飼料防霉劑的開發(fā)及應(yīng)用

王姣姣，赫彩霞，高文惠

（河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，石家莊 050000）

我國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整以來(lái)，玉米播種面積和產(chǎn)量都有所增加，但仍滿足不了飼料生產(chǎn)需求，已經(jīng)連續(xù)4年動(dòng)用國(guó)家儲(chǔ)備糧作為飼料糧。據(jù)測(cè)算，近10年全球谷物消費(fèi)需求增加2200億kg，年均增長(zhǎng)1.1%；產(chǎn)量增加1000 億kg，年均增長(zhǎng)0.5%，世界谷物庫(kù)存消費(fèi)比已接近30年來(lái)最低水平，逼近飼料糧儲(chǔ)備的國(guó)際警戒線，對(duì)糧食安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅[1]。而各種禽畜和水產(chǎn)飼料在貯存中容易產(chǎn)生大量的有害霉菌和毒素，飼料在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、銷售和使用過(guò)程中，極易發(fā)生霉變，大量生長(zhǎng)和繁殖的霉菌污染飼料，不僅消耗飼料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使飼料質(zhì)量下降，飼料報(bào)酬降低，而且畜禽食用后會(huì)引起腹瀉、腸炎，從而使消化能力降低、淋巴功能下降，嚴(yán)重的可造成死亡。飼料霉變及霉菌毒素污染嚴(yán)重影響著飼料工業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)，飼料的防霉保鮮一直是飼料業(yè)要解決的重大問(wèn)題。因此國(guó)內(nèi)外的飼料生產(chǎn)廠商和科研人員十分重視防霉技術(shù)的研究和應(yīng)用[2-4]。控制飼料霉變的措施很多，目前在生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的是防霉劑。

1 防霉劑的種類

1.1 化學(xué)防霉劑

1.1.1 單方防霉劑

單方防霉劑包括丙酸鹽類、甲酸及甲酸鈣、山梨酸、檸檬酸以及馬酸二甲酯等。這些防霉添加劑具有破壞或阻斷病原微生物的作用，但又不會(huì)阻礙消化道中正常有益菌群和酶的活動(dòng)，有的還能改變飼料的口味和提高飼料的適口性。

1.1.2 復(fù)方防霉劑

為了提高防霉劑的防霉能力和綜合品質(zhì)，除了使用單方防霉劑以外，還經(jīng)常使用復(fù)方防霉劑，復(fù)方防霉劑的抗菌防霉能力更強(qiáng)，適用范圍更寬。用海藻物92%、碘酸鈣4%和丙酸鈣4%組成防霉劑，使用時(shí)按8%的比例添加到飼料中，除了防霉效果好以外，最大特點(diǎn)是增加了海藻物中各種微量元素，如鈣、鐵、鋅、碘以及銅等，使飼料中的微量元素更豐富。用1 份醋酸鈉和2 份醛酸混合均勻，然后在混合物中加入山梨酸1%，充分?jǐn)嚢韪稍锛纯?，使用時(shí)按1%的添加量加入到飼料中。

化學(xué)防霉劑由于影響飼料適口性、有藥物殘留、價(jià)格昂貴而不被廣泛采用，不符合當(dāng)今及未來(lái)對(duì)綠色食品的消費(fèi)需求。因此，開發(fā)天然防霉劑成為飼料添加劑研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

1.2 天然防霉劑

天然防霉劑主要包括中草藥和部分植物提取物。大量研究表明，陳皮、丁香、藿香、艾葉、蒲公英、杜仲、大蒜、橘皮及其提取物對(duì)霉菌活性和霉菌的生長(zhǎng)繁殖均有抑制作用[5-9]。

2 化學(xué)防霉劑的開發(fā)和應(yīng)用

2.1 丙酸及丙酸鈣

包紅朵等以體外培養(yǎng)的方式考察了丙酸鈣復(fù)合型和高效復(fù)合型防霉劑對(duì)黃曲霉菌和鐮刀菌的抑制效果，并且又以飼料為防霉抑菌試驗(yàn)基質(zhì)，研究了飼料破壞性試驗(yàn)條件下兩種防霉劑的防霉效果[10]。結(jié)果表明，兩種防霉劑對(duì)禾谷鐮刀菌（F.0705）和黃曲霉菌均有抑制作用，隨著防霉劑濃度的增大，其抑菌效果增強(qiáng)，從飼料破壞性試驗(yàn)來(lái)看，在第9和13 天采樣時(shí)，兩種防霉劑處理過(guò)的飼料霉菌總數(shù)極顯著低于空白對(duì)照組（P＜0.01），添加的防霉劑濃度越大，飼料中霉菌總數(shù)越少。說(shuō)明高效復(fù)合型防霉劑的抑制效果優(yōu)于丙酸鈣復(fù)合型。

顏邦民等以丙酸、甲酸、苯甲酸、丙酸鈣為主要原料配制了新型吸附型飼料防霉劑，將防霉劑配比作為可變因素，將其防霉能力為考察指標(biāo)進(jìn)行了4 因素3 水平正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該復(fù)合配制的防霉劑最佳配方為：丙酸16%，丙酸鈣8%，甲酸20%，苯甲酸1%，其他55%[11]。朱丹等選用丙酸鈣、苯甲酸鈉、山梨酸鉀、甘油4種因子按正交實(shí)驗(yàn)（4×4）設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)正對(duì)照（不加任何防霉劑）和負(fù)對(duì)照（添加市售復(fù)合防霉劑），每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，將各種防霉劑按試驗(yàn)方案添加到不含防霉劑的肉鴨配合飼料中組成試驗(yàn)飼料，每隔15 d對(duì)霉菌總數(shù)和飼料水分進(jìn)行測(cè)定，直至第60 天，結(jié)果表明，防霉劑的配比和飼料水分含量對(duì)防霉效果均有顯著影響（P＜0.05）[12]。

2.2 有機(jī)酸及有機(jī)酸鹽

何萬(wàn)領(lǐng)等將膨潤(rùn)土與有機(jī)酸及有機(jī)酸鹽適當(dāng)配合制作飼料防霉劑，結(jié)果表明，普通有機(jī)酸復(fù)合后的防霉劑對(duì)臨界水分（14%）時(shí)的原料有較好防霉效果，對(duì)高水分（16%）原料無(wú)防霉作用；用有機(jī)酸與有機(jī)酸鹽復(fù)合配制的效果優(yōu)于普通有機(jī)酸防霉劑，在有機(jī)酸鹽-有機(jī)酸復(fù)合防霉劑添加量為0.5%和1%時(shí)，對(duì)高水分原料有較好的防霉效果[13]。脫氫醋酸鈉復(fù)合防霉劑的防霉性能，比飼料界公認(rèn)的效果較好的復(fù)合有機(jī)酸防霉劑還略好一些，可以大規(guī)模應(yīng)用于飼料生產(chǎn)。

2.3 富馬酸二甲酯

富馬酸二甲酯（DMF）作為食品飼料防霉劑，其使用效果也顯著優(yōu)于目前廣泛應(yīng)用的苯甲酸鈉、山梨酸鉀、脫氫醋酸、丙酸鈣等。另外，其可常溫升華從而具有直接和熏蒸殺菌雙重作用，由于其生產(chǎn)成本及應(yīng)用成本低，發(fā)展前景廣闊，已引起國(guó)內(nèi)外食品行業(yè)的高度重視。樊素芳等采用濃鹽酸濃硫酸復(fù)合催化劑，使馬來(lái)酸酐與甲醇反應(yīng)生成富馬酸二甲酯的合成方法，該方法具有條件溫和、操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，便于工業(yè)化生產(chǎn)[14]。陳鋼等以馬來(lái)酸酐和甲醇為原料用微波輻射的方法一步合成富馬酸二甲酯，結(jié)果表明，此方法反應(yīng)時(shí)間短，產(chǎn)率達(dá)87.1%[15]。周斌對(duì)冰醋酸、富馬酸二甲酯、丙酸及其鹽等防霉劑進(jìn)行了研究，經(jīng)過(guò)科學(xué)的配伍，采用特殊的載體吸附技術(shù)，研制出性能優(yōu)異、使用方便、成本低、無(wú)毒性、高效廣譜抑菌、防霉力強(qiáng)的復(fù)配型飼料防霉劑[16]。魏木山對(duì)幾種防霉劑混合使用抑制顆粒飼料霉菌能力進(jìn)行了比較，5種防霉劑為“霉敵”、“丙酸鈣”、“防霉靈”、“霉鎮(zhèn)”和“山蒼子油”，分設(shè)8個(gè)處理，結(jié)果表明，所加防霉劑的種數(shù)與飼料的水分含量不同，霉菌數(shù)上升快慢和霉變程度也不同[17]。防霉劑種類越多，飼料水分越低，防霉效果越好。

2.4 雙乙酸鈉

雙乙酸鈉為乙酸與乙酸鈉的分子化合物，白色結(jié)晶，略帶醋酸味，易溶于水。以雙乙酸鈉為主要成分的防霉劑成本低、防霉效果顯著、無(wú)毒且無(wú)刺激作用。Sadeghi Mahounack 等檢測(cè)不同濃度的雙乙酸鈉對(duì)面包中曲霉、黑曲霉、根霉和青霉的抑制程度，結(jié)果表明，使用雙乙酸鈉3000 ppm，不僅霉菌的生長(zhǎng)被抑制，還可以防止面包老化，此濃度的雙乙酸鈉不會(huì)對(duì)面包質(zhì)地和風(fēng)味有任何有害的影響，并可以將面包的保質(zhì)期增加4 d[18]。較高濃度的雙乙酸鈉可以完全抑制霉菌生長(zhǎng)，但面包質(zhì)地和風(fēng)味上有負(fù)面影響。因此，在雙乙酸鈉的使用上應(yīng)注意適口性。黃通旺通過(guò)在飼料中加入不同濃度梯度的雙乙酸鈉防霉劑，在一定的間隔時(shí)間對(duì)飼料中的霉菌進(jìn)行計(jì)數(shù)，由霉菌數(shù)的變化而得出防霉劑的抑菌效力，對(duì)霉菌進(jìn)行分離純化，對(duì)常見的幾種霉菌進(jìn)行最低抑菌濃度測(cè)定，得出該防霉劑的有效抑菌濃度。通過(guò)飼料貯藏試驗(yàn)，與市售其他兩種防霉劑比較防霉效果，結(jié)果表明，雙乙酸鈉防霉劑對(duì)飼料具有較好的防霉作用[19]。

3 天然防霉劑的開發(fā)和應(yīng)用

進(jìn)入21 世紀(jì)，隨著人們生活質(zhì)量不斷提高，食品添加劑掀起強(qiáng)烈的回歸自然，享受綠色與健康的浪潮，化學(xué)合成物質(zhì)越來(lái)越受到排斥，因此功能性天然提取物或一些生物發(fā)酵產(chǎn)品，成為食品添加劑領(lǐng)域的發(fā)展熱點(diǎn)[20]。

3.1 大蒜素

大蒜素是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種無(wú)副作用、天然無(wú)污染的綠色藥物型飼料添加劑，具有誘食、促生長(zhǎng)、抗菌、抗應(yīng)激、提高免疫力等生物學(xué)活性，且在水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)不存積，不產(chǎn)生耐藥性，沒有致畸、致癌、致突變的副作用，還可提高水產(chǎn)品的品質(zhì)。在水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料中正確使用大蒜素防治魚病，既能起到節(jié)支增收的作用，又不污染環(huán)境[21]。

Karuppiah等用95%（V/V）乙醇提取丁香大蒜和姜的根莖中的物質(zhì)，將乙醇提取物對(duì)臨床常見的病原體進(jìn)行抗菌藥敏試驗(yàn)，研究大蒜、丁香、干姜（姜）根莖對(duì)多藥耐藥病原體引起感染的抗菌性能，結(jié)果表明，天然香料大蒜、生姜對(duì)臨床病原體具有有效的抗菌活性，可用于預(yù)防耐藥性的細(xì)菌性疾病[22]。楊俊峰等主要從大蒜素的提取方法、化學(xué)合成方法、檢測(cè)方法和藥理作用進(jìn)行闡述，大蒜素結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)提取分離和人工合成，其檢測(cè)方法簡(jiǎn)便易行，并且具有廣泛的藥理活性，如抗菌、抗癌、預(yù)防心血管疾病等[23]。目前試驗(yàn)研究主要集中在藥理作用機(jī)制方面，隨著作用機(jī)制的不斷清晰和其制劑的研發(fā)，大蒜素的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。王燁從大蒜素的來(lái)源、飼用價(jià)值及相應(yīng)作用機(jī)理等方面簡(jiǎn)要綜述了大蒜素在養(yǎng)殖業(yè)中的研究應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了探討[24]。李蕾等測(cè)定了新鮮大蒜中的水分、灰分、脂肪、總糖和蛋白質(zhì)含量，分別為69.67%、1.05%、1.02%、16.2%和3.3%，并對(duì)切片后的鮮大蒜進(jìn)行酶解反應(yīng)，試驗(yàn)考察了酶解時(shí)間和溫度對(duì)大蒜片中蒜氨酸經(jīng)酶促反應(yīng)生成大蒜素的影響，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化得到較好酶解反應(yīng)條件：時(shí)間15 min、溫度40℃，在此條件下的大蒜片中大蒜素含量為710.93 mg·100 g-1新鮮大蒜，結(jié)果顯示，酶解時(shí)間、溫度及兩者的交互作用對(duì)大蒜片中蒜素的含量均有顯著影響（P＜0.05）[25]。

3.2 丁香揮發(fā)油

丁香資源豐富，尚未得到有效的利用。近年來(lái)，有關(guān)丁香有效成分和藥理作用的研究已經(jīng)引起關(guān)注。

3.3 山蒼子油

班大明等用正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化水蒸氣蒸餾的提取條件，從野生和栽培的山蒼子果實(shí)中提取山蒼子油，并用GC-MS 對(duì)其進(jìn)行定性定量分析，通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果的比較得出最優(yōu)化的提取條件，并用GC-MS 定性定量分析兩者所含成分異同及相對(duì)百分含量，得出栽培與野生山蒼子油的主要化學(xué)成分基本相同，且栽培的出油率更高，可以大力推廣栽培種植[26]。Liu 等研究了山蒼子中個(gè)別揮發(fā)性組分在不同食品體系中對(duì)副溶血性弧菌、單核細(xì)胞增生李斯特氏菌、植物乳桿菌等的抑制過(guò)程中活性的變化，結(jié)果表明，70%被測(cè)試的生物體其活性沒有受到影響[27]。Si 等用氣相色譜-質(zhì)譜法對(duì)山蒼子精油進(jìn)行了分析，對(duì)總共59 種化合物進(jìn)行了鑒定[28]。

3.4 杜仲葉提取物

杜仲葉提取物作為飼料防霉劑具有與化學(xué)防霉劑相同的效果，并且有開發(fā)飼料新型抗氧化劑的潛力[29]。Zhang 等對(duì)3年中5～10月每隔1個(gè)月收取的杜仲葉進(jìn)行了抗氧化能力及活性物質(zhì)含量的測(cè)定，結(jié)果證明，8月和5月是最好的收取月，相比其他月，8月收集的樣品顯示出高含量的酚醛樹脂，5月收集的樣品含有較高量的類黃酮[30]。陳靜等采用HPLC-ELSD 法，應(yīng)用Thermo Hypersil Gold C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），以體積分?jǐn)?shù)為0.05%醋酸溶液-乙腈（96∶4）為流動(dòng)相，柱溫為15℃；流速為0.1 mL·min-1；蒸發(fā)光散射檢測(cè)器漂移管溫度40℃，氣流壓強(qiáng)3.5 Bar，在此條件下研究了杜仲葉飼料對(duì)雞肉及雞皮中膠原蛋白含量的影響，結(jié)果表明，羥脯氨酸的線性范圍為0.562～6.744 μg（r=0.9994），平均加樣回收率為97.04%，RSD 為2.35%（n=6），說(shuō)明用杜仲葉作為飼料添加劑喂養(yǎng)雞可增加雞皮中膠原蛋白的含量[31]。

3.5 其他

Rodríguez 等通過(guò)水蒸氣蒸餾獲得月橘葉精油，用氣相色譜-質(zhì)譜法進(jìn)行分析得出18個(gè)化合物，主要成分是β-石竹烯（約30%），與南瓜籽油相比較，月橘葉揮發(fā)油表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗氧化活性，但低于沒食子酸酯，精油也對(duì)肺炎克雷伯氏菌和枯草芽孢桿菌表現(xiàn)出良好的中度抑制作用[32]。

蛋殼是天然的優(yōu)質(zhì)鈣源，張穗娟等在研究中采用中和法制備飼料防霉劑丙酸鈣，不受蛋殼色素及有機(jī)成分的影響，質(zhì)量好，不含有害組分（如重金屬離子）[33]。產(chǎn)品色澤潔白、無(wú)異味、是一種安全無(wú)毒的優(yōu)質(zhì)有機(jī)鈣，不僅可作為飼料防霉劑，也可作為強(qiáng)化劑或者食品添加劑。用極性溶劑（如甲醇、乙醇、乙醚、丙酮等）以橘皮（干物質(zhì)）3～6 倍體積，在常溫或加熱條件對(duì)柑橘皮進(jìn)行提取處理。處理后用蒸餾或其他方法從提取物溶液中將溶劑除去，即得到具有防霉作用的橙黃色黏性濃縮物，將這種防霉劑以1%～3%的比例添加到飼料中去，可大大延長(zhǎng)飼料的保質(zhì)期[34]。

4 小 結(jié)

隨著我國(guó)畜牧業(yè)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)食品及衛(wèi)生的要求也在不斷提高，同時(shí)飼料防霉問(wèn)題也越來(lái)越受到重視。但是我國(guó)飼料防霉劑的應(yīng)用和國(guó)外相比還有很大的差距，在飼料防霉劑方面還有很多工作要做。例如因?yàn)樗幬锍蘖繗埩舳鸬膭?dòng)物急、慢性中毒，以及有些防霉劑存在致癌、致畸和致突變等不良作用。其他防霉劑例如乙酸、丙酸等有機(jī)酸類揮發(fā)性較大，容易影響飼料的口味。因此，化學(xué)防霉劑應(yīng)當(dāng)具有抗菌范圍廣、防霉能力強(qiáng)、易與飼料均勻混合、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。

天然防霉劑是飼料防霉的發(fā)展趨勢(shì)，Al-Samarrai等對(duì)環(huán)保植物藥（天然植物提取物）作為合成殺菌劑替代品進(jìn)行評(píng)估，所選植物在抑菌方面顯示出積極的作用[35]。但是天然防霉劑在添加過(guò)程中由于原料中有效成分太少導(dǎo)致需要大量添加，而原料量過(guò)大則會(huì)影響其他營(yíng)養(yǎng)成分的選擇空間。又因?yàn)樘崛?、純化難，產(chǎn)品成本高等原因使用戶難以接受。由此看來(lái)，發(fā)展和應(yīng)用生物工程、超臨界提取技術(shù)、微粉技術(shù)以及現(xiàn)代藥理學(xué)、藥代動(dòng)力學(xué)、分子生物學(xué)等現(xiàn)代高科技是制約防霉劑發(fā)展的重要影響因素。

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