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酸化劑的作用機理

發布時間:2018-04-18 13:06閱讀數:

酸化劑的應用已經很普遍了。但是酸化劑在中國添加量普遍很低,可以說基本上沒用出效果。使用酸化劑的目的是降低飼料的系酸力,應該從以下兩點考慮:首先,調整飼料原料的系酸力;其次,添加足量的酸化劑。第一條不變的情況下,只是額外加1-3kg酸化劑,那也就是聊勝于無吧!         由于仔豬早期斷奶(3—5周)時受心理、環境及營養應激的影響,常常表現為以食欲差、消化功能紊亂、腹瀉、生長停滯、飼料利用率低等為主要特征的“早期斷奶綜合癥”,嚴重影響斷奶仔豬的生長發育。引起仔豬“早期斷奶綜合癥”的因素較多,其中飼料日糧和仔豬本身泌酸能力較低是影響的主要因素。而酸化劑作為一種可以有效提高飼料和消化道酸度、維持動物胃腸道微生物生態系統平衡、減輕仔豬斷奶應激的一種添加劑越來越受到廣大飼料工作者和養殖者的重視。本文主要按照酸化劑的作用機理、影響酸化劑使用效果的因素、現狀和今后發展方向等幾個方面進行綜合性的論述。
 
 
一、酸化劑的作用機理:
 
1. 降低胃腸道的PH值,提高消化酶的活性:
 
斷奶前的仔豬,由于吸食的母乳中含有大量乳糖,在胃內乳酸桿菌的作用下轉化成乳酸,使胃內PH值保持在4時即可很好的消化乳蛋白。而早期斷奶仔豬的消化系統和免疫器官發育不完善,消化道中酶和胃酸的分泌不足(見圖一),并且由于從母乳為主突然改變到固態飼料,還會引起胃內PH值的大幅度升高,可達到5.5以上(Manner等1984),大量試驗認為胃蛋白酶要求的最佳PH值為2.0—3.5,當PH>4.0時活性減弱甚至失活。一般認為一頭28日齡的斷奶仔豬每天只能分泌相當于20ml1mmol鹽酸的胃酸,所以在斷奶后的第一天能消化的飼料不超過57g,多采食的飼料就不能被仔豬很好的利用,未被消化的飼料隨著食糜進入消化道后段在有害菌的作用下產生腸毒素,從而導致仔豬下痢;而加入酸化劑后胃內PH值下降,可以進一步提高胃蛋白酶的活性,消化的飼料量相應上升。同時腸道內容物的酸度也影響胰蛋白酶. 糜蛋白酶. 羧肽酶. 淀粉酶. 脂肪酶. 麥芽糖酶和乳糖酶的分泌和活性。 
 
二、改善胃腸道微生物區系:
 
1)早期斷奶仔豬正常的胃腸道微生物生態系統尚未建立,同時由于斷奶的應激使胃腸道PH值進一步上升,可達到5.5以上致使消化道內各種有害菌(大腸桿菌. 沙門氏菌. 葡萄丘菌等)大量繁殖(見表一),可能造成腸道微生物失衡,并引起胃腸道正常生理功能紊亂(Miller等1985)。Barrow等(1977)研究發現:仔豬斷奶后第2天,腸道內乳酸菌的數量顯著下降;大腸桿菌數量急劇增加。Mathew等(1991)報道,仔豬斷奶后2天內,回腸內容物中乳酸桿菌數幾乎減少到接近于零,大腸桿菌數顯著增加,并與回腸內容物的pH值增加呈強正相關。當飼料中加入酸化劑以后,可以使飼料和消化道的PH值下降,當PH<4.0時,以上病原菌則大量失活,乳酸菌、雙歧桿菌等各種耐酸性的有益菌大量繁殖,Fuller(1977)研究表明:酸性條件有利于乳酸菌的繁殖生長,對大腸桿菌等有害微生物生長繁殖有抑制作用。并且乳酸桿菌代謝產物―乳酸能夠阻礙大腸桿菌在腸道內與其受體結合,抑制大腸桿菌生長(danielson等1989),形成了有益的微生物區系;
 
2)酸化劑抑菌作用的理論基礎:
 
酸化劑除降低飼料和胃腸道PH值外,一定程度上還可以抑制各種病原菌的生長繁殖,并且不同的酸由于結構形式和在溶液中的離解程度不同其抑菌的效果也有一定的差異;總體而言酸化劑的主要抑菌機理如下:
 
a、病原菌營養物質的輸送機理:在營養物質的輸送方面,由于細菌細胞具有一定的負電荷,非離子型的化合物能進入細胞,而離子型的則不能進入。在中性或堿性環境中,有機酸不能進入細菌細胞,而在酸性環境中,這些化合物為非離子狀態,可以進入細胞,影響了離解基團的離子信息,從而促進細胞膜上運轉酶失活,影響了物質的運轉;
 
b、無機酸的抑菌機理:無機酸在動物消化道內可以完全理解成酸根離子和H+,它對細菌的作用基本上是通過H+產生效應,降低了病原菌細胞的滲透壓體系,阻止病原菌的正常繁殖,從而抑制了病原菌的生長發育;
 
c、有機酸的抑菌機理:有機酸可根據消化道酸度的不同而產生部分離解,除產生H+效應外,還有部分未離解的酸分子的作用。有機酸進入病原菌細胞內的程度取決于細胞內外的PH濃度差,同時還與有機酸分子量的大小、溶解性和極性等有關;一般相對分子量小、極性小、溶解性強的有機酸容易擴散進入細菌細胞。其對細菌的作用機制為:
 
a) 引起細菌細胞膜電荷的變化,影響細菌對營養物質的吸收:在細菌細胞膜上H+位于外側,OH-位于內側,這種質子梯度產生的電位差使細菌細胞可以運送如氨基酸之類的營養物質,當未離解的有機酸進入細胞后,降低了胞內PH值,使細菌細胞膜內外的電位差減弱,從而影響了氨基酸等營養物質的吸收; 
 
b) 影響細菌代謝過程中酶的活性:有機酸可以非選擇性的干擾細菌細胞中酶的功能及干擾細菌細胞膜的通透性,可阻礙三羧酸循環中α-酮戊二酸和琥珀酸脫氫酶的作用,可抑制能量代謝中磷酸化酶的功能;可與細胞內的各種含硫基酶結合使其失去活性,從而抑制了微生物的生長。
 
d、揮發性有機酸鹽的抑菌機理:揮發性有機酸鹽的抑菌作用主要是依賴于它們的溶解性和消化道PH值,一般水溶性的抑菌效果大于非水溶性的,同時當消化道酸度達到一定程度,其在胃內能還原成有機酸而達到抑菌作用。 
 
注意:以上所有抑菌作用均是基于降低環境中PH值而起的作用。 
 
3、減緩胃的排空速度,增加食糜在胃內的停留時間,延長了飼料在胃內的消化時間:當酸性食糜進入小腸,對十二指腸腸壁產生化學刺激,使之分泌腸抑胃素,反饋性的抑制了胃的收縮。 
 
4、刺激消化器官的發育,促進消化腺的分泌,如:可以促進胰腺的發育和分泌,促進膽汁的分泌和排放等。
 
三、影響酸化劑使用效果的因素:
 
1、添加酸的品種和數量:不同酸的理化特性和生物學特性不同,其作用效果也不一樣; 
 
a. 各種酸的分子量和離解常數(見表二)均不同,一般情況下ka越大,相同濃度條件下的PH值越小,其給出H+的速度越快,離解程度越大;而分子量較小的有機酸在相同PH值條件下抑菌作用的效果比分子量大的有機酸好;
 
b. 各種酸在不同PH值條件下的離解情況(見表三)均不一樣:根據各種酸在不同PH 條件下的離解程度可以有針對性的進行各種酸的配合,一般離解程度較大的酸可以有效的降低環境中的PH值、而使離解程度較小的酸有相當一部分處于非離解狀態;可以有效的抑制環境中各種病原菌的生長發育;
 
c. 各種酸對細菌的作用情況: 
a)甲酸、丙酸:對沙門氏菌. 真菌. 梭菌和革蘭氏陽性菌有抑制和滅活作用(Enthoven等2002); 
 
b)富馬酸:對葡萄球菌. 鏈球菌. 大腸桿菌等有抑制作用;
 
c)試驗認為:在PH4條件下,鹽酸、乳酸和甲酸對大腸桿菌均表現一定的抑菌效果,其中鹽酸最弱、乳酸強一點,而甲酸表現最強。 
 
d. 不同酸對斷奶仔豬采食量、日增重和料重比亦不一樣,且差異較大(見圖二); 
 
2、飼料組成:不同飼料原料的PH值和系酸力不同(見表四),不同飼料日糧的PH值和系酸力亦不一樣(見表五),飼料的系酸力和PH值在很大程度上影響了動物消化道內容物的PH值;張宏福等試驗認為:斷奶仔豬的采食量、日增重、飼料利用率和飼料利用率均與飼料日糧的系酸力有關,當日糧的系酸力下降以上各種指標均有所改善,并且當日糧的系酸力水平為20時最為理想; 
 
3、酸化劑的吸收速度:酸化劑在胃中釋放或吸收速度過快,可以抑制胃酸的分泌和胃的正常發育,并且所添加的酸化劑無法進入小腸,不能有效的降低消化道后段的PH值; 
 
4、酸化劑的添加時間:一般認為酸化劑主要應用于仔豬效果較好,而對生長育肥豬的效果不顯著;在母豬飼料中使用酸化劑可以阻斷母乳中大腸桿菌的垂直傳播。對于生長育?肥豬使用酸化劑效果不顯著可能與所選用的酸及酸的處理方式有關,如果有針對性的將有機酸經過包被處理,使其大部分不在胃中釋放而直接進入小腸,理論上應當有一定的效果,但實際結果需要通過大量的試驗進行論證; 
 
5. 使用酸化劑的種類和添加量不一致,缺乏一個添加標準,添加少了作用不明顯,添加多了有可能發生代謝性酸中毒。 
 
四、現狀:
 
1、多偏重于酸化劑的添加量方面,對飼料日糧的PH值和系酸力的研究較少,如:1)對于同一種基礎日糧,當加入1.5%—2.0%的檸檬酸或乳酸時,日糧的系酸力降低到一個適當的值,可以很好的使斷奶仔豬日糧和消化道的酸度保持在一定的范圍內,而當加入1.5%—2.0%的磷酸時,飼料日糧的系酸力下降到很低,同時由于磷酸為中等強酸,在動物消化道內離解程度較高,一定程度上動物會產生代謝性酸中毒;2)雖然有很多報道認為在斷奶仔豬基礎日糧中加入1.5%的檸檬酸的使用效果比乳酸好,這主要是因為檸檬酸的Ka比乳酸大,可以使基礎日糧的系酸力降低到一個比較合適的值,而添加相同比例乳酸基礎日糧的系酸力則可能未達到該值,如果使用基礎日糧的系酸力作為評定標準來添加這兩種酸,理論上乳酸的使用效果不會比檸檬酸差,一定程度上使用效果會超過檸檬酸,當然所有一切均需要通過實驗進行論證;
 
2、在研究各種單一酸在飼料日糧中使用效果的時候,未能考慮飼料中其他營養物質之間的拮抗與互作,如:1)在研究磷酸和其他酸在飼料中添加效果的時候,應當考慮飼料中鈣磷比例平衡的問題,適當調整飼料中磷的添加量使磷的含量與對照組保持一致;2)在研究甲酸鈣在飼料中添加量的時候,未能對飼料中的鈣的添加量作一定的調整,致使飼料中鈣的含量超標,鈣磷比例嚴重失調;
 
3、多停留于單純的酸化劑的使用方面,而對基礎日糧的組成及其與酸化劑的交互作用的影響缺乏系統的研究:不同系酸力飼料日糧中酸化劑的添加量應當不同,而同一系酸力飼料日糧由于所使用的原料不同酸化劑的添加量亦有可能不一樣,當基礎日糧中乳清粉或乳糖添加量比較高時,乳糖在乳酸桿菌的作用下可以產生乳酸,相應飼料中酸化劑的可以適當降低;
 
4、不同酸化劑的作用效果不一,好壞尚無定論:由于各種復合酸化劑所使用的酸的品種和比例不同,所以在使用過程中所表現出的效果亦不一樣;無機酸改變飼料日糧和消化道食糜PH值的能力較大而抑菌的效果較差,未經包被處理的有機酸在被動物采食后,其抗菌活性在消化道前段最大而改變食糜PH值的能力很有限(J.J.Dibner2003),并且其抗菌能力的大小與其環境的PH值有關;不同的有機酸由于分子量、溶解性、極性和離解程度不同,其作用效果也不一樣,如:甲酸不僅可以抑菌還可以提高動物采食量和氮沉積,乳酸不僅可以提高飼料的適口性還可以促進乳酸桿菌的生長繁殖。所以在生產和使用酸化劑時不應當只考慮有機和無機,應當綜合考慮各種因素;
 
5、大部分酸化劑產品的推薦使用量均有偏低的傾向,特別是部分進口酸化劑在國內的推薦用量只有國外推薦用量的一半,而國產酸化劑的推薦用量只能在特定配方條件下方能達到應有的效果;
 
6、大部分酸化劑產品的推薦使用量均只是一個用量范圍,未能對不同飼養階段及同一飼養階段不同飼料配方中的用量作一個具體的說明,導致使用者使用時無所適從,使用效果出現較大的差異;
 
五、今后的研究和發展方向:
 
酸化劑為一個多學科的交叉體不僅與飼料營養、動物生理有關,還與化學、微生物學等有著密切的關聯,所以在酸化劑的研究和生產過程中應當將以上各學科緊密結合,綜合考慮以下各種影響因素對酸化劑進行比較系統的研究和開發:
 
1、建立飼料日糧的酸度模型,研究飼料原料和日糧酸度的關系; 
 
2、建立酸化劑對日糧酸度的調控模型,確定日糧酸度與酸化劑添加量的關系,確定酸化劑在飼料日糧中的添加標準;
 
3、進一步揭示不同酸化劑對飼料日糧的影響規律,以便在生產實際中選擇更好的酸化劑; 
 
4、研究不同PH值和系酸力水平的基礎日糧對仔豬的影響,以便確定仔豬日糧的最佳酸度; 
 
5、比較相同系酸力而不同原料配比的基礎日糧在添加不同劑量酸化劑后對仔豬生產性能的影響,揭示酸化劑與不同原料配比基礎日糧的互作規律,從而選擇最適合仔豬的基礎日糧及其與酸化劑的配比;
 
6、充分了解各種酸的作用機理,根據豬不同生長發育階段的特點和各種酸的離解情況,有針對性的進行酸化劑配方的制定,并通過試驗進行論證; 采用包被或部分包被的方式,減緩酸的釋放速度,使酸的釋放速度與消化液的分泌速度達到基本一致,同時使部分未離解的酸能隨食糜一起進入小腸,在消化道后半部分發生作用;
 
7、充分揭示酸化劑對病原菌的抑菌作用機理,通過大量試驗進行研究論證以期能達到完全代替抗生素的水平。綜上我們提出酸化劑的定義:根據動物不同生長發育階段的生理特點所設計,能有效提高飼料和動物消化道酸度、保證動物消化道健康的飼料添加物。
 
本文原作者:劉庚壽 艾特豬編輯整理。
來源: 豬事會社 預混料家園
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