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飼料被霉菌及霉菌毒素污染已成為飼料業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)中不可忽視的問題。在農(nóng)作物和飼料產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、運輸及貯存過程中,由于霉菌及霉菌毒素對飼料和食品不同程度的污染,從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,據(jù)聯(lián)合國糧食組織估算全世界每年大約有5%~7%的糧食、飼料等農(nóng)產(chǎn)品受霉菌的侵害。霉菌大多屬于中溫型微生物,最適宜生長溫度一般為20~30℃,霉菌繁殖產(chǎn)毒的最適溫度為25~30℃,其中曲霉菌屬最適宜生長溫度為30℃,青霉屬為28℃左右,鐮刀菌一般為20℃左右,一般危害飼料的霉菌孢子在7℃時,即可發(fā)芽,溫度高于49℃時霉菌被殺死或進(jìn)入孢子階段。我國南方地區(qū)從5月份至9月份的各月平均氣溫在20℃以上,平均相對濕度在80%以上,特別在梅雨季節(jié)(3~6月),霉菌生長繁殖最為旺盛,飼料容易發(fā)霉,給飼料企業(yè)及養(yǎng)殖戶帶來巨大的損失。
飼料中添加防霉劑是預(yù)防霉變的重要措施,如何選用合適的防霉劑是在實際生產(chǎn)中值得重視的問題,本文就目前防霉劑的應(yīng)用研究作一綜述以期為防霉劑的生產(chǎn)選用作參考。
1 飼料防霉劑的概念和類型
飼料防霉劑是指能降低飼料中霉菌的數(shù)量,抑制霉菌毒素的產(chǎn)生,預(yù)防飼料貯存期間營養(yǎng)成分的損失,防止飼料發(fā)霉變質(zhì)并延長貯存時間的飼料添加劑。防霉劑按其作用方式可分為:擴(kuò)散型、接觸型、擴(kuò)散接觸型。擴(kuò)散型主要指單一有機(jī)酸或復(fù)合有機(jī)酸類。接觸型指有機(jī)酸鹽類;擴(kuò)散接觸型主要為單一有機(jī)酸或多種有機(jī)酸結(jié)合特殊載體制成的復(fù)合有機(jī)酸。按其理化特性可分為有機(jī)酸類、有機(jī)酸鹽類、復(fù)合有機(jī)酸及鹽類、有機(jī)酸酯類等。
2 常用有機(jī)酸防霉劑及其作用機(jī)理
2.1 丙酸
丙酸為無色液體,帶有乙醇味,飽和水溶液pH為2.0~2.5,具有揮發(fā)性,在飼料貯存中可揮發(fā)產(chǎn)生丙酸氣體,與飼料表面充分接觸,抑菌均勻,主要的有效作用菌是酵母菌、細(xì)菌霉菌,特別對好氣性芽孢桿菌、黃曲霉有較好的抑制作用。有效用量低,每噸飼料的添加量為0.8~2.5kg,發(fā)揮作用的最適pH范圍在5.5以下。其缺點是:熱穩(wěn)定性差,80℃制粒過程中揮發(fā)量達(dá)40%,用于制粒時損失大;在貯存過程中損失快,藥效持續(xù)力短,不利于長期保存;易受飼料中鈣鹽和蛋白質(zhì)的中和,而失去活性。市場上的露保絲、萬路保、克霉霸及詩華抗霉素等主要成分為丙酸。Jones建議添加1%~1.5%的丙酸來貯存水分含量高的玉米;Santurio推薦含水量為11%~12%的谷物,丙酸添加量為0.1%。
丙酸防霉機(jī)理是:單體丙酸活性分子在霉菌細(xì)胞外形成高滲透壓,使霉菌細(xì)胞內(nèi)脫水,而失去繁殖力;丙酸活性分子可穿透霉菌細(xì)胞壁,抑制細(xì)胞內(nèi)的酶活性,而阻止霉菌的繁殖。
2.2 山梨酸
山梨酸又名2,4-己二酸,白色結(jié)晶粉末或無色針狀結(jié)晶,無臭或稍有刺激性氣味,溶于水,飽和水溶液pH為3.6,對霉菌、酵母菌、好氣性菌均有抑制作用,毒性小,每噸飼料使用量為0.5~1.5kg, 防霉效果好,價格低,最適宜pH范圍是2.5~4.0。缺點是:受pH值影響大,當(dāng)pH值大于7.5 時,幾乎無抑菌作用,對乳酸菌幾乎無效,在水中易氧化。其作用機(jī)理是:山梨酸與微生物酶系統(tǒng)中的巰基結(jié)合,而破壞酶系統(tǒng),抑制微生物代謝和細(xì)胞生長,從而達(dá)到抑菌的目的;山梨酸還可以在飼料表面形成一均勻的有機(jī)酸保護(hù)膜,阻止霉菌進(jìn)入內(nèi)層。
2.3 苯甲酸
苯甲酸為無色或白色針狀或鱗片狀結(jié)晶,稍溶于水,飽和水溶液pH為2.8,有效成分為非離解態(tài)的苯甲酸活性分子,對酵母菌、細(xì)菌、霉菌有較好的抑制作用,每噸飼料的適宜使用量為0.5~2.5kg,價格低,來源豐富,無蓄積作用,毒性小,但大于山梨酸,最適宜pH范圍是2.5~4.0。其缺點是:對pH值要求窄,只能在酸性條件下發(fā)揮作用,pH值大于4時,防霉作用開始下降,有苦澀等不良味道。
苯甲酸防霉作用的機(jī)理是:苯甲酸活性分子穿過霉菌細(xì)胞壁,抑制細(xì)胞內(nèi)的呼吸酶的活性及阻礙乙酰輔酶的縮合反應(yīng),使三羧酸循環(huán)受阻,代謝受影響,并可阻礙細(xì)胞膜的透性,從而防霉。
2.4 脫氫乙酸
為白色或淡黃色結(jié)晶粉末,無臭,無味,熔點108~110℃,沸點270℃,難溶于水,對光熱穩(wěn)定,是一種廣譜抗菌劑,對細(xì)菌、霉菌和酵母都有較強(qiáng)的抑制作用,且不受堿條件的影響,在每噸飼料中的添加量為0.4~1.2kg。其缺點是:毒性較大,飼喂動物有殘留,被部分國家和地區(qū)限用和禁用。
由上可知,有機(jī)酸類防霉劑的防霉效率主要受飼料pH值的影響,應(yīng)用pH值范圍窄。其主要的防霉機(jī)理是干擾細(xì)菌內(nèi)pH值的穩(wěn)定性,從而引起蛋白質(zhì)、核酸和磷酸酯結(jié)構(gòu)的改變,并且改變或破壞一些酶的作用,從而抑制霉菌生長。
3 有機(jī)酸鹽類防霉劑及其機(jī)理
有機(jī)酸鹽類防霉劑主要有丙酸鹽(丙酸鈉、丙酸鈣、丙酸銨)、苯甲酸鈉、山梨酸鉀、雙乙酸鈉等。
3.1 丙酸鹽
丙酸鹽主要有丙酸鈣、丙酸鈉、丙酸銨,為白色顆?;蚍勰?,無臭或稍有異臭味,溶于水。丙酸鹽的有效作用成分是丙酸分子而非丙酸鹽類。其作用機(jī)理同于丙酸,丙酸鹽釋放丙酸分子受飼料中水分和pH的影響,當(dāng)pH為7時,丙酸鹽溶于水,游離出丙酸分子僅為0.8%當(dāng)pH為4.9時,游離酸含量為50%。丙酸鹽離解后呈弱堿性,阻礙其進(jìn)一步離解,因此,丙酸鹽的抑菌效果不如丙酸。其優(yōu)點是不揮法,耐高溫,不受飼料成分的影響,腐蝕性低,刺激性小,且適合持續(xù)貯存。缺點是對飼料混合均勻度要求高,用量大,影響適口性,對飼料水分含量,pH值要求嚴(yán)格,且不能即時起作用。我國生產(chǎn)的克霉靈、除霉凈、霉敵等主要成分為丙酸鹽類。
3.2 雙乙酸鈉
雙乙酸鈉(SDA)為白色晶體,略帶醋酸味,易吸濕,飽和水溶液的pH值為4~5,具有較強(qiáng)的殺菌力,主要的有效作用菌是霉菌、酵母菌,在飼料中的添加量為0.7%~3.0%, 最適pH范圍在6.0以下。雙乙酸鈉適合高濕條件下水分高的各種原料的防霉,雙乙酸鈉防霉效果優(yōu)于同劑量的丙酸鹽,與山梨酸及其鹽同時加入時有協(xié)同效果(鐘國清,2000)。0.6%雙乙酸鈉對黃曲霉和黑曲霉的抑菌率達(dá)56.5%、48.7%(馬玉翔,2003)。雙乙酸鈉作為防霉劑其來源豐富,成本低,有調(diào)節(jié)pH值,提高蛋白質(zhì)利用率,促進(jìn)體脂肪的合成等作用,可增加飼料的營養(yǎng)價值(何萬領(lǐng)等,2002)。
雙乙酸鈉抑菌的有效成分是乙酸,其機(jī)理為乙酸分子穿過真菌、霉菌、細(xì)菌等的細(xì)胞壁,干擾細(xì)胞間酶的作用,引起細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)變性,達(dá)到抑菌的目的。
3.3 苯甲酸鈉、山梨酸鉀
苯甲酸鈉飽和水溶液pH值為8~10,有效作用菌主要有酵母、細(xì)菌、霉菌,在飼料中的使用量為0.6%~2.8%,最適pH范圍2.5~4.0,其防霉作用機(jī)理同于苯甲酸。山犁酸鉀飽和水溶液pH值為7~8,有效作用菌主要有霉菌、酵母、好氣腐敗菌,在飼料中的使用量為0.5%~3%,最適pH范圍5~6以下。其防霉機(jī)理同于山梨酸。
由上可知,有機(jī)酸鹽的防霉機(jī)理同于其相應(yīng)的有機(jī)酸,其優(yōu)點比有機(jī)酸穩(wěn)定,不揮發(fā),腐蝕性小,有效作用比其酸長,在相同的條件下其防霉效果不如相應(yīng)的有機(jī)酸。
4 有機(jī)酸酯類防霉劑及其機(jī)理
有機(jī)酸酯類主要包括富馬酸酯類(富馬酸二甲酯、富馬酸二乙酯、富馬酸二丁酯),對羥基苯甲酸酯類(乙酯、丙酯、丁酯等)。其中以富馬酸二甲酯和對羥基苯甲酸丁酯最為常用。這類防霉劑與有機(jī)酸型防霉劑相比,具有用量小,對光熱穩(wěn)定,不受飼料pH值的影響,在pH4~8范圍內(nèi)均有很好的抗菌作用,具有廣譜抗菌性,但不易溶于水,對皮膚及粘膜有強(qiáng)烈的刺激性,在飼料中使用受到很大的限制,不適宜作雛雞及魚蝦飼料的防霉劑。富馬酸酯類一般用量為0.2%左右,對羥基苯甲酸酯類的一般用量為50~250mg/kg。
有機(jī)酸酯類的防霉機(jī)制主要破壞微生物的細(xì)胞膜,使細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)變性,并可抑制微生物細(xì)胞的呼吸酶系與電子傳遞酶系的活性,達(dá)到抑菌的目的,起抑菌活性主要以分子態(tài)起作用。