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飼料是動(dòng)物生產(chǎn)中必不可少的一部分,它直接影響著動(dòng)物的生長(zhǎng)、健康與繁殖。然而,飼料中的霉菌和霉菌毒素污染在畜禽飼料中已成為不容忽視的問(wèn)題,被霉菌污染后質(zhì)量和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低,霉菌生長(zhǎng)繁殖中生成毒素,后者引起畜禽的急性或慢性中毒,阻礙生長(zhǎng)發(fā)育,甚至造成死亡;殘留在動(dòng)物性食品中的霉菌毒素被食入后危害人類健康。
霉菌毒素是霉菌在污染飼料或谷物后在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有毒次級(jí)產(chǎn)物。全球每年約有25%的谷物受到已知霉菌毒素的污染,約2%的農(nóng)作物因污染嚴(yán)重而失去營(yíng)養(yǎng)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前已報(bào)道霉菌毒素有400多種,其中危害較大的是黃曲霉毒素、鐮刀菌素、赭曲霉毒素、麥角毒素和鏈格孢毒素等。霉菌在溫度-5~60℃,相對(duì)濕度80%以上均能生長(zhǎng),繁殖力強(qiáng)。飼料原料采購(gòu)、加工、貯存過(guò)程中遇高溫高濕環(huán)境,飼料極易霉變產(chǎn)生毒素。
為防止飼料霉變,在飼料生產(chǎn)加工過(guò)程中適當(dāng)添加防霉劑和脫霉劑,是減少飼料霉變和霉菌毒素危害的重要手段之一。
什么是防霉劑?
防霉劑是防止飼料因微生物所致霉變或腐敗的物質(zhì)統(tǒng)稱。它們可以通過(guò)破壞霉菌細(xì)胞壁、抑制霉菌的酶活性或改變飼料中的環(huán)境條件,來(lái)達(dá)到抑制霉菌生長(zhǎng)的目的。
根據(jù)飼料添加劑目錄,允許在飼料加工過(guò)程中添加的防霉劑包括有機(jī)酸(如丙酸及丙酸鹽類、甲酸、乙酸及乙酸鹽類)以及化學(xué)合成物(如苯甲酸及苯甲酸鈉、山梨酸及山梨酸鹽類等)。它們都具有一定抗菌活性,能夠有效抑制霉菌的生長(zhǎng)和繁殖,保護(hù)飼料的品質(zhì)。以下是幾種常見(jiàn)飼料防霉劑的介紹:
1、丙酸及丙酸鹽類
丙酸是一種無(wú)色液體,具有揮發(fā)性,是目前國(guó)內(nèi)外使用最廣泛的防霉劑。丙酸的防霉作用機(jī)理有兩個(gè)方面:
(1)丙酸單分子可以在霉菌細(xì)胞周圍形成高滲透壓,導(dǎo)致霉菌細(xì)胞脫水,從而對(duì)其生長(zhǎng)起到抑制作用;
(2)丙酸可使H+解離,穿透霉菌細(xì)胞壁,通過(guò)對(duì)胞內(nèi)酶活性的抑制,使得霉菌繁殖受阻。
丙酸具有揮發(fā)性,在飼料貯存過(guò)程中可揮發(fā)釋放丙酸氣體,包裹于飼料顆粒表面,抑菌均勻,效果顯著。丙酸的揮發(fā)性使其對(duì)飼料混合均勻度要求不高,使用量低,見(jiàn)效快。對(duì)需氧芽孢桿菌、黃曲霉有較好的抑制作用。缺點(diǎn)也在于其揮發(fā)性,高溫制粒易揮發(fā),貯存中損耗快,防霉時(shí)間短,不便于長(zhǎng)期保存。
丙酸鹽為白色顆粒或粉末,無(wú)臭或稍有特殊氣味,易溶于水,包括丙酸鈣、丙酸銨和丙酸鈉。丙酸鹽的有效成分是解離后生成的丙酸分子而非鹽類。丙酸鹽的防霉效果受飼料中水分和pH影響。pH為7時(shí)丙酸鹽僅解離出0.8%丙酸分子,當(dāng)pH為4.9時(shí)游離丙酸可達(dá)到50%。丙酸鹽的解離后產(chǎn)生大量OH-,形成弱堿環(huán)境,阻礙進(jìn)一步游離丙酸分子的生產(chǎn)。因此,同等劑量的丙酸鹽和丙酸,后者的防霉效果更好。丙酸鹽不具有揮發(fā)性,對(duì)飼料混合均勻度要求高,用量大,影響飼料適口性,防霉功能受飼料含水量、pH影響,不能及時(shí)起作用。丙酸鹽優(yōu)點(diǎn)在于不揮發(fā)、耐高溫、刺激性小,適合長(zhǎng)期貯存的飼料產(chǎn)品。
2、甲酸
甲酸為小分子有機(jī)酸,無(wú)色透明、有刺激性氣味。相比于常用的有機(jī)酸,甲酸殺菌抑菌能力更優(yōu)。甲酸作為防霉劑使用時(shí),常與其他防霉劑復(fù)配使用。其中甲酸與植酸酶聯(lián)合使用時(shí),具有協(xié)同作用。甲酸性狀與丙酸類似,作為防霉劑,優(yōu)缺點(diǎn)與丙酸近似。
3、乙酸及乙酸鹽類
目前研究最廣泛乙酸及乙酸鹽類防霉劑有脫氧乙酸和雙乙酸鈉。脫氧乙酸為白色或淡黃色結(jié)晶粉末,對(duì)光熱穩(wěn)定,是一種廣譜抗菌劑,對(duì)細(xì)菌、霉菌和酵母菌均有抑制作用,其中對(duì)霉菌的抑制作用最強(qiáng),在不同pH下均有抗菌作用。
雙乙酸鈉(SDA)為白色晶狀物,易吸潮,150℃以上會(huì)分解。SDA是聯(lián)合國(guó)FAO/WHO組織推薦用于食品、飼料的防霉劑。SDA在飼料中加入比例在0.1%~1.5%,就可防止飼料霉變,使飼料貯存期延長(zhǎng)3個(gè)月以上。SDA抑菌的有效成分是乙酸,乙酸分子穿透霉菌、細(xì)菌、酵母等細(xì)胞壁,作用于細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì),使其變性,從而抑制細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖達(dá)到抑菌作用。
4、苯甲酸
苯甲酸為無(wú)色或白色針狀或片狀結(jié)晶,微溶于水。是目前使用量最大的防霉劑之一。苯甲酸鈉,白色顆粒或結(jié)晶狀粉末,無(wú)臭或微有安息香味,在空氣中穩(wěn)定,易溶于水。
有效防霉成分為苯甲酸活性分子。有效防霉成分為苯甲酸活性分子,防霉作用機(jī)理為苯甲酸活性分子穿透霉菌細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),非選擇性地抑制霉菌細(xì)胞呼吸酶活性和阻礙乙酰輔酶的縮合反應(yīng),阻斷能量代謝循環(huán),使代謝受阻,從而有效抑制霉菌生長(zhǎng)繁殖。苯甲酸及苯甲酸鈉的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低、易獲取、應(yīng)用效果好、無(wú)殘留、毒性小。缺點(diǎn)是對(duì)pH要求高,在pH<4作用效果更好,當(dāng)pH>4時(shí)防霉作用開(kāi)始減弱,有苦澀不良?xì)馕叮绊戇m口性。
5、山梨酸及山梨酸鹽類
山梨酸為白色結(jié)晶粉末或無(wú)色針狀結(jié)晶,無(wú)味或微有刺激性氣味,溶于水。山梨酸防霉作用機(jī)理:(1)山梨酸進(jìn)入微生物細(xì)胞,與微生物酶系統(tǒng)中巰基結(jié)合,通過(guò)破壞酶系統(tǒng)從而達(dá)到防霉作用;(2)山梨酸可在飼料表面形成一層均勻的有機(jī)酸保護(hù)膜,阻止霉菌與飼料接觸。山梨酸優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)霉菌、酵母菌、需氧菌均有抑制作用。缺點(diǎn)在于山梨酸防霉作用與pH相關(guān),當(dāng)飼料pH>7.5時(shí),山梨酸對(duì)霉菌幾乎無(wú)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。
山梨酸鹽類,多為白色或無(wú)色鱗片狀結(jié)晶,無(wú)臭或微有臭味,易吸潮,溶于水,在空氣中不穩(wěn)定,易氧化變色。山梨酸和山梨酸鹽可選擇性抑制霉菌生長(zhǎng),對(duì)有害霉菌有抑制生長(zhǎng)作用,對(duì)乳酸菌等有益微生物生長(zhǎng)無(wú)影響。
飼料防霉劑雖然能夠抑制霉菌的生長(zhǎng),但它們并不能將已經(jīng)存在的霉菌毒素完全消除,這時(shí)就需要使用脫霉劑來(lái)進(jìn)行處理。
什么是脫霉劑?
脫霉劑是指一類吸附、清除飼料中霉菌毒素的物質(zhì)總稱。霉菌毒素是飼料中的霉菌生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中所產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物,解決霉菌毒素對(duì)飼料的污染問(wèn)題至關(guān)重要,必須通過(guò)對(duì)被污染的飼料進(jìn)行處理,以減小對(duì)動(dòng)物的造成的危害。目前常見(jiàn)的霉菌毒素脫毒劑有以下幾種:
1、活性炭
活性炭是多孔不溶性粉末狀物質(zhì),活性炭可以吸附霉菌毒素,從而減少它們對(duì)飼料的污染。據(jù)報(bào)道活性炭對(duì)嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮、雪腐鐮刀菌烯醇等均有理想吸附效果。
2、硅鋁酸鹽類
天然硅鋁酸鹽物質(zhì),如沸石、膨潤(rùn)土、高嶺土、蒙脫石、硅藻土等,具有較大的表面積和離子吸附能力。對(duì)霉菌毒素有一定的選擇吸附作用而得到廣泛應(yīng)用和研究。因此,它們可以吸附霉菌毒素,減少其毒性。研究表明蒙脫石和潤(rùn)土能夠吸附赭曲霉毒素。然而實(shí)際使用中,天然硅鋁酸鹽僅對(duì)黃曲霉毒素B1有較強(qiáng)的吸附作用,對(duì)其他毒素吸附效果不佳??赏ㄟ^(guò)對(duì)硅鋁酸鹽類表面基團(tuán)進(jìn)行改性,從而提高對(duì)其他霉菌毒素的吸附效果。硅鋁酸鹽類對(duì)黃曲霉毒素吸附性能良好,經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母男曰蚧瘜W(xué)修飾,其吸附霉菌毒素能力更加廣泛。
3、生物多糖類
生物多糖脫霉劑是指微生物細(xì)胞壁多糖或從微生物中提取出的多糖。目前常見(jiàn)的生物多糖脫霉劑有酵母、酵母細(xì)胞壁、葡甘露聚糖等。研究表明,酵母可降低黃曲霉毒素B1對(duì)動(dòng)物的毒害作用,滅活酵母無(wú)明顯解毒作用,而對(duì)玉米赤霉烯酮具有更強(qiáng)的吸附能力。酵母和酵母細(xì)胞壁均可作為霉菌毒素脫毒劑使用。而酵母細(xì)胞壁對(duì)毒素的吸附能力強(qiáng)于酵母細(xì)胞,這表明酵母細(xì)胞壁的特殊結(jié)構(gòu)對(duì)霉菌毒素產(chǎn)生吸附力。酵母細(xì)胞壁有多糖、蛋白質(zhì),通過(guò)氫鍵、離子鍵和疏水作用對(duì)霉菌毒素產(chǎn)生吸附力,減少毒素在腸道吸收。從酵母細(xì)胞壁中提取的酯化葡甘露聚糖對(duì)黃曲霉毒素B1、赫曲霉毒素和T-2毒素具有較高吸附能力。葡聚糖分子結(jié)構(gòu)呈螺旋狀,可與多種霉菌毒素形成特異的互補(bǔ)結(jié)構(gòu),與霉菌毒素緊密結(jié)合,防止被腸道吸收,最終排出體外。報(bào)道指出日糧中添加0.5%酯化葡聚糖,可以有效降低黃曲霉毒素B1、赫曲霉毒素和T-2毒素的毒害作用。
4、微生物類
飼料中的微生物類脫霉劑是利用一些具有特殊功能的微生物或其代謝產(chǎn)生的酶來(lái)降解飼料中的霉菌毒素,通過(guò)微生物溫和降解霉菌毒素,減少使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿脫毒而破壞飼料營(yíng)養(yǎng)成分,微生物降解過(guò)程,不會(huì)帶入有毒有害的化學(xué)物質(zhì),還能盡可能減少飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失。
微生物類脫霉劑根據(jù)去除霉菌毒素機(jī)理,又分為吸附類微生物脫毒劑和降解類微生物脫霉劑。
(1)降解:這些微生物可以產(chǎn)生特定的酶,能夠分解或降解飼料中的霉菌毒素,從而減少其毒性。例如,某些細(xì)菌可以通過(guò)分解霉菌毒素的結(jié)構(gòu)來(lái)使其失去毒性。
(2)吸附:這些微生物具有較大的表面積和吸附能力,能夠吸附飼料中的霉菌毒素,從而阻止其被動(dòng)物消化系統(tǒng)吸收。這種吸附作用可以減少霉菌毒素對(duì)動(dòng)物健康的負(fù)面影響。