唐茂妍

（上海正正生物技術(shù)有限公司，上?！?00433）

飼用富馬酸的應(yīng)用研究進(jìn)展

唐茂妍

（上海正正生物技術(shù)有限公司，上海200433）

富馬酸是最早應(yīng)用到畜禽養(yǎng)殖中的有機(jī)酸之一，隨著飼用酸化劑的使用越來(lái)越廣泛，對(duì)于富馬酸在飼料和養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究也越來(lái)越深入。文章綜述了富馬酸的理化特性、生物學(xué)特性及其在畜禽飼料中的應(yīng)用研究進(jìn)展。

富馬酸；飼用酸化劑；pH；抑菌作用

1　富馬酸的特性

1.1富馬酸的理化特性

富馬酸也叫延胡索酸，最早是從延胡索中發(fā)現(xiàn)，1832年鑒定并命名為延胡索酸。自然界中的富馬酸存在于延胡索屬、牛肝菌屬、地衣及冰島海苔中。富馬酸通常為白色結(jié)晶粉末，有水果酸味，是最簡(jiǎn)單的不飽和二元羧酸。富馬酸微溶于冷水、乙醚、苯，易溶于熱水，溶于乙醇。富馬酸不易吸濕，對(duì)氧化和溫度變化也不敏感，可與其他生物活性物質(zhì)相溶。

1.2富馬酸的生物學(xué)特性

富馬酸的作用與其生物學(xué)特性密切相關(guān)。研究表明，富馬酸參與了機(jī)體內(nèi)3大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一系列關(guān)鍵反應(yīng)，是三羧酸循環(huán)中的必需組分。富馬酸分子含能與葡萄糖相同，但其產(chǎn)能途徑比葡萄糖短，在應(yīng)激和危急狀態(tài)下，可緊急合成ATP。此外，富馬酸還是鳥氨酸循環(huán)中的副產(chǎn)物，在緊急情況時(shí)，能使天冬氨酸和谷氨酸鹽參與能量合成。富馬酸通過(guò)脲循環(huán)和三羧酸循環(huán)參與轉(zhuǎn)氨作用，而在丁二酸鹽不足時(shí)，則是丙二酸鹽組的直接發(fā)動(dòng)者。這些過(guò)程保證了機(jī)體能有效應(yīng)對(duì)外界的不良環(huán)境，因而在畜牧業(yè)生產(chǎn)中富馬酸常被用作抗應(yīng)激劑。

富馬酸無(wú)毒，一般動(dòng)物對(duì)富馬酸的半數(shù)致死量都較高，富馬酸1次內(nèi)服的半數(shù)致死量大白鼠為6 000 mg·kg-1體重，雞為10 000 mg·kg-1體重。在大白鼠、豚鼠、家兔和狗上的試驗(yàn)表明，日糧內(nèi)長(zhǎng)期添加富馬酸5%不會(huì)引起動(dòng)物臨床變化和機(jī)體的結(jié)構(gòu)機(jī)能破壞。

2　富馬酸對(duì)畜禽養(yǎng)殖的影響

富馬酸是較早應(yīng)用于飼料和養(yǎng)殖中的有機(jī)酸之一，隨著抗生素濫用造成的人和動(dòng)物的耐藥性的產(chǎn)生及人們對(duì)于食品安全的重視，越來(lái)越多替代抗生素的產(chǎn)品被重點(diǎn)研究，富馬酸作為一種綠色無(wú)污染添加劑在畜牧生產(chǎn)中的重要作用也逐步顯現(xiàn)，對(duì)其在動(dòng)物生產(chǎn)中的促生長(zhǎng)作用的研究也成為熱點(diǎn)?，F(xiàn)有的關(guān)于富馬酸對(duì)畜禽生產(chǎn)性能的影響主要集中在對(duì)消化道微生物菌群、消化道發(fā)酵產(chǎn)物、食糜pH和生長(zhǎng)性能等方面[1-12]。

2.1富馬酸對(duì)畜禽生產(chǎn)性能的影響

近十幾年來(lái)，眾多研究者以單一富馬酸、富馬酸與其他添加劑組合作為研究對(duì)象，分別確定了其對(duì)豬、禽等動(dòng)物的影響。結(jié)果表明，富馬酸對(duì)畜禽生長(zhǎng)有正面效應(yīng)，也有少數(shù)試驗(yàn)認(rèn)為單一富馬酸對(duì)多數(shù)所選定的畜禽生長(zhǎng)指標(biāo)無(wú)顯著影響，究其原因，發(fā)現(xiàn)酸化劑的添加量、動(dòng)物品種和日糧類型是造成這一差異的主要原因。

以肉雞為試驗(yàn)對(duì)象，沙爾山別克等試驗(yàn)表明，AA肉雞日糧中添加富馬酸0.25%和0.50%后可不同程度改善肉雞體增重、料肉比和成活率，但對(duì)于肉雞屠宰性能沒(méi)有影響[13]。在12日齡雌性黃羽肉雞日糧中添加以富馬酸、乳酸為主的酸化劑和益生菌組合產(chǎn)品，結(jié)果試驗(yàn)組顯著提高了日增重，采食量比對(duì)照組降低11.64%，料肉比降低0.36。同時(shí)，試驗(yàn)組雞舍空氣質(zhì)量改善，雞糞便干燥，雞舍無(wú)明顯刺激性氣味[14]。而王冉等研究表明，日糧中添加富馬酸0.125%對(duì)肉雞體重和料肉比無(wú)顯著影響（P＞0.05）[15]。朱宇旌等向肉雞日糧中添加富馬酸0.1%，發(fā)現(xiàn)只對(duì)較差生長(zhǎng)環(huán)境中的肉雞采食量有降低作用，其他檢測(cè)指標(biāo)如體重、日增重和料重比無(wú)顯著變化（P＞0.05）[16]。Pirgozliev等則得出完全相反的結(jié)論，在14～30日齡羅斯肉公雞日糧（小麥型）中添加富馬酸0.5%、1.0%和1.5%后，與對(duì)照組相比，加酸組肉雞采食量和日增重顯著降低，并且富馬酸1.0%組最低（P＜0.05）[17]。

以斷奶仔豬為試驗(yàn)對(duì)象發(fā)現(xiàn)，無(wú)抗日糧中添加富馬酸1.5%可顯著降低斷奶仔豬腹瀉發(fā)生率和死亡率，日增重和飼料效率都得到顯著改善（P＜0.05）[18]。仔豬日糧中添加富馬酸2%可提高斷奶后3周仔豬的采食量（518和466 g·d-1）、日增重（339和280 g·d-1），并且改善了飼料轉(zhuǎn)化率（1.55和1.70）[19]。在斷奶PIC仔豬基礎(chǔ)日糧中添加以富馬酸為主的復(fù)合酸化劑，仔豬日增重、采食量和料肉比均與抗生素組無(wú)顯著差異（P＞0.05），表明該復(fù)合酸可作為抗生素（硫酸抗敵素）的替代產(chǎn)品使用[20]。張旭暉等研究了以富馬酸為主要酸的復(fù)合酸產(chǎn)品對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能的影響，發(fā)現(xiàn)添加酸化劑顯著提高了斷奶仔豬平均日增重，顯著降低了腹瀉率（P＜0.05）[21]。

關(guān)于富馬酸對(duì)飼料養(yǎng)分消化率的研究較少，Giesting等發(fā)現(xiàn)在24日齡斷奶仔豬日糧中添加富馬酸2%，對(duì)干物質(zhì)和氮的回腸表觀消化率沒(méi)有顯著影響（P＞0.05）[22]；Blank等研究發(fā)現(xiàn)，富馬酸可降低14日齡斷奶仔豬回腸粗蛋白質(zhì)、總能和大部分氨基酸的消化率，其中以2%添加量最佳。然而如果提高飼料系酸力，相同添加量的富馬酸則對(duì)回腸粗蛋白質(zhì)、總能和氨基酸的消化率無(wú)影響。研究表明，不論飼料系酸力如何，添加富馬酸對(duì)仔豬糞消化率都無(wú)影響[23]。

2.2富馬酸對(duì)消化道食糜pH的影響

多數(shù)研究者認(rèn)為酸化劑的主要作用之一就是降低食糜pH，從而提高消化酶活性，促進(jìn)飼料養(yǎng)分的消化。但實(shí)際飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，同樣的酸化劑對(duì)動(dòng)物消化道食糜pH的改變程度有差異，有的還截然相反。Risley等研究表明，21日齡斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧中添加富馬酸或檸檬酸1.5%都對(duì)斷奶前2 d和斷奶后0、3、7、14、21 d時(shí)胃、空腸、盲腸、結(jié)腸的pH、Cl-濃度和揮發(fā)性脂肪酸及微生物菌群無(wú)影響[24]。朱宇旌等向肉雞日糧中添加富馬酸0.1%后，不論雞生長(zhǎng)于何種環(huán)境中，其消化道不同部位（腺胃、肌胃、十二指腸、空腸、回腸和盲腸）食糜pH與對(duì)照組均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）；與抗生素對(duì)照組相比，富馬酸組的腹瀉率和腹瀉指數(shù)及死亡率無(wú)差異（P＞0.05）[16]。

2.3富馬酸對(duì)消化道發(fā)酵產(chǎn)物的影響

研究表明，富馬酸在降低斷奶仔豬胃腸道中微生物數(shù)量的同時(shí)，也可降低發(fā)酵產(chǎn)物的濃度[11]。Blank等試驗(yàn)證明，在低緩沖力的仔豬日糧中添加富馬酸可降低回腸食糜中的乳酸、氨、亞精胺和脂多糖的含量；而高緩沖力日糧中添加富馬酸對(duì)回腸發(fā)酵產(chǎn)物無(wú)影響，并且試驗(yàn)表明在仔豬斷奶后的前3～4周內(nèi)日糧中富馬酸可降低胃腸道微生物的濃度和代謝活性，但是這種調(diào)控作用與日糧緩沖力和富馬酸的添加量有關(guān)[25]。

也有研究表明，富馬酸對(duì)動(dòng)物消化道不同部位中乳酸和短鏈脂肪酸的濃度無(wú)影響[24]。Ksaprowicz-Potocka等研究表明，28日齡斷奶仔豬日糧中添加富馬酸10 g·kg-1對(duì)十二指腸、回腸、盲腸食糜有機(jī)酸含量無(wú)影響，并且對(duì)回腸食糜和糞端微生物數(shù)量也無(wú)影響[26]。

2.4富馬酸對(duì)消化道微生物的影響

消化道菌群失衡很容易引起有害菌的過(guò)度繁殖和生長(zhǎng)，從而造成動(dòng)物腹瀉下痢[27-28]。大腸桿菌和沙門氏菌是畜禽消化道中最常見的致病菌，因此經(jīng)常以大腸桿菌、沙門氏菌作為酸化劑作用效果的指標(biāo)。如同富馬酸對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響一樣，富馬酸對(duì)動(dòng)物消化道微生物的影響結(jié)果也并不一致。

斷奶仔豬日糧中添加以富馬酸為主要酸的復(fù)合酸產(chǎn)品后，發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸組對(duì)大腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、金色葡萄球菌均有抑制作用，但對(duì)乳酸桿菌數(shù)量無(wú)顯著影響[21]。朱宇旌等向肉雞日糧中添加不同形式酸化劑產(chǎn)品，分別檢測(cè)了在良好環(huán)境（禽舍噴灑有害氣體吸附劑）和較差環(huán)境中（未噴灑有害氣體吸附劑）生長(zhǎng)的雞只消化道菌群情況，發(fā)現(xiàn)日糧中添加富馬酸0.1%只降低了在良好環(huán)境中生長(zhǎng)的雞只盲腸大腸桿菌數(shù)量，消化道其他部位的微生物數(shù)量不論雞只生長(zhǎng)環(huán)境如何，均未見顯著差異（P＞0.05）[16]。

吳秋玨等在1990—2007年的試驗(yàn)結(jié)果表明，富馬酸對(duì)消化道微生物菌群有顯著影響（P＜0.05）[29]。多數(shù)試驗(yàn)表明富馬酸可顯著降低消化道不同部位不同微生物的數(shù)量。但也有結(jié)果表明，即使日糧中添加富馬酸1.5%，也并不能改變消化道微生物菌群的數(shù)量。

3　富馬酸的應(yīng)用前景

隨著人們對(duì)于天然食品添加劑及醫(yī)藥等無(wú)公害無(wú)污染關(guān)注度的提升，使得以可再生資源為原料，利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)富馬酸的研究成為熱點(diǎn)。李霜等從菌種改造、淀粉基原料發(fā)酵、纖維質(zhì)原料發(fā)酵以及非鈣鹽中和等工藝角度總結(jié)了發(fā)酵法制備富馬酸的關(guān)鍵技術(shù)[30]。根霉菌被認(rèn)為是最佳的富馬酸生產(chǎn)菌，利用根霉菌發(fā)酵有幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)阻礙了富馬酸發(fā)酵法的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用：根霉菌形態(tài)發(fā)育機(jī)制不明，發(fā)酵過(guò)程控制難；根霉菌缺乏遺傳操作工具，菌株定向改造難度大；富馬酸及其主要衍生物L(fēng)-蘋果酸、L-天冬氨酸的生產(chǎn)缺乏系統(tǒng)性、工藝繁瑣、成本高。如果發(fā)酵法制備富馬酸的技術(shù)難點(diǎn)被克服，則會(huì)促進(jìn)富馬酸在養(yǎng)殖業(yè)中的大量應(yīng)用，同時(shí)也為降低部分抗生素在養(yǎng)殖業(yè)中的使用量提供了可能性。

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Research on Application of Fumaric Acid in Animal Feed

TANG Maoyan

（Shanghai Zhengzheng Science and Technology Co.,Ltd.,Shanghai 200433,China）

Fumaric acid is one of the earliest applied to the organic acid in livestock and poultry breeding. With the increasingly wide use of feed acidification agent,the application of fumaric acid in feed and aquaculture is becoming more and more deeply.The article summarized the physical and biochemical characteristics,and the appli?cation of fumaric acid in animal feed was also discussed.

fumaric acid;feed acidifier;pH;antibacterial activity

S816.8；S816.7

A

1001-0084（2015）12-0008-04

2015-11-03

唐茂妍（1976-），女，山東煙臺(tái)人，博士，主要從事酸化劑的定量應(yīng)用研究。