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1、动物营养学报 2007, 19( Suppl) : 515 -520 Chinese Journal of Animal Nutrition酸化剂主要生理功能和复合酸选配依据秦圣涛1,2? 张宏福1*? 唐湘方1? 王永军2( 1. 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所 动物营养学国家重点实验室, 北京 100094;2. 西北农林科技大学动物科技学院, 杨凌 712100)摘? 要: 文章主要综述了近年来关于酸化剂发挥作用的方式和各个酸类互作效应等方面的研究进展。酸化剂在畜牧生产中应用日益广泛, 其生理功能主要有调节动物消化道内 pH, 为消化酶的激活创造适宜的环境和抑制消化道有害微生物增殖,
2、减少病原菌感染。酸化剂应用形式也经历了由单一酸到复合酸的过程, 但复合酸的合理配伍缺乏相应的理论基础, 目前关于各种酸化剂的互作关系以及酸化剂和其他添加剂间的互作效应的研究正逐步展开,必将为酸化剂的进一步发展提供理论支持。关键词: 酸化剂; 生理功能; 酸解离度; 复合酸选配收稿日期: 2006? 08 ? 24作者简介: 秦圣涛( 1982 ?) , 男, 河南新乡人, 在读硕士研究生, 主要从事单胃动物营养研究。E? mai: iamtao543 sina. com* 通讯作者: 张宏福, 研究员, 博士生导师, E ?mail: zhanghf3000 sina100. com? ? 仔
3、猪断奶前相当长一段时间胃酸分泌不能达到 成年猪水平, 断奶后, 仔猪胃内的乳酸菌就无法再利用母乳中的乳糖产生乳酸, 使得胃内酸度水平进一步降低。其直接后果是: 胃蛋白酶活性大大降低, 使饲料营养物质( 特别是蛋白质) 消化吸收不良, 造成 饲料浪费、 营养性腹泻。高 pH 为肠道内各种有害菌提供适宜的繁殖环境, 并且未被消化的蛋白质饲料在经过肠道时也给各种细菌提供了大量的营养物 质, 致使病原菌大量繁殖, 爆发细菌性疾病。解决上述问题的根本措施是在仔猪日粮中添加适量的酸化剂, 弥补仔猪生理性产酸不足 1 ? 2。据 Paul Toplis 3报道, 丹麦在各种抗生素替代物的研究中发现, 饲用
4、抗生素的添加可使日增重提高 8. 6% , 使饲料效率提高 3. 4%。相比而言, 效果最接近的是日粮的酸化, 可使日增重和饲料效率分别提高 6. 3% 和 2. 2%。 其他的替代物如益生素和酶制剂, 仅仅提高了 2% ,而且变化仅仅体现在饲料转化为体重方面, 由此可见酸化剂在仔猪营养保健中的重要作用。目前关于酸化剂的研究多侧重于其实证研究, 而对复合酸的配比及互作研究较少, 且缺乏相应的理论支持。本 文根据目前研究结果, 综述了酸化剂的主要生理作用、 酸化剂作用机理及复合酸化剂合理选配依据, 为总结酸化剂复配理论, 促进酸化剂配制技术和研究进一步发展提供依据。1? 酸化剂的主要生理功能根据
5、目前研究的结果来看, 酸化剂的主要生理功能主要有 2 方面: 调节胃内 pH, 保证消化酶在正常 pH 环境下发挥酶活和抑制消化道有害微生物增 殖, 优化肠道微生物菌群结构, 减少病原菌感染 4。1. 1? 日粮中添加酸化剂对消化酶活性的影响动物胃内适宜 pH 对维持消化酶的活性非常重要。研究表明, 在不同 pH 条件下, 胃蛋白酶原的激 活率有很大的差异( 见表 1) , 并且随 pH 降低, 激活率呈三次曲线上升, 在 pH 低于 4 时, 上升较快,pH X 与激 活率 Y( % ) 的 回归方程 为: Y( % ) = 191. 218- 61. 366x+ 3. 879 1x2+ 0
6、. 172 5x3( r2= 0. 99) 5。表 1? 不同 pH 条件下胃蛋白酶原的激活率Table 1? The activation ratio of peptide in different pH value condition项目 Items试验组别 Treat units 1234567pH6. 05. 04. 543. 532 胃蛋白酶激活率 The activation ratio of peptide ( % )02. 69. 519. 430. 846. 885. 4动? 物? 营? 养? 学? 报19 卷? ? 成年猪一般能保证胃内正常的酸性环境。仔猪则会因特有的生理缺
7、陷, 消化系统发育不成熟, 胃酸分泌严重不足, 导致其胃内 pH 远高于胃蛋白酶发 挥活性的适宜 pH 6? 7( 见表 2) 。因此, 仔猪胃内蛋白酶活性不能完全发挥, 对蛋白饲料消化率降低, 会造成仔猪腹泻等一系列消化性疾病。表 2? 胃蛋白酶适宜 pH、 猪胃 pH 比较 6 ?7Table 2? The contrast between the pH for pepsinand pH in pig stomach项目 ItemspH胃蛋白酶适宜 pHThe pH for pepsin2. 0 3. 5成年猪胃内 pHThe pH in adult pig stomach2. 0 3.
8、5仔猪胃内 pHThe pH in piglet stomach 4. 2此外, 日粮也会结合仔猪分泌有限的胃酸, 加重胃酸不足所产生的消化性疾病。日粮酸结合能力( acid? binding capacity) 又称日粮系酸力、 日粮酸缓 冲能力、 日粮酸中和能力。Bulduan 等 8把它定义为使 100 g 日粮 pH 降至 4. 0 时所需盐酸的毫摩尔数。杨富林 9、 唐湘方 10等测定表明, 我国常用仔猪日粮一般 pH 为 5. 47 6. 95, 系酸力为 27. 8360. 24( 见表 3) 。而仔猪日粮 系酸力不宜超过 30 mmol/ 100 g 日粮, 以 20 mmol
9、/ 100 g 日粮仔猪生长效果较好。研究表明, 日粮中添加酸化剂能有效降低日粮 本身 pH, 进而降低仔猪消化道 pH 7? 10。目前日粮中添加酸化剂的量还未规范, 也没有添加依据, 使用比较盲目。杨富林 9和唐湘方 10研究认为, 以日粮系酸力为基础来确定酸化剂的添加量, 能够有效满 足维持动物消化道酸度所需要的酸化剂添加量, 并认为以使日粮系酸力为 20 mmol/ 100 g 日粮时, 对仔猪消化生理最适宜, 能显著提高胃蛋白酶的活性( P 0. 05) ( 见表 4)。系酸力过低(小于 10 mmol/ 100 g日粮) 则会引起酸中毒 11。根据本研究室关于酸化剂添加量的研究,
10、使日粮系酸力降到 20 mmol/ 100 g 日粮左右, 纯有机酸类复合酸化剂的添加量大都在1% 3% , 而无机酸和有机酸复合的酸化剂酸性较强, 添加量大都在 0. 1% 1% 12, 因此实践中要根据所用酸化剂类型和日粮基础系酸力来决定酸化剂 适宜添加量, 将日粮系酸力调至仔猪最佳生长范围。表 3? 常见断奶仔猪日粮 pH 及系酸力Table 3? The pH value and acid?binding capacity of common piglet diets来源 SourcepH系酸力 Acid?binding capacity ( mmol HCl/ 100 g diet)
11、北京 Beijing (n= 10)5. 74? 0. 0534. 9? 3. 2 河南 Henan ( n= 2)5. 93? 0. 0734. 3? 1. 1武汉 Wuhan ( n= 2)5. 72? 0. 1237. 0? 1. 5 深圳 Shenzhen ( n= 2)5. 49? 0. 1735. 0? 1. 3广东 Guangdong ( n= 4)6. 35? 0. 0146. 1? 0. 6陕西 Shanxi (n= 3)5. 66? 0. 3437. 7? 1. 3 广西 Guangxi (n= 1)5. 52? 0. 00129. 9? 0. 1湖南 Hunan (n=
12、2)6. 32? 0. 2245. 8? 0. 4 山东 Shandong ( n= 2)5. 58? 0. 0334. 6? 0. 6平均值 Mean5. 81? 0. 1137. 3? 1. 01. 2 ?酸化剂对肠道微生物区系的影响 1. 2. 1? 日粮中添加酸化剂有助于动物消化道微生物区系结构的优化和平衡 多数学者认为日粮酸化能有效控制仔猪消化道内有害菌群( 大肠杆菌、 沙门氏菌、 葡萄球菌、 梭状芽 孢杆菌) 数量, 降低仔猪腹泻率 1, 12? 17。这是因为日 粮添加酸化剂降低了肠道 pH, 使有害微生物的适宜生存环境遭到破坏, 但同时为乳酸菌等有益菌创 造了适宜的生存繁殖环境
13、( 见表 5) , 乳酸菌代谢的产物乳酸、 H2O2也对大肠杆菌等有抑制杀灭作用。 因此, 酸化剂将会有助于肠道微生物菌群的结构优化, 减少病原菌感染, 为动物培育一个健康的肠道。 杨富林 9研究表明, 断奶仔猪日粮中添加 1. 7% 和 3. 3%柠檬酸与对照组相比, 仔猪盲肠和结肠内大肠516? 增刊秦圣涛等: 酸化剂主要生理功能和复合酸选配依据杆菌数分别减少 91% 、 81% 和 95% 、 87%, 乳酸杆菌数分别增加 95% 、 86% 和 97% 、 92%, 仔猪平均腹泻率分别降低 60% 和 64% , 表明酸化剂除对致病菌有 抑制作用外还对肠道有益菌群有保护作用。林映才等
14、17研究认为日粮中添加酸化剂( 1 500 g/ t 复合酸, 以磷酸为主, 配合柠檬酸、 乳酸、 富马酸) 使仔猪( 4 7 kg) 小肠内乳酸杆菌数、 大肠杆菌数和细菌总数都趋于增加, 细菌总数中乳酸杆菌比例增加, 大肠杆菌比例减少, 表明经合理配比的复合酸不仅直接 影响仔猪肠道内细菌的生长, 更主要是影响肠道内微生物区系平衡。表 4? 不同日粮系酸力处理对 28 日龄断奶仔猪消化道各段的 pH 和消化酶活性影响 9Table 4? The effect on enteron pH and assimilation enzyme with differentdiet acid?bindin
15、g capacity in 28 ?day?weaned piglets项目Items系酸力 Acid- binding capacity ( mmol HCl/100 g diet)A( 基础)系酸力 40Acid?bindingcapacity is 40A+(酸化) 系酸力 20Acid?bindingcapacity is 20B( 基础)系酸力 30Acid ?bindingcapacity is 30B+(酸化) 系酸力 10Acid ?bindingcpacity is 10胃内 pHStomach pH4. 24? 0. 093. 92? 0. 054. 07? 0. 063.
16、 46? 0. 05十二指肠 pHDuodenum pH6. 55? 0. 036. 31? 0. 026. 46? 0. 036. 11? 0. 09空肠 pHJejunum pH6. 95? 0. 046. 93? 0. 056. 97? 0. 086. 86? 0. 04回肠 pHIleum pH7. 19? 0. 027. 18? 0. 107. 06? 0. 057. 00? 0. 03胃蛋白酶活性(U/ mL)Pepsin activity333. 46? 30. 951 088. 70? 060. 28591. 07? 57. 641 858. 07? 76. 46空肠胰蛋白酶活性(U/ mL)Jejunum trypsin activity7. 49? 0. 7911. 7 ? 0. 7610. 14? 0. 6010. 88? 0. 47空肠胰淀粉酶活性(U/ mL)Jejunum amylopsin activity575. 80? 10. 68520. 50? 51.
