二甲酸鉀及其在養(yǎng)殖業(yè)中的應用研究進展

1、二甲酸鉀及其在養(yǎng)殖業(yè)中的應用研究進展伍應松田科雄（湖南農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)研究所，湖南長沙410128）摘 要：二甲酸鉀對提高動物的生產(chǎn)性能、促進消化道健康，降低幼畜腹瀉、 改善胴體品質(zhì)，以及減少氮、磷的排泄有重要意義。綜述了二甲酸鉀的理化性質(zhì)、 合成、作用機理及在養(yǎng)殖業(yè)中的應用，并對二甲酸鉀應用的優(yōu)勢和影響因素進行 了淺析。關(guān)鍵詞：二甲酸鉀，理化性質(zhì)，作用機理，應用二甲酸鉀是近年來發(fā)展較快的一種新型飼料添加劑，屈于酸化劑的一類。添 加到動物飼料中具有降低腸道pll,調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡，提高飼料營養(yǎng)物質(zhì)的 消化和吸收等功能。二甲酸鉀在飼料中的研究和開發(fā)起源于20世紀90年代中期, 2001年被歐盟

2、批準為第一種用于替代抗生素的非抗生素促生長劑，在國內(nèi)，中 國挑戰(zhàn)農(nóng)業(yè)科技有限公司與中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所也聯(lián)合研制開發(fā)了二甲 酸鉀產(chǎn)品，并于2005年被批準用于豬飼料。1二甲酸鉀的理化性質(zhì)二甲酸鉀（potassium di formate 或 kdiformate, kdf,又叫雙甲酸鉀）是甲 酸鉀和甲酸的混合物，通過甲酸鉀的撿基和甲酸的竣基形成氫鍵而連接在一起。 二甲酸鉀產(chǎn)品是一種白色或微黃色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，具有吸濕性，易溶于水， 分子式為c2h3k04,相對分子量為130.14,溶點約為109°c。二甲酸鉀在酸性條 件下穩(wěn)定，而在屮性或偏堿性的條件下即分解為甲酸鹽與甲酸。2二

3、甲酸鉀的合成二甲酸鉀是由2個甲酸根離子和1個鉀離子組成的一種簡單的有機鹽酸，多 采用化學合成方法制取。合成原料可用甲酸與無水碳酸鉀或甲酸與氫氧化鉀為原 料，分別按反應物質(zhì)的量比2： 1和4： 1的比例進行，在50°c-60°c溫度下，在 磁力攪拌器上反應2小時后，通過蒸發(fā)結(jié)晶，分離，干燥最后得到白色晶體二甲 酸鉀，產(chǎn)品冋收率可達83%,純度98%以上，生產(chǎn)操作簡便，無三廢產(chǎn)生，反應過程安全，易進行工業(yè)生產(chǎn)。其化學反應方程式為:2hc00h+koh= khihcoo+hq4hcooh+k:co； =2kh(hcoo): +co：f + 二甲酸鉀的生產(chǎn)藝流程圖為：卩氫氧化鉀或碳

4、酸鉀3 1臺成f蒸發(fā)結(jié)晶一a分離3二甲酸鉀的作用機理3.1降低腸道ph值，改善消化內(nèi)環(huán)境二甲酸鉀進入胃腸道，在其環(huán)境中溶解為甲酸(hcooh)、甲酸根(hcoo-)和 鉀離子(k-),從而降低消化道ph值。反應式為：iicooihicook iic00ii + iicookhcooh hcoo- + h +hcook hcoo- + k +黃小春等(2006) 1報道，日糧中添加0.45%二甲酸鉀，顯著降低肉仔雞嗦 囊和肌胃內(nèi)容物的ph值,分別降低了0.34和0.32。壯oz等(2000)2報道，日 糧屮添加0. 9%和1. 8%二甲酸鉀，3-65min內(nèi)胃和十二指腸食糜的pll值平均降低 了

5、 0.4。有研究表明，85%的二甲酸鉀存在于豬胃中而進入十二指腸。甲酸鹽在 消化道各段的回收率為83%,空腸前段38%,空腸中段17%,空腸后段9%。由此 可見，二甲酸鉀主要在小腸的前段發(fā)揮作用。但canibe等(2001) 3報道，二甲 酸鉀對豬消化道ph值沒有影響。因此，二甲酸鉀對畜禽消化首ph值的影響及其 作用機制還需要進一步研究。3.2調(diào)控腸道內(nèi)微生物菌群繁殖胃腸道大多數(shù)有害菌群牛長的適宜ph值都是中性偏堿，如大腸桿菌適宜的 ph為6. 0-8. 0o在調(diào)控消化道微生物菌群繁殖上，消化道酸度起著重要作用。二甲酸鉀進入胃腸以后降低其ph值，改變有害微生物的適宜生存環(huán)境，抑制或直 接殺害有

6、害菌群，如大腸桿菌，沙門氏菌等。canibe等3研究表明在仔豬叫槽 料中添加二甲酸鉀能減少各腸段總的厭氧菌、乳酸桿菌、人腸桿菌、酵母菌的數(shù) 量。二甲酸鉀也能降低生長育肥豬十二指腸、空腸和直腸中大腸桿菌的數(shù)量 (overland, 2000) 4。另有研究報道，二甲酸鉀能通透微生物細胞膜，在其細 胞內(nèi)分解產(chǎn)生h+,降低或抑制細胞內(nèi)酶的活性，破壞微生物蛋白和核酸的營養(yǎng) 代謝，從而使微牛物不能繁殖，甚至死亡。甲酸鹽陰離子在細胞壁外分解細菌細 胞壁蛋白質(zhì)，發(fā)揮殺菌和抑菌作用。二甲酸鉀的抗菌作用減少了微生物的數(shù)量， 尤其是大腸桿菌等致病菌的數(shù)量，減少了微生物代謝物的產(chǎn)生，從而減少了對腸 道的損害。3.3

7、促進營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收胃內(nèi)ph值的降低刺激胃蛋白酶原和胃蛋白酶的分泌，提高胃蛋白酶的活性, 從而提高h糧中營養(yǎng)成分的消化吸收，減少氮、磷的排泄。微生物數(shù)量的減少， 降低了微生物對養(yǎng)分的競爭，用于宿主的養(yǎng)分則相對提高。另外，釋放的鉀離子 還可以提高賴氨酸的利用率。roth等(1998) 5研究發(fā)現(xiàn)，在不同賴氨酸水平 (0.875、1.0、1.125)日糧中添加二甲酸鉀可以改善仔豬氮代謝，提高營養(yǎng)物質(zhì) 的消化率，結(jié)果表明，添加二甲酸鉀提高干物質(zhì)的消化率84. 0%-85. 0%,其中粗 蛋白質(zhì) 80. 7%-82 6%、能量 83. 5%-84 7%、磷8%-9%、鈣2%-3%、鎂3%-8%、鋅

8、 9%-17%、 銅52%-60%、錨6%，糞尿中氮的排泄量降低了 10%,氮的存留量增加了 7%。隨 著口糧賴氨酸水平的提高，氮的存留率增加，同時尿中氮的排泄量也增加。mroz 等(2002) 6試驗結(jié)果表明，在生長育肥豬日糧中添加1%二甲酸鉀，糞尿中的排 泄量減少6.79%，粗蛋白利用率提高4.34%,賴氨酸利用率提高2. 8%,磷利用率 提高1. 75%o4二甲酸鉀在養(yǎng)殖業(yè)中的應用4.1二甲酸鉀在豬生產(chǎn)屮的應用近幾年來許多研究表明在仔豬日糧中添加二甲酸鉀能改善仔豬的日增重，提 高飼料轉(zhuǎn)化效率。paulicks等(2000) 7在牛長仔豬日糧中添加1. 8%二甲酸鉀， h增重提高8%-18

9、%,飼料轉(zhuǎn)化率提高6%,采食量提高1%-8%0 paulicks等7 也研究了在不同谷物和不同能量濃度飼料中添加二甲酸鉀對斷奶仔豬生產(chǎn)性能 的影響，添加二甲酸鉀可提高日増重和采食量分別達到14%和9%。張若寒等 (2006) 8報道，在斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀，日增重提高了 13%,采食量 提高了 8%,飼料報酬改善了 5%。武書庚等(2007) 9研究表明，在仔豬日糧添加1%的二甲酸鉀與對照組比日增重提高71%,料肉比降低13.71%,稍影響采食量。二甲酸鉀替代抗生素促仔豬生長方面，daza等(2001) 10在日糧中添加 1.2%二甲酸鉀，豬的生長速度和飼料轉(zhuǎn)化率分別提高8. 6%和7.

10、 3%,仔豬的腹瀉 頭數(shù)減少60%,與添加卑霉素組沒有顯著差異。王文杰等(2006) 11試驗表明， 在斷奶仔豬h糧中添加二甲酸鉀，可以明顯改善仔豬的生產(chǎn)性能，與添加抗生素 的效果相比，差異不顯著，認為二甲酸鉀可以替代抗生素作為生長促進劑。楊祿 良等(2007) 12在含復合抗生素的實際斷奶仔豬口糧屮添加1%二甲酸鉀，仔豬 日增重提高8. 3%,采食量提高3. 79%,料內(nèi)比降低3. 95%,生產(chǎn)性能與添加4% 血漿蛋白粉類似，試驗表明仔豬日糧中使用二甲酸鉀有類似抗牛素的作用，且與 抗生素配合使用有加合效應。二甲酸鉀對生長育肥豬也有很好的使用效果。ovcmand等(2000) 4在生長 育肥豬

11、(27-105kg) 口糧屮添加0.6%二甲酸鉀，口增質(zhì)量提高6. 02%, 口采食量提 高3. 78%,料重比改善2.49%,并明顯改善豬肉品質(zhì)。綜合國內(nèi)外研究者在日糧中添加不同二甲酸鉀對仔豬和牛長育肥豬牛產(chǎn)性 能的影響，5-12kg仔豬最佳添加量為1.2%-1.8%, 10-25kg仔豬最佳添加量為 0. 6%-1. 2%,生長育肥豬最佳添加量為0. 6%。basf公司總結(jié)岀二甲酸鉀對仔豬增 質(zhì)量劑量反應的回歸公式為y=100+10. 205x(以對照組為100, x二1%二甲酸鉀時， 增質(zhì)量增加10%。4.2二甲酸鉀在家禽牛產(chǎn)中的應用目前，二甲酸鉀在家禽方面的應用報道較少。sell等(2

12、004) 13在肉仔雞 日糧中添加不同水平的二甲酸鉀，能顯著增加肉仔雞的采食量，提高日糧的表觀 消化率和氮的沉積，日增重也有上升的趨勢。添加量為0.6%時效果最明顯，采 食量和日增重分別提高了 8. 7%和5. 8%,但在飼料轉(zhuǎn)化率上差異不顯著。黃小春 (2006) 1研究了二甲酸鉀對肉仔雞的促牛長效果，試驗結(jié)果表明，添加0.45% 二甲酸鉀，肉仔雞的h增質(zhì)量提高10.26%,飼料轉(zhuǎn)化率提高3.91%,并顯著降低 消化道ph,嗦囊、肌胃、空腸和盲腸ph分別降低7.13%、9. 22%和2. 26%。此外 添加二甲酸鉀組降低了肓腸大腸桿菌數(shù)量，同時也降低了乳酸菌，但提高了乳酸 菌和大腸桿菌的比例

13、。4.3二甲酸鉀對胴體品質(zhì)的影響overland等(2000) 4研究在限飼生長育肥豬h糧中添加二甲酸對胴體品 質(zhì)的影響。研究表明，添加0.6%和1.2%的二甲酸鉀，降低了胴體的脂肪率，提 高了腿部、腰部、頸部的瘦肉率。二甲酸鉀也可能通過提高體內(nèi)氨基酸合成蛋白 質(zhì)的效率來提高瘦肉率。另外，鉀離子可通過調(diào)節(jié)組織滲透壓和酸堿平衡，來維 持細胞和組織儲水能力，從而減少pse肉的發(fā)生率。因此，二甲酸鉀進入胃腸道 釋放出的鉀離子在pse肉的發(fā)生上可能起重要作用。可見，二甲酸鉀對動物胴體 品質(zhì)有一定改善的作用，但確切的作用機理還有待進一步研究。5二甲酸鉀的優(yōu)勢二甲酸鉀作為動物飼料添加劑的優(yōu)勢有：首先，二甲

14、酸鉀是最簡單有機酸的 衍生物，沒有與致癌物質(zhì)類似的結(jié)構(gòu)，對試驗動物小鼠的研究表明，二甲酸鉀急 性毒性水平較低，且無遺傳毒性。其次，二甲酸鉀主要以甲酸根和鉀的形式存在 于腸道屮，甲酸根最終在肝臟屮氧化為c02和水。因此，二甲酸鉀在體內(nèi)無殘留。 再次，二甲酸鉀合成原料價格低廉，合成工藝簡單，產(chǎn)品回收率和純度較高，易 進行工業(yè)牛產(chǎn)。另外，二甲酸鉀能降低動物體氮、磷的排泄量，有利于環(huán)保，且 在動物排泄糞便中只有甲酸鹽，不會對環(huán)境造成污染。所以，二甲酸鉀作為一種 非抗生素促生長劑受到了人們的關(guān)注。6二甲酸鉀應用的影響因素總結(jié)國內(nèi)外對二甲酸鉀的使用研究來看，影響二甲酸鉀應用的因素主要有日 糧組成、日糧能量

15、水平高低及與銅互作的作用。paulicks等(2000) 7研究不同 谷物和不同能量濃度的飼料中添加二甲酸鉀對斷奶仔豬生產(chǎn)性能的影響。結(jié)果表 明，在低水平能量日糧中添加1.8%二甲酸鉀可以顯著改善豬的生產(chǎn)性能，但在 高能量水平糧中，添加二甲酸鉀對生產(chǎn)性能沒影響。在小麥、大麥和大麥-小 麥-玉米型的混合日糧中添加二甲酸鉀，應用效果也不同，飼料轉(zhuǎn)化率分別提高 6%、 4%、 7%。另外，windisch等(2001) 14報道，隨著日糧中二甲酸鉀和銅水平的增加, 仔豬增重、采食量和飼料轉(zhuǎn)化效率明顯改善，但日糧中添加最佳水平的二甲酸鉀 和銅并未起到進一步改善生產(chǎn)性能的作用；添加二甲酸鉀和低水平的銅比

16、添加二 甲酸鉀和高水平的銅飼料轉(zhuǎn)化率要高ojensent和danielsen15, 16的研究也表 明在日糧添加12%的二甲酸鉀同時添加低水平的銅能改善豬的牛長性能，但是 添加1.5%的銅時，并未發(fā)現(xiàn)有改善作用。因此，有研究者認為二甲酸鉀和銅的 促生長作用機理可能是一致的(黃小春，2006) 1 o7前景展望二甲酸鉀作為一種新型的替代抗牛素的非抗牛素促牛長劑，由于它有抗生素 的促生長作用，而且無毒、無殘留、對環(huán)境影響小、對人畜安全和加工操作方便 等特點。得到了廣泛的應用，目前主要集中在豬方面的研究，而在家禽等其他動 物的應用較少。因此，二甲酸鉀有著更廣闊的前景。但在二甲酸鉀影響消化道菌 群及營

17、養(yǎng)物質(zhì)代謝的作用機理及與其他養(yǎng)分的互作效應等方面還有必要進一步 的研究。以便為二甲酸鉀的普遍使用提供堅實的理論基礎(chǔ)。參考文獻1 黃小春，朱惠齡，吳靈英.二甲酸鉀對肉仔雞的抗菌促生長作用研究j.中國飼 料，2006 (2):28-292 mroz z, jongbloed a, van r, et al. postprandial flow rates of formic acid and potassium in duodenal digesta of weaned piglets fed graded doses of potassium diformatej journal of anim

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