技术频道

主页 > 技术 > 饲养管理 > 饲料营养 > 酶制剂的后置添加技术

酶制剂的后置添加技术

作者:来源:时间:2008-06-10 15:02点击:

       1.引言
      酶制剂是由微生物产生的生物制品,自从1975年美国饲料工业首次把酶制剂作为添加剂应用于配合饲料中并取得显著效果后,饲用酶制剂日益受到世界养殖业的重视。但同时随着畜牧业的发展,抗生素、激素和药物类添加剂大量应用于饲料中,动物食品污染和有害物质残留日益加重,饲料安全问题日益突出。目前,许多国家都在努力加大饲料添加剂的管理,西欧、日本、美国等国家相继颁布了一系列法律,在饲料中禁止或限制使用抗生素、激素和药物类添加剂。我国于1999年5月出台了《饲料和饲料添加剂管理条例》,特别是最近公布了《饲料中盐酸克伦特罗的测定》标准。“天然、绿色、无污染、无残留”成为21世纪世界畜牧业发展的主题。酶制剂作为一类高效、无毒副作用和环保的“绿色”饲料添加剂在畜禽养殖业中具有广阔的应用前景,正在逐步替代常用药物类添加剂,实现添加剂“绿色化”。
    
      饲料安全是关系到食品安全和群众利益的一件大事,是全社会关注的热点。近年来,欧洲一些国家因饲料安全问题如“二恶英”和“疯牛病”等造成了巨大的经济损失,并引发了严重的政治事件,使整个欧洲的畜产品生产和食品工业在国际竞争中长期处于不利地位。随着我国加入WTO的临近,生产无残留、无污染的天然 “绿色”畜产品是当务之急。实现畜产品“绿色化”的核心问题是少用或不用抗生素等药物类添加剂,应用诸如酶制剂、微生物制剂等“绿色”生物技术产品,以解决畜牧生产中疾病的预防、生产性能的提高等问题。饲用酶制剂作为一种新型“绿色”环保添加剂,其效能特点有:
    
      ①补充动物内源酶的不足,提高饲料报酬;
      ②分解植物细胞壁,促进营养物质的消化吸收;
      ③消除饲料中的抗营养因子,提高饲料转化率;
      ④增强动物的抗病能力,提高畜禽成活率;
      ⑤降低氮、磷的排泄量,减少环境污染。
    
      2.制粒膨化过程中酶制剂活性的变化
    
      酶作为一种蛋白质,具有蛋白质的一切理化性质,与所有的蛋白质一样,酶对环境因素很敏感。温度、pH值、水分、强酸、强碱、紫外线和贮存过程等都会对酶活产生很大的影响。随着饲料厂中越来越多地装备有热加工设备,如膨化机、挤压调质器或其他类型的强调质设备以及高温短时加工设备。饲料在制粒、挤压和膨化过程中受温度、压力和水分的强烈作用,这就破坏了酶制剂等热敏性微量组分的大部分功效。
    
      一般酶活性的最适温度为30-45℃,超过60℃时酶就会变性,丧失活性。但制粒、膨化过程中的温度可达120-150℃以上,并拌有高湿、高压 [3]。在这样的条件下,大多数酶制剂的活性都将丧失殆尽。经过对以大麦和小麦为主要原料的猪饲料进行上述膨胀加工,其中热敏性较高的植酸酶在经过各个加工工序的相对活性如表1所示[4]。Israelsen报道,110℃时植酸酶的活性存留率为零;Van der poel报道,110℃时β-葡聚糖酶和纤维素酶的活性已无法检测到[5];Gradient报道,淀粉酶在80℃时活性明显大幅下降。
      
      Gradient等(1993)指出,制粒引起酶活性变化的程度和酶制剂的类型、制粒工艺有关。如将酶制剂进行“包被”处理,制成微胶囊,酶的热稳定性就有所提高,一方面是防止了配合饲料加工过程中的热、湿、酸和碱等不利因素的破坏;另一方面是躲过了酶制剂在胃液中作为蛋白质被降解而失活。如制粒温度超过85℃,就应采用液体酶制剂喷涂到冷却后的颗粒料上,从而避免高温蒸汽对酶活的不利影响。
    
      水分含量对酶制剂活性同样有很大的影响。经过“包被”处理的饲用酶制剂,在干燥条件下,90℃加热30min不会失活,但在相同温度下供给蒸汽,酶制剂就会迅速失活。
    
      由上述可知,制粒、膨化过程中的温度、压力和水分等对酶制剂活性有很大影响。因此,制粒、膨化后液体酶制剂喷涂技术日益受到青睐。制粒、膨化后喷酶是将液态酶制剂在饲料制粒、膨化后添加到饲料中去的技术,这样就可避免在饲料预处理和制粒、膨化过程中损失添加剂的有效成分。
    
      3.后置添加技术的优点
    
      ⑴ 可使酶制剂等热敏性微量组分免受热加工的损害,减少这些组分的添加量,从而降低生产成本。
    
      ⑵ 把酶制剂等微量组分的添加设置在制粒或膨化之后,采用离线喷涂工艺,有利于根据用户的需求来添加,从而可以满足用户的要求。
    
      ⑶ 可以做到“即售即喷”,始终为用户提供新鲜产品。
    
      ⑷ 通过采用离线喷涂工艺,饲料厂不仅可以节省成品仓的数量,而且也可以取代价格昂贵、占用空间较大的微量配料系统,进而降低饲料厂的一次性投资。
    
      4.酶制剂后置添加技术的发展及现状
    
      酶制剂后置添加技术在饲料工业中的应用,首先始于氨基酸、油脂等液体添加技术。随着动物营养学不断深入以及饲料安全呼声的不断提高,人们认识到保护酶制剂等热敏性微量组分、降低环境污染和生产新鲜饲料的必要性和迫切性。世界上各设备生产商,如瑞士的Buhler、德国的Kahl和Chevita、美国的Finnfeads、丹麦的Sprout-Matador、比利时的Schranwen和荷兰的Wijnveen等公司纷纷投入到研制液体喷涂机的行列上来,并不断有新产品问世。
    
      国内对液体后喷涂的认识始于20世纪80年代末,而液体喷涂机的出现只是在近几年。时至今日,生产厂家也屈指可数。机型主要有两种:一种是以中国农业机械化科学院畜禽机械研究所的LC-50型喷涂机为代表的立式离心雾化喷涂机,另一种以瑞士Buhler公司早期产品DMWT系列为模型的卧式液体喷涂机。
    
      5.液体酶制剂后置添加技术
    
      由于液体后喷涂的优越性,国内外饲料生产商纷纷采用这种工艺添加酶制剂等热敏性微量组分
      
      5.1 不同的后添加方法
    
      5.1.1 直接添加悬浮液或胶体
      
      Kvanta(1987)报道将含有少量生物活性的物质(包括维生素、酶制剂、微生物制剂等)结合到制粒后的饲料中,将含有生物活性的物质先与一种惰性物质载体混合成液体,形成均匀的悬浮液,悬浮液再通过一种设备转化为一种可作用于粒料的形态,形成均匀的一层薄膜覆盖于粒料的表面。Lavery (1996)也报道了一种添加酶制剂等组分到颗粒中的方法:将添加物质与一种粘性胶体混合后,再与饲料颗粒混合。这种覆盖胶体的颗粒基本上是均匀的,对混合机的污染也很小,它的添加量约为2-40kg。这两种添加方法,比较适合于小批量生产饲料或农场自行加工。
    
      5.1.2 喷雾添加液体
    
      目前,国内外有关热敏性微量组分液体后置添加的报道不多,而且主要集中在欧美几个主要工业发达国家。现把当今几种比较有代表性的液体添加系统介绍如下:
    
      德国Amandus Kahl公司是开发后置添加技术的先行者,其液体添加系统的核心是旋转喷雾添加机Rotospray。该机机内的中部设置有一组高速旋转的转碟,当转碟高速旋转时,可将1ml的液体饲料原料分开为1000万粒雾粒,喷洒在转碟四周由上而下的颗粒或膨化饲料上。该机结构简单,喷雾效果好,分布均匀。据资料介绍,当用于添加植酸酶时,液体分布的均匀度的变异系数小于10%;当颗粒料的流量为5-20t/h时,液体料喷在颗粒饲料上的达 98%以上。
    
      比利时的Schranwen公司与美国的Finnfeads公司联合开发了新型喷涂-添加系统。该系统通过一台泵将液态的酶制剂以经过计量的流速送至一气助雾化喷咀,喷咀位于一旋转圆盘的上方,这个圆盘从一个冲击式称量器中接收颗粒饲料,并能使物料在其上停留大约30s。由于圆盘的转动,再加上有一个浆轮对颗粒饲料的不断翻动,因而所有的颗粒都能被喷涂到。
    
      诺和诺德公司(1993)开发了一种液体喷涂系统,这种系统能满足饲料制粒后液体酶制剂的要求。它主要由一个高精度的计量泵组成,它将精确量的液体酶制剂,经气压喷头喷出,并且泵的输出可根据饲料的不同而调整。
    
      Daniso公司也开发了一种将液体酶制剂喷涂到颗粒饲料表面的酶喷涂系统,这种喷涂系统在添加液体酶制剂时,能保证添加量的精确和安全,并且该公司还配套生产了一系列的液体酶制剂[5]。
    
      丹麦Sprout-Matador公司于1999年开发了微量液体添加系统(Micro Fluid System MFS),该系统主要用于添加酶制剂等微量液体组分到颗粒上。该系统的喷涂剂量能够达到每吨饲料10g,并且其变异系数(CV)小于10%。由于MFS系统能够根据不同的饲料类型、配方的改变相应地调整喷涂,从而节省时间。其液体添加的准确性能够达到98%以上[5,16,17]。
    
      BASF公司联合ProMinent公司于1999年开发了一种新的先进液体酶制剂应用系统(PPA系统)。该系统着重在于其精确性,同时该系统的喷涂剂量能够达到每吨饲料83ml。该系统拥有喷涂精确(±1.5%)和变异系数小(CV<10%)等特点。为了避免阻塞以及粉尘问题,该系统采用密闭,自我清理和故障自我排除等特点。PPA系统采用PLC控制面板控制可全自动喂料或单独控制。
    
      我国农业机械化科学研究院于2000年自行研究开发了一种液体喷涂系统LC50S。该系统的核心设备是液体喷涂机。工作时物料盘和液体盘同时起动,停留在物料盘上的干物质,在离心力和重力的作用下,被在360℃的范围内抛出,并形成一向下流动的均匀干物料帘。与此同时,液体罐内的酶制剂等液体被泵入高速旋转的液体盘内,尔后在离心力的作用下被向上抛出,从而形成一向上的液体帘。两种逆向运动的料帘在喷涂室内,在桨叶的帮助下,经充分接触后落入混合室,在混合室内进一步混合后从料口流出。
    
      5.2 后添加点的选择
    
      颗粒未冷却添加酶制剂等热敏性微量组分,也会造成热敏性组分的损失,所以后添加的添加点一般选择在颗粒冷却后,可供选择的有3处。
    
      ⑴ 喷油设备 有的饲料厂本身备有油脂包埋器,加装喷液系统不需要修改工艺流程。
    
      ⑵ 螺旋输送机 采用在螺旋输送机上安装喷液的办法,可节省设备成本投入,不足之处是混合均匀效果差,变异系数一般大于20%。
    
      ⑶ 液体喷涂机
    
      这类设备一般安装在颗粒冷却器后,如台湾ChemGen公司的回转喷液机,它是一种桶形设备,其中央有一中空旋转轴,自上穿过顶盖后直到贴近底板,在其下方有一供形液体分流圆盘,可高速旋转。其上约30-60cm有一稍大饲料转盘连于中空转轴上,转速较慢,操作时粒状自上下落于饲料转盘上,被均匀扫至四周圆桶壁后,向下掠过液体分流转盘外沿落至底板。同时液体即通过中空转轴喷洒于液体分流盘后,被其高速旋转的离心力向四周外沿下落的饲料帘均匀喷涂。
    
      6.存在的问题
    
      6.1 准确性
      
      液体计量主要有流量计量和重量计量两种,其中大部分采用成本较低的流量计量方式,流量计的精度范围一般为±0.25%~±0.5%。同时流量计的校正通常是在流量计后设一个旁路来检测流量,但由于实际喷涂管路的阻力和用来检测的旁路的阻力不一致,造成校正费时。为了达到所要求的精确性,液体和饲料的流动应保持十分协调,喷涂系统应该能够处理较大的物料量,且应在很短的时间内就能反映出饲料流动的变化。但在实际生产中,物料流量动态控制的精确性并不是很高,由此影响到液体添加剂的流量控制,使液体酶制剂添加准确性难于达到所设定的要求。
    
      6.2 均匀性
      
      喷涂效果的均匀性可用变异系数来衡量。均匀性受很多因素的影响,尤其是雾化效果和饲料颗粒大小。目前常用的雾化方法有压力雾化、离心雾化、气流雾化和超声波雾化等,其中以压力雾化、离心雾化最为广泛。压力雾化在生产过程中流量不好控制,雾化结束时压力显著降低,喷涂均匀性受到影响。同样,饲料颗粒大小很大程度上影响喷涂的均匀性。总的说来,颗粒大可以期望得到更好的均匀性,因此必须注意尽量减少颗粒饲料中的微粒。
    
      6.3 易剥离
      
      一般后置添加,液体是喷涂在颗粒饲料表面,在后续的包装、储运过程中,颗粒饲料间会产生相互摩擦和碰撞,包裹在颗粒饲料表面的液体很容易从表面剥离形成粉末,降低了颗粒饲料中液体添加剂的含量。
    
      6.4 易氧化失活 酶制剂等活性物质粘附在表面更容易受光照、氧化的影响,而造成贮藏期间较大的损失。
    
      6.5 可能造成颗粒料粉化率的提高。
    
      7.小结
    
      在饲料安全问题日益突出的今天,饲用酶制剂作为一类高效、无毒副作用和环保型的“绿色”饲料添加剂,正在逐步取代抗生素等药物添加剂,在21世纪将有着十分广阔的应用前景。尽管酶制剂在饲料制粒、膨化过程中活性损失严重,但后置添加技术作为饲料工业的一个新生事物,可以很好地解决这一问题,这无疑给饲料工业开辟了广阔的天地,必将在未来的饲料工业中发挥巨大的作用。

责任编辑:  

猪病防治 猪病解析 传染病 呼吸道病 寄生虫病 繁殖疾病 兽药常识 消化道病 猪病大全
猪群保健 保健方略 疫苗免疫 添加剂进展 中兽药进展
锥嗡茄?/strong> 公猪饲养 空怀母猪 妊娠母猪 哺乳母猪 乳猪/仔猪 保育猪 育肥猪后备猪
遗传育种 品种图谱 引种指南 人工授精 品种介绍 遗传育种
猪病图谱 细菌病 病毒病 繁殖病 营养代谢病中毒病外科病内科病寄生虫病猪解剖学
进入社区

热门讨论

我要开店

产品直通车

百度推广