柠檬酸在畜禽生产中的应用
来源: 作者: 时间: 2003-01-01
柠檬酸又名枸橼酸，因最初从柠檬果汁中提出而得名。工业化以淀粉、糖蜜为原料，采用黑曲霉发酵法生产。柠檬酸是机体能量代谢的中间产物，有重要的生物学功能：是乙酰COA
合成脂肪过程中的重要介质，是线粒体中构成呼吸链的重要物质之一，可以调节cAMP活性，参与机体能量、结构和酶保障等一系列重要反应。
1 柠檬酸的研究概况
日粮添加有机酸的研究在国外已有近30年的历史,早在1963年，英国《Nature》杂志就报道了乳酸和乳酸钙可以影响仔猪粪便中大肠埃希氏菌的计数，后经研究发现，乳酸不但减少了仔猪粪便中的大肠埃希氏菌，还提高了仔猪生长10％。此后，学者们纷纷对添加有机酸进行了研究。最初添加的目的是为了减轻仔猪腹泻（Kershaw,1966)，到70年代中后期，人们的研究兴趣转向了促生长和提高饲料效率方面。
目前，研究和使用的有机酸种类较多，除柠檬酸外，还有乳酸、延胡索酸、甲酸钙、丙酸、山梨酸等。但是，在众多的有机酸中，研究最多的是柠檬酸，国内外大量的研究证明，柠檬酸是添加效果最好的单一有机酸。Scipionic等（1979）对饲料中添加柠檬酸、延胡索酸、苹果酸作比较，发现柠檬酸对减少大肠菌类和厌氧菌类最有效。Henry等（1985）、Weekland等（1990）的试验也表明，柠檬酸的效果优于延胡索酸。彭健（1995）在仔猪日粮添加2％的柠檬酸和甲酸钙,得出柠檬酸优于甲酸钙的结论；候永清（1996）李四元（1997）也得出同样的结论。普遍认为：添加各种有机酸的效果是柠檬酸＞延胡索酸＞甲酸钙。 我国现有柠檬酸生产厂80多家。受价格因素影响，国外多用延胡索酸，而在我国柠檬酸则是很有前途的饲用酸化剂。柠檬酸在饲料工业中的应用也将有利于柠檬酸工业的进一步发展。
2 柠檬酸在畜禽生产中的应用
2.1 养猪业
2.1.1 仔猪生产中的应用
仔猪早期断奶（3－5周龄）是提高母猪生产力和规模化养猪的关键之一。早期断奶仔猪因抗病力低，消化腺发育不完善，胃酸和消化酶分泌不足常导致采食量降低,饲料养分消化吸收差，腹泻死亡率高，给仔猪生产带来较大损失。仔猪下痢一度是仔猪业的“顽症”，以往多用抗生素加以预防。但70年代以来研究发现，酸化日粮有效地降低了仔猪腹泻率，且无毒副作用，经济效益较高。Aheere（1984）发现添加1％－2％柠檬酸可使仔猪饲料利用率提高5％－10％；Cormwell(1987)对5次试验311头仔猪的统计表明，添加2％－3％柠檬酸可提高日增重5.2%，料肉比改善7.2%；邓跃林（1993）添加柠檬酸1.0%、1.5%、2.0%，25天试验，结果仔猪平均日增重分别提高3.7%、6.7%和9.2%，以2.0%效果最佳；四川养猪研究所（1992）在20－60日龄仔猪料中添加0.5%柠檬酸，日增重提高14.7%；柠檬酸可以降 低胃肠道pH值和控制仔猪腹泻。Sciopini（1978）添加0.7%和1.0%柠檬酸，仔猪胃内pH值从4.5分别降至4.2和3.5；孙龙生（1999）添加1.5%的柠檬酸，增重提高7.96％，饲料报酬提高2.94％，腹泻率降低41.67%,死亡率降低8.33%。
2.1.2 生长肥育猪
早期学者普遍认为：酸化日粮能有效弥补仔猪胃酸分泌不足，而生长育肥猪消化功能健全，加酸效果不明显。Giesting等（1985）、Thacker等（1992）试验表明，饲料酸化并未改善生长育肥猪的生产性能。但近年来，人们对酸化剂在生长育肥猪日粮中的应用表现出极大的兴趣，认为大龄猪虽然消化系统充分发育，但环境中存在的细菌仍然会对其生长和健康造成诸多危害，酸化剂可以减少饲料、猪舍、猪体内的沙门氏菌及其它病原体，还可减少后段道氨气和有毒多胺类物质的产生。在生长育肥猪日粮中添加适量柠檬酸（1％－2％），可提高日增重，降低料肉比（Zednik，1979），提高日粮蛋白质的消化率（Canpabda
等，1995；Korniewicz等，1995），降低背脂厚度（Grela,1991)，改善肉质和胴体特性；Snitinskii(1986)在争娩前两周或分娩6天后的母猪日粮中添加6％的动物脂肪和2％柠檬酸钠，结果提高了仔猪初生重和早期成活率；皮守祥等（1995）从断奶到全期105天，添加2％柠檬酸，增重提高16.6％，饲料转化率提高9.73%。柠檬酸对生长肥育猪的作用效果和机理尚需进一步研究。
2.2 养禽业
柠檬酸在养禽业中的应用研究不如养猪业中的广泛和深入，但许多研究也表明：柠檬酸对维持禽类嗉囊适宜内环境，提高营养物质消化、抗应激、保健、防病和减少肉鸡胴体沙门氏菌等具有积极效果。
据Skrypnik & Semenikchina(1981)报道，Ukrainian 家禽研究中心研制的一种含柠檬酸的饲料添加剂，能使蛋鸡平均增加产蛋20－21枚（试验期未注明），并且可提高种蛋的受精率和孵化率。另据报道，0.05%-0.15%的柠檬酸可显著提高蛋鸡产蛋率和平均蛋重，宁康健（1994）有类似报道。谭芳（1992）研究表明，添加柠檬酸肉仔鸡可获得最佳增重、最高饲料报酬和蛋白质消化率。张文举（1994）研究表明，添加柠檬酸可提高肉鸡增重、改善消化吸收功能和饲料利用率。梁俊英等（1997）发现，0.1%柠檬酸对雏鸡生长有显著促进作用，0.1%和0.2%的添加水平可提高1－6周龄雏鸡饲料转化率。刘桂林（1994）、刘卫东（1997）报道，柠檬酸还可作为高温条件下家禽抗热应激剂。Gemtesse等（1993），Tlefrancois等（1995）研究表明：3％左右的柠檬酸可降低肉鸡脂肪沉积，Tellez等（1992）指出，通过日粮调节酸化肠道内容物可以降低沙门氏菌数量。研究发现10％的柠檬酸能抑制鼠伤寒沙门氏菌的再生。国内许多研究表明，肉鸡日粮中，柠檬酸适宜量在0.2%-0.5%。
2.3其它动物
据前苏联报道，在对虾日粮中添加2000mg/kg柠檬酸，可大大降低饵料系数和成本，对虾增产率提高20％以上。另据报道，添加柠檬酸可明显减少犊牛下痢、提高生长发育，增进奶牛食欲，促进健康,提高产奶量，还可提高糟渣的饲喂效果。日本奶牛饲养户将柠檬酸作为必备的饲料添加剂，可预防和治疗乳房炎、下痢、瘤胃胀气等疾病的发生。柠檬酸还可以提高鱼饵料鱼粉中的磷和其它一些矿物质的利用率（常青，1993）。
3柠檬酸的作用机理
影响柠檬酸作用的因素较多，各试验结果难以取得一致。因而，对其作用机理学者们各持己见，尚无定论。但多数人认为：柠檬酸能通过对日粮的酸化进而降低胃肠道pH值，从而影响诸多与动物消化、代谢、生长、生产相关的因素来发挥作用。现将其作用机理大致归纳如下：
3.1 降低pH值
pH值是动物体内消化环境的重要因素之一，动物适宜的pH值为：胃中2.0-3.5，小肠5－7。许多因素都会造成动物消化道内pH值的变化，如幼龄动物胃酸分泌不足，动物应激状态下的呼吸性碱中毒等。尤其对于早期断奶仔猪，其胃中pH值多在4.2以上，而仔猪料pH值为5.8-6.5，进一步加重胃酸分泌不足的不良影响。柠檬酸可能是通过以下方面起作用。
a. 激活胃蛋白酶原成为胃蛋白酶。胃蛋白酶的活性有两个最优pH值，即2.9和3.5，高pH值会导致活性降低。Burnell（1988）研究表明，当日粮中添加1.0%和1.5%的柠檬酸时，pH值降低0.18-0.34个单位。Sciopini等（1978）在42日龄仔猪饲料中添加1％的柠檬酸，胃和空肠中的pH值分别由4.55和6.57降至3.5和6.43。Risley等（1992），王尚荣（1994）的研究表明，柠檬酸可在一定程度上引起日粮和胃肠道pH值降低，低pH值为仔猪营养物质的消化和吸收提供了适宜的环境。
b. 降低胃排空速度，延长饲料在胃中的停留时间。胃酸不足会反射性引起胃排空加快，使饲料基本完整的进入小肠，造成小肠中蓄积许多未消化的内容物，为大肠菌的繁殖创造了良好条件。据报道，仔猪食物进入胃后，完全排空的时间：15日龄为1.5h，30日龄为3－5h
，60日龄为16－19h。日粮加入柠檬酸后减慢了胃的排空速度和食糜在肠道内的流动速度，因而有利于饲料中营养物质的消化吸收。
c. 足够的酸可激活胃蛋白酶，以分解较多蛋白质，且其分解物可刺激十二指肠分泌较多的胰蛋白酶。候永清等（1996）研究表明，添加柠檬酸可提高小肠蛋白酶和淀粉酶活性。
d. 抑制病原微生物的入侵。大肝杆菌、链球菌、葡萄球菌等适宜的生长pH值都是中性偏碱（6.0-7.5），而有益微生物如乳酸菌则适宜在酸性环境生长。因此，柠檬酸可以通过降低胃肠道pH值而抑制有害微生物生长，减少营养物质的消耗和毒素的产生。Spscipinain等（1974）发现柠檬酸将胃、结肠、直肠的大肠杆菌从每克内容物2226、846、636个降低到1378、328、212个，分别减少38.1％、62.5％、66.7％；曹国文（1992）用0.5％添加量，发现仔猪肠内大肠杆菌和
合成脂肪过程中的重要介质，是线粒体中构成呼吸链的重要物质之一，可以调节cAMP活性，参与机体能量、结构和酶保障等一系列重要反应。
1 柠檬酸的研究概况
日粮添加有机酸的研究在国外已有近30年的历史,早在1963年，英国《Nature》杂志就报道了乳酸和乳酸钙可以影响仔猪粪便中大肠埃希氏菌的计数，后经研究发现，乳酸不但减少了仔猪粪便中的大肠埃希氏菌，还提高了仔猪生长10％。此后，学者们纷纷对添加有机酸进行了研究。最初添加的目的是为了减轻仔猪腹泻（Kershaw,1966)，到70年代中后期，人们的研究兴趣转向了促生长和提高饲料效率方面。
目前，研究和使用的有机酸种类较多，除柠檬酸外，还有乳酸、延胡索酸、甲酸钙、丙酸、山梨酸等。但是，在众多的有机酸中，研究最多的是柠檬酸，国内外大量的研究证明，柠檬酸是添加效果最好的单一有机酸。Scipionic等（1979）对饲料中添加柠檬酸、延胡索酸、苹果酸作比较，发现柠檬酸对减少大肠菌类和厌氧菌类最有效。Henry等（1985）、Weekland等（1990）的试验也表明，柠檬酸的效果优于延胡索酸。彭健（1995）在仔猪日粮添加2％的柠檬酸和甲酸钙,得出柠檬酸优于甲酸钙的结论；候永清（1996）李四元（1997）也得出同样的结论。普遍认为：添加各种有机酸的效果是柠檬酸＞延胡索酸＞甲酸钙。 我国现有柠檬酸生产厂80多家。受价格因素影响，国外多用延胡索酸，而在我国柠檬酸则是很有前途的饲用酸化剂。柠檬酸在饲料工业中的应用也将有利于柠檬酸工业的进一步发展。
2 柠檬酸在畜禽生产中的应用
2.1 养猪业
2.1.1 仔猪生产中的应用
仔猪早期断奶（3－5周龄）是提高母猪生产力和规模化养猪的关键之一。早期断奶仔猪因抗病力低，消化腺发育不完善，胃酸和消化酶分泌不足常导致采食量降低,饲料养分消化吸收差，腹泻死亡率高，给仔猪生产带来较大损失。仔猪下痢一度是仔猪业的“顽症”，以往多用抗生素加以预防。但70年代以来研究发现，酸化日粮有效地降低了仔猪腹泻率，且无毒副作用，经济效益较高。Aheere（1984）发现添加1％－2％柠檬酸可使仔猪饲料利用率提高5％－10％；Cormwell(1987)对5次试验311头仔猪的统计表明，添加2％－3％柠檬酸可提高日增重5.2%，料肉比改善7.2%；邓跃林（1993）添加柠檬酸1.0%、1.5%、2.0%，25天试验，结果仔猪平均日增重分别提高3.7%、6.7%和9.2%，以2.0%效果最佳；四川养猪研究所（1992）在20－60日龄仔猪料中添加0.5%柠檬酸，日增重提高14.7%；柠檬酸可以降 低胃肠道pH值和控制仔猪腹泻。Sciopini（1978）添加0.7%和1.0%柠檬酸，仔猪胃内pH值从4.5分别降至4.2和3.5；孙龙生（1999）添加1.5%的柠檬酸，增重提高7.96％，饲料报酬提高2.94％，腹泻率降低41.67%,死亡率降低8.33%。
2.1.2 生长肥育猪
早期学者普遍认为：酸化日粮能有效弥补仔猪胃酸分泌不足，而生长育肥猪消化功能健全，加酸效果不明显。Giesting等（1985）、Thacker等（1992）试验表明，饲料酸化并未改善生长育肥猪的生产性能。但近年来，人们对酸化剂在生长育肥猪日粮中的应用表现出极大的兴趣，认为大龄猪虽然消化系统充分发育，但环境中存在的细菌仍然会对其生长和健康造成诸多危害，酸化剂可以减少饲料、猪舍、猪体内的沙门氏菌及其它病原体，还可减少后段道氨气和有毒多胺类物质的产生。在生长育肥猪日粮中添加适量柠檬酸（1％－2％），可提高日增重，降低料肉比（Zednik，1979），提高日粮蛋白质的消化率（Canpabda
等，1995；Korniewicz等，1995），降低背脂厚度（Grela,1991)，改善肉质和胴体特性；Snitinskii(1986)在争娩前两周或分娩6天后的母猪日粮中添加6％的动物脂肪和2％柠檬酸钠，结果提高了仔猪初生重和早期成活率；皮守祥等（1995）从断奶到全期105天，添加2％柠檬酸，增重提高16.6％，饲料转化率提高9.73%。柠檬酸对生长肥育猪的作用效果和机理尚需进一步研究。
2.2 养禽业
柠檬酸在养禽业中的应用研究不如养猪业中的广泛和深入，但许多研究也表明：柠檬酸对维持禽类嗉囊适宜内环境，提高营养物质消化、抗应激、保健、防病和减少肉鸡胴体沙门氏菌等具有积极效果。
据Skrypnik & Semenikchina(1981)报道，Ukrainian 家禽研究中心研制的一种含柠檬酸的饲料添加剂，能使蛋鸡平均增加产蛋20－21枚（试验期未注明），并且可提高种蛋的受精率和孵化率。另据报道，0.05%-0.15%的柠檬酸可显著提高蛋鸡产蛋率和平均蛋重，宁康健（1994）有类似报道。谭芳（1992）研究表明，添加柠檬酸肉仔鸡可获得最佳增重、最高饲料报酬和蛋白质消化率。张文举（1994）研究表明，添加柠檬酸可提高肉鸡增重、改善消化吸收功能和饲料利用率。梁俊英等（1997）发现，0.1%柠檬酸对雏鸡生长有显著促进作用，0.1%和0.2%的添加水平可提高1－6周龄雏鸡饲料转化率。刘桂林（1994）、刘卫东（1997）报道，柠檬酸还可作为高温条件下家禽抗热应激剂。Gemtesse等（1993），Tlefrancois等（1995）研究表明：3％左右的柠檬酸可降低肉鸡脂肪沉积，Tellez等（1992）指出，通过日粮调节酸化肠道内容物可以降低沙门氏菌数量。研究发现10％的柠檬酸能抑制鼠伤寒沙门氏菌的再生。国内许多研究表明，肉鸡日粮中，柠檬酸适宜量在0.2%-0.5%。
2.3其它动物
据前苏联报道，在对虾日粮中添加2000mg/kg柠檬酸，可大大降低饵料系数和成本，对虾增产率提高20％以上。另据报道，添加柠檬酸可明显减少犊牛下痢、提高生长发育，增进奶牛食欲，促进健康,提高产奶量，还可提高糟渣的饲喂效果。日本奶牛饲养户将柠檬酸作为必备的饲料添加剂，可预防和治疗乳房炎、下痢、瘤胃胀气等疾病的发生。柠檬酸还可以提高鱼饵料鱼粉中的磷和其它一些矿物质的利用率（常青，1993）。
3柠檬酸的作用机理
影响柠檬酸作用的因素较多，各试验结果难以取得一致。因而，对其作用机理学者们各持己见，尚无定论。但多数人认为：柠檬酸能通过对日粮的酸化进而降低胃肠道pH值，从而影响诸多与动物消化、代谢、生长、生产相关的因素来发挥作用。现将其作用机理大致归纳如下：
3.1 降低pH值
pH值是动物体内消化环境的重要因素之一，动物适宜的pH值为：胃中2.0-3.5，小肠5－7。许多因素都会造成动物消化道内pH值的变化，如幼龄动物胃酸分泌不足，动物应激状态下的呼吸性碱中毒等。尤其对于早期断奶仔猪，其胃中pH值多在4.2以上，而仔猪料pH值为5.8-6.5，进一步加重胃酸分泌不足的不良影响。柠檬酸可能是通过以下方面起作用。
a. 激活胃蛋白酶原成为胃蛋白酶。胃蛋白酶的活性有两个最优pH值，即2.9和3.5，高pH值会导致活性降低。Burnell（1988）研究表明，当日粮中添加1.0%和1.5%的柠檬酸时，pH值降低0.18-0.34个单位。Sciopini等（1978）在42日龄仔猪饲料中添加1％的柠檬酸，胃和空肠中的pH值分别由4.55和6.57降至3.5和6.43。Risley等（1992），王尚荣（1994）的研究表明，柠檬酸可在一定程度上引起日粮和胃肠道pH值降低，低pH值为仔猪营养物质的消化和吸收提供了适宜的环境。
b. 降低胃排空速度，延长饲料在胃中的停留时间。胃酸不足会反射性引起胃排空加快，使饲料基本完整的进入小肠，造成小肠中蓄积许多未消化的内容物，为大肠菌的繁殖创造了良好条件。据报道，仔猪食物进入胃后，完全排空的时间：15日龄为1.5h，30日龄为3－5h
，60日龄为16－19h。日粮加入柠檬酸后减慢了胃的排空速度和食糜在肠道内的流动速度，因而有利于饲料中营养物质的消化吸收。
c. 足够的酸可激活胃蛋白酶，以分解较多蛋白质，且其分解物可刺激十二指肠分泌较多的胰蛋白酶。候永清等（1996）研究表明，添加柠檬酸可提高小肠蛋白酶和淀粉酶活性。
d. 抑制病原微生物的入侵。大肝杆菌、链球菌、葡萄球菌等适宜的生长pH值都是中性偏碱（6.0-7.5），而有益微生物如乳酸菌则适宜在酸性环境生长。因此，柠檬酸可以通过降低胃肠道pH值而抑制有害微生物生长，减少营养物质的消耗和毒素的产生。Spscipinain等（1974）发现柠檬酸将胃、结肠、直肠的大肠杆菌从每克内容物2226、846、636个降低到1378、328、212个，分别减少38.1％、62.5％、66.7％；曹国文（1992）用0.5％添加量，发现仔猪肠内大肠杆菌和
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