饲料加工工艺对益生素活性的影响

SLBL

罗有文，周岩民，王恬*

（南京农业大学动物科技学院，南京210095）

摘要：益生素作为一种绿色饲料添加剂，已日益引起人们的重视。现代配合饲料加工工艺趋于颗粒化，使益生素制剂有可能参与饲料热加工过程。而益生素对诸多因素如温度、压力、氧气等都比较敏感，因此在其生产过程中必须考虑饲料加工工艺对益生素活性的影响。文章针对饲料加工工艺对益生素活性的影响进行了分析，并对其发展方向作了简单的展望。

关键词：饲料加工；益生素；活性；影响因素

益生素的活性易受多种物理与化学因素的影响，如温度、压力、氧气、pH 值、水分等。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，据不完全统计，国外饲料产品70%以上是经过热加工（调质、制粒或膨化）处理的。饲料在制粒、挤压和膨化过程中的温度、湿度和压力的强烈作用，均会对饲料中的益生素活性产生不良影响。而益生素尤其是乳酸杆菌类的最大缺点是对热抵抗力弱，活菌数稳定性差，经过加工制粒后大多死亡。因此必须就饲料加工工艺对益生素活性的影响加以研究，以确定益生素添加剂中的有效活菌素。

1 益生素

益生素（Probiotic）又称益生菌、生菌剂、微生态制剂等。其中文名称至今尚无统一规定，对其定义的解释也不尽一致。益生素是1965 年由Lilly 和Stillwell 最先提出使用的，1974 年美国教授Parker将其定义为：可以直接饲喂动物并通过调节动物肠道微生态平衡达到预防疾病、促进动物生长和提高饲料转化率的活性微生物或其培养物。我国微生态专家、四川农大何明清教授将其定义为：在微生态理论指导下，采用有益的微生物，经培养、发酵、干燥等特殊工艺制成的对人和动物有益的生物制剂或活菌制剂。

益生素的分类按使用目的可将其分为助消化促生长型、药用型和综合型。助消化促生长型可用于提高动物的生产性能，提高饲料利用率以及维护动物机体的健康；药用型主要用于预防和治疗消化机能紊乱和消化道感染；综合型不仅具有辅助消化、促进生长的作用，而且有防治疾病的功能。按制剂的含菌成分和组合，可将其分为由一种菌种制成的单一菌剂和由两种以上菌种组成的复合菌剂。依据微生物的菌种类型，还可将其划分为乳酸杆菌制剂、芽孢杆菌制剂和酵母类等真菌制剂。

2 影响益生素活性的工序

饲料加工工序中对益生素起破坏作用的主要是制粒和膨化工序，这两道工序均产生高温、高湿及挤压作用，并会对益生素的活性产生很大的影响。

2.1 制粒工序

饲料在制粒过程中，需要加入4%～5%的蒸气进行调质，从而使物料升温至50 ℃左右。而达到最佳制粒效果所需的物料水分含量在15.5%～17.5%之间，所以升高的温度可能还会更高。另外，物料与压轴、压模与模孔之间的摩擦，也可使物料升温5～20 ℃，从而使制粒后颗粒温度达到70～90 ℃，甚至达到100 ℃左右。一般来说，调质的温度不低于70 ℃，才能使粉料比较充分的糊化。另外还需一定的糊化时间，一般粉料在调质中滞留15 s 以上，最少的也不低于6 s。

2.2 膨化工序

在挤压膨化工艺中，物料要充分膨化必须达到以下条件：压力为3～10 MPa；筒内温度为150～200 ℃；物料在筒内逗留时间为10～30 s。挤压产品的干燥、冷却，通常用带式二阶段干燥、冷却机，用燃气或蒸气间接加热的热风为干燥介质，热风温度为100～200 ℃。在加工浮性水产饵料时，蒸气和水的添加量为8%，挤出物通过模头时的最终压力为3.45～3.75 MPa，温度为125～138 ℃，水分为25%～27%。生产沉性饵料时，在调制器内先加入少量的蒸气，然后加水，混合料离开调质器时的最终水分通常为20%～24%，配合料的温度在调质筒的出口处达到70～90 ℃，挤出物的水分含量达到28%～30%。生产鱼饵料时，挤压机模头处的压力通常是2.63～3.04MPa。非膨化的完全熟化水产饵料，挤压机模头处的挤出温度为120 ℃。

3 影响益生素活性的因素

益生素的本质是活性微生物或其培养物，与其他微生物一样对温度、压力、氧气等比较敏感。制粒膨化过程中的温度可达到100~200 ℃，并伴有高湿（容易使物料升温）、高压现象，且氧含量低（对需氧杆菌损害尤其大），在该条件下大多数益生素的活性都将受到不同程度的影响。温度对益生素的影响尤为明显，乳酸杆菌类益生素，在65～75 ℃下致死。芽孢杆菌类益生素由于含有芽孢，能耐100 ℃的高温，但饲料制粒膨化过程中可以产生高于100℃的温度，所以加工对芽孢杆菌的活性仍然存在一定影响。氧的含量主要影响需氧益生素如大多数芽孢杆菌类益生菌的活性。需氧芽孢杆菌进入动物胃肠道在生长繁殖过程中消耗肠内过量气体，造成厌氧状态，有利于厌氧益生菌繁殖，使肠道内形成良性生态平衡，抑制有害菌的生长和繁殖。加工过程产生的缺氧状态必然减少芽孢杆菌数量，并影响其作用效果。此外，饲料加工工艺中的压力和剪切力，肠道中的酸、盐、消化液及其他微生物菌群均能影响益生素的活性。使用益生素获得理想效果的关键是动物食入的活菌数量。一般认为，每克日粮中活菌（或孢子）数量以2×105～2×106 为佳，因此益生素的添加效果主要由其活性菌数量所决定。但目前有关在饲料加工过程中造成益生素失活原因的研究报道极少。

4 益生素的发展方向

为避免上述因素对益生素的影响，目前配合饲料工业常采用以下工艺来添加饲用益生素。

a. 利用载体。如乳酸杆菌、双歧杆菌等对温度较敏感的活菌制剂，一般先制成预混料后再混入饲料中。但载体尤其是有机物载体中含杂菌数多，水分含量高，因此容易生虫、霉变，影响产品质量。同时有机物流散性差，而且益生素产品在饲料中添加量少，因此很难混匀，容易影响使用效果。所以选择理想的载体，避免载体对益生素作用效果产生影响将是一个值得考虑的问题。

b. 使用包被剂。活菌制剂制备中，采用微胶囊包被技术可以较好地保持益生素的稳定性。包埋后微胶囊化形成的是近似球状的微小颗粒，很容易添加到饲料中。采用一些肠溶衣壁材还能防止胃液对益生素的破坏，从而使更多的菌体到达肠道，真正起到益生素的作用。目前报道比较多的有用海藻酸钠、硬化油、明胶、果胶等作为壁材，也有报道采用邻苯二甲酸醋酸纤维为壁材的，包被后的益生素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，并发挥最大的效果将成为包被工艺最值得思考的问题。通过对新的包埋材料和方法的研究，从外部解决益生素的失活问题，获得性能高、稳定性好的益生素产品将是今后的一个发展方向。

c. 选择合适培养方法培育优良菌株。益生素生产的关键之一是获得足够多活菌体，因此应采用合适的培养方法，并根据菌株的特点选择适合其生长的培养基成分及温度、pH 值、溶氧等环境条件。

此外，随着基因工程技术的引入，利用遗传工程技术，培育出具有耐热、耐酸等抗外界不良环境的特性，以及具有在消化道中特定位点定值的优良菌株将会是今后益生素育种中的一个重点。