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微胶囊技术在饲料添加剂中的运用
发布时间:2018-09-04
  摘 要:综合阐述了饲料添加剂中微胶囊的功用特点、应用领域, 组成结构、性能优势, 技术原理、制备方法以及微胶囊饵料的运用与推广, 同时展望了饲料添加剂中微胶囊的未来发展。
  
  关键词:饲料工业; 微胶囊技术; 饲料添加剂;
  


 
  一、引言
 
  
  微胶囊技术是一项发展非常迅速的高新技术, 它克服了许多在过去难以攀越的技术障碍, 使传统产品得到进一步深加工。微胶囊技术的应用领域拓宽到医药、农药、日化、感光材料、食品、生物制品等领域, 在我国的饲料工业中, 微胶囊技术的应用起步较晚, 目前主要用于各种饲料掭加剂的生产中。微胶囊技术因其本身的特性, 能很好解决有效成分的加工、保存及再现等问题。
  
  常用饲料添加剂如维生素、氨基酸和微生态制剂等在实际应用过程中存在不易运输和保存、货架期短等问题, 采用微胶囊技术可以有效解决此类问题。运用微胶囊技术使许多传统产品提高了档次, 具有了更优越的性能。
  
  微胶囊具有保护被包覆的物质免受环境条件的影响, 屏蔽味道、颜色和气味, 降低毒性, 改变物质的性质, 延长挥发物质储存时间, 持续释放物质进入外界, 将不可混合的化合物隔离等作用。基于上述优点, 微胶囊技术已成为饲料工业中争先研发的热点。
  
  二、 饲料添加剂中微胶囊的功用特点及应用领域
  
  微胶囊技术是指把分散的固体物质、液滴或气体完全包封在一层致密膜中形成微胶囊的方法, 所得到的微小粒子称为微胶囊。微胶囊技术是一门应用广泛且发展迅速的技术。这项技术经过几十年的不断发展, 已经相继在饲料、制药、食品、农用化学品、香精香料等工业领域中得到广泛的应用, 尤其将微胶囊技术应用在饲料工业可以解决现存的许多问题。
  
  所谓微胶囊, 通俗地讲囊就是“口袋”, 微胶囊就是“微小的口袋”.微胶囊技术是通过特定方法和设备将成膜材料包覆固体、液体或气体材料形成微小粒子的技术, 形成的微小粒子称为微胶囊, 其粒径范围一般在1~1000μm.直径小于1μm的称为纳米胶囊。包在微胶囊内部的物质称为芯材 (也称为囊心、包容物) , 微胶囊外部由成膜材料形成的包覆膜称为壁材, 芯材可以由一种或多种物质组成。饲料添加剂微胶囊化就是用可以形成囊壁的物质, 将需保护的饲料添加剂作为囊芯包裹在微胶囊中, 被包裹的养殖饲料添加剂则通过囊壁上的微孔慢慢地向外渗透、扩散。饲料添加剂的范围很广, 包括氨基酸、维生素、微量元素、抗菌剂、风味剂等。其中某些品种如同多数药物、香料一样, 因对光、氧、水、气等敏感, 而常在贮存和使用过程中变质, 或因容易挥发与其它介质发生反应而降低使用效果, 这给厂商与用户带来了麻烦与经济上的损失。长期以来人们一直在寻求和试用各种解决办法, 其中比较有效的方法就是将这些养殖饲料添加剂微胶囊化。
  
  微胶囊饲料常用的芯材, 即饲料的必要成分或需要添加的物质, 主要有:维生素A、D3、E、K3等脂溶性维生素;维生素B1、B2、B6、C等水溶性维生素;饲用酶制剂, 如植酸酶、纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等;微生态制剂, 如乳酸杆菌、链球菌、芽孢杆菌和酵母等。饲料添加剂, 如尿素、硒、防腐剂 (丙酸、丙酸钠、苯甲酸、苯甲酸钠等) 、畜禽专用抗生素 (杆菌肽锌) 等;风味剂;酸味剂;氯化胆碱;硫酸亚铁等。
  
  食品安全是一个全球性的问题, 也是中国当前面临的严峻挑战之一。抗生素作为饲料添加剂使用已有50年的历史, 是目前饲料中用量最大和最广的添加剂。使用抗生素会导致动物机体免疫功能下降, 特别是长期使用会在动物体内残留和富集, 直接影响人类的免疫和健康。保证养殖品食用安全关键在于开发绿色、安全、高效饲料及其添加剂, 以减少或替代抗生素的使用, 消除药物残留的隐患。微生态制剂亦称微生态调节剂, 是根据微生态学原理, 通过调整微生态失调, 保持微生态平衡, 提高宿主的健康水平, 利用对宿主有益的正常微生物或促进物质所制成的制剂。近年来, 随着人们食品安全意识的提高, 微生态制剂以其高效的保健功能、无毒不良反应、无残留和不污染环境等特点成为替代抗生素较为理想的产品。
  
  微生态制剂微胶囊技术在国内饲料业中也已经有了一定程度的研究和应用, 如在水产饲料中使用微囊化添加剂可以改善水产养殖的情况, 节约饵料并提高生产效率, 降低水产养殖对环境的污染。在水产养殖育苗中, 通常采用微藻、轮虫和卤虫幼体等活饵作为鱼虾等幼体的饵料。但是使用活饵存在一些限制:一方面, 受环境和管理等的影响, 造成活饵的产量和质量不稳定;另一方面, 活饵的培养需要耗费大量财力物力, 提高了养殖水产品的成本。
  
  微胶囊通过包裹物料改变其物化特性, 恰好可以满足水产种苗开口饵料水中稳定性和悬浮性的特殊要求, 微胶囊开口饲料的物理特性是产品的主要质量指标之一, 直接影响到水产幼苗摄食和消化。因此被认为是水产种苗开口饵料的最佳形态。
  
  三、 饲料添加剂中微胶囊的组成结构及性能优势
  
  微胶囊技术是将固体、液体或气体物质包埋和封存在微型胶囊内, 成为固体微粒产品, 在需要时释放其有效成分。微胶囊技术在保护生物活性分子、组织或细胞以对抗不利的环境方面取得了较好的成效。微胶囊造粒技术就是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术。微胶囊是用特殊手段将需要包被的物质包裹在微小封闭的胶囊内。微胶囊可呈现出各种形状, 如球形、肾形、粒状、谷粒状、絮状和块状等。
  
  微胶囊技术是用特殊的方法将固体、液体或气体物质包埋封存在一种微型胶囊内而成为固体微粒产品, 在需要时再将设包埋的内容物释放出来的技术。形成胶囊壁的物质称为壁材, 大多数为天然或合成的高分子化合物, 如明胶、阿拉伯树胶、海藻酸钠、环糊精以及纤维素衍生物等, 壁材在很大程度上决定着微胶囊产品的物理化学性质。被包埋的物质即核心物质称为芯材, 芯材的选择比较灵活, 可以是单一的固体、液体或气体, 也可以是固液、气液混合体。微胶囊产品按胶囊壁材分类有单层和多层结构产品, 按核心物质分类有单棱、多核以及多核一无定型等结构产品。粒子的大小一般在5~500μm大小的半透性或密封的范围内, 有球形、肾形、粒状等各种形状。无机材料和有机材料均可作为微胶囊的壁材, 微胶囊芯材 (囊心物质) 可以是单一的固体、液体、或气体, 也可是固固、液液、气液混合体等。壁材 (膜材、包囊材料、成膜材料) , 最常用的是高分子的有机材料, 包括天然和合成两大类。现使用壁材有:植物胶类:阿拉伯胶、琼脂等;多糖类:黄原胶、阿拉伯半乳聚糖、壳聚糖等;淀粉类:玉米淀粉、马铃薯淀粉、改性淀粉等;纤维素类、蛋白质类、聚合物类、蜡与类脂类。
  
  微胶囊一般可以认为由芯材和壁材两部分组成, 一个微胶囊可包含有一种或多种活性物, 在设计和制备微胶囊时, 应考虑芯材的性质、产品的使用目的及贮存的环境等。常用于微胶囊化的芯材包括风味剂、酸味剂、甜味剂、色素、脂类、维生素、矿物质、酶、微生物、气体以及其它各种食品添加剂。芯材的选用要依据微胶囊的制备方法而定, 可选用水溶性或脂溶性物质。常用的壁材材料分为天然高分子材料、半合成高分子材料、全合成高分子材料和无机材料。有明胶、葡聚糖、阿拉伯胶、淀粉、羟甲基纤维素、聚乳酸、聚乙烯、硅酸盐类等。壁材要根据芯材的作用特点、作用部位、作用方式进行选择。
  
  微胶囊化微生态制剂具有保护作用, 增加稳定性, 微胶囊的壁材可保护芯材, 使其免受环境中水分、氧气、紫外线和p H等影响, 能有效地延缓其分解、氧化和挥发等变质过程的发生。将同1种产品中2种或超过2种的混合在一起易发生化学反应而失效的添加剂成分用微胶囊隔开, 以提高其稳定性。具有缓释作用, 能控制有效成分的释放速度, 使之长效化, 减少毒不良反应。微胶囊还可以起到隔离作用, 阻止不同物质间的反应, 提高其稳定性。改变物质的存在状态、质量、体积和密度等物理性质。如:将液态物质制成分散性好、便于运输、储藏及使用的微胶囊固态粉末。掩盖不良气昧, 改善风味, 微胶囊化可以屏蔽某些化合物的味道或气味。可使原来不溶于水的物质, 如:油脂类, 制成微胶囊后能均匀地分散于水性介质中, 从而有效地发挥作用。微胶囊技术所制得的微胶囊具有保护被包覆物质免受环境条件的影响, 屏蔽味道、颜色和气味, 降低毒性, 改变物质的性质或性能, 延长挥发物质储存时间, 持续释放物质进入外界等功能, 是一项用途广泛而又发展非常迅速的新技术。
  
  微胶囊产品的特点之一是具有靶向性, 它可使囊芯物质在特定的位置释放, 最大限度的降低囊心物质在使用过程中的损失, 提高利用效率。囊芯物质的释出有三种方式:扩散是一种物理化学的释放过程。当微胶囊处于液体当中, 由于其囊壁内外浓度的不同发生传质作用, 在浓度梯度力的作用下囊芯物质从胶囊内缓慢渗出;囊膜破裂:微胶囊在特定的环境下受到挤压、摩擦、溶胀等作用使囊膜破裂释出芯材;囊膜降解:囊膜在酸、碱、微生物或酶的作用下被破坏, 释出芯材。根据微胶囊芯材释放方式的不同, 可以有意识地选择适合的壁材和微胶囊化方法使芯材能够在指定的温度、酸碱度等条件下释放。微胶囊产品要具有一定的强度, 能够经受一定的处理, 保护内容物, 同时也必须可以在特定的条件下释出内容物。
  
  微生态制剂的有些菌种在生长过程中不形成芽孢, 抗性较差, 如:嗜酸乳杆菌、双歧杆菌和粪链球菌等。粉剂和颗粒等固体微生物活菌制剂的制备要经过干燥、高温或加热制粒处理, 造成菌体严重失活, 影响产品使用效果;水剂微生物制剂不易保藏, 时效性短。微生态制剂必须通过胃环境以大量的存活菌到达肠道并定植于肠黏膜上才能发挥其生理功能, 由于胃酸的杀菌作用, 微生态制剂的活菌数在此过程中也会大幅度下降。
  
  微胶囊用于饲料添加剂增加了产品的稳定性, 能有效地延缓其分解、氧化、挥发等变质过程的发生。具有缓释作用, 能控制有效成分的释放速度, 使之长效化。将同一产品的两种或两种以上因混合在一起易发生化学反应而失效的添加剂成分用微胶囊隔离开来, 可以提高其稳定性。改变物料的状态, 如将液态物质制成分散性好、便于运输、储藏及使用的微胶囊固态粉末。可以调节物质的比重。保护挥发性物质, 遮蔽一些芯材物质的不良气味等。
  
  微胶囊技术是通过特定的方法和设备将成膜材料包覆固体、液体或气体材料形成微小粒子的技术, 具有保护被包覆的物质免受环境条件的影响, 屏蔽味道、颜色和气味, 降低毒性, 改变物质的性质, 延长挥发物质储存时间, 持续释放物质进入外界, 将不可混合的化合物隔离等作用, 已在生物医药、化工、食品、农业等领域得到了应用和发展。微胶囊技术是一项发展非常迅速的高新技术, 它克服了许多在过去难以攀越的技术障碍, 使传统产品得到进一步深加工, 开发出很多全新的高质量产品。
  
  四、 饲料添加剂中微胶囊的原理与制备方法
  
  微胶囊技术的基本原理是针对不同的芯材和用途选择一种或几种壁材复合包裹。制备微胶囊的过程称为微胶囊化。微胶囊化可以使囊芯物质与外界隔离, 最大限度的保持其原有的性质和活性, 同时还可以改善其加工性能。例如可以将原先不易加工的气态或液态的物质经过微囊化后处理转变成适合加工的固态物质。
  
  微胶囊的释放机理:活性芯材物质通过囊壁膜的扩散释放, 芯材通过囊壁膜上的微孔、裂缝或半透膜进行扩散而释放;用外力或内压使囊膜破裂释放出芯材, 在使用、加工时外力破坏, 或芯材膨胀使壁材破坏释放;用水、溶剂等的浸渍或加热等方法使微胶囊降解释放。
  
  依据囊壁形成的机制和成囊条件, 微胶囊化方法大致可分为三类, 即化学法、物理法和物理化学法。化学法化学法一般包括:一是界面聚合法。界面聚合法的原理是将两种活性单体分别溶解在互不相溶的溶剂中, 当一种溶液被分散在另一种溶液中时, 两种溶液中的单体在界面发生聚合反应而成囊;二是原位聚合法。即单体成分及催化剂全部位于芯材液滴的内部或者外部, 发生聚合反应而微胶囊化。微胶囊改变物料的存在状态、物料的质量和体积;隔离物料间的相互作用, 保护敏感性物料;掩盖不良风味、降低挥发性;控制释放;降低食品添加剂的毒理作用。微胶囊的局限:一是释放速度的控制能否满足要求;二是释放后剩下的壁材可能带来一定的负面影响。因此, 其壁材选择很关键。微胶囊壁材的选择原则:油溶性芯材应采用水溶性壁材;水溶性芯材应采用油溶性壁材;壁材不能与芯材发生化学反应, 物化性质稳定;具备适当的渗透性、吸湿性、溶解性;满足食品、医药卫生要求。
  
  实际上微胶囊造粒可看成是物质微粒 (核心) 的包衣过程。其过程可分为:将芯材分散入微胶囊化的介质中;再将壁材放入该分散体系中;通过某种方法将壁材聚集、沉渍或包敷在已分散的芯材周围;进行某种物化处理, 使微胶囊达到一定的机械强度。针对不同的芯材, 选用不同的壁材和不同的方法, 得到的微胶囊产品性能相差很大, 因此微胶囊产品的质量评定很重要。可从以下方面评定:容出速度反映芯材的释放速度;芯材含量的测定, 不同的产品可用不同的方法, 如挥发油类产品, 可用索氏提取法, 其它, 可用溶剂提取法、水提取法等;微胶囊尺寸大小的测定, 可简单筛析, 可用装有特殊装置的显微镜测定等。
  
  微胶囊技术发展到今天已经出现了一些比较成熟的成膜方法。这些方法按照成膜机理大致可以分为化学法、物化法、机械法三种。微胶囊化的方法较多, 主要有界面聚合法、原位聚合法、凝聚法、喷雾法等。微胶囊造粒技术按微胶囊造粒的原理不同, 可分为物理方法的微胶囊造粒技术, 如喷雾干燥法、喷雾凝动法、空气悬浮法、多空离心法等;物理化学方法的微胶囊造粒技术, 如水相分离法、油相分离法、锐孔法、挤压法、熔化分散法等;化学方法的微胶囊造粒技术:如界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法、辐射包囊法等。
  
  物理法微胶囊造粒技术:喷雾干燥法适合于热敏物料的微胶囊;工艺简单, 易实现工业化生产, 生产能力大, 成本低。但其包囊率低, 芯材有可能粘附在微胶囊颗粒的表面影响产品质量;设备造价高, 能耗大。喷雾干燥法是目前应用最广泛的微胶囊造粒技术。将芯材分散在已液化的壁材中混合均匀, 并将此混合物经雾化器雾化成小液滴, 此小液滴的基本要求是壁材必须将芯材包裹住 (即已形成湿微胶囊) .然后, 在喷雾干燥室与热气体接触干燥, 壁材固化形成微胶囊颗粒。
  
  喷雾干燥法初始溶液调制, 调制芯材和壁材组成的胶囊化溶液 (初始溶液) 十分重要, 主要影响因素有:芯材和壁材的比例, 初始溶液的浓度, 粘度和湿度等。水溶液型初始溶液要求壁材能溶于水, 芯材为油溶性或固体, 芯材含量不超过50%, 一般在初始溶液中低于20%.有机溶液型壁材为非水溶性聚合物, 芯材可为亲水性材料或疏水性材料。壁材为非水溶性聚合物, 芯材可为亲水性材料或疏水性材料。先将乳化或分散到聚合物的有机溶液中。将乳化或分散到聚合物的有机溶液中。囊浆型通过其他方法得到湿囊浆型溶液。通过其他方法得到湿囊浆型溶液。喷雾冻凝法与喷雾干燥法一样, 但壁材不是溶解于某种溶剂调制的溶液中, 而是加热至熔融状态, 再混入芯材调成胶囊化熔融液。
  
  徽胶囊化微生物制剂的制备挤压法是最普遍的利用亲水胶体制备微胶囊的方法, 包括制备亲水胶体溶液, 加入微生物细胞, 挤压细胞悬液, 使其通过注射式针头, 以液滴的形式落入固定液中等过程。挤压法制备微胶囊最常用的壁材是海藻酸钠, 其具有制备条件温和、简单、价格低廉和具有较高的生物相容性的优点。形成微胶粒的海藻酸钠溶液的浓度并不固定, 颗粒的大小和外形取决于海藻酸钠溶液的浓度和液滴下落的距离。随着海藻酸钠浓度的提高, 颗粒直径的变小。挤压器的出口孔径是另外一个重要影响因素, 它可以控制液滴的大小。挤压法使用的材料除海藻酸钠外, 还有明胶、卡拉胶、果胶、邻苯二甲酸醋酸纤维素和石蜡油中一种或两种材料联用。挤压法操作简单, 成本低, 能保持较高的菌体密度和活性。
  
  喷雾干燥法是用单一工序将溶液、乳液、悬浮液或浆状液加工成粉状干燥制品的一种方法, 应用最为悠久、最为广泛, 也是成本极为廉价的一种微胶囊方法。喷雾干燥法干燥速率快, 时间短, 物料温度较低, 产品的分散性和溶解性好, 生产过程简单, 适用于连续化生产。
  
  乳化包埋法是先将少量益生菌细胞悬液加入到大量的植物油中, 然后经过均质形成油水乳化液。一旦油水乳化液形成, 水溶性的多聚物相互交联, 在油中形成不溶性的微小胶粒。乳化液中不连续相的体积越小, 最后形成的微粒的尺寸越小。形成油不溶性的微粒的方法取决于所选用的壁材, 最后通过过滤收集微胶粒。
  
  五、 饲料添加剂中微胶囊饵料的运用与推广
  
  微胶囊技术在添加剂生产中的应用潜力最大, 研究也最多。在饲料生产中维生素是必不可少的组分, 但其最大的特点是不稳定, 在光、热等作用下极易变质、失效。将微囊化技术应用到维生素生产中, 对维生素进行包被处理可以生产出稳定性高的维生素产品。
  
  在饲料工业上, 微胶囊技术能够改变物质的状态、质量和体积, 提高其稳定性、溶解性和流动性。将液态半胱胺微囊化, 解决了液态半胱胺饲喂操作过程的不方便。保护高敏性物质, 极大地提高了对敏感环境因素如光、热、氧、湿度和强酸、强碱的抵抗力, 防止和延缓饲料腐败变质。如将维生素等对环境敏感的物质微囊化处理, 使其与外界隔绝, 可有效的延长其储存时间。降低挥发性, 延长香味剂等物质的滞留期。香味剂是由醛、酮、脂等芳香性香料组成, 沸点一般较低, 挥发性强, 热稳定性差。如制成微囊化香味剂, 可解决这些问题。
  
  分子包裹法是在分子水平上形成微胶囊, 又称为包裹络合法, 是较为先进的方法。它利用β-环糊精作为壁材。β-环糊精是一种利用生物酶法合成的一种分子结构呈环状的淀粉衍生物, 其内部有亲水基团可与疏水物质形成稳定的包合物, 外部有较多的疏水基团, 所以吸湿性低。故用分子包裹法生产的微胶囊产品不易受潮且流动性好。但只能包裹疏水性的芯材。使用水中胶体聚合物分散体取代水溶性聚合物在固体制剂包被时的有机溶媒, 同样它也可用于取代微囊化时所用的有机溶媒, 该法称为水中成囊法。此外较新的方法还有高压静电场法。
  
  水污染严重、劳动量大、种苗质量参差不齐是目前我国虾苗培育行业面临的最大问题。在水产养殖中, 使用微囊化技术与传统的养殖方式相比也有许多优势。据了解, 生产育苗虾片的主要原材料为鱼粉、豆粕、花生粕等常规原料, 由于研究的缺失, 目前虾片基本未形成标准化产品, 不同厂家配方差别很大, 也导致了虾片质量的参差不齐。由于虾片的生产需经500多℃的高温, 很多热敏性营养物质会在加工中损失掉, 甚至有不少企业在虾片生产时根本不添加维生素、鱼油等热敏性物质。正因如此, 不少育苗场不得不在虾苗培育过程中补充投喂其它营养品, 以弥补虾片营养的不足, 这也给虾苗生产企业造成了较大的负担和技术操作上的困难。将虾片搓洗后泼洒, 根本不能够算做全价饲料, 很多成分甚至可以溶于水中, 导致虾苗不能摄食, 造成了饵料大量浪费和水质污染, 因此虾苗在培育过程中需要大量、不间断换水, 以保持水质良好。正是因为育苗水质污染比较严重, 时间长了苗场周围的海水恶化, 造成近年来沿海不少苗场不得不搬迁。投喂虾片导致水质污染和饵料营养不全面, 是近年来国内虾苗质量不断下降的重要原因之一。
  
  微胶囊技术被广泛应用于微生物、动植物细胞、酶和其他多种生物活性物质和化学药物的固定化方面。微囊饵料是全价饲料, 主要原料是丰年虫粉、鱼粉、多种维生素、矿物质等。微囊饵料的生产不仅要考虑全面的配方营养, 还要考虑原料容重, 做到悬浮性强, 现在各方面技术已经很成熟, 可以全面向市场推广。微生物制剂产品能显着提高对虾成活率, 微生物制剂的使用在水产健康安全养殖中具有十分重要的意义, 但微生物制剂菌体易失活、在水产养殖过程中采用泼洒方式投放益生菌, 菌体进入水体后浓度低, 不易形成优势菌群等。
  
  在动物日粮中添加益生菌可以提高生产效率, 但许多微生态制剂在进入动物体内的过程中生物活性损失较大。如将其包被处理, 能较好地提高细菌存活率。隔离相互间容易发生反应的组分, 使之可共存于同一配方中, 提高原料的配伍范围。氯化胆碱是禽牧饲料中不可缺少的添加物质, 但其有强的吸潮和吸二氧化碳的性质, 对饲料中的维生素有强烈的破坏作用。为了提高牛奶中不饱和脂肪酸的含量, 需要在奶牛饲料中添加油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸含量高的植物油。但是这些脂肪酸进入牛胃后即被吸收, 并在消化过程中被转化成饱和脂肪酸。留存下来的不饱和脂肪酸含量只占总脂肪酸含量的2.7%.研究表明, 把二氯甲烷、氯仿、四氯化碳等氯代甲烷掺到反刍动物的饲料中, 有使其在胃消化过程中产生甲烷等无用物质的量减少的趋势, 而丙酸、丁酸等有益营养成分增加。但这些氯代甲烷都是有难闻气味的易挥发液体, 很难均匀掺合到饲料中, 饲喂时需采用特殊的方法, 而制成微胶囊粉末, 就避免了以上困难。此外, 尿素微胶囊化后可减少投喂次数, 避免氨中毒和尿素适口性差的缺点。微囊化处理可以作为保护维生素的有效措施。能够掩盖不良风味, 促进动物采食。如可将尿素等适口性差的物质制成微胶囊饲喂犊牛, 还有起到缓释作用, 减小应激。可以最佳方式释放具有生物活性的物质, 使生物活性物质具有更强的靶向性。如将不耐胃酸的活菌制剂微囊化后, 可以避免其在经过动物胃时的大量失活。
  
  水产养殖微囊饵料在使用过程中可直接投喂, 大量节省了人力, 而且营养全面, 浪费少, 大大降低了对水体的污染。微生物制剂在水产养殖中主要作为体内微生物改良剂和水质微生物改良剂。微生物制剂中的许多细菌本身含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素等营养物质, 是优质饲料添加剂或动物幼体的优良饵料。它作为饲料添加剂经常使用于水产养殖的各个时期, 尤其在育苗期的动物性饵料培养过程, 以及育成期自制饵料的搭配中。海水仔稚幼体赖以生存的生物活饵由于营养不全面、生产成本高、易携带病原菌、供给不稳定等缺点与不足, 成为制约海水养殖产业化发展的瓶颈。微囊饵料不仅能有效弥补生物活饵的缺点与不足, 而且质量和产量均可有效保证, 更适合工厂化育苗生产。根据多个苗场的统计数据显示, 使用微囊饵料, 虾苗蚤、糠期育苗成活率平均可达46%, 标苗成活率比用虾片高10%~15%.虾苗投放后用10~15 d的微囊饵料投喂也能够显着提高虾苗健康状况, 从而提高后续养殖的成功率。微囊饵料的推广对提高养殖成功率也起到了较好的帮助作用。在饲料中添加微生物制剂, 通过鱼类的摄食, 进入肠道中的微生物制剂形成优势菌群, 经一系列生理生化反应产生促生长类的生理活性物质、酶类并提高动物体内消化酶的活性等, 有助于养殖动物对饲料的消化及吸收, 促进鱼类生长和发育。微生物制剂作为水质改良剂在水产养殖过程中能改良水环境的水质和底质, 调节水色和浮游生物组成, 保护动物健康和促进动物生长。
  
  六、 饲料添加剂中微胶囊的未来发展
  
  众所周知, 香精 (水溶性, 油溶性) 均容挥发, 特别是受热挥发性增强。由于这一缺点, 使其在生产产品过程中产生香气留香时间短, 香气不够纯正和稳定, 使用受到影响。有厂家针对这一缺点经过多年的研究和实验终于诞生了微胶囊粉末香精。微胶囊技术是将固态, 液态或气态微细核心物质, 将其包埋在半透性或密闭性微胶囊内的技术, 它能有效的保持食品的色, 香, 味, 营养成分及生理活性, 防止某些不稳定的食品成分挥发, 氧化, 变质。
  
  微胶囊香味剂, 又称微胶囊风味剂和微胶囊香精, 由1~2层不同物质构成的球形或类似球状的颗粒料, 每个颗粒料的内容物, 即核, 为固体、液体或者气体。核的外围包裹物为胶体。微胶囊香味剂的外形及结构基本上可分为6种, 常见的为单核、多核和多核一无定型微胶囊, 它的粒径也可达几微米及几十微米。利用一些可以成膜的囊壁材料进行香料或者其它内容物的包裹及胶囊成型的技术叫微胶囊技术。微胶囊粉末香精采用微胶囊包埋技术, 选用优质的壁材 (如糖类, 变性淀粉等) 包埋香精, 经乳化, 喷雾干燥制成, 粉末细腻, 使香气更加柔和, 纯正, 稳定, 持久。在固态粉末原料中使用方便。且耐高温, 抗氧化性能好, 能延长货架期。
  
  依靠微胶囊技术, 使昔日由于技术障碍得不到深加工开发的传统产品获得了新生, 提高了档次并且研制开发出许多面目焕然一新的高新技术产品。例如, 固态、液态及气态微胶囊香精、复合单体多味微胶囊香精、慢释放微胶囊香精、热敏性微胶囊香精、喷涂型和搅拌型微胶囊香味剂、彩色微胶囊调味料、过胃肠溶微胶囊添加剂及药物等, 其应用前景十分美好, 经济效益十分显着。在西方国家市场所需求液态香精和微胶囊香精比例已经达到1:1, 可以肯定的是, 微胶囊香精功能各异, 应用广泛。微胶囊粉末香精更易储存, 不易氧化, 香气稳定, 留香时间长, 使用安全, 方便, 不与其他配料发生反应, 且能耐高温。
  
  微胶囊香味剂使物料形态改变, 可将液态香精转变为分散性及流动性好的颗粒料, 微胶囊粉末香精在经过高温喷雾干燥处理后, 比液态香精在使用方面更加安全;可滞留挥发性化合物以最佳条件释放出来;物料形态改变, 可将液态香料, 经包埋后转变为分散性及流动性好的固体颗粒, 便于储存, 运输和应用时的方便性;产品稳定性提高, 可有效的防止其分解, 氧化防止香气迅速挥发散逸;可控制香精从微胶囊内向外释放及扩散的速率, 使有效成分长效化;可掩盖不良气味, 降低挥发性。
  
  饲料香精通常以液态或者粉末状添加到配合饲料中, 由于香精的挥发性强, 以散逸损失大。而猪料、鸡料、鸭料多为颗粒料, 如果将香精先加入配制好的粉料中经过混合后再进入高温环境下压制成颗粒, 势必使香味物质挥发殆尽。虽可采用压粒后再在颗粒表面喷香方法, 但仍不能保持较长的留香期, 若采用微胶囊喷香, 可以取得更佳的理想效果。
  
  微胶囊技术在保护生物活性分子、组织或细胞以对抗不利的环境方面取得了较好的成效。微胶囊化微生物制剂具有保护作用, 增加稳定性微胶囊的壁材可保护芯材, 使其免受环境中的水分、氧气、紫外线、p H等影响, 能有效地延缓其分解、氧化、挥发等变质过程的发生;将同一种产品中几种以上因混合在一起易发生化学反应而失效的添加剂成分用微胶囊隔开, 以提高其稳定性;具有缓释作用能控制有效成分的释放速度, 使之长效化, 减少毒副作用;微胶囊还可以起到隔离作用, 阻止不同物质之间的反应, 以提高其稳定性;改变物料的状态, 通过微胶囊化可以改变物质的存在状态、质量、体积、密度等物理性质。如将液态物质制成分散性好, 便于运输、储藏及使用的微胶囊固态粉末;掩盖不良气味, 改善风味, 微胶囊化可以屏蔽某些化合物的味道或气味。可使原来不溶于水的物质如油脂类, 经制成微胶囊后能均匀地分散于水性介质中, 从而有效地发挥其作用。
  
  在饲料中使用的香精有牛肉香精、奶酪味香精、鸡肉味香精、奶味香精、黄油味香精及鱼腥味香精等。常将全价营养成分的粉料制成微胶囊开口饵料, 既节省饲料, 提高生产教率, 又可避免水质污染。此外, 加有鱼腥香精的鱼饲料胶囊可太大提高饲料系数, 节约用料, 清洁水质。鱼虾的体内缺乏能够合成维生素C的古洛糖酸内酯氧化酶, 所以饲料中的维生素C只能外加, 常用挤压法将维生素C添加到鱼虾饵料中。由于维生素C在高温下其活性损失高达40%~80%, 而且维生素C极易氧化, 如果直接加入饵料中损失太大, 最好的办法是将其制成单一和复合的微胶囊饵料, 如维生素C微胶囊, 维生素C和ca微胶囊, 含有维生素C, 胆碱及其它矿物元素和饲料香精的微胶囊其应用效果更佳。微胶囊胆碱可避免反刍动物瘤胃内的微生物作用, 使胆碱迅速降解为甲烷导致生物效价的降低。随着畜牧业的发展, 微胶囊制剂在畜禽养殖上的应用, 必将受到人们日益重视。
  
  微生态制剂经过微胶囊化处理后能够经过缓释达到控制释放速度的目的, 并且通过隔离外界不利环境起到保护菌体的作用。在水产养殖中, 人们多数是采取泼洒投加游离菌的方式, 制剂中有益微生物进入水体后易分散, 环境的适应能力差且质量浓度低, 在水体环境中不易繁殖为优势种群, 容易随养殖水的流动而流失, 并容易被水中高等微生物捕食, 因此难以稳定长期地发挥作用, 在养殖动物突然爆发疾病或养殖水体严重污染时不能起到立竿见影的效果。微胶囊化微生物制剂作为饲料添加剂在水产养殖中的应用具有水中的稳定性较好, 而且具有可以延缓活性物质的释放速度, 提高活性物质稳定性;提高鱼类运输成活率;提高鱼苗育种的成活率;抑制有害菌生长, 间接地起到防治鱼病的作用。因此, 微胶囊化微生物制剂在水产养殖中具有广阔的应用前景。
  
  微生物制剂作为一种绿色饲料添加剂逐渐在饲料行业中推广应用, 但在实际应用中, 由于微生物耐热性和耐酸性差, 在饲料高温制粒过程中容易失活, 且在动物胃肠道中难以经受胃酸和胆汁酸的作用, 难以有足够的活菌数量到达肠道或定植肠道而发挥作用, 微生物实际应用效果并不理想。近年来, 研究表明经过经过微胶囊化后的微生物制剂能够避免或降低环境的影响, 保持活菌的稳定, 同时具有提高畜禽的生产能力、抑病和防病的作用。微胶囊技术的重大突破是使物质能产生物态变化。微胶囊既可包裹不稳定的化合物, 也可包裹已固化的挥发性液体或气体, 所以, 微胶囊化作为一种优秀的商品化技术, 在诸多领域得到了广泛的应用, 并获得了较大的成功。
  
  七、 结束语
  
  总之, 微胶囊技术已成为21世纪国际上重点研究的高新技术之一。微胶囊技术在国内饲料业中也已经有了一定程度的研究和应用, 尤其在水产业中使用微囊化添加剂可以改善水产养殖的情况, 节约了饵料并提高生产效率, 降低水产养殖对环境的污染。这种新技术若要获得成功需要对其进行系统的研究。微胶囊技术在我国饲料工业中的研究应用尚处于起步阶段, 必定会有广阔的发展空间。
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