檸檬酸在畜禽生產中的應用
來源: 作者: 時間: 2003-01-01
檸檬酸又名枸櫞酸,因最初從檸檬果汁中提出而得名。工業化以淀粉、糖蜜為原料,采用黑曲霉發酵法生產。檸檬酸是機體能量代謝的中間產物,有重要的生物學功能:是乙酰COA
合成脂肪過程中的重要介質,是線粒體中構成呼吸鏈的重要物質之一,可以調節cAMP活性,參與機體能量、結構和酶保障等一系列重要反應。
1 檸檬酸的研究概況
日糧添加有機酸的研究在國外已有近30年的歷史,早在1963年,英國《Nature》雜志就報道了乳酸和乳酸鈣可以影響仔豬糞便中大腸埃希氏菌的計數,后經研究發現,乳酸不但減少了仔豬糞便中的大腸埃希氏菌,還提高了仔豬生長10%。此后,學者們紛紛對添加有機酸進行了研究。最初添加的目的是為了減輕仔豬腹瀉(Kershaw,1966),到70年代中后期,人們的研究興趣轉向了促生長和提高飼料效率方面。
目前,研究和使用的有機酸種類較多,除檸檬酸外,還有乳酸、延胡索酸、甲酸鈣、丙酸、山梨酸等。但是,在眾多的有機酸中,研究最多的是檸檬酸,國內外大量的研究證明,檸檬酸是添加效果最好的單一有機酸。Scipionic等(1979)對飼料中添加檸檬酸、延胡索酸、蘋果酸作比較,發現檸檬酸對減少大腸菌類和厭氧菌類最有效。Henry等(1985)、Weekland等(1990)的試驗也表明,檸檬酸的效果優于延胡索酸。彭?。?995)在仔豬日糧添加2%的檸檬酸和甲酸鈣,得出檸檬酸優于甲酸鈣的結論;候永清(1996)李四元(1997)也得出同樣的結論。普遍認為:添加各種有機酸的效果是檸檬酸>延胡索酸>甲酸鈣。 我國現有檸檬酸生產廠80多家。受價格因素影響,國外多用延胡索酸,而在我國檸檬酸則是很有前途的飼用酸化劑。檸檬酸在飼料工業中的應用也將有利于檸檬酸工業的進一步發展。
2 檸檬酸在畜禽生產中的應用
2.1 養豬業
2.1.1 仔豬生產中的應用
仔豬早期斷奶(3-5周齡)是提高母豬生產力和規模化養豬的關鍵之一。早期斷奶仔豬因抗病力低,消化腺發育不完善,胃酸和消化酶分泌不足常導致采食量降低,飼料養分消化吸收差,腹瀉死亡率高,給仔豬生產帶來較大損失。仔豬下痢一度是仔豬業的“頑癥”,以往多用抗生素加以預防。但70年代以來研究發現,酸化日糧有效地降低了仔豬腹瀉率,且無毒副作用,經濟效益較高。Aheere(1984)發現添加1%-2%檸檬酸可使仔豬飼料利用率提高5%-10%;Cormwell(1987)對5次試驗311頭仔豬的統計表明,添加2%-3%檸檬酸可提高日增重5.2%,料肉比改善7.2%;鄧躍林(1993)添加檸檬酸1.0%、1.5%、2.0%,25天試驗,結果仔豬平均日增重分別提高3.7%、6.7%和9.2%,以2.0%效果最佳;四川養豬研究所(1992)在20-60日齡仔豬料中添加0.5%檸檬酸,日增重提高14.7%;檸檬酸可以降 低胃腸道pH值和控制仔豬腹瀉。Sciopini(1978)添加0.7%和1.0%檸檬酸,仔豬胃內pH值從4.5分別降至4.2和3.5;孫龍生(1999)添加1.5%的檸檬酸,增重提高7.96%,飼料報酬提高2.94%,腹瀉率降低41.67%,死亡率降低8.33%。
2.1.2 生長肥育豬
早期學者普遍認為:酸化日糧能有效彌補仔豬胃酸分泌不足,而生長育肥豬消化功能健全,加酸效果不明顯。Giesting等(1985)、Thacker等(1992)試驗表明,飼料酸化并未改善生長育肥豬的生產性能。但近年來,人們對酸化劑在生長育肥豬日糧中的應用表現出極大的興趣,認為大齡豬雖然消化系統充分發育,但環境中存在的細菌仍然會對其生長和健康造成諸多危害,酸化劑可以減少飼料、豬舍、豬體內的沙門氏菌及其它病原體,還可減少后段道氨氣和有毒多胺類物質的產生。在生長育肥豬日糧中添加適量檸檬酸(1%-2%),可提高日增重,降低料肉比(Zednik,1979),提高日糧蛋白質的消化率(Canpabda
等,1995;Korniewicz等,1995),降低背脂厚度(Grela,1991),改善肉質和胴體特性;Snitinskii(1986)在爭娩前兩周或分娩6天后的母豬日糧中添加6%的動物脂肪和2%檸檬酸鈉,結果提高了仔豬初生重和早期成活率;皮守祥等(1995)從斷奶到全期105天,添加2%檸檬酸,增重提高16.6%,飼料轉化率提高9.73%。檸檬酸對生長肥育豬的作用效果和機理尚需進一步研究。
2.2 養禽業
檸檬酸在養禽業中的應用研究不如養豬業中的廣泛和深入,但許多研究也表明:檸檬酸對維持禽類嗉囊適宜內環境,提高營養物質消化、抗應激、保健、防病和減少肉雞胴體沙門氏菌等具有積極效果。
據Skrypnik & Semenikchina(1981)報道,Ukrainian 家禽研究中心研制的一種含檸檬酸的飼料添加劑,能使蛋雞平均增加產蛋20-21枚(試驗期未注明),并且可提高種蛋的受精率和孵化率。另據報道,0.05%-0.15%的檸檬酸可顯著提高蛋雞產蛋率和平均蛋重,寧康健(1994)有類似報道。譚芳(1992)研究表明,添加檸檬酸肉仔雞可獲得最佳增重、最高飼料報酬和蛋白質消化率。張文舉(1994)研究表明,添加檸檬酸可提高肉雞增重、改善消化吸收功能和飼料利用率。梁俊英等(1997)發現,0.1%檸檬酸對雛雞生長有顯著促進作用,0.1%和0.2%的添加水平可提高1-6周齡雛雞飼料轉化率。劉桂林(1994)、劉衛東(1997)報道,檸檬酸還可作為高溫條件下家禽抗熱應激劑。Gemtesse等(1993),Tlefrancois等(1995)研究表明:3%左右的檸檬酸可降低肉雞脂肪沉積,Tellez等(1992)指出,通過日糧調節酸化腸道內容物可以降低沙門氏菌數量。研究發現10%的檸檬酸能抑制鼠傷寒沙門氏菌的再生。國內許多研究表明,肉雞日糧中,檸檬酸適宜量在0.2%-0.5%。
2.3其它動物
據前蘇聯報道,在對蝦日糧中添加2000mg/kg檸檬酸,可大大降低餌料系數和成本,對蝦增產率提高20%以上。另據報道,添加檸檬酸可明顯減少犢牛下痢、提高生長發育,增進奶牛食欲,促進健康,提高產奶量,還可提高糟渣的飼喂效果。日本奶牛飼養戶將檸檬酸作為必備的飼料添加劑,可預防和治療乳房炎、下痢、瘤胃脹氣等疾病的發生。檸檬酸還可以提高魚餌料魚粉中的磷和其它一些礦物質的利用率(常青,1993)。
3檸檬酸的作用機理
影響檸檬酸作用的因素較多,各試驗結果難以取得一致。因而,對其作用機理學者們各持己見,尚無定論。但多數人認為:檸檬酸能通過對日糧的酸化進而降低胃腸道pH值,從而影響諸多與動物消化、代謝、生長、生產相關的因素來發揮作用?,F將其作用機理大致歸納如下:
3.1 降低pH值
pH值是動物體內消化環境的重要因素之一,動物適宜的pH值為:胃中2.0-3.5,小腸5-7。許多因素都會造成動物消化道內pH值的變化,如幼齡動物胃酸分泌不足,動物應激狀態下的呼吸性堿中毒等。尤其對于早期斷奶仔豬,其胃中pH值多在4.2以上,而仔豬料pH值為5.8-6.5,進一步加重胃酸分泌不足的不良影響。檸檬酸可能是通過以下方面起作用。
a. 激活胃蛋白酶原成為胃蛋白酶。胃蛋白酶的活性有兩個最優pH值,即2.9和3.5,高pH值會導致活性降低。Burnell(1988)研究表明,當日糧中添加1.0%和1.5%的檸檬酸時,pH值降低0.18-0.34個單位。Sciopini等(1978)在42日齡仔豬飼料中添加1%的檸檬酸,胃和空腸中的pH值分別由4.55和6.57降至3.5和6.43。Risley等(1992),王尚榮(1994)的研究表明,檸檬酸可在一定程度上引起日糧和胃腸道pH值降低,低pH值為仔豬營養物質的消化和吸收提供了適宜的環境。
b. 降低胃排空速度,延長飼料在胃中的停留時間。胃酸不足會反射性引起胃排空加快,使飼料基本完整的進入小腸,造成小腸中蓄積許多未消化的內容物,為大腸菌的繁殖創造了良好條件。據報道,仔豬食物進入胃后,完全排空的時間:15日齡為1.5h,30日齡為3-5h
,60日齡為16-19h。日糧加入檸檬酸后減慢了胃的排空速度和食糜在腸道內的流動速度,因而有利于飼料中營養物質的消化吸收。
c. 足夠的酸可激活胃蛋白酶,以分解較多蛋白質,且其分解物可刺激十二指腸分泌較多的胰蛋白酶。候永清等(1996)研究表明,添加檸檬酸可提高小腸蛋白酶和淀粉酶活性。
d. 抑制病原微生物的入侵。大肝桿菌、鏈球菌、葡萄球菌等適宜的生長pH值都是中性偏堿(6.0-7.5),而有益微生物如乳酸菌則適宜在酸性環境生長。因此,檸檬酸可以通過降低胃腸道pH值而抑制有害微生物生長,減少營養物質的消耗和毒素的產生。Spscipinain等(1974)發現檸檬酸將胃、結腸、直腸的大腸桿菌從每克內容物2226、846、636個降低到1378、328、212個,分別減少38.1%、62.5%、66.7%;曹國文(1992)用0.5%添加量,發現仔豬腸內大腸桿菌和
合成脂肪過程中的重要介質,是線粒體中構成呼吸鏈的重要物質之一,可以調節cAMP活性,參與機體能量、結構和酶保障等一系列重要反應。
1 檸檬酸的研究概況
日糧添加有機酸的研究在國外已有近30年的歷史,早在1963年,英國《Nature》雜志就報道了乳酸和乳酸鈣可以影響仔豬糞便中大腸埃希氏菌的計數,后經研究發現,乳酸不但減少了仔豬糞便中的大腸埃希氏菌,還提高了仔豬生長10%。此后,學者們紛紛對添加有機酸進行了研究。最初添加的目的是為了減輕仔豬腹瀉(Kershaw,1966),到70年代中后期,人們的研究興趣轉向了促生長和提高飼料效率方面。
目前,研究和使用的有機酸種類較多,除檸檬酸外,還有乳酸、延胡索酸、甲酸鈣、丙酸、山梨酸等。但是,在眾多的有機酸中,研究最多的是檸檬酸,國內外大量的研究證明,檸檬酸是添加效果最好的單一有機酸。Scipionic等(1979)對飼料中添加檸檬酸、延胡索酸、蘋果酸作比較,發現檸檬酸對減少大腸菌類和厭氧菌類最有效。Henry等(1985)、Weekland等(1990)的試驗也表明,檸檬酸的效果優于延胡索酸。彭?。?995)在仔豬日糧添加2%的檸檬酸和甲酸鈣,得出檸檬酸優于甲酸鈣的結論;候永清(1996)李四元(1997)也得出同樣的結論。普遍認為:添加各種有機酸的效果是檸檬酸>延胡索酸>甲酸鈣。 我國現有檸檬酸生產廠80多家。受價格因素影響,國外多用延胡索酸,而在我國檸檬酸則是很有前途的飼用酸化劑。檸檬酸在飼料工業中的應用也將有利于檸檬酸工業的進一步發展。
2 檸檬酸在畜禽生產中的應用
2.1 養豬業
2.1.1 仔豬生產中的應用
仔豬早期斷奶(3-5周齡)是提高母豬生產力和規模化養豬的關鍵之一。早期斷奶仔豬因抗病力低,消化腺發育不完善,胃酸和消化酶分泌不足常導致采食量降低,飼料養分消化吸收差,腹瀉死亡率高,給仔豬生產帶來較大損失。仔豬下痢一度是仔豬業的“頑癥”,以往多用抗生素加以預防。但70年代以來研究發現,酸化日糧有效地降低了仔豬腹瀉率,且無毒副作用,經濟效益較高。Aheere(1984)發現添加1%-2%檸檬酸可使仔豬飼料利用率提高5%-10%;Cormwell(1987)對5次試驗311頭仔豬的統計表明,添加2%-3%檸檬酸可提高日增重5.2%,料肉比改善7.2%;鄧躍林(1993)添加檸檬酸1.0%、1.5%、2.0%,25天試驗,結果仔豬平均日增重分別提高3.7%、6.7%和9.2%,以2.0%效果最佳;四川養豬研究所(1992)在20-60日齡仔豬料中添加0.5%檸檬酸,日增重提高14.7%;檸檬酸可以降 低胃腸道pH值和控制仔豬腹瀉。Sciopini(1978)添加0.7%和1.0%檸檬酸,仔豬胃內pH值從4.5分別降至4.2和3.5;孫龍生(1999)添加1.5%的檸檬酸,增重提高7.96%,飼料報酬提高2.94%,腹瀉率降低41.67%,死亡率降低8.33%。
2.1.2 生長肥育豬
早期學者普遍認為:酸化日糧能有效彌補仔豬胃酸分泌不足,而生長育肥豬消化功能健全,加酸效果不明顯。Giesting等(1985)、Thacker等(1992)試驗表明,飼料酸化并未改善生長育肥豬的生產性能。但近年來,人們對酸化劑在生長育肥豬日糧中的應用表現出極大的興趣,認為大齡豬雖然消化系統充分發育,但環境中存在的細菌仍然會對其生長和健康造成諸多危害,酸化劑可以減少飼料、豬舍、豬體內的沙門氏菌及其它病原體,還可減少后段道氨氣和有毒多胺類物質的產生。在生長育肥豬日糧中添加適量檸檬酸(1%-2%),可提高日增重,降低料肉比(Zednik,1979),提高日糧蛋白質的消化率(Canpabda
等,1995;Korniewicz等,1995),降低背脂厚度(Grela,1991),改善肉質和胴體特性;Snitinskii(1986)在爭娩前兩周或分娩6天后的母豬日糧中添加6%的動物脂肪和2%檸檬酸鈉,結果提高了仔豬初生重和早期成活率;皮守祥等(1995)從斷奶到全期105天,添加2%檸檬酸,增重提高16.6%,飼料轉化率提高9.73%。檸檬酸對生長肥育豬的作用效果和機理尚需進一步研究。
2.2 養禽業
檸檬酸在養禽業中的應用研究不如養豬業中的廣泛和深入,但許多研究也表明:檸檬酸對維持禽類嗉囊適宜內環境,提高營養物質消化、抗應激、保健、防病和減少肉雞胴體沙門氏菌等具有積極效果。
據Skrypnik & Semenikchina(1981)報道,Ukrainian 家禽研究中心研制的一種含檸檬酸的飼料添加劑,能使蛋雞平均增加產蛋20-21枚(試驗期未注明),并且可提高種蛋的受精率和孵化率。另據報道,0.05%-0.15%的檸檬酸可顯著提高蛋雞產蛋率和平均蛋重,寧康健(1994)有類似報道。譚芳(1992)研究表明,添加檸檬酸肉仔雞可獲得最佳增重、最高飼料報酬和蛋白質消化率。張文舉(1994)研究表明,添加檸檬酸可提高肉雞增重、改善消化吸收功能和飼料利用率。梁俊英等(1997)發現,0.1%檸檬酸對雛雞生長有顯著促進作用,0.1%和0.2%的添加水平可提高1-6周齡雛雞飼料轉化率。劉桂林(1994)、劉衛東(1997)報道,檸檬酸還可作為高溫條件下家禽抗熱應激劑。Gemtesse等(1993),Tlefrancois等(1995)研究表明:3%左右的檸檬酸可降低肉雞脂肪沉積,Tellez等(1992)指出,通過日糧調節酸化腸道內容物可以降低沙門氏菌數量。研究發現10%的檸檬酸能抑制鼠傷寒沙門氏菌的再生。國內許多研究表明,肉雞日糧中,檸檬酸適宜量在0.2%-0.5%。
2.3其它動物
據前蘇聯報道,在對蝦日糧中添加2000mg/kg檸檬酸,可大大降低餌料系數和成本,對蝦增產率提高20%以上。另據報道,添加檸檬酸可明顯減少犢牛下痢、提高生長發育,增進奶牛食欲,促進健康,提高產奶量,還可提高糟渣的飼喂效果。日本奶牛飼養戶將檸檬酸作為必備的飼料添加劑,可預防和治療乳房炎、下痢、瘤胃脹氣等疾病的發生。檸檬酸還可以提高魚餌料魚粉中的磷和其它一些礦物質的利用率(常青,1993)。
3檸檬酸的作用機理
影響檸檬酸作用的因素較多,各試驗結果難以取得一致。因而,對其作用機理學者們各持己見,尚無定論。但多數人認為:檸檬酸能通過對日糧的酸化進而降低胃腸道pH值,從而影響諸多與動物消化、代謝、生長、生產相關的因素來發揮作用?,F將其作用機理大致歸納如下:
3.1 降低pH值
pH值是動物體內消化環境的重要因素之一,動物適宜的pH值為:胃中2.0-3.5,小腸5-7。許多因素都會造成動物消化道內pH值的變化,如幼齡動物胃酸分泌不足,動物應激狀態下的呼吸性堿中毒等。尤其對于早期斷奶仔豬,其胃中pH值多在4.2以上,而仔豬料pH值為5.8-6.5,進一步加重胃酸分泌不足的不良影響。檸檬酸可能是通過以下方面起作用。
a. 激活胃蛋白酶原成為胃蛋白酶。胃蛋白酶的活性有兩個最優pH值,即2.9和3.5,高pH值會導致活性降低。Burnell(1988)研究表明,當日糧中添加1.0%和1.5%的檸檬酸時,pH值降低0.18-0.34個單位。Sciopini等(1978)在42日齡仔豬飼料中添加1%的檸檬酸,胃和空腸中的pH值分別由4.55和6.57降至3.5和6.43。Risley等(1992),王尚榮(1994)的研究表明,檸檬酸可在一定程度上引起日糧和胃腸道pH值降低,低pH值為仔豬營養物質的消化和吸收提供了適宜的環境。
b. 降低胃排空速度,延長飼料在胃中的停留時間。胃酸不足會反射性引起胃排空加快,使飼料基本完整的進入小腸,造成小腸中蓄積許多未消化的內容物,為大腸菌的繁殖創造了良好條件。據報道,仔豬食物進入胃后,完全排空的時間:15日齡為1.5h,30日齡為3-5h
,60日齡為16-19h。日糧加入檸檬酸后減慢了胃的排空速度和食糜在腸道內的流動速度,因而有利于飼料中營養物質的消化吸收。
c. 足夠的酸可激活胃蛋白酶,以分解較多蛋白質,且其分解物可刺激十二指腸分泌較多的胰蛋白酶。候永清等(1996)研究表明,添加檸檬酸可提高小腸蛋白酶和淀粉酶活性。
d. 抑制病原微生物的入侵。大肝桿菌、鏈球菌、葡萄球菌等適宜的生長pH值都是中性偏堿(6.0-7.5),而有益微生物如乳酸菌則適宜在酸性環境生長。因此,檸檬酸可以通過降低胃腸道pH值而抑制有害微生物生長,減少營養物質的消耗和毒素的產生。Spscipinain等(1974)發現檸檬酸將胃、結腸、直腸的大腸桿菌從每克內容物2226、846、636個降低到1378、328、212個,分別減少38.1%、62.5%、66.7%;曹國文(1992)用0.5%添加量,發現仔豬腸內大腸桿菌和
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