非抗生素生长促进剂二甲酸钾的应用研究进展.doc

非抗生素生长促进剂二甲酸钾的应用研究进展摘要：非抗生素生长促进剂的研究是近几年动物营养领域研究的一个热点问题。在众多的研究当中，二甲酸钾的出现引起了动物营养专家的高度关注。本文就二甲酸钾的作用和当前的研究结果进行了综述，以其为二甲酸钾的应用和研究提供参考。关键词：二甲酸钾、生长促进剂、抗生素抗生素作为饲料添加剂应用于饲料作为生长促进剂，促进了动物生长，提高了生产性能，一度推动了饲料行业的快速发展。但是，由于过量使用甚至滥用抗生素所带来的药物残留和耐药性问题越来越严重，人们对食品安全的要求越来越高1-2。对此，2006年1月1日，欧盟已全面禁止抗生素促生长剂在饲料中的应用。此后，世界各国也出台相关的法律法规来限制或禁止抗生素在饲料中的应用。因此，限用或禁用饲用抗生素给饲料和养殖业带来了严峻的挑战。为了后抗生素时代畜牧业持续、健康、快速的发展，世界各国的专家学者展开了抗生素替代物的研究。其中酸化剂、酶制剂、植物提取物，益生素和益生元等的研究与应用已得到长足的发展。近些年来，二甲酸钾成为抗生素替代物研究的热点。并于2001年被欧盟批准为第一种替代抗生素促生长剂的非抗生素饲料添加剂。国内，中国农业科学院饲料所2003年开始了对二甲酸钾产品的开发，相应的效果试验同时也在全国展开。2005年3月福尔（二甲酸钾的商品名）获得了农业部饲料和饲料添加剂新产品证书。1. 二甲酸钾的优势1.1 类似抗生素的促生长作用半个世纪以来，抗生素作为促生长剂曾给畜牧生产带来了很大的经济效益。但是时至今日，许多抗生素的促生长机理尚不明了。一般认为饲料中添加抗生素后生产性能的提高与亚临床感染被抑制有关。因此，二甲酸钾之所以具有抗生素类促生长作用，实际上是利用其在肠道内对致病菌有很强的杀灭作用。其独特的抗微生物功能基于甲酸和甲酸盐的综合作用，以完整的二甲酸钾的形式摄入并通过酸性的胃，到达中性和偏碱性的后段肠道，即自动分解为甲酸和甲酸盐，非解离的甲酸通过细菌的细胞壁，在细胞内使pH下降。细胞内pH接近7，有机酸一旦进入细胞，能分解细菌细胞壁外蛋白质，破坏细胞内的酶作用和养分输送系统，使微生物不能繁殖，导致死亡，起到抑菌杀菌功能；甲酸盐阴离子在细胞壁外分解细菌细胞壁蛋白质，发挥杀菌和抑菌作用。Kirchgessner等（1992）报道，日粮中添加二甲酸钾能明显降低仔猪肠道中大肠杆菌的数量。Hebeler3等（2000）报道，日粮中添加1.8%二甲酸钾能降低断奶仔猪肠道中总厌氧菌、总需氧菌和大肠杆菌等的数量，乳酸杆菌与大肠杆菌的比例相对提高。Canibe等的研究也表明，在仔猪开食料中添加二甲酸钾能减少各肠段总的厌氧菌、乳酸杆菌、大肠杆菌、酵母菌的数量。Overland等研究发现在生长育肥猪日粮中添加1.2%的二甲酸钾，降低了十二指肠，空肠和直肠中大肠杆菌的数量。Papenbrock4等（2005）发现在断奶仔猪日粮中添加二甲酸钾可以减少消化道大肠杆菌的数量，并可减少排泄物中沙门氏菌的数量，说明二甲酸钾的可能的作用机理是抑制有害微生物的繁衍，类似抗生素的作用。Canibe，Steien5等（2001）研究发现，在断奶仔猪日粮中添加二甲酸钾同时降低食糜和粪便中的大肠杆菌、乳酸菌和酵母菌数量，说明二甲酸钾对各种微生物都有抑制或者杀灭作用，这与抗生素的作用机理类似。王冉6等（2001）的研究也得到类似的结果。1.2 酸化作用优于普通酸化剂酸化剂主要分为有机酸和无机酸。目前使用的无机酸化剂主要包括盐酸、硫酸和磷酸，其中以磷酸居多。有机酸化剂主要有柠檬酸、延胡索酸、乳酸、丙酸、苹果酸、山梨酸、甲酸、乙酸等。无机酸价格便宜，酸性较强，但是，释放速度过快，在胃中即被全部吸收，使胃中pH值快速降低，使用中会破坏胃粘膜功能，甚至灼伤胃粘膜，抑制胃酸分泌和仔猪胃功能的正常发育，无法到后段肠道发挥作用，并且酸化剂生产和使用过程会腐蚀机械、运输设备。而大分子有机酸如柠檬酸、乳酸、延胡索酸等，在降低pH值和饲料酸结合力方面的效力比有机小分子要低。每单位重量的有机酸以一碳酸甲酸的酸性最强。因此，二甲酸钾是近些年来世界各国学者和专家研究的热点。随着各国对二甲酸钾的开发和研究，发现二甲酸钾不仅酸性强、而且在消化道中缓慢释放，具有较高的缓冲能力，可以避免动物胃肠道酸度产生过大波动。研究表明，85二甲酸钾以完整形式过猪胃而进入十二指肠。甲酸盐在十二指肠的回收率为83%，空肠前段为38%，空肠中段为17%。而且，二甲酸钾的效果要优于甲酸。研究标明，0.65的二甲酸钾相当于0.44的甲酸，但是效果已经显著地优于0.85的甲酸。Mroz（2000）等研究发现，猪日粮中添加0.9和1.8二甲酸钾，365min内胃和十二指肠食糜的平均pH降低0.4。1.3 防霉抑菌作用霉变是造成饲料和食品大量浪费的世界性危害。根据联合国粮农组织估算，全世界每年大约有5%7%的粮食、饲料等农作物产品受霉菌污染，霉变所造成的粮食和饲料经济损失可达数千亿美元7。霉菌感染饲料引起饲料霉变，不仅消耗饲料中的营养物质，使饲料质量下降，饲料报酬降低，而且被畜禽食用后，会引起腹泻、肠炎及种畜繁殖障碍，甚至造成死亡等，严重影响动物生产9。因此，防霉剂和霉菌毒素吸附剂成为畜牧业研究的热点。饲料中应用的防霉剂主要有丙酸、苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸及其盐类，富马酸及其酯类、双乙酸钠及复合酸化剂等。目前有机酸防霉剂的主要作用机理是利用了有机酸及其盐对霉菌的杀灭作用，并且，研究朝三个方向进展。其一，小分子有机酸及其盐的抑霉菌效果明显高于大分子有机酸。而且大分子有机酸防霉剂当环境pHpKa时，其作用效果显著降低，而大分子有机酸防霉剂的pKa往往较低。二甲酸钾中的甲酸是分子量最小的有机酸，单位质量的有机酸中甲酸的酸性最强。其二，目前复合酸化剂应用越来越广泛，研究表明，有机酸及其盐复合后的抑菌效果明显高于单一使用任何一种酸或者盐。所以目前丙酸和丙酸盐的复合酸应用较广泛。二甲酸钾是甲酸和甲酸钾具有特殊结构的物质，在防霉效果上甲酸和甲酸钾共同作用。其三，防霉剂的作用时间也至关重要。因此，缓释型防霉剂能更好延长饲料的保存时间。二甲酸钾特殊的化学结构决定了其有效成份的缓慢释放。因此，二甲酸钾还是一种很好的防霉剂，可以有效抑制饲料霉变，保持饲料的新鲜度和延长饲料的保质期2. 二甲酸钾在畜牧业生产中的应用研究2.1 二甲酸钾在猪生产中的应用2.1.1 二甲酸钾对猪生产性能的影响二甲酸钾的抑菌促生长作用被发现以来，国内外专家学者就其在替代抗生素对猪促生长效果方面进行了大量的研究。王文杰7等（2006）报道，在仔猪、中猪和大猪日粮中分别添加0.6%、0.8%和1.2%二甲酸钾，日增重和饲料转化效率与复合抗生素组没有明显差异，认为二甲酸钾可以替代抗生素作为生长促进剂。同时，在含有抗生素的断奶仔猪配合饲料中添加二甲酸钾，发现在使用复合抗生素的情况下添加二甲酸钾仍然能够进一步提高断奶仔猪的生产性能，说明二甲酸钾和抗生素之间有协同效应。武书庚10(2007)报道，含有20ppm黄霉素的基础日粮中添加1%的二甲酸钾，日增重和饲料转化效率分别提高7.10%和13.71%。Roth11等(1998)在完全不添加抗生素类促生长剂的酸化剂的情况下研究二甲酸钾对仔猪促生长效果，在断奶142d的研究结果表明，相对于对照组，二甲酸钾处理组平均日增重、采食量和饲料报酬分别提高13%、8%和5%。国内外的研究表明，二甲酸钾在提高猪的平均日增重、平均日采食量和饲料转化效率方面都有显著效果。同时研究也表明，二甲酸钾与常用抗生素促生长剂在猪的促生长方面有协同效应。2.1.2 二甲酸钾对猪健康状况的影响二甲酸钾在展现良好的促生长效果的同时，对控制仔猪腹泻也有一定的效果。Roth等（1996）试验显示日粮添加二甲酸钾的试验仔猪腹泻率比对照组降低1/3。武书庚10等（2007）研究结果表明，二甲酸钾与黄霉素协同作用组仔猪腹泻率比对照组低5.56%，比单独添加二甲酸钾组低2.78%。二甲酸钾组相对与黄霉素组腹泻率降低2.78%。虽然二甲酸钾在控制仔猪腹泻和降低仔猪死淘率方面等方面有很好的效果。但是，如果养殖场环境恶劣，或者在强应激的情况下，二甲酸钾尚不足以抵制疾病和防止腹泻的发生。因此，在防止仔猪腹泻方面二甲酸钾提供了一种可能的方案，其效果还要考虑使用配套的日粮配方和添加剂组合方案以及精细化的管理等综合措施来达到预期的效果。2.2 二甲酸钾在水产养殖中的应用二甲酸钾在水产养殖中的研究还相对较少。国内中国农业科学院饲料研究所水产微生物课题组做了一系列二甲酸钾在水产养殖中的应用研究。何夙旭12等（2006）在研究二甲酸钾对南美白对虾饲料转化效率、生长及存活等方面的影响结果表明，0.8%的二甲酸钾添加量可以使成活率提高7.8%，饲料系数降低1.24%，日增重提高1.3%。同时研究结果表明当二甲酸钾添加量提高到1.5%时，较0.8%的添加量南美白对虾的日增重和存活率下降显著。周志刚等进行了二甲酸钾与抗生素对奥尼罗非鱼生产性能的影响。研究结果表明0.3%0.6%的二甲酸钾对奥尼罗非鱼的存活率相对于对照组提高2.5%，相对于黄霉素、喹烯酮及黄霉素+喹烯酮组分别提高3.75%、8.75%和5.00%。研究同时表明，0.3%0.6%与对照组和抗生素组相比显著减低了饵料系数，显著提高了增重速度。2.3 二甲酸钾在家禽养殖中的应用二甲酸钾在仔猪中的应用研究较多，对于家禽的研究报道相对较少。黄小春等13（2006）报道，日粮中添加0.45%的二甲酸钾可显著促进前期肉仔鸡的生长，显著提高饲料转化效率，与黄霉素效果差异不显著。Selle等（2004）研究表明，在肉仔鸡日粮中添加0.6%的二甲酸钾可以使采食量和日增重分别提高9.3%和5.3%，同时，提高了日粮的表观消化率和氮的沉积。3. 展望二甲酸钾作为欧盟批准的第一种用于替代抗生素生长促进剂的非抗生素生长促进剂具有无污染、抗菌性强、促生长效果明显、使用方便等优点，是畜牧业快速、健康、持续发展的重要保障。在当今和未来的畜牧业中定将有较大的发展。【参考文献】1 李翠枝，刘艳辉，郭军.抗生素和其他兽药残留的危害J.中国乳品工业，2004（10）：17-21.2 杨彩梅，刘金松，王勇飞.抗生素抗生素的抗药性J.饲料工业，2000（9）：42-44.3 Hebeler D, Kulla S W inkenwerder F, K amphues J Zen tek J. 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