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中草药及其提取物作饲料防霉剂的可行性探讨

时间:2019-12-01 07:47来源:饲料营养
饲料料被霉菌及霉菌毒素污染已成为饲料业和畜牧业生产中不可忽视的问题。在农作物和饲料产品的生产、加工、运输及贮存过程中,霉菌及霉菌毒素对饲料和食品产生不同程度的污染

  

  饲料料被霉菌及霉菌毒素污染已成为饲料业和畜牧业生产中不可忽视的问题。在农作物和饲料产品的生产、加工、运输及贮存过程中,霉菌及霉菌毒素对饲料和食品产生不同程度的污染,从而造成巨大的经济损失。据联合国粮食组织估算,全世界每年大约有5%~7%的粮食、饲料等农产品受霉菌的侵害。常见饲料防霉剂主要是丙酸、丙酸盐、有机酸、有机酸盐及酯类,如富马酸、富马酸二甲酯、双乙酸钠等。这些防霉剂要么对饲料的防霉效果不佳,要么就是具有强烈的刺激性,导致动物采食量下降,采食后药物在体内残留,对动物机体产生一定的副作用。生产绿色、安全的畜禽产品已成为当今畜禽养殖的趋势,研发新的动物专用、高效、无残留且不对环境造成污染的饲料添加剂成为加入WTO之后的重要研究方向。

  

  中草药及其提取物饲料添加剂以其无毒、无抗药性,加强免疫、整体系统调节和经济实用性等优势成为今后饲料添加剂研发的主流。

  

  1中草药饲料添加剂的定义和分类

由中草药原药或从中提取的单一或混合成分以单独或联合组方制成的,具备下列功能和条件的饲料添加剂产品,称作中草药饲料添加剂。其功能包括补充营养、预防疾病、改善饲料适口性、提高饲料利用率、改善动物产品质量;有利于饲料加工、贮藏,改善饲料产品外观和降低饲料加工业及养殖业对环境的污染。一种物质包括中草药原药及其所含的化学成分,能否用作饲料添加剂原料,关键在于它是否具有上述的一种或多种功能。

  

  中草药饲料添加剂按使用目的可分为3类:①营养性饲料添加剂,包括各种营养素和富含特定营养素的制品,以及各种可提高饲料适口性、消化率的制剂;②保健促生长剂,为防治动物疾病,改善动物生产性能而添加;③一般饲料添加剂,包括饲料品质改良剂、保存剂、工艺添加剂以及养殖环境改良剂。目前,已开发使用的中草药饲料添加剂大多数属于第2类,少数属于第1类和第3类。另外也有人将中草药饲料添加剂按功能分为免疫增强剂、激素样作用剂、抗微生物剂、抗应激剂、驱虫剂、增食剂、促生殖增蛋剂、催肥剂、催乳剂、防治疾病剂、饲料保存剂等;也有按饲喂对象分类的,如猪、牛、羊、鱼等所用的饲料添加剂。

  

  2中草药作防腐杀菌剂的历史

  

  早在5000年前,世界古代文明最发达的国家中国、埃及、印度等就已将香料(中草药)用于防腐。据被称为历史之父的历史学家Herodotos的记载,几千年前木乃伊的制作,就是将末药和肉桂的粉末添加到尸体腹腔内达到防腐目的。Hoffman和Evans试验发现,芥菜籽、丁香和肉桂具有几乎相等的防腐效果,添加0.5g芥菜籽于100g苹果汁中,可防腐保存4个月。Rippette和Wise证明,芥菜籽、丁香和桂皮等的精油以及小豆蔻、芫荽籽、众香子、百里香等的精油都有一定的防腐作用。公元前一世纪《记胜之书》就记载了用附子、干艾等储存粮食种子。成书于战国时代的《山海经》记载了药物百余种,列举了“流赭以涂牛马之病,熏草佩之可以己疠”等。《本草经》记载了365种药物,其中仅矿物药就有石硫磺、汞、铅丹(Pb3O4)、石灰、石胆(CuSO4?5H2O)、硼砂(Na2B4O7?10H2O)等46种,至今仍有应用的抗菌药物如黄连、黄柏、黄芩等。

  

  3几种常见中草药的抗菌防霉作用

  

  3.1大蒜及其提取物

  

  大蒜(AlliumSativum)是百合科多年生宿根草本植物,味辛、性温,有行气滞、暖脾胃、解毒、杀虫等独到功效,用于人、畜、水产动物的疾病防治和食物调味品的历史悠久。大蒜素(Alliiridum)是大蒜提取液中主要生物活性成分的总称,也可人工合成,它是一种广谱抗菌药,天然大蒜精油含丙基二硫化丙烯(约60%)、二硫化二丙烯(23%~39%)、三硫化二丙稀(13%~19%)、硫化二丙烯、甲基硫化丙烯、甲基二硫化丙烯、二硫化二丙烷(4%~5%)等挥发性含硫化合物。近年来,许多专家和学者都开展了大蒜及其提取物的防霉抑菌作用研究。Bronwyn的试验研究证明,大蒜、大蒜提取物或大蒜制品具有抗细菌、真菌和抗白色念珠菌的作用。卢瑞芳等(2003)对大蒜素片、克霉唑片、制霉菌素片进行了抗真菌体外抑菌测定,结果表明,大蒜素片与上述两种药物具有相似的杀菌作用,但其对新型隐球菌的杀菌速度最快,杀灭效果最好。苏军等(1999)将大蒜汁添加到饲料中对其进行防霉保鲜观察,发现饲料中添加0.95%~1.32%的大蒜汁后,在温度为(30±2)℃,相对湿度为90%±2%的条件下可明显延长饲料的贮藏期,使饲料品质得到最佳保护。刘晓蓉(2002)用大蒜与苯甲酸钠的抑菌防霉效果做了对比,结果表明1.25g/ml大蒜的抑菌圈直径显著大于7%苯甲酸钠的抑菌圈直径。

  

  大蒜素不仅能杀灭病菌,而且能较有效地杀灭包括黄曲霉、黑曲霉、烟曲霉等霉菌。大蒜素的抗霉作用在于能破坏霉菌的琉基酶功能,阻碍霉菌的新陈代谢,而且能有效地掩盖饲料中的不良气味。饲料中的药物及霉变原料中的不适味道会引起畜禽拒食或食量下降,加入大蒜素则能明显改善饲料的适口性,提高采食量,每吨饲料添加10%的大蒜素200~250g具有良好的防霉效果。

  

  3.2丁香油

  

  丁香为桃金娘科植物丁香(EugeniacaryophyllataThunb)的干燥花蕾(公丁香)。丁香干燥花蕾含挥发油14%~20%,油中主要成分为丁香酚、乙酰丁香酚、B-石竹烯等。丁香油对各种物品致霉菌如青霉、曲霉、木霉、根霉等27株霉菌均具有抗菌作用,其最低抑菌浓度(MIC)为500~1250μg/ml,最低杀菌浓度(MFC)为2500~5000μg/ml,显微镜下观察到,丁香挥发油能迅速破坏霉菌结构,使霉菌孢子脱落、分解,从而起到杀灭霉菌并抑制其繁殖的作用。KongQiulian等(2004)试验观察了丁香油及其衍生物对曲霉菌、青霉菌的抑菌效果,结果表明,50%丁香油及25%衍生物对曲霉菌和青霉菌具有明显的抑菌效果。马同锁等(2005)研究了13种天然香辛料的抑菌作用,结果表明,丁香对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌、鼠伤寒沙门氏菌有较强的抑菌作用。王红星等(1996)研究比较了6种植物精油与常见饲料防霉剂的防霉效果,结果发现丁香油抑霉效果和对羟基苯甲酸乙酯相似,优于苯甲酸、山梨酸、丙酸。时维静等(2002)选用公丁香、忍冬藤、白豆蔻3种中药,以培养基法测定其抑制霉菌的作用,并比较了防止饲料霉变的效果。结果发现,公丁香醇提取液浓度达到0.5%时,对毛霉、根霉、黑曲霉和青霉4种霉菌菌丝的生长有强烈的抑制作用,与添加“克霉灵”组无差异。

  

  周建新等(2000)利用薄层层析法分离丁香油,发现其有效抑菌成分为丁香酚,其化学名称为2-甲氧基-4-烯丙基苯酚,即有芳香环而且芳香环上有极性基团,它能与菌的某些酶的活性基团结合,破坏正常的代谢功能,从而达到影响微生物生长的目的。

  

  3.3山苍子油

  

  山苍子又名山鸡椒,系樟科植物山鸡椒Litseacubeba(Lour.)Pres.的成熟果实,果实中含挥发油约5%,挥发油主要成分为枸橼醛60%~80%、甲基庚烯酮2.5%、香茅醛1.0%、γ-蒎烯、莰烯、γ-蛇麻烯等。山苍子油对大多主要物品致霉菌如黄曲霉、黑曲霉、杂色曲霉、黑根霉等的最低抑菌浓度为1.77mg/ml,并能明显抑制黄曲霉产毒。另有报道称,山苍子叶油的主要成分为γ-罗勒烯25.11%、3,7-二甲苯-1,6-辛二烯醇-316.85%和橙花椒醇13.89%;该挥发油对5种物品致霉菌黄曲霉、黑曲霉、黑根霉等具有较强的抗霉菌活性,其最低抑菌浓度1.0~2.0mg/ml。余伯良(1998)采用平板法比较山苍子油与合成食用防腐剂苯甲酸钠、山梨酸钾对8种霉菌的抗菌效力,结果表明,在培养基pH值为4.5时山苍子油对多数霉菌的最低抑菌浓度为1.77mg/ml,与山梨酸钾的抑菌强度相近,比苯甲酸钠强。魏木山等(2002)比较了霉敌、丙酸钙、防霉灵、霉镇与山苍子油的防霉效果,结果发现山苍子油对白曲霉、金黄青霉、赤赫曲霉、黄曲霉和牙状芽霉的抑菌效果优于克霉、防霉灵和霉镇;添加山苍子油的饲料贮藏至112d时饲料中霉菌数量与添加克霉和防霉灵的饲料无显著差异。

  

  方芳等(2002)利用电镜研究了山苍子油抗念珠菌的作用机理,发现山苍子油能通过破坏细胞膜,抑制细胞壁中多糖成分的合成,引起细胞器肿胀溶解乃至坏死,达到抗菌的目的。

  

  3.4桂皮提取物

肉桂为樟科植物肉桂(CinnamomumcassiaPresl)的干燥树皮,含挥发油1%~2%,油中主要成分为桂皮醛,占75%~95%,另含少量桂皮酸、乙酸桂皮酯、乙酸苯丙酯、肉桂醇及香豆素等,有抑菌防腐作用,可提取用于食品防腐保藏。近年来,科学家对肉桂的抗菌防霉作用作了大量深入细致的研究。邱世翠等(2001)利用K-B纸片扩散法研究了肉桂的抑菌效果,结果肉桂对大肠杆菌、伤寒杆菌、金黄色葡萄球菌、白色葡萄球菌及白色念珠菌均有明显的抑菌作用。吴周和等(2003)通过试验得到了相似的结论。王青牡等(2001)用滤纸法比较了八角、肉桂、丁香、乌梅、肉豆蔻、霍香等中药材提取液的抑菌性能,结果表明,肉桂对枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、汉逊氏酵母、青霉、黑曲霉都表现出了一定的抑菌作用。马同锁等(2005)通过打孔法比较了辣椒、姜、蒜、肉桂等13种香辛料的抑菌效果,结果发现,肉桂对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉特别是黄曲霉具有强烈的抑制作用。孙红祥(2001)以液体小培养法测定陈皮、霍香、桂皮等9味中药和桂皮醛、茴香醛、丁香油等7种挥发性成分对饲料中引起霉变的主要霉菌的抑菌效果,结果7种挥发性成分中桂皮醛具有较强的抑菌作用,其MIC为500μg/ml。赖毅东(2003)通过筛选28种中草药后,发现丁香、桂皮、大黄、水菖蒲、高良姜对黑曲霉和荔枝霜疫霉菌均有较高的抑菌率,抑菌率保持在85%以上,且对荔枝霜疫霉菌的孢子释放有很高的抑制率。

  

  有科学家利用电子显微镜观察到1%桂皮醛作用2h后菌丝变粗糙、弯曲、孢子轮廓模糊;3d后细胞严重破坏,菌丝、孢子均见胞浆变性凝固,胞壁严重破坏。

  

  3.5杜仲及其提取物

  

  杜仲(EucommiaulmoidesOliv)是一种雌雄异株的独特树种,为药用落叶乔木,杜仲干燥树皮入药,已有2000多年的历史,《神农本草经》将其列为上品,名为“思仙”;杜仲提取物是一种褐色粉剂、无毒、有清香气味、使用方便,能均匀分散在饲料原料表面,属一种典型的接触性防霉剂。配制饲料时要将其与饲料颗粒充分混匀,紧密接触,使之起到彻底杀灭霉菌的作用。罗庆华等(2002)研究了千里光、杜仲、蒲公英等10味中药的体外抑菌效果,发现杜仲等中草药对金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌、痢疾杆菌都有一定的抗菌活性,MIC在15.6~125.0g/l。吕武星(2005)通过向饲料中添加杜仲提取物进行贮藏试验,结果表明,在饲料中添加0.15%杜钟提取物能有效地防止饲料霉变和减少营养成分的损失,并对饲料外观有着显著的影响,具有与复合有机酸类防霉剂相当的防霉保鲜效果。

  

  杜仲中含有较多的绿缘酸和桃叶珊瑚甙,绿缘酸具有明显的抗菌和利胆作用,桃叶珊瑚甙对革兰氏阴性和阳性菌均有抑制作用,从而发挥杜仲抗菌防腐的功能。

  

  3.6其它中草药提取物

  

  近年来一些发达国家为开发新型天然防霉剂,把目光移向海洋生物类。日本北海光和水产品加工公司研制出一种以92%的海藻粉、4%的碘酸钙和4%的丙酸钙组成的高效鱼饲料防霉剂,在温度达30℃以上、相对湿度为100%的高温、高湿环境里放置1个月,鱼饲料也不会发霉。国外还有报道,栎树、菊树、枫树、柏树等的干馏液,经过提炼可得到一种天然植物源型防霉剂,我国的竹沥也属此类防霉剂。另外还有一些天然提取物作为防腐保鲜剂的报道,如王金娥等(2004)报道使用土槿皮、白鲜皮、黄柏、苦参、黄芩、花椒、橘子皮进行抑菌试验,其中土槿皮效果最佳,与丙酸钙效果相当[30]。已经证明具有挥发性气味的茴香、花椒、辣椒、水翁皮、射干同样具较好防霉效果[2]。

  

  4中草药防霉效果的检测方法

  

  4.1杯碟法--测定最大抑菌圈直径

  

  在杯碟中加入一定剂量防霉剂液,在琼脂平板上扩散,根据抑菌圈直径大小定量检测其防霉效果。此法特点是它能定量比较防霉剂的抑菌效果,速度快、结果准确,但试验需要求选配一种理想溶剂,要求较高,操作复杂,而且反映不出防霉的长效性,此法宜作初选、速选。

  

  4.2最低抑菌浓度法

  

  根据防霉剂能够抑制霉菌生长的最低抑菌浓度来判断防霉剂的抑菌效果,抑菌浓度愈低,防霉效果愈佳。此法需将防霉剂配成浓度梯度液,工作量大,其适合选防霉剂的优缺点与杯碟法相近,也作初选、速选。

  

  4.3饲料强化防霉(破坏性试验)

  

  提高饲料水分含量,恶化环境(高温、高湿)促使饲料及早发霉,根据霉变程度及检测霉菌数来判断防霉效果。此法作为防霉剂性能评判的中期试验,试验结果较直观,在较短时期内(10~20d)即能得出防霉效果。对各种饲料防霉剂的评价普遍适用,缺点是试验时间较长,对防霉性能相近的防霉剂结果不够准确。

  

  4.4饲料常规试验

  

  以正常饲料(自然水分11%~12.5%),在自然环境下贮放,按规定的时间抽样进行霉菌检测判定其防霉效果。此法对于各类防霉剂的效果,期效试验说服力强,可作为防霉剂的终选试验,其最大的弊端是完成时间长,需2~3个月。

  

  4.5CO2稀释法

  

  根据饲料受霉菌作用而霉变腐烂过程中会产生CO2,通过间接测定释放的CO2量来判断防霉剂的效果。饲料霉变程度越重,产生CO2量越大,产生CO2量与防霉剂的防霉效果成反比。此法对选择各种类型的防霉剂都可行,掌握CO2量指标来反映防霉剂的防霉效果,使用方便。该方法缺点是很难掌握急剧释放CO2的时间,需把握临界时段。

  

  4.6温度测定法

  

  饲料异常发热是饲料霉变的前兆,饲料发热和霉变是紧密相关的,饲料发热容易生霉,而生霉之后又促进发热。饲料发热主要与微生物有关,微生物大量生长繁殖,其呼吸旺盛,释放大量的热,促使饲料开始霉变,霉变是饲料微生物活动的结果。因此,测定温度指标能定性地说明防霉剂的防霉效果,一般饲料不容易传热,它的变化比环境温度变化慢,有滞后现象,并且温度变化幅度比环境温度变化大。当加入防霉剂后,测量饲料温度升高幅度在2~5℃即可判定饲料发热,发热后1~3d内开始有霉点出现,在规定时间间隔内测定饲料温度,试料温度先跃升,且幅度大的防霉效果不佳。此法缺点是耗时太长,需2~3个月。

4.7平皿记数法

  

  根据霉菌生理特性和防霉剂防霉机理,选择适宜霉菌生长而不适宜细菌生长的培养基,采用平皿记数法,在一定菌液中加入一定量的防霉剂,培养后测定霉菌菌落总数,菌落总数越少,表明其防霉抑菌效果越佳,并根据测定的数据计算出各种防霉剂的抑菌率。此法操作方便,结果准确。

  

  5结语

  

  中草药开发为饲料防霉剂虽然具有广阔的前景,但是在实践中仍存在一些问题:①如向饲料中直接添加中草药原药,由于其有效成分含量很少,故添加比例过大会影响饲料中其它营养物质的选择空间;②如向饲料中直接添加中草药提取物成分,虽然所占比例较小,但由于工业上从中草药中提取、纯化得到确切又比较纯的活性成分难度比较大,所以产品成本较高,用户难以接受。从长远来看,随着生物工程、CO2超临界提取、微粉技术及现代药理学、药代动力学、分子生物学等现代高科技的介入,中草药开发为饲料防霉剂将成为必然趋势。

编辑:饲料营养 本文来源:中草药及其提取物作饲料防霉剂的可行性探讨

关键词: 饲料营养