二
甲酸钾(
钾 diformate),别名双甲酸钾,
分子式为C2H3KO4,是甲酸钾和甲酸的
混合物,通过甲酸甲的
羰基和甲酸的
羧基形成
氢键而连接在一起。二甲酸钾产品是一种白色或微黄色结晶或结晶性粉末,易溶于水。在酸性条件下稳定,而在中性或偏碱性的条件下即分解为甲酸盐与甲酸。
二甲酸钾是2001年
德国化学公司
巴斯夫(BASF)推出的一种抗生素促生长剂替代物产品,对
大肠杆菌、
沙门氏菌属等有很好的效果。同年,二甲酸钾被
欧盟批准用作第一种非抗生素饲料添加剂,在养猪生产中起到抗生素的作用。使用添加二甲酸钾的饲料可节省养猪成本、提高猪的健康状况并可改善农场的卫生情况。2005年3月22日中国农业部批准了二甲酸钾作为一种新型饲料添加剂用于猪饲料中。
二
甲酸钾的合成可选择甲酸和
碳酸钾或
氢氧化钾为原料,通过酸碱
中和反应,冷却结晶,
离心机分离、
干燥机干燥得到。
性质特点
1材料与方法
1.1原料 甲酸
天津市化东
化学试剂厂ar含量88%氢氧化钾莱阳双双化工有限公司分析纯含量82%离子水自备
1.2仪器原料 四口圆底反应瓶,强力电动搅拌器,温度计,可控温油浴锅,
布氏漏斗、抽滤器,
烘箱及其它
玻璃仪器。
1.3原理 甲酸与氢氧化钾以1-1.5:1的
摩尔配比在一定温度下以酸碱反应形式获得
甲酸钾,然后补足生成二甲酸钾所需的甲酸即得。
1.4试验方法 称取65.5g88%
甲酸加入到25Oml四口圆底反应中,搅拌下缓慢加入68.2g
氢氧化钾,在低于80℃下反应2h,然后补充43g甲酸,继续反应2h,降至25℃,抽滤,于60℃真空烘箱中干燥7-10小时h,得二甲酸钾白色结晶体,
收率65.5-67g,单程收率50.19%,在对母液处理后,可得产品约35-48g,总收率可达88%1.5产品分析测定产物指标(1)主含量及要求,97-105%(2)
挥发性甲酸含量,33-37%(3)有毒有害物铅测定(具体方法另文)2、结果讨论2.1制备二甲酸钾的影响因素
1) 反应温度对产品单程收率的景响(其它反应条件不变,下同)
从上表显示,为达到最好的反应收率,反应温度应不高于70℃,当高于70℃时,对收率影响相对较大;笔者认为主要原因为
甲酸沸点为100.8℃,与水相近,随温度升高甲酸挥发加剧。与文献(梁平,2004)的
碳酸钾反应相似。但最优反应为50-60℃.过低的温度,不利搅拌混匀。
从以上结果看,反应时间对收率影响较小,主要可能是由于本反应属于较为简单的酸碱
中和反应,反应较为迅速而剧烈,瞬间即可完成。
3) 投料比例对收率的影响反应条件为55℃,时间60min,结晶温度为25℃。
从上看,虽然100:200比例能获得较好收率,但与100:205比例差别不大;又由于于反应中有较易挥发的
甲酸,为达到较好收率,笔者认为,甲酸量可适当过量,但不应过多,与(梁平,2004)要求
碳酸钾过量帮助结晶不一致,笔者认为适宜比为100:205.3、结语:综上,为了达到更好的产品收率,甲酸与
氢氧化钾的最适
摩尔比为 100:205,所反应温度应控制在70℃以下,最好不超过60℃;在实际生产中虽是越短越好,但由于反应为
放热反应,时间太短温度难以控制,在有条件情况下可尽量控制在1小时内完成。
作用机理
一般来说,二
甲酸钾的作用机理不外乎是甲酸的作用,这也是
欧盟批准二甲酸钾作为抗生素替代物的基本考虑。猪饲料中添加
有机酸或盐,特别是甲酸或盐改善生产性能的机理已经有很多报道。
二甲酸钾成为促生长剂的重要原因是安全性和抗菌作用,这都基于简单、独特的
分子结构。它的主要成分甲酸和
甲酸钾在自然界和猪的肠道中天然存在,最终分解为CO2和水,具有完全的
生物降解性。独特的抗微生物功能基于甲酸和甲酸盐的综合作用。每单位重量的有机酸以一
碳酸甲酸的酸性最强,而且具有极强的抗微生物作用。非
离解型的甲酸能穿过细菌
细胞壁,在细胞内解离使pH值下降。甲酸盐
阴离子在细胞壁外分解细菌细胞壁
蛋白质,发挥杀菌和抑制细菌的作用,如沙门氏菌属。尽管许多抗生素的促生长机理尚未有定论,但一般认为猪饲料添加抗生素后生产性能的提高与亚临床感染被抑制有关。抗生素在恶劣的卫生环境下的作用效果往往优于较为清洁的饲养条件(Cromwell,1991)。
0.65%的二甲酸钾相当于0.44%的甲酸,但是效果已经显著地优于0.85%的甲酸,证明甲酸与各种类型甲酸盐的复合物如二甲酸钾的效果比单独添加甲酸好。Kirchgessner和Roth(1987a,1990)报道的试验结果,
仔猪料中添加
甲酸和
甲酸钙复合物的生产性能比单独添加甲酸好。
丙酸与甲酸钙合用的效果比任何一种单一的好(经荣斌,2004)。还发现添加甲酸钙的效果不及二甲酸钾。
虽然二甲酸钾的功能与营养素的关系是间接的,但是由于二甲酸钾的组成特殊,均为营养物质。因此,以饲养试验观察高剂量添加二甲酸钾的影响,需要利用配方优化工具保持营养水平相同,特殊调整配制的等养分日粮。二甲酸钾本身的
化学组成是固定的,而商品制剂则可能因配方和纯度不同而略有差别。如
甲酸钾/
甲酸钙混合物,甚至与
钠盐的混合物则可能含有少量的钙和钠。例如,根据制造商提供的富美LHS数据,含有
甲酸28.3%,甲酸盐63.0%,钾23.5%,钙3.4%,代谢能估计值3.7kJ/g。
Canibe(2001)报道在
仔猪开食料中添加二甲酸钾可以降低
消化道各段食糜中
厌氧菌、
乳酸杆菌、
大肠杆菌和酵母菌的含量。Paulicks(2000)报道添加二甲酸钾可提高
保育猪的日增重和采食量。
饲喂FORMITM LHS的猪肉风味随机品尝获得了全体参加人员几乎完全一致的好评。此结果的原因尚不清楚,有待对肉质进行专门的研究。