飼料加工工藝對(duì)益生素活性的影響

SLBL

羅有文，周巖民，王恬*

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，南京210095）

摘要：益生素作為一種綠色飼料添加劑，已日益引起人們的重視?，F(xiàn)代配合飼料加工工藝趨于顆?；?，使益生素制劑有可能參與飼料熱加工過程。而益生素對(duì)諸多因素如溫度、壓力、氧氣等都比較敏感，因此在其生產(chǎn)過程中必須考慮飼料加工工藝對(duì)益生素活性的影響。文章針對(duì)飼料加工工藝對(duì)益生素活性的影響進(jìn)行了分析，并對(duì)其發(fā)展方向作了簡(jiǎn)單的展望。

關(guān)鍵詞：飼料加工；益生素；活性；影響因素

益生素的活性易受多種物理與化學(xué)因素的影響，如溫度、壓力、氧氣、pH 值、水分等。目前顆粒飼料、膨化飼料的大規(guī)模生產(chǎn)已經(jīng)成為世界飼料工業(yè)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)外飼料產(chǎn)品70%以上是經(jīng)過熱加工（調(diào)質(zhì)、制?；蚺蚧┨幚淼?。飼料在制粒、擠壓和膨化過程中的溫度、濕度和壓力的強(qiáng)烈作用，均會(huì)對(duì)飼料中的益生素活性產(chǎn)生不良影響。而益生素尤其是乳酸桿菌類的最大缺點(diǎn)是對(duì)熱抵抗力弱，活菌數(shù)穩(wěn)定性差，經(jīng)過加工制粒后大多死亡。因此必須就飼料加工工藝對(duì)益生素活性的影響加以研究，以確定益生素添加劑中的有效活菌素。

1 益生素

益生素（Probiotic）又稱益生菌、生菌劑、微生態(tài)制劑等。其中文名稱至今尚無統(tǒng)一規(guī)定，對(duì)其定義的解釋也不盡一致。益生素是1965 年由Lilly 和Stillwell 最先提出使用的，1974 年美國(guó)教授Parker將其定義為：可以直接飼喂動(dòng)物并通過調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道微生態(tài)平衡達(dá)到預(yù)防疾病、促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)和提高飼料轉(zhuǎn)化率的活性微生物或其培養(yǎng)物。我國(guó)微生態(tài)專家、四川農(nóng)大何明清教授將其定義為：在微生態(tài)理論指導(dǎo)下，采用有益的微生物，經(jīng)培養(yǎng)、發(fā)酵、干燥等特殊工藝制成的對(duì)人和動(dòng)物有益的生物制劑或活菌制劑。

益生素的分類按使用目的可將其分為助消化促生長(zhǎng)型、藥用型和綜合型。助消化促生長(zhǎng)型可用于提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能，提高飼料利用率以及維護(hù)動(dòng)物機(jī)體的健康；藥用型主要用于預(yù)防和治療消化機(jī)能紊亂和消化道感染；綜合型不僅具有輔助消化、促進(jìn)生長(zhǎng)的作用，而且有防治疾病的功能。按制劑的含菌成分和組合，可將其分為由一種菌種制成的單一菌劑和由兩種以上菌種組成的復(fù)合菌劑。依據(jù)微生物的菌種類型，還可將其劃分為乳酸桿菌制劑、芽孢桿菌制劑和酵母類等真菌制劑。

2 影響益生素活性的工序

飼料加工工序中對(duì)益生素起破壞作用的主要是制粒和膨化工序，這兩道工序均產(chǎn)生高溫、高濕及擠壓作用，并會(huì)對(duì)益生素的活性產(chǎn)生很大的影響。

2.1 制粒工序

飼料在制粒過程中，需要加入4%～5%的蒸氣進(jìn)行調(diào)質(zhì)，從而使物料升溫至50 ℃左右。而達(dá)到最佳制粒效果所需的物料水分含量在15.5%～17.5%之間，所以升高的溫度可能還會(huì)更高。另外，物料與壓軸、壓模與模孔之間的摩擦，也可使物料升溫5～20 ℃，從而使制粒后顆粒溫度達(dá)到70～90 ℃，甚至達(dá)到100 ℃左右。一般來說，調(diào)質(zhì)的溫度不低于70 ℃，才能使粉料比較充分的糊化。另外還需一定的糊化時(shí)間，一般粉料在調(diào)質(zhì)中滯留15 s 以上，最少的也不低于6 s。

2.2 膨化工序

在擠壓膨化工藝中，物料要充分膨化必須達(dá)到以下條件：壓力為3～10 MPa；筒內(nèi)溫度為150～200 ℃；物料在筒內(nèi)逗留時(shí)間為10～30 s。擠壓產(chǎn)品的干燥、冷卻，通常用帶式二階段干燥、冷卻機(jī)，用燃?xì)饣蛘魵忾g接加熱的熱風(fēng)為干燥介質(zhì)，熱風(fēng)溫度為100～200 ℃。在加工浮性水產(chǎn)餌料時(shí)，蒸氣和水的添加量為8%，擠出物通過模頭時(shí)的最終壓力為3.45～3.75 MPa，溫度為125～138 ℃，水分為25%～27%。生產(chǎn)沉性餌料時(shí)，在調(diào)制器內(nèi)先加入少量的蒸氣，然后加水，混合料離開調(diào)質(zhì)器時(shí)的最終水分通常為20%～24%，配合料的溫度在調(diào)質(zhì)筒的出口處達(dá)到70～90 ℃，擠出物的水分含量達(dá)到28%～30%。生產(chǎn)魚餌料時(shí)，擠壓機(jī)模頭處的壓力通常是2.63～3.04MPa。非膨化的完全熟化水產(chǎn)餌料，擠壓機(jī)模頭處的擠出溫度為120 ℃。

3 影響益生素活性的因素

益生素的本質(zhì)是活性微生物或其培養(yǎng)物，與其他微生物一樣對(duì)溫度、壓力、氧氣等比較敏感。制粒膨化過程中的溫度可達(dá)到100~200 ℃，并伴有高濕（容易使物料升溫）、高壓現(xiàn)象，且氧含量低（對(duì)需氧桿菌損害尤其大），在該條件下大多數(shù)益生素的活性都將受到不同程度的影響。溫度對(duì)益生素的影響尤為明顯，乳酸桿菌類益生素，在65～75 ℃下致死。芽孢桿菌類益生素由于含有芽孢，能耐100 ℃的高溫，但飼料制粒膨化過程中可以產(chǎn)生高于100℃的溫度，所以加工對(duì)芽孢桿菌的活性仍然存在一定影響。氧的含量主要影響需氧益生素如大多數(shù)芽孢桿菌類益生菌的活性。需氧芽孢桿菌進(jìn)入動(dòng)物胃腸道在生長(zhǎng)繁殖過程中消耗腸內(nèi)過量氣體，造成厭氧狀態(tài)，有利于厭氧益生菌繁殖，使腸道內(nèi)形成良性生態(tài)平衡，抑制有害菌的生長(zhǎng)和繁殖。加工過程產(chǎn)生的缺氧狀態(tài)必然減少芽孢桿菌數(shù)量，并影響其作用效果。此外，飼料加工工藝中的壓力和剪切力，腸道中的酸、鹽、消化液及其他微生物菌群均能影響益生素的活性。使用益生素獲得理想效果的關(guān)鍵是動(dòng)物食入的活菌數(shù)量。一般認(rèn)為，每克日糧中活菌（或孢子）數(shù)量以2×105～2×106 為佳，因此益生素的添加效果主要由其活性菌數(shù)量所決定。但目前有關(guān)在飼料加工過程中造成益生素失活原因的研究報(bào)道極少。

4 益生素的發(fā)展方向

為避免上述因素對(duì)益生素的影響，目前配合飼料工業(yè)常采用以下工藝來添加飼用益生素。

a. 利用載體。如乳酸桿菌、雙歧桿菌等對(duì)溫度較敏感的活菌制劑，一般先制成預(yù)混料后再混入飼料中。但載體尤其是有機(jī)物載體中含雜菌數(shù)多，水分含量高，因此容易生蟲、霉變，影響產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)有機(jī)物流散性差，而且益生素產(chǎn)品在飼料中添加量少，因此很難混勻，容易影響使用效果。所以選擇理想的載體，避免載體對(duì)益生素作用效果產(chǎn)生影響將是一個(gè)值得考慮的問題。

b. 使用包被劑。活菌制劑制備中，采用微膠囊包被技術(shù)可以較好地保持益生素的穩(wěn)定性。包埋后微膠囊化形成的是近似球狀的微小顆粒，很容易添加到飼料中。采用一些腸溶衣壁材還能防止胃液對(duì)益生素的破壞，從而使更多的菌體到達(dá)腸道，真正起到益生素的作用。目前報(bào)道比較多的有用海藻酸鈉、硬化油、明膠、果膠等作為壁材，也有報(bào)道采用鄰苯二甲酸醋酸纖維為壁材的，包被后的益生素可最大的減少加工溫度對(duì)其的影響，但如何保證其在動(dòng)物消化道內(nèi)的合適部位及時(shí)得到釋放，并發(fā)揮最大的效果將成為包被工藝最值得思考的問題。通過對(duì)新的包埋材料和方法的研究，從外部解決益生素的失活問題，獲得性能高、穩(wěn)定性好的益生素產(chǎn)品將是今后的一個(gè)發(fā)展方向。

c. 選擇合適培養(yǎng)方法培育優(yōu)良菌株。益生素生產(chǎn)的關(guān)鍵之一是獲得足夠多活菌體，因此應(yīng)采用合適的培養(yǎng)方法，并根據(jù)菌株的特點(diǎn)選擇適合其生長(zhǎng)的培養(yǎng)基成分及溫度、pH 值、溶氧等環(huán)境條件。

此外，隨著基因工程技術(shù)的引入，利用遺傳工程技術(shù)，培育出具有耐熱、耐酸等抗外界不良環(huán)境的特性，以及具有在消化道中特定位點(diǎn)定值的優(yōu)良菌株將會(huì)是今后益生素育種中的一個(gè)重點(diǎn)。