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饲料是动物生产中必不可少的一部分,它直接影响着动物的生长、健康与繁殖。然而,饲料中的霉菌和霉菌毒素污染在畜禽饲料中已成为不容忽视的问题,被霉菌污染后质量和营养价值降低,霉菌生长繁殖中生成毒素,后者引起畜禽的急性或慢性中毒,阻碍生长发育,甚至造成死亡;残留在动物性食品中的霉菌毒素被食入后危害人类健康。
霉菌毒素是霉菌在污染饲料或谷物后在生长代谢过程中产生的有毒次级产物。全球每年约有25%的谷物受到已知霉菌毒素的污染,约2%的农作物因污染严重而失去营养及经济价值。目前已报道霉菌毒素有400多种,其中危害较大的是黄曲霉毒素、镰刀菌素、赭曲霉毒素、麦角毒素和链格孢毒素等。霉菌在温度-5~60℃,相对湿度80%以上均能生长,繁殖力强。饲料原料采购、加工、贮存过程中遇高温高湿环境,饲料极易霉变产生毒素。
为防止饲料霉变,在饲料生产加工过程中适当添加防霉剂和脱霉剂,是减少饲料霉变和霉菌毒素危害的重要手段之一。
什么是防霉剂?
防霉剂是防止饲料因微生物所致霉变或腐败的物质统称。它们可以通过破坏霉菌细胞壁、抑制霉菌的酶活性或改变饲料中的环境条件,来达到抑制霉菌生长的目的。
根据饲料添加剂目录,允许在饲料加工过程中添加的防霉剂包括有机酸(如丙酸及丙酸盐类、甲酸、乙酸及乙酸盐类)以及化学合成物(如苯甲酸及苯甲酸钠、山梨酸及山梨酸盐类等)。它们都具有一定抗菌活性,能够有效抑制霉菌的生长和繁殖,保护饲料的品质。以下是几种常见饲料防霉剂的介绍:
1、丙酸及丙酸盐类
丙酸是一种无色液体,具有挥发性,是目前国内外使用最广泛的防霉剂。丙酸的防霉作用机理有两个方面:
(1)丙酸单分子可以在霉菌细胞周围形成高渗透压,导致霉菌细胞脱水,从而对其生长起到抑制作用;
(2)丙酸可使H+解离,穿透霉菌细胞壁,通过对胞内酶活性的抑制,使得霉菌繁殖受阻。
丙酸具有挥发性,在饲料贮存过程中可挥发释放丙酸气体,包裹于饲料颗粒表面,抑菌均匀,效果显著。丙酸的挥发性使其对饲料混合均匀度要求不高,使用量低,见效快。对需氧芽孢杆菌、黄曲霉有较好的抑制作用。缺点也在于其挥发性,高温制粒易挥发,贮存中损耗快,防霉时间短,不便于长期保存。
丙酸盐为白色颗粒或粉末,无臭或稍有特殊气味,易溶于水,包括丙酸钙、丙酸铵和丙酸钠。丙酸盐的有效成分是解离后生成的丙酸分子而非盐类。丙酸盐的防霉效果受饲料中水分和pH影响。pH为7时丙酸盐仅解离出0.8%丙酸分子,当pH为4.9时游离丙酸可达到50%。丙酸盐的解离后产生大量OH-,形成弱碱环境,阻碍进一步游离丙酸分子的生产。因此,同等剂量的丙酸盐和丙酸,后者的防霉效果更好。丙酸盐不具有挥发性,对饲料混合均匀度要求高,用量大,影响饲料适口性,防霉功能受饲料含水量、pH影响,不能及时起作用。丙酸盐优点在于不挥发、耐高温、刺激性小,适合长期贮存的饲料产品。
2、甲酸
甲酸为小分子有机酸,无色透明、有刺激性气味。相比于常用的有机酸,甲酸杀菌抑菌能力更优。甲酸作为防霉剂使用时,常与其他防霉剂复配使用。其中甲酸与植酸酶联合使用时,具有协同作用。甲酸性状与丙酸类似,作为防霉剂,优缺点与丙酸近似。
3、乙酸及乙酸盐类
目前研究最广泛乙酸及乙酸盐类防霉剂有脱氧乙酸和双乙酸钠。脱氧乙酸为白色或淡黄色结晶粉末,对光热稳定,是一种广谱抗菌剂,对细菌、霉菌和酵母菌均有抑制作用,其中对霉菌的抑制作用最强,在不同pH下均有抗菌作用。
双乙酸钠(SDA)为白色晶状物,易吸潮,150℃以上会分解。SDA是联合国FAO/WHO组织推荐用于食品、饲料的防霉剂。SDA在饲料中加入比例在0.1%~1.5%,就可防止饲料霉变,使饲料贮存期延长3个月以上。SDA抑菌的有效成分是乙酸,乙酸分子穿透霉菌、细菌、酵母等细胞壁,作用于细胞内蛋白质,使其变性,从而抑制细胞生长繁殖达到抑菌作用。
4、苯甲酸
苯甲酸为无色或白色针状或片状结晶,微溶于水。是目前使用量最大的防霉剂之一。苯甲酸钠,白色颗粒或结晶状粉末,无臭或微有安息香味,在空气中稳定,易溶于水。
有效防霉成分为苯甲酸活性分子。有效防霉成分为苯甲酸活性分子,防霉作用机理为苯甲酸活性分子穿透霉菌细胞壁进入细胞内,非选择性地抑制霉菌细胞呼吸酶活性和阻碍乙酰辅酶的缩合反应,阻断能量代谢循环,使代谢受阻,从而有效抑制霉菌生长繁殖。苯甲酸及苯甲酸钠的优点是价格低、易获取、应用效果好、无残留、毒性小。缺点是对pH要求高,在pH<4作用效果更好,当pH>4时防霉作用开始减弱,有苦涩不良气味,影响适口性。
5、山梨酸及山梨酸盐类
山梨酸为白色结晶粉末或无色针状结晶,无味或微有刺激性气味,溶于水。山梨酸防霉作用机理:(1)山梨酸进入微生物细胞,与微生物酶系统中巯基结合,通过破坏酶系统从而达到防霉作用;(2)山梨酸可在饲料表面形成一层均匀的有机酸保护膜,阻止霉菌与饲料接触。山梨酸优点在于对霉菌、酵母菌、需氧菌均有抑制作用。缺点在于山梨酸防霉作用与pH相关,当饲料pH>7.5时,山梨酸对霉菌几乎无抑制作用,溶解水中后易氧化,存放在塑料容器中活性易失活。
山梨酸盐类,多为白色或无色鳞片状结晶,无臭或微有臭味,易吸潮,溶于水,在空气中不稳定,易氧化变色。山梨酸和山梨酸盐可选择性抑制霉菌生长,对有害霉菌有抑制生长作用,对乳酸菌等有益微生物生长无影响。
饲料防霉剂虽然能够抑制霉菌的生长,但它们并不能将已经存在的霉菌毒素完全消除,这时就需要使用脱霉剂来进行处理。
什么是脱霉剂?
脱霉剂是指一类吸附、清除饲料中霉菌毒素的物质总称。霉菌毒素是饲料中的霉菌生长繁殖过程中所产生的次级代谢产物,解决霉菌毒素对饲料的污染问题至关重要,必须通过对被污染的饲料进行处理,以减小对动物的造成的危害。目前常见的霉菌毒素脱毒剂有以下几种:
1、活性炭
活性炭是多孔不溶性粉末状物质,活性炭可以吸附霉菌毒素,从而减少它们对饲料的污染。据报道活性炭对呕吐毒素、玉米赤霉烯酮、雪腐镰刀菌烯醇等均有理想吸附效果。
2、硅铝酸盐类
天然硅铝酸盐物质,如沸石、膨润土、高岭土、蒙脱石、硅藻土等,具有较大的表面积和离子吸附能力。对霉菌毒素有一定的选择吸附作用而得到广泛应用和研究。因此,它们可以吸附霉菌毒素,减少其毒性。研究表明蒙脱石和润土能够吸附赭曲霉毒素。然而实际使用中,天然硅铝酸盐仅对黄曲霉毒素B1有较强的吸附作用,对其他毒素吸附效果不佳。可通过对硅铝酸盐类表面基团进行改性,从而提高对其他霉菌毒素的吸附效果。硅铝酸盐类对黄曲霉毒素吸附性能良好,经过适当的改性或化学修饰,其吸附霉菌毒素能力更加广泛。
3、生物多糖类
生物多糖脱霉剂是指微生物细胞壁多糖或从微生物中提取出的多糖。目前常见的生物多糖脱霉剂有酵母、酵母细胞壁、葡甘露聚糖等。研究表明,酵母可降低黄曲霉毒素B1对动物的毒害作用,灭活酵母无明显解毒作用,而对玉米赤霉烯酮具有更强的吸附能力。酵母和酵母细胞壁均可作为霉菌毒素脱毒剂使用。而酵母细胞壁对毒素的吸附能力强于酵母细胞,这表明酵母细胞壁的特殊结构对霉菌毒素产生吸附力。酵母细胞壁有多糖、蛋白质,通过氢键、离子键和疏水作用对霉菌毒素产生吸附力,减少毒素在肠道吸收。从酵母细胞壁中提取的酯化葡甘露聚糖对黄曲霉毒素B1、赫曲霉毒素和T-2毒素具有较高吸附能力。葡聚糖分子结构呈螺旋状,可与多种霉菌毒素形成特异的互补结构,与霉菌毒素紧密结合,防止被肠道吸收,最终排出体外。报道指出日粮中添加0.5%酯化葡聚糖,可以有效降低黄曲霉毒素B1、赫曲霉毒素和T-2毒素的毒害作用。
4、微生物类
饲料中的微生物类脱霉剂是利用一些具有特殊功能的微生物或其代谢产生的酶来降解饲料中的霉菌毒素,通过微生物温和降解霉菌毒素,减少使用强酸、强碱脱毒而破坏饲料营养成分,微生物降解过程,不会带入有毒有害的化学物质,还能尽可能减少饲料营养物质损失。
微生物类脱霉剂根据去除霉菌毒素机理,又分为吸附类微生物脱毒剂和降解类微生物脱霉剂。
(1)降解:这些微生物可以产生特定的酶,能够分解或降解饲料中的霉菌毒素,从而减少其毒性。例如,某些细菌可以通过分解霉菌毒素的结构来使其失去毒性。
(2)吸附:这些微生物具有较大的表面积和吸附能力,能够吸附饲料中的霉菌毒素,从而阻止其被动物消化系统吸收。这种吸附作用可以减少霉菌毒素对动物健康的负面影响。