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双乙酸钠

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有 机 酸 酸 化 剂 的 应 用 于 趋 势

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有 机 酸 酸 化 剂 的 应 用 于 趋 势

发布日期:2020-04-03 作者: 点击:

饲料特别是幼龄动物饲料中添加酸化剂非常普遍, 在全球的使用逐步成为畜禽饲料中比较重要的添加剂。应用范围也由仔猪逐渐扩展到家禽、反刍等,随着饲料行业抗生素的禁用,酸化剂的研究方向也从降低腹泻转变至杀菌抑菌,改善肠道健康。然而行业内对酸化剂作用的认识以及饲料酸化剂产品如何选择存在很多模糊点。本文根据作者自身的理解,就一些常见的问题,阐述观点,供业内朋友分享讨论。

 

1酸化剂的酸化作用

酸化作用是指酸化剂能解离出氢离子,与碱性物质发生中和反应,可以降低环境的pH值。最初人们在饲料中添加酸化剂主要是基于这样的考虑:幼龄动物胃酸分泌不足,胃蛋白酶原的激活受阻,影响饲料蛋白质的消化;另外进入十二指肠的食糜较高的pH值,反馈性抑制小肠消化液(胰液和胆汁等)的分泌,从而降低饲料的消化率,并容易引起营养性腹泻。

从这方面考虑,无疑相同摩尔浓度的无机酸(如盐酸、硫酸和磷酸)的酸化作用要强于有机酸,这是因为无机酸的解离程度要高于有机酸。因此最初的酸化剂产品大都以无机酸(磷酸)为主。然而饲料中存在大量的碱性物质(如石粉、磷酸氢钙、以及蛋白质原料等),添加酸化剂根本不足以有效降低饲料本身的pH值,并对采食饲料后胃内食糜的pH产生影响??杉峄恋乃峄饔眯Ч换崽飨?,也因此,无机酸逐渐淡出酸化剂的舞台。而有机酸的盐,特别是强碱盐(如钙盐、钾盐和钠盐)本身呈碱性,因此也没有酸化作用。

解决该问题的办法可以从两个方面入手,第一是配置较低的酸结合力日粮,如采用低蛋白日粮、低钙磷水平以及使用甲酸钙、磷酸二氢钙等;第二是在饲料中引入缓冲体系,酸性较弱的有机酸与其铵盐(弱碱性)组成缓冲对,如甲酸/甲酸铵?;撼逅幔˙ufferAcid)可以以维持胃内pH值,使胃内pH值不会因摄入碱性饲料而发生大的改变。

2 酸化剂的抑菌作用

酸化剂的抑菌作用分为直接抑菌作用和间接抑菌作用。直接抑菌作用是指未解离的酸分子可以穿过细菌的细胞膜,通过干扰细菌DNA的复制和转录以及影响胞内pH环境而直接杀死细菌(见图4);间接抑菌作用是指酸化剂降低细菌生长环境的pH值,抑制对pH值敏感细菌的生长,如大肠杆菌等(见图2),而对低pH值不敏感的微生物则不受影响?;谒峄了峄饔玫姆治?,饲料酸化剂的间接抑菌作用是很弱的基本可以不考虑。无机酸的解离程度很高,没有直接的抑菌作用。而有机酸只有部分解离,具有直接抑菌作用。有机酸的直接抑菌作用取决于有机酸的pKa值及环境的pH值。在同样的pH值环境下,pKa值越高的酸,相对解离程度越低,呈分子状态的酸越多(见图3),抑菌作用越强。而同一种有机酸,在pH值较低的环境下,解离越少,直接抑菌作用越强。从图3可见,有机酸在pH值较低的环境中,解离较少,所以在动物消化道中,有机酸发挥直接抑菌作用的最佳场所是胃,而并非肠道(小肠或大肠)。在酸化剂选择方面,应该选择pKa值较高的酸,这样的酸(同样摩尔浓度)直接抑菌作用相对较强。

 

不同的有机酸具有不同的抑菌谱,如三梨酸、丙酸对霉菌的抑制作用强,甲酸、乙酸对大肠杆菌和沙门氏菌等革兰氏阴性菌抑制作用较强,三梨酸对酵母菌的抑制作用较强,中链脂肪酸对梭菌、葡萄球菌等革兰氏阳性菌的抑制作用较强。因此不同有机酸的复合具有协同的抑菌作用,生产中应根据需要设计不同有机酸的组合以实现最佳的抑菌作用。

           

 

3 有机酸的供能作用

脂肪酸(短链、中链)、三羧酸(苹果酸、柠檬酸、延胡索酸)及乳酸都可以通过体内生化代谢为机体提供能量。

然而一吨饲料添加几公斤酸化剂提供的能量相对于饲料中碳水化合物、蛋白质、脂肪来说,价值极其有限。当前行业内十分关注短链脂肪酸(SCFA)特别是丁酸作为肠上皮细胞优先的能量源,对于肠道发育及损伤后的修复具有重要作用。

由于短链脂肪酸极易吸收的特点,因此确保饲料中添加的短链脂肪酸不在消化道前段吸收非常重要。因此过硬的包膜或酯化技术对于实现短链脂肪酸对肠上皮细胞供能是必需的。当然这种包膜和酯化后的酸无疑就丧失了酸化剂的酸化作用和抑菌作用。谈到肠上皮细胞优先的能量来源,谷氨酰胺也为人的营养和动物营养界所广泛认知,然而猪的研究证明添加1%的L-Gln达到较为理想的效果。因此笔者很难理解每吨饲料添加少量(通常几百克)丁酸能达到什么样的效果。


4.酸化剂的作用位点

   酸化剂在饲料中添加混合、成品饲料贮存以及动物采食后经口腔、胃、然后进入肠道后的过程中,可能都会发挥酸的作用。如在饲料中,酸化剂可以抑杀饲料中的病原菌,对饲料起到清洁作用;饲料被动物采食后到口腔中,被味觉受体感知,可以刺激采食(猪喜好酸味,添加酸化剂可以增加采食量);饲料进入胃中,解离的酸可以一定程度上弥补幼龄动物胃酸的不足,非解离酸分子可以直接的杀灭病原菌,减少进入肠道病原菌的数量;如果酸进入小肠后没有被吸收,则少量的未解离的酸也可以对肠道中的病原菌起到杀灭作用。


       但酸化剂能否在肠道起到抑菌作用存在很大的争议。一方面,酸化剂特别是短链脂肪酸是很容易在消化道的前段被吸收的,因此实际进入肠道的酸的数量将大幅降低;另一方面肠道中的pH环境通常为中性偏碱,在这种环境条件下,大多数酸呈解离状态,非解离的酸分子比例较低,因此抑菌作用也就很弱了。因此要实现肠道中发挥酸分子的抑菌作用,对酸进行包膜处理或采用缓冲酸体系可能是有效的办法。但如前所述包膜酸在消化道前段以及未摄食的饲料中就起不到作用了。

  关于酸化剂在肠道中抑菌作用的意义也是存在争议的。 病原菌对机体的危害主要因为肠道的数量或比例高了,因此抑菌的最终目的是降低肠道中的病原菌的数量或比例。

   然而从动物消化道病原菌数量的分布来看,大肠的病原菌最多、小肠次之,而胃中最少。这与“病从口入”以及病原菌生长和繁殖的适宜环境条件有关。因此从预防角度考虑,酸化剂(包括其他抑菌剂)在胃中发挥抑菌作用的效率是最高的,可以最有效的降低肠道的病原菌。

   举一个例子:假如胃中的食糜中的大肠杆菌数为100CFU/g,而小肠中为1000CFU/g,大肠中为100000CFU(实际比例差异可能更大)。如果某种杀菌剂,可以杀50个大肠杆菌,则胃中大肠杆菌数量下降了50%,而小肠中下降了5%,大肠中则仅仅下降的万分之五。反过来可以这样理解,胃中大肠杆菌数相差一倍,而这些大肠杆菌到了小肠和大肠,则会存在几何级数的差异!因此从预防考虑,我们并不需要在意饲料酸化剂是否在肠道中发挥抑菌作用。如果从治疗的角度考虑,则需要直接快速地降低肠道中已经超高的病原菌数量,当然,治疗需要酸化剂的量无疑会更高。

 

5.饲料酸化剂的添加剂量

据笔者了解,饲料企业酸化剂产品的添加剂量是五花八门,在欧洲,酸化剂的添加量基本在5kg/吨以上,而国内大多数饲料厂家酸化剂添加量为1-2kg,很少有使用3kg以上的。笔者在此并不想讨论添加剂量的有效性和经济合理性,因为不同厂家有不同的考虑。笔者想谈的是,无论酸化剂的作用是酸化作用还是抑菌作用,最终效果决定于酸的摩尔浓度。而酸的摩尔浓度不仅决定与酸的重量还决定于酸的分子量(复合酸为加权平均分子量)。在考虑酸的重量时,我们必需考虑酸的含量,因为大多数酸化剂产品都含有一定比例的载体,或者并非以纯酸形式存在(有些使用酸的盐)??悸撬岬姆肿恿渴且蛭肿恿吭叫?,单位重量的酸分子数越多,相反分子量越大,单位重量的酸分子数越少。有些同行可能认为有些酸含有不止一个可解离的H,需要考虑解离氢的数量。但事实上即使酸分子有几个H,但其二级解离或三级解离程度通常是非常低的,可以忽略不计。

 

6 饲用酸化剂产品的选择

根据以上饲料中添加酸化剂的作用分析,在酸化剂选择方面应该考虑以下几个方面的原则

A.选择有机酸。因为无机酸只有酸化作用,而无机酸的酸化作用在通过饲料添加很难发挥想象的作用。

B.选择分子量(加权平均分子量)较小,酸含量较高的酸。这样,在同样添加量的情况下,酸的摩尔浓度更高;

C.选择pKa值较高的酸。由于酸化作用很难发挥,抑菌作用成为使用酸化剂的更重要的考虑,而pKa值较高的酸,在同样的pH值环境条件下(动物消化道的同一部位),呈酸分子状态的比例越高,直接抑菌作用越强;

D.有机酸的形式选择以缓冲酸为先。纯酸存在挥发性和腐蚀性,有机酸的强碱盐呈碱性,不具备酸化作用,有机酸与其盐组成的缓冲酸是理想的形式。

E.选择复合有机酸。不同的有机酸存在不同抗菌谱,应根据使用酸化剂的目的及抑菌目标选择合适的有机酸组合,发挥协同抑菌作用;

F.包膜酸的选择。一般情况下,无需考虑对酸进行包膜处理,因为酸化剂在肠道前段发挥作用,更为经济有效。如果仅仅需要考虑短链脂肪酸(如丁酸)对肠道的供能作用,则需要良好的包膜处理。


本文网址:http://www.bilbovision.com/news/996.html

关键词:甲酸钙,双乙酸钠,二甲酸钾

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