瘤胃酸中毒是反芻動物養殖中發生率比較高的一種代謝疾病，特別是高產奶牛，很容易發生；瘤胃酸中毒是由于奶牛進食過多的精飼料或飼料中精粗飼料搭配不合理引起的，對動物的生產性能發揮和機體健康有很大的影響。通常人們用莫能菌素作為瘤胃調控劑預防瘤胃酸中毒，而莫能菌素作為一種抗生素，早在2002年5月25日已經被歐盟國家列為禁用的飼料添加劑，如何解決生產實際中的瘤胃酸中毒是反芻動物養殖者非常關注的事情。蘋果酸在反芻動物中可以起到與莫能菌素類似的作用：①它可以提高反芻獸新月單胞菌對乳酸的利用，預防pH值下降引起的酸中毒；②減少甲烷造成的能量損失，還可以緩沖瘤胃pH值，對提高飼料利用率和動物生產性能有積極的作用。與抗生素相反，蘋果酸減少慢性酸中毒的發生是通過促進而不是抑制瘤胃微生物的生長實現的；同時蘋果酸是某些生化代謝途徑的中間產物，可被微生物或其它生化反應所代謝利用，在畜產品中無殘留，對人體安全，不存在微生物耐藥性選擇、病原體抗藥性轉移等問題。因此，蘋果酸在調控瘤胃乳酸發酵和抑制瘤胃酸中毒上的作用引起了國內外學者的極大關注。 1蘋果酸降低瘤胃酸中毒的作用機制 DL-蘋果酸是白色結晶體或結晶狀粉末，有較強酸味，其化學名稱為DL-羥基丁二酸，分子量為134．09。蘋果酸是瘤胃琥珀酸—丙酸途徑的重要中間產物，它對瘤胃發酵的作用與莫能菌素類似，但其作用方式與離子載體抗菌劑不同。蘋果酸可通過反芻獸新月單胞菌(selenomonasruminantium)促進琥珀酸和丙酸的產生，從而降低甲烷產生菌對H2的利用。大量的體外研究表明，蘋果酸可以促進乳酸的利用，降低瘤胃酸中毒發生的機率，增加丙酸和VFA的產量，降低甲烷造成的能量損失，提高干物質、有機物、NDF及半纖維素的消化率。 反芻動物采食大量碳水化合物后，瘤胃微生物消化釋放出大量葡萄糖，使幾乎所有微生物生長速度加快，尤其是僅靠葡萄糖生存的產乳酸菌——牛鏈球菌的數量顯著增加，瘤胃微生物群落發生變化，產生的大量乳酸使瘤胃pH值下降。而乳酸利用菌——反芻獸新月單胞菌由于不耐酸而增殖速度相對較慢，使得乳酸不能及時被吸收利用，致使瘤胃乳酸大量積累，造成酸中毒。但當瘤胃葡萄糖被消耗完以后，反芻獸新月單胞菌就可以利用乳酸作為能量和碳的來源。 添加蘋果酸會促進反芻獸新月單胞菌的生長，提高對乳酸的利用，緩解酸中毒。反芻獸新月單胞菌利用逆檸檬酸循環的琥珀酸—丙酸途徑，可以把乳酸轉化為琥珀酸和丙酸，作為能量合成的前體，蘋果酸則是反芻獸新月單胞菌利用這一途徑代謝的關鍵中間體。蘋果酸促進反芻獸新月單胞菌對乳酸的利用路線：乳酸→丙酮酸→草酰乙酸→蘋果酸→延胡索酸→琥珀酸→丙酸。蘋果酸可以結合反芻動物瘤胃產生的H2因為如果H2在中間產物中累積，乳酸脫氫酶就不能把乳酸轉化成丙酮酸，反芻獸新月單胞菌也就不能利用乳酸。另一方面，反芻獸新月單胞菌利用乳酸作為碳和能量的來源進行發酵，在此過程中，細胞內的糖類含量下降，而補充的蘋果酸可以轉化為草酰乙酸，補充因糖異生造成的草酰乙酸的不足，使細胞的糖類含量升高，細胞內的草酰乙酸增加，導致此發酵過程的終產物乙酸、丙酸、琥珀酸的產量提高。 2 蘋果酸對反芻動物的作用 2．1 對瘤胃pH值的影響 Nisbet和Martin(1990)證實，在相同條件下，蘋果酸存在時反芻獸新月單胞菌對乳酸的利用更有效(與對照組相比，蘋果酸增加了10倍，延胡索酸增加了倍)。Evans和Martin(1997)驗證了細胞外pH值、乳酸濃度及添加蘋果酸對反芻獸新月單胞菌生長的影響結果表明，添加蘋果酸可以增加乳酸的利用及細胞內反芻獸新月單胞菌合成的糖類和蛋白質的含量。在蘋果酸存在時，乳酸的利用率為77％-80％，而沒有蘋果酸時僅為40％-70％。并且蘋果酸提高了(pH值為5 條件下)細胞外反芻獸新月單胞菌對高濃度可溶性淀粉和去殼谷物中乳酸的利用，降低了乳酸濃度，提高了瘤胃內pH值。Martin(1999)用分別含有0、27、54、80gDL-蘋果酸的500mi磷酸鹽緩沖液對飼喂含粉；谷物日糧的肉牛進行瘤胃灌注，結果發現，隨蘋果濃度的增加，瘤胃pH值呈線性上升，且總VFA含及乙酸濃度線性增加。 此外，CO：是反芻獸新月單胞菌利用琥珀酸—丙酸途徑把乳酸發酵為丙酸的終產物。Martin(1998)也證實，補充蘋果酸在利用琥珀酸—丙酸途徑增加乳酸利用的同時，也增加了C02的產量，緩沖了瘤胃pH值。也有人認為蘋果酸可以作為唾液促進劑緩解瘤胃pH值，預防酸中毒。 2．2 對能量的影響 瘤胃甲烷的產生不僅意味著飼料能量的浪費、動物能量利用的損失，而且對大氣環境也造成一定的污染，對大氣臭氧層具有破壞作用。反芻動物的甲烷產量約為全球動物和人類甲烷釋放總量的95％。瘤胃甲烷產生菌合成甲烷遵循方程4H2+C02：CH4+2H20，而蘋果酸可以作為電子的受體，與甲烷產生菌競爭H2，使甲烷生成量下降。因此，蘋果酸對甲烷的作用來自對H2的抑制而不是抑制甲烷產生菌。 添加蘋果酸可增加VFA的總量。在去殼谷物中添加8或12mMDL-蘋果酸可使瘤胃發酵總VFA增 加，最終的pH值上升，乙酸、丙酸比值及甲烷含量下降(Matin和Streeter，1995)。Mati(2000)發現，混合瘤胃液的粉碎玉米日糧中添加糖和蘋果酸(濃度分別為2．25、3．2524)時，乙酸、丙酸及總VFA量增加，pH值升高。 2．3 對碳水化合物的影響 在反芻動物瘤胃中添加DL-蘋果酸鹽可引起可溶性淀粉和脫皮玉米微生物發酵的最終pH值、甲烷及VFA發生變化，這與離子載體的作用類似。NisbetMartin(1994)發現，在反芻動物飼喂高濃度快速發酵碳水化合物日糧中添加蘋果酸，可以提高反芻獸新月單胞菌(pH值為6時)對乳酸的利用。蘋果酸可有效提高飼喂高濃度谷物日糧后1-2h的pH值，因此，在日糧中補充蘋果酸是降低瘤胃酸中毒的有效手段。 不同種類谷物對瘤胃酸中毒的影響不同，反芻動物若大量采食小麥、大麥或加工玉米，會極大地增加酸中毒發生的危險度，而采食燕麥和高梁的危險度則相對較低。但這些谷物經粉碎、脫皮處理后，在增加瘤胃對其淀粉的消化的同時，也加大了酸中毒發生的幾率。Crespo等(2002)觀察了在玉米、大麥、小麥、高梁4種谷物日糧中添加蘋果酸鹽(4、7、10mM)對瘤胃發酵 的影響效果。結果表明，隨蘋果酸添加量的增加，每種日糧中最終pH值提高。蘋果酸還可增加日糧的C02產量，降低CH4產量，?繞涫譴舐蠛托÷筧樟浮２⑶宜?兇櫚腖—乳酸的含量下降，VFA的產量增加。另有試驗表明，在肥育牛的高濃度谷物日糧中添加蘋果酸80g／(頭·d)使瘤胃的pH值提高，而微生物的生長和淀粉、纖維及蛋白的消化沒有受到不良影響。上述結論表明，蘋果酸可促進高濃度谷物日糧的發酵，減少酸中毒的發生。 2．4 對反芻動物生產性能的影響 理論上，反芻動物飼喂蘋果酸可以提高飼料的轉化率，提高動物的生產性能，因為蘋果酸是能量代謝途徑的關鍵物質，對動物生產性能的提高具有非常重要的作用。1982年Kung等發現，以玉米青貯為基礎日糧的產奶早期及中期的荷斯坦牛補充蘋果酸，140z／(頭．d)組較0、70、105e／(頭·d)組產奶期延長，總VFA量增加，而在蘋果酸各處理組之間，干物質采食量、奶產量及奶成分無顯著差異。Stalleup(1979)給飼喂高丹草和玉米型日糧的荷斯坦奶牛分別補充蘋果酸28、70z／(頭，d)，結果表明，補充70e／(頭·d)組的產奶量較對照組高。Devant和Bach(2004)發現，在產奶早期飼喂奶牛84e／(頭·d)蘋果酸與對照組相比，增加了產奶高峰期的產奶量。2006年Niffen等研究發現，補充50、100z／(頭·d)蘋果酸的奶牛，其微生物氮產量及用于微生物氮合成的有機物和碳水化合物的利用率增加，奶產量增加而奶成分不受影響。 對肉牛的相關研究相對較少。Sanson和Stallcup(1984)發現，給荷斯坦公牛飼喂蘋果酸提高了日增重和飼料效率，但對?宄煞值撓跋觳幻饗浴?artin等(1999)采用33頭閹公牛進行舍飼試驗，添加40-80g／(頭．d)的蘋果酸，試驗結果表明，飼料效率提高8．1％，日增重隨蘋果酸的增加呈線性增加。但也有試驗證實肥育牛飼喂蘋果酸后生產性能并未提高，DMI(于物質采食量)、日增重、胴體特性所受影響也不大，這說明蘋果酸的添加效果受牛肥育階段及多種因素影響。 3 小結 瘤胃酸中毒對養牛場造成相當大的經濟損失，但高能日糧又是高產奶牛和育肥牛所必須的。大量體外試驗表明了蘋果酸對瘤胃微生物調控的有益影響，及對預防酸中毒的作用。但蘋果酸價格較貴，生產中使用會大大增加飼養成本?人們開始嘗試用富含蘋果酸的苜蓿青草調節日糧組成來補充蘋果酸，節約成本，這在理論上是可行的，但蘋果酸效果的發揮受日糧類型、精粗比等多種因素影響，所以實踐中的效果并不理想。但不管怎樣，蘋果酸的作用是不可否認的，在現代畜牧生產中，蘋果酸將成為繼抗生素后與益生素、酶制劑等并列的重要添加劑。另外，影響蘋果酸使用效果的原因尚未全面探明，蘋果酸的最佳使用劑量、補充的最適時間等問題都需要進一步研究。（楊威、刁其玉、李輝）