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饲用防霉剂的研究进展

2019.09.05

 
 
       饲料发霉和霉菌毒素是长久以来在畜禽和水产养殖中存在的严重问题。防霉剂的使用是解决此问题的最有效的途径之一。饲料是畜禽和水产养殖的物质基础,只有优质合格的饲料才能保证动物的健康生长。饲料在实际生产中一般占养殖成本的60%-70%,其一旦发霉变质无疑会给养殖者带来惨重的损失。然而,要彻底杜绝饲料的霉菌污染几乎是不可能的。霉菌存在于自然环境中,饲料原料在收割之前已经感染了少量霉菌,在长期的运输、储存过程,当温度、水分等条件合适,霉菌就会大量滋生,并产生霉菌毒素。饲料霉变,其营养物质被分解,适口性下降,造成畜禽的生长速度减慢,采食量下降,消化率降低,饲料报酬降低,影响动物的繁殖性能,干扰动物的免疫系统,甚至中毒死亡,给养殖业带来巨大的危害。
       饲料防霉剂是指能降低饲料中微生物的数量、控制微生物的代谢和生长、抑制霉菌毒素的产生、预防饲料贮存期间营养成份的损失、防止饲料发霉变质并延长贮存时间的饲料添加剂[1]。作为饲用防霉剂必须具备以下特点:⑴添加量小,对动物和人无毒无刺激作用;⑵稳定性强,贮存期长,不与饲料发生反应;⑶无异味,添加到饲料中不影响饲料的适口性和饲料的营养成分,不危害动物的健康;⑷经济、安全,使用方便,无致癌、致畸、致突变作用;⑸具有较强的广谱抑菌效果[2]。饲料防霉剂的使用是解决饲料霉菌及霉菌毒素污染的最有效的途径之一。
1、饲用防霉剂的作用机理
       各种饲用防霉剂真正发挥作用的形式是未电离活性分子,其作用机理主要有:(1)破坏微生物细胞和细胞壁,如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;(2)抑制细胞内的酶活或者破坏酶系统,如山梨酸与微生物酶系统中的琉基结合,从而破坏酶系统,抑制微生物代谢和细胞生长,从而达到抑菌的目的;(3)干扰细胞内pH值的稳定性,从而引起蛋白质、核酸和磷酸酯等结构的改变,抑制霉菌等有害微生物的增殖和霉菌毒素的产生,脱氢乙酸就是通过此方式进行抑菌的。
2、饲用防霉剂的分类
2.1 根据形态不同,分为粉状防霉剂和液体防霉剂
目前,国内在售的饲用防霉剂主要是粉状的,液体防霉剂量虽不是很多,但却表现出了强大的生命力。
粉状防霉剂,通常由一种或几种有机酸及其衍生物组成,部分植物提取物和中草药也常用作饲用防霉剂。粉状防霉剂分散性好,易与饲料其他成分混合均匀;添加工艺简单,不增加设备投资,操作简单,混合均匀度高;本身为固体含水量低,不增加整体饲料的含水量。
液体防霉剂,主要由丙酸、丙酸铵、丙二酸铵中的一种或者几种,再加上稀释剂或载体构成的混合物组成。由于液体防霉剂的添加量有限,如将其直接与饲料混合,很难混合均匀,因此液体防霉剂的添加必须配有喷涂设备。液体防霉剂在使用前要配制成一定浓度的液体,然后再进行喷涂,会增加饲料的整体含水量。
2.2 根据来源不同,分为化学防霉剂和天然防霉剂
化学防霉剂主要包括:丙酸及其盐类、苯甲酸及苯甲酸钠、山梨酸及其盐类、脱氢醋酸及其钠盐、富马酸及其酯类、双乙酸钠、复合型防霉剂。多年的研究和使用经验表明,最有效的防霉剂是丙酸及其盐类[3]。
天然防霉剂主要包括中草药和部分植物提取物,大量研究表明,陈皮、丁香、藿香、艾叶、蒲公英、杜仲、大蒜、橘皮等及其提取物对霉菌活性和霉菌的生长繁殖均有很轻的抑制作用[4-8]。          
3、影响饲用防霉剂效果的因素
       每一种饲用防霉剂都有其自身的特点及最佳作用条件,因此即使是同一种防霉剂,使用同样的剂量,在不同饲料中所发挥的防霉效果可能是不同的。影响防霉剂的因素主要来自两个方面:防霉剂自身和饲料。
3.1 防霉剂自身的影响因素
不同种类防霉剂的防霉效果不同,一般而言,各有机酸对霉菌的抑制强度表现为:丙酸>乙酸>甲酸>山梨酸。由于防霉剂发挥防霉作用的是其游离活性分子,这就要求防霉剂一定要能溶于水,并且不易和饲料中的钙等物质结合发生反应。另外,有的有机酸具有挥发性,尤其是丙酸的挥发性很强,这就要求在使用此类有机酸时用量一定要适当增加,以弥补挥发带来的损失。
3.2 饲料有关的影响因素
3.2.1 饲料的温度和湿度
温度和湿度是霉菌生长繁殖的必需条件,温度7℃,相对湿度75%时霉菌即可生长;温度为20%-30%,湿度80%以上时生长最好,因此,在不同温湿度条件下,对防霉剂的添加量有不同的要求,气温高,湿度大,添加量就应大。
3.2.2 饲料的pH值
不同的防霉剂抑菌作用的最适pH值范围不同。尤其有机酸防霉剂在饲料环境偏酸时抑菌能力强,饲料环境偏碱则不发挥作用,如苯甲酸的最适pH值为2.5-4.0,当pH值大于4以上时,防霉效果下降,在5.5以上时对很多霉菌无作用;当pH值大于5.6时,山梨酸几乎无抑菌作用,丙酸的最适pH值在4.0以下;富马酸二甲脂在pH值3-8之间有效。
3.2.3 饲料的成分
饲料含碳酸钙对有机酸抑菌有不利的影响,蛋白质也不同程度地使有机酸抑菌性能下降,而脂肪则能提高有机酸的穿透性,增进抑菌作用。所以,含碳酸钙、高铜或高蛋白质的日粮需要更高水平的防霉剂。
4、使用防霉剂应注意的问题
       防霉剂不能盲目使用,首先要考虑当地的气候条件,如北方常年气温低,并且干燥除夏季外,一般不用添加防霉剂,而在南方常年平均气温高,且炎热多雨,饲料储存必须加防霉剂。其次,饲料本身的水分也是一个至关重要的因素,水分含量在12%时,一般不须加防霉剂,而水分在16%以上时,防霉剂的作用微乎其微,只有饲料水分在14%左右时添加防霉剂才有效果,并且水分越高,防霉剂添加量越大。另外,饲料成分也会影响防霉剂的效力,淀粉含量越高,发霉危险性越大,脂肪含量高,有利于游离酸防霉剂的活性,但不利于盐类防霉剂的活性,饲料中钙盐含量高,降低游离酸防霉剂的活性。因此,防霉剂的选择和添加量要考虑饲料的成分。同时,饲料类型不同应选择不同的防霉剂,颗粒料由于制粒高温杀死大部分霉菌,在储存前期不宜发霉,所以要选择盐类等不挥发性防霉剂,而粉料的发霉时间要比颗粒料提前10d 左右,故选择易挥发的有机酸类防霉剂。
5、饲用防霉剂的发展趋势
5.1 由单一型向复合型转变
       饲料中单独使用某一种防霉剂往往效果不佳,因为任何一种防霉剂防霉的机理比较单一,对某几种特定的霉菌有效,而对其他菌株无效或效果不佳,且这种特效受环境影响比较大,而饲料又是许多原料混合物,其中含有各种霉菌和酵母菌, 同时饲料水分和霉菌密度都不一致,因此常采用多种防霉剂复配的办法来解决单一防霉剂的缺陷。防霉剂配伍使用时注意长效缓释型与速效型防霉剂结合,气雾型与接触型防霉剂结合,不同pH条件下敏感的防霉剂结合,以扩大防霉剂的作用范围,不同作用机理的防霉剂结合,扩大抑菌谱。
5.2 由化学防霉剂向天然防霉剂转变
       大多化学防霉剂都或多或少存在毒性、腐蚀性或在动物体内残留,因此一些对人和动物存在或潜在危害的防霉剂在部分国家和地区已经或将要被限制使用甚至停用。如富马酸二甲酯具有一定的毒性(与皮肤接触,可引起过敏性皮炎等),欧盟和我国都已作出了限用富马酸二甲酯的规定。研制无毒副作用,无残留的绿色环保型饲料防霉剂将成为今后研究和开发的热点。我国是天然中草药防霉剂应用最早的国家之一,中草药在我国资源丰富,以中草药为基础制备饲料防霉剂,不仅能达到良好的防霉效果,而且中草药多有清热、解毒、提高免疫力及营养丰富的特点。使用天然中草药防霉剂的最大优势是无毒副作用无残留,不影响动物群体的正常代谢。充分发挥中草药天然无公害优势,将更符合绿色食品的生产要求,其应用势头日趋上升,越来越受到人们重视,会有更为广阔的应用前景。
6、结语
       随着我国畜牧业的快速发展和人们生活水平的提高, 人们对食品及卫生的要求也在不断地提高, 同时饲料防霉问题已越来越受到人们的重视。但我国饲料防霉剂的应用与国外相比还有很大的差距, 在饲料防霉剂方面还有很多工作要做。如在基础研究方面,我们对饲料防霉剂的防霉机理还不是很清楚。防霉剂在动物体内的代谢过程、最终产物以及残留问题还要进一步深入研究和讨论。