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有机酸混合物可作为猪的饲料添加剂-综述(二)

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2024-09-20 22:41

Organic Acids Mixture as a Dietary Additive for Pigs—A Review

作者：Dinh Hai Nguyen, Woo Jeong Seok and In Ho Kim

通讯作者及单位：In Ho Kim 檀国大学动物资源与科学系

概述：

许多国家禁止在动物饲料中使用所有抗生素作为促生长剂，这是出于对出现抗菌素耐药性的公共卫生担忧。目前有各种各样的抗生素生长促进剂替代候选添加剂，如益生菌、益生元、中草药或精油。有机酸已被建议作为动物饲料中抗生素的替代品。据报道,有机酸的pKa越低,其对胃pH值降低且随着肠道远端位置越低，其抗菌效果越好，最终对动物的健康和生长性能有更好的作用。本文从猪的免疫系统、肠道健康、营养物质消化率、生长性能和气体排放等方面，重点研究了有机酸混合物作为饲料添加剂在猪日粮中的应用。

摘要：

由于越来越多的人担心在环境中传播抗生素耐药性的风险，以及动物产品中存在化学残留物，近年来在畜牧饲料中使用有机酸(OAs)来取代抗生素的情况大大增加。据报道,有机酸能对机体产生多方面的有益作用,如抗菌活性,降低食糜特别是在胃肠道(GIT)的pH值,降低饲料在胃肠道中的蠕动以获得最大化饲料消化和营养吸收,且诱导酶的分泌和小肠的活动,并向肠组织提供营养。据报道，由于不同pKa值的协同作用，OAs混合物可能比单个OAs更有效，并且具有广谱活性。综上所述，本综述表明，一种OA混合物可以提高营养物质消化率和生长性能，调节肠道细菌种群，改善肠道健康，并减少气体排放，可作为抗生素生长促进剂的替代品。然而，OA混合物的结果并不总是一致的，对日粮OAs的反应可能受到OAs类型、剂量、饲料配方和动物年龄的影响。在这篇综述中，我们将对OAs混合料在猪饲料中的应用现状进行概述。

关键词:有机酸;猪;微生物的相互作用;胃肠道

3.保护性有机酸

有报道称，未受保护的OAs在十二指肠的快速代谢和吸收，降低了到达肠道下段的OAs数量，影响了调节肠道菌群的能力，因此其有效性可能受到限制。提高食品和药品中营养成分和活性化合物的保留时间是微胶囊技术的一种保护方法，在食品医药工业中已应用了几十年。微胶囊技术在1954年首次商业化应用。Shahidi和Han(1993)概述了食品工业应用微胶囊的原因:(1)降低了芯材与外界环境的反应性，如光、氧、水;(2)防止结块，使芯材易于混合；(3)控制核心材料的释放，对适当的刺激达到适当的延迟;(4)隐藏核心材料风味;(5)仅少量使用时，将芯材稀释，但仍能达到均匀分布。最近，人们注意到SCFA通过脂质外壳的微胶囊转运到GIT中，用于微胶囊的保护性脂质基质使OAs在消化过程中缓慢释放，从而在整个胃肠道中发挥作用。

根据Gheisari等人(2007)的研究，日粮中0.2% 保护OAs增加了动物肠道中有益菌群(乳酸菌)的数量，减少了有害菌的数量(产气荚膜梭状芽孢杆菌、大肠杆菌和沙门氏菌)，使OAs在肠道中始终发挥作用。Smulikowska等人(2009)指出，与对照组相比，在动物饲料中补充受保护的OA可以改善氮沉积。先前的研究也表明，在猪饲料中添加保护的OAs可以提高猪的生长性能、营养物质消化率和微生物区系数。

4. 有机酸在猪上的应用

4.1使用有机酸能提高猪的生长性能

据报道，一些OAs是三羧酸的中间产物，因此被认为是猪肠道中的一种能源。Kirchgessner(1982)指出猪可以像葡萄糖一样高效地利用富马酸作为能源。Bosi等人(1999)也指出OAs的促进生长作用是由于它们的能量值。据报道,富马酸可能是一种可用的能量来源，对小肠粘膜会有积极的影响, 由于断奶后胃肠道上皮细胞的更快速的恢复而改善吸收表面和能力。

有研究人员表明日粮添加OAs对猪生长性能积极影响(表2)。例如,与未添加OAs混合物组比，仔猪饲喂含0.4%OAs混合物(苯甲酸、柠檬、富马酸、乳酸和丙酸)会有更好的生长性能、FI、和增重耗料比（G:F）获得在仔猪饲料比例(G: F)。研究还表明，混合OAs(包括10%苹果酸、13%柠檬酸和17%富马酸)对仔猪(日粮添加0.2和0.4%的OAs)、生长猪(日粮添加0.2%的OAs)和肥育猪(日粮添加0.1或0.2%的OAs)的生长性能有积极影响。Li等人(2008)还指出，断奶仔猪饲粮中添加0.5%的OAs混合物(丁酸、富马酸和苯齐奥酸)可提高生长性能。与添加氧化锌的日粮相比，添加OAs(含柠檬酸、甲酸钙和乳酸钙)和中链脂肪酸(MCFAs)的断奶仔猪日平均增重(ADG)、日平均采食量(ADFI)和饲料效率均有显著提高。据报道，与对照日粮相比，补充0.2%辛酸和1.5%富马酸可提高仔猪的ADG。

表2有机酸(OA)混合物对猪生长性能和其他参数的影响

注：ADG，平均日增益; ADFI，日平均采食量，G:F，增重耗料比;Ns,差异不显著

与此相反，其他研究发现，对单种OAs(如柠檬酸、甲酸或富马酸)没有影响。Zentek等(2013)也报道，在断奶仔猪中，日粮中0.416%的反丁烯二酸或0.328%的乳酸对生长性能没有影响。此外，有报道称，饲喂含富马酸、乳酸、柠檬酸、丙酸和苯甲酸混合饲料的断奶猪的生长性能没有受到的影响。结果不一致的部分原因可能是由于使用的动物年龄、使用的OAs类型以及使用的OAs和MCFAs的剂量不同。

4.2 利用有机酸提高猪对营养物质的消化率

已经提到的猪日粮中OAs会对养分消化率产生积极的影响(表3)。例如,据报道,补充与OAs (丁酸、甲酸和富马酸)增强明显的CP和必需氨基酸回肠消化率为5%。饲粮保护OA(含10%苹果酸、13%柠檬酸和17%富马酸)的补充，提高了12周育肥猪和断奶期哺乳期母猪对DM、N和能量的消化率，提高了生长猪对CP、DM、脂肪和能量的消化率。Franco等人(2005)指出，在断奶仔猪日粮中添加乳酸、甲酸和反丁烯二酸可以提高DM的消化率。此外，有报道称，在哺乳期母猪和断奶仔猪日粮中添加2%的苯甲酸和0.5%的OAs可以提高营养物质的消化率。

表3 OAs混合物对猪营养物质消化率的影响

相比之下，其他研究人员报告说，在猪和6周龄育肥猪的日粮中添加OAs混合物(含10%苹果酸、13%柠檬酸和17%富马酸)对营养物质消化率没有影响。Kil等研究还表明，断奶仔猪饲粮中添加OAs(含:乳酸、反丁烯二酸和甲酸)不影响DM和CP的消化率，不同的结果可能与饲粮组成、动物年龄和动物状态不同有关。

4.3有机酸对肠道菌群的影响

尽管经过多年的研究，胃肠道微生物种群在宿主动物营养和生长中的复杂作用还没有完全被了解。OAs可能会动物肠道微生物区系部分调控养分竞争 (表4)。例如,据报道生长育肥猪日粮中补充0.1%OAs (苹果酸10%，柠檬酸13%，17%富马酸)降低大肠杆菌计数和增加乳酸菌计数。Upadhaya等人(2014)发现，在肥育猪日粮中添加保护性的OAs(10%苹果酸、13%柠檬酸和17%富马酸)可以减少大肠杆菌的数量。同样，Ahmed et al.(2014)发现，断奶仔猪在日粮中添加0.4%酸化剂(包括4.1%丙酸、9.5%磷酸、10.2%乳酸和17.2%甲酸)可以提高杆菌和乳酸菌浓度，降低沙门氏菌和大肠杆菌数量。研究表明，断奶仔猪日粮中含0.328%乳酸和0.416%富马酸降低大肠杆菌含量。试验猪饲料中补充了保护性的OAs，在试验的第一阶段，粪便大肠杆菌数量减少；第二阶段粪便乳酸菌数量改善。此外，Devi等人(2016)指出，在母猪日粮中添加保护性的OAs可以减少大肠杆菌的数量，并增加产乳杆菌的数量。

4.4有机酸对粪便气体排放的影响

许多研究指出，补充OAs减少环境问题，减少有害气体排放(表4)。有研究表明，在分娩末期，给母猪饲喂保护性OAs (苹果酸10%,柠檬酸13%,17%富马酸)显著减少硫化氢等有害气体。同样，Upadhaya等人(2014)指出，在猪饲料中添加受保护的OAs(10%苹果酸、13%柠檬酸和17%富马酸)可以减少有害气体的排放。Hossain等人(2018)还指出，饲喂饲粮保护的OAs(10%的苹果酸、13%的柠檬酸和17%富马酸)可导致氨浓度的降低。在肥育猪饲料饲喂0.2% OAs (10%苹果酸、13%柠檬酸和17%富马酸)，可观察到恶臭NH3和乙酸排放的降低。同样，Eriksen等人(2010)的研究表明，给猪饲喂含2%苯甲酸，NH3的排放降低了60-70%。这些恶臭气体的减少可能是由于胃肠道中致病菌数量的减少，或由于有益的微生物活性和营养物质消化率的提高。

5.结论

在过去的几十年里，OAs被发现有不同的特征。文献表明，OAs对降低胃pH值、阻止病原菌生长、在中间代谢过程中作为GIT能量来源、增加表观总消化道消化率(ATTD)、提高生长性能上有积极作用。然而，由于可用的OAs产品种类繁多，以及不同组合的推荐有效剂量不同，OAs的实际效果并不总是一致的。OAs的疗效受饲料类型组成、用量、配方、饲养方案、环境、饲料营养成分、动物年龄和健康状况等因素的影响。此外，有研究表明，利用微胶囊技术控制核心芯材的释放，对适当的刺激实现适当的延迟，可进一步提高其有效性。然而，到目前为止，在向猪饲喂这些化合物方面所获得的文献似乎证明了OAs可能具有促进生产性能的潜力，以及在动物饲料中替代抗生素的潜力。

表4 OAs混合物对猪微生物和气体排放

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