有機(jī)酸

在中草藥的葉、根、特別是果實(shí)中廣泛分布，如烏梅、五味子，覆盆子等。常見(jiàn)的植物中的有機(jī)酸有脂肪族的一元、二元、多元羧酸如酒石酸、草酸、蘋(píng)果酸、枸椽酸、抗壞血酸（即維生素C）等，亦有芳香族有機(jī)酸如苯甲酸、水楊酸、咖啡酸（Caffeic acid）等。除少數(shù)以游離狀態(tài)存在外，一般都與鉀、鈉、鈣等結(jié)合成鹽，有些與生物堿類(lèi)結(jié)合成鹽。脂肪酸多與甘油結(jié)合成酯或與高級(jí)醇結(jié)合成蠟。有的有機(jī)酸是揮發(fā)油與樹(shù)脂的組成成分。

一般認(rèn)為脂肪族有機(jī)酸無(wú)特殊生物活性，但有些有機(jī)酸如酒石酸、枸椽酸作藥用。又報(bào)告認(rèn)為蘋(píng)果酸、枸椽酸、酒石酸、抗壞血酸等綜合作用于中樞神經(jīng)。

有些特殊的酸是某些中草藥的有效成分，如土槿皮中的土槿皮酸有抗真菌作用。咖啡酸的衍生物有一定的生物活性，如綠原酸（Chlorogenic acid）為許多中草藥的有效成分。有抗菌、利膽、升高白血球等作用。

有機(jī)酸多溶于水或乙醇呈顯著的酸性反應(yīng)，難溶于其他有機(jī)溶劑。有揮發(fā)性或無(wú)。在有機(jī)酸的水溶液中加入氯化鈣或醋酸鉛或氫氧化鋇溶液時(shí)，能生成水不溶的鈣鹽、鉛鹽或鋇鹽的沉淀。如需自中草藥提取液中除去有機(jī)酸?？捎眠@些方法。

有機(jī)酸可與醇反應(yīng)生成酯。羧基是羧酸的官能團(tuán)，除甲酸（H一COOH）外，羧酸可看做是羥分子中的氫原子被羧基取代后的衍生物?？捎猛ㄊ剑ˋr)R-COOH表示。

羧酸在自然界中常以游離狀態(tài)或以鹽、酯的形式廣泛存在。羧酸分子中羥基上的氫原子被其他原子或原子團(tuán)取代的衍生物叫取代羧酸。

重要的取代羧酸有鹵代酸、羥基酸、酮酸和氨基酸等。這些化合物中的一部分參與動(dòng)植物代謝的生命過(guò)羥，有些是代謝的中間產(chǎn)物，有些具有顯著的生物活性，能防病、治病，有些是有機(jī)合成、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥工業(yè)原料。

有機(jī)酸類(lèi) （Organic acids）是分子結(jié)構(gòu)中含有羧基（一COOH）的化合物。在中草藥的葉、根、特別是果實(shí)中廣泛分布，如烏梅、五味子，覆盆子等。常見(jiàn)的植物中的有機(jī)酸有脂肪族的一元、二元、多元羧酸如酒石酸、草酸、蘋(píng)果酸、枸椽酸、抗壞血酸（即維生素C）等，亦有芳香族有機(jī)酸如苯甲酸、水楊酸、咖啡酸（Caffelc acid）等。除少數(shù)以游離狀態(tài)存在外，一般都與鉀、鈉、鈣等結(jié)合成鹽，有些與生物堿類(lèi)結(jié)合成鹽。脂肪酸多與甘油結(jié)合成酯或與高級(jí)醇結(jié)合成蠟。有的有機(jī)酸是揮發(fā)油與樹(shù)脂的組成成分。

有機(jī)酸除了具有抗生素作用外，還具有其它幾種作用，包括降低消化物pH和增加胰腺分泌。有幾個(gè)國(guó)家已撤消了在動(dòng)物飼料中使用非治療性抗生素的主張，飼喂低劑量促生長(zhǎng)劑的行為在世界范圍內(nèi)也在迅速消失。

那些想在無(wú)藥市場(chǎng)進(jìn)行銷(xiāo)售活動(dòng)的生產(chǎn)者正在尋求飼料抗生素的非藥物性替代物。為了弄清什么是合適的替代物，有必要了解抗生素的作用方式。多數(shù)數(shù)據(jù)表明，抗生素的促生長(zhǎng)作用可以完全歸于它們的抗菌活性和由此帶來(lái)的生理反應(yīng)。

因此，尋找替代物著重注意具有抗菌活性的天然分子物質(zhì)。最有效的候選替代物是有機(jī)酸，可以是單項(xiàng)酸，也可以是多項(xiàng)酸的混合物。這些有機(jī)酸長(zhǎng)期用于斷奶仔豬日糧中，對(duì)仔豬的健康和生長(zhǎng)都有積極作用。本報(bào)告將比較抗生素和有機(jī)酸的作用，并描述一種新的有機(jī)酸，即2-羥基-4-（甲硫基）丁酸（HMB) 的活性。

HMB是一種蛋氨酸補(bǔ)充源，一般用于豬、禽及反芻動(dòng)物飼料中。HMB實(shí)際是一種天然的L－蛋氨酸前體，飼喂時(shí)，從化學(xué)上是一種一元羧酸，即有機(jī)酸，直至到動(dòng)物組織后被酶轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)－蛋氨酸。與其它具抗菌活性的有機(jī)酸一樣，HMP 在低pH環(huán)境下是親脂的，且可以以擴(kuò)散的方式被吸收到脊椎動(dòng)物和細(xì)菌或真菌細(xì)胞中。一旦進(jìn)入細(xì)胞，pH的變化就會(huì)引起這些弱酸的溶解。

有機(jī)酸的多重作用就是由于這種細(xì)胞內(nèi)的溶解和由此引起的細(xì)胞反應(yīng)?？咕钚允窃谀c道腸上皮細(xì)胞中，自由質(zhì)子或許還有陰離子對(duì)細(xì)菌或真菌細(xì)胞的損害作用的結(jié)果，溶解被認(rèn)為是腸促胰液素分泌的結(jié)果，該激素可刺激胰腺的分泌。因此，有機(jī)酸具有抗菌活性以外的效果。本綜述將著重描述有機(jī)酸對(duì)豬的作用以及HMB作為一種抗菌型飼料添加劑的特定作用。

抗生素的主要作用是抗菌；所有對(duì)于消化率和生產(chǎn)性能的作用，可以解釋為對(duì)胃腸道微生物區(qū)系的影響及隨之免疫刺激的減少。有機(jī)酸具有抗菌活性，但同時(shí)還顯示出抗菌活性以外的效果。某些細(xì)菌品種的減少與飼喂有機(jī)酸有關(guān)，對(duì)于一些耐酸品種如大腸桿菌、沙門(mén)氏菌和彎曲桿菌尤為有效。

抗生素和有機(jī)酸二者都能提高蛋白質(zhì)和能量的消化率，其作用方式是降低基礎(chǔ)免疫刺激的發(fā)生，結(jié)果是以降低氨及其它生長(zhǎng)抑制性細(xì)菌代謝物或許還有總微生物的產(chǎn)量的方式，促進(jìn)免疫介質(zhì)的合成與分泌。與抗生素不同，有機(jī)酸的抗菌活性依賴(lài)于 pH值。有機(jī)酸對(duì)斷奶仔豬的效果明確且顯著，而且已觀(guān)察到對(duì)家禽性能也有效果。有機(jī)酸具有抗生素以外的幾種附加作用，包括使消化物pH降低和胰腺分泌增加。

有機(jī)酸應(yīng)用于仔豬已有多年歷史，是因?yàn)槠鋵?duì)促進(jìn)健康和生長(zhǎng)有積極作用，主要用于斷奶后仔豬。豬對(duì)斷奶應(yīng)激（與母豬分隔開(kāi)、環(huán)境變化和固體飼料的影響）和一些病原微生物如大腸桿菌和輪狀病毒敏感。這些病原微生物隨著成年動(dòng)物胃中pH 值的降低而減少，但青年豬胃中鹽酸的分泌較少。

此外，胃內(nèi)容物的酸化異常連同低水平的胰酶分泌，會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)素消化不良，同時(shí)斷奶仔豬對(duì)腸道疾病的敏感性增加。根據(jù)目前可獲得的有機(jī)酸的資料來(lái)看，它們作為仔豬促生長(zhǎng)劑的作用是肯定的。作為一組化學(xué)物質(zhì)，有機(jī)酸被看作是由一般結(jié)構(gòu)R-COOH組成的有機(jī)羧酸，包括脂肪酸和氨基酸。并非所有這些有機(jī)酸都對(duì)腸道微生物區(qū)系有作用。

事實(shí)上，與特定抗菌活性有關(guān)的有機(jī)酸都是短鏈酸（C1-C7），它們或者是簡(jiǎn)單的一元羧酸如甲酸、乙酸、丙酸和丁酸，或者是帶有一個(gè)羥基（通常在α－碳原子上）的羧酸如乳酸、蘋(píng)果酸、酒石酸和檸檬酸。部分這些酸的鹽類(lèi)也顯示有促進(jìn)性能的作用。其它酸如山梨酸和延胡索酸，具有一些抗真菌活性，它們是含有雙鍵的短鏈羧酸。有機(jī)酸屬弱酸，在生理pH范圍內(nèi)只能部分離解。

多數(shù)具有抗菌活性的有機(jī)酸都具有一個(gè)pKa 值—即某種酸一半發(fā)生離解時(shí)的pH值，它們?cè)?～5 之間。常用作豬和家禽日糧酸化劑的有機(jī)酸的常用名稱(chēng)、化學(xué)名稱(chēng)、分子式、分子量和一級(jí)pKa 值。在這篇綜述里，有機(jī)酸這個(gè)術(shù)語(yǔ)將代表那些已被證實(shí)有益于動(dòng)物性能和具有抗菌活性的一組酸及其鹽類(lèi)。值得注意的是，包括HMB，并例證了其與其它用作抗微生物飼料添加劑的有機(jī)酸的相似性。

蛋氨酸添加作用以外的性能作用證實(shí)HMB作為一種有機(jī)酸在飼料和仔豬腸道中的活性，這種活性存在于HMB 被吸收和轉(zhuǎn)化為蛋氨酸之前（Buttin,1990）。同時(shí)已知很多對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能具有有益作用的有機(jī)酸對(duì)食品和飼料的保存也是有效的。不同的酸，抗菌效果有所不同，取決于酸的濃度和pH值（Chaveerach 等， 2002）。HMB、乳酸和甲酸在不同pH值下，與非有機(jī)酸（無(wú)機(jī)酸）即鹽酸的抗菌活性的比較結(jié)果[大腸桿菌獲自American Type Culture 集團(tuán)，編#25922。

讓大腸桿菌在含1%的鹽酸、HMB、乳酸或甲酸的無(wú)菌胰胨-豆胨培養(yǎng)液（TSB）中生長(zhǎng)。TSB的酸度用鹽酸或氫氧化鈉調(diào)整到4～7.3。用已在TSB中生長(zhǎng)好的大腸桿菌貯備液，在0.1%蛋白胨水中培養(yǎng)、離心和再中止培養(yǎng)，至大腸桿菌濃度達(dá)到 107CFU/毫升。將細(xì)菌（100 微升）接種到試驗(yàn)培養(yǎng)基中，并在35℃帶攪拌的條件下進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)5 小時(shí)和24 小時(shí)后從每個(gè)處理取樣。將樣品逐級(jí)稀釋?zhuān)Ⅻc(diǎn)樣于盛有胰胨豆胨瓊脂培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中以便計(jì)數(shù)。所有培養(yǎng)皿在35℃培養(yǎng)24 小時(shí)。

大腸桿菌數(shù)量報(bào)告為CFU/毫升]。在pH為7.3 時(shí)，幾乎沒(méi)有抗菌活性，但當(dāng)pH為4 時(shí)，所有酸對(duì)大腸桿菌都有一定活性，鹽酸活性最弱，乳酸次之。本試驗(yàn)中甲酸和HMB 的活性最強(qiáng)，5 小時(shí)就有完全的抑菌作用。此外，每種酸都有各自的抗菌譜，例如正如所知，山梨酸具有抗霉菌活性，而乳酸對(duì)細(xì)菌更有效。某些酸如甲酸、丙酸和HMB 具有較廣的抗菌活性，可以有效抵抗細(xì)菌和真菌，包括酵母（Patanen 和Mroz,1999;Doerr 等1995;Enthoven 等，2002）。這種抗菌活性譜已指導(dǎo)動(dòng)物飼料中有機(jī)酸混合物的評(píng)估和使用（Mroz,2000）。

據(jù)報(bào)道，某些酸的混合物在體外具有協(xié)同抗菌活性（Huyghebaert,1999）。一系列研究證實(shí)了有機(jī)酸對(duì)青年豬生產(chǎn)性能的影響，尤其是早期斷奶仔豬。最近 Partanen(2001）發(fā)表的文章綜述了該領(lǐng)域的文獻(xiàn)，并提供了現(xiàn)有數(shù)據(jù)的后分析結(jié)果。只考慮了不存在抗生素和銅的情況下單個(gè)酸的研究結(jié)果。在對(duì)46 頭斷奶仔豬和23 頭育肥豬試驗(yàn)的分析中，發(fā)現(xiàn)甲酸、延胡索酸、檸檬酸和二甲酸鉀使飼料報(bào)酬顯著改善。

Partanen 概括說(shuō)日糧中加酸具有有益效果，尤其對(duì)于斷奶仔豬，這主要與胃腸道微生物區(qū)系有關(guān)。與抗菌活性有關(guān)的作用。有機(jī)酸在畜牧業(yè)中的首項(xiàng)作用是有關(guān)飼料的保存。有機(jī)酸如山梨酸和丙酸長(zhǎng)期以來(lái)被用于控制飼料的酸敗。有機(jī)酸對(duì)腸道微生物的活性很相似。兩種情形下，酸改變與抗菌譜相符的微生物種群數(shù)。

對(duì)于飼料，控制真菌生長(zhǎng)的活性占主要，而在腸道里，受影響的主要是細(xì)菌，細(xì)菌的生長(zhǎng)受酸性條件嚴(yán)重影響。然而應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，有機(jī)酸的作用機(jī)制大不相同，另外還有無(wú)機(jī)酸如鹽酸的作用機(jī)制也有別于有機(jī)酸（Eidelsburger 等，1992a）。HMB對(duì)蛋白粉樣品中沙門(mén)氏菌生長(zhǎng)的影響。結(jié)果顯示，0.2%HMB阻止了細(xì)菌的生長(zhǎng)，0.7%HMB實(shí)際顯示出殺菌作用。低pH對(duì)有機(jī)酸抗菌活性的重要性，可以解釋為其對(duì)酸的離解的影響。在低pH條件下，大多數(shù)有機(jī)酸以非離解形式存在。非離解有機(jī)酸是親脂的，并能擴(kuò)散到細(xì)胞膜中，包括細(xì)菌和霉菌的細(xì)胞膜（Huyghebaert,1999；Eidelsburger 等，1992a）。

一旦在細(xì)菌胞質(zhì)中pH較高，就會(huì)引起酸的離解，造成細(xì)胞內(nèi)容物 pH降低，從而對(duì)酶學(xué)反應(yīng)和營(yíng)養(yǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)體系產(chǎn)生破壞性作用（Cherrington 等， 1991）。另外，將自由質(zhì)子轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外需要能量，這將降低用于擴(kuò)散的能量的有效性，結(jié)果是只達(dá)到一定程度的殺菌作用。這種直接抗菌活性對(duì)飼料和食品衛(wèi)生的效果是可靠的，因而促成了有機(jī)酸作為防腐劑的使用。這同時(shí)也解釋了為何無(wú)機(jī)酸如鹽酸與有機(jī)酸之間存在一種協(xié)同作用。鹽酸的存在降低消化物的pH值，使更多的有機(jī)酸處于非離解狀態(tài)。

直接抗霉菌作用是有機(jī)酸減少潮濕墊草中霉菌數(shù)的作用機(jī)制（BASF，1990）?？诜股鼐哂锌咕饔冒鼓c道微生物。微生物群落的減少及其后續(xù)影響可能是抗生素有益效果的主要機(jī)制（Bedford,2000）。探討作用機(jī)制必定要關(guān)注腸道，因?yàn)橐恍┛股厥遣荒鼙晃盏?。Anderson 等（1999）最近綜述了促生長(zhǎng)抗生素主要通過(guò)改變腸道微生物區(qū)系起作用的證據(jù)，也就是說(shuō)，未發(fā)現(xiàn)飼喂抗生素對(duì)無(wú)菌動(dòng)物有促生長(zhǎng)作用。

進(jìn)一步而言，給無(wú)菌動(dòng)物胃腸道微生物區(qū)系給藥，會(huì)造成生長(zhǎng)抑制。對(duì)于家禽，在衛(wèi)生條件較差的情況下，抗生素的促生長(zhǎng)作用更為明顯，并且無(wú)菌肉仔雞的生長(zhǎng)抑制可以通過(guò)注射細(xì)菌代謝物如脂多糖或免疫介質(zhì)如白細(xì)胞介素-1誘導(dǎo)產(chǎn)生（Roura 等1992）。另一個(gè)與抗生素有關(guān)的作用似乎是抗菌活性的一種直接作用結(jié)果，那就是通常報(bào)道的使腸壁變薄（Coates 等1955）。

這種現(xiàn)象同樣發(fā)現(xiàn)于無(wú)菌動(dòng)物，包括雞（Franti 等，1972）。這可能由腸道結(jié)締組織中免疫細(xì)胞總數(shù)的降低所引起。服用后，直接抗微生物活性在前腸是最重要的，這里改變消化物pH的能力很有限。前腸包括家禽的嗉囊、肌胃和豬胃。有機(jī)酸活性特別對(duì)大腸桿菌和其它耐酸微生物有效。它們中間很多是機(jī)會(huì)病原體，如彎曲桿菌和沙門(mén)氏菌。隨后亞臨床感染的減少歸結(jié)于與免疫組織有關(guān)的腸道的營(yíng)養(yǎng)需要減少。

這種降低免疫活性的作用是抗菌提高生產(chǎn)性能的主要原因（Bedford,2000）。豬胃 (Bolduan 等1988;Scipioni 等，1978）和前段小腸（Gedek 等1992;Cole 等，1968）微生物活性的降低已有過(guò)報(bào)道。相似的結(jié)果也發(fā)現(xiàn)于家禽的小腸、泄殖腔和冷卻胴體（Roura 等1992;Hadorn 等，2001）。前腸較低的pH不僅有利于有機(jī)酸的抗菌活性，而且能促進(jìn)其向腸道上皮的擴(kuò)散吸收（Huyghebaert,1999）。正如很多有機(jī)酸一樣，HMB 主要以擴(kuò)散的方式吸收 (Knight 和Dibner,1984），但在小腸后段是由一種離子依賴(lài)型載體系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)，這種系統(tǒng)同時(shí)也轉(zhuǎn)運(yùn)其它有機(jī)酸（Branchet 和Puigserver,1987）。

后腸較高的腸腔pH似乎更有利于酸的離解形式，勢(shì)必造成擴(kuò)散吸收的減少，但腸道上皮表面酸性微環(huán)境的存在，使非離解形式的有機(jī)酸得以擴(kuò)散到細(xì)菌和腸上皮細(xì)胞本身（Engelhardt 等，1989）。有機(jī)酸進(jìn)入空腸和回腸后的抗菌活性的持續(xù)性對(duì)于有機(jī)酸的另一種作用機(jī)制也是重要的。空腸里較少的微生物繁殖減少了微生物與宿主在營(yíng)養(yǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)。這種競(jìng)爭(zhēng)的減少可能是消化率提高的機(jī)制之一。消化率的提高在豬和肉仔雞方面都有過(guò)報(bào)道（Huyghebaert,1999）。有機(jī)酸的抗菌活性還有其它效果。Eckel 等（1992）和Eidelsburger 等（1992b）曾描述斷奶仔豬飼喂1.25%甲酸時(shí)胃、小腸和盲腸中氨的濃度顯著降低的情形。

這可能由于氨基酸的微生物脫氨減少，有利于氨基酸的吸收—最終觀(guān)察到的結(jié)果是飼喂有機(jī)酸的豬，氮的消化率提高，氨的排出減少。有很多文獻(xiàn)證明了氨的毒性，并提出氨的微生物合成減少是飼喂抗生素促進(jìn)生長(zhǎng)的機(jī)制之一（Visek,1978）。Eckel 等（1992）也報(bào)道在這些動(dòng)物的小腸里，生物胺濃度降低。這些以及其它一些微生物代謝物可能產(chǎn)生生長(zhǎng)抑制作用（Bonem等， 1976）。有機(jī)酸只有抗菌活性嗎？是否還有其它效果？當(dāng)然有機(jī)酸的抗生素作用包括以上報(bào)道的很多方面，如提高蛋白質(zhì)和氨基酸的消化率，減少氨氣和生物胺的產(chǎn)量（Dierick 等，1986a，b）。

現(xiàn)已報(bào)道的其它效果表明，有機(jī)酸具有改變腸道微生物區(qū)系的其它作用。包括與酸化有關(guān)的其它作用，消化酶和微生物植酸酶活性的提高以及胰腺分泌的增加。還有證據(jù)表明，有機(jī)酸的存在，可以進(jìn)胃腸黏膜的生長(zhǎng)，尤其是脂肪酸如丁酸。有機(jī)酸能降低豬腸腔里消化物的pH值，尤其是在前腸（Eckel 等1992;Thomlinson 和Lawrene,1981）。這里列舉甲酸（1.25%）或乳酸（1%）的例子。pH值降低的程度在胃里達(dá)到最大，為0.5-1.0 個(gè)pH單位。有趣的是，使用HMB時(shí)，肉仔雞小腸中pH值降低的水平較低（0.2%）。

在此情形下，使用小腸混合消化物，pH比3 天時(shí)的基礎(chǔ)水平低0.25-0.35pH單位（分別為5.64 與5.99）。在胃里，胃pH值的降低激活胃蛋白酶原和其它酶原，使胃中的pH更接近于有利胃蛋白酶活性的最佳值（Huygebaert,1999）。低pH的另一個(gè)作用是提高微生物植酸酶的活性。微生物植酸酶有兩個(gè)最宜pH 值，即2.5 和4.5－4.7，而且植酸在較低pH條件下易溶解得多（Mroz,2000），這些作用結(jié)合起來(lái)，使磷的消化率和存留量提高。無(wú)菌動(dòng)物的這些有機(jī)酸作用的估計(jì)，可給出有機(jī)酸對(duì)減少微生物區(qū)系競(jìng)爭(zhēng)作用的估計(jì)。

斷奶仔豬（Cranwell,1995;Botermans 等，1999）和種禽（Nitsan 等，1991）的營(yíng)養(yǎng)消化率似乎受消化酶分泌的限制。種禽具有增加胰腺分泌的能力（Nitsan,1974)，選作大體重的雞具有較高水平的胰腺和小腸酶分泌水平（Dunnington 和 Siegel,1995）。對(duì)于斷奶仔豬（Karada，1986）和2 周齡小牛（Kato，等， 1989），有機(jī)酸對(duì)胰腺（見(jiàn)圖4，Thaela 等，1998）和膽汁分泌有影響（Harada 等，1988），調(diào)節(jié)方式是非離解形式的有機(jī)酸擴(kuò)散到細(xì)胞里，然后在較高pH的胞漿里發(fā)生離（Huyghebaert，1999）。這一點(diǎn)似乎只與有機(jī)酸有關(guān)，而與抗生素?zé)o關(guān)。已提出的促進(jìn)分泌的機(jī)制是腸上皮細(xì)胞上受體的存在，對(duì)離解狀態(tài)的質(zhì)子產(chǎn)生反應(yīng)，使腸促胰液素的釋放增加（Harada 等，1988）。這種產(chǎn)生于小腸上皮的腸促胰液素釋放反應(yīng)也發(fā)生于綿羊（Harada 等1983）。

遺憾的是，至今為止還沒(méi)有數(shù)據(jù)證明禽類(lèi)對(duì)有機(jī)酸是否也有膽汁和胰腺分泌增加的反應(yīng)。？在檢測(cè)有機(jī)酸的作用時(shí)發(fā)現(xiàn)似乎比抗生素具有更大的變異。在證實(shí)有機(jī)酸作用時(shí)的不一致性與不可控制的變因如日糧成分的緩沖力、其它抗菌化合物的存在、生產(chǎn)環(huán)境的清潔衛(wèi)生以及腸道微生物區(qū)系的異質(zhì)性有關(guān)。另外一些研究可以闡明這些因素的影響以及如何將它們的影響減至最低。

有很多事實(shí)證明有機(jī)酸在動(dòng)物性能方面的抗菌作用，但同時(shí)也有反應(yīng)有機(jī)酸無(wú)效的報(bào)告。另外，有一些表現(xiàn)性能作用的例子并未同時(shí)表現(xiàn)出微生物區(qū)系和消化率的改變（Gabert 和Sauer,1995）。盡管還未見(jiàn)系統(tǒng)性的文獻(xiàn)綜述，但有機(jī)酸作用的再現(xiàn)性似乎要低于抗生素。幾種影響有機(jī)酸的因素已被證實(shí)?；蛟S列舉最多的變因是日糧成分的緩沖力（Cherrington 等，1991；Thomlinson 和Lawrence,1981）。緩沖力是指10 克日糧成分的勻漿樣品達(dá)到指定pH值（通常是3-5）所需的酸（0.1 摩爾鹽酸）量（Makkink,2001）。

對(duì)緩沖力起作用的主要日糧成分是蛋白質(zhì)和礦物元素。谷物和谷物副產(chǎn)品的緩沖力一般較低。有機(jī)酸降低日糧的緩沖力，允許更多的消化物在前腸有效酸化，這對(duì)于有效的消化酶活性和微生物繁殖的控制是很重要的。Blank 等（1999）觀(guān)察到，緩沖力從23.5 提高到56.7，回腸氨基酸消化率降低可達(dá) 10%。建議家禽開(kāi)食日糧的緩沖力值為0-10（Makkink,2001）。在關(guān)于有機(jī)酸的研究中，在多數(shù)情況下，緩沖力是未控制變量，這可能是研究結(jié)果缺乏一致性的主要原因。

其它影響有機(jī)酸反應(yīng)程度的因素有配方水平、日糧成分性質(zhì)及其對(duì)腸道微生物的作用。從日糧中撤除抗生素型促生長(zhǎng)劑后，已顯示出伴有蛋白質(zhì)嚴(yán)重消化不良的副作用的增加（Smulders 等，1999）。有抗生素一樣，在低水平高度可消化蛋白質(zhì)日糧中，似乎很少顯示出酸的作用。腸道里未消化蛋白的過(guò)量，有利于蛋白水解菌的發(fā)育，隨之是細(xì)菌毒素（Corthier 等，1989）或有毒代謝物如生物胺（Eckel,1992）的產(chǎn)生。日糧成分能抑制有機(jī)酸作用的另一種方式是乳清粉中乳糖在腸道里的發(fā)酵。這種乳糖的產(chǎn)生很重要且產(chǎn)生較早，它可以掩蓋添加有機(jī)酸的任何效果，尤其對(duì)于斷奶仔豬。

其它一些日糧成分對(duì)細(xì)菌具有更加廣泛的正作用或副作用，但總是不被很好地了解。小麥就是一個(gè)例子，它會(huì)引起比玉米更多的腸道紊亂，尤其是新收獲的小麥。這里抗菌添加劑可以顯示出促進(jìn)作用。相反，大麥被看作有利于腸道運(yùn)輸，這也是大麥經(jīng)常用于仔豬日糧的原因。Partanen(2001）注意到有機(jī)酸用于小麥日糧中的作用大于玉米或大麥。這些因素可能使有機(jī)酸的作用不可能在試驗(yàn)中產(chǎn)生。必須注意用于有機(jī)酸試驗(yàn)的日糧的來(lái)源。一個(gè)相對(duì)變異是試驗(yàn)日糧中抗菌劑的存在。在有機(jī)酸試驗(yàn)中，很少發(fā)現(xiàn)日糧中同時(shí)包括抗生素，但有時(shí)存在其它抗菌劑，如高銅或抗球蟲(chóng)藥。它們發(fā)揮各自的抗菌作用，并使有機(jī)酸的作用更為豐富。在公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)中，另一個(gè)變異來(lái)源是所使用的酸、混合物及其濃度的范圍。

或許再現(xiàn)效果最好的是使用0.5-1.5%的甲酸。但如上所述，表中所有的酸至少有一次是與動(dòng)物的性能有關(guān)的。使這些研究復(fù)雜化的另一個(gè)因素是進(jìn)行這些研究的環(huán)境。盡管在一連串試驗(yàn)中都發(fā)現(xiàn)了有機(jī)酸的效果，但還是在衛(wèi)生條件較差的情況下抗菌作用最為明顯。無(wú)論如何，與抗生素一樣，有機(jī)酸是準(zhǔn)許生長(zhǎng)多于促進(jìn)生長(zhǎng)，也就是說(shuō)，它們只能在給定日糧條件下，準(zhǔn)許動(dòng)物生長(zhǎng)達(dá)到其最大遺傳潛力。動(dòng)物越接近其遺傳潛力，就越難以檢測(cè)到任何作用。這表明在有機(jī)酸研究中，環(huán)境管理必須是可控制因素?；蛟S大多數(shù)未控制變異是微生物區(qū)系本身。盡管大多數(shù)品種是相當(dāng)一致的，但在普通動(dòng)物中，相當(dāng)數(shù)量未鑒定微生物群體的存在是不可回避的。這將影響有機(jī)酸的反應(yīng)程度?；蛟S區(qū)分微生物與胰腺刺激及營(yíng)養(yǎng)對(duì)小腸黏膜的作用的唯一方式是采用無(wú)菌試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

當(dāng)然這種做法在預(yù)測(cè)商業(yè)環(huán)境下的反應(yīng)時(shí)存在其局限性。在動(dòng)物日糧中使用非治療抗生素的舉張已經(jīng)在世界范圍內(nèi)迅速消失。抗生素的主要作用是抗菌；它們的所有助消化和促進(jìn)性能的作用可以解釋為對(duì)胃腸道微生物區(qū)系的影響。短鏈有機(jī)酸同樣具有依賴(lài)于pH值的特定抗菌活性。對(duì)于斷奶仔豬，有機(jī)酸具有明確且顯著的作用，同時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)家禽的性能有效。

細(xì)菌的減少與飼喂有機(jī)酸有關(guān)，尤其對(duì)耐酸菌如大腸桿菌、沙門(mén)氏菌和彎曲桿菌?？股睾陀袡C(jī)酸可以改善蛋白質(zhì)和能量的消化率，作用方式是減少亞臨床感染的發(fā)生率，減少免疫介質(zhì)的分泌，減少氨氣和其它生長(zhǎng)抑制性細(xì)菌代謝物的產(chǎn)生。有機(jī)酸具有幾種抗生素以外的附加效果，包括降低消化物pH值和增加胰腺分泌。HMB是一種蛋氨酸資源，HMB 被吸收后在動(dòng)物組織中轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)-蛋氨酸。但HMB 在飼料和腸道里還有重要作用，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)化為氨基酸之前HMB是一種有機(jī)酸。HMB對(duì)細(xì)菌和霉菌的抗菌活性是特效的，對(duì)可能存在于日糧中的任何有機(jī)酸是一種補(bǔ)充。HMB的有機(jī)酸活性是其蛋氨酸資源活性的一種附加效果。

羧酸的官能團(tuán)是羧基，是由羰基和羥基（-OH）相連而成的。但羧酸的性質(zhì)并不是羰基和羥基性質(zhì)的加合，而是具有羧基自身的性質(zhì)。雜化軌道理論認(rèn)為，羧基中的碳原子是以Sp2雜化的。碳原子的3個(gè)Sp2雜化軌道分別與2個(gè)氧原子、1個(gè)羥基的碳原子或1個(gè)氫原子形成3個(gè)σ鍵，并處于同一平面上。羧基碳原子上未參與雜化的p軌道與羰基氧原子上的p軌道從側(cè)面平行重疊形成∏鍵。羥基中的氧原子上有一對(duì)未共用電子對(duì)，可與∏鍵形成p-∏共軛體系。

在p-∏共軛體系中，電子的離域使羥基氧原子上的電子云向羰基轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致羥基氧上的電子云密度有所降低，羰基碳上的電子云密度有所增加。因此，p-∏共軛效應(yīng)的結(jié)果，使氧氫間電子云更偏向氧原子，增強(qiáng)了氧氫鍵的極性，有利于羥基中氫原子的解離，故羧酸表現(xiàn)出明顯的酸性；并且羰基碳與其相連的兩個(gè)氧原子間的鍵長(zhǎng)趨于平均化，其正電性減弱，所以羰基的性質(zhì)不明顯，不易與親核試劑（如HCN、NaHSO?等）發(fā)生加成反應(yīng)。

羧酸的官能團(tuán)是羧基，除甲酸外，都是由羥基和羧基兩部分組成。根據(jù)羥基的結(jié)構(gòu)不同，分為脂肪酸和芳香酸。羧基與脂肪羥基相連結(jié)者，稱(chēng)為脂肪酸；脂肪酸又根據(jù)燒基的不飽和羥度分為飽和酯肪酸和不飽和脂肪酸。若脂肪羥基中不含有不飽和鍵，則稱(chēng)為飽和脂肪酸。

若脂肪羥基中含有不飽和鍵，則稱(chēng)為不飽和脂肪酸。羧基與芳香羥基相連結(jié)者，稱(chēng)為芳香酸。羧酸還可以根據(jù)其分子中所含羧基的數(shù)目不同分為一元羧酸、二元羧酸和多元羧酸。分子中含有一個(gè)羧基的稱(chēng)為一元羧酸；分子中含有兩個(gè)羧基的稱(chēng)為二元羧酸：把分子中含有兩個(gè)以上羧基的羧酸統(tǒng)稱(chēng)為多元羧酸。

常溫下，在飽和一元酯肪酸中，甲酸、乙酸、丙酸為具有強(qiáng)烈刺激性氣味的無(wú)色液體，含4-9個(gè)碳原子的羧酸為具有腐敗氣味的油狀液體，癸酸以上為蠟狀固體。二元羧酸和芳香酸都是結(jié)晶性固體。羧酸的沸點(diǎn)隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加而升高。羧酸的沸點(diǎn)比相對(duì)分子質(zhì)量相近的醇為高，如甲酸和乙醇的相對(duì)分子質(zhì)量相同，甲酸的沸點(diǎn)為100.5℃，乙醇的沸點(diǎn)為78.5℃。這是由于羧酸分子間可以形成兩個(gè)氫鍵，而且締合成雙分子二聚體，低級(jí)的羧酸甚至在氣態(tài)下即締合成二聚體。

一元酯肪族羧酸隨碳原子數(shù)增加，水溶性降低。低級(jí)羧酸可與水混溶，高級(jí)一元羧酸不溶于水，但能溶于有機(jī)溶劑。多元羧酸的水溶性大于相同碳原子的一元酸。

根據(jù)羧酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，羧酸應(yīng)具有下列主要的化學(xué)性質(zhì)。

⒈酸性羧酸顯酸性，是由于羧基中的p-∏共軛效應(yīng)的影響，使羥基氧原子上的電子云密度降低，從而增強(qiáng)了氫氧鍵的極性，易于解離出質(zhì)子。解離后生成的羧基負(fù)離子，由于氧上的負(fù)電荷通過(guò)p-∏共軛而得到分散，使其穩(wěn)定性增加。

羧酸一般都是弱酸，其酸性強(qiáng)弱可以用pKa來(lái)表示，通常羧酸的pKa在3-5之間，比強(qiáng)的無(wú)機(jī)酸弱，但比酚類(lèi)（苯酚的pKa為9.96）、碳酸（pKa為6.38）要強(qiáng)，因此羧酸能與氫氧化鈉、碳酸鈉等反應(yīng)生成羧酸鹽，也能與碳酸氫鈉反應(yīng)，同時(shí)生成二氧化碳，而酚則不能發(fā)生此反應(yīng)。

R-COOH+NaOH→R-COONa+NaCl

2R-COOH+NaC03一→2R-COONa+CO2↑+H2O

R-COOH+NaHC03一→R-COONa+CO2↑+H20

羧酸的鈉鹽、鉀鹽和銨鹽一般易溶于水，制藥工業(yè)中常利用此性質(zhì)，將水溶性差的藥物轉(zhuǎn)變成易溶于水的羧酸鹽，以便制備注射劑使用。例如含有羧基的青霉素G的水溶性極差，轉(zhuǎn)變成鉀鹽或鈉鹽后水溶性增大，便于臨床使用。

⒉羧基中羥基的取代反應(yīng)羧基中的羥基在一定條件下，可被羥氧基（一OR）、鹵素（-X）和酰氧基取代，分別生成酯、酰鹵和酸酐等羧酸衍生物。

⑴酯的生成：羧酸與醇在強(qiáng)酸（如硫酸等）催化下，生成酯和水的反應(yīng)，稱(chēng)為酯化反應(yīng)。該反應(yīng)是羧酸分子中羧基上的羥基與醇分子中羥基上的氫原子結(jié)合生成水，其余部分結(jié)合生成酯。

酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，其逆反應(yīng)是水解反應(yīng)，即酯水解為羧酸和醇。酯化反應(yīng)的速度很慢，在通常情況下，該可逆反應(yīng)需要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡。為了加快反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，常加入濃硫酸等作催化劑，并在加熱的條件下進(jìn)行。例如：

羧酸與醇發(fā)生酯化反應(yīng)，生成的酯稱(chēng)為羧酸酯。一般所稱(chēng)的酯，通常是指羧酸酯。從結(jié)構(gòu)上分析，酯可以看做是由?；土u氧基組成的化合物。?；侵隔人岱肿又腥サ趑然系聂驶?，剩余的部分。例如：

羧酸酯根據(jù)分子中相應(yīng)的羧酸和醇來(lái)命名，稱(chēng)“某酸某酯”。

⑵酰鹵的生成：羧酸和磷的鹵化物（如五氯化磷、三氯化磷和氯化亞砜等）發(fā)生反應(yīng)生成酰鹵。

⑶酸酐的生成：一元羧酸除甲酸外與脫水劑（如五氧化二磷等)共熱，兩個(gè)分子羧酸間脫去1個(gè)分子水生成酸酐。

某些二元羧酸加熱，也發(fā)生分子內(nèi)脫水，生成較穩(wěn)定的具有五元或六元環(huán)的酸酐。

⒊α-氫的鹵代反應(yīng)羧酸分子中的α-碳原子上的氫原子具有一定的活潑性。但因羧基中的羥基與羰基形成p-∏共軛體系，使羧基碳上的電子云密度從羥基氧原子上得到部分補(bǔ)充。因而羧酸a-氫原子的活性較醛酮的α-氫原子弱，發(fā)生在該處的取代反應(yīng)也較醛酮為慢。例如羧酸α氫原子的鹵代反應(yīng)常常需在催化劑（如紅磷等）的存在下才能進(jìn)行，生成α-鹵代酸，α-且氫原子是逐步被取代的。

⒋脫羧反應(yīng)羧酸分子經(jīng)加熱脫去羧基放出二氧化碳的反應(yīng)稱(chēng)為脫梭反應(yīng)。通常一元酯肪羧酸比較穩(wěn)定，不易發(fā)生脫羧反應(yīng)。但在特殊的條件下，如堿石灰（NaOH+CaO）與乙酸鈉共熱，則可脫羧生成甲烷。

芳香羧酸比較容易脫羧，由于苯環(huán)與羧基之間的吸電子作用，有利于羧基與苯環(huán)之間的鍵斷裂，尤其是2，4，6-三硝基苯甲酸更容易脫羧而形成1，3，5-三硝基苯。

脫羧反應(yīng)在生物體內(nèi)的許多生化反應(yīng)中占有重要地位，此反應(yīng)在生物體內(nèi)脫羧酶作用下進(jìn)行的。

⒌二元羧酸的熱解反應(yīng)二元羧酸除可以發(fā)生羧基的所有反應(yīng)外，由于分子中兩個(gè)羧基的相互影響，具有某些特殊性質(zhì)。二元羧酸對(duì)熱不穩(wěn)定，當(dāng)加熱這類(lèi)羧酸時(shí)，隨著兩個(gè)羧基間碳原子數(shù)的不同，可發(fā)生不同的反應(yīng)。有的發(fā)生脫羧反應(yīng)，有的發(fā)生脫水反應(yīng)，有的脫羧反應(yīng)與脫水反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。

⑴脫羧反應(yīng)：乙二酸、丙二酸受熱時(shí)，發(fā)生脫羧反應(yīng)，生成少1個(gè)碳原子的一元羧酸。

⑵脫水反應(yīng)：丁二酸、戊二酸加熱時(shí)分子內(nèi)不發(fā)生脫羧反應(yīng)而發(fā)生脫水反。應(yīng)，生成環(huán)狀的酸酐。

⑶同時(shí)脫羧脫水反應(yīng)：己二酸、庚二酸在氫氧化鋇存在下加熱時(shí)，則分子內(nèi)脫水和脫羧生成環(huán)酮。

例如：

含8個(gè)以上碳原子的酯肪二元酸受熱時(shí)，不能發(fā)生上述反應(yīng)生成大于六元的環(huán)酮，而是分子間脫水，生成高分子鏈狀的縮合酸酐。這說(shuō)明，在有可能形成環(huán)狀化合物的條件下，都有一種形成張力較小的五元環(huán)或六元環(huán)的趨勢(shì)。

甲酸俗名蟻酸，存在于蜂類(lèi)、蟻類(lèi)等昆蟲(chóng)的分泌物中。甲酸是具有刺激性的無(wú)色液體，易溶于水，沸點(diǎn)為100.50℃，具有很強(qiáng)的腐蝕性。

甲酸的結(jié)構(gòu)比較特殊，其羧基直接與氫原子相連，既含有羧基又含有醛基。因此甲酸具有羧酸和醛的性質(zhì)。甲酸除了酸性顯著地強(qiáng)于其他飽和一元酸以外，還具有還原性，能與托倫試劑發(fā)生作用生成銀鏡；能同斐林試劑反應(yīng)生成氧化亞銅沉淀；還能使高錳酸鉀溶液褪色。這些反應(yīng)可鑒別甲酸。

甲酸有殺菌力，可作消毒劑或防腐劑。

乙酸是食醋的主要成分，故俗名醋酸。純凈的乙酸為具有強(qiáng)烈刺激性酸味的無(wú)色液體，能與水混溶，沸點(diǎn)1180℃，熔點(diǎn)16.70℃，在溫度低于16.50℃時(shí)凝結(jié)為冰狀固體，故稱(chēng)為冰醋酸。乙酸是飽和一元羧酸的代表，具有飽和一元酸的性質(zhì)。冰醋酸為制藥工業(yè)原料和實(shí)驗(yàn)室常用試劑。

乙酸具有抗細(xì)菌和真菌的作用，可作為消毒防腐劑。如0.5%-2%的乙酸溶液可用于洗滌燙傷、灼傷創(chuàng)面；30%的乙酸溶液外擦可治療甲癬、雞眼等。另外，按每m3空間用2ml食醋熏蒸，可以預(yù)防流感和感冒。

苯甲酸為最簡(jiǎn)單的芳香酸，因存在于安息香樹(shù)膠中，俗名為安息香酸。苯甲酸是無(wú)味的白色晶體，熔點(diǎn)122.40℃，微溶于冷水，易溶于熱水，能升華。苯甲酸具有防腐殺菌作用，其毒性較低，故苯甲酸及其鈉鹽常用作食品、藥物制劑和日用品的防腐劑。

乙二酸是最簡(jiǎn)單的二元羧酸，常以鹽的形式存在于草本植物中，俗稱(chēng)草酸。草酸通常為含有2分子結(jié)晶水的無(wú)色結(jié)晶，易溶于水和乙醇，而不溶于醚等有機(jī)溶劑；當(dāng)加熱到101-1020C時(shí)，草酸就失去結(jié)晶水而成為無(wú)水草酸，無(wú)水草酸的熔點(diǎn)是189.5℃。

草酸分子中由于兩個(gè)羧基直接相連，1個(gè)羧基對(duì)另1個(gè)羧基產(chǎn)生吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)，所以其酸性比其他二元羧酸和一元羧酸的酸性都強(qiáng)。草酸有還原性，容易被氧化劑氧化成二氧化碳和水。例如：

高價(jià)的鐵鹽可被草酸還原成易溶于水的低價(jià)鐵鹽，故可用草酸溶液洗除鐵銹和藍(lán)墨水的痕跡。

丁二酸俗名琥珀酸，最初是由蒸餾琥珀而得到的，因此而得名。琥珀是松酯的化石，含琥珀酸8%左右。丁二酸為無(wú)色結(jié)晶，熔點(diǎn)185-187℃，溶于水，微溶于乙醇、乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑。丁二酸是體內(nèi)糖代謝過(guò)羥中的中間產(chǎn)物。在醫(yī)藥上有抗痙攣、法痰及利尿作用。