二甲酸钾

简介

二甲酸钾是 2001 年 BASF 推出一一种新型的抗生素促生长剂替代物产品，对大肠杆菌、沙门氏菌等有很好的效果。在国内的应用研究也得到了重视，北京挑战农业科技有限公司率先获得新型饲料添加剂生产许可。 由于二甲酸钾在饲料中添加量较大，必将在饲料中有不小的饲料成本投入，从一般意义上讲，在国内准许使用抗生素情况下，太过高昂的添加成本将难以为饲料生产企业及养殖户所接受，目前国内外对于二甲酸钾合成技术的公开报道较少，但如参考工艺（梁平， 2004）生产，在满足收率的条件下，成本也相当高。如何找寻更为廉价的原料、获得更为理想的收率，降低生产成本，加速这种新型、绿色、高效产品推广，是值得业内探讨的首要问题。

饲料用二甲酸钾的研究和开发起源自欧洲20世纪90年代中期。在目前讨论和研究的方案之中，二甲酸钾引起营养学界和养猪业的广泛兴趣。据报道，二甲酸钾具有抗细菌感染和提高饲料消化率的作用。对生长、肥育猪和哺乳母猪的促生长效果明显，能显著提高生产性能。猪生长性能试验和在欧洲的大规模应用显示，与抗生素促生长剂相比，不仅安全、无副作用，而且猪的日增重和饲料报酬获得可观、稳定的改善。其次，简单的化学结构决定的安全性和纯结晶盐的物理性状决定的易用性成为受欢迎的另一个原因。

制备及其性质特点

1 材料与方法

1.1 原料 甲酸 天津市化东化学试剂厂 分析纯含量 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 65.5g 88％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65.5-67 g，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）有毒有害物铅砷测定（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）

温度　℃　50　60　70　80　90

产品　
　66.8　66.4　65.7　63.0　56.0

收率　%　51.22　50.9　50.35　48.28　42.9

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。

2)　反应时间对产品结晶收率的影响

日间　min　30　60　90　120　150

产品　
　65.7　66.7　66.3　65.8　66.3

收率　%　50.32　51.12　50.8　50.42　50.81

日间　min　180　210　240　270　300

产品　
　66.4　65.6　66.1　65.8　65.8

收率　%　50.91　50.23　50.64　50.41　50.45　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℃。

氢氧化钾 /甲酸摩尔比例　100:195　100:200　100:205　100:210 　100:230

收率， %　48.35　50.35　51.21　50.49　48.61　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。

二甲酸钾作用机理的讨论

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。非解离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，如沙门氏杆菌。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断奶仔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。