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養(yǎng)殖動物普通日糧中如用有機酸給動物提供能量、提供香味,則檸檬酸、乳酸可能是最好的酸化劑(但是,成本太高了)。如果是用來酸化飼料、降低飼料的緩沖值、抑制/殺滅病原微生物,檸檬酸、乳酸的作用遠遠弱于甲酸、丙酸。為什么?
請聽詳解:
有機酸的酸性來自于H+離子。有機酸酸性強弱取決于所提供的H+數(shù)量。一元酸每分子可以解離出一個H+離子,二元酸理論上可以解離兩個H+離子,三元酸理論上可以解離三個H+離子。但是,二級解離的比例是一級解離的百分之幾,三級解離是二級解離的百分之幾。而且發(fā)生二級、三級解離時的環(huán)境pH值要比較高。所以,二元、三元酸在動物腸道內(nèi)也只能提供1個或者稍微多些H+。因此,在同樣重量的情況下,分子量越小的有機酸(如甲酸),提供的H+數(shù)就越多,其酸性也越強。因此,從降低飼料pH值(實際上是降低飼料緩沖值)上來說,甲酸的效果要明顯優(yōu)于檸檬酸、乳酸。
使用有機酸還有另一個目的,就是抑菌和殺菌。有機酸的抑/殺菌有兩個作用方式,一是通過降低細菌環(huán)境pH值來實現(xiàn),因為大多數(shù)病原微生物(如彎曲桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、大腸桿菌)不能耐受低于4.5的環(huán)境pH值。但是這一作用模式不能在動物的腸道內(nèi)實現(xiàn),因為如果把腸道內(nèi)pH值降到這個水平會對消化酶功能不利。另一個作用方式是非解離的有機酸作為一個完整的分子,通過自由擴散方式進入細菌細胞內(nèi),然后解離出羧(suo)基離子和H+離子。羧基離子有抑制DNA復(fù)制、抑制蛋白合成和破壞細菌細胞膜的功能,從而抑制細菌產(chǎn)生下一代;而解離出的H+則降低細菌細胞內(nèi)pH值。細菌必須把多余的H+通過Na-H+-ATP(三磷酸腺苷)泵泵出膜外(主動運輸),而這是一個耗能過程。所以細菌消耗能量把H+排出,而失去活性,不能產(chǎn)毒、不能附著。從這個機理上,我們可以看出,有機酸抑/殺菌能力取決于有多少有機酸能以分子的形式進入細菌細胞內(nèi)。要注意的是,有機酸過膜是自由擴散過程。
因此進入細菌的有機酸的多少完全取決于:
1.分子(量)的大小;
2.內(nèi)外分子濃度差;
分子越大,所需排開膜上的脂質(zhì)雙層的空間就越大,也就越難進入。相反,分子越小,則越容易進入。另一方面,分子量越大,同等重量的有機酸所含的分子個數(shù)就越少,內(nèi)外的濃度差也就越小,則進入細菌內(nèi)的個數(shù)也越少。相反,分子量越小,細菌內(nèi)外有機酸分子濃度差越大,有機酸就進入得越多,所以殺菌能力也就越強。實驗(國外)表面,甲酸的最低抑菌濃度大概是檸檬酸、乳酸的1/4。
根據(jù)國內(nèi)外的研究經(jīng)驗,飼料中要添加1-2%的乳酸或者檸檬酸才能有明顯效果,而甲酸的需要量則為0.6%(侯永清、咼于明博士的綜述)。從這也可以看出,乳酸和檸檬酸類的大分子有機酸的作用要弱于甲酸。當(dāng)然,純甲酸也不會好,因為刺激性較大,有機酸鹽(如飼料級甲酸鈣)的效果要好些。