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酸化劑的應用

台灣美農興業股份有限公司


酸化劑的應用
         
王旭志
從1950年代人們就發現了在幼齡動物飼料中添加適當的酸,可以促進營養物質的消化與吸收。從90年代開始,複合酸化劑開始普遍應用於乳仔豬飼料中,如今已經近20年了。目前,大家對酸化劑的作用從理論上已經沒有什麼爭議了,但在具體應用上,大家仍然存在一些問題。
針對使用酸化劑效果的評估,據市場調查分析得知:7%左右的客戶認可「使用後有明顯效果」;11%左右的客戶反映使用後情況比不使用更加惡化,而72%左右的客戶則反映沒有感覺到明顯的效果,但認為使用了會更加安全。從以上分析得知,酸化劑在實際應用上遠遠落後於理論上的研究進展。調查中同時發現,客戶普遍認為,酸化劑產品已經相當成熟,很難做出創新和發展。
但事實真的如此嗎?我們認為造成目前這種情況的問題根源在於:
1.        酸化劑產品本身存在缺陷:對乳仔豬生化生理的認識不全面或者缺乏最基本的研究,導致酸化劑設計思想上的偏差,是造成最終產品不盡入人意的根本原因。很多酸化劑產品嚴格意義上講,是幾種酸的複合物,其本質上仍然是「酸」。而酸化劑作為一種功能型添加劑,其作用範圍在動物胃腸道,理所當然應該符合動物消化生理。其實,酸化劑的主要作用途徑之一是:提高胃腸道酸度,從而增加對蛋白質的消化率。如果僅僅是降低飼料系酸力,那麼只要是酸,都能達到這個目的。但做為酸化劑,不僅僅要考慮降低系酸力,還要考慮到酸化劑對動物本身的生理影響。
2.        具體應用(推薦量)欠佳: 但絕大多數使用者,都是根據供應商推薦量使用,而幾乎所有的推薦量都是一個範圍,有的範圍還很大,缺乏一個針對該產品的根本使用指南。這也是造成使用效果不穩定的重要原因之一。不同的產品結構(配方結構)所要求的添加量肯定不一樣,事實上,酸化劑產品使用量如果不夠,很難體現出使用目的,如果添加量超過最佳添加量,不但造成無謂的成本增加,而且極易引發負面效果(增重下降,料重比上升)。
    養豬業最有經濟潛力的是從離乳豬的投入飼養,但是養豬業最容易造成損失的也是離乳仔豬階段育成率降低和離乳仔豬生長減慢。反映在飼料問題上,最根本的問題是:離乳仔豬採食量低和腹瀉。大多離乳仔豬腹瀉,是由於乳豬對飼料的消化力不足而引起。做為一種動物自身的保護性措施,而腹瀉也會影響到離乳仔豬的採食量。因此,我認為,離乳仔豬飼料營養面臨的最大挑戰仍然是較高的腹瀉率(低消化率)。
 
針對離乳仔豬腹瀉問題,常見採取的措施如下:
1.1、 選用品質佳、消化率高的原料
原則上,乳豬料要求高蛋白質含量、高能量濃度。因此很多技術人員就全部參照營養資料來配製乳豬飼料,忽視了原料的消化率和適口性這兩個更重要的指標或者是知道重要性但沒有能力進行篩選和控制。從而產品在市場上缺乏競爭力。這種方案,應該說是一種最根本的解決方案,但會受原料供應狀況和畜牧行情的限制。由於目前世界各地高檔蛋白原料的緊缺,使得離乳仔豬飼料常用的優質原料如:血漿蛋白粉、魚粉、乳清粉、乳糖等價格奇高,並且經常出現斷貨的現象。還有一個問題就是,這些動物性原料通常很難進行品質監控。
1.2、 向飼料中添加大量的抗生素
在人類經營畜牧業經濟效益的時間裡,這種方法一直是行之有效的方案。然而最近50年的持續使用抗生素,廣泛產生了耐藥性,使一些產品添加量不斷提升,有一些產品已經達到使用經濟效益的臨界點,失去了價值。另外,近年來人類反對飼料中使用抗生素。但是隨著人類的環境意識越來越高,這一方案明顯的會受到限制,此外,大量使用抗生素,還將對乳仔豬帶來最直接的兩個不利後果:1)、外觀皮毛表現很差,皮色黯淡無光、毛長且粗亂;2)、生長速度減慢,而且對後期生長有著極大的阻礙。
 
1.3、 使用添加劑,提高飼料消化率和乳仔豬消化能力
    使用酸化劑和酶製劑,飼料酶製劑,全球成功的有植酸酶,阿拉伯木聚糖酶,ß-葡聚糖酶,ß-甘露聚糖酶。但是離乳豬飼料裡面這四種酶的底物(被作用物)含量都低,因而在乳豬料裡面使用沒什麼經濟價值。餘下的對於乳仔豬而言有實際意義的是蛋白酶,胃蛋白酶本身活性的發揮,很大程度上仍然依賴於胃內酸性環境。而對於酸化劑,目前在理論上大家基本都取得一致意見--酸化劑是一種必須的、行之有效的產品。但是限於種種原因,幾乎所有飼料廠家在酸化劑的使用過程中,都沒有取得理想的效果。
 
乳仔豬消化生理
自然界是一個平衡,營養物質要在胃和前端腸道大量被消化和吸收,後段及大腸內的細菌數量就會在有限的數量範圍內繁殖。要是不能被有效的消化吸收,就會導致後段和大腸內細菌滋生,產生各種疾病。所以限制這類乳仔豬腹瀉的最好辦法,就是提高營養物質(尤其是蛋白質在消化道前端)的消化率,減少營養物質在後端腸道內的總量。
離乳仔豬一個重要特點是胃酸分泌能力不足。胃酸分泌不足可帶來多方面的不利影響:胃蛋白酶原不能被激活,胃內pH值升高,不能滿足胃蛋白酶所需的最佳pH值(2.0和3.5),因此蛋白質在胃中的消化率下降;胃酸能限制細菌由胃內向小腸的轉移,胃酸分泌不足會使消化道細菌失去平衡,因此由病原菌引起的消化系統發病率提高。
    一項研究報告顯示,28天離奶的6.5 - 7.0kg仔豬,在24小時內只能分泌出20ml的HCl。如果採食系酸力為35的離奶仔豬日糧100克時,表示在離奶第1天,這頭仔豬隻能消化約57克的飼料,其中43克是多餘而無法被有效地消化,這樣就造成下痢的問題。由於吮乳仔豬所食母乳中含有大量乳糖,胃中乳酸桿菌可將乳糖代謝轉變為乳酸,可彌補胃酸的不足,因此吮乳的仔豬胃內pH值常保持在4以下。斷奶前所食的母乳,以乳糖、乳脂、乳蛋白為主,呈液態,易於消化。斷奶後所食的飼料,以澱粉、植物蛋白為主,呈固態,不易消化。這就構成了營養源變換的緊迫從目前來看,在提高蛋白質消化率,減少乳仔豬腹瀉方面,我們能夠做到的,最有效的方法就是使用酸化劑。但目前在酸化劑的研發和使用上都還有很多的工作需要進一步深入。
 
酸化劑簡介和發展
 飼料工業最早用到的酸化劑(第一代酸化劑)是來降低飼料系酸力和降低腹瀉的,當時飼料中使用較多的是醋酸鈉和丙酸鈣--是做為飼料防黴劑來使用的。隨著人們對酸化劑的認識的深入,酸化劑開始做為一個獨特的飼料添加劑出現,這些酸化劑不再是單獨的某一種酸鹽,而是多種酸及其鹽的複合物。這時大量出現了無機酸和有機酸的複合酸,由於具有迅速降低pH值,保持良好的緩衝值和生物性能及最佳添加成本,比單一酸化劑有著明顯的優勢。這個階段的酸化劑可以稱為第二代酸化劑。進入21世紀,人們在前兩代酸化劑的基礎上,開發出了第三代酸化劑。第二代酸化劑的一個很大缺點是:作用效果不持久,無法有效進入動物的腸道,降低腸道pH值,因而不能有效的殺滅和抑制腸道有害菌。另一個缺點是不能保證和動物自身胃酸分泌模型相匹配,因此效果不穩定。第三代的酸化劑在大量動物試驗和前人研究開發基礎上,通過緩釋技術,有效克服了第二代酸化劑的故有缺點。
 
酸化劑作用機理
1.        降低胃腸道的pH值,提高消化酶的活性
由於常見乳仔豬飼料系酸力一般都在30左右,這樣,動物採食後,胃內pH值常常上升到4以上。而添加外源酸化劑,通過降低飼料本身的系酸力,可使乳仔豬胃內pH值降到4以下,胃蛋白酶活性達到最高,從而使蛋白質的消化達到比較好的狀態。
2.        調整胃腸道微生物叢
    早期斷奶仔豬正常的胃腸道微生物生態系統尚未建立,同時由於斷奶的緊迫,因而促使胃腸道pH值上升,可達到5.5以上致使消化道內各種有害菌(大腸桿菌. 沙門氏菌. 葡萄球菌等)大量繁殖,造成腸道微生物失衡,並引起胃腸道正常生理功能紊亂(Miller等1985)。當飼料中加入酸化劑以後,一方面通過降低胃腸道pH環境,可以抑制部分有害菌的生長,另外,主要是通過大量有機酸(非離解狀態)來達到殺菌抑菌的效果的。
 
目前市售產品的現狀
1.         應用上存在的問題:
l          所有產品的推薦使用量均只是一個用量範圍,未能對不同飼養階段及同一飼養階段不同飼料配方中的用量作一個具體的說明,導致使用者使用時無所適從,使用效果出現較大的差異;
l          大部分酸化劑的推薦使用量均有偏低的傾向,許多酸化劑大部分是在國外特定日糧結構中(乳製品一般都在25%左右)有較好效果,而國內一般乳製品常常偏低在12%以下(因乳製品價格高漲),因此,國外使用酸化劑以抗菌為主,在台灣很難取得好的效果。
 
2.         產品分類:
l          正磷酸型:以無機酸(磷酸)為主,輔以幾種有機酸,加上賦形劑和稀釋劑混合而成。
n          優點:用量小、成本低,可以迅速降低飼料和胃內容物pH值;
n          缺點:抑菌效果差;在胃內H+釋放速度快,反而抑制胃酸的正常分泌,不能有效降低腸道pH值和抑制腸道有害菌的生長;對飼料中維生素有較強的破壞作用;對飼料生產設備有一定的腐蝕性;適口性較差。
l          有機型:以乳酸、檸檬酸等有機酸為主,加上賦形劑和稀釋劑混合而成。
n          優點:可以降低飼料和胃內容物pH值,有效抑制胃中有害菌的生長;
n          缺點:酸化效果低,有效降低飼料和胃內容物pH值的用量相對較大;在胃內吸收速度較快,不能有效降低腸道pH值和抑制腸道有害菌的生長。
l          使用者真正的需求:
對酸化劑產品的需求:
a.酸化劑產品必須要有足夠的酸化效果
b.能調節仔豬消化功能、預防腹瀉,可以代替(或部分代替)抗生素和乳清粉;
c.適口性好和飼料利用率高(增強仔豬消化功能);
d.降低酸化劑對飼料生產設備的腐蝕性;
e.在預混料和濃縮料中使用酸化劑時儘量減少對維生素的破壞
 
酸化劑的評價標準
1.         降低飼料系酸力程度:降低飼料系酸力是酸化劑的核心功能,這是最基本的一個功能。但這裡需要注意的一個關鍵問題是:到底把飼料系酸力降到什麼程度是綜合效果最好的?
由於28日齡斷奶的仔豬體重保持均衡的最少採食量為100g飼料,斷奶仔豬斷奶當天分泌鹽酸體積約為20ml,在斷奶後基本上每天呈遞增趨勢。實驗室分析表明:只有當飼料系酸力為20左右(19-23)時,加上動物自身份泌的胃酸(鹽酸),才能使100g飼料的最終pH值降到4以下。
大量文獻資料通過試驗結論報導:飼料系酸力降到20左右時效果最佳。我們的動物試驗也證明了飼料系酸力降到19-23(根據原料結構稍有不同)時,動物試驗效果最好。
理論上,只要動物胃腸道容積足夠,動物能夠多採食和消化飼料系酸力較低的飼料。但如果飼料系酸力過低(低於19),反而容易引發2個嚴重問題:
   1)、飼料pH和胃內pH落差過小,不利於動物自身泌酸器官的發育;
   2)、飼料系酸力過低,易造成飼料適口性下降。
 
2.         抑菌能力
       通過使用酸化劑來達到抑制有害菌的生長和繁殖,使動物胃腸道微生物菌群平衡和正常,是使用酸化劑的另一個重要作用。理論上,抑菌主要通過完整的分子狀態的有機酸(不同的有機酸抑菌能力不同)實現的。但在實際生產中,可以通過體外抑菌試驗來進行簡單的驗證,方法如下:
   1)、模擬胃內酸性環境:按照酸化劑產品推薦使用量加入到相同的飼料中,再加入一定量的鹽酸(使整體pH值達到4);
   2)、各取少量相等的類比胃內容物,進行菌群培養觀察,以確定抑菌能力。
 
3.         和動物胃酸自身份泌模式匹配情況
 酸化劑在胃內釋放模型和動物胃酸分泌模型必須相匹配,否則,極易引起負面作用。如果酸化劑在胃內釋放速度過快,那將回饋性抑制動物胃酸自身份泌,不利於動物胃器官的發育。但如果釋放速度太慢,那將至少帶來兩個不利結果:1):不能有效的彌補胃酸分泌不足,提高胃內酸度;2):由於胃蛋白酶原分泌高峰期在採食後3小時左右,因此,如果釋放速度太慢,蛋白酶的底物將大量減少,還是起不到應有的作用。
 
 
 
 
 

4.       動物試驗
    最客觀的評價標準就是動物試驗,一般可以採取以下指標來衡量:試驗期一般選擇在斷奶~斷奶後3-4週,試驗期不少於3週,通過測定試驗期內腹瀉率、日增重、飼料轉化率來進行評定。
5.       成本
    綜上所述,能滿足以上標準的基礎上,成本越低的產品才是有競爭力的產品。

今後的研究和發展方向:
酸化劑不僅與飼料營養、動物生理有關,還與化學、微生物學等有著密切的關聯,所以在酸化劑的研究和生產過程中應當將以上各學科緊密結合,綜合考慮以下各種影響因素對酸化劑進行比較系統的研究和開發:
1.建立飼料日糧的酸度模型(系酸力),研究飼料原料和日糧酸度(系酸力)的關係。
2.建立酸化劑對日糧酸度(系酸力)的調控模型,確定日糧酸度(系酸力)與酸化劑添加量的關係,確定酸化劑在飼料日糧中的添加標準。
3.進一步評估不同酸化劑對飼料日糧的影響程度,以便在生產實際中選擇更好的酸化劑。
4.研究不同pH值和系酸力水準的基礎日糧對仔豬的影響,以便確定仔豬日糧的最佳酸度。
5.充分瞭解各種酸的作用機理,根據豬不同生長發育階段的特點和各種酸的解離情況,有針對性的進行酸化劑配方的制定,並通過試驗進行論證。
6.採用包被或部分包被的方式,減緩酸的釋放速度,使酸的釋放速度與消化液的分泌速度達到基本一致,同時使部分未解離的酸能隨食糜一起進入小腸,在消化道後半部分發生作用。
7.充分揭示酸化劑對病原菌的抑菌作用機理,通過大量試驗進行研究論證以期能達到完全代替抗生素的水準。
 
綜合以上我們所提出的看法:根據動物不同生長發育階段的生理特點所設計的酸化劑,才是能有效提高飼料和動物消化道酸度、保證動物消化道健康的飼料添加物。

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