苯甲酸在豬禽飼糧中的應用

高增兵 余 冰 刁 慧 嚴鴻林 陳代文

自從20世紀80年代瑞典全面禁止使用抗生素以來，其他歐洲國家相繼效仿，直至2006年，歐盟全面禁止在動物飼糧中使用抗生素。在尋找抗生素替代物的過程中，苯甲酸因具有廣譜的抗菌效果且抗菌力強被研究者所重視。2003年，歐盟正式允許在豬飼糧中添加0.5%～1.0%的苯甲酸作為酸化劑，我國《飼料添加劑品種目錄(2013)》將其作為酸度調節(jié)劑和防腐劑，允許在畜禽飼糧中使用，尚無添加限量規(guī)定，但在人的食品中允許使用量為 0.2～1.0 g/kg。近 10 年來，有關苯甲酸作為抗菌促生長劑的應用研究越來越多。本文對苯甲酸理化特性、體內代謝方式、對豬禽生長性能的影響及機制等作一綜述，并提出今后需進一步研究的內容，旨在更全面深入地認識苯甲酸及其營養(yǎng)生理作用，為人們在生產實踐中科學使用苯甲酸提供更多的科學依據(jù)。

1 苯甲酸的理化特性及抑菌原理

苯甲酸又稱安息香酸，是羧基直接與苯環(huán)碳原子相連接的最簡單的芳香酸，其酸性較弱，電離常數(shù)為 4.20［1］，比中、長鏈脂肪酸酸性強，具有甲醛或苯的刺激性氣味。外形呈針狀或鱗片狀結晶，主要存在于不同的松香酯、水果和漿果中，特別是越橘屬種。同時，也存在于牛奶、牛奶產品以及動物組織和分泌腺中。苯甲酸微溶于水，易溶于乙醚、乙醇等有機溶劑，沸點 249℃，熔點122.13 ℃ ，相對密度 1.265 9(15/4 ℃)。在100 ℃時迅速升華，它的蒸氣有很強的刺激性，吸入后易引起咳嗽。苯甲酸不易被氧化，其苯環(huán)上可發(fā)生親電取代反應，主要得到間位取代產物。由此產生的衍生物也被廣泛用于食品及化工行業(yè)的防腐、保質。

苯甲酸的防腐機理在于其親脂性強，易透過細胞膜進入細胞體內，從而干擾細菌及霉菌等微生物細胞的通透性，抑制細胞膜對氨基酸的吸收。進入細胞體內的苯甲酸分子可電離酸化細胞內所儲存的堿，并能抑制細胞的呼吸酶系的活性，阻止乙酰輔酶A的縮合反應，從而起到食品防腐作用［2］。苯甲酸鹽類在酸性食品中可轉化為有效形式的苯甲酸，其抗菌作用與苯甲酸相同。

2 苯甲酸在人及動物體內代謝方式

Bridges等［3］采用同位素14C標記苯甲酸，研究人和20種動物飼喂苯甲酸后代謝產物在尿中排出的方式。研究發(fā)現(xiàn)，苯甲酸進入體內后，經(jīng)小腸吸收進入肝臟內，以4種方式從尿中排出:一種是在酶的催化作用下與甘氨酸化合成為馬尿酸從尿中排出;另一種是與葡萄糖醛酸化合成苯甲?；咸烟侨┧?，從腎臟排出;還可以苯甲酸、鳥尿酸的方式排出。也有些學者認為，尿中的苯甲酸是由苯甲?；咸烟侨┧峤到猱a生［4］。

人類在食入苯甲酸后，24 h內幾乎完全以馬尿酸的方式從尿中排出［3，5］，在體內無殘留。大白豬在攝入苯甲酸后，24 h內苯甲酸中的85.93%以馬尿酸方式排出，15.70%以苯甲酸方式排出，在體內基本無殘留［3］。此研究與 Kristensen等［6］研究結果基本一致，該學者以63 kg杜洛克、長白、約克夏三元雜交母豬為研究對象，在飼糧中添加1%苯甲酸，統(tǒng)計采食后8 h尿中排出的馬尿酸和苯甲酸含量，研究發(fā)現(xiàn)，攝入苯甲酸中的85%以馬尿酸方式排出，0.08%以苯甲酸方式排出。雞對苯甲酸的代謝與豬不同，平均54%的苯甲酸以鳥尿酸方式從尿中排出，原因可能與家禽肝臟中甘氨酸與苯甲酸結合少有關［7］。

而大部分有機酸最重要的代謝途徑是在體內被氧化成二氧化碳，通過肺排出體外。苯甲酸因大部分以馬尿酸方式經(jīng)尿液排出，很少在體內富集，因此，豬飼糧中添加苯甲酸不會增加酸負荷，擾亂機體的酸堿平衡［6］。

3 苯甲酸對豬禽生長性能的影響

3.1 豬

近10年來，有關苯甲酸促進斷奶仔豬生長性能的報道很多。Kluge等［8］在28日齡仔豬飼糧中添加0.5%、1.0%苯甲酸，結果表明，苯甲酸改善了仔豬生長性能，與對照組相比，添加0.5%苯甲酸組差異不顯著，而添加1.0%苯甲酸可顯著提高仔豬平均日增重;2個添加量比較時，添加量越高，效果越明顯。Guggenbuhl等［9］和 Torrallardona 等［10］以28日齡仔豬為試驗對象，在飼糧中添加0.5%苯甲酸時，顯著提高仔豬的平均日增重和飼料報酬，后者的試驗還表明，采食量也顯著提高。給21日齡斷奶仔豬添加0.5%苯甲酸，同樣可以顯著提高日增重和采食量［11］。類似的報道還很多，試驗結果均表明在仔豬飼糧中添加0.5%苯甲酸可顯著改善試豬日增重或料重比等生長性能指標［12－15］。

在生長肥育豬階段，研究主要集中在苯甲酸對養(yǎng)豬生產環(huán)境的影響，如氨的排放、尿的pH及氮的利用率等［16－17］。有關苯甲酸提高生長豬生長性能的報道不多。Bühler等［18］研究結果表明，在生長期和肥育期，添加1%苯甲酸能改善豬只增重，但差異不顯著。?verland等［19］研究發(fā)現(xiàn)，在生長期飼糧中添加0.85%苯甲酸顯著改善了豬只的平均日增重和料重比，在肥育期則無顯著差異;在整個試驗期，有顯著降低料重比的趨勢。

3.2 雞

苯甲酸在雞中的應用研究結果存在較大差異。Amaechi等［20］將 120日齡肉雞分為 5個處理，苯甲酸添加量分別為 0、0.6%、1.2%、1.8%和2.4%，試驗持續(xù) 9周。結果表明添加 0.6%和1.2%苯甲酸能顯著提高雞的增重，1.2%的添加量效果最佳。Weber等［21］研究發(fā)現(xiàn)，含苯甲酸的添加劑顯著提高了雞只體重和平均日增重。而另一些學者的研究結果與此相反。Talebi等［22］的試驗結果表明，1%苯甲酸顯著降低了420日齡肉雞采食量及平 均增重。Józefiak 等［23－24］證實飼 糧中添加0.20%、0.50%、0.75%苯甲酸顯著降低 1 日齡肉雞生長性能。戶陸女等［25］在21日齡黃羽肉雞飼糧中添加0.6%苯甲酸時，顯著降低了肉雞的平均日增重和采食量，同時還顯著降低肉雞的腹脂率。苯甲酸對家禽生長性能是否有正面效果尚需更多研究加以證實。

4 苯甲酸影響動物生長性能的機制

4.1 飼糧養(yǎng)分消化率

刁慧等［12］研究表明，添加0.5%苯甲酸顯著提高斷奶仔豬小麥型飼糧的干物質、粗蛋白質、能量、粗脂肪和粗灰分的消化率，與Guggenbuhl等［9］在玉米－豆粕型飼糧中的研究結果一致。Halas等［11］在探討0.5%苯甲酸提高仔豬生長性能的原因時，測定了回腸總氮表觀消化率，結果表明苯甲酸可顯著提高回腸總氮表觀消化率。然而，有些學者的研究結果并不一致。Kluge等［8］研究報道，0.5%、1.0%苯甲酸對斷奶仔豬飼糧中的有機物、粗蛋白質、粗脂肪、粗纖維和無氮浸出物的表觀消化率無顯著影響。Graber等［26］也得出類似的結論。在中、大豬階段，研究結果同樣存在差異。Kluge等［17］研究表明，2%苯甲酸顯著提高泌乳母豬粗蛋白質、粗脂肪、粗纖維和干物質的表觀消化率。Buhler等［27］試驗結果顯示，0.5%苯甲酸顯著提高生長期豬只氮、能量、中性洗滌纖維的消化率。而在該作者的另一篇報道中，0.5%苯甲酸與植酸酶組合使用時顯著降低了生長豬低磷飼糧中粗蛋白質、能量的表觀消化率［28］。Galassi等［29］的研究結果則表明，0.5%、1.0%苯甲酸添加量對肥育豬養(yǎng)分的表觀消化率無顯著影響。試驗結果的差異可能與飼糧組成、豬只日齡、飼養(yǎng)環(huán)境、試驗設計、豬的品種及性別等因素有關。

苯甲酸對斷奶仔豬礦物質表觀消化率的影響報道較少，主要集中在生長及肥育階段。刁慧等［12］研究表明，0.5%苯甲酸可顯著提高斷奶仔豬鈣(Ca)、磷(P)的表觀消化率。在生長階段，Sauer等［30］報道 1%、2%苯甲酸可顯著提高 Ca、P、鈉(Na)的表觀消化率，且呈顯著的線性增加;而對氯(Cl)的表觀消化率則剛好相反;對鎂(Mg)、鉀(K)表觀消化率無顯著影響。在Ca、P表觀消化率指標上，與N?rgaard等［31］的研究結果一致。在低 Ca、P、粗蛋白質的飼糧中，0.5%和 1.0%苯甲酸可顯著提高P的表觀消化率，但對Ca表觀消化率無影響［32］。在肥育階段，Kathrin 等［28］研究結果表明，在低P飼糧中，0.5%苯甲酸與植酸酶的組合使用顯著提高P的表觀消化率，卻降低了Ca的表觀消化率。由此可見，苯甲酸可提高不同階段豬飼糧中P的表觀消化率，但對Ca的表觀消化率研究結果不一致，這可能與飼糧結構、生長階段不同有關。

4.2 食糜消化酶的活性

有關酸化劑提高仔豬消化道酶活性的報道多集中在磷酸、乳酸、檸檬酸、延胡索酸等單一酸化劑及復合酸化劑。Risley等［33］在仔豬飼糧中添加檸檬酸或延胡索酸均顯著降低胃pH，提高胃蛋白酶活性。李鵬等［34］報道，磷酸型、乳酸型酸化劑均可顯著提高28日齡斷奶仔豬胃蛋白酶、胰蛋白酶的活性。冷向軍等［35］研究表明，在早期斷奶仔豬飼糧中添加0.25%復合酸化劑顯著提高了胃蛋白酶及十二指腸食糜胰蛋白酶和淀粉酶的活性。復合有機酸還可顯著提高斷奶前期小腸食糜中乳糖酶和蔗糖酶活性［36］。由此可見，在斷奶仔豬飼糧中添加酸化劑以提高養(yǎng)分的消化率很有必要。

那么，苯甲酸是否同樣提高豬消化道的酶活性呢?這方面的報道很少。最近，刁慧等［12］較系統(tǒng)地研究了苯甲酸對斷奶仔豬空腸食糜消化酶活性的影響。結果顯示，飼糧中添加0.5%苯甲酸可顯著提高斷奶仔豬空腸食糜胰蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、麥芽糖酶、蔗糖酶和乳糖酶的活性。該作者認為，消化酶活性的提高應與苯甲酸降低仔豬消化道pH有關。相關研究仍需動物營養(yǎng)領域的學者深入系統(tǒng)地開展。

4.3 消化道菌群結構及其代謝產物

4.3.1 菌群結構

腸道是十分重要的養(yǎng)分消化、吸收及免疫器官，其中腸道微生物扮演著十分重要的角色。多年來，腸道復雜的微生物體系一直是微生物學家及營養(yǎng)學家研究和關注的重點。但時至今日，仍無法完全了解腸道微生物在營養(yǎng)和生長上的相互作用。Graber等［26］的研究結果表明，仔豬飼糧中添加0.5%苯甲酸顯著降低胃總乳酸桿菌及盲腸大腸桿菌的數(shù)量，降低率分別為93%、92%;盲腸乳酸桿菌的數(shù)量不受影響。Kluge等［8］用28日齡仔豬為試驗動物，試驗期35 d，當飼糧添加0.5%苯甲酸時，增加十二指腸、空腸、回腸乳酸桿菌數(shù)量，降低革蘭氏陰性菌數(shù)量，但差異不顯著;當添加量為1.0%時，顯著降低胃總需氧菌、厭氧菌及乳酸桿菌數(shù)量，顯著降低十二指腸、回腸革蘭氏陰性菌數(shù)，試驗說明苯甲酸有很強的抗菌效果。?verland等［19］在生長公豬飼糧中添加0.85%苯甲酸，發(fā)現(xiàn)可顯著降低空腸、結腸、直腸大腸桿菌數(shù)量，空腸腸球菌數(shù)量和結腸、直腸乳酸桿菌數(shù)量也顯著下降。Torrallardona等［10］研究結果表明，在仔豬飼糧中添加0.5%苯甲酸對回腸和盲腸乳酸桿菌數(shù)量無顯著影響，但顯著增加了腸道微生物的多樣性，而且推測生物多樣性與仔豬生長性能的提高密切相關，該研究結果與 Halas等［11］研究結果一致。通過體外方法比較不同單一酸對豬胃和小腸食糜中乳酸桿菌和大腸桿菌的抑菌效果時，Knarreborg等［37］研究證實苯甲酸對乳酸桿菌和大腸桿菌有較強的殺菌效應，且殺菌效果具有劑量依賴性。綜上所述，苯甲酸降低細菌總數(shù)、抑制病原微生物的結果較一致，而對有益菌如乳酸桿菌的影響還存在分歧。

4.3.2 微生物代謝產物

豬消化道的嚴格厭氧菌能發(fā)酵碳水化合物及未消化的蛋白質，尤其在大腸段，產生許多揮發(fā)性脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，它們能抑制兼性厭氧菌的生長。此外，這些揮發(fā)性脂肪酸還能為動物提供能量、抵御病原微生物及維持動物腸道健康［38］。苯甲酸對豬體內微生物代謝產物影響的報道不多，結果也不盡一致。Halas等［11］研究表明，0.5%苯甲酸有顯著降低斷奶仔豬盲腸和直腸食糜乳酸含量及支鏈脂肪酸比例的趨勢。而Kasprow－icz－Potocka等［39］在 28 日齡斷奶仔豬飼糧中添加1%苯甲酸時，十二指腸食糜中乳酸含量顯著上升，回腸食糜中丁酸含量和盲腸食糜中甲酸含量顯著下降。Buhler等［27］研究發(fā)現(xiàn)，0.5%苯甲酸顯著提高生長期豬只盲腸和直腸食糜中丁酸含量。而?verland等［40］報道，0.85%苯甲酸對生長豬直腸食糜中揮發(fā)性脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸)含量無顯著影響。微生物的代謝產物乳酸可轉化為丁酸［41］，丁酸是小腸上皮的重要能量源，調節(jié)腸上皮細胞的生長和分化［42－43］，促進小腸黏膜結構的改善，提高養(yǎng)分吸收效率。因而，腸道菌群可通過代謝產物間接影響腸道黏膜形態(tài)。

4.4 小腸絨毛形態(tài)結構

關于苯甲酸對豬小腸黏膜形態(tài)影響的研究報道不多。Halas等［11］在斷奶仔豬中的研究表明，飼糧添加0.5%的苯甲酸顯著提高仔豬回腸的小腸絨毛高度，且有提高小腸絨毛高度和隱窩深度比值的趨勢，該作者認為，小腸絨毛形態(tài)的改善促進了養(yǎng)分的吸收，從而改善了斷奶仔豬的生長性能。絨毛高度與腸細胞數(shù)量顯著正相關，成熟的腸細胞數(shù)量越多，則吸收功能越強;絨毛高度和隱窩深度比值關系到小腸的功能狀態(tài)，比值高則說明腸道吸收功能好［44］。有學者報道，消化道形態(tài)結構的改善與酸性環(huán)境增強［45］、揮發(fā)性脂肪酸含量提高［42－43］、腸道紋狀緣上的乳糖酶及蔗糖酶活性上升［46］，從而促進細胞形成和分裂以及DNA合成有關。這可能是苯甲酸改善仔豬小腸黏膜形態(tài)的重要因素之一。相關研究還需深入系統(tǒng)地開展。

4.5 胰腺分泌及血液中葡萄糖含量

胰腺是動物的第2大消化腺，其內、外分泌腺對養(yǎng)分的消化、代謝及電解質平衡起著十分重要的作用。Mineo 等［47］在羊靜脈中注射 39、78、156、312、625、1 250及 2 500 μmol/kg苯甲酸溶液(苯甲酸溶液均用蒸餾水、氫氧化鈉溶液調至pH為7.4)，頸動脈采血，測定血液中胰島素、胰高血糖素含量，并測定625μmol/kg苯甲酸濃度時血液中胰島素、胰高血糖素、葡萄糖含量變化。研究表明血液中胰島素和胰高血糖素含量隨苯甲酸濃度上升而遞增，有明顯的劑量效應。在625μmol/kg苯甲酸濃度時，血液中胰島素、胰高血糖素和葡萄糖含量隨時間變化曲線一致。當注射625μmol/kg苯甲酸衍生物(苯環(huán)上引入氨基、羥基、鹵素等)時，對胰腺內分泌無顯著影響，由此推斷，胰腺能識別苯甲酸及其衍生物的化學結構，并引起胰腺內分泌的不同反應［47］。苯甲酸是否同樣影響豬胰腺內分泌呢?尚無類似報道。不過，飼糧中添加苯甲酸可促進肥育豬血液中葡萄糖含量的提高，且血液中葡萄糖含量變化與血液中苯甲酸含量呈正相關［6］，然而，該研究未測定血液中胰島素和胰高血糖素的含量。在探討苯甲酸對豬養(yǎng)分消化及代謝的影響時，深入研究苯甲酸對豬胰腺內、外分泌的調節(jié)作用十分必要。

5 小結

飼糧中添加苯甲酸影響豬禽的生長性能，其中提高仔豬生長性能的研究結果較為一致，但對生長、肥育豬及肉雞的研究結果卻表現(xiàn)出差異。研究人員仍需從更深層次研究苯甲酸對畜禽消化生理的影響，包括以下3項內容:1)苯甲酸對畜禽小腸黏膜胰高血糖素樣肽－2(GLP－2)分泌量及基因表達的影響。腸道形態(tài)關系到養(yǎng)分的吸收及屏障功能，GLP－2刺激腸黏膜隱窩細胞的增殖和抑制其凋亡，從而促進腸黏膜的生長及損傷后的再生修復;增加腸道的血液供應，提高腸道的屏障功能，促進腸道對營養(yǎng)物質的吸收等［48－49］。研究苯甲酸對腸黏膜GLP－2的影響可深入分析其促進腸道形態(tài)改善的機制。2)苯甲酸對畜禽腸道氧化還原平衡的影響。氧化應激可導致腸道炎癥［50］、損傷腸道功能、影響體內結構蛋白及功能蛋白的正常生理功能［51］，進而影響畜禽的生長及健康。研究苯甲酸對腸道抗氧化能力的影響可深入分析其保護腸道功能及健康的機制。3)苯甲酸對豬胰腺內、外分泌功能的影響。苯甲酸進入動物體內后通過血液途徑代謝并影響胰腺的內分泌功能［47］，這為研究苯甲酸改善豬生長性能的機制提供了新的方向，可深入研究苯甲酸對豬養(yǎng)分消化及代謝影響的內、外分泌機制。

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