[添加剂]--饲料添加剂及其特性
作者:nmbk-001查看次数:发布日期:2016-03-13
添加剂(feeds additive) 不包括矿物质饲料和维生素饲料在内的所有的添加剂(8-16-000)。主要指各种用于强化饲养效果和有利于配合饲料生产和贮存的非营养性添加剂原料及其配制产品,如各种抗生素、防霉剂、抗氧化剂、粘结剂、疏散剂、着色剂、增味剂以及保健与代谢调节药物等。但实际生产中,往往把氨基酸、微量元素、维生素等也当作添加剂。
饲料添加剂是配合饲料的重要成分,是为了某些特殊需要向各种配、混饲料中人工另行加入的具有各种不同生物活性的特殊物质的总称。其作用是强化基础日粮的营养价值,保障动物营养需要和健康,促进动物正常发育和加速生长,提高动物对饲料的利用效率。饲料添加剂用量甚微,一般为几个ppm到100ppm,直接用于饲料中不仅在技术上是困难的,而且很难保证其使用效果,通常都是将饲料添加剂作为原料,生产出各类预混合饲料,再用于配合饲料中。
饲料添加剂与能量饲料、蛋白质饲料和常量矿物质饲料共同组成配方饲料,它在配方饲料中添加量很少,但作为配方饲料的重要营养平衡物质,起着完善配方饲料的营养、提高饲料利用率、增加猪食欲、促进生长发育、预防疾病、减少饲料贮存期的养分损失及改善猪产品品质等重要作用。在一些高质量的配合饲料中,使用的添加剂品种可达30种以上,使饲料转化率提高30%,甚至更高。随着饲料添加剂工业的发展,添加剂品种日益繁多,目前全世界有数百种饲料添加剂。为方便添加剂的研究、生产与管理,一般将添加剂分为营养类和非营养类两大类,具体分类方法详见图2-1。
促生长剂
饲料改良剂 |
抑菌生长促进剂 酶制剂 激素 生菌剂 |
营养性添加剂 |
非营养性添加剂 |
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图2—1 饲料添加剂分类
一、常用营养性添加剂
(一)微量元素添加剂:
1、微量元素添加剂的条件:使用微量元素添加剂的目的和维生素或氨基酸等所要达到的直接效果不同,作为猪饲用微量元素添加剂的原料,必须满足以下几项基本要求:
(1)要有较高的生物效价。即猪能消化、吸收、利用,并能发挥特定的生理功能;
(2)含杂质少,含有毒有害物质在允许范围内,以保证饲喂的安全;
(3)有稳定可靠的货源,保证生产和供应;
(4)成本低,保证使用的经济效益;
(5)物理和化学稳定性良好,方便加工、贮藏和使用。
当前生产应用的微量元素添加剂,多以含钙的石粉类作载体。微量元素添加剂的原料,多应用化工原料,或专门生产的饲料级微量元素盐为原料,很少用试剂级产品作原料,因为它虽然纯度高,但价格昂贵,不经济、不适用。
2、常用营养性添加剂:猪必要微量矿物元素有九种,它们是铁、铜、锌、锰、钴、碘、硒、钼、氟,其中七种在猪营养中的作用最大。提供这些微量元素的矿物质饲料叫微量元素补充料。由于猪对微量元素的需要量少,因而生产中需要预混合加工,通常作为添加剂加入饲粮中使用。美国NRC建议的猪对微量元素需要量及饲料中最高限量(以每千克风干日粮为基础)见表3-9。
表3-9 猪对微量元素需要量和饲料中最高限量(mg/kg)
元 素 |
用 量 |
仔 猪 |
生长肥育猪 |
镁(Mg) |
需要量 最高限量 |
300 3000 |
400 3000 |
铁(Fe) |
需要量 最高限量 |
78~165 3000 |
37~55 3000 |
铜(Cu) |
需要量 最高限量 |
6~6.5 250 |
10 200~250 |
锌(Zn) |
需要量 最高限量 |
110~78 3000 |
55~37 3000 |
锰(Mn) |
需要量 最高限量 |
3.0~4.5 400 |
20~40 400 |
钴(Co) |
需要量 最高限量 |
0.1 50 |
/ 50 |
硒(Se) |
需要量 最高限量 |
0.14~0.15 4 |
0.10~0.15 4 |
碘(I) |
需要量 最高限量 |
0.03~0.14 400 |
0.13 400 |
钼(Mo) |
需要量 最高限量 |
<1 5~10 |
<1 5~10 |
由于化学形式、产品类型、规格以及原料细度不同,饲料中补充微量元素的生物学利用率与销售价格差异很大。为方便配制饲料,现将各种微量元素添加剂的元素含量及其特性列出(表3-10)。
表3-10 微量元素添加剂、元素含量及其特性
名称 |
微量元素 含量(%) |
特 性 |
|
铁 补 充 剂 |
硫酸亚铁(7结晶水) 硫酸亚铁(1结晶水) 氟化亚铁(4结晶水) 氯化铁(6结晶水) |
20.1 32.9 28.1 2.07 |
硫酸酸亚铁最常用,生物学效价也最高,三价铁效价要比二价铁低,亚铁氧化后效价随之降低 |
钢补充剂 |
硫酸铜(5结晶水)碳酸铜(碱式1结晶水) 氯化铜(2结晶水) 氧化铜 |
25.5 53.2 37.2 66.5 |
5水硫酸铜最常用,易潮解结块,硫酸铜相对生物学效价要高于氧化铜、氯化铜、碳酸 |
锌补充剂 |
碳酸锌 硫酸锌(7结晶水) 硫酸锌(1结晶水) 氧化锌 |
52.1 22.7 36.4 80.3 |
7水硫酸锌和氧化锌常用,硫酸锌、碳酸锌、氧化锌生物学效价相似,但氯化锌不潮解,稳定性好 |
锰补充剂 |
硫酸锰 碳酸锰 氯化锰(4结晶水) 氧化锰 |
36.4 47.8 27.8 77.4 |
硫酸锰常用,且不潮解,稳定性好,生物学效价高,碳酸锰与之接近,氯化锰较差 |
硒补充剂 |
亚硒酸钠(5结晶水) 硒酸钠(10结晶水) 硒酸钠 亚硒酸钠 |
30.0 21.4 41.8 45.7 |
亚硒酸钠和硒酸钠均常用,它们均为剧毒物质,操作人员必须戴防护用具 |
钴补充剂 |
氯化钴(5结晶水) 氯化钴 硫酸钴(7结晶水) 碳酸钴 |
26.8 78.7 21.0 49.6 |
硫酸钴、碳酸钴、氯化钴均常用,而且三者的生物学效价均相似,但硫酸钴、氯化钴贮藏太久易结块,碳酸钴可长期贮存 |
碘补充剂 |
碘化钾 碘酸钾 碘酸钙 碘酸钠 |
76.5 59.3 65.1 64.1 |
化钾、碘酸钾最常用,碘化钾易潮解,稳定性差,长期 暴露在空气中释放出碘而呈黄色,部分碘会形成碘酸盐,碘酸钾稳定性好 |
微量元素的需要量与最高限量之间差距较大,故少量超量供给一般不易引起严重后果。我国当前生产和使用微量元素添加剂的主要品种大部分为硫酸盐、碳酸盐、氯化物。氧化物较少。硫酸盐含结晶水较高,易使设备腐蚀是其缺点,应用时不可使用工业级硫酸盐,因其重金属含量高,可造成猪品中的重金属残留并危害人的健康。碘盐常使用碘化钾,其虽可被猪充分利用,但很不稳定,应选择利用率高且稳定性好的碘酸钙等。
有机态的微量元素近年来已经开始在生产中应用,主要的有机形态有络合、螯合以及与蛋白质结合。由于动物体组织及天然饲料中存在的微量元素,以有机络合物或螯合物形态存在为多。因此,认为有机态微量元素的利用率高于无机态微量元素。目前常用的有机态微量元素有蛋氨酸锌、蛋氨酸锰、蛋氨酸铁、赖氨酸锌及赖氨酸铜等。
(二) 维生素添加剂
1、维生素添加剂应用要点:在实际生产中因严重缺乏某种维生素而产生特异缺乏症是很少见的,经常遇到的是因维生素不足,而出现的非特异状态。例如,皮肤变粗、生长缓慢和生产水平下降、抗病力减弱等。产生非特异状态的原因是多种多样的,与饲料或饲养中的一些因素相互影响有关。当影响某种维生素吸收利用的因素存在时,就应增加这种维生素的给量。在饲料工业中,维生素不是按传统作用法治疗某种维生素缺乏症,而是作为饲料中营养的补充,增加动物抗病或抗应激反应的能力,或是促进生长,提高某种畜产品的产量和质量而加的。
应用维生素添加剂应注意的问题:维生素作为一类低分子有机化合物,其稳定性受多种因素的影响,商品维生素制剂对氧化、还原、水分、热、光、金属离子、酸碱度等因素具有不同程度的敏感性。
①维生素在维生素预混料(不含氯化胆碱)中的稳定性比在维生素-矿物元素预混料中的稳定性高。
②有高剂量矿物元素、氯化胆碱及高水分存在时,维生素添加剂易受破坏。因此,氯化胆碱宜制成单一的预混剂。多种微量元素为强氧化剂或还原剂(如碘和铁),铜和铁能催化自由基形成,形成自由基是自动氧化的第一步,进而促进氧化反应。
③添加氧化剂,可延长促使活性维生素氧化的诱导期,大大减少维生素在贮存期(4~8周)中的氧化损失。
④维生素添加剂应在避光、干燥、阴凉、低温环境条件下分类贮藏。维生素在全价配合饲料中的稳定性也取决于贮存条件。
⑤在使用维生素添加剂时,不但应按其活性成分的含量进行折算,而且考虑加工贮藏过程中的损失程度适当超量添加(见表3-11)。
表3-11 维生素添加剂的规格要求(g/ml)
种 类 |
外 观 |
粒度(个/克) |
含 量 |
容重(克/毫升) |
维生素A, 乙酸脂 维生素D3 维生素E, 乙酸脂 维生素K3 (MSB) 维生素K3 (MSBC) 维生素K3(MPB)盐酸B1 硝酸B1 维生素B2
维生素B6 维生素B12
泛酸钙 叶酸 烟酸 生物素 氯化胆碱 (液态制剂) 氯化胆碱 (固态制剂) 维生素C |
淡黄到红褐色 球状颗粒 奶油色细粉 白色或淡黄色 细粉或球状颗粒 淡黄色粉末
白色粉末
灰色到浅褐色粉末 白色粉末 白色粉末 橘黄色到褐色,细粉 白色粉末 浅红色到浅黄色粉末 白色到浅黄色粉末 黄色到浅黄色粉末 白色到浅黄色粉末 白色到浅褐色粉末 无色液体
白色到褐色粉末无色结晶, 白色到淡黄色粉末 |
10万~100万
10万~100万 100万
100万
100万 100万 100万 100万 100万
100万 100万
100万 100万 100万 100万 —
因载体不同而异
因粒度不同而异 |
5万IV/g
10~50万 IV/50%
50%甲萘醌
25%甲萘醌
22.5%甲萘醌
98% 98% 96%
98% 0.1~1% 98% 97% 99% 2% 70%、75%、 78% 50% 99% |
0.6~0.8
0.4~0.7 0.4~0.5 0.55 0.65
0.45
0.35~0.4
0.35~0.4 0.2
0.6 因载体不同而异
0.6 0.2 0.5~0.7
因载体不同而异
含70%者为1.1 因载体不同而异 0.5~0.9 |
2、常用的维生素添加剂:维生素是最常用也是最重要的一类饲料添加剂。维生素添加剂种类很多,按其溶解性可分为脂溶性维生素和水溶性维生素制剂两种。维生素添加剂主要用于对天然饲料中某种维生素的营养补充、提高猪抗病或抗应激能力、促进生长以及改善猪产品的产量和质量等。目前,列入饲料添加剂的维生素种类在15种以上。在以玉米和豆粕为主的日粮中,通常需要添加维生素A、D3、E、K、B2、烟酸、泛酸、胆碱及维生素B12。在各维生素添加剂中,胆碱、维生素A、K及烟酸的使用量所占的比例最大。对猪而言,常用谷物及其副产品中的烟酸几乎不能被利用,其需要量主要依靠添加外源维生素供给,设计生产维生素添加剂时可参考美国NRC标准,并在某些维生素单体的供给量上以2~10倍超量添加,由于猪品种、生产性能、饲养条件以及生产目的等方面的差异,在不同企业生产的预混料中,含有各单体维生素活性单位范围的差异相当大。各种维生素添加剂的规格见表3-12。
表3-12 维生素添加剂的规格要求
种类 |
水溶性 |
重金属 (毫克/千克) |
砷盐 (毫克/千克) |
水分(%) |
维生素A,乙酸脂 维生素D3 维生素E,乙酸脂 维生素K3(MSB) 维生素K3(MSBC) 维生素K3(MPB) 盐酸B1 硝酸B1 维生素B2 维生素B6 维生素B12 泛酸钙 叶酸 烟酸 生物素 氯化胆碱(液态制剂) 氯化胆碱(固态制剂) 维生素C |
在温水中弥散 可在温水中弥散 吸附制剂不能在水中弥散 溶于水 可在温水中弥散 溶于水的性能差 易溶于水,有亲水性 易溶于水,有亲水性 很小溶于水 溶于水 溶于水 易溶于水 水溶性差 水溶性差 溶于水或在水中弥散 易溶于水
氯化胆碱部分易溶于水
溶于水 |
<50 <50 <50
<20 <20 <20 <20 <20 — <30 — — — <20 — <20
<20 - |
<4 <4 <4
<4 <4 <4 — — — — — — — — — —
— — |
<5.0 <7.0 <7.0
— — — <1.0 — <1.5 <0.3 — <20(毫克/千克) <8.5 <0.5 — —
<30 — |
(三)氨基酸添加剂
蛋白质营养的实质是氨基酸营养,而氨基酸营养的核心是氨基酸之间的平衡。植物性饲料的氨基酸,几乎都不平衡,即或是由不同配比天然饲料构成的全价配合饲料,尽管依据氨基酸平衡的原则配料,但它们的各种氨基酸含量和氨基酸之间的比例仍然是变化多端、各式各样的。因而,需要氨基酸添加剂来平衡或补足饲料限制性氨基酸的不足,使其它氨基酸得到充分利用。
1.氨基酸添加剂的作用:
(1)节约蛋白质并提高饲料利用效率:一般在以谷物和豆粕为主的植物性饲料中,赖氨酸等含量少,不能满足猪的需要,如按需要予以补加,可以大大节省蛋白质,降低饲料成本,提高生产效率。大量试验表明,在一定的范围内,在以谷物为主要饲料的配合饲料中,添加0.1%左右赖氨酸,可节约蛋白质1%以上,并提高饲料利用效率,提高猪的日增重。
(2)改善肉的品质:试验研究证明,猪的日粮中添加赖氨酸,可以使氨基酸得到平衡,提高体内合成蛋白质的效率,相对的降低体脂肪含量,增加瘦肉比例,改善肉质。
(3)提高消化机能:国外研究证明,采取降低猪日粮的蛋白质水平,补加赖氨酸、蛋氨酸等方法,有效地改善了猪的消化机能,减少了疾病,增强抵抗力。
(4)减少应激:应激就是由于外界环境条件变化或其它因素的改变使动物产生一种生理学适应的现象,会使采食急剧下降,影响生长和畜产品质量。通过添加某种氨基酸,可以使氨基酸得到平衡,减少蛋白质氧化供能,可以减少热应激等应激症的发生。
2.常用的氨基酸添加剂:
氨基酸是构成蛋白质的基本单位。天然饲料的氨基酸含量差异很大,且平衡很差。使用氨基酸添加剂,可平衡或补足特定生产目的所要求的氨基酸需要量,保证配合饲料中各种氨基酸含量和氨基酸之间的比例平衡。添加氨基酸作为提高饲料蛋白质利用率的有效手段,是配合饲料中用量较大的一类添加剂。目前作为添加剂使用的有赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸等。用量较大的是蛋氨酸和赖氨酸。
(1)赖氨酸:赖氨酸是猪所必需的氨基酸,一般饲料添加剂为L-赖氨酸盐酸盐(以干基计)≥98.5%。在饲料中具体添加L-赖氨酸盐酸盐的量,应根据猪营养需要量确定。一般在饲料中的添加量为0.05%~0.3%,即每吨饲料添加500~3000g。但在计算添加量时应注意,按产品规格,其含有98.5%的L-赖氨酸盐酸盐,但L-赖氨酸盐酸盐中的L-赖氨酸含量为80%。因此产品中含有L-赖氨酸仅为78.8%。
(2)蛋氨酸:蛋氨酸是饲料最易缺乏的一种氨基酸。蛋氨酸与其他氨基酸不同,天然存在的L-蛋氨酸与人工合成的DL-蛋氨酸的生物利用率完全相同,营养价值相等,故DL-蛋氨酸进口检测标准为:产品含DL-蛋氨酸(以干基计)≥98.5%,砷(以砷计)≤2mg/kg,重金属(以铅计)≤20% mg/kg,水分≤0.5%,氯化物≤0.2%。蛋氨酸的使用可按畜禽营养需要量补充添加,在猪饲料中的一般添加量为0.05%~0.2%,即每吨配合饲料中添加500~2000g。
蛋氨酸添加剂的原料选用:在饲料工业中广泛使用的蛋氨酸有两类,一类是D-蛋氨酸,另一类是DL-蛋氨酸羟基类似物及其钙盐。目前,国内使用的蛋氨酸大部分为粉状DL-蛋氨酸或L-蛋氨酸,孟山都有限公司生产的蛋氨酸羟基类似物(DL-MHA-FA)及其钙盐。它虽没有氨基,但具有可以转化为蛋氨酸所特有的碳架。故具有蛋氨酸的生物学活性。但是,它的生物学活性只相当于蛋氨酸的80%,也有报导说,它的生物学活性为70%左右。蛋氨酸羟基类似物还有特殊的用途,
赖氨酸添加剂的原料选择:饲料中添加赖氨酸的单位,一般以纯L-赖氨酸的重量来表示。配合饲料中常用的是L-赖氨酸盐酸(C6H14N2O2·HCl),在商品上标明的含量为98.5%,指的是L-赖氨酸和盐酸的含量,实际上扣除盐酸后,L-赖氨酸含量只有78%左右。
(四)非蛋白氮饲料添加剂
非蛋白氮物质只能作为反刍动物补氮的饲料添加剂,瘤胃内的微生物可以用其合成蛋白质,已为理论和实践所证实。常用添加剂主要有尿素、氨、缩二脲、磷酸铵、碳酸铵、氯化铵和硝酸铵等。
猪体内几乎不能应用非蛋白氮物质,因此非蛋白氮物质不能作为猪的饲料添加剂,如果应用则可导致猪的氨中毒。
二、非营养性添加剂
非营养性添加剂虽不是饲料中的固有营养成分,本身亦没有营养价值,但有着特殊的明显维护机体健康、促进生长和提高饲料的转换效率等作用。
(一)生长促进剂:生长促进剂可以改善动物的日增重和育肥、饲料的转化效率,提高动物生产能力,节省饲料开支。
1、抑菌生长促进剂:
(1)、抗生素添加剂:抗生素是一些特定微生物生长过程中的代谢产物,它除用作防治疾病外,也可作为生长刺激剂使用,特别是在卫生条件和管理条件不良的情况下,效果更好。
使用抗生素作为饲料添加剂,要特别注意长期使用和滥用抗生素产生抗药性和在动物产品中的残留问题。例如,土霉素促进生长效果虽好,但有产生抗药菌株和易吸收残留的缺点。为了合理利用抗生素添加剂,防止病菌产生抗药性的措施有以下几点:
①好选用动物专用的、吸收和残留少的、不产生抗药性的品种。
②严格控制使用剂量,保证使用效果,防止不良副作用。
③抗生素的使用期限要作具体规定,研究证明,抗生素在动物体内蓄积到一定水平时,即不再蓄积,此时食入量与排泄量呈平衡状态,如果停药,则体内残留的抗生素可以逐步排出。大多数抗生素消失时间约需3~6天,故一般规定 在屠宰前7天停止添加。
抗生素是一类由微生物(细菌、放射菌、真菌等)发酵产生的具有抑制和杀灭其他微生物的代谢产物。目前已有多种抗生素可人工合成。抗生素主要功能是抑制动物肠道中有害微生物的生长与繁殖,控制疾病发生和保持猪体健康;促进有益微生物的生长并合成对猪体有益的营养物质;防止猪肠道壁增厚,增进猪对营养物质的消化与吸收,促进猪的生长与生产。但抗生素添加剂的应用存在着诸多负面效应,其主要是残留和抗药性问题。自1999年1月1日起,欧共体已明文规定在饲料中禁止使用维吉尼霉素、泰乐菌素、杆菌肽锌和螺旋霉素。随着我国加国WTO,使我国的畜产品打入国际市场,对抗生素的使用有必要加以严格控制,并根据不同国家,不同地区对畜产品的要求,做到少用或不用抗生素。在目前情况下,必须严格按照国家有关规定,使用时严格控制用量,对上市生猪严格实行停药期制度,确保人类健康。我国允许作为饲料添加剂的抗生素有:杆菌肽锌、硫酸黏杆菌素、北里霉素、恩拉霉素、维吉尼亚霉素、泰乐菌素、土霉素、盐霉素和拉沙里菌素钠等。具体规定详见附录。
(2)驱虫保健添加剂:
寄生虫种类很多,驱虫药也很多。目前效果最好的是属于氨基糖苷类抗生素的潮霉素B和越霉素A。潮霉素B预混剂的商品名为“效高素”,为白色或黄色小片或细粒,它除了具有破坏猪蛔虫和结节虫生殖机能,切断这类蠕虫的生活周期外,还有抗菌作用和促生长作用。越霉素A预混剂的商品名为“得利肥素”,也兼有以上作用。
(3)合成抗菌药添加剂:
喹恶啉类:如喹乙醇国内已有生产,该药具有抗菌作用和促进蛋白质合成作用,提高饲料中能量和氮的利用效率,因此,对肉牛具有促进生长作用。
2.激素:
(1)生长激素:是动物脑下垂体前叶分泌的蛋白质激素,在代谢中促进蛋白质合成和脂肪的分解,可使生长加快,缩短饲养周期。生长激素国内禁止使用。
(2)性激素:可提高蛋合质的合成作用,人工合成的乙烯雌酚,已雌酚等。我国已禁止使用。
3.生菌剂:生菌剂又名益生素(Probiotic)。它是由一些有益的好气性菌、厌气性菌、乳酸菌、酵母菌和霉菌类培制而成的活菌制剂,生菌剂是具有取代或平衡生态系统中一种或多种菌系功能的微生物添加剂。由于生菌剂是天然产品,对于合成或发酵产物有其独特的优越性,因而作用效果好,完全无残留,副作用少等。
(1)生菌剂的作用:
①消化道菌群正常化:通过生菌剂菌群大量繁殖,抑制、排斥病害菌,如病原性大肠杆菌、梭状菌、沙门氏菌、β-溶血性类杆菌等,从而恢复并保持正常(健康)的消化道菌群的优势。
②大肠功能正常化:维持正常的PH值,维持其正常功能。
③提高消化道的吸收功能:肠内菌群功能的正常化,改善消化道的吸收功能,提高了钙磷及微量元素的吸收。
④参与消化道淀粉酶、蛋白酶及维生素B族等养分的合成。
⑤减少氨及其它腐败物质的生长,肠内容物、粪便中氨量减少。
⑥阻碍肠内细菌产生胺,减少动物的腹泻;中和大肠菌内毒素等毒性物质。
⑦刺激肠管免疫系统细胞,提高局部免疫功能和抗病能力。
(2)活菌制剂作用机理:活菌制剂主要菌种为乳酸杆菌属、双岐杆菌属、链球菌以及某些枯草菌、酵母菌、芽孢杆菌等,活菌制剂维持动物肠道正常微生物区系的平衡,抑制肠道有害微生物繁殖。正常的消化道微生物区系对猪具有营养、免疫、刺激生长等作用,消化道有益菌群对病原微生物的生物拮抗作用,对保证猪的健康有重要意义。活菌益生素以对酸、碱、热等变化抗性强的孢子活菌作为有效成分。除了对有害微生物生长拮抗和竞争性排斥作用外,活菌体还含有多种酶及维生素,对刺激猪生长、降低仔畜下痢等均有一定作用。
但作为饲料添加剂的益生素活菌,必须保证无有害有毒菌株,产品必须安全稳定,所选菌株应对各种影响因素有较强的抗性。
活菌制剂的主要作用机理是促进猪肠道内有益菌群的生长和增殖。活菌剂产生抗菌物质及过氧化氢和有机酸可抑制和排斥有害菌群如大肠杆菌等生长,从而使宿主肠道内建立起有利于机体健康和消化代谢的菌群平衡新体系;增进肠道内活性物质的合成。活菌剂能产生各种消化酶如蛋白酶、淀粉酶、纤维酶等,并能合成大量的B族维生素和维生素K和有机酸,从而使宿主猪消化代谢功能得以增强,营养状况得到改善;活菌剂可通过提高抗体水平,刺激猪机体的免疫系统和提高免疫力,增强宿主猪的抗病力以及强化免疫功能。最后,活菌剂可减少猪肠道内的氨及其他有害物质的产生,并可中和大肠杆菌产生的毒素,有利于宿主猪体内环境的改善。活菌制剂用于猪,能提高生长速度,提高饲料报酬,减少死亡率。
(3)生菌剂用法:生菌剂的最普遍使用方法是加入饲料内投喂,因之在饲料中具有一定的稳定性。配合饲料中所调制的生菌饲料必须能保持菌活力2~3个月;生菌剂与混合饲料中的抗菌素添加最大允许量并用,也必须发挥其原有的作用;还必须对消化道内的胃酸、胆汁等PH值急剧变化也能适应。因此,饲料添加生菌剂以对酸、碱、热均有抵抗力的孢子制剂为最适宜。
4.酶制剂:酶是生物机体合成具有特异功能的蛋白质。它的主要功能是催化机体内的生化反应,促进机体的新陈代谢,对促进机体的生长发育有着重要作用。
目前使用的酶制剂主要是消化酶,使用的目的是促进饲料的消化和吸收,主要用于消化机能尚未健全的仔猪,尤其是早期断奶的仔猪,在其开食料中添加这种酶制剂。作为饲料添加剂使用的主要酶制剂有蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、果胶酶、淀粉酶等单一酶制剂和混合酶制剂。
酶是一类具有生物催化性的蛋白质。近年来,由于生物技术的发展,酶制剂的应用越来越广泛。饲用酶制剂主要包括两大类,一类是外源性消化酶,包括蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等。其功能是补充仔猪体内消化酶不足,提高饲料的营养物质的消化率;二类是外源性降解酶,这类酶在动物组织细胞内不能合成,而微生物能合成,它们包括纤维素酶、半纤维素酶、β-葡聚糖酶、木聚糖和植酸酶等。其主要功能是降解猪难以消化或完全不能消化的物质或抗营养物质等,提高饲料营养物质的消化率。
现在商品酶制剂一般是经过稳定化处理的复合酶制剂或单一的酶制剂,多用于仔猪饲料,目的是提高饲料营养物质的消化率和吸收率,提高生产力,开发饲料资源,降低饲料成本,提高经济效益以及减少环境污染。近年来,对聚糖酶的研究较多,如大麦含β-葡聚糖,小麦含有阿位伯木聚糖,这些聚糖都是抗营养因子,可通过添加β-葡聚糖酶及木聚糖酶,消除其对猪消化与生长的负面作用。一些饼粕类饲料中的纤维果胶比重高,如豆饼中果胶可占其干物质量的14%左右,应用果胶酶可提高其饲料利用率。日粮中添加植酸酶能明显提高日粮植酸磷的生物学利用率,从而可替代无机磷或减少无机磷在日粮中的添加,减少猪的磷排泄与污染环境。由于酶对底物选择的专一性,其应用效果与饲料组分、猪消化生理特点等有密切关系,故应用酶制剂应根据特定的饲料和特定的猪及其年龄阶段而定,在使用过程中应注意防止高温处理。
7、营养再分配剂
8、寡聚糖
寡聚糖是一类由2~10个糖单位组成的水溶性小分子碳水化合物。一般包括异麦芽糖、异麦芽三糖和四糖、低聚果糖、半乳寡糖、甘露寡糖、木果糖、木葡寡糖、木寡糖和低聚乳糖醇等。由于这类物质在肠道内有类似抗生素的作用,故有人称之为“化学益生素”。
寡聚糖的主要作用:通过惟一选择性增殖双歧杆菌等猪肠道内的有益菌群并发挥作用,形成微生态竞争优势;有益菌群产生短链脂肪酸(主要是乙酸和乳酸)和一些抗菌物质,直接抑制外源致病菌和内源有害菌(如沙门氏菌、志贺氏菌、大肠杆菌等)生长繁殖,使宿主猪保持健康,减少疾病的发生;有益菌的增殖可促进吞噬细胞的活性,增强猪机体一系列免疫功能,提高猪的免疫力;增加体内B族维生素等营养素的合成,促进猪对营养物质的吸收;吸附肠道内病原菌,促进病原菌从猪体内排出,减少其对猪的危害。寡聚糖替代抗生素,具有饲料成本低,畜产品无药物残留等特点,是一类具有发展前途的新型饲料添加剂。
9、中草药添加剂
中药是天然的动、植物或矿物质,本身含有丰富的维生素、矿物质和蛋白质,在饲料中可以补充营养,另外还有促进生长、增强动物体质、提高抗病能力的作用。中药饲料添加剂无毒副作用和抗药性,而且资源丰富,来源广,价格便宜,作用广泛,既有营养作用,又有防病作用。
中草药添加剂:抗生素的微生物耐药性产生、化学合成添加剂的残毒或残留及对环境生态恶化的影响等问题,全世界回归大自然的呼声日益高涨。保护人类生存环境,寻找无(低)药残、无(低)污染,且提高畜禽饲养经济效益的天然活性物质作为添加剂,愈来愈为人们所关注。目前较多的注意力放在诸如中草药、海洋生物等方面。我国中草药饲料添加剂已研制开发出很多品种,大致有200多种草药用于添加剂,包括消炎抑菌、增强免疫功能以及促进消化等方面。但生产中,由于药材来源、加工方法等不同,有效成分变化大,难于控制质量。加之药源、容积、剂量、长期使用的副作用、与其它添加剂的协同和拮抗等问题,造成中草药添加剂进一步推广的困难。但中草药应用在我国源源流长,有着很好的基础,而且21世纪人们对食品安全性的要求越来越高,中草药添加剂的开发前景将十分广阔。
(二)饲料改良添加剂
1.抗氧化剂和防腐剂:抗氧化剂和防腐剂可防止饲料氧化变质,腐败霉变。
(1)抗氧化剂:抗氧化剂可以防止饲料有机物质,特别是不饱和脂肪酸的氧化和酸败,防止饲料中含有的维生素等活性物质氧化和效价降低。目前经常使用的抗氧化剂有乙氧基喹啉、二丁基羟基甲苯、丁基羟基回香醚、抗坏血酸及没食子酸丙酯等。其中用量最大的是乙氧基喹啉。其次是抗坏血酸。再次是二丁基羟基甲苯。
(2)防腐添加剂:实践中使用的防霉、防腐剂很多,其中作为饲料添加剂常用的为丙酸及其盐类。丙酸主要用作青贮的防腐败霉变。丙酸盐类没有臭味,饲料添加丙酸盐不影响饲料的适口性。丙酸盐没有挥发性,故防霉的持久性比丙酸好。丙酸及其盐类的防霉添加量,丙酸在青贮中要求在1%以下,在配合饲料中要求在0.3%以下。
2.调味、增香、诱食剂:这种添加剂笼称为风味剂,其目的是为了增进动物食欲,或掩盖某些饲料组分的不良气味,或增加动物喜爱的某种气味,改善饲料适口性,增加饲料采食量,代乳饲料中加入奶味香料等。属于这种添加剂的有糖精、谷氨酸钠(味精)、甘露糖醇、乳酸乙酯、乳酸丁酯、柠檬酸等。
3.酸化剂
酸化剂:酸化剂是一类作为饲料添加剂的有机酸的统称。常用的有机酸包括乳酸、富马酸、丙酸、柠檬酸、甲酸、山梨酸等。酸化剂的主要功能是补充幼年猪胃酸的分泌不足,降低胃肠道pH,促进无活性的胃蛋白酶源转化为有活性的胃蛋白酶;减缓饲料通过吸收;杀灭肠道内微生物菌群,减少疾病的发生;具有良好的适口性,刺激猪唾液分泌,增进食欲,提高采食量,促进增重;同时某些酸是能量代谢中重要中间产物,可直接参与体内代谢。酸化剂是目前取代抗生素作为猪促生长剂的最佳选择之一。目前市场上酸化剂一般由两种或两种以上的有机酸复合而成,主要是增强酸化效果,每吨饲料添加量在1~5千克不等。
4.着色剂:为了改善畜产品的外观,提高畜产品的商品价值,常在配合饲料中添加着色剂,通常用作饲料添加剂的着色剂多为天然色素。其中,最主要的是类胡萝卜素及叶黄素。
5.其他添加剂:
(1)分散剂:为防止饲料在加工和贮藏过程中结块,可在饲料中加入适量膨润土、沸石粉、二氧化硅、沉淀碳酸钙等抗结块剂,以增加流动性改善均匀度。当配合饲料组成中含有吸湿性较强的乳精粉、干酒精糟时更为重要。此类分散剂不含能量,添加量不宜过多,以免降低饲料质量,美国食品药物管理局规定用量不超过2%。
(2)粘结剂:在制造颗粒饲料或块状饲料时,为加强颗粒的坚固性,常在加工前加入粘结剂。常用的粘结剂有钠基膨润土、海藻酯钠、α-淀粉、糖蜜和水解皮革蛋白粉。其中后三种本身还具有营养作用。
(3)镇静剂(安静剂):在畜牧生产中为避免应激造成的影响,在特殊情况下(如疫苗、接种、转群、运输等),须在配合饲料中添加安静剂以减少因应激造成的异常和惊扰。为此常按规定量添加利血平、阿斯匹林、三烯甘油等。
(4)除臭剂:为防止畜禽排泄物的臭味污染环境,国外有名为F—Nick的产品。此种添加剂的重要成分是硫酸亚铁、酸性较强。牛饲料中添加1%,我国近年来研究证明腐植酸钙及沸石具有除臭作用。
(5)缓冲剂:使用缓冲剂能提高生长速度,防止酸中毒。
三、饲料添加剂原料的工业化生产
饲料添加剂种类繁多,性质各异。从化学结构上讲,有结构简单的无机化合物,还有结构复杂的大分子有机化合物;在化学性质上,有些稳定性强,有一些则易氧化,易吸水,易变性等。酶、激素、微生态制剂属于生物活性物质,生产、使用、保存都需要特殊工艺。微量元素添加剂,如硫酸亚铁,生产工艺简单,普通化工技术即可完成;而氨基酸工业、抗生素的合成则属于跨学科、跨行业的工业化大生产。综合饲料添加剂原料的生产方法和工艺要求,目前普遍应用的是化学法、发酵法、提取法和基因工程技术等。
(一)添加剂原料化学法生产
化学法是指用化学工程生产各种产品的工艺方法。化学工程则是研究化学工业与其他过程工业生产过程中所进行的化学过程、物理过程及其所用设备设计与操作和优化共同规律的一门工程学科。在饲料工业中应用化学工程技术,可以快速、安全、经济地生产价格低、质量高的饲料添加剂原料。在饲料添加剂原料中,很多生产过程都是用化学法来完成的,如各种微量元素添加剂,某些饲料改良剂以及大部分维生素。
1.用化学法生产的饲料添加剂 饲料添加剂原料中,能用化学法生产的添加剂种类很多,所有矿物质添加剂、大部分维生素和饲料改良剂都是用化学法生产的。表3-13列出了能用化学法生产的维生素原料。
表3-13 化学法生产的维生素添加剂
维生素名称 |
起始原料 |
常用方法 |
最终产品 |
VA |
β-紫罗兰酮 |
O.Isler法 (甲醛合成法) |
VA 棕榈酸酯 |
VK |
甲基苯醌 或β-甲基萘 |
加成反应 |
硫酸甲萘醌 |
VE |
1、2、4-三甲苯 |
缩合反应 |
己酸VE |
VB1 |
丙烯腈 |
加成、缩合反应 |
盐酸VB1 |
VB2 |
葡萄糖 |
缩合、环化 |
VB2 |
烟酸 |
2-甲基-5-乙基吡啶 3-甲基吡啶 |
硝化氧化法 氨或高锰酸钾氧化 |
烟酸 |
VB6 |
氯乙酸 |
缩合、环化反应 |
盐酸VB6 |
氯化胆碱 |
环氧乙烷或氯乙醇 |
|
氯化胆碱 |
泛酸 |
异丁醛 |
|
D-泛酸钙 |
B11 |
对硝基苯甲酸 |
酰化反应 |
叶酸 |
2.化学法生产工艺示例
(1)烟酸化学法生产的典型生产工艺 烟酸的生产工艺是化学法生产维生素的典型工艺。用2-甲基-5-乙基吡啶生产烟酸的工艺过程见图3-2。首先是2-甲基-5-乙基吡啶和硝酸混合,进入反应器,反应后产物经膨胀分成两相。液相经脱水后进入结晶器,分出的二氧化氮气体进入吸收器与水反应生成硝酸,回收再利用。从结晶器出来的粗烟酸硝酸盐经离心机与水分开,分离的固体经溶解、中和后制成烟酸,经结晶、离心、干燥、过筛得烟酸产品。该法的特点是生产规模大,技术成熟,产品纯度高,原料价廉易得,生产成本低。
图3-2 烟酸生产工艺流程示意图
(引自:《化工百科全书》)
1-混合容器 2-压力泵 3-反应器 4-膨胀器 5-脱水脱气塔 6-吸收器 7-结晶器 8-离心机 9-溶解器 10-中和器 11-结晶器 12-离心机 13-干燥器 14-筛子
(二)添加剂原料微生物发酵法生产
与其它微生物发酵工程生产领域一样,当今饲料添加剂所涉及的微生物发酵生产技术都起源于天然发酵技术,如酿酒、制酱、奶酪等。整个20世纪是微生物发酵工程技术迅速发展的100年。1905年开始利用纯粹培养发酵技术,以固体培养基分离培养微生物,建立了酒精、酵母、淀粉酶等产品的制造工艺。1929年青霉素的发现、化学工程和酶化学的进步,形成了微生物深层发酵技术,从而使抗生素、有机酸、维生素、酶制剂、激素等的工业化生产成为现实。20世纪50年代,生物化学和微生物遗传学在发酵工程中的应用,实现了应用微生物代谢控制发酵技术工业化生产氨基酸的新工艺。60年代,随着石油微生物研究的进展,发现了微生物非碳水化合物原料的发酵技术,从而开始利用石油化工产品、污水、废弃物生产单细胞蛋白质,实现了微生物发酵工程资源开发与环境保护的综合利用。进入70年代后,随着分子生物学、细胞工程、酶工程、分子育种等的发展,建立了应用生物工程和生物技术生产酶、干扰素、激素等的现代化工艺。至此,微生物发酵工程已经成为饲料添加剂原料生产的主要途径。
1.微生物发酵在饲料添加剂工业中的应用 微生物在饲料添加剂原料生产中应用极为广泛,生产中,利用不同菌种,选用不同原料,控制一定发酵条件,结合一定代谢控制发酵技术,即可实现某种添加剂的工业化生产。在微生物发酵工程中,能生产的发酵产品数量达一千多种,但目前应用的饲料添加剂主要是以下三类产物。
(1)利用微生物菌种和内含物 各种微生物本身是一个生命体,菌种内包含着微生物生长繁殖所需要的一切营养素,除含有丰富的蛋白质以外,还含有油脂、维生素等。在人工控制的条件下,利用农副产品、有机废水或石油制品等为原料可生产大量饲用酵母蛋白。通过饲用菌种培养发酵、过滤、吸附、提取等工艺可生产维生素B2、B12等。
(2)利用微生物产生的酶 微生物发酵的基础是细胞内产生的大量代谢酶,在人工控制下,可从发酵液中提取生产各种酶。酶制剂的生产已成为微生物发酵工程的又一重要用途。目前,在生产中广泛应用的由微生物发酵生产的酶有二十多种。饲料添加剂用的大多数酶是微生物发酵工程产品,如纤维水解酶、淀粉酶、蛋白酶等。
(3)利用微生物的某些代谢产物 人工控制微生物发酵过程,使某种中间代谢产物大量积累,经提炼加工制成添加剂,如柠檬酸、氨基酸等。绝大多数抗生素也是微生物代谢中产生的代谢产物。
2.用于添加剂生产的微生物 可用于生产饲料添加剂的微生物主要有三大类,细菌和放线菌、酵母菌和霉菌。它们与饲料添加剂生产的关系见表3—14。
表3—14 微生物与饲料添加剂原料生产
微生物 类别 |
微生物名称 |
产 物 |
添加剂 |
|
细菌 |
枯草芽孢杆菌 |
Bacillus subtilis |
蛋白酶 淀粉酶 |
酶制剂 酶制剂 |
德氏乳酸菌 |
Lactobacillus Delberuckii |
乳酸 |
酸味剂 |
|
费氏丙酸杆菌 |
Propionibacterium freudenreichii |
丙酸 |
酸味剂 |
|
地衣型杆菌 |
|
α—淀粉酶 |
酶制剂 |
|
嗜酸杆菌 |
|
支链淀粉酶 |
酶制剂 |
|
地衣型芽孢杆菌 |
Bacillus lichenifermis |
杆菌肽 |
酶制剂 |
|
多粘芽孢杆菌 |
Bacillus polmyxa var |
粘杆菌素 |
酶制剂 |
|
黑曲霉 |
Aspergillus niger |
β—淀粉酶 δ—蛋白酶 果胶酶 柠檬酸 |
酶制剂 酶制剂 酶制剂 酸味剂 |
|
霉菌 |
淡黄青霉 |
Penicillium luteum |
柠檬酸 |
酸化剂 |
绿色木霉 |
Trichoclerma viride |
纤维素酶 |
酶制剂 |