抗生素替代品二甲酸钾在养猪业中的应用

邓 丽 刘保国 杭柏林,2*

（1河南科技学院动物科技学院，河南新乡 453003；2教育部禽类预防医学重点实验室/江苏省动物预防医学重点实验室/扬州大学兽医学院，江苏扬州 225009）

抗生素的使用曾给动物养殖业带来很好的经济效益。但是，随着抗生素的大量使用，抗生素的不利影响日渐凸显，严重危害了动物和人类的健康以及生态环境。许多国家已经逐渐禁止抗生素作为添加剂应用到饲料中。因此，抗生素替代品成为必然选择。2001年，欧洲批准二甲酸钾（Potassium diformate，又名双甲酸钾）可作为饲料添加剂使用，我国于2005年批准。我国是生猪养殖大国，猪肉产量和猪肉消费量均名列世界前茅。促进生猪健康生产对维护食品的数量安全与质量安全具有重要意义。本文主要就抗生素替代品二甲酸钾在养猪业中的应用进行介绍，希望为养猪从业人员提供一些参考。

1 二甲酸钾的理化特性

二甲酸钾由甲酸和甲酸钾通过氢键连接而构成，分子式为C2H3KO4，分子质量为130.1411。二甲酸钾为白色结晶性粉末、易溶于水、具有吸湿性、味酸、熔点为109℃，在高温下易分解。二甲酸钾在酸性条件下稳定，但在中性和碱性条件下可解离成甲酸和甲酸钾。

2 二甲酸钾的制备

二甲酸钾的制备主要是人工合成，方法主要有：甲酸—甲酸钾法、甲酸—氧化钾法、甲酸—碳酸钾/氢氧化钾法以及甲酸甲酯—碳酸钾/氢氧化钾法。目前主要倾向于绿色合成二甲酸钾。提高合成效率、降低生产成本对二甲酸钾的应用具有重要意义[1]。

3 二甲酸钾的安全性

二甲酸钾可分解为甲酸钾和甲酸，在自然界和动物肠道中能够完全被生物降解，在动物体内无残留。作为猪的饲料添加剂时，二甲酸钾在建议使用剂量内对猪没有不良影响。二甲酸钾对小鼠的急性毒性水平非常低，且无遗传毒性。二甲酸钾还能减少动物的氮磷排泄，这有利于环境保护。

4 二甲酸钾的作用机理

4.1 调节动物消化道pH值

二甲酸钾在弱碱性环境中分解并释放出H+，H+能降低pH值。二甲酸钾进入动物肠道后，解离出H+，降低肠道环境的pH值[2,3]。

4.2 改善动物肠道菌群

二甲酸钾可改善动物的肠道菌群。在断奶仔猪日粮中添加不同剂量的二甲酸钾，可明显降低仔猪肠道中大肠杆菌等有害菌的数量，但对乳酸杆菌等有益菌无抑制作用[4,5]。

4.3 提高养分的消化利用率

pH值降低可促进动物胃肠道消化酶的分泌[6]。胃内pH值降低可促进胃蛋白酶原和胃蛋白酶的分泌，进而提高动物体对日粮中养分的消化吸收，从而促进动物生长。二甲酸钾在肠道内解离后释放的钾离子可提高赖氨酸的利用率[7]。肠道微生物在代谢过程中产生氨、多胺类、挥发性脂肪酸等物质，从而增加了肠道中养分的消耗，而二甲酸钾可抑制微生物生长，降低肠道中微生物的数量，也就降低了肠道微生物对养分的消耗，换言之，即可供动物利用的养分增加了，进而表现为提高了饲料的消化利用率，亦促进了动物生长。

4.4 抑制微生物生长

二甲酸钾进入消化道后，分解形成的甲酸穿透菌体的细胞壁和细胞膜，在细菌胞内产生H+，在胞内形成低pH值环境，破坏细菌的胞内酶（如脱羧酶和过氧化氢酶）活性和养分运输系统，从而影响胞内蛋白和核酸的代谢，而且分解形成的甲酸根能在细菌胞外分解细胞壁上的蛋白，从而抑制菌体细胞壁的形成，最终抑制微生物的生长。

5 二甲酸钾在养猪生产上的应用

5.1 促进饲料消化，提高生产性能

在猪的日粮中添加二甲酸钾，可促进猪的饲料消化率、提高采食量、改善料重比，进而促进猪的生长。李俊波等[8]在断奶仔猪日粮中添加二甲酸钾，结果提高了日粮中粗蛋白的表观消化率。黄建华等[9]在断奶仔猪日粮中添加二甲酸钾，结果提高了日增重和饲料转化率。在断奶后1～42 d仔猪饲料中添加二甲酸钾，可提高日增重、采食量以及饲料报酬，前期主要表现在促进生长和改善饲料报酬，后期主要表现在促进生长[10]。宋之波等[11]在泌乳母猪中添加二甲酸钾，结果降低了母猪泌乳体重损失，提高了母猪的生产性能。Overland等[12]在母猪日粮中添加二甲酸钾，结果增加了妊娠期母猪背膘厚度，稍微提高了仔猪出生重和平均日增重，显著提高了仔猪断奶重，并提高了母猪分娩12 d后的乳脂率。但是，二甲酸钾在日粮中并非添加量越高效果就越好。李俊波等[8]在断奶仔猪日粮中添加高剂量的二甲酸钾，结果猪的生产性能有降低趋势。

功能基因表达与动物生长有着密切的关系。二甲酸钾能调控部分功能基因的表达，进而调控猪只生长。周亚丽[13]在28日龄断奶仔猪日粮中添加1%二甲酸钾，短期（2周）试验结果显示，添加二甲酸钾组显著下调了仔猪垂体中生长激素受体（GHR）mRNA的表达，显著上调了肝脏中胰岛素样生长因子-1（IGF-1）、胰岛素样生长因子-1受体（IGF-1R)、果糖-1,6-二磷酸酶（FBP1）和下丘脑中IGF-1R等相关mRNA的表达；长期（5周）试验结果显示，添加二甲酸钾组显著提高了仔猪垂体中生长激素（GH）和肝脏中IGF-1R、葡萄糖-6-磷酸酶（G6PC）、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PCK1）和FBP1等mRNA的表达。夏双双[14]在28日龄断奶仔猪日粮中添加1%二甲酸钾，短期（2周）试验结果显示，添加二甲酸钾组显著降低了断奶仔猪胃底黏膜组织中生长抑素（SS）、生长素（ghrelin）和胆囊收缩素（CCK）等mRNA的表达，提高质子泵（H+-K+-ATPase）mRNA的表达；长期（5周）试验结果显示，添加二甲酸钾组显著提高了胃底黏膜生长素和质子泵等mRNA的表达，显著降低了生长抑素和胆囊收缩素等mRNA的表达。

动物肠道发育可影响动物的生长。张仁明[15]在断奶仔猪日粮中添加二甲酸钾，结果提高了十二指肠、空肠和回肠的绒毛高度，增加十二指肠、空肠和回肠的重量，稍微提高小肠中淀粉酶、胰蛋白酶和脂肪酶的活性，有利于提高小肠的消化吸收能力。

5.2 改善胴体品质

日粮中添加二甲酸钾可改善猪的胴体品质。Overland等[16]在猪日粮中添加二甲酸钾，结果显示添加二甲酸钾组显著降低了胴体脂肪率，提高了猪的腿部、侧腹、腰部、颈部、肩部的瘦肉率。陈明剑等[17]研究发现，二甲酸钾可以减少PSE肉（肌肉颜色苍白、质地松软无弹性、汁液渗出，是劣质肉的主要特征）的发生率，认为可能是从二甲酸钾中解离出的钾离子发挥的作用，因为钾离子是细胞内液中重要的阳离子，能调节渗透压和酸碱平衡，具有维持细胞和组织的储水能力。

5.3 调控肠道菌群，提高免疫力，防治仔猪腹泻

二甲酸钾能改善消化道微生物区系，抑制有害微生物繁殖，促进有益微生物增殖。Canibe等[18]在猪日粮中添加二甲酸钾，结果添加二甲酸钾组降低了粪便、胃、小肠末端、盲肠和大肠中部食糜中总厌氧菌、乳酸杆菌的数量。Overland等[16]在生长育肥猪日粮中添加二甲酸钾，结果降低了十二指肠、空肠和直肠中大肠杆菌的数量。Papenbrock等[19]在断奶仔猪日粮中添加二甲酸钾，结果降低了消化道中大肠杆菌的数量和排泄物中沙门氏菌的数量。黄建华等[20]在断奶仔猪日粮中添加二甲酸钾，结果降低了肠道中大肠杆菌数量，提高了乳酸杆菌数量，乳酸杆菌与大肠杆菌的比值显著提高近1倍。

二甲酸钾能改善机体的免疫性能指标，进而增强机体的抗病力。张翠等[21]在断奶仔猪日粮中添加二甲酸钾，结果明显提高了血清中IgA、IgM和IgG的含量。IgA、IgM、IgG为动物体的免疫球蛋白，对动物机体免疫力和抗病力具有重要贡献。

仔猪断奶后因日粮改变常出现腹泻症状。二甲酸钾具有抗菌、杀菌、降低肠道有害菌的作用，可防治猪的一些细菌性疾病。陈林生等[22]、李兆勇等[23]和李梦娇等[5]在仔猪日粮中添加二甲酸钾，结果降低了仔猪的腹泻率。武书庚等[24]在仔猪饲料中添加二甲酸钾，结果显著降低了仔猪的腹泻率，且在治疗过程中发现二甲酸钾与抗生素没有拮抗作用，并有一定的协同作用。

6 展望

近年来，养殖行业一直提倡绿色“无抗”养殖。从2020年7月起，我国已经禁止在动物饲料中添加抗生素。二甲酸钾是一种有机酸制剂，具有较高的安全性，是抗生素的理想替代品。在欧盟和中国均已被批准可作为饲料添加剂使用。二甲酸钾能促进猪只生长、提高饲料利用率、降低仔猪腹泻率、增强猪的免疫力、改善母猪的产仔性能。因此，二甲酸钾在养猪生产中必将能够得到更加广泛地应用。