酸化劑的作用機理及在蛋雞生產中的應用進展

何紀塏 鄒新華 張增玉 許贛榮 熊愛軍 盧秋詠 楊杏萍 倪冬姣

摘? 要：酸化劑作為一種綠色環保的飼料添加劑，具有改善畜禽腸道健康、提高飼料利用率、改善畜禽生長性能等諸多益處，近年來受到廣泛關注。本文根據酸化劑在蛋雞生產方面的研究報道，從酸化劑的種類、作用機理及近幾年在蛋雞生產中的應用情況進行了綜述，并對酸化劑在應用中可能存在的問題進行梳理和展望，以期為酸化劑在日后更深入的推廣提供參考。

關鍵詞：酸化劑；有機酸；無機酸；作用機理；功能；蛋雞

在全面“禁抗”與提倡保護生態環境可持續發展的背景下，尋找抗生素的替代物以及如何降低畜禽氮磷排放，減少畜禽飼養對生態環境的不利影響，是當今亟需解決的問題。酸化劑作為一種生態友好型添加劑，不僅無殘留、無污染，而且能提高畜禽對飼料的利用率，降低排泄物中的氮磷含量從而達到減排環保的目的。此外，酸化劑還具有易吸收、參與動物機體的能量代謝、維持腸道菌群平衡等諸多益處，因此近年來受到了廣大畜牧從業者的廣泛關注。

1? 酸化劑的種類

根據酸化劑的組成可分為單一型酸化劑和復合型酸化劑；根據化學元素的組成則分為無機酸化劑和有機酸化劑；根據形態可分為液態酸化劑和固態酸化劑；根據加工工藝的不同則可分為包被型酸化劑和未包被型酸化劑。

1.1 無機酸化劑

無機酸化劑是由一種或者多種無機酸共同組成的一類酸化劑，常用的無機酸包括鹽酸、硫酸、磷酸等。然而，在現代畜牧生產中，目前仍在使用的無機酸化劑是磷酸或磷酸鹽無機化合物[1]。無機酸具有制作成本低的優勢，但是大部分無機酸由于揮發性強，容易解離出氫離子，而具有較強的刺激性和酸性。無機酸揮發產生的刺激性氣體會降低畜禽的采食量，酸性較強的無機酸進入畜禽消化道后會造成消化道內容物的pH急劇下降，導致畜禽腸道應激，嚴重的甚至會灼傷畜禽口腔、食道、消化道，而且無機酸降低pH的作用只能到達胃部，腸道后端利用受限，所以無機酸對畜禽腸道微生物區系的調節能力相當有限[2]。因此，現在畜牧生產中單一型酸化劑中的無機酸化劑的使用頻率已經相當低。

1.2 有機酸化劑

有機酸是指含有羧基的酸性有機化合物，根據其作用方式不同可分為能參與機體自身代謝的有機酸與能調節畜禽腸道微生物區系、改善腸道健康的有機酸。乳酸、檸檬酸、蘋果酸、延胡索酸這一類有機酸，能夠降低畜禽消化道前端腔內消化糜的pH，并且能進入三羧酸循環（tricarboxylic acid cycle，TCA），參與動物機體的能量代謝；但是，這類有機酸只能在胃中發揮作用，因為其自身分子量過大無法充分解離，所以無法到達消化道后端即后腸，不能起到抑制有害菌、激活消化酶活性的作用[3]。另一類有機酸化劑通過降低胃腸道內容物pH、破壞細菌的細胞膜、干擾細菌物質代謝和DNA合成等過程達到抑菌目的，如甲酸、乙酸、丙酸、山梨酸等小分子有機酸。這類有機酸能改善畜禽的腸道健康、提高畜禽生產性能、增強免疫力等。與無機酸化劑相比，有機酸化劑雖然具有較高的制作成本，但能有效改善畜禽飼料的適口性，提高畜禽體內營養物質吸收轉化效率，并有較強的抑菌作用[4]。

1.3 復合型酸化劑

由于單一型酸化劑的功能不全面，在實際生產中會將不同種類的酸化劑按一定的比例配制成復合型酸化劑，以達到綜合不同種類酸化劑優勢的目的。目前，復合型酸化劑主要分為酸與酸之間復合以及酸與鹽之間復合?，F今復合型酸化劑在實際生產過程中已逐步取代了單一型酸化劑，并廣泛應用于畜禽生產中[5]。

2? 酸化劑的功能及作用機理

無論是有機酸還是無機酸，其功能之一都是通過解離釋放出氫離子來降低環境pH，以達到抑菌以及增強動物對飼料消化吸收能力的目的；或是有機酸解離后產生的羧酸根離子通過參加動物機體內的相應反應達到維持動物機體動態平衡來增強機體免疫力的目的。區別在于無機酸的離解激烈程度要遠大于絕大部分的有機酸，而且有機酸還能參與機體內TCA循環以及尿素循環。

2.1 降低飼料pH，延長飼料儲存期

在飼料中適量添加酸化劑，能降低飼料pH和系酸力，并提高日糧穩定性和緩沖力。酸性環境能有效抑制病原微生物的生長，同時還能降低油脂氧化酸敗的速度。無機酸由于無法滲透到細菌細胞內，其抑菌機制基本上是通過在動物胃腸道內解離氫離子，降低細菌細胞內的pH，破壞細胞的內環境穩態，從而抑制病原菌的生長[6]。而有機酸進入畜禽消化道后，除了部分解離產生氫離子來降低消化道內容物的pH外，還有一部分以未解離的狀態通過自由擴散方式進入宿主和細菌的細胞內，與細菌外膜的脂多糖羧基、磷酸基團發生質子化反應；隨著細菌外膜中的脂多糖和蛋白質組分逐漸解離，細菌外膜的完整性被破壞，細菌內容物外泄從而導致細菌死亡，實現抑菌的目的[7-8]。此外，有機酸還能通過抑制細菌內部大分子物質的合成、增加細菌內部滲透壓來導致細菌結構破裂等方式達到抑菌的目的[9]。例如，在飼料中添加一定數量的丙酸可以降低飼料中霉菌的濃度，防止霉菌污染；而在飼料中添加延胡索酸可以穩定飼料中的維生素組分，維持飼料的穩定性；山梨酸參與動物體內的新陳代謝，具有很強的抗氧化能力，是天然防腐劑，可有效防止飼料霉變。

2.2 降低飼料的系酸力

系酸力可用來衡量一款飼料的酸堿度，系酸力越高，說明酸性越弱。系酸力高的飼料進入動物的胃中，會逐步提高胃內環境的pH，而胃蛋白酶最適pH是3～5；當pH高于5，胃蛋白酶原無法被激活和有效釋放，從而降低了畜禽對日糧營養物質的消化能力[10]。畜禽自身能調節消化道內容物pH的平衡，為了維持胃內pH，畜禽在消化系酸力高的食物時需要分泌較多的胃酸，這會增加動物自身的負擔，尤其是幼齡動物，一般胃酸分泌能力較弱，需要系酸力較低的日糧。酸化劑可提供外源性氫離子，減少胃酸分泌，減輕消化道的負擔，因而可促進飼料的消化[11]。但系酸力也不宜過低，因為飼料酸性過強會降低其適口性，降低畜禽的采食量，從而影響畜禽的生產性能[12]。

2.3 降低消化道內容物pH，增強消化酶活性，改善微生物區系

酸化劑進入畜禽消化道后，通過解離釋放外源性氫離子，可降低胃內容物pH，刺激胃壁分泌胃蛋白酶，并激活其活性使其發揮作用。胃蛋白酶的分泌有利于蛋白質的分解，還能刺激十二指腸分泌胰蛋白酶，使蛋白質被充分吸收，提高動物機體內消化酶的活性，從而提高營養物質的消化吸收率。腸道除了是動物消化吸收營養物質的場所外，還是動物體內最大的免疫器官，因此消化系統的健康是保證動物有良好生產性能的前提，而腸道微生物菌群的平衡對腸道的健康至關重要[13]。酸化劑在動物體內通過降低消化道內容物pH，可抑制病原菌的生長，刺激乳酸菌等有益菌的生長。乳酸菌在增殖過程中會產生大量乳酸，能進一步降低消化道腔內pH，同時通過產生一系列生物活性物質，與有害菌競爭營養物質和定植位點，間接起到抑菌作用[14]。

2.4 參與動物體內的代謝，促進營養物質吸收

有機酸能夠直接參與動物機體的能量代謝、結構重組及酶促反應。其中延胡索酸、蘋果酸和檸檬酸是動物機體三大營養物質代謝的中間產物；乳酸、丁酸等有機酸可以通過糖異生途徑合成葡萄糖，保證機體的代謝以提供能量。因此在日糧中添加有機酸能夠促進營養物質的代謝。此外，酸性環境也更利于鈣、磷等微量元素的吸收與沉積，提高畜禽對微量元素的利用率。同時，酸性環境還有利于畜禽對維生素的吸收與利用[15]。

2.5 增強動物的免疫力與抗應激能力

有機酸化劑中的丙酮酸、檸檬酸、蘋果酸、延胡索酸等是動物機體TCA循環中重要的中間產物。TCA循環是動物體產生能量的主要途徑，而充足的能量供應是保證畜禽生長以及維持自身生存的重要條件之一。機體在應激狀態下可以緊急合成大量的ATP來保證能量代謝，有利于提高動物機體應對外界應激的能力[16-17]。乳酸、丁酸等有機酸也可以通過糖異生等途徑合成葡萄糖，保證畜禽正常的營養供應和物質代謝，間接影響免疫系統的正常運轉。研究表明，在日糧中添加酸化劑，能顯著提高黃羽肉雞的免疫器官指數[18]；還有研究表明，磷酸型及乳酸型飼料添加劑能有效提高仔豬血清中IgA、IgG的濃度以及血清中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的含量[19]。研究表明，延胡索酸釋放腺嘌呤核苷三磷酸，需要的時間較葡萄糖需要的時間更短，能夠滿足動物機體發生應激反應時需要更多能量的需求[20]。

3? 酸化劑在蛋雞生產中的應用

3.1 酸化劑對蛋雞生產性能的影響

產蛋量和料蛋比是衡量蛋雞生產性能以及產蛋經濟效益最直觀的指標之一。研究表明，在蛋雞日糧或是飲水中添加一定數量的酸化劑，蛋雞的產蛋性能會得到一定程度的提高。樊愛芳等研究發現，蛋雞采食添加了0.1％～0.3％復合型有機酸化劑（含有檸檬酸、蘋果酸、丁酸甘油酯、甲酸）的基礎日糧后，雖然產蛋率僅有提高的趨勢，但是料蛋比卻顯著降低，生產效益得到了提高[21]。陳杰等研究發現，在基礎日糧中按1.5 g/kg的濃度添加主要成分為檸檬酸、富馬酸、磷酸、甲酸的復合型酸化劑，能有效降低蛋雞的料蛋比，提高生產效益[22]。于睿等研究發現，在飲水中添加酸化劑（14％甲酸、14％乙酸、10％乳酸、2.5％丙酸），每隔一天給蛋雞飼喂pH為4的酸化水，能顯著改善32～43周齡蛋雞所產雞蛋的平均蛋重、產蛋率，顯著降低料蛋比[23]。而張雪艷[24]與趙旭[25]發現，在蛋雞日糧或飲水中添加酸化劑，不會顯著影響蛋雞的產蛋率、平均日采食量和料蛋比，其原因可能與蛋雞的品種、日齡、酸化劑的種類和添加劑量有關。

3.2 酸化劑對蛋品質的影響

蛋品質的衡量指標包括蛋殼厚度、蛋形指數、蛋殼強度、哈夫單位，蛋品質的好壞也是衡量蛋雞生產效益的重要指標之一。有研究表明酸化劑對蛋品質具有一定的改善作用。劉艷利等指出，在25周齡羅曼褐殼蛋雞的基礎日糧中分別添加0.05％、0.10％、0.20％的酸化劑，0.05％酸化劑添加劑量組的蛋雞所產雞蛋的蛋殼厚度、蛋殼強度以及蛋殼重量均得到了不同程度的增加[26]。魏艷紅等發現，在基礎日糧中按250 mg/kg和500 mg/kg的濃度添加包被型復合酸化劑，能顯著提高蛋雞所產雞蛋的蛋黃指數以及蛋殼厚度[27]。朱文濤等證明，在蛋雞日糧中添加2％的檸檬酸，可以使蛋重提高2.67％，蛋殼中鈣的含量提高8.11％[28]。Wang等發現，在蛋雞的基礎日糧中添加苯乳酸，能提高雞蛋的蛋殼強度以及哈夫單位[29]。張雪艷發現，在日糧中添加丁酸鈣也得到了一致的結論[24]。而王光富[30]與陳杰[22]等發現，在日糧中添加有機酸對蛋雞所產雞蛋的蛋殼厚度、蛋殼強度、蛋重、蛋白質重量和哈夫單位均無顯著影響。各研究結果的不同可能與試驗所用蛋雞的品種、日齡、酸化劑種類、添加劑量、飼喂方式等多種因素有關。

3.3 酸化劑對蛋雞血清生化指標及抗氧化指標的影響

血清生化指標能夠反映蛋雞機體自身的代謝以及對營養物質的利用狀況，而抗氧化能力的強弱則能從側面反應蛋雞的健康狀況，健康狀況良好的蛋雞在面對氧化應激時能表現出更強的抗氧化能力以及對環境的適應力[17]。研究表明日糧中添加酸化劑對畜禽血清生化指標、抗氧化指標等均有不同程度的影響。沈家鯤等發現，在基礎日糧中添加0.2％復合型酸化劑（主要成分為檸檬酸、磷酸、苯甲酸及有機酸鹽），可以提高海蘭褐殼蛋雞育雛期的飼料利用率和抗氧化能力，顯著提高生長期后期的免疫水平[31]。李萬軍的研究顯示，在蛋雞飼料中添加復合型酸化劑可以降低蛋雞血清中乳酸脫氫酶、總蛋白、白蛋白、球蛋白、尿素氮和尿酸的含量，提高血清中堿性磷酸酶、血糖、鈣和磷的含量[32]，說明酸化劑降低了蛋雞血清中蛋白的沉積，提高了蛋雞對蛋白質的利用率；而堿性磷酸酶作為促進動物機體生長發育的重要酶，其活力的提高表明蛋雞體內鈣磷的代謝更為頻繁，鈣磷得到了更為充分的利用，這也間接解釋了酸化劑能在一定程度上改善蛋雞所產雞蛋的重量、蛋殼厚度以及蛋殼強度。

3.4 酸化劑對蛋雞腸道健康的影響

畜禽腸道菌群組成的穩定對維持腸道健康至關重要，腸道菌群的穩態一旦被破壞則會影響畜禽對營養物質的消化吸收，從而導致生產性能的下降，而消化道內的酸堿環境對改善腸道微生物區系平衡以及胃腸道功能的發揮有重要作用[33]。有研究表明酸化劑可以降低消化道內容物的pH，從而達到調控腸道菌群的目的。周嶺等發現，飼喂復合型酸化劑能有效降低羅曼粉殼蛋雞輸卵管沙門菌的陽性率[34]。劉艷利等證明，添加酸化劑能顯著提高蛋雞十二指腸食糜中淀粉酶和胰蛋白酶的活性，顯著降低消化道中大腸桿菌的數量[26]。

3.5 酸化劑對蛋雞飼養環境的影響

氨氣是一種刺激性氣體，對雞健康的危害性很大。氨氣易溶于水的特性導致其很容易附著在雞的呼吸道和消化道的黏膜以及眼結膜上，導致雞采食困難，引發呼吸道疾病，降低雞對細菌、病毒等的抵抗力，并影響雞的生長和正常代謝[35]。家禽生產過程中產生的氨氣主要由家禽糞便中的尿酸經微生物發酵產生[36]。而尿酸分解產生氨氣的量受多因素的影響，包括介入的微生物種類與數量、反應底物濃度、反應條件等。其中雞糞的干物質含量、溫度、環境pH和糞便理化特性是主要影響因素[37]。飼料中的蛋白質是尿酸的根本來源，適當降低飼料中粗蛋白的水平，能有效減少飼養過程中由糞便分解產生的氨氣。此外有研究表明，當pH小于4時能有效抑制家禽糞便中尿酸分解產生氨氣的過程[38]。因此，酸化處理技術一方面能提高畜禽對飼料中蛋白質的利用率，減少含氮化合物的排放，從源頭降低氨氣產生的可能；另一方面酸性環境能夠有效抑制糞便中尿酸分解產生氨氣的反應，從而減少氨氣排放，降低氨氣對環境的污染。

4? 總結

在環保與“禁抗”的時代背景下，酸化劑因其具有綠色環保、工業生產便捷、成本適中的特點而廣受青睞。盡管酸化劑在飼料生產中已經被廣泛應用，但在添加過程中仍需注意以下問題：首先，要確定添加種類，不同酸化劑的作用機理、溶解度會有差異，應根據動物種類、生長階段和飼料類型進行選擇；其次，要注意添加的濃度，濃度過高有可能會灼傷動物消化道黏膜，破壞飼料的適口性，腐蝕飼料加工設備；然后，要考慮日糧組成，高蛋白質、高系酸力的日糧需要更強的酸度進行消化，還要考慮與其他組分的協同與拮抗作用；最后，還要結合動物健康狀況和現場的飼養管理水平。

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