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    饲料防霉剂及其应用
    发布时间:2013-6-7 16:13:10   阅读数:2202   
    饲料防霉剂及其应用
    何万领 齐德生
        
        The Application of Anti-molds agents in Feeds 
        
        He wan ling Qi de sheng
         
        (华中农业大学环境卫生与饲料毒物分析室,武汉,430070)
         
        摘要:霉菌污染是造成饲料浪费的一个重要原因。防霉剂的使用是减少霉菌污染的重要措施。如何更经济、有效、而又安全地使用防霉剂是众多饲料工作者共同关心的问题。本文对目前市场防霉剂的使用效果进行综述。
        关词键:饲料防霉剂 效果
         
        饲料霉变和霉菌毒素中毒是世界性难题(Bartov I,1985)。农作物在田间、收获、加工、贮存过程中都可感染霉菌。霉菌不是一个分类学上的名称,凡是在基质上长成绒毛状、棉絮状或蜘蛛网状的菌丝体的真菌,统称为霉菌。一般泛指毛霉、根霉、毛壳霉、曲霉、青霉和镰刀霉菌属等真菌。霉菌具有生长性强,繁殖迅速等特点,一般在-5℃-60℃,相对湿度80%以上时,大多霉菌都可生长繁殖,这给饲料生产带来诸多不便。作为预防饲料霉变的重要措施防霉剂的添加是十分重要的。然而目前市场上防霉剂种类繁多,适用范围及防霉效果不尽相同,如使用不当将难以达到防霉效果甚至有毒副作用。如何选用合适的防霉剂是在实际生产中值得重视的问题,本文旨在探讨各种防霉剂的应用效果及机理,以供广大饲料工作者参考。
        
        1. 常用防霉剂及作用机理 
         
        联合国FAO/WHO对防霉剂有严格的要求:1,防霉剂添加应很小,无毒性和无刺激性;2,能溶解达到有效浓度;3,性质稳定、贮存时不发生变化、也不与饲料或其他成分起反应;4,无异味、臭味;5,有较广的抑菌谱。具备以上各点才是较为优良的防霉剂。在实际生产中饲料工作者除了要考虑以上条件外,还应对各种防霉剂的理化特性、作用机理、以及适用的条件范围等有所了解,同时还要考虑经济效益。目前常用的防霉剂多为有机酸及其盐类,如丙酸、山梨酸、苯甲酸、乙酸以及它们的盐类。另外一些复合防霉剂及一些新型防霉剂也在应用。
        
        1.1 丙酸
        
        丙酸为无色液体,具有挥发性。带有乙醇味,是应用最早、最广的防霉剂之一。目前市场上用的露保丝、万路保、克霉霸及诗华抗霉素等主要成分均为丙酸。丙酸的防霉机理目前公认的有两个:1,单体丙酸活性分子在霉菌细胞外形成高渗透压,使霉菌细胞内脱水,而失去繁殖能力;2,丙酸活性分子可穿透霉菌细胞壁,抑制细胞内的酶活性,而阻止霉菌的繁殖。丙酸作为挥发性液体,在饲料贮存中可挥发产生丙酸气体,与饲料表面充分接触,因此抑菌均匀,效果好。对饲料混合均匀度要求不高,有效用量低 ,见效快。对好气性芽孢杆菌、黄曲霉有较好的抑制作用。缺点是, 热稳定性不好,80℃制粒过程中挥发量达40%,用于制粒时损失大;在贮存过程中损失快,药效持力短,不利于长期保存 ;易受饲料中钙盐或蛋白质的中和,而失去活性。因此,要求即时起作用,防酶时间不需要太长时,丙酸是较好的防霉剂。 
        
        1.2 丙酸盐
        
        丙酸盐为白色颗粒或粉末,无臭或稍有异臭味,溶于水。我国生产的克霉灵、除霉净、霉敌、101等主要成分为丙酸盐类。丙酸盐的有效作用成分是丙酸分子而非丙酸盐类 。丙酸盐释放丙酸分子受饲料中水分和pH的影响,pH=7时丙酸盐溶于水,游离出丙酸分子仅为0.8%,pH=4.9游离酸含量为50%。因此丙酸盐的防霉效果不如丙酸。而且丙酸盐离解后形成弱碱性,阻碍进一步离解。饲料pH值调节必须依靠外来酸。从以上特点可知丙酸盐的抑菌效果不如丙酸 ,不具有熏蒸作用,对饲料混合均匀度要求高;用量大,并因此影响适口性;对饲料含水分、pH值要求严格,且不能即时起作用。丙酸盐的优点是,不挥发、耐高温,不受饲料中成分影响,腐蚀性低,刺激性小,且适合持续贮存。
        
        1.3 山梨酸及其盐 
        
        山梨酸又名2,4-己二酸,为化学合成品,白色结晶粉末或无色针状结晶,无臭或少有刺激性气味,溶于水, 其盐为无色或白色鳞片结晶或白色结晶粉末,在空气中易受潮 分解不稳定,一般应用较少。而山梨酸却和丙酸一样是目前最常用的防霉剂。山梨酸及其盐的作用机制为山梨酸与微生物酶系统中的巯基结合,而破坏酶系统达到抑菌目的(汪锦邦,1985)。另外, Paster等(1987)认为山梨酸还可在饲料表面形成一均匀的有机酸保护膜,阻止霉菌进入内层。山梨酸的优点是,防霉效果好,对霉菌、酵母菌、好气性细菌均有抑制作用 ,毒性小、价格低。缺点是防霉效果受pH值的影响较大,pH值大于7.5时,几乎无抑菌作用;对乳酸菌几乎无效;在水中易氧化,在塑料容器中其活性会降低。
        
        1.4 苯甲酸及其盐
        
        为无色或白色针状或鳞片状结晶,稍溶于水。是目前使用量最大的防霉剂之一。添加量一般为 0.1%-0.3%。有效成分为非离解态的苯甲酸活性分子。作用机理为完整的苯甲酸活性分子穿过霉菌细胞壁,抑制细胞内的呼吸酶的活性及阻碍乙酰辅酶的缩合反应,使三羧酸循环受阻,代谢受影响。并可阻碍细胞膜的透性。从而达到防霉效果。苯甲酸及其盐的优点是,价格低、来源丰富、应用效果好、无蓄积作用、毒性小(大于山梨酸及其盐)。缺点是对pH值要求很窄,只能在酸性条件下发挥作用,pH值大于4时防霉作用开始下降。有苦涩等不良味道。
        
        1.5 对羟基苯甲酸酯
        
        俗称尼泊金酶,是一种无色结晶或白色结晶的粉末。对霉菌、酵母菌均有抑制作用,防霉效果优于苯甲酸类。在体内不蓄积,分解成其他有机酸被利用,目前添加量0.01-0.25g。缺点是抑霉谱窄,产品价格高,水溶性差 。
        
        1.6 脱氧乙酸
        
        无色、无臭或略带酸味,难溶于水。热稳定性好,但毒性大。对酵母菌、霉菌 有较强烈的抑制作用 。以上有机酸防霉剂存在的问题是抗菌谱较窄,用量较大价格相对提高,对防霉条件要求严格,部分有机酸还会影响饲料养分;有较大腐蚀性和刺激性。饲喂动物有残留。因此被部分国家和地区限用或禁用。
        
        1.7富马酸二甲酯(Dimethyl fumarte简称DMF)
        
        DMF为白色结晶状。分子式C6H8O4,分子量为144 ,在常温下具有升华特性。由北京营养源研究所合成。1940年Selarle和Tisdale发现它有抗菌效果,1984年北京营养源研究所发现它对多种霉菌、酵母菌、细菌和产毒菌有特殊的抑制效果,并研制成防霉剂。DMF具有广谱、高效、抑菌、杀菌作用;且DMF不受pH的影响 ,对光热较稳定,在110℃以下加热60分钟不分解,在紫外线或阳光下放置72小时基本无变化。其固状物对酸、碱、盐有一定的稳定性,但在水溶液中对酸、碱、盐稳定性较差。对氧化剂,还原剂稳定。不破坏饲料中的蛋白质、脂肪、糖类及纤维素等。无残毒,对动物无不良反应 。用大鼠作实验口服,其LD50=2300-3160mg,大鼠空口LD50为2500mg(黄永明等,1989)。DMF的防霉效果取决于其化学结构,化学性质等。因其几乎不受pH的影响,在任何pH值下都可保持较好的抗菌活性分子,这种活性分子可穿透微生物的细胞膜,抑制细胞分裂,同时也可对三羧酸循环(TCAC)、磷酸己糖途径(HMP)和酵解途径的酶活性抑制,从而抑制微生物的呼吸作用。DMF易升华,形成DMF气体,使这种活性分子更加活泼的分布在饲料表面,防霉效果彻底而均匀 。
        
        与有机酸(丙酸、山梨酸、苯甲酸)相比,DMF的优点突出表现在:1,pH值适应范围大。何奇能(1995)用混合饲料调制成不同pH值,加入500mgDMF,40天后发现pH4-8对照组出现发霉,pH值3-8实验组未见发霉。汪锦邦等(1987)报道在饲料中添加500mg的DMF其防霉效果不受饲料的 pH值限制。而有机酸(丙酸、山梨酸、苯甲酸)在pH值大于5时,就开始大部分电离,pH值大于7时未电离的百分数只为0.6%、0.15%、0.8%。2,DMF的抗菌谱大于有机酸,对霉菌、酵母菌、及肉毒梭状芽孢杆菌均有良好的抑制效果 。3,无腐蚀性、无刺激性。
        
        DMF防霉剂的缺点是对高水分饲料的防霉效果不佳,随着饲料水分增大(超过15%),DMF需要量增加,效果下降,成本提高。DMF因常温下升华,浪费较大,同时还对人的皮肤及黏膜有强烈的刺激作用。作为防霉剂不适合雏鸡及鱼虾等。元有志(1998)报道,在鸡饲料中加入500mg以上DMF会明显抑制雏鸡生长速度,用作鱼虾饲料时同样会明显抑制其生长速度。可见DMF在抑制饲料中 霉菌生长的同时 也会抑制动物生长。 作为动物饲料的防霉剂,DMF并不是最为理想的。
        
        1.8其他
        
        1988年化工部饲料添加剂技术开发服务中心研制的PBC-V1125,PBC-Z1175复合丙酸盐防霉剂 ,防霉效果优于单一型的丙酸盐,因其添加有特殊筛选的载体,减少了丙酸的刺激和挥发性,提高了防霉效果 。
        
        目前市场上应用的“monoprop”丙酸复合防霉剂它是有50%丙酸加50%的特殊载体Vezxite组成。其作用有效形式依然为丙酸,它利用 Vezxite使二聚体的丙酸转化为单聚体的丙酸的能力较大,使大部分二聚体转化为单聚体,而单聚体丙酸较易脱氢,游离出羧基具有较强的杀菌能力。另外,美国奥特奇的“万香保”防霉剂,主要成分为二丙酸铵。特点是通过二丙酸铵释放丙酸根离子而起防霉效果。但释放快慢受饲料pH影响。
        
        其他的防霉剂如Mold-x也是以丙酸为主要成分同时添加乙酸 、山梨酸、苯甲酸再均匀的分布在硅酸钙载体上(Dixon等,1981a)。其特点是保持了有机酸的杀菌力,同时减少其腐蚀性和刺激性,但价格稍高。
        
        总的来说,复合酶制剂克服了单一型酶制剂的缺点。具有抗菌谱广、防霉效果好、受饲料因素影响小、用量小,对饲料水分及酸度要求不严格,无腐蚀性和刺激性。缺点是无熏蒸作用、抑菌不均匀,因此 要求与底物充分混合,价格普遍较高。
        
        2. 新型防霉剂
        
        2.1双乙酸钠(Sodium diecetate,简称 SDA)
        
        双乙酸钠是目前研究最热的新型防霉剂之一。SDA又名二醋酸一钠,为白色易吸湿性晶体,略带醋酸味,熔点96℃,150℃以上分解。为联合国FAO/WHO组织推荐使用于食品、饲料的防霉保鲜剂。SDA是在1887年由Villiers和Lescoeur两人分别独立合成。1921年Wyckoff最早用X射线测定SDA的空间结构。1938年美国的E.F.Glade首先用于面包防霉。我国是在1990年 由上海化工研究院首先开始研究并制成了SDA成品防霉剂。SDA具有较强的杀菌力,在饲料中加入0.1%-1.5%,可有效的防止饲料霉变 ,使饲料贮存期延长三个月以上 。SDA适合高湿度的条件下,水分高的各种原料的防霉。葛政华(1994)报道,在猪的浓缩料中添加0.2%的SDA,在梅雨季节能有效地控制霉菌生长,安全存放一个月以上 。SDA防霉效果优于同剂量的丙酸盐。在以SDA为主要成分加入配料和填充剂时添加0.2%用量,其防霉效果优于同剂量的DMF(刘治雄等 ,1997)。SDA与山梨酸及其盐同时加入时有协同效果(钟国清,2000)。SDA的有效成分为乙酸,其机理为乙酸分子穿过真菌、霉菌 、细菌等的细胞壁,干扰细胞间酶的作用,引起细胞内蛋白质变性。
        
        许多研究还表明SDA有很好的增重效果,可调节pH值,提高蛋白质利用率,促进体脂肪的合成等(任培桃等 ,1998;吴培群等 ,1997)。
        
        SDA作为防霉剂其来源丰富、成本低、抑菌效果好,并可增加饲料的营养价值。缺点是,当饲料霉变严重时或SDA量达不到完全抑菌时,它本身可作为微生物的营养源反而促进了霉菌的生长,相应增加SDA的量可完全抑菌,这样又加重了防霉的成本。
        
        2.2. 制霉菌素
        
        制霉菌素 是由浙江大学和绍兴制药厂共同研制而成。是从我国广东土壤中分离得到的放线菌A-94产生的一种多烯大环内脂类抗真菌抗生素。据邹晓庭等(1997)报道,制霉菌素可完全抑制黄曲霉、毛霉、根霉生长,且在抑制黄曲霉和毛霉的效果上优于霉敌(主要成为丙酸盐类)。对于抗生素类药物来说,制霉菌素的药残留及耐药性还有待进一步研究。
        
        2.3. 二氧化氯(chlorime dioxdle)
        
        二氧化氯是在水果、蔬菜中应用较广的保鲜剂,在饲料中的应用研究较少。李宗军(1999)研究认为二氧化氯在20-30oC、相对湿度80%-90%、塑料薄膜的条件下,0.1%的用量加到含水量14%以下的饲料中,可延长保存期3个月以上。另外二氧化氯对米曲霉和黑曲霉有不同程度的抑制作用。但在饲料中的应用有待进一步研究。
        
        3.展望
        
        随着人们对食品及环境卫生要求的提高,一些防霉剂因含有对人体及动物有害的物质,在应用中存在潜在危害,被限用或禁用。开发高效、低毒、价格低廉的天然防霉剂是今后防霉剂发展的趋势。日本专家曾提出并研制用海藻粉和其他盐类混合品,用于防霉,在温度30℃以上,相对湿度达100%的环境下,有较好的防霉效果,且可提高增重。还有一些资料表明:一些天然矿物质(沸石、膨润土、皂土、麦饭石等)具有较好的防霉效果,因其是天然的惰性矿物不会对动物及人体产生危害,又因含有较为丰富的常量、微量及稀土元素,对动物生长及健康有益。据目前饲料防霉剂发展趋势来看,用天然矿物作为载体吸附剂而制成的防霉剂,具有防霉效果好、饲用安全、价格低廉同时对于霉变饲料还有较好的脱毒效果。用做饲料防霉剂开发具有较大的发展前途,值得我们在以后的工作中研究。
        
        参考文献
        
        1.BartovI.Comparative effects of antifungal compounds onthe nutritional value of diets containing moldy corn for broiler chicks.poultry Sci.,1985,64:1236-1238
        2.Christensen C M.tests with propionic and acetic as grain preservatives. Feed stuffs,1973,45:37
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