饲料加工过程中维生素活性的变化

饲料加工过程中维生素活性的变化

维生素是维持动物身体的正常生活活动不可或缺的少量小分子有机化合物。机体对维生素的需要量很小,但由于体内不能合成这类化合物,或合成的量不能满足机体的需要,所以必须从食物中摄取。尤其在集约化饲养下,动物对维生素的需要比正常需要量要多一倍。在矿物质维生素复合预混料广为使用的今天,动物的维生素补充越来越方便了,我们只需在能量蛋白饲料中按比例加入一定量的预混料,经加工即可制成全价配合料或颗粒料。然而动物的维生素缺乏症仍时有发生。这主要是由以下几个原因造成的:(1)应激增加了畜禽自身维生素的需要量;(2)各种原粮中维生素含量差异很大;(3)预混料中的维生素受到诸如光、热、酸、碱、湿度、温度等环境因素的影响而降解;(4)饲料加工降低了维生素的活性。在本文中主要论述饲料加工的工艺过程及工艺参数对饲料中维生素的影响,并探讨其解决的措施,为饲料加工生产中维生素活性的保存(即损失的减少)提供理论依据。1加工技术对维生素的影响1.1氧化还原反应由于混合机在不断搅拌的过程中,桨叶、机体和饲料以及饲料颗粒之间发生了强烈的摩擦,不断冲蚀着保护维生素的包被,使维生素晶体周围的保护层破裂,并把它破碎成较小粒度,裸露的晶体和微量元素进行充分接触,很容易发生氧化还原反应。其中Cu、Zn、Fe的活性最强,硫酸根影响也较大,而碳和螯合物则最不活跃。如Fe2+、Ag+存在可加速维生素E的氧化,VB1与Na+、K+共存时易分解失效,VB2、生物素、叶酸、泛酸等都对矿物质敏感。同时摩擦还产生一定的摩擦热,这无疑会加剧氧化还原反应,使维生素失活率升高。如VA在微量元素维生素预混料中每月失活率为2%～5%,而经过混合后生产出的全价配合料中VA的失活率为5%～10%。1.2挤压室的压力和温度对饲料、模孔及饲料的影响制粒过程中,干粉料通过给料器进入调质器,在其中加入蒸汽、水等进行调质。延长调质时间,可以增加淀粉糊化,提高制粒性能和饲料的成型率,且还可提高温度,杀灭有害微生物,但同时也延长了高温、高湿和维生素的接触时间,为氧化还原反应提供了能量和介质,导致维生素分解加速。调质好的物料进入压粒室,均匀分布于压辊之间,被压辊钳入挤压室,当挤压增大到能够克服模孔对粒料的摩擦时,物料被压入模孔,再经过模孔一段长度的饱压,形成颗粒饲料。这过程中长时间的挤压所造成的强大压力使饲料和模孔以及饲料之间发生了剧烈的摩擦。另外强大的压力还造成温度急剧升高,使得维生素晶体破裂,氧化还原反应加剧,使维生素保存率进一步下降。膨化颗粒除具有颗粒料的一般优点外,更具有提高消化率、预防消化道疾病、可飘浮等优点,但同时存在对维生素破坏严重的缺点。膨化制粒的原理和挤压制粒相似,但调质的温度更高,达80～98℃;水分更大,达18%～27%。水分是微量元素发生氧化还原的介质,高湿的影响甚至大于高温。Christian1983年测定了VA在不同条件下贮存3个月的保存率,低温低湿条件下是88%,高温低湿条件下是86%,高温高湿条件下是2%。调质好的物料进入造粒腔内,在螺旋挤压器的强大挤压下,物料与机筒壁、螺杆以及物料之间的摩擦越来越大,使腔内物料处于高温高压中,温度可达120～170℃,压力达3～10MPa,这种环境下维生素被大量破坏,因此这道工艺也被认为是最具破坏力的加工。2微胶囊维生素的饲料维生素经饲料加工发生的高损失率,使得人们不断探索减少损失的方法。根据目前国内外的研究现状,比较有效的方法是:(1)采用微胶囊维生素饲料添加剂;(2)先制粒后喷雾添加维生素;(3)开发新一代稳定缓释维生素制剂;(4)后喷涂工艺技术的深入研究。2.1鱼饲料中维生素的影响微胶囊维生素添加剂产品是用特殊的方法将稳定性较差的维生素包埋封存在一种微型胶囊内,需要时再将被包埋的内容物释放出来。采用微胶囊维生素饲料添加剂可以极大地提高维生素在加工过程中的稳定性。M.MARCHETTI、N.TOSSANI、S.MARCHETTI和G.BAUCE对鱼饲料中晶体维生素和油脂包被维生素在加工过程中的损失规律做了对比性实验,其实验结果见表1～表6所示。由表1和表2我们可以看出,在加工过程中,包膜维生素的损失明显低于晶体维生素的损失。同时,从表中数据可以分析得出,维生素添加形式对VC、VK1、VB6和叶酸4种维生素影响显著。这4种维生素制粒后的保存率,以晶体形式加入的分别为52%,51%,76%和64%;而以包膜形式加入的分别为87%,87%,95%和94%。膨化后的保存率,以晶体形式加入的分别为20%,34%,70%和61%;以包膜形式加入的分别为53%,67%,91%和90%。而它们在贮存过程中的变化(如表3～表6所示),也充分显示了包膜维生素明显优于晶体维生素。尽管包膜维生素的成本比普通形式的维生素高10%～15%,但是包膜维生素被证明是更加经济的。因为为了补偿加工过程中损失而超量添加的维生素可至少减少60%。3.2液体维生素的应用采用先制粒后喷雾添加维生素这种添加方式是将来减少饲料中维生素损失的有效添加工艺。其优越性在于:(1)直接液体稀释喷涂,可省去维生素加工过程中的干燥工艺大部分维生素一般先以液体形式提取或合成,然后与液体载体混合,通过喷雾干燥形成固体添加剂(如VC酯),或与固体载体混合,通过气流干燥形成固体添加剂(如固体甜菜碱)。这样会增加维生素的生产成本,同时也会降低有效成分的活性。(2)降低了包装、运输及贮藏费用液体可用塑料桶或铁桶包装,这些桶可以重复使用,因而降低了包装成本。液体维生素一般为浓缩液,容积相对较小,能降低运输和贮藏费用。(3)减少了残留损失采用塑料袋或纸袋包装,总有部分粉末粘附在袋壁上,不易倒干净,造成直接损失。而采用液体桶装可以减少这种残留损失。(4)减少了交叉污染液体维生素一般可以被饲料颗粒吸收,减少了维生素在加工设备上的残留,从而降低了交叉污染的危险性。(5)减少了维生素在加工过程中的损失1998年丹麦国家委员会为养猪生产进行的试验证明了在颗粒饲料上添加液体维生素的优越性。它比较了在膨化和制粒前加入固体维生素或在制成的颗粒饲料上喷洒液体维生素。试验测定了颗粒饲料中维生素的回收率,其中包括饲料成分中含有的天然维生素,如表7所示。3.3新一代稳定型缓释vc—新一代稳定缓释维生素制剂的开发新一代缓释维生素饲用制剂的开发是减少加工过程中损失的一个有效方法。目前国内外已有不少的研究单位或企业相互协作,开展这方面的研制开发工作。浙江大学阳光营养技术有限公司协同有关科研单位,采用国际先进的物理合成工艺,精心研制成新一代稳定型缓释VC———动力C,为VC的保护和利用开辟了一条新路。动力C耐高温破坏能力强,经105℃、121℃的高温处理,VC保留率仍达99%以上,且耐高压、抗紫外线。饲料加工过程中经高温、湿、热、挤压后VC保留率达92.36%,比普通Vc高26.33个百分点,贮存过程中的VC有效成分损失也极小。3.4真空喷涂设备的改进真空喷涂及静电喷涂等技术为近年来在国际上发展起来的成型饲料后处理技术,其中真空喷涂亦称液体渗透或核心喷涂。但真空喷涂设备目前还不完善(如计量不准确,雾化效果不佳),所以需要进一步的研究。与此同时,进行液体喷涂遇到的首要问题是如何配制可供喷涂的液体饲料组分。因为目前除油脂外,活性饲料添加剂多为固体产品,且有脂溶性和水溶性两类,要实现正常喷涂,必须先配制具有一定粘度、稳定性和渗透性的乳化液。如何配置好这样的溶液也是一个研究方向。4开发稳定性的维生素添加