酸化劑尤其是甲酸及其鹽,長期以來一直用于改善豬尤其是仔豬的胃腸健康和生長性能。甲酸及其鹽除了作為kss和氧化鋅的替代物之外,有機酸或簡單的酸化劑也起著其它重要作用,尤其是在改善腸道健康和豬的生長性能方面。關于酸化劑,甲酸及其鹽在斷奶、生長和肥育豬中顯示出非常有效的結果。目前已知酸化劑改善畜禽生產性能和腸道健康的主要機制與胃腸道pH的調節有關,另外腸道營養物質的消化率和礦物質利用率也得到改善,同時也觀察到它們對腸道特定病原體的kj特性。
kss耐藥xj的患病率增加,引起了業界對于動物飼料中正確使用kj物質,以及最常見超微量補充的氧化鋅(ZnO)(2500-3000 ppm)和kss替代品的討論和關注。在不同的替代策略中,對有機酸及其鹽類進行了廣泛的研究,尤其在控制畜禽(尤其是在豬和家禽)腸道疾病和改善動物生長性能等方面具有較理想的效果。
酸化劑由于其防腐和營養特性,已在畜禽飼料中廣泛使用了數十年。最初,它們用于控制牲畜飼料中xj、zj或霉菌的繁殖。最近,許多研究強調了有機酸在改善動物對營養物質的消化、腸道健康和促進單胃動物生長性能方面的潛在作用,以及它們對飼料的xd作用。在斷奶、生長和肥育豬中取得了非常理想的結果。
1. 甲酸及其鹽的理化性質,生產及用途
像所有化合物一樣,酸被分類為有機或無機兩類。通常,最受關注的有機酸是短鏈脂肪酸(SCFA),由于它們特定的kj活性因此適合用作飼料防腐劑。SCFA由R-COOH結構組成,呈單羧酸形式(甲酸、乙酸、丙酸和丁酸),羥基(乳酸、蘋果酸、酒石酸和檸檬酸)或雙鍵形式(富馬酸和山梨酸)。
2.1甲酸及其鹽的理化性質及其生產方式
甲酸(H2CO2或HCOOH)是一類具有通式CH2O2的脂肪族一元酸系列的第一個成員。 它是一種無色液體,可溶于水和酒精,具有刺激性氣味,分子量為46.03 g / mol,在20℃下的密度為1.22 g / cm3,在20℃下的pKa為3.75(表1)。與其他脂肪酸(FAs)相比,它具有更強的酸度和腐蝕性。
除游離形式外,甲酸還以甲酸鹽的形式廣泛存在。甲酸鹽以甲酸鈣為例,甲酸鈣分子式Ca(HCOO)2,分子量:130.0比重:2.023(20℃ deg.c),堆密度900-1000g/kg,PH值為中性,400℃分解。指標含量≥98% 水份c 鈣≥30.4%。甲酸鈣為白色或微黃色粉末或結晶,md,味微苦,不溶于醇,不潮解,溶于水,水溶液呈中性,md。甲酸鈣的溶解度隨溫度升高變化不大,在0℃時16g/100g水,100℃時18.4g/100g水, 加熱分解。
二甲酸鉀(分子量130.12 g / mol)是由甲酸和鉀衍生得到的鹽。歐洲食品安全局(EFSA)批準了二甲酸鉀作為飼料添加劑使用。二甲酸鉀可以從用酒精性鉀煮沸的氯仿中獲得。二甲酸鉀由等摩爾量的甲酸和甲酸鉀,通過離心分離成結晶狀的二甲酸鉀和飽和的二甲酸鉀水溶液制備得到。
甲酸鈣(HCOO2Ca;分子量130.1 g / mol)來自二羥甲基丁醛(DIMBA)與甲醛之間的反應,該反應生成三羥甲基丙烷(TMP)和甲酸鈣。
2.2 豬飼料中使用甲酸及其鹽的安全性
試驗證明,在飼料中添加甲酸鈣,在動物體內會游離出微量甲酸,使胃腸道PH值降低,并且具有緩沖作用,有利于胃腸道內PH值穩定,從而抑制有害xj的繁殖,促進有益微生物的生長,如乳酸桿菌 的生長,達到覆蓋腸粘膜不受毒素的侵入,從而達到控制和防止與xj有關的腹瀉、下痢等現象發生,其添加量一般為1~1.5%。甲酸鈣作為酸化劑,與檸檬酸相比,在飼料生產過程中不會潮解,流 動性好,PH值為中性,不會造成設備腐蝕,直接加入飼料中能防止維生素和氨基酸等營養成分被破壞,是一種理想的飼料酸化劑,wq可以替代檸檬酸、富馬酸等。
2.3 飼料中甲酸及其鹽的添加方法
甲酸及其鹽通常可以以不同的形式添加使用,比如游離或微囊化、單獨或以酸的混合物形式使用。通常混合酸的效果要比單一酸的好,這可能是由于酸具有不同的pKa所致,使得混合酸能夠在豬消化道的不同部位產生作用效果。
在斷奶仔豬中將酸化劑添加到飲用水中使用是更有效的策略,因為它們從斷奶后飲水比進食要快。De Busser等探究了向斷奶仔豬的飲用水中添加有機酸,將水的pH值降低至6、5或4,研究證明:pH =4的水可以減少糞便中大腸桿菌的排泄,并改善仔豬的健康。此外,在斷奶后21天到34天之間,向飲用水中添加基于有機酸的混合物(將pH值降低至4.6)可使平均日增重(ADG)提高約25 g /天。
德國的研究發現,甲酸鈣在仔豬日糧中添加l.3%時可改善飼料轉化率7~8%;添加0.9%可減少腹瀉的發生;添加1.5%可改善仔豬生長率l.2%,飼料轉化率4%;添加1.5%及175mg/kg銅可增加生長 率21%,飼料轉化率10%。國內研究表明,在仔豬的頭8個星期日糧中添加l~1.5%甲酸鈣,可防止腹瀉和下痢發生,提高成活率,提高飼料轉化率7~10%,飼料消耗下降3.8%,豬的日增重9~13% ;在青貯飼料中添加甲酸鈣可提高乳酸的含量,減少酪酸含量,增加青貯飼料的營養成分。
3. 甲酸及其鹽對腸道菌群的影響
眾所周知,后腸微生物群與腸道粘膜具有共生關系,腸道菌群可以刺激免疫系統的發育并賦予宿主大量的代謝功能,這往往也會影響宿主在不同生命階段的生長性能。腸道菌群的結構可能受不同因素的影響,包括宿主的遺傳因素、特定xj的擾動、宿主的年齡和成熟度、日糧和特定腸道環境條件(例如腸道pH)等。在這些因素中,日糧是能夠迅速改變腸道微生物結構的主要因素。
消化系統中游離甲酸及其鹽的主要作用靶標部位是胃。胃的內環境對xj的選擇起到了限制作用,并起著生態過濾器的作用。因此,胃是塑造整個腸道微生物群落結構的基礎。
有機酸調控腸道菌群的主要機制是:
(1)通過降低內環境的pH值間接實現;
(2)通過穿透xj細胞膜并改變其生理穩態來調節。
腸道pH的降低會導致腸道微生物組成的改變,有機酸可減少或xc通常對低pH值敏感的病原xj,并選擇耐酸的微生物例如乳酸菌。
國內外市場研究表明,在仔豬日糧中添加1%~1.5%甲酸鈣可以明顯改善斷奶仔豬生產性能。德國的研究發現,在斷奶仔豬日糧中添加1.3%甲酸鈣可以改善飼料轉化率7%~8%,添加0.9%可減少仔豬腹瀉的發生。