(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境衛(wèi)生與飼料毒物分析室)
摘要:霉菌污染是造成飼料浪費的一個重要原因。防霉劑的使用是減少霉菌污染的重要措施。如何更經(jīng)濟、有效、而又安全地使用防霉劑是眾多飼料工作者共同關(guān)心的問題。本文對目前市場防霉劑的使用效果進行綜述。
關(guān)詞鍵:飼料防霉劑 效果
飼料霉變和霉菌毒素中毒是世界性難題(Bartov I,1985)。農(nóng)作物在田間、收獲、加工、貯存過程中都可感染霉菌。霉菌不是一個分類學(xué)上的名稱,凡是在基質(zhì)上長成絨毛狀、棉絮狀或蜘蛛網(wǎng)狀的菌絲體的真菌,統(tǒng)稱為霉菌。一般泛指毛霉、根霉、毛殼霉、曲霉、青霉和鐮刀霉菌屬等真菌。霉菌具有生長性強,繁殖迅速等特點,一般在-5℃-60℃,相對濕度80%以上時,大多霉菌都可生長繁殖,這給飼料生產(chǎn)帶來諸多不便。作為預(yù)防飼料霉變的重要措施防霉劑的添加是十分重要的。然而目前市場上防霉劑種類繁多,適用范圍及防霉效果不盡相同,如使用不當(dāng)將難以達到防霉效果甚至有毒副作用。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,本文旨在探討各種防霉劑的應(yīng)用效果及機理,以供廣大飼料工作者參考。
1. 常用防霉劑及作用機理 聯(lián)合國FAO/WHO對防霉劑有嚴(yán)格的要求:1,防霉劑添加應(yīng)很小,無毒性和無刺激性;2,能溶解達到有效濃度;3,性質(zhì)穩(wěn)定、貯存時不發(fā)生變化、也不與飼料或其他成分起反應(yīng);4,無異味、臭味;5,有較廣的抑菌譜。具備以上各點才是較為優(yōu)良的防霉劑。在實際生產(chǎn)中飼料工作者除了要考慮以上條件外,還應(yīng)對各種防霉劑的理化特性、作用機理、以及適用的條件范圍等有所了解,同時還要考慮經(jīng)濟效益。目前常用的防霉劑多為有機酸及其鹽類,如丙酸、山梨酸、苯甲酸、乙酸以及它們的鹽類。另外一些復(fù)合防霉劑及一些新型防霉劑也在應(yīng)用。
1.1 丙酸 丙酸為無色液體,具有揮發(fā)性。帶有乙醇味,是應(yīng)用最早、最廣的防霉劑之一。目前市場上用的露保絲、萬路保、克霉霸及詩華抗霉素等主要成分均為丙酸。丙酸的防霉機理目前公認的有兩個:1,單體丙酸活性分子在霉菌細胞外形成高滲透壓,使霉菌細胞內(nèi)脫水,而失去繁殖能力;2,丙酸活性分子可穿透霉菌細胞壁,抑制細胞內(nèi)的酶活性,而阻止霉菌的繁殖。丙酸作為揮發(fā)性液體,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,因此抑菌均勻,效果好。對飼料混合均勻度要求不高,有效用量低 ,見效快。對好氣性芽孢桿菌、黃曲霉有較好的抑制作用。缺點是, 熱穩(wěn)定性不好,80℃制粒過程中揮發(fā)量達40%,用于制粒時損失大;在貯存過程中損失快,藥效持力短,不利于長期保存 ;易受飼料中鈣鹽或蛋白質(zhì)的中和,而失去活性。因此,要求即時起作用,防酶時間不需要太長時,丙酸是較好的防霉劑。
1.2 丙酸鹽 丙酸鹽為白色顆?;蚍勰?,無臭或稍有異臭味,溶于水。我國生產(chǎn)的克霉靈、除霉凈、霉敵、101等主要成分為丙酸鹽類。丙酸鹽的有效作用成分是丙酸分子而非丙酸鹽類 。丙酸鹽釋放丙酸分子受飼料中水分和pH的影響,pH=7時丙酸鹽溶于水,游離出丙酸分子僅為0.8%,pH=4.9游離酸含量為50%。因此丙酸鹽的防霉效果不如丙酸。而且丙酸鹽離解后形成弱堿性,阻礙進一步離解。飼料pH值調(diào)節(jié)必須依靠外來酸。從以上特點可知丙酸鹽的抑菌效果不如丙酸 ,不具有熏蒸作用,對飼料混合均勻度要求高;用量大,并因此影響適口性;對飼料含水分、pH值要求嚴(yán)格,且不能即時起作用。丙酸鹽的優(yōu)點是,不揮發(fā)、耐高溫,不受飼料中成分影響,腐蝕性低,刺激性小,且適合持續(xù)貯存。
1.3 山梨酸及其鹽 山梨酸又名2,4-己二酸,為化學(xué)合成品,白色結(jié)晶粉末或無色針狀結(jié)晶,無臭或少有刺激性氣味,溶于水, 其鹽為無色或白色鱗片結(jié)晶或白色結(jié)晶粉末,在空氣中易受潮 分解不穩(wěn)定,一般應(yīng)用較少。而山梨酸卻和丙酸一樣是目前最常用的防霉劑。山梨酸及其鹽的作用機制為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)達到抑菌目的(汪錦邦,1985)。另外, Paster等(1987)認為山梨酸還可在飼料表面形成一均勻的有機酸保護膜,阻止霉菌進入內(nèi)層。山梨酸的優(yōu)點是,防霉效果好,對霉菌、酵母菌、好氣性細菌均有抑制作用 ,毒性小、價格低。缺點是防霉效果受pH值的影響較大,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,在塑料容器中其活性會降低。
1.4 苯甲酸及其鹽 為無色或白色針狀或鱗片狀結(jié)晶,稍溶于水。是目前使用量最大的防霉劑之一。添加量一般為 0.1%-0.3%。有效成分為非離解態(tài)的苯甲酸活性分子。作用機理為完整的苯甲酸活性分子穿過霉菌細胞壁,抑制細胞內(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。并可阻礙細胞膜的透性。從而達到防霉效果。苯甲酸及其鹽的優(yōu)點是,價格低、來源豐富、應(yīng)用效果好、無蓄積作用、毒性小(大于山梨酸及其鹽)。缺點是對pH值要求很窄,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。
1.5 對羥基苯甲酸酯 俗稱尼泊金酶,是一種無色結(jié)晶或白色結(jié)晶的粉末。對霉菌、酵母菌均有抑制作用,防霉效果優(yōu)于苯甲酸類。在體內(nèi)不蓄積,分解成其他有機酸被利用,目前添加量0.01-0.25g/kg。缺點是抑霉譜窄,產(chǎn)品價格高,水溶性差 。
1.6 脫氧乙酸 無色、無臭或略帶酸味,難溶于水。熱穩(wěn)定性好,但毒性大。對酵母菌、霉菌 有較強烈的抑制作用 。以上有機酸防霉劑存在的問題是抗菌譜較窄,用量較大價格相對提高,對防霉條件要求嚴(yán)格,部分有機酸還會影響飼料養(yǎng)分;有較大腐蝕性和刺激性。飼喂動物有殘留。因此被部分國家和地區(qū)限用或禁用。
1.7富馬酸二甲酯(Dimethyl fumarte簡稱DMF) DMF為白色結(jié)晶狀。分子式C6H8O4,分子量為144 ,在常溫下具有升華特性。由北京營養(yǎng)源研究所合成。1940年Selarle和Tisdale發(fā)現(xiàn)它有抗菌效果,1984年北京營養(yǎng)源研究所發(fā)現(xiàn)它對多種霉菌、酵母菌、細菌和產(chǎn)毒菌有特殊的抑制效果,并研制成防霉劑。DMF具有廣譜、高效、抑菌、殺菌作用;且DMF不受pH的影響 ,對光熱較穩(wěn)定,在110℃以下加熱60分鐘不分解,在紫外線或陽光下放置72小時基本無變化。其固狀物對酸、堿、鹽有一定的穩(wěn)定性,但在水溶液中對酸、堿、鹽穩(wěn)定性較差。對氧化劑,還原劑穩(wěn)定。不破壞飼料中的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類及纖維素等。無殘毒,對動物無不良反應(yīng) 。用大鼠作實驗口服,其LD50=2300-3160mg/kg,大鼠空口LD50為2500mg/kg(黃永明等,1989)。DMF的防霉效果取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu),化學(xué)性質(zhì)等。因其幾乎不受pH的影響,在任何pH值下都可保持較好的抗菌活性分子,這種活性分子可穿透微生物的細胞膜,抑制細胞分裂,同時也可對三羧酸循環(huán)(TCAC)、磷酸己糖途徑(HMP)和酵解途徑的酶活性抑制,從而抑制微生物的呼吸作用。DMF易升華,形成DMF氣體,使這種活性分子更加活潑的分布在飼料表面,防霉效果徹底而均勻 。 與有機酸(丙酸、山梨酸、苯甲酸)相比,DMF的優(yōu)點突出表現(xiàn)在:1,pH值適應(yīng)范圍大。何奇能(1995)用混合飼料調(diào)制成不同pH值,加入500mg/kgDMF,40天后發(fā)現(xiàn)pH4-8對照組出現(xiàn)發(fā)霉,pH值3-8實驗組未見發(fā)霉。汪錦邦等(1987)報道在飼料中添加500mg/kg的DMF其防霉效果不受飼料的 pH值限制。而有機酸(丙酸、山梨酸、苯甲酸)在pH值大于5時,就開始大部分電離,pH值大于7時未電離的百分數(shù)只為0.6%、0.15%、0.8%。2,DMF的抗菌譜大于有機酸,對霉菌、酵母菌、及肉毒梭狀芽孢桿菌均有良好的抑制效果 。3,無腐蝕性、無刺激性。 DMF中文名富馬酸二甲脂)防霉劑的缺點是對高水分飼料的防霉效果不佳,隨著飼料水分增大(超過15%),DMF需要量增加,效果下降,成本提高。DMF因常溫下升華,浪費較大,同時還對人的皮膚及黏膜有強烈的刺激作用。作為防霉劑不適合雛雞及魚蝦等。元有志(1998)報道,在雞飼料中加入500mg/kg以上DMF會明顯抑制雛雞生長速度,用作魚蝦飼料時同樣會明顯抑制其生長速度??梢?/strong>DMF在抑制飼料中 霉菌生長的同時 也會抑制動物生長。 作為動物飼料的防霉劑,DMF并不是最為理想的。
1.8其他
1988年化工部飼料添加劑技術(shù)開發(fā)服務(wù)中心研制的PBC-V1125,PBC-Z1175復(fù)合丙酸鹽防霉劑 ,防霉效果優(yōu)于單一型的丙酸鹽,因其添加有特殊篩選的載體,減少了丙酸的刺激和揮發(fā)性,提高了防霉效果 。 目前市場上應(yīng)用的“monoprop”丙酸復(fù)合防霉劑它是有50%丙酸加50%的特殊載體Vezxite組成。其作用有效形式依然為丙酸,它利用 Vezxite使二聚體的丙酸轉(zhuǎn)化為單聚體的丙酸的能力較大,使大部分二聚體轉(zhuǎn)化為單聚體,而單聚體丙酸較易脫氫,游離出羧基具有較強的殺菌能力。另外,美國奧特奇的“萬香保”防霉劑,主要成分為二丙酸銨。特點是通過二丙酸銨釋放丙酸根離子而起防霉效果。但釋放快慢受飼料pH影響。 其他的防霉劑如Mold-x也是以丙酸為主要成分同時添加乙酸 、山梨酸、苯甲酸再均勻的分布在硅酸鈣載體上(Dixon等,1981a)。其特點是保持了有機酸的殺菌力,同時減少其腐蝕性和刺激性,但價格稍高。 總的來說,復(fù)合酶制劑克服了單一型酶制劑的缺點。具有抗菌譜廣、防霉效果好、受飼料因素影響小、用量小,對飼料水分及酸度要求不嚴(yán)格,無腐蝕性和刺激性。缺點是無熏蒸作用、抑菌不均勻,因此 要求與底物充分混合,價格普遍較高 |