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如何体现微量元素预混料的有效性和安全性

来源:吉隆达微营养 | 发布日期:2021-05-17


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微量元素预混料是由一种或多种微量矿物元素化合物与载体或稀释剂按一定比例配制的均匀混合物,用于补充微量矿物元素铁、铜、锰、锌、硒、碘、钴、铬等。微量元素通过调节激素分泌、影响免疫力、调节酶活等在畜禽生长、繁殖中发挥着不可替代的作用。微量元素缺乏,畜禽生长繁殖性能降低;过量,可导致畜禽中毒甚至死亡。因此,生产高品质微量元素预混料是微量元素饲用安全性和有效性的重要保证。

1、微量元素预混料饲用的有效性及安全性

畜禽对微量元素的剂量反应存在一个生理稳衡区,低限为最低需要量,高限为最大耐受量。若微量元素供给量低于低限,畜禽可出现临床症状或亚临床症状;超过最大耐受量则出现中毒症状。微量元素预混料饲用的有效性及安全性是指产品能够充分满足群内所有动物生长繁殖所需,但不能超量供给任何一种微量元素。

2、影响微量元素预混料饲用安全性及有效性的因素

微量元素预混料在储存中容易出现吸潮、变色、结块等现象,这些现象恰是产品内部质量降低的外在表现。影响预混料质量的因素包括杂质、水分、配方品质及生产过程管理等

2.1杂质
微量元素化合物中的杂质包括氧化剂、游离酸、氯离子、重金属、三价铁等,部分产品存在掺假现象。出现上述现象的主要原因包括:①国标只对微量元素化合物的主含量和重金属等有限指标有严格要求,而且多数是化工标准。②生产微量元素化合物的原料多来自工业废料、废渣、废酸等,杂质含量高、种类多。 ③生产工艺落后,设备简单,参数不稳定等。④检测鉴别能力较低。

2.1.1氧化剂

工艺参数及氧化剂种类的选择都会影响微量元素化合物中氧化剂的残留。残留的氧化剂会氧化饲料中的微量元素、维生素、脂肪等。亚铁离子、锰离子等都容易被氧化:Fe2+—Fe3+(变红),IO3-—I2(变成紫褐色),Mn2+—MnO2(变成棕色)。Fe3+几乎不能被动物利用,还会促进脂质过氧化,使饲料出现哈喇味,降低畜禽摄食量;另外,动物摄入过多的Fe3+造成粘膜损伤,免疫功能降低。VA、VC、叶酸对氧化剂很敏感,VD3、VB1、VB6、VB12轻度敏感。脂肪氧化变质则是导致黄膘肉生成的重要因素之一。

2.1.2游离酸

残留的游离酸会加剧产品内部的氧化还原反应。有报道称,环境温度的升高导致部分结合水变成游离水,而游离酸与析出的结晶水接触后发生放热反应,进一步促使结晶水变成游离水,从而为氧化还原反应提供条件。游离酸除破坏养分之外,还会腐蚀生产设备。

2.1.3重金属

重金属降低畜禽生长繁殖性能的途径包括:直接毒害作用、抑制微量元素的吸收、破坏维生素等。如,镉和锰是伴生矿,镉拮抗锰吸收、影响种蛋的孵化率。VA、VD3、VK3、VB1、VB6、VC对重金属很敏感; VB2、VB12、叶酸、烟酸对重金属轻度敏感。因此,镉含量太高通过抑制微量元素吸收和破坏维生素,使配方的真实性无法体现,畜禽可能出现微量元素、维生素缺乏症。

2.2水分

徐学明等(2001)研究含不同结晶水的微量元素化合物对维生素A胶囊的影响(40°C条件下密封储藏30天),结果发现,九水硫酸亚铁(游离水折合成结晶水)、七水硫酸亚铁组,维生素A留存率分别为0.2%、7.8%,二水硫酸亚铁组维生素A留存率达99.2%。据分析,微量元素化合物所含的游离水、结晶水给各种化学反应提供了介质。

2.3配方

配方是生产技术的核心。配方师应该不断的根据市场反馈、当地条件、季节变化、最新技术等科学合理的设计配方,体现微量元素之间的科学配伍与精准搭配,才能为畜禽提供充足的微量元素,最大限度发挥生产性能。

2.4投料顺序

投料顺序不当,微量元素化合物之间易发生化学反应(见图1),降低产品质量。如,铜和铁直接与赖氨酸盐酸盐混合后反应,氨基与铜离子和铁离子反应形成铜、铁络合物,同时产生游离水,出现结块、发热等现象。硫酸亚铁与没有预稀释的碘酸钙直接接触反应迅速,二价铁被氧化成三价铁,碘离子被还原成单质碘。因此,预混料在生产过程中必须设计合理的投料顺序,最大限度降低元素间的反应。

图1 微量元素之间的化学反应

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3、高品质微量元素预混料保证措施

3.1改善微量元素化合物的内在质量

3.1.1精细化工—降低杂质含量

精细化工、从源头做起,强化过程品质。主要措施包括:①制定更严格、更全面的质量控制标准。如,一般要求硫酸铜中游离酸低于0.1%,硫酸亚铁中游离酸、三价铁低于0.3%,硫酸锌中氯离子低于0.3%。②精选化工原料:从源头控制杂质含量及种类。如,化工生产一般选用硫磺制酸。而硫金沙制酸虽然便宜,但是成分复杂,重金属及铁、钙、镁等含量高。③严密的品控体系:高精设备、长期的经验积累,才能准确检测主含量及杂质含量。如,检测硫酸锌中锌元素的含量时,国标要求加10毫升掩蔽剂,但是长期的经验积累发现只有加15-20毫升的掩蔽剂才能真实反映元素的含量,为配方设计及产品饲用效果奠定基础。④先进的设备及加工工艺:工艺参数稳定,可高效除杂。

与预处理产品相比,精细化工在生产过程中即按照标准要求加入最优的除杂剂、设定最合理的工艺参数,其成品中杂质含量更低,降低对预混料产品质量的不利影响。

3.1.2精深加工—提高饲用的安全性、有效性

精细化工降低产品中杂质含量,精深加工改善元素的混合均匀度、稳定性等,提高其饲用的有效性和安全性。如,针对普通氧化锌在抗腹泻方面的显著效果及长期使用对仔猪后期生长的不利影响,市场上广泛应用的活性氧化锌及包被氧化锌正是基于解决高剂量氧化锌的负作用,通过精深加工工艺制备的产品。此外,痕量元素的应用必须引起足够的重视,特别是硒元素。亚硒酸钠具有比重大、添加量少、毒性大等特点,其在预混料中的混合均匀度及稳定性是硒饲用效果有效性和安全性的根本保证。

有学者对肉鸡中痕量元素粉碎细度的研究发现,肉鸡饲粮中碘硒钴至少应粉碎至200目以下,才能均匀分布在饲粮中。微粉碎逐步稀释法,虽然能保证粉碎细度,但是这种传统的稀释工艺在加工过程中还存在一定的缺陷:超微粉碎破坏晶体结构,固体颗粒比较大,粉尘大,运输过程易重新分级。研究发现,液体喷雾吸附工艺这种新兴的专利工艺,能够有效解决微粉碎逐步稀释法在加工过程中存在的问题,新工艺将亚硒酸钠充分溶解到去离子纯净水中,形成饱和溶液,经过高压雾化,喷涂到吸附剂上,其优势表现为:溶解后再喷雾可以保护晶体结构,粉尘小,雾化颗粒小,分散更均匀,液体渗透到吸附剂孔径中不易分级。可见,先进的精深加工工艺,能够让精细化工产品锦上添花,在保证产品的稳定性、饲用的有效性和安全性方面具有显著优势。

3.2科学的配方设计—配方的有效性、真实性

3.2.1参考相关标准

NRC动物营养需要标准和中国畜禽饲养标准中的营养需要量只是满足动物微量元素的最低需要量,在制作配方时,应根据实际条件补充适当的量。

3.2.2关注动物因素

畜禽微量元素最适供给量受动物种类、生理阶段、健康状况、生产水平、应激程度、饲养方式等因素影响。如,氧化应激降低仔猪生产性能、饲料养分利用率、组织抗氧化酶活性和免疫功能,补充一定量的硒可以提高ADG,降低F/G和脂质过氧化反应。给动物补充矿物质能够缓解应激反应,但是盲目追求抗氧化、抗应激能力,随意添加矿物质,可能适得其反。因此,必须在足够的研究基础下,累积大量的试验数据,才能有针对性、有选择性、补充适量的矿物元素,更好的提高抗应激能力,改善生产性能。

3.2.3借鉴科研成果及经验值

关注最新科研成果,并不断从实践生产中累积经验,为配方设计积累数据。

3.2.4微量元素之间互作

微量元素之间存在拮抗和协同作用。拮抗作用是指一种微量元素抑制或者阻碍另一种微量元素的消化吸收。协同作用指一种微量元素可以促进其它微量元素的消化吸收。如,铜、锌和铁可以互作,以铜作为生长促进剂,就要增加锌和铁的需要量。给动物补充大量锰时,多数动物出现贫血,说明锰抑制铁的吸收和利用。拮抗关系对动物而言在一定程度上是一种保护作用;就营养而言,造成了养分的损失与浪费。因此,配制饲粮时,需要充分考虑微量元素之间的相互作用,科学的配比是充分发挥微量元素作用,降低生产成本的关键。

3.2.5化合物之间的配伍

刘当慧研究微量元素间的相互作用对VA储存留存率的影响(40°C密封储藏30天),结果发现,KI与CuSO4.5H2O共同作用下,VA损失严重,而KIO3与CuSO4.5H2O配伍或者KI与CuSO4.H2O配伍储藏后,VA的留存率基本未受影响。因此,设计配方时,考虑不同的化合物配伍,有利于提高预混料的稳定性。

3.2.6充分考虑大宗原料中微量元素的含量

配方师在配方设计过程中容易忽视大宗原料中微量元素含量。大宗原料中微量元素含量受原料品种、土壤类型、气候类型等因素影响,部分地区大宗原料中含有极高的微量元素。王学文(2006)对中国肉牛常用饲料原料微量元素及主要常量矿物元素含量的分析表明,常用玉米、麸皮、豆粕、棉粕、菜粕、玉米蛋白粉、玉米酒精糟、啤酒糟、玉米青贮其微量元素的变异范围为:钴1.22~16.17ppm,锌9.17~267.04ppm,锰2.01~46.33ppm,铁4.73~2502.10ppm,铜1.63~725.60ppm。可见,如果用统一的标准向饲料中添加微量元素,易造成过量或不足。过量的微量元素产生毒性或残留,同时,未被吸收的微量元素和硫酸根离子随动物粪便排放,污染环境,影响农作物生长。因此,在设计日粮时,应参考不同地方大宗原料中微量元素含量,才能充分利用元素之间的协同和拮抗作用,保证满足畜禽最佳生长所需的微量元素添加量,既能降低配方成本,提高元素的吸收利用,还能降低对环境的污染。

3.3优选载体—改善稳定性、流动性、均匀性

载体是引起预混料变色、吸潮、结块、氧化、适口性变差的重要原因之一。优质的载体必须具备最好的承载性能,才能改善预混料的稳定性和混合均匀度。优选载体从以下几方面入手:①水分越低越好。②化学性质稳定,惰性物质最好。③卫生指标好:有机载体要求微生物含量低,不能发霉变质;无机载体要求重金属含量低。④表面粗糙,有微孔,能够更好的承载活性物质。⑤粒度合适即可。细的载体承载性能好,但是增加物料间的摩擦力,产生静电,使活性物质变性。⑥酸碱性:接近中性。⑦容重:接近活性物质才能有效避免分级。经检测,微量元素化合物的容重在1左右(见表1)。对常规载体理化性质的综合分析(见表2)发现,麦饭石水分极低、PH值接近中性、碳酸钙含量低、天然二氧化硅(疏松多孔)含量高、重金属含量低、容重与微量元素接近。大量的实验数据证明,该载体在维持添加剂预混料稳定性和改善混合均匀度方面优于沸石粉、膨润土、磷酸氢钙等。

表1 微量元素化合物容重(g/L)

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表2 常用载体理化性质比较

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3.4生产管理

3.4.1配料精准—保证安全性

科学的配方需要靠精准的计量配料设备来实现,特别是添加量少又影响安全的原料(如硒),高精设备显得尤为重要。条码系统在提高配料的精确性和准确性方面有显著优势:①合格的原料入库:贴条码,取料时扫描包装上的原料条码,取料正确才能进行下一个原料的配制,原料条码的唯一性可防止错误取料。②配方管理:凭密码进入系统;一人输配方,一人复核(配方的准确性);配方采用字母编码(产品保密性)。③配料:分大料和小料两个配料秤,低于4%的原料由小料配料秤配料(10kg和150kg),高于4%的由大料配料秤配料(1t),提高称量的准确性。④复核:对称料总量复核,只有配料正确,投料口门才会自动打开。条码系统有效避免人为因素造成的错投、漏投、称量不准确等错误操作,保证产品的安全性。

3.4.2投料顺序合理—提高稳定性

正确的投料顺序能够有效避免化合物之间的化学反应,提高产品的稳定性。投料顺序遵循两个原则:①微量元素活泼程度不同,按照“不活泼—活泼—不活泼….”的原则投料。②添加量少的化合物居于投料顺序中间,避免混合不均匀,影响配方的有效性和真实性。每个产品在总原则的指导下,灵活的设定投料顺序,最大限度降低元素间的反应。

3.4.3混合性能好—保证混合均匀度

高品质预混料,其所有组分应该均匀分布,才能保证实际摄入量与配方规定供给量相符。特别是安全剂量与中毒剂量相差不大的微量成分硒,均匀性差可能造成使用不安全的后果,因此均匀性是预混料的一项重要质量指标。提高混合均匀度从以下着手:①最佳混合时间:针对预混料最大批量和最小批量,定期检测不同混合时间下的混合均匀度变异系数,制作混合均匀度-混合时间的特性曲线,取其达到最小变异系数的时间为准。②通过实验确定混合机合理的充满系数。③对于添加量小于0.1%的原料先进行预混合,可以提高混合均匀度。④原料具有一定的粉碎细度。⑤添加少量液体原料。研究发现,选用恰当的油脂,将载体与适量比例的油脂混合均匀再加入微量成分混合。既能降低生产中的粉尘,还能增加物料间的粘附力,提高混合均匀度,降低物料输送、下落及运输过程中的重新分级。

3.4.4严防交叉污染

①工艺设计采用短输送、自清设备、独立风网。②生产严格排序:先生产不含药物的产品,再生产有药的产品含;先生产浓度高的产品,再生产浓度低的产品;先生产无停药期的产品,再生产有停药期的产品;相近产品安排在一起生产。③防静电:安装地线,添加少量液体原料。④严格按照规定清洗清理设备,保持场地清洁。称量时,每种原料有专用的器具。⑤选用全开门,带自动喷吹清洗装置的生产设备,做到无死角残留。⑥成品蛟龙选用脱底结构,便于清理,降低残留。

3.5先进的品质管理体系

①生产过程严格遵循“六核七查”制度:核配方;核原料品种与数量;核原料颜色及有无杂物;核投料顺序;核标签与包装袋是否正确;核洗机料和尾料使用。查原料标识与物质是否相符;查投料顺手是否正确;查混合机是否漏料;查配盘差是否在误差范围;查产品外观是否一致;查成品件重和数量是否准确;查洗机料和尾料的标示和堆放是否规范。②生产过程中严格遵守HACCP、ISO22000和FAMI-QS管理体系对每个关键控制点的要求。③借助原子荧光分光光度计等检测仪器,有效监控产品质量。

4、小结

从源头做起,通过精细化工、精深加工技术,有效降低微量元素化合物中杂质的含量,改善痕量元素预混剂的混合均匀度,提高微量元素化合物使用的有效性和安全性。通过优选微量元素化合物及科学配伍,提高微量元素预混料的稳定性和元素的利用率。只有从精细化工、精深加工、配方设计、生产加工、技术检测方面全面解决微量元素化合物在使用中存在的各种细小却危害重大的问题,才能为高品质预混合饲料的生产提供有效保障,使预混料在饲用过程中真正体现产品的稳定性、有效性、安全性。

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