当前食品安全已成为全社会普遍关注的问题，抗生素在饲料中长期不规范使用而产生的细菌耐药性和药物残留等畜产品安全问题日益凸显，已经引起了世界各国的高度重视。欧盟早在2006年就已全面禁止在饲料中使用抗生素类添加剂。我国是畜牧业生产大国，也是世界上消费抗生素最多的国家，近几年国家对兽用抗菌药的监管也愈加严格。二甲酸钾(potassium diformate，KDF)是欧盟于2001年批准的第1个用于替代抗生素促生长的绿色饲料添加剂[Council Regulation(EC) No. 1334/2001]，于2005年被我国批准用于饲料中[新饲证字(2005)03号]。二甲酸钾作为非抗生素生长促进剂，属于酸化剂的一种，具有调节动物消化道内pH、改善动物肠道菌群、提高动物对营养物质的消化利用率等多种功能^[1-4]，不仅在动物体内安全无毒、无残留，不会产生耐药性，而且对生态环境无危害，可被完全降解。研究表明，二甲酸钾具有类似抗生素的抑菌促生长作用，添加到饲粮中可有效提高动物的日增重、降低料重比、减少仔猪腹泻等^[1-6]。因此，二甲酸钾作为替代抗生素的新型绿色添加剂有很好的应用前景。本文基于近年来国内外关于二甲酸钾的研究，简述其生物学功能及其在畜禽生产中的应用效果，以期为二甲酸钾在生产实践中更好地应用提供科学依据。

1 二甲酸钾的理化性质及合成

二甲酸钾是由甲酸和甲酸钾通过氢键缔合而成的二聚体，分子式为HCOOH·HCOOK，相对分子质量为130.14，熔点约为109 ℃。二甲酸钾为白色或微黄色结晶粉末，无味，流散性较好，易溶于水，吸湿性很强，在酸性条件下较稳定，在中性或偏碱性条件下易分解为甲酸与甲酸盐。二甲酸钾是一种简单的有机酸盐，采用化学方法(酸碱中和反应)合成，可选择甲酸和碳酸钾或氢氧化钾为原料，合成反应式为4HCOOH+K₂CO₃=2KH(HCOO)₂+CO₂↑+H₂O或2HCOOH+KOH=KH(HCOO)₂+H₂O，其合成过程如下：甲酸+碳酸盐或氢氧化钾→合成二甲酸钾→蒸发结晶→分离→干燥→粉碎→产品^[7]。可见，制取二甲酸钾的流程较简单，然而现阶段合成二甲酸钾的工艺还不够完善，仍有一定的改进空间，其中提高二甲酸钾的合成效率，降低其生产成本对二甲酸钾的应用有着重要意义。

2 二甲酸钾的生物学功能 2.1 调节动物消化道内pH

二甲酸钾是有机酸化剂的一种，与甲酸等酸化剂相比，二甲酸钾具有运输方便、腐蚀性低、刺激性小等优点^[8]。二甲酸钾的抑菌促生长作用机制与甲酸类似，主要是通过调节消化道内pH来实现的。二甲酸钾随饲粮进入动物胃肠道后，在弱碱性环境中易分解，释放出来的H⁺促进胃肠道pH降低^[9]。非解离的二甲酸钾可以自由地通过微生物质膜并扩散到细胞质^[10]，一旦进入细胞内，其中pH接近7，有机酸将解离出H⁺，降低细胞质pH^[11]，从而破坏了有害菌的生活环境，造成其繁殖困难。研究报道，在断奶仔猪饲粮中添加二甲酸钾可使胃内食糜pH显著降低^{[3, 12]}。在肉鸡饲粮中添加二甲酸钾可显著降低嗉囊和肌胃中的pH^[13]，也可降低各肠段的pH^[14]。但也有报道发现二甲酸钾对畜禽肠道内pH无显著影响^[15-16]。分析原因可能与二甲酸钾的添加剂量、试验周期、动物日龄及采样时间点等有关。总之，饲粮添加二甲酸钾可在一定程度上降低动物胃肠道内pH，一方面可以抑制肠道病原菌的繁殖，改善肠道微生态环境；另一方面对胃肠道消化酶的激活也有一定促进作用，可提高饲粮营养物质的消化利用率。

2.2 改善动物肠道菌群

有机酸能防止病原微生物在动物肠道内定植，减少发酵过程和有毒代谢产物的产生，对肠道微生物菌群发挥有益作用^[17]。许多研究报道，饲粮中添加二甲酸钾(0.6%~1.8%)可减少断奶仔猪胃肠道各段及粪便中的大肠杆菌数量^{[12, 15, 18-20]}，但对乳酸杆菌数量的影响报道不一，有研究认为二甲酸钾降低了断奶仔猪胃肠道内乳酸杆菌数量^{[12, 15]}，也有研究认为二甲酸钾对断奶仔猪胃肠道内乳酸杆菌数量无显著影响^[19]或可增加其粪便中乳酸杆菌数量^[20]。Papenbrock等^[21]对断奶仔猪进行沙门氏菌攻毒，发现饲料粗粉碎与饲粮中添加1.2%二甲酸钾联合使用可减少仔猪体内沙门氏菌的繁殖，降低猪群感染几率，有降低肠道内大肠杆菌数量的趋势。Taube等^[22]也对断奶仔猪进行了沙门氏菌和大肠杆菌攻毒，发现饲粮中添加1.2%二甲酸钾可显著减少仔猪胃内沙门氏菌和大肠杆菌数量，降低沙门氏菌感染。二甲酸钾还能增加保育猪和育肥猪盲肠中乳酸和总短链脂肪酸的含量^{[4, 23]}。研究发现，饲粮中添加0.5%二甲酸钾可降低科宝肉鸡盲肠内大肠杆菌、沙门氏菌和梭菌数量^[14]。也有研究报道，饲粮中添加0.45%二甲酸钾在显著降低艾维茵肉鸡盲肠内大肠杆菌数量的同时还能降低乳酸杆菌数量，但会提高乳酸杆菌和大肠杆菌的比例^[13]。Mikkelsen等^[16]对科宝肉鸡进行产气荚膜梭菌攻毒，发现攻毒35 d后饲粮中添加0.45%二甲酸钾降低肉鸡空肠内产气荚膜梭菌和肠杆菌数量。也有报道认为，饲粮中添加1%二甲酸钾对日本肉鸡盲肠内粪肠球菌、大肠杆菌和乳酸菌数量无显著影响^[24]。

综上，二甲酸钾在降低畜禽胃肠道致病菌及改善机体微生态环境方面发挥了重要作用。究其原因，有研究认为二甲酸钾对沙门氏菌、大肠菌群的抗菌作用强于对乳酸菌的抗菌作用，总体而言可改善动物的肠道健康状况，产生更有利的微生物菌群^[25-26]，同时也降低了致病菌的排泻量，净化了动物的生长环境。

2.3 提高动物对营养物质的消化利用率

二甲酸钾能刺激动物的采食、内源性分泌物的产生及营养物质的吸收^[17]，通过改变胃肠道内pH、增加胃排空时间和提高胃蛋白酶活性等来发挥作用。二甲酸钾在消化道内缓慢释放，具有较高的缓冲能力，可抑制饲粮和胃肠道内不良微生物的增加和定殖，起到胃肠道黏膜的生理保护作用，易于饲粮中营养物质的有效利用，改善其消化、吸收和存留率，有利于营养物质沉积^[27]。研究表明，在断奶仔猪饲粮中添加0.9%或1.0%的二甲酸钾，可提高饲粮干物质、粗蛋白质、粗纤维、钙、磷和粗灰分的表观消化率，而对能量和脂肪的消化率无显著影响^{[3, 6, 19]}。Roth等^[28]研究报道，在仔猪饲粮中添加1.8%的二甲酸钾可降低仔猪粪和尿中氮的排泄量，增加机体的氮沉积。Mroz等^[2]报道认为，在生长期阉公猪饲粮(赖氨酸水平比需要量低24%)中添加1%二甲酸钾可提高苯丙氨酸和酪氨酸的表观回肠消化率，同时补充钾使机体氮沉积提高了3.7%。可见，饲粮中添加二甲酸钾可有效提高仔猪和生长猪机体氮的利用率。Øverland等^[29]报道认为，饲粮中添加1.2%二甲酸钾可显著增加妊娠期和哺乳期母猪对饲粮粗灰分、粗脂肪和净能的表观消化率。关于二甲酸钾对肉鸡营养物质消化利用率的研究较少，有报道认为，在科宝肉鸡饲粮中添加1.2%二甲酸钾可显著提高机体的氮存留率^[30]，在爱拔益加肉鸡饲粮中添加0.6%二甲酸钾可显著提高饲粮蛋白质和干物质的表观消化率^[31]。由上可知，添加0.6%~1.8%的二甲酸钾可在一定程度上提高畜禽对饲粮中营养物质的消化利用率，促进机体的氮沉积，减少猪的氮排放量，降低环境污染。

3 二甲酸钾在猪鸡生产中的应用 3.1 二甲酸钾在猪生产中的应用

二甲酸钾作为替代抗生素的促生长剂以来，国内外学者对其在生猪养殖中的研究已有不少报道，详见表 1。

3.1.1 提高猪的生长性能

目前关于二甲酸钾对仔猪生长性能的研究已有许多报道。研究表明，饲粮中添加二甲酸钾可增加断奶仔猪的体增重或平均日增重，并显著降低料重比^{[5-6, 18-19, 32-34]}，而对断奶仔猪的采食量或平均日采食量无显著影响^{[5, 15, 18, 32]}。也有报道显示，二甲酸钾对断奶仔猪的料重比无显著影响^{[15, 35-36]}。以上报道中二甲酸钾的添加量均在0.6%~1.8%，仔猪的生长性能并不随着二甲酸钾添加量的增加而提高，饲粮中添加3.6%二甲酸钾时反而降低了断奶仔猪的生长性能^[3]。总之，二甲酸钾在促进断奶仔猪生长方面是有效的。以上报道不一致的原因可能与饲粮组成(包括抗生素)有关，例如Paulicks等^[37]报道在低代谢能饲粮中添加二甲酸钾可提高断奶仔猪的体增重和平均日采食量，显著降低料重比，但并未改善高代谢能组断奶仔猪的生长性能；该研究还发现，当二甲酸钾添加到含有小麦的饲粮时可显著提高断奶仔猪的平均日增重、采食量和饲料转化率，而添加到玉米饲粮时效果则不显著。有研究报道，在断奶仔猪饲粮中添加0.6%或1.0%二甲酸钾其促生长效果与黄霉素相当且可与其有效配伍^{[12, 33]}。李兆勇等^[10]报道认为，在断奶仔猪饲粮中添加0.6%、1.0%和1.4%二甲酸钾，发现1.0%和1.4%二甲酸钾可起到酸化剂和抗生素的双重效果。Windisch等^[32]研究表明，饲粮中添加0.6%、1.2%和1.8%二甲酸钾均可增加断奶仔猪的体增重并显著降低料重比，且与低铜(25 mg/kg)饲粮有协同作用，以1.8%添加量效果较好。翟振亚等^[34]研究发现，1%二甲酸钾与200 g/t凝结芽孢杆菌联合使用可显著提高断奶仔猪的平均日增重，显著降低料重比。由上可知，饲粮中添加二甲酸钾可与抗生素、低铜及凝结芽孢杆菌有效配伍，进一步提高仔猪的生长性能。

此外，研究发现，二甲酸钾对保育猪和生长育肥猪的生长性能也可发挥促进作用。如Poeikhamph等^[4]报道认为，饲粮中添加0.8%二甲酸钾可增加保育猪的平均日增重，降低料重比。吴安军^[38]研究表明，饲粮中添加0.4%、0.6%、0.8%和1.2%二甲酸钾均能显著提高生长猪的平均日增重，显著降低料重比，其中0.8%和1.2%二甲酸钾组生长猪的采食量也显著提高。在限饲条件下，饲粮中添加0.8%二甲酸钾可提高生长育肥猪的平均日增重并降低料重比，添加0.6%和1.2%二甲酸钾也可提高生长育肥猪的平均日增重和平均日采食量^[1]。以上报道结果说明，二甲酸钾对不同阶段猪的生长性能均能发挥有效的促进作用。

3.1.2 预防断奶仔猪腹泻

二甲酸钾作为饲料添加剂加入仔猪饲粮后，除了能有效改善仔猪的生长性能外，对预防仔猪腹泻也可发挥一定作用。Canibe等^[15]报道认为，在断奶仔猪饲粮中添加1.8%二甲酸钾，整个试验过程中仔猪保持健康，基本无腹泻发生。Paulicks等^[37]研究报道，饲粮中添加1.8%二甲酸钾可显著减少断奶仔猪的腹泻发生率。李兆勇等^[10]研究发现，在不添加抗生素的情况下，与酸化剂(甲酸钙+柠檬酸)相比，饲粮中添加0.6%、1.0%、1.4%的二甲酸钾均可减少仔猪的腹泻率。武书庚等^[33]研究发现，1%二甲酸钾与20 mg/kg黄霉素联合使用组仔猪的腹泻率显著低于1%二甲酸钾组和20 mg/kg黄霉素组。翟振亚等^[34]分别给断奶仔猪饲喂添加抗生素(复合酸化剂+杆菌肽锌+抗敌素)、1%二甲酸钾、1%二甲酸钾+200 g/t凝结芽孢杆菌的3种饲粮，发现各组间仔猪的腹泻率均无显著差异。陈林生等^[36]研究发现，断奶仔猪饲粮中添加0.8%二甲酸钾(不添加抗敌素)，与抗敌素组相比，两组的腹泻率无显著差异。李梦娇等^[39]试验表明，与对照组和抗生素组(16.6 mg/kg抗敌素+45 mg/kg吉他霉素+83 mg/kg喹乙醇)相比，1%二甲酸钾组仔猪的腹泻率下降，表明二甲酸钾比抗生素更有助于仔猪建立健康的肠道菌群，从而减少仔猪腹泻。综上所述，饲粮中添加0.8%~1.8%的二甲酸钾在控制仔猪腹泻方面可起到一定作用。

3.2 二甲酸钾在鸡生产中的应用

二甲酸钾在家禽方面应用的报道较少，仅有的一些研究也主要针对肉仔鸡，具体见表 2。Selle等^[30]在科宝肉鸡饲粮中添加0.3%、0.6%和1.2%二甲酸钾，结果显示二甲酸钾能促进肉仔鸡的增重，增加采食量，但对饲料转化率无显著影响，其中添加0.6%二甲酸钾效果最佳。周丽^[31]研究报道，饲粮中添加0.6%和1.2%二甲酸钾均可降低爱拔益佳肉鸡1~21日龄时的料重比，增加21~35日龄时的体增重，其中添加0.6%二甲酸钾效果较好。黄小春等^[13]报道认为，饲粮中添加0.45%二甲酸钾可显著提高艾维茵肉鸡的日增重和饲料转化率，达到与黄霉素同等效果。Motoki等^[24]研究表明，1%二甲酸钾组与抗生素组(50 mg/kg盐霉素+50 mg/kg阿维拉霉素)对日本肉鸡有相同的饲养效果，均可显著提高肉鸡的体增重、胸肌重、腿肌重和翅重。这些发现提示，饲粮中添加二甲酸钾能增加肉鸡的体重可能是由于肌肉重量增加所致。Mikkelsen等^[16]对科宝肉鸡进行产气荚膜梭菌攻毒，发现添加0.225%、0.450%和0.675%二甲酸钾对攻毒组和未攻毒组肉鸡的体增重和料重比均无显著影响，其中添加0.225%和0.450%二甲酸钾可降低肉鸡坏死性肠炎的死亡率，但添加0.675%二甲酸钾并无此效果。Ragaa等^[14]研究报道，饲粮中添加0.5%二甲酸钾可显著提高科宝肉鸡的体增重、屠宰率、胸肌率、腿肌率，显著降低料重比。户陆女等^[46]研究发现，饲粮中添加0.6%二甲酸钾对黄羽肉鸡的生长性能无显著影响，但具有降低胸肌和腿肌pH_{1 h}的趋势，并显著提高鸡肉的系水力。综上，目前的研究结果表明二甲酸钾在改善肉仔鸡的生长性能、屠宰性能及减少坏死性肠炎等方面均发挥了一定作用，添加量在0.45%~0.60%。

4 小结

随着国内外禁用或限用抗生素类饲料添加剂的形势日趋严峻，寻找有效的抗生素替代品显得十分重要。二甲酸钾由于具有类似抗生素的抑菌促生长作用，且无毒害、无残留、无污染，是理想的抗生素替代品。二甲酸钾已在欧洲取得广泛应用，国内的研究和应用也取得了巨大进展。目前对二甲酸钾作用效果的研究主要集中在猪上，对家禽、水产等其他动物的研究较少。对于二甲酸钾促进畜禽生长的作用机理及其与其他营养物质的协同效应等方面还有必要深入研究和探讨。同时，二甲酸钾的添加成本仍然较高，改进生产工艺、生产低成本的二甲酸钾也显得尤为重要。总之，二甲酸钾凭借其在猪鸡饲养方面所体现出的良好作用效果，将作为一种新型的非抗生素类饲料添加剂在猪鸡生产中得到更广泛地应用和发展。