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酸化劑在仔豬日糧中的重要作用

呂潔

（石家莊市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心河北石家莊050000）

多年來，酸化劑一直應(yīng)用于豬的營養(yǎng)日糧，特別是在仔豬日糧中應(yīng)用更為廣泛。酸化劑具有減輕或避免仔豬斷奶后產(chǎn)生的不良后果。丁酸是酸化劑的一種，它擁有一些特殊的特點(diǎn)使其看起來不只是一種酸這么簡單。除了具有良好的抗菌作用之外，丁酸還可以刺激胰腺分泌物的產(chǎn)生，包括胰蛋白酶（有效促進(jìn)食物消化和吸收）。丁酸同時(shí)也可以改善電解質(zhì)和水分的吸收，并且減少腹瀉的發(fā)生率，是動(dòng)物回腸和直腸的黏膜偏愛的一種能量的來源。通過無機(jī)酸和有機(jī)酸結(jié)合的酸化劑，連同丁酸鈉在內(nèi)，可以成為確保仔豬平穩(wěn)度過斷奶后階段的一種有效解決方案。

1 酸化劑的作用

酸化劑的作用方式是依賴于降低pH值，從而限制病原菌的繁殖；使腸道pH值處于胃部的水平，有助于日糧中蛋白質(zhì)的吸收和利用；一些有機(jī)酸還可進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部的能力，能夠破壞細(xì)菌的新陳代謝，影響其繁殖。

保持較低pH值相當(dāng)于胃部水平是非常必要的：可以幫助阻止病原體進(jìn)入消化道，減少發(fā)病率，并且較低pH值在消化吸收的過程中也是有幫助的。例如，胃蛋白酶原在pH值為2時(shí)被迅速激活，但是在pH值為4時(shí)激活很慢，適合胃蛋白酶的最佳pH值是2或3.5，但是當(dāng)pH超過3.5時(shí)，胃蛋白酶活性下降。仔豬在胃部產(chǎn)生鹽酸（HCl）的能力比較有限，特別是在哺乳階段，只有通過乳酸桿菌作用于乳糖產(chǎn)生的綜合乳酸對此進(jìn)行部分的補(bǔ)償。

斷奶后，胃酸（HCl）分泌不足將導(dǎo)致pH值升高。成熟的豬只胃部的pH值一般處于2-2.5之間，然而在仔豬斷奶階段胃部的pH處于3.9-4.7（甚至更高）也是很常見的。由于仔豬斷奶后日糧一般含有高水平的鈣（碳酸鹽）和高蛋白，使得胃部pH值上升這種情況充滿了更多的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兙途哂辛烁呔彌_能力。當(dāng)胃部出現(xiàn)高于必需pH值的情況，將導(dǎo)致在胃中未消化的蛋白質(zhì)被運(yùn)送到小腸中，這些未被消化的蛋白質(zhì)是大腸桿菌最佳的培養(yǎng)基，使其增殖迅速，最終導(dǎo)致腹瀉的發(fā)生。為了降低pH值，最佳的酸化劑需要具有一個(gè)較低的蛋白激酶A值（類似磷酸）。

為什么使用酸化劑的一個(gè)理由是它們的抗菌作用。大部分的致病菌，例如沙門氏菌，能夠在pH4-9范圍存活，但是最佳增殖pH范圍是6-8。因此低于或者高于該pH范圍的環(huán)境都將抑制此類細(xì)菌的增殖。當(dāng)pH非常低的時(shí)候（例如pH=3時(shí)），氫離子（H+）可以快速穿過細(xì)菌的細(xì)菌膜，打破其內(nèi)部的平衡進(jìn)而使細(xì)菌移動(dòng)；這種結(jié)果是一種細(xì)胞內(nèi)的酸化作用，損傷或瓦解細(xì)菌關(guān)鍵的生物化學(xué)過程。但是將pH值降到極值是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)樗釋θ祟惡蛣?dòng)物都具有腐蝕性和危險(xiǎn)性的，同樣對養(yǎng)殖設(shè)備也有危害。此外，幾乎不太可能顯著改變動(dòng)物腸道內(nèi)的pH值，因?yàn)槟c道的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定系統(tǒng)，與飼料的緩沖能力相結(jié)合，能夠減少pH值的變化。

有機(jī)酸（屬于弱酸）擁有一種不同的抗菌作用模式。在溶解狀態(tài)中，有機(jī)酸的不帶電荷的酸性分子和它們各自的帶電荷單元（例如丙酸/丙酸鹽）之間存在著pH值的平衡。有機(jī)酸抗菌作用方式的關(guān)鍵基礎(chǔ)理論是當(dāng)有機(jī)酸未解離時(shí)（非電離的，更多親脂性的），能夠穿透細(xì)菌細(xì)胞壁并且破壞某些特定類型細(xì)菌的正常生理學(xué)活動(dòng)。有機(jī)酸將以非電離的結(jié)構(gòu)穿過細(xì)菌細(xì)胞膜。由于酸性分子的解離比例是隨著pH值增加而增加，一旦有機(jī)酸進(jìn)入附近的細(xì)胞就會(huì)暴露存在于pH值中性細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌并且分離，從而在細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)釋放一個(gè)陰離子(-)和一個(gè)質(zhì)子(H+)；細(xì)菌內(nèi)部pH將降低，因此對pH敏感的細(xì)菌不能承受內(nèi)外環(huán)境中pH值的巨大差異，一種特殊的機(jī)制（H+-ATP酶泵）將會(huì)使細(xì)菌內(nèi)部的pH值恢復(fù)到正常水平。但這一過程需要消耗大量能量，最終使得細(xì)菌停止增殖，甚至完全死亡。

酸化劑的陰離子(A-)部分完全陷入細(xì)菌內(nèi)部，因?yàn)锳-只能以非解離狀態(tài)經(jīng)自由擴(kuò)散的方式通過細(xì)胞壁。A-的積累對細(xì)菌來說已成為一種毒素，通過復(fù)合機(jī)制作用，其結(jié)果導(dǎo)致抑制細(xì)菌的新陳代謝反應(yīng),大分子鏈合成減少,細(xì)胞膜被破壞。相反的，對于pH值不敏感的細(xì)菌（例如乳酸菌）能夠忍受內(nèi)外環(huán)境中pH值的巨大變化，如果內(nèi)部pH值變得足夠低，有機(jī)酸將重新以非解離結(jié)構(gòu)脫離細(xì)菌體，與進(jìn)入時(shí)相同的路線。另一種理論解釋這種方式，革蘭氏陽性菌的細(xì)胞內(nèi)部含有高濃度的鉀，可以提供抗衡陽離子中和酸化劑的陰離子。

酸化劑的解離常數(shù)是一項(xiàng)重要的參數(shù)需要被考慮的，在特定的pH值時(shí)，解離的濃度與非解離的是相同的。這就意味著例如甲酸（pKa=3.75），即pH在3.75時(shí)，50%甲酸分解，50%的不解離。有機(jī)酸的抗菌活性更多是依賴于它們自身的pKa和動(dòng)物腸道內(nèi)部的pH值。例如，當(dāng)pH值為5時(shí)，乳酸和甲酸只有5%處于非解離狀態(tài)，而丁酸則有40%以非解離狀態(tài)存在。這也意味著，當(dāng)pH值為5時(shí)，丁酸的抑菌效果是乳酸和甲酸的8倍。

2 丁酸不僅僅是一種酸

丁酸，也叫正丁酸，是一種羧酸，化學(xué)結(jié)構(gòu)式是CH3CH2CH2-COOH。丁酸是糖類物質(zhì)在單胃動(dòng)物的腸道或反芻動(dòng)物的瘤胃內(nèi)通過細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生的天然產(chǎn)物。丁酸，丙酸，乙酸屬于揮發(fā)性脂肪酸。丁酸通常是以丁酸鈉的形式添加到動(dòng)物飼料中，丁酸鈉更容易被處理，因?yàn)樗枪腆w比較穩(wěn)定，氣味也要淡得多。在大腸中，丁酸鈉迅速的被吸收并向腸道上皮細(xì)胞提供能量，促進(jìn)鈉和水的吸收。多年來，不同的研究表明丁酸鈉對腸道上皮細(xì)胞具有積極作用，可以增加腸絨毛的高度，腸隱窩的深度，增加腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。更多當(dāng)前的研究顯示，丁酸鈉對胃和腸的黏膜上皮細(xì)胞具有抗炎作用。免疫系統(tǒng)受到更少的影響，有利于營養(yǎng)物質(zhì)的全面吸收和利用。丁酸鈉對商品豬的體增重和料肉比是有積極意義的。

丁酸鈉的另一個(gè)好處是對豬腸道微生物菌群的明顯效果。眾所周知，揮發(fā)性脂肪酸具有抑制腸桿菌科細(xì)菌（沙門氏菌，大腸桿菌）的作用。揮發(fā)性脂肪酸能夠以非游離狀態(tài)通過自由擴(kuò)散的方式穿透微生物的細(xì)胞膜，進(jìn)入其細(xì)胞內(nèi)部。一旦進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，酸分子開始解離，從而降低細(xì)菌內(nèi)部的pH，導(dǎo)致內(nèi)部細(xì)胞壞死。丁酸易溶于水，酒精等溶劑。丁酸相比其他酸具有更高的擴(kuò)散系數(shù)，更短的結(jié)構(gòu)鏈，因此也就更容易穿過細(xì)菌細(xì)胞膜。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，丁酸鹽使大腸桿菌減少50%的濃度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他的揮發(fā)性脂肪酸，如醋酸鹽和丙酸鹽。在家禽，丁酸在控制腸炎沙門氏菌方面比乙酸，甲酸和丙酸更有效率。

3 選擇好的酸化劑

理想狀態(tài)下，酸化劑應(yīng)該首先在飼料中起作用（殺菌消毒），其次確保胃部的pH值足夠低，最終是在腸道中還起作用，協(xié)助控制病原菌。不幸的是，沒有任何一種酸能夠保證同時(shí)滿足所有這三種功能的，因此不同的酸需要按比例混合以達(dá)到想要的效果。

強(qiáng)酸（較低pKa值，較強(qiáng)的酸堿效果）和弱酸（較高pKa值，具有抗菌作用）的結(jié)合，將會(huì)形成一種有效的障礙物阻礙病原菌增殖，增強(qiáng)飼料的安全性。酸性較強(qiáng)的無機(jī)酸如磷酸，有機(jī)酸有富馬酸，檸檬酸。另一方面，必須使用一些有機(jī)酸例如丁酸，甲酸和乳酸，因?yàn)樗鼈兙哂锌咕奶匦裕袡C(jī)酸對pH值也有一定影響。

混合不同高質(zhì)量的有機(jī)酸有益于擴(kuò)大酸化劑的影響范圍，例如甲酸的基本作用是可以抑制酵母菌和大腸桿菌和沙門氏菌。然而乳酸菌和霉菌能夠抵抗甲酸的抑制作用。更進(jìn)一步的試驗(yàn)表明，乙酸可以抑制多種細(xì)菌的增殖，但是對酵母菌和霉菌作用微乎其微。丙酸對霉菌的抑制作用更好，但是抑菌的效率較低，對酵母菌無效，因?yàn)榻湍妇梢源x丙酸。相對的，甲酸對大腸桿菌的最小抑菌濃度是乙酸和丙酸的5倍。另一種有機(jī)酸，乳酸的主要作用是可以對抗有害菌，大多數(shù)的霉菌，酵母菌可以代謝乳酸。

正確的組合方案是不同pKa值的酸，對不同的病原菌都有特殊的功效，在最低使用劑量下，提供高效協(xié)同的作用，這樣的酸化劑才是最佳的酸化劑?！觯ň庉嫞黑w曉松）