酶制劑的后置添加技術(shù)

來(lái)自鄉(xiāng)下的狼

　　酶制劑是由微生物產(chǎn)生的生物制品，自從1975年美國(guó)飼料工業(yè)首次把酶制劑作為添加劑應(yīng)用于配合飼料中并取得顯著效果后，飼用酶制劑日益受到世界養(yǎng)殖業(yè)的重視。但同時(shí)隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，抗生素、激素和藥物類(lèi)添加劑大量應(yīng)用于飼料中，動(dòng)物食品污染和有害物質(zhì)殘留日益加重，飼料安全問(wèn)題日益突出。目前，許多國(guó)家都在努力加大飼料添加劑的管理，西歐、日本、美國(guó)等國(guó)家相繼頒布了一系列法律，在飼料中禁止或限制使用抗生素、激素和藥物類(lèi)添加劑。我國(guó)于1999年5月出臺(tái)了《飼料和飼料添加劑管理?xiàng)l例》，特別是最近公布了《飼料中鹽酸克倫特羅的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)。"天然、綠色、無(wú)污染、無(wú)殘留"成為21世紀(jì)世界畜牧業(yè)發(fā)展的主題。酶制劑作為一類(lèi)高效、無(wú)毒副作用和環(huán)保的"綠色"飼料添加劑在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景，正在逐步替代常用藥物類(lèi)添加劑，實(shí)現(xiàn)添加劑"綠色化"。
　　飼料安全是關(guān)系到食品安全和群眾利益的一件大事，是全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。近年來(lái)，歐洲一些國(guó)家因飼料安全問(wèn)題如"二惡英"和"瘋牛病"等造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并引發(fā)了嚴(yán)重的政治事件，使整個(gè)歐洲的畜產(chǎn)品生產(chǎn)和食品工業(yè)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中長(zhǎng)期處于不利地位。隨著我國(guó)加入wto的臨近，生產(chǎn)無(wú)殘留、無(wú)污染的天然"綠色"畜產(chǎn)品是當(dāng)務(wù)之急。實(shí)現(xiàn)畜產(chǎn)品"綠色化"的核心問(wèn)題是少用或不用抗生素等藥物類(lèi)添加劑，應(yīng)用諸如酶制劑、微生物制劑等"綠色"生物技術(shù)產(chǎn)品，以解決畜牧生產(chǎn)中疾病的預(yù)防、生產(chǎn)性能的提高等問(wèn)題。飼用酶制劑作為一種新型"綠色"環(huán)保添加劑，其效能特點(diǎn)有：

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　?、傺a(bǔ)充動(dòng)物內(nèi)源酶的不足，提高飼料報(bào)酬；

　?、诜纸庵参锛?xì)胞壁，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收；

　　③消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高飼料轉(zhuǎn)化率；

　?、茉鰪?qiáng)動(dòng)物的抗病能力，提高畜禽成活率；

　?、萁档偷⒘椎呐判沽?，減少環(huán)境污染。

　　2．制粒膨化過(guò)程中酶制劑活性的變化

　　酶作為一種蛋白質(zhì)，具有蛋白質(zhì)的一切理化性質(zhì)，與所有的蛋白質(zhì)一樣，酶對(duì)環(huán)境因素很敏感。溫度、ph值、水分、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、紫外線和貯存過(guò)程等都會(huì)對(duì)酶活產(chǎn)生很大的影響。隨著飼料廠中越來(lái)越多地裝備有熱加工設(shè)備，如膨化機(jī)、擠壓調(diào)質(zhì)器或其他類(lèi)型的強(qiáng)調(diào)質(zhì)設(shè)備以及高溫短時(shí)加工設(shè)備。飼料在制粒、擠壓和膨化過(guò)程中受溫度、壓力和水分的強(qiáng)烈作用，這就破壞了酶制劑等熱敏性微量組分的大部分功效。

　　一般酶活性的最適溫度為30-45℃，超過(guò)60℃時(shí)酶就會(huì)變性，喪失活性。但制粒、膨化過(guò)程中的溫度可達(dá)120-150℃以上，并拌有高濕、高壓[3]。在這樣的條件下，大多數(shù)酶制劑的活性都將喪失殆盡。經(jīng)過(guò)對(duì)以大麥和小麥為主要原料的豬飼料進(jìn)行上述膨脹加工，其中熱敏性較高的植酸酶在經(jīng)過(guò)各個(gè)加工工序的相對(duì)活性如表1所示[4]。israelsen報(bào)道，110℃時(shí)植酸酶的活性存留率為零；vanderpoel報(bào)道，110℃時(shí)β-葡聚糖酶和纖維素酶的活性已無(wú)法檢測(cè)到[5]；gradient報(bào)道，淀粉酶在80℃時(shí)活性明顯大幅下降。

　　

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　gradient等（1993）指出，制粒引起酶活性變化的程度和酶制劑的類(lèi)型、制粒工藝有關(guān)。如將酶制劑進(jìn)行"包被"處理，制成微膠囊，酶的熱穩(wěn)定性就有所提高，一方面是防止了配合飼料加工過(guò)程中的熱、濕、酸和堿等不利因素的破壞；另一方面是躲過(guò)了酶制劑在胃液中作為蛋白質(zhì)被降解而失活。如制粒溫度超過(guò)85℃，就應(yīng)采用液體酶制劑噴涂到冷卻后的顆粒料上，從而避免高溫蒸汽對(duì)酶活的不利影響。

　　水分含量對(duì)酶制劑活性同樣有很大的影響。經(jīng)過(guò)"包被"處理的飼用酶制劑，在干燥條件下，90℃加熱30min不會(huì)失活，但在相同溫度下供給蒸汽，酶制劑就會(huì)迅速失活。

　　由上述可知，制粒、膨化過(guò)程中的溫度、壓力和水分等對(duì)酶制劑活性有很大影響。因此，制粒、膨化后液體酶制劑噴涂技術(shù)日益受到青睞。制粒、膨化后噴酶是將液態(tài)酶制劑在飼料制粒、膨化后添加到飼料中去的技術(shù)，這樣就可避免在飼料預(yù)處理和制粒、膨化過(guò)程中損失添加劑的有效成分。

　?、趴墒姑钢苿┑葻崦粜晕⒘拷M分免受熱加工的損害，減少這些組分的添加量，從而降低生產(chǎn)成本。

　?、瓢衙钢苿┑任⒘拷M分的添加設(shè)置在制?；蚺蚧螅捎秒x線噴涂工藝，有利于根據(jù)用戶的需求來(lái)添加，從而可以滿足用戶的要求。

　?、强梢宰龅?quot;即售即噴"，始終為用戶提供新鮮產(chǎn)品。

　　⑷通過(guò)采用離線噴涂工藝，飼料廠不僅可以節(jié)省成品倉(cāng)的數(shù)量，而且也可以取代價(jià)格昂貴、占用空間較大的微量配料系統(tǒng)，進(jìn)而降低飼料廠的一次性投資。

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　4．酶制劑后置添加技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

　　酶制劑后置添加技術(shù)在飼料工業(yè)中的應(yīng)用，首先始于氨基酸、油脂等液體添加技術(shù)。隨著動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)不斷深入以及飼料安全呼聲的不斷提高，人們認(rèn)識(shí)到保護(hù)酶制劑等熱敏性微量組分、降低環(huán)境污染和生產(chǎn)新鮮飼料的必要性和迫切性。世界上各設(shè)備生產(chǎn)商，如瑞士的buhler、德國(guó)的kahl和chevita、美國(guó)的finnfeads、丹麥的sprout-matador、比利時(shí)的schranwen和荷蘭的wijnveen等公司紛紛投入到研制液體噴涂機(jī)的行列上來(lái)，并不斷有新產(chǎn)品問(wèn)世。

　　國(guó)內(nèi)對(duì)液體后噴涂的認(rèn)識(shí)始于20世紀(jì)80年代末，而液體噴涂機(jī)的出現(xiàn)只是在近幾年。時(shí)至今日，生產(chǎn)廠家也屈指可數(shù)。機(jī)型主要有兩種：一種是以中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)院畜禽機(jī)械研究所的lc-50型噴涂機(jī)為代表的立式離心霧化噴涂機(jī)，另一種以瑞士buhler公司早期產(chǎn)品dmwt系列為模型的臥式液體噴涂機(jī)。

　　5．液體酶制劑后置添加技術(shù)

　　由于液體后噴涂的優(yōu)越性，國(guó)內(nèi)外飼料生產(chǎn)商紛紛采用這種工藝添加酶制劑等熱敏性微量組分

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　　5.1.1直接添加懸浮液或膠體

　　kvanta(1987)報(bào)道將含有少量生物活性的物質(zhì)（包括維生素、酶制劑、微生物制劑等）結(jié)合到制粒后的飼料中，將含有生物活性的物質(zhì)先與一種惰性物質(zhì)載體混合成液體，形成均勻的懸浮液，懸浮液再通過(guò)一種設(shè)備轉(zhuǎn)化為一種可作用于粒料的形態(tài)，形成均勻的一層薄膜覆蓋于粒料的表面。lavery（1996）也報(bào)道了一種添加酶制劑等組分到顆粒中的方法：將添加物質(zhì)與一種粘性膠體混合后，再與飼料顆?；旌稀＿@種覆蓋膠體的顆?；旧鲜蔷鶆虻?，對(duì)混合機(jī)的污染也很小，它的添加量約為2-40kg。這兩種添加方法，比較適合于小批量生產(chǎn)飼料或農(nóng)場(chǎng)自行加工。

　　目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)熱敏性微量組分液體后置添加的報(bào)道不多，而且主要集中在歐美幾個(gè)主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家?，F(xiàn)把當(dāng)今幾種比較有代表性的液體添加系統(tǒng)介紹如下：

　　德國(guó)amanduskahl公司是開(kāi)發(fā)后置添加技術(shù)的先行者，其液體添加系統(tǒng)的核心是旋轉(zhuǎn)噴霧添加機(jī)rotospray。該機(jī)機(jī)內(nèi)的中部設(shè)置有一組高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)碟，當(dāng)轉(zhuǎn)碟高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，可將1ml的液體飼料原料分開(kāi)為1000萬(wàn)粒霧粒，噴灑在轉(zhuǎn)碟四周由上而下的顆?；蚺蚧暳仙稀Ｔ摍C(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，噴霧效果好，分布均勻。據(jù)資料介紹，當(dāng)用于添加植酸酶時(shí)，液體分布的均勻度的變異系數(shù)小于10%；當(dāng)顆粒料的流量為5-20t/h時(shí)，液體料噴在顆粒飼料上的達(dá)98%以上。

　　比利時(shí)的schranwen公司與美國(guó)的finnfeads公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了新型噴涂-添加系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)一臺(tái)泵將液態(tài)的酶制劑以經(jīng)過(guò)計(jì)量的流速送至一氣助霧化噴咀，噴咀位于一旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)的上方，這個(gè)圓盤(pán)從一個(gè)沖擊式稱(chēng)量器中接收顆粒飼料，并能使物料在其上停留大約30s。由于圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，再加上有一個(gè)漿輪對(duì)顆粒飼料的不斷翻動(dòng)，因而所有的顆粒都能被噴涂到。

　　諾和諾德公司（1993）開(kāi)發(fā)了一種液體噴涂系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能滿足飼料制粒后液體酶制劑的要求。它主要由一個(gè)高精度的計(jì)量泵組成，它將精確量的液體酶制劑，經(jīng)氣壓噴頭噴出，并且泵的輸出可根據(jù)飼料的不同而調(diào)整。

　　daniso公司也開(kāi)發(fā)了一種將液體酶制劑噴涂到顆粒飼料表面的酶噴涂系統(tǒng)，這種噴涂系統(tǒng)在添加液體酶制劑時(shí)，能保證添加量的精確和安全，并且該公司還配套生產(chǎn)了一系列的液體酶制劑[5]。

　　丹麥sprout-matador公司于1999年開(kāi)發(fā)了微量液體添加系統(tǒng)（microfluidsystemmfs），該系統(tǒng)主要用于添加酶制劑等微量液體組分到顆粒上。該系統(tǒng)的噴涂劑量能夠達(dá)到每噸飼料10g，并且其變異系數(shù)（cv）小于10%。由于mfs系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的飼料類(lèi)型、配方的改變相應(yīng)地調(diào)整噴涂，從而節(jié)省時(shí)間。其液體添加的準(zhǔn)確性能夠達(dá)到98%以上[5,16,17]。

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　　basf公司聯(lián)合prominent公司于1999年開(kāi)發(fā)了一種新的先進(jìn)液體酶制劑應(yīng)用系統(tǒng)（ppa系統(tǒng)）。該系統(tǒng)著重在于其精確性，同時(shí)該系統(tǒng)的噴涂劑量能夠達(dá)到每噸飼料83ml。該系統(tǒng)擁有噴涂精確（±1.5%）和變異系數(shù)?。╟v

　　我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院于2000年自行研究開(kāi)發(fā)了一種液體噴涂系統(tǒng)lc50s。該系統(tǒng)的核心設(shè)備是液體噴涂機(jī)。工作時(shí)物料盤(pán)和液體盤(pán)同時(shí)起動(dòng)，停留在物料盤(pán)上的干物質(zhì)，在離心力和重力的作用下，被在360℃的范圍內(nèi)拋出，并形成一向下流動(dòng)的均勻干物料簾。與此同時(shí)，液體罐內(nèi)的酶制劑等液體被泵入高速旋轉(zhuǎn)的液體盤(pán)內(nèi)，爾后在離心力的作用下被向上拋出，從而形成一向上的液體簾。兩種逆向運(yùn)動(dòng)的料簾在噴涂室內(nèi)，在槳葉的幫助下，經(jīng)充分接觸后落入混合室，在混合室內(nèi)進(jìn)一步混合后從料口流出。

　　顆粒未冷卻添加酶制劑等熱敏性微量組分，也會(huì)造成熱敏性組分的損失，所以后添加的添加點(diǎn)一般選擇在顆粒冷卻后，可供選擇的有3處。

　　⑴噴油設(shè)備有的飼料廠本身備有油脂包埋器，加裝噴液系統(tǒng)不需要修改工藝流程。

　?、坡菪斔蜋C(jī)采用在螺旋輸送機(jī)上安裝噴液的辦法，可節(jié)省設(shè)備成本投入，不足之處是混合均勻效果差，變異系數(shù)一般大于20%。

　　這類(lèi)設(shè)備一般安裝在顆粒冷卻器后，如臺(tái)灣chemgen公司的回轉(zhuǎn)噴液機(jī)，它是一種桶形設(shè)備，其中央有一中空旋轉(zhuǎn)軸，自上穿過(guò)頂蓋后直到貼近底板，在其下方有一供形液體分流圓盤(pán)，可高速旋轉(zhuǎn)。其上約30-60cm有一稍大飼料轉(zhuǎn)盤(pán)連于中空轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)速較慢，操作時(shí)粒狀自上下落于飼料轉(zhuǎn)盤(pán)上，被均勻掃至四周圓桶壁后，向下掠過(guò)液體分流轉(zhuǎn)盤(pán)外沿落至底板。同時(shí)液體即通過(guò)中空轉(zhuǎn)軸噴灑于液體分流盤(pán)后，被其高速旋轉(zhuǎn)的離心力向四周外沿下落的飼料簾均勻噴涂。

　　液體計(jì)量主要有流量計(jì)量和重量計(jì)量?jī)煞N，其中大部分采用成本較低的流量計(jì)量方式，流量計(jì)的精度范圍一般為±0.25%～±0.5%。同時(shí)流量計(jì)的校正通常是在流量計(jì)后設(shè)一個(gè)旁路來(lái)檢測(cè)流量，但由于實(shí)際噴涂管路的阻力和用來(lái)檢測(cè)的旁路的阻力不一致，造成校正費(fèi)時(shí)。為了達(dá)到所要求的精確性，液體和飼料的流動(dòng)應(yīng)保持十分協(xié)調(diào)，噴涂系統(tǒng)應(yīng)該能夠處理較大的物料量，且應(yīng)在很短的時(shí)間內(nèi)就能反映出飼料流動(dòng)的變化。但在實(shí)際生產(chǎn)中，物料流量動(dòng)態(tài)控制的精確性并不是很高，由此影響到液體添加劑的流量控制，使液體酶制劑添加準(zhǔn)確性難于達(dá)到所設(shè)定的要求。

　　噴涂效果的均勻性可用變異系數(shù)來(lái)衡量。均勻性受很多因素的影響，尤其是霧化效果和飼料顆粒大小。目前常用的霧化方法有壓力霧化、離心霧化、氣流霧化和超聲波霧化等，其中以壓力霧化、離心霧化最為廣泛。壓力霧化在生產(chǎn)過(guò)程中流量不好控制，霧化結(jié)束時(shí)壓力顯著降低，噴涂均勻性受到影響。同樣，飼料顆粒大小很大程度上影響噴涂的均勻性。總的說(shuō)來(lái)，顆粒大可以期望得到更好的均勻性，因此必須注意盡量減少顆粒飼料中的微粒。

　　

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　　一般后置添加，液體是噴涂在顆粒飼料表面，在后續(xù)的包裝、儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，顆粒飼料間會(huì)產(chǎn)生相互摩擦和碰撞，包裹在顆粒飼料表面的液體很容易從表面剝離形成粉末，降低了顆粒飼料中液體添加劑的含量。

　　6.4易氧化失活酶制劑等活性物質(zhì)粘附在表面更容易受光照、氧化的影響，而造成貯藏期間較大的損失。

　　6.5可能造成顆粒料粉化率的提高。

　　在飼料安全問(wèn)題日益突出的今天，飼用酶制劑作為一類(lèi)高效、無(wú)毒副作用和環(huán)保型的"綠色"飼料添加劑，正在逐步取代抗生素等藥物添加劑，在21世紀(jì)將有著十分廣闊的應(yīng)用前景。盡管酶制劑在飼料制粒、膨化過(guò)程中活性損失嚴(yán)重，但后置添加技術(shù)作為飼料工業(yè)的一個(gè)新生事物，可以很好地解決這一問(wèn)題，這無(wú)疑給飼料工業(yè)開(kāi)辟了廣闊的天地，必將在未來(lái)的飼料工業(yè)中發(fā)揮巨大的作用。

celiakim

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celiakim

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celiakim

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