饲料加工对酶制剂的影响3

饲料加工对酶制剂的影响宋国杰西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨凌，712100摘要：酶制剂作为一种微量高效的添加剂，被广泛的应用于饲料工业。由于酶是一种生物活性催化剂，如同蛋白质一样对温度，水分等比较敏感。所以，在饲料的加工中会印象的酶制剂的活性，本文将就先行的饲料加工流程及工艺对酶活性进行分析，并介绍相应的酶制剂添加技术。关键词：饲料加工酶制剂酶活加工工艺一、酶制剂简介酶制剂是指从生物中提取的具有酶特性的一类物质，主要作用是催化食品加工过程中各种化学反应，改进饲料加工方法。酶制剂是效率极高的一种催化剂，其催化效率比无机催化剂高107~1013倍。在生物化学和动物营养学理论的指导下，合理和有效地在动物饲粮中使用各种酶制剂，不仅可以弥补动物体内消化酶的不足；参与破坏植物细胞壁结构，消除植物性饲料原料中各种抗营养因子的过程；降低动物肠道食糜粘度，提高动物体内物质代谢强度和提高机体免疫力的作用等。而且，还能通过提高动物对饲粮中氮、磷等营养元素的利用率，降低动物粪便中氮和磷的排放量，防止水体的富营养化，避免动物养殖业对人们赖以生存的自然环境产生更大的污染与破坏作用。但有关饲用酶制剂添加技术的研究目前仅停留在如何保护酶的活但是在饲料加工过程中添加酶制剂往往会因为加工流程受到很大的影响。目前颗粒饲料、膨化饲料的大规模生产已经成为世界饲料工业的一个发展趋势。二、酶制剂的饲喂方式生产中主要有加酶饲料与酶化饲料两种饲喂方式。采用加酶饲料，即在其他饲料原料混合均匀后，而在饲喂前再向其中加入适量的酶制剂来直接饲喂畜禽。酶在动物胃肠道中受温度、液体的激活而发挥作用，简单可行，效果也比较好。但由于部分饲用酶制剂受胃肠道中其他消化酶和酸度的影响容易发生变性而失活，以及酶制剂在小肠中停留时间太短，而不能充分发挥作用等问题，影响了其作用效果。采用酶化饲料，用酶制剂对饲料原料进行预处理，饲料饲喂前在适宜的pH值、温度、湿度、时间等条件下被充分酶解，避免动物消化道对酶产生不利影响。三、酶制剂应用的局限饲料在制粒、挤压和膨化过程中受温度、压力和湿度的强烈作用,对饲料中的酶制剂活性产生不利影响。饲料厂越来越多地装备热加工设备,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。在这样的条件下,大多数酶制剂的活性都将丧失殆尽。可能影响酶制剂耐热性能的因素：①菌种，饲用酶制剂是由微生物如细菌、酵母和真菌通过发酵生产的生物制品，不同菌种发酵生产的酶耐热性能不同。目前用于饲料工业的大多数酶菌种来自真菌类，很少来自细菌类。细菌类酶制剂比真菌类酶制剂具有更多的优点。如细菌木聚糖酶，来源于枯草杆菌，近中性pH值，热稳定性好于真菌类木聚糖酶，对木聚糖酶抑制剂不敏感，对不溶性木聚糖有较高活性；②包被技术和颗粒化生产工艺，采用包被技术和颗粒化生产工艺可提高酶的耐热性能。但是采用包被处理来防止酶制剂被破坏会对其生物利用率产生很大的负面影响。颗粒状植酸酶和包被型植酸酶生物利用率不同的原因是包被型植酸酶在动物胃肠道中释放的速度更慢；③载体，酶制剂的不同载体可能对酶的耐热性能有影响。理想的载体应有助于酶与饲料中营养物质的结合，降低营养小分子或内源性酶的抑制作用，能将表现最适pH值改变到理想值，不利于微生物生长，不产生免疫反应和凝血反应等。至于选择哪一种载体，要综合考虑酶活和成本等各方面的因素。但不管采用什么菌种、工艺，酶制剂对高温的耐受性能都有一定的限度。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。由此可知在饲料的调质过程中对酶制剂活力影响是相当巨大的。制粒过程中,需要加入4％一5%的蒸汽是进行调质,从而使物料升温50℃左右。另外,物料与压辊、压模与模孔之间的摩擦,也可使物料升温5一20℃,从而使制粒后颗粒温度达到70一90℃,甚至,l0℃左右。这个高温、高湿及挤压的综合作用,对饲用微生物和酶制剂的活性是一个严峻的考验。目前市场上的饲用酶制剂,生产厂家已对其进行稳定化处理,处理方法有载体结合和包被技术。当制粒温度为70℃时,粉末状日淀粉酶在压粒后的存活率为10%左右;而与谷物载体结合的颗粒状日淀粉酶在制粒后存活率可达到50%左右。这说明用谷物作载体吸附酶后稳定性增强。其原因在于酶与底物的接触提供了在制粒时防蒸汽湿热的保护。然而,这种保护是有限的,当制粒预调质温度为65℃时,它有相当的稳定性;随着调质温度升到75℃时,酶活性失去70%左右。所以此处理方法并不能保证酶在制粒过程中保持稳定性。目前关于剪切力导致酶失活的研究较少。制粒前添加的酶制剂在搅动、混合、振动、挤压等过程中都要经受剪切力的作用。在搅动过程中酶的失活主要是一种表面现象,并不等同于酶在加热及化学作用下失活。搅动作用使肽链在气液界面暴露并展开,虽然暴露在气液界面(包括液体中产生的气体泡)的肽链数量相对于总肽链来说很少,但其产生的影响不可忽略。因为搅动会连续产生新的界面导致更多肽链的展开,使酶难以与底物发生反应。Fikret等人通过试验研究了剪切力作用对酶活性的影响。试验结果表明纤维素酶活性随着剪切强度的增加及时间的推移而降低,半纤维素酶在低的剪切强度作用下活性降低较缓慢,而在剪切强度较高时,混合10min以后,活性降低很快。四、加工工艺的发展综上所述,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,目前配合饲料工业采用以下工艺来添加饲用酶制剂:1.利用载体或包被剂,如将液态的纤维素酶和D-葡聚糖酶吸附于某种载体上,或将颗粒状酶制剂用包被剂包被起来,可使这些饲用酶制剂在90℃时仍能保持95%以上的活性。被包被的酶制剂虽可最大的减少加工温度对其的影响,但如何保证其在动物消化道内的合适部位及时得到释放,并发挥出最大的催化效果可能将成为包被工艺最值得考虑的问题。2制粒后喷涂,即向经冷却后的颗粒饲料表面喷涂酶制剂以避免饲料成型工艺中的高温对酶活性产生的不良影响。后喷涂技术完全避免加工过程对酶活性的破坏,但需要安装新的喷涂设备,在技术上要求较高,相应的成本也较高。另外喷涂的准确性不高、均匀性难控制、喷涂后易剥离、易氧化失活、粉化率增高等不利因素都是今后应着重解决的问题。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。所以后添加点一般选择在颗粒冷却后,可供选择有三处：(1)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。(2)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%。(3)液体喷涂机这类设备一般安装在颗粒冷却器后。如中国台湾省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;在其下方有一拱形液体分流圆盘,可高速旋转;其上约30~60cm处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。五、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件新生事物,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。参考文献：[1]邓岳松.耐高温酶制剂对草鱼生长的影响[J].内陆水产,2005,06:45-46.[2]许毅,周岩民,王恬.饲料加工工艺对酶制剂活性的影响[J].粮食与饲料工业,2003,08:22-24.[3]曾广厅,毛华明.饲料加工对酶制剂热稳定性的影响[J].饲料博览,2004,02:31-32.[4]安登第.颗粒饲料酶制剂添加工艺[J].饲料工业,1999,06:26-27.[5]汤芹.对酶制剂在饲料加工过程中热稳定性的再认识[J].国外畜牧科技,1999,01:24-25.[6]邓君明,张曦,赵素梅.酶制剂的后置添加技术[J].粮食与饲料工业,2002,01:18-20.[7]黄健,欧秀琼,刘作华,钟正泽,江山,刘宗会,姚陷楚.不同加工方式和酶的添加对大麦日粮养分消化率的影响[J].畜禽业,2002,05:22-23.[8]朱建津,李星,徐欢根,顾新峰.酶制剂在饲料加工和贮存中的稳定性研究[J].饲料工业,2000,10:18-19.[9]余伯良,潘明.酶制剂在饲料加工及养殖中的应用[J].精细与专用化学品,2000,08:11-13.[10].酶制剂在饲料加工和储存中的稳定性研究[J].粮食与饲料工业,2001,02:14.[11].饲用酶制剂稳定化技术研究[J].饲料研究,1996,07:4-5+13.[12]陈小波,李琦华,田允波,葛长荣,韩剑众,张曦.饲用酶制剂的研究应用现状与发展趋势[J].云南畜牧兽医,1998,04:32-40.[13]张伟,詹志春.饲用酶制剂研究进展与发展趋势[J].饲料工业,2011,S1:11-19.[14]郎洪明.液体酶后喷涂设备及安装浅析[J].饲料广角,2006,21:27-30.[15]邵华为.饲料加工中热处理工艺的合理应用[J].畜禽业,2010,12:30-31.