马秋月 孙汝江 肖发沂

摘要：酸化剂是一种新型的绿色环保饲料添加剂，被视为能够替代抗生素的有效产品。目前酸化剂在畜禽养殖中的应用已日趋成熟，近年来其在水产养殖领域的使用也越来越广泛。综述了酸化剂的分类、作用机理以及应用方面的研究进展，以期为酸化剂替代抗生素、促进水产养殖业可持续发展提供一定的参考依据。

关键词：酸化剂;水产养殖;作用机制;饲料;应用进展

中图分类号：S816.7 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）09-0005-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.09.001

近年来，由于抗生素添加剂的滥用而造成的食品安全、环境污染等方面的问题日益严重，抗生素的使用逐渐受到限制。农业农村部从2018年4月开展兽用抗菌药减量工作，并规定药物饲料添加剂于2020年全部从饲料中退出。研制绿色安全的饲料添加剂作为抗生素替代品是当前国内外学者关注的热点，其中饲料酸化剂是众多“替抗”产品中的一个代表。酸化剂相较于饲料中的抗生素，具有绿色无耐药性、有效无残留和环保无污染的特点，无论在畜禽还是水产养殖领域都发挥着重要作用。

1 酸化剂的分类

酸化剂可分为固体型和液体型两种形态，均呈现特殊的酸味。固体型为白色或灰白色的粉末或颗粒，液体型一般为无色或淡黄色的均匀无分层液体。酸化剂的组成一般是不同酸与赋型剂相结合，按照其组成酸的种类差异，可分为无机酸化剂和有机酸化剂;按照其组成酸的数量不同，可分为单一型酸化剂和复合型酸化剂。

1.1 单一型酸化剂

单一型酸化剂包括无机酸和有机酸两种类型。无机酸的特点是价格低，酸性强，常见的单一型无机酸为盐酸、硫酸和磷酸。试验证明，添加盐酸可降低仔猪腹泻率，提高日增重，但效果不及有机酸和复合酸显著[1]。由于盐酸和硫酸腐蚀性过强，对动物身体影响弊大于利，故基本不应用。磷酸作为一种相对比较温和的弱酸，不单可以起到酸化作用，同时可以作为磷源补充动物体内磷元素。有机酸风味良好，具有适口性强等特点，常见的有机酸包括大分子的乳酸、柠檬酸、延胡索酸等，小分子的有甲酸、丙酸等。有机酸不但可以起到酸化作用，还可作为三羧酸循环等能量代谢途径的中间产物提供营养物质。

1.2 复合型酸化剂

复合型酸化剂一般是指利用各种不同的有机酸和无机酸配合而成的酸化剂，相较于单一型酸化剂功能更加全面，成为近年来的发展趋势。复合型酸化剂又可分为全酸和酸盐两种类型。全酸复合酸化剂能够适应不同的pH环境，更广泛地发挥抑菌杀菌作用，生产中常见的有磷酸型和乳酸型两种。李鹏等[2]试验表明，当乳酸型酸化剂配方为乳酸40%、柠檬酸20%、延胡索酸20%时，饲料缓冲能力、系酸力以及对部分细菌的抑制效果达到最佳;当磷酸型酸化剂配方为磷酸30%、柠檬酸20%、延胡索酸20%、甲酸钙5%时，上述各种效果达到最佳。酸盐复合酸化剂是指有机酸与有机酸盐经一定比例复合而得的酸化剂，酸与盐之间进行转化能够起到类似缓冲的作用，维持肠胃内的环境稳定，成为一种新的研究方向。

1.3 缓释型酸化剂

进入动物体内的酸化剂常会因氢离子释放过快过多而引起动物体不适，不能有效发挥其作用。因此，人们提出利用脂肪酸等物质对酸化剂进行被膜处理，从而减缓其释放氢离子的过程。晏家友等[3]研究发现，在仔猪日粮中添加缓释型酸化剂，降低肠道pH的同时，还能优化肠道内微生物环境。贾刚等[4]在肉鸡日粮中添加缓释复合酸化剂，发现可以降低肉鸡胃肠道酸度，改善其消化道微生物区系，同时提高肉鸡的免疫力，并可降低鸡舍氨的浓度。目前还未见有缓释型酸化剂在水产养殖领域应用的相关研究报道。

2 酸化剂的作用机制

酸化剂，顾名思义就是一种调节饲料酸结合力的添加剂。最早在1963年的《自然》上刊登了有关在饲料中添加乳酸可减少仔猪粪便中大肠埃希氏杆菌数量的报道，为酸化剂提高动物的增重速度提供论据[5]。20世纪80年代中国最早在饲料中用到酸化剂，是将酸化剂用作饲料防霉剂;到90年代才开始将酸化剂作为饲料添加剂，人们对酸化剂的认识开始越来越深刻。随后，酸化剂引起学术界广泛关注，开始进一步研究酸化剂的机制和应用效果。

2.1 降低肠胃pH，提高消化酶活性，促进消化道发育

酸化剂的酸化作用主要是指酸化剂进入动物肠道后游离出大量氢离子，在肠胃内起到中和作用，从而达到降低pH的效果。在饲料中添加酸化剂可以改善胃功能，减缓胃排空速率，促进胰酶产生同时提高其活性，达到提高消化率的目的[6]。有试验证明，饲料中添加酸化剂显著影响肉鸡42日龄腺胃和肌胃胃蛋白酶的总酶、酶活性和激活度以及小肠内淀粉酶和脂肪酶活性[7]。有机酸可促进肠道形态结构的发育[8]，提高胰脏指数和小肠密度[9]，促进肠壁表皮生长[10]。

鱼类的消化酶主要包括蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等几种，其活性受鱼类自身性质及环境因子的影响[11]。黎军胜等[12]研究发现，奥尼罗非鱼饲料中添加柠檬酸可使胃蛋白酶的活性升高，分析原因可能是柠檬酸能够改变胃肠道内食糜的酸度，这种环境变化会刺激胃壁内的化学感受器，并通过神经系统的调控使胃蛋白酶的分泌量增加，同时活性提高。王纪亭等[13]试验发现，在饲料中添加有机酸可提高鲤鱼消化酶活性，从而提高鲤鱼对食物中各种营养物质的消化率。肖世玖[14]试验结果表明，柠檬酸和低聚木糖可提高肝胰脏淀粉酶和蛋白酶、肠道淀粉酶和蛋白酶的活性。但也有研究表明，在革胡子鲶饲料中添加2%和4%的柠檬酸并无明显促生长作用，因此酸化剂的作用效果与鱼类种类密切相关[15]。

2.2 提高动物免疫力，缓解应激反应

经实践证明，酸化剂可提高动物免疫力，同时预防肠胃类疾病，在哺乳类家畜饲料中添加酸化剂已成为生产中的必要措施。研究证明，饲粮中添加微生态制剂和酸化剂的混合物能显著提高哺乳母猪的生产性能和泌乳力，提高母猪的免疫力和抗氧化性能[16]。在饲料中添加酸化剂对仔猪[17]和蛋鸡[18]血液的生化指标影响不显著，但有研究证实柠檬酸可提高猪红细胞上发挥免疫功能的物质Cab的受体数量[19]。黄金玉等[20]研究发现，酸化剂等绿色饲料添加剂能够有效防控鸡球虫病，有助于无抗养殖的实现。在水产饲料中添加酸化剂可提高鱼类的免疫能力的相关研究还未见报道。有试验表明，在草鱼饲料中添加酸化劑可提高草鱼血清SOD、GSH-Px和溶菌酶活性[21]。Reda等[22]研究表明，在尼罗罗非鱼饲料中添加甲酸和丙酸/盐混合物2g/kg，其平均红细胞体积、淋巴细胞和中性粒细胞百分比有最显著的改善。

在应激状态下，乳酸、柠檬酸等有机酸作为能量代谢中间产物可用于ATP的合成，比葡萄糖形成能量途径要短，缓解水产动物的应激反应。延胡索酸具有镇静作用，可抑制中枢神经反射，减少机体活动[23]。窦晓利等[24]发现复合酸化剂能有效缓解高温期产蛋鸡的热应激，可以作为抗应激添加剂应用。

2.3 调控动物肠道的微生态平衡

酸化剂在调控微生态平衡方面主要发挥两方面的作用，一是抑制有害菌的生长，二是促进有益菌的生长。小分子的酸是亲脂性的，可穿过革兰氏阴性菌的细胞膜进入碱性更强的细胞质中解离，改变细菌的代谢并降低酶活性。许多革兰氏阴性菌（如大肠杆菌和沙门氏菌）在pH低于5时生长速率会降低，肠道中的低pH环境能够形成一道天然屏障，阻挡回腸和大肠中的微生物进入胃肠道;嗜酸性的有益菌如乳酸杆菌不会受低pH环境影响，甚至可能数量增加[25]。有体外试验表明，有机酸化剂不影响乳酸杆菌等对pH不敏感的有益细菌的生长;但在大多数体内试验中，研究人员发现添加膳食酸化剂导致断奶猪小肠和大肠中的乳酸杆菌或乳酸产生菌计数略有下降，有限的数据无法解释这一现象，需要进一步的研究来验证膳食酸化剂对微生物种群的影响[26]。刘艳利等[27]提出，酸化剂可能是通过消耗细菌体内ATP的方式抑制致病菌大肠杆菌的生长繁殖。在某些情况下，酸化剂能够提供类似铜的性能来保护仔猪肠道，并减少其感染风险[28]，抑制仔猪胃肠平滑肌的强痉挛，减少腹泻[29]。周岭等[18]提出复合酸化剂能显著降低鸡蛋脏蛋率，且能显著抑制输卵管沙门氏菌的生长。

有研究发现，当酸化剂中磷酸占35.5%，甲酸占38.8%，柠檬酸占6.7%，乳酸占19%时，其理论抑菌率高达98.9%[30]。马艳丽等[31]试验表明，柠檬酸对3种常见水产病原菌（嗜水气单胞菌、副溶血弧菌、荧光假单胞菌）的抑菌作用显著，且抑菌效果持续作用时间较长。Kumar等[32]试验发现，饲料中添加1.5%酸化剂可以提高幼鱼的生长速度及发育水平，增加肠道的有益菌群，增强幼鱼的免疫反应，使其在受到嗜水气单胞菌的侵染后，相对存活率较高。

2.4 促进矿物质的吸收利用

酸化剂能与一些常量和微量元素结合形成配合物，易于被水产动物吸收利用，缓解由于碱性环境而形成不溶性难吸收盐的情况。在水产饲料中加入柠檬酸可以调节钙磷的鳌合作用，从而增加磷酸钙的溶解性，提高磷和矿物的利用率[33]。冷向军等[34]研究发现，饲料中添加柠檬酸能够提高异育银鲫对饲料中磷的消化率，促进其生长发育。常青[35]通过筛选，将柠檬酸确定为对虹蹲饲料鱼粉中磷和其他矿物质的利用有明显正效应的补充物。也有研究指出，酸化剂促进饲料中磷的吸收主要还是表现在对无机矿物磷的作用，草鱼饲料中单独添加酸化剂而不配合其他添加剂使用则不利于草鱼的生长[36]。Vielma等[37]试验证实，在虹蹲幼鱼饲料中添加柠檬酸可提高鱼体对钙、磷、锰、镁等的吸收率。

对于会对水产动物身体造成毒害的重金属离子来说，酸化剂能与其形成稳定的金属离子鳌合物，将重金属离子转化为无毒或毒性较小的结合状态存在于动物体内，从而缓解重金属的毒害作用。张军等[38]的试验结果表明，柠檬酸、乙酸等有机酸都有利于重金属Cd²⁺转变为交换态，并在一定范围内随浓度的增加解毒效果增强。

3 酸化剂在水产养殖业中的应用

目前国内对酸化剂在水产养殖方面应用的相关研究较少，但已有理论分析和试验证实酸化剂在提高水产动物的消化率、摄食率，维护胃肠健康发育，减少疾病发生等方面都可发挥良好作用。尤其是近几年水产养殖进行大规模、集约型发展，以及抗生素等药物被逐渐要求少用或禁用，酸化剂的研究开发成为当下科研的关注重点。

3.1 酸化剂对水产饲料的影响

酸化剂可降低饲料的系酸力，对于不同的饲料原料其酸结合力不同，其中以矿物质原料为最高，动物性原料次之，植物性原料则较低[39]。酸化剂添加到饲料中可降低饲料的pH和电解质平衡[40]，饲料中加酸后可提高其抗氧化性，防止饲料腐败发霉，延长其保质期。不同酸制剂降低饲料酸度的效果由小到大依次为乳酸、富马酸、柠檬酸、磷酸[41]。有机酸具有杀菌活性，抑制微生物的生长，从而降低动物对可能致病微生物及其有毒代谢产物的吸收，其中丙酸的防霉作用和甲酸的抗菌作用最为显著。鱼粉是一种研究至今仍无法被完全取代的水产饲料，Malicki等[42]研究发现，甲酸与丙酸的混合物（1%剂量）可以有效抑制鱼粉中大肠杆菌的生长。

大多数有机酸含有较高的能量（表1）[25]，分子量较小的短链酸分子可以通过被动扩散进入肠上皮，据计算，丙酸的能量是小麦的1～5倍，因此应将有机酸中所含能量计算人动物摄食饲料的总能量中[43]。Blank等[44]研究发现，在仔猪日粮中添加富马酸，可降低饲料酸结合力，提高动物回肠的表观氨基酸消化率。在鱼饲料中添加酸化剂会导致饲料释放酸味，这种味道会刺激鱼类的味蕾细胞，使其产生食欲，提高进食速度。Adams等网研究发现，在草食性罗非鱼饲料中添加柠檬酸会增加其咬合力和进食速度。

3.2 酸化剂对水产动物的影响

有胃鱼类胃中最主要的消化酶是胃蛋白酶，一般以无活性的酶原状态存在，在盐酸或蛋白酶的作用下转变为有活性的胃蛋白酶。通常软骨鱼类最适的pH约为2，而有胃硬骨鱼类胃蛋白酶最适pH为2～3[46]。酸化剂可有效降低鱼类胃液的pH，刺激胃酸分泌，增强胃中环境的酸性，从而弥补鱼体自身胃酸分泌不足的情况，提高胃蛋白酶活性。李海涛等[47]研究发现，饲料中添加0.3%的酸化剂可显著改善罗非鱼的饵料系数及蛋白质效率，从而促进其生长。

无胃鱼的食物消化主要依靠十二指肠和胰腺分泌的消化酶，酸化剂的加入会刺激更多消化酶分泌，使酸性的食团与碱性的消化酶中和，肠胃内达到适宜的pH环境。尚卫敏[48]研究发现，饲料添加酸化剂能够显著提高草鱼鱼体的体重体长比和肥满度，说明酸化剂在促进鱼体发育方面发挥作用。周克勇等[49]试验表明，复合酸化剂能提高鲤鱼特定生长率，有利于鲤鱼对饲料的消化。向袅等[50]发现当饲料中添加乳酸时，鲫鱼的特定生长率、蛋白质效率均明显提高，饵料系数则明显下降。

4 酸化剂的应用前景与存在的问题

随着中国经济水平的迅速提高，人们的物质需求进一步增长，养殖业蓬勃发展。酸化剂作为一种无论在畜禽类还是水产类动物养殖过程中均能发挥有效作用的绿色饲料添加剂，具有广阔的发展前景。然而酸化剂的应用过程中还是存在诸多问题，①酸化剂的具体作用机理尚无法给出准确的解释，因此其在使用过程中存在效果不稳定的问题。②酸化剂类型繁多，在种类和用量上要进行合理的选择，根据动物种类及其发育阶段合理使用。③从养殖的经济效益出发，如何开发成本低、效果好、安全环保的复合酸化剂仍需要进一步的研究。尽管酸化剂在水产养殖中的应用相对于畜禽类较为滞后，但相信随着科学研究的继续深入，酸化剂在水产领域的应用将会越来越广泛。

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收稿日期：2019-09-06

基金项目：烟台市科技计划项目（2015ZH077;2014ZH082）;潍坊市科技发展计划项目（2017zj2064）;中国农业大学烟台研究院本科生URP目（020183035）

作者简介：马秋月（1998-），女，山东泰安人，在读本科生，研究方向为水产养殖，（电话）17852352854（电子信箱）1055379453@qq.com;通信作者，孙汝江，男，副教授，博士，主要从事饲料生物技术研究，（电话）15853588726（电子信箱）Sunrj8726@126.com。