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 饲料酸化剂作用功能的探讨

在世界的养猪业中，酸化剂对克服仔猪断奶应激起到重要作用，并在猪的保健与营养方面的作用也引起了人们愈来愈多的兴趣。作用范围在不断扩大，由开始的仔猪扩大到生长育肥猪，再发展到现在的生育母猪和反刍动物。酸化剂的品种也由过去的单一型发展到复合型。作用功能也日益提高和完善。随着酸化剂在养殖业中的进一步推广应用，酸化剂的作用功能将受到更多养殖业者的关注。
1 酸化剂的作用功能与作用机理
1．1酸化剂的作用功能
    在养猪业中，早期断奶是提高母猪生产性能的有效途径。但是由于仔猪生理机能发育不完善，断奶将给仔猪带来诸如营养、环境和群体等变化的应激反应。仔猪表现为生长缓慢，精神萎靡，食欲降低，消化不良，抗病力下降，腹泻等，此称为断奶综合症。断奶综合症是仔猪对断奶及环境变化等应激源产生的一系列十分复杂的生理应答过程。Manner(1976)和Cranwell等(1989)提出断奶仔猪胃酸分泌不足可能与断奶综合症发生有关。当胃内容物中酸量不足时，胃蛋白酶活性下降，造成蛋白质（特别是植物性蛋白质）消化吸收障碍，并引起胃肠道微生物群落活动失衡，最终导致生产性能降低。在饲料中添加酸化剂能很好协助维持仔猪胃肠正常pH值，激活消化酶并为之提供理想的消化环境。同时抑制了有害菌群的生长，防止病原性下痢。通常有害菌种，如大肠杆菌、沙门氏菌、链球菌等最适宜生长环境在pH值范围6.0-8.0之间。而酸化剂能降低胃肠道内pH值至4.0以下，从而促进消化酶的分泌，改善动物消化功能，提高饲料转化率，减少由病菌引起的腹泻。在育肥猪和一些其它动物日粮中加入酸化剂，可以提高饲料的适口性，改善动物消化功能，提高饲料利用率，增强免疫力，促进生长。
1．2酸化剂的作用机理
    关于酸化剂的最根本作用机理，还未看到详细研究报道。目前比较认同的观点可以分成以下几种：
1．2．1酸化饲料，降低胃内容物的pH值
    在酸化剂中使用的主要是各种有机酸，不同酸的电离常数不同。例如柠檬酸、乳酸、甲酸和延胡索酸的电离常数（K）分别为7.4×10－4、1.4×10－4、1.77×10－4和3.6×10－5。K值大小是酸性强弱的标志。因此，从理论上讲，酸处理无疑能降低饲粮的pH值，降低程度与酸的用量有关。Risley等(1992)在仔猪日粮中分别添加1.5％的柠檬酸和1.5％的延胡索酸。饲粮pH由6.42分别降低到4.92和4.70；胃内容物pH由4.07分别降到3.82和3.87。Sciopioni等(1978)报告：当日粮中含有1.0％的柠檬酸时，胃内容物中的pH由4.55降低到3.50。可见酸化剂能够在一定程度上降低胃内容物的pH值。
1．2．2改善胃肠道微生物菌群结构体系
    早期断奶可能造成仔猪胃肠道微生物失衡，并引起胃肠道正常生理功能紊乱。Barrow等(1977)研究发现：仔猪断奶后第2天，胃肠道内乳酸菌的数量显著下降；大肠杆菌数量急剧增加。Mathew等(1991)报道，仔猪断奶后2天内，回肠内容物中乳酸杆菌数几乎减少到接近于零，大肠杆菌数显著增加，并与回肠内容物的pH值增加呈强相关。
    Fuller（1997）研究表明：酸性条件有利于乳酸菌的繁殖生长，对大扬杆菌等有害微生物繁殖生长有抑制作用。并且乳酸杆菌代谢产物--乳酸能够阻碍大肠杆菌在肠道内与其受体结合，抑制大肠杆菌生长（Danielson等1989）。Reiter等（1980）研究表明，肠道中的乳酸杆菌能产生过氧化氢，对其它微生物有灭菌作用。因此，胃抵抗大肠杆菌侵扰的作用可能部分依赖于胃内酸性条件及乳酸菌数量。
    早期断奶仔猪肠道微生物菌群结构优化能有效控制仔猪消化紊乱。大量研究表明：日粮中的酸化剂可能对肠道微生物菌群结构起到调节作用，并降低大肠杆菌感染胃肠道的可能性，能够减少仔猪腹泻（White等1969）和死亡率（Thomlinson等1981）。酸化剂的上述作用都可能与降低胃内容物的pH值有关。
1．2．3直接或间接地参与能量代谢
    一些有机酸具有特殊生化效应，可以参与部分能量代谢或基团转换反应。如柠檬酸和延胡索酸都是三羧酸循环中的中间产物，并作为了能量转化为ATP。还有乳酸是糖酵解的最终产物之一，也可通过糖异生释放能量，作为特殊情况下能量的来源。由此可认为有机酸部分地参与了能量代谢，并对动物生产性能有着重要的作用。
2 酸化剂的种类及其作用特点
2．1单一型酸化剂
2．1．1单一型无机酸
    主要有硫酸、盐酸与磷酸等。硫酸的分子式为H2SO4，分子量为98.08，硫酸是一种具有很强氧化性的强酸，能与各种金属起反应，同时有很强的脱水性，与微生物、动物、人体接触后可使组织产生脱水，并伴随着放出大量的热，因此对微生物有很强的破坏作用；盐酸分子式为HCl，分子量为36.46，盐酸也是一种强酸，对机体组织有很强的刺激性和腐蚀性；在青贮料中添加硫酸或盐酸的稀释液后，可使青贮料迅速下沉，有利于青贮料的压实，同时杀死细菌，抑制杂菌，增加乳酸含量，降低pH值。但添加硫酸或盐酸会影响动物体内的矿物质代谢，产生钙的负平衡，对动物骨骼发育造成影响。强酸的强腐蚀性对饲养动物、人体、设备都带来很大的危害。这两种无机酸已基本被淘汰。磷酸分子式为H3PO4，分子量为98.00，磷酸也是一种强酸，对皮肤有刺激性，高浓度的磷酸能使机体组织脱水，故其具有杀菌作用。饲料中添加磷酸可以使饲料的pH值很快下降。磷酸的腐蚀性比硫酸和盐酸小，对动物、人体和设备都比较安全。但过量地使用磷酸同样会引起饲料中钙和磷比例失衡，部分磷酸没有被充分利用就排出体外，造成环境污染。
2．1．2单一型有机酸
    主要有柠檬酸、乳酸、延胡索酸、苹果酸、甲酸、乙酸及丙酸等。柠檬酸分子式为C6H8O7，分子量192.13，分为无水物和1水合物两种。无色半透明结晶或白色颗粒，或白色结晶性粉末，有柠檬酸味。在水中溶解度很高，能被生物体直接吸收代谢。可对饲料起到酸化作用，使胃内容物pH值降低。柠檬酸对减少胃、结肠、直肠里的大肠杆菌非常有效。但其作用效果稳定性不好，易吸湿结块，对细菌起抑制作用的区系窄，价格高，通常不单独作为饲料酸化剂使用。乳酸分子式为C3H6O3，分子量为90.08，无色或浅黄色粘稠液体，能与水、醇、甘油混溶，微溶于乙醚，不溶于氯仿和二硫化碳。乳酸是糖酵解的最终产物之一，可作为特殊情况下能量的来源，在复合型酸化剂中作为主成分使用得较多。延胡索酸，也称富马酸，分子式为C4H4O4，分子量为116.07，延胡索酸为白色结晶粉末，有特异酸味，微溶于水。延胡索酸是三羧酸循环一种必需物质，在应激和危急状态下用于ATP的紧急合成。苹果酸分子式为C4H6O5，分子量为134.09，苹果酸是一种白色或荧白色粉状、粒状或结晶状固体。甲酸分子式为HCOOH，分子量为46.03，外观为无色透明液体，具有强烈刺激性臭味，对眼和鼻均具有刺激性，腐蚀性很强。甲酸易溶于水、乙醇和乙醚。甲酸可以促使饲料初始阶段的pH值下降很快，从而为乳酸菌的发育创造适宜的条件，提高乳酸的产量，抑制其它杂菌的生长，排除或减少了有害菌群的危害。甲酸被动物采食后能在体内氧化，不会造成矿物质平衡失调，是目前使用较多的一种有机酸。其缺点就是腐蚀性太强，在生产使用时要注意动物和人体的安全，一般不作单独使用。乙酸又名醋酸，分子式为CH3COOH，分子量为60.05，乙酸是一种较弱的有机酸，作用功能与甲酸相近。丙酸分子式为CH3CH2COOH，分子量为74.08，外观为无色透明液体，极易溶于水，易溶于乙醇、乙醚、三氯甲烷或酸溶液中。丙酸也是一种有腐蚀性的有机酸，具有特异气味，其抑菌作用效果最好，主要作为饲料防霉剂的原料，但也可以配合其它酸用作酸化剂。
2．2复合型酸化剂
    复合型酸化剂克服了单一型酸化剂功能单一、添加量大、腐蚀性强等缺点。其通常由多种成分复配而成，如果各成分调配得好，其相互间能起到很好的协同增效作用，可以极大提高产品的作用功能，所以复合型酸化剂的作用功能一般都比单一型的要优越。现在已逐步取代单一型酸化剂，成为饲料酸化剂发展的趋势。
2．2．1全酸复合型酸化剂
    全酸复合型化剂一般指那些以某一种酸作为主要有效成分，再配合其它的一种或几种酸来达到协同作用的复合型酸化剂。全酸复合型酸化剂有多种酸复配而成，能具有更广的抑菌和调菌区系，任何一种酸对有害菌群的抑制和对有益菌种的激活都需要在一定的pH值下进行，由几种可在不同pH值范围起作用的酸复合在一起，从而拓宽了抑菌和调菌的区系。复合型酸化剂在饲料中添加量比单一型的要小，作用效果显著，在动物体内残留更少。目前最常见的全酸复合型酸化剂有磷酸型和乳酸型二种。磷酸型主要有效成分以磷酸为主，配以少量其它的无机酸或有机酸复配而成，起主要作用的是磷酸。乳酸型主要有效成分以乳酸为主，配以少量其它的无机酸或有机酸复配而成，起主要作用的是乳酸。虽然全酸复合型酸化剂加工技术和作用性能方面要比单一型的提高了很多，但随着饲料行业和养殖业的进一步发展，这种全部由酸复配而成的酸化剂已在多方面不能满足行业的需求。因为这种全酸复合型酸化剂存在有以下几个方面的不足：一、产品配制技术含量较低，多种有效成分的复配未能起到理想的协同增效作用；二、产品中主成分相对过高，造成各有效成分间的比例失调。所以产品中起有效作用的还是主成分，如磷酸型酸化剂中起主要作用的还是磷酸；三、由于某一种酸浓度过高，容易对动物、人体和设备造成危害；四、主要以酸的形式存在，产品的缓冲能力低下，易造成胃肠中的酸度不稳定。当饲料刚进入胃内时，由于酸化剂含量相对较高，使得胃内pH值相应就较低，当通过一段时间的消化后，酸化剂浓度下降，胃内pH值又恢复到原来较高的水平。难以保持一个理想的消化环境；五、虽然酸化剂中的柠檬酸和乳酸可以参加能量代谢，但都未能提高饲养动物的蛋白含量，特别对于以采食粗粮为主的反刍动物，所起到的作用更是微弱；六、在高温环境下，如饲料的高温制粒或膨