飼用有機(jī)酸的益生特性及其在豬生產(chǎn)中應(yīng)用研究進(jìn)展

馬玉蓮，王 爽，張鵬宇，李 陽(yáng)，劉 宇*（.陽(yáng)光農(nóng)業(yè)相互保險(xiǎn)公司黑河中心支公司，黑龍江 黑河 64000；.黑龍江省獸醫(yī)科學(xué)研究所，黑龍江 齊齊哈爾 6006）

?

飼用有機(jī)酸的益生特性及其在豬生產(chǎn)中應(yīng)用研究進(jìn)展

馬玉蓮1，王 爽2，張鵬宇2，李 陽(yáng)2，劉 宇2*
（1.陽(yáng)光農(nóng)業(yè)相互保險(xiǎn)公司黑河中心支公司，黑龍江 黑河 164000；2.黑龍江省獸醫(yī)科學(xué)研究所，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

摘 要：飼料中添加抗生素可在一定程度上提高豬生長(zhǎng)性能，降低飼養(yǎng)成本。然而，添加抗生素導(dǎo)致的藥殘問(wèn)題日益受到人們關(guān)注。其他促生長(zhǎng)飼料添加劑如中草藥、益生菌、益生元等也被廣泛應(yīng)用，可在一定程度上替代飼用抗生素。其中，有機(jī)酸及其鹽類是常見的飼料添加劑之一。有機(jī)酸具有降低胃液pH，抑制腸道病原菌增殖，提高豬生長(zhǎng)性能等益生特性。文章綜述了有機(jī)酸生物特性、益生功能，及其在豬生產(chǎn)中應(yīng)用效果的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：有機(jī)酸；抗生素；豬；益生特性

抗生素作為飼料添加劑應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)已有50多年歷史，得到了養(yǎng)殖戶和飼料生產(chǎn)企業(yè)認(rèn)可［1］。在豬飼料中添加促生長(zhǎng)劑量的抗生素，可預(yù)防仔豬腹瀉，提高豬生長(zhǎng)性能。然而，長(zhǎng)期使用抗生素導(dǎo)致的耐藥菌和藥殘問(wèn)題已嚴(yán)重危害到人類健康。歐盟國(guó)家和日本已禁止將抗生素作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑。此外，包括中國(guó)和美國(guó)在內(nèi)的其他國(guó)家正在計(jì)劃禁止為飼用目的而添加的抗生素。

有機(jī)酸是一類酸性有機(jī)化合物，常以游離態(tài)、鹽、酯的形式存在，多溶于水或乙醇，最常見的有機(jī)酸為羧酸［2］。作為最常見飼料添加劑之一，有機(jī)酸可降低胃液pH［3］，抑制病原微生物增殖，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，提高豬生長(zhǎng)性能，緩解由于斷奶應(yīng)激造成的仔豬胃腸道功能紊亂，生長(zhǎng)性能低下，腹瀉和死亡，減少養(yǎng)豬業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失［4］。有機(jī)酸也有利于育肥豬生長(zhǎng)。日糧中添加有機(jī)酸可顯著提高豬回腸的蛋白質(zhì)、氨基酸消化率和礦物質(zhì)吸收［5］，還可減少氮和磷排泄，減少環(huán)境污染。此外，有機(jī)酸還具有防腐作用，抑制病原菌或真菌生長(zhǎng)和提高飼料質(zhì)量［6］。本文綜述了有機(jī)酸特性與益生功能，及其在斷奶仔豬、育肥豬和母豬生產(chǎn)中應(yīng)用研究進(jìn)展。

1 有機(jī)酸益生特性

有機(jī)酸具有諸多益生特性，可以穿入到細(xì)菌內(nèi)部，使病原菌代謝功能紊亂，如對(duì)沙門氏菌、大腸桿菌、梭狀芽孢桿菌和李斯特菌等。因此，在豬日糧中添加有機(jī)酸，可在一定程度上減少腸道病原菌數(shù)量。有機(jī)酸也可通過(guò)減少微生物與豬競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，降低亞臨床感染風(fēng)險(xiǎn)和減少病原菌代謝產(chǎn)物，降低胃腸道pH，提高消化酶活性，促進(jìn)礦物質(zhì)吸收［7］，從而提高豬整體生長(zhǎng)性能。

1.1 降低胃pH

有機(jī)酸可降低豬胃pH，改善豬胃腸道消化功能。豬對(duì)蛋白質(zhì)的消化作用起始于胃，胃黏膜可分泌胃蛋白酶原。在pH為2.0時(shí)，胃蛋白酶原可迅速轉(zhuǎn)換成胃蛋白酶，但pH為5.0～6.0時(shí)這種轉(zhuǎn)換較慢。且胃蛋白酶在酸性環(huán)境中酶活性最高，當(dāng)pH由2.0變動(dòng)到3.5，酶活性迅速下降。乳豬胃酸分泌量較少，主要來(lái)源于細(xì)菌發(fā)酵母乳中的乳糖。由于斷奶期間乳酸分泌量降低，乳糖酶的底物缺乏，日糧改變，導(dǎo)致胃內(nèi)pH升高，通?？蛇_(dá)到5.0以上，且持續(xù)多天。含有乳清或乳糖的仔豬日糧可保證細(xì)菌發(fā)酵和乳酸生產(chǎn)。日糧中添加1%檸檬酸，胃液pH從4.6降低到3.5。添加0.7%延胡索酸，胃液pH從4.6降低到4.2。此外，雖然無(wú)機(jī)酸也可減低胃液pH，如鹽酸或磷酸，但并不能顯著提高豬日增重和飼料轉(zhuǎn)化率。

1.2 抑制和殺死病原菌

仔豬斷奶期間，由母乳轉(zhuǎn)變到固態(tài)飼料會(huì)擾亂腸道微生物菌群平衡，仔豬胃液pH增高，影響胃腸消化功能，大腸桿菌逐漸成為優(yōu)勢(shì)菌群，乳酸桿菌等有益菌數(shù)量減少。據(jù)報(bào)道［8］，胃的酸性條件有利于乳酸桿菌和雙歧桿菌生長(zhǎng)，阻斷病原菌黏附位點(diǎn)，有益菌產(chǎn)生的乳酸和抗菌肽，可抑制大腸桿菌定殖和增殖。有機(jī)酸還具有強(qiáng)抑菌和殺菌活性，可抑制大腸桿菌，沙門氏菌，彎曲桿菌等腸道病原菌，提高豬生長(zhǎng)性能。乳酸可降低胃液pH，抑制大腸桿菌增殖，與其他有機(jī)酸相比，能更有效改善豬生長(zhǎng)性能［9］。

有機(jī)酸可穿入到細(xì)菌內(nèi)部，破壞細(xì)菌正常代謝功能。未解離的有機(jī)酸具有親脂性，可穿過(guò)革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁，如大腸桿菌和沙門氏菌，胞質(zhì)內(nèi)高pH促使酸解離，釋放氫離子，降低胞質(zhì)內(nèi)pH，抑制細(xì)菌新陳代謝相關(guān)酶的活性，從而抑制pH敏感菌增殖，如大腸桿菌，梭狀芽胞桿菌，李斯特菌等。然而，乳酸桿菌和雙歧桿菌可耐受菌體內(nèi)外pH變化。此外，為了修復(fù)這種平衡，細(xì)菌被迫使用能量，轉(zhuǎn)移H+至菌體外，恢復(fù)菌體內(nèi)正常pH。在此期間，若接觸一種有機(jī)酸足以殺死細(xì)菌。有機(jī)酸也可聯(lián)合精油使用，抵抗病原菌。精油一般作為抗氧化劑，刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)，干擾病原菌DNA復(fù)制，抑制病原微生物，也可通過(guò)調(diào)節(jié)脂肪酶活性促進(jìn)有益微生物增殖，保護(hù)腸道絨毛。

1.3 能量物質(zhì)

有機(jī)酸是豬腸道中一種能量物質(zhì)，為三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，有助于防止糖異生作用和脂解作用造成的組織分解［10］。有機(jī)酸促生長(zhǎng)作用取決于其能量值。Kirchegessner等研究結(jié)果表明，豬可以利用反丁烯二酸作為能量，其功效與葡萄糖相同。Blank等［11］報(bào)道了反丁烯二酸可快速修復(fù)斷奶仔豬腸道上皮細(xì)胞，提高小腸黏膜表面吸收功能。

1.4 礦物質(zhì)利用

有機(jī)酸陰離子可與鈣、磷、鎂和鋅形成復(fù)合物，促進(jìn)礦物質(zhì)吸收，減少礦物質(zhì)補(bǔ)充和氮排泄。有機(jī)酸可降低胃腸道pH，利于植酸酶水解肌醇六磷酸酯［12］。反丁烯二酸可顯著改善鈣、磷、鋅吸收。降低腸道pH利于肌醇六磷酸酯溶解度。在低pH時(shí)，微生物植酸酶活性較高，添加有機(jī)酸可間接促進(jìn)肌醇六磷酸酯吸收。Boling等［13］研究結(jié)果表明，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性螯合鈣，檸檬酸可改善肌醇六磷酸酯利用率，減少不溶性肌醇六磷酸鈣的形成。當(dāng)豬日糧中鋅含量未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在日糧中添加一定量檸檬酸，試驗(yàn)組豬并未表現(xiàn)出角化不全癥狀，且對(duì)鋅或其他礦物質(zhì)（鈣、磷、鎂、鐵、銅和錳）吸收無(wú)顯著影響。

1.5 營(yíng)養(yǎng)吸收與利用

與飼用抗生素相比，日糧中添加適量有機(jī)酸也可提高豬生長(zhǎng)性能。Overland等［14］在初產(chǎn)和經(jīng)產(chǎn)母豬日糧中分別添加了0.8和1.2%二甲酸鉀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，日采食量和體重?zé)o顯著變化，但可提高母豬背部脂肪厚度，仔豬初生體重和日增重，和產(chǎn)仔12 d后乳汁中乳脂含量。日糧中添加0.9%的甲酸鈉可提高保育豬平均日增重、粗蛋白和干物質(zhì)消化率、飼料效率，但對(duì)育肥豬無(wú)顯著影響。Falkowski等［15］研究結(jié)果表明，4周齡斷奶仔豬日糧中添加反丁烯二酸和檸檬酸，可提高平均日增重4%～7%，飼料轉(zhuǎn)化率5%～10%。日糧中添加反丁烯二酸可提高日增重和飼料效率，且與蛋白質(zhì)水平無(wú)關(guān)。反丁烯二酸可改善回腸段粗蛋白、總能量和氨基酸消化吸收率。此外，Metzler等也報(bào)道了增加有機(jī)酸添加比例會(huì)干擾酸堿平衡，引發(fā)代謝性酸中毒、采食量和生長(zhǎng)性能會(huì)降低。

2 有機(jī)酸在豬生產(chǎn)中應(yīng)用研究進(jìn)展

2.1 檸檬酸

檸檬酸是一種無(wú)色、酸味晶體。與其他酸相比抗菌活性較低。添加1.5%檸檬酸不會(huì)顯著影響斷奶仔豬胃、空腸、盲腸內(nèi)容物pH，揮發(fā)性脂肪酸和非揮發(fā)性脂肪酸濃度，微生物菌群（總厭氧菌、乳酸桿菌、梭狀芽胞桿菌、大腸桿菌）。王曉青［16］研究發(fā)現(xiàn)，斷奶仔豬日糧中添加適量的檸檬酸可以增加仔豬采食量，加快其生長(zhǎng)速度，提高經(jīng)濟(jì)效益。高俊杰等［17］報(bào)道，斷奶仔豬日糧中添加檸檬酸可部分代替磷酸氫鈣，提高日糧中鈣、磷消化利用率，促進(jìn)仔豬骨骼生長(zhǎng)，降低糞便中磷的排出。

2.2 丙酸

丙酸是一種帶有腐臭味的油性液體?？捎赡汤壹庸ぶ斜釛U菌代謝產(chǎn)生，是細(xì)菌發(fā)酵主要終產(chǎn)物之一。仔豬日糧中添加一定量丙酸，可降低胃大腸桿菌數(shù)量，但不影響胃和小腸中pH、乳酸濃度和短鏈脂肪酸濃度。Sutton等研究了丙酸和丙酸鈣對(duì)8周齡仔豬胃、十二指腸、盲腸和結(jié)腸內(nèi)容物中短鏈脂肪酸濃度、乳酸桿菌和大腸桿菌菌數(shù)影響，研究結(jié)果表明，丙酸和丙酸鈣對(duì)上述指標(biāo)并無(wú)顯著影響。Mathew等研究結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，日糧中添加丙酸可調(diào)高12周齡仔豬十二指腸乳酸桿菌菌數(shù)。歐洲食品安全局規(guī)定，豬日糧中丙酸添加劑量上限為30 g/kg，飲水中添加劑量上限為4～10 g/L。在歐盟，丙酸、丙酸鈉、丙酸鈣已得到授權(quán)，可應(yīng)用于食品。

2.3 反丁烯二酸

反丁烯二酸是一種無(wú)色、易燃晶體。 斷奶仔豬日糧中添加1.5%反丁烯二酸對(duì)消化道pH，揮發(fā)性脂肪酸濃度和微生物菌群（總厭氧菌數(shù)、乳酸桿菌、梭狀芽胞桿菌和大腸桿菌）無(wú)顯著影響。Sutton等報(bào)道了添加1%反丁烯二酸可減少8周齡仔豬胃內(nèi)容物中大腸桿菌數(shù)量，增加盲腸中揮發(fā)性脂肪酸濃度。此外，在10周齡仔豬日糧中添加1.8%的反丁烯二酸導(dǎo)致十二指腸、空腸、回腸、盲腸和結(jié)腸中乳酸桿菌減少，十二指腸、空腸回腸中真菌減少，十二指腸和空腸中腸球菌減少，空腸中大腸桿菌減少。Gabert等研究結(jié)果表明，回腸中添加一定量反丁烯二酸和延胡索酸鈉對(duì)回腸pH無(wú)限制影響，但短鏈脂肪酸濃度有上升趨勢(shì)。

2.4 乳酸

乳酸是一種飼料原料天然組成成分，可是由許多細(xì)菌代謝產(chǎn)生，如乳酸菌、鏈球菌、雙歧桿菌等。8周齡仔豬日糧中添加0.8%乳酸，可減少十二指腸和空腸大腸桿菌菌數(shù)。Thompson等［18］研究結(jié)果表明，仔豬飲水中添加1%乳酸可降低胃pH。此外，乳酸可抑制產(chǎn)腸毒素大腸桿菌增殖，降低豬死亡率。2周齡仔豬斷奶飲用代乳中添加1%乳酸可降低胃和十二指腸中大腸桿菌和乳酸桿菌菌數(shù)。仔豬日糧中添加1.4%乳酸，腸道pH降低，小腸中乳酸桿菌菌數(shù)減少。添加0.7%乳酸，盲腸和結(jié)腸中乳酸桿菌菌數(shù)減少。

2.5 甲酸

甲酸是一種無(wú)色、透明液體，具有刺激性氣味。Bolduan等在仔豬日糧中添加0.3%或1.2%甲酸，其中添加0.3%甲酸可使胃內(nèi)pH降低，但對(duì)腸道中短鏈脂肪酸濃度無(wú)影響。Roth等在仔豬日糧中分別添加0.6%、1.2%、1.8%或2.4%甲酸，并對(duì)各實(shí)驗(yàn)組仔豬胃、小腸、盲腸和結(jié)腸內(nèi)容物進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明，添加甲酸會(huì)使小腸，盲腸和結(jié)腸內(nèi)容物pH升高，小腸中乳酸濃度和結(jié)腸中短鏈脂肪酸濃度降低。添加1.8%甲酸十二指腸中大腸桿菌數(shù)升高，盲腸和結(jié)腸中乳酸桿菌和大腸桿菌數(shù)降低，盲腸中真菌數(shù)降低。斷奶仔豬日糧中添加1.8%二甲酸鉀對(duì)腸道pH無(wú)顯著影響，但提高了胃和小腸中甲酸濃度，腸道中總厭氧菌、乳酸桿菌、酵母菌菌數(shù)降低［19］。另外，添加二甲酸鈉，胃pH降低，胃中大腸桿菌和鏈球菌數(shù)量減少，結(jié)腸中大腸桿菌數(shù)減少，腸道中大腸桿菌數(shù)無(wú)顯著變化。

3 展望

隨著人們對(duì)畜產(chǎn)品質(zhì)量和公共食品衛(wèi)生安全問(wèn)題的關(guān)注，飼用抗生素的應(yīng)用日益受到限制。有機(jī)酸及其鹽類作為一類促生長(zhǎng)飼料添加劑，已被廣泛應(yīng)用于仔豬、育肥豬和母豬養(yǎng)殖。其使用安全、有效，已得到了養(yǎng)殖戶和飼料生產(chǎn)企業(yè)廣泛認(rèn)可。有機(jī)酸可以刺激胰酶分泌，降低胃液pH，抑制、殺死病原菌，作為能量物質(zhì)參與胃腸道新陳代謝，提高礦物質(zhì)吸收率、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率，顯著提高豬生產(chǎn)性能。然而，有機(jī)酸的作用機(jī)理，尤其是有機(jī)酸在不同腸段具體作用機(jī)理，及不同有機(jī)酸相互作用關(guān)系仍有待于更深入的研究。此外，應(yīng)深入研究有機(jī)酸與微生態(tài)制劑、酶制劑聯(lián)合應(yīng)用效果、配伍比例及相互關(guān)系，為有機(jī)酸及其相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

［1］ CLOSE W H. Producing pigs w i t h o u t a n t i b i o t i c g r o w t h promoters［J］. Advances in Pork Production， 2000，11.

［2］ 謝建華，曾岳明，吳秀麗.飼用有機(jī)酸的研究進(jìn)展［C］.廣西畜牧獸醫(yī)學(xué)會(huì)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料學(xué)分會(huì)2010年年會(huì). 2010.

［3］ HILL G M， CROMWELL G L，CRENSHAW T D， et al. Growth promotion effects and plasma changes from feeding high dietary concentrations of Zn and copper to weanling pigs （regional study）［J］. Journal of Animal Science， 2000，78（4）：1010-1016.

［4］ PLUSKE J R， HAMPSON D J，WILLIAM I H. Factors influencing the structure and function of the small intestine in the weaned pig：a review［J］. Livestock Production Science， 1997，51（s1-3）： 215-236.

［5］ JONGBLOED A W，MROZ Z，WEIJJONGBLOED R V D，et al.The effects of microbial phytase，organic acids and their interaction in diets for growing pigs［J］. Livestock Production Science， 2000，67（s1-2）： 113-122.

［6］ PARTANEN K H， MROZ Z. Organic acids for performance enhancement in pigs［J］.Nutrition Research Reviews，1999，12（1）：117-145.

［7］ RAVINDRAN V， KORNEGAY E T. Acidification of weaner pig diets：A review［J］. Journal of the Science of Food & Agriculture， 1993，62（4）：313-322.

［8］ FULLER R.The importance of Lactobacilli in maintaining normal microbial balance in the crop ［J］. British Poultry Science，1977，18（1）：85-94.

［9］ TSILOYIANNIS V K， KYRIAKIS S C， VLEMMAS J， et al. The effect of organic acids on the control of porcine post-weaning diarrhoea［J］. Research in Veterinary Science，2001， 70（3）：287-293.

［10］ GIESTING D W，EASTER R A.Response of starter pigs to supplementation of cornsoybean diets with organic a c i d s［J］. J o u r n a l o f A n i m a l Science，1985，60（5）：1288-1294.

［11］ BLANK R，MOSENTHIN R， SAUER W C， et al.Effect of fumaric acid and dietary buffering capacity on ileal and fecal amino acid digestibilities in early-weaned pigs. ［J］. Journal of Animal Science， 1999，77（11）：2974-2984.

［12］ LIEM A，PESTI G M，EDWARDS H M. The effect of several organic acids on phytate phosphorus hydrolysis in broiler chicks［J］. Poultry Science，2008，87（4）：689-693.

［13］ BOLING S D，WEBEL D M，MAVROMICHALIS I ，et al. The effects of citric acid on phytatephosphorus utilization in young chicks and pigs［J］. Journal of Animal Science， 2000，78（3）：682-689.

［14］ Q V E R L A N D M，B I K K E R P，F(xiàn)LEDDERUS J.Potassium diformate in the diet of reproducing sows：Effect on performance of sows and litters［J］.Livestock Science，2009，122（s2-3）：241-247.

［15］ FALKOWSKI J F，AHERNE F X. Fumaric and citric acid as feed additives in starter pig nutrition［J］.Journal of Animalence，1984，58（4）： 935-938.

［16］ 王曉青. 日糧中添加檸檬酸對(duì)斷奶仔豬增重效果的影響［J］. 養(yǎng)殖與飼料，2011（8）： 42-43.

［17］ 高俊杰， 車向榮. 斷奶仔豬飼糧中添加微生物植酸酶和檸檬酸對(duì)鈣、磷利用率的影響［J］. 養(yǎng)豬， 2007（4）：6-8.

［18］ THOMLINSON J R， LAWRENCE T L. Dietary manipulation of gastric pH in the prophylaxis of enteric disease in weaned pigs： some field observations［J］. Veterinary Record，1981， 109（6）：120-122.

［19］ C A N I B E N，S T E I E N S H，OVERLAND M，et al.Effect of K-diformate in starter diets on acidity， Microbiotia，and the amount of organic acids in the digestive tract of piglet，and on gastric alterations［J］. Journal of Animal Science，2001，79（8）： 2123-2133.

基金項(xiàng)目：黑龍江省應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目任務(wù)書編號(hào)：GC13B406。

作者簡(jiǎn)介：馬玉蓮（1980-），女，黑龍江人，碩士，研究方向：養(yǎng)殖業(yè)保險(xiǎn)。

*通訊作者：劉宇 （1982-），男，吉林人，博士，研究方向：獸醫(yī)微生態(tài)研究。E-mail：316023132@qq.com。

收稿日期：（2016-01-06）