1 酸化劑作用機(jī)理
酸化劑的應(yīng)用已經(jīng)有30多年的歷史，但其作用機(jī)理目前還不是十分清楚。目前被人們廣泛接受的機(jī)理有以下幾點(diǎn)：
1.1 酸化效應(yīng)
酸化劑可降低幼畜胃內(nèi)pH值，提供合理的動(dòng)物消化環(huán)境，激活胃蛋白酶并保持較高的活性，有助于飼料的軟化、養(yǎng)分的分解，阻止病原微生物經(jīng)消化道從外界環(huán)境進(jìn)入體內(nèi)。刺激十二指腸分泌更多的胰蛋白酶，使蛋白質(zhì)完全被吸收。
1.2 參與體內(nèi)代謝、抗應(yīng)激
一些有機(jī)酸直接參與機(jī)體能量、結(jié)構(gòu)和酶促反應(yīng)，能提供動(dòng)物應(yīng)激時(shí)所需能量，如延胡索酸、檸檬酸就是三羧酸循環(huán)中不可缺少的組分，是易于利用的能源（王霄燕，2002）。尤其延胡索酸是三羧酸循環(huán)有氧過程的必需組分，分子含能量與葡萄糖相符，但其生能途徑比葡萄糖短，在應(yīng)激狀態(tài)下可用于ATP的緊急生成而在畜牧生產(chǎn)中，作為抗應(yīng)激劑。
1.3 促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收
飼料中添加KDF（potassium diformate）,提高了一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（包括干物質(zhì)、能量、脂肪、氮、一些必須氨基酸和磷）的消化率和存留量（Roth等，1998a，b）。有機(jī)酸能與一些礦物元素形成易于吸收利用的螯合物，如延胡索酸和檸檬酸能與Ca、Cu、Zn、Fe、Mg能形成一種生物效價(jià)高的螯合物促進(jìn)它們的吸收和保留（石寶明，1999）。許多學(xué)者都證實(shí)了高銅與酸化劑的添加效果具有相加效應(yīng)，就是富馬酸、檸檬酸或磷酸與銅形成生物效價(jià)高的絡(luò)合物，促進(jìn)了銅的吸收和保留，同時(shí)降低了銅的氧化催化活性。有些有機(jī)酸如延胡索酸具有抗氧化作用，檸檬酸為抗氧化劑的增效劑。在預(yù)混料中添加延胡索酸并保存6個(gè)月，VA和VC的穩(wěn)定性比不添加延胡索酸都有所提高。同時(shí)小腸的酸性環(huán)境有利于VA和VD的吸收。
1.4 對(duì)微生物區(qū)系的影響
林映才等（2001）對(duì)14日齡早期斷奶仔豬添加復(fù)合酸化劑，結(jié)果表明添加復(fù)合酸化劑1 500g/t使仔豬小腸內(nèi)乳酸桿菌數(shù)、大腸桿菌數(shù)和細(xì)菌總數(shù)都趨于增加，小腸內(nèi)細(xì)菌總數(shù)中乳酸桿菌數(shù)比例增加、大腸桿菌數(shù)比例減少，乳酸桿菌數(shù)相對(duì)于大腸桿菌數(shù)的比例也增加。這說(shuō)明，復(fù)合酸化劑不僅直接影響仔豬腸道內(nèi)細(xì)菌的生長(zhǎng)，更主要是影響腸道中微生物區(qū)系的平衡。
1.5 抗菌作用
Cherring et al(1991)與Russell(1992)對(duì)有機(jī)酸抗菌作用機(jī)理的不同看法進(jìn)行了總結(jié)。有機(jī)酸的抗菌活力與pH值的下降有關(guān)，抗菌活力隨pH值的下降而升高。非離解的有機(jī)酸具有脂溶性，因而能進(jìn)入微生物細(xì)胞，但載體機(jī)制似乎也包含于膜運(yùn)輸，一旦進(jìn)入細(xì)胞，酸在相對(duì)偏堿的環(huán)境中釋放質(zhì)子，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)pH值下降，這種影響微生物的機(jī)制抑制了微生物重要的酶的作用，并迫使細(xì)菌細(xì)胞耗能釋放質(zhì)子，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)酸的陰離子蓄積，這種蓄積依賴穿膜的pH梯度。酸的陰離子對(duì)有機(jī)酸及其鹽類的抗菌作用十分重要。Nuria Canibre et al(2002)報(bào)道，一些研究已經(jīng)表明在沒有明顯降低胃腸道pH值的情況下有機(jī)酸有較強(qiáng)的殺菌作用?？偟膩?lái)說(shuō)，乳酸菌能在較低的pH值下生存，也就是說(shuō)比其它菌（如大腸桿菌）對(duì)有機(jī)酸的耐受性更強(qiáng)。一種解釋是革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞內(nèi)鉀的濃度較高，對(duì)酸的陰離子有中和作用（Russell & Diez-Gonzalez,1998）。
1.6 其它作用
酸化劑降低胃內(nèi)容物pH值，酸性食糜進(jìn)入小腸后對(duì)小腸壁作化學(xué)與機(jī)械性刺激，使之分泌腸抑素，反射性抑制胃蠕動(dòng)，減慢胃排空速度，使蛋白質(zhì)有較多時(shí)間在胃內(nèi)消化，減輕小腸負(fù)擔(dān)（Kirchgessner和Roth,1982;Donald等，1991）。酸化劑還可增強(qiáng)免疫，改善飼糧的適口性、減少腸道微生物代謝產(chǎn)生的如氨氣、多胺類物質(zhì)，作為飼料保藏的防霉防腐劑。
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2 影響因素
目前國(guó)產(chǎn)酸化劑產(chǎn)品單一，且大多數(shù)屬于單一的酸制劑。少數(shù)的復(fù)合酸化劑產(chǎn)品很少考慮動(dòng)物生理特點(diǎn)和飼養(yǎng)環(huán)境，而影響酸化劑作用效果的因素也很多。在眾多的資料中添加酸化劑的效果差異很大。 2.1 添加種類及劑量 不同酸化劑理化特性和生物學(xué)特性不同、作用效果也不同。如延胡索酸對(duì)葡萄球菌、鏈球菌、大腸桿菌等有很強(qiáng)的滅活性，對(duì)乳酸菌無(wú)抑制作用；甲酸、丙酸對(duì)沙門氏菌、真菌、梭狀芽孢菌、芽孢桿菌屬及革蘭氏陽(yáng)性菌等有較強(qiáng)的抑制作用；山梨酸能有效地抑制酵母及霉菌的生長(zhǎng)、而對(duì)有益微生物生長(zhǎng)都無(wú)妨（郭芳彬，1996）。添加量不足達(dá)不到預(yù)期的效果，如不能把pH值降到適宜水平而更充分地提高消化酶的活力。而添加過量會(huì)影響適口性、破壞酸堿平衡，又會(huì)導(dǎo)致仔豬血清堿儲(chǔ)，HCO3-濃度升高，胃、小腸內(nèi)容物pH值升高。一定程度上引發(fā)代謝性酸中毒。 2.2 飼糧組成不同 飼糧是影響仔豬消化道酸度的主要外源性因素，其中飼糧的系酸力是重要因素，而仔豬飼糧的系酸力與其原料的選擇及營(yíng)養(yǎng)水平的確定密切相關(guān)。不同飼料原料的系酸力不同，其中礦物質(zhì)原料的系酸力最高，動(dòng)物性原料次之，植物性飼料原料的系酸力則較低。Bolduan等,（1988）和張宏福等，（2001）分別測(cè)定了部分飼料原料的系酸力見表1。R.Blank等(1999)報(bào)道，在低緩沖飼糧中添加延胡索酸可提高回腸CP、GE和主要氨基酸的消化率，最好的反應(yīng)是添加2%FA，回腸氨基酸的表觀消化率提高了4.9~12.8個(gè)單位，而在高緩沖能力的飼糧中添加FA僅在數(shù)量上提高了CP、GE和組氨酸以外氨基酸的消化率。與低緩沖能力的飼糧相比，高緩沖能力的飼糧降低了氨基酸的消化率1~10個(gè)百分點(diǎn)。 2.3 蛋白質(zhì)類型和水平 不同類型蛋白質(zhì)在胃腸道消化所需的酸度不同。例如：奶產(chǎn)品需要的適宜pH值為4，大豆蛋白和魚粉則需要pH值為2.5的酸度。飼糧蛋白質(zhì)水平也是影響酸化劑效果的重要因素，據(jù)報(bào)道，粗蛋白質(zhì)水平為16%和20%的兩種飼糧添加2%的延胡索酸，結(jié)果前者平均日增重281g，飼料效率為0.49，而后者分別為329g和0.62（陳厚基，1991）。 2.4 在胃中吸收速度過快 抑制胃酸分泌和胃功能的正常發(fā)育，添加的酸無(wú)法到達(dá)小腸，不能有效降低小腸中PH值，抑制有害菌的生長(zhǎng)，促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng)。在一項(xiàng)添加丙酸對(duì)肉仔雞飼糧代謝的研究表明，只有極少量的丙酸能夠到達(dá)消化道下段和盲腸（Hume等，1993）。添加甲酸和丙酸混合物，只有在嗉囊和沙囊中才發(fā)現(xiàn)有較高的濃度（Thompson and Hinton,1997）。 2.5 添加時(shí)間 效果最好的時(shí)間是4~5周齡（歐秀瓊，1999）。Donald等，(1991);林映才等，（2001）報(bào)道的結(jié)果表明酸化劑對(duì)斷奶后2周內(nèi)仔豬的效果優(yōu)于斷奶2周后仔豬。 2.6 適應(yīng)性 胃腸道中原核或真核微生物可誘導(dǎo)的對(duì)酸性環(huán)境的耐受性已開始受到關(guān)注。最近在解釋包括調(diào)節(jié)識(shí)別等現(xiàn)象的發(fā)展中，如結(jié)構(gòu)基因一樣具有特殊的耐受機(jī)制?？烧T導(dǎo)的對(duì)酸的耐受性已在很多革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌中表現(xiàn)出來(lái)。一致的觀點(diǎn)認(rèn)為，酸性環(huán)境中的微生物可感受到惡化的環(huán)境，并通過特殊的應(yīng)激性蛋白合成，經(jīng)歷程序分子反應(yīng)。這種蛋白質(zhì)被推測(cè)可阻止或修復(fù)由于應(yīng)激引起的對(duì)大分子的破壞。一些應(yīng)激性蛋白被一系列應(yīng)激條件誘導(dǎo)，而其它的被特殊的應(yīng)激產(chǎn)生的反應(yīng)所誘導(dǎo)（Bearson等，1997）。另外，不同的微生物，甚至那些進(jìn)化的種類也已經(jīng)發(fā)展了不同的在酸中生存的方式（Lin等，1995）。根據(jù)Bearson等（1997）的研究，在腸細(xì)菌對(duì)酸的反應(yīng)和致病性之間存在相關(guān)性。Kwon和Ricke（1998）提出宿主胃腸道中或飼料成分中的短鏈脂肪酸通過提高其對(duì)酸的耐受性而增加S.typhimurium的毒性。Quivey等(2000）對(duì)突變鏈球菌適應(yīng)性機(jī)制的研究顯示，生長(zhǎng)在pH為5的條件下與生長(zhǎng)在pH為7的條件下相比，其脂肪酸的構(gòu)成有顯著變化。根據(jù)眾多學(xué)者的觀點(diǎn)，生長(zhǎng)在低pH條件下其飽和的或非飽和的比例表明，細(xì)胞膜脂肪酸構(gòu)成的變化部分可能是對(duì)酸的適應(yīng)性的反應(yīng)。這種變化可直接地通過基本的雙分子脂肪對(duì)質(zhì)子的通透性的改變或間接地提高F1F0ATP酶排出質(zhì)子的能力而影響細(xì)胞膜對(duì)質(zhì)子的通透性而實(shí)現(xiàn)的。（Saklani-Jusforgues等，2000）研究了在小鼠胃內(nèi)灌注L.monocytogenes后，酸的適應(yīng)性對(duì)其存活率和遷移率的影響。發(fā)現(xiàn)了適應(yīng)酸的L.monocytogenes（生長(zhǎng)在pH=5.5條件下）在小鼠盲腸和結(jié)腸腔中存活率高于非適應(yīng)酸的L.monocytogenes（生長(zhǎng)在pH=7.2條件下）。另外，適應(yīng)酸的細(xì)菌在系膜淋巴結(jié)中的遷移率要高于非適應(yīng)酸的細(xì)菌。盡管在體外條件下細(xì)菌可以適應(yīng)酸，但是當(dāng)有機(jī)酸飼喂給豬或仔雞時(shí)這種適應(yīng)性是否在腸道中也相同還無(wú)法確定。 3 結(jié)語(yǔ) 過去常選用延胡索酸或檸檬酸來(lái)酸化飼糧，有機(jī)酸作為動(dòng)物的飼料添加劑，其作用機(jī)制不同，混合使用有可能產(chǎn)生互補(bǔ)效應(yīng)，從而增加使用效果。近幾年飼料生產(chǎn)上也開始注意多種酸（有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸）配合使用，以克服單一酸化劑價(jià)格昂貴、酸化效果不理想等缺點(diǎn)，集中各自的優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)還必須考慮其緩沖能力，因此，要根據(jù)酸及其鹽的特性，組成低PH值的緩沖對(duì)來(lái)配制新型復(fù)合酸化劑。但復(fù)合酸化劑在胃中吸收的速度過快，不能達(dá)到酸化胃及腸道內(nèi)容物的效果。因此應(yīng)考慮緩釋的問題，目前，國(guó)外已經(jīng)研制成了保護(hù)性酸化劑。通過脂類包被既可使飼料中其他活性成分和飼料廠設(shè)備免遭破壞、腐蝕，又使得酸化劑緩慢地釋放，酸化作用延伸到小腸，增強(qiáng)了酸化效果，從而降低了酸化劑在飼糧中的配比，也降低了飼料成本。另外，酸化劑與抗生素、高銅、高鋅、酶制劑、中草藥等配伍的研究還很有限，具有很大的發(fā)展前景，應(yīng)加大對(duì)此研究。隨著有機(jī)酸的廣泛使用，細(xì)菌對(duì)酸的適應(yīng)性對(duì)將來(lái)的工作將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。今后研究的內(nèi)容還應(yīng)包括：①測(cè)定常見飼料原料的系酸力和pH值；②建立日糧系酸力及pH值的影響模型；③常見日糧系酸力和pH值的調(diào)研；④確定不同模式和生理狀況的仔豬對(duì)日糧系酸力的要求；⑤通過動(dòng)物生產(chǎn)性能、消化生理、血液生理和尿液生理等指標(biāo)，進(jìn)一步揭示機(jī)體基礎(chǔ)、日糧系酸力和酸化劑之間的互作；⑥加強(qiáng)微生物對(duì)酸的耐受性機(jī)理的研究。此外，在采用對(duì)飼糧酸化的同時(shí)，可結(jié)合其它方法來(lái)保證消化道維持一定的酸度和降低消化道pH值。如控制飼糧的蛋白質(zhì)水平和礦物質(zhì)含量，添加酸性脫脂乳和乳清，添加益生素（乳酸菌類制劑），用酵母取代部分豆餅粉，保證飼糧中一定比例的粗纖維（一般保持5%），限制使用酸結(jié)合度大的蛋白質(zhì)飼料等（羅建模等，1996）。 酸化劑的效果顯著，無(wú)毒無(wú)污染，無(wú)抗藥性等特點(diǎn)使酸化劑成為抗生素被禁用后的研究熱點(diǎn)。但還需進(jìn)一步地研究以了解、明確其作用機(jī)理，針對(duì)目前存在的問題，找出最適的方法，開發(fā)新產(chǎn)品，在畜牧生產(chǎn)中合理地使用酸化劑；針對(duì)動(dòng)物的生理特點(diǎn)和酸化劑不同酸的理化特性，開展復(fù)合酸配合比例優(yōu)化和完善生產(chǎn)工藝，開展酸化劑與抗生素、益生素、酶制劑、銅、鋅等添加劑配伍使用的研究，以不斷提高酸化劑的使用效果。 |
