饲料添加剂-乳化剂的研究进展

发布时间:2021-05-27   浏览量:1118

前    言


    乳化剂又称为表面活性剂,因其同时具有极性的亲水基和非极性的亲油基,这种独特的分子结构可以改变两种或两种以上互不相溶体系的表面张力,可使分散系均匀并稳定。根据乳化剂亲水亲油特性分为油包水(W/O)和水包油(O/W)两类,以亲水亲油平衡值(HLB值)来衡量其类型,HLB值一般介于0-20之间。一般油包水的乳化剂HLB值在3-6,水包油的乳化剂HLB值在8-18,随着HLB值的增加,乳化剂的亲水性越高。
    随着农牧行业的快速发展,畜牧场为了追求高效率的养殖,饲料中油脂的使用也越来越普遍,合理油脂的使用使得畜禽的生产性能大大提高、生长速度加快,料肉比降低。体内油脂需在胆汁的作用下分解成小分子脂肪,在脂肪酶的作用下分解消化吸收,而日粮中高比例油脂所需要的胆汁酸盐量远远超过了畜禽体内所能分泌的量,油脂乳化不彻底,同时体内脂肪酶分泌液不足,不仅造成油脂浪费,还对幼龄畜禽的机体造成负担。乳化剂可以将脂肪乳化成小分子的脂肪微粒,增加了脂肪酶与脂肪的接触面积,从而提高脂肪的利用率及饲料转化率,促进动物生长。本文将对目前市场上常见的乳化剂的种类、乳化机理及各类乳化剂的优缺点进行阐述。

一、市面上常见的乳化剂种类及其作用机理


1、 磷脂类

    磷脂也称磷脂类、磷脂质,是结构中包含磷脂的脂类总称,属于复合酯。目前动物饲料中乳化剂包括卵磷脂、溶血磷脂、改性磷脂、复配磷脂等种类,其中卵磷脂是最早开发并广泛使用的乳化剂。卵磷脂是磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸和磷脂酸等组成的混合物,主要成分是磷脂酰胆碱,其水解生成亲油基脂肪酸、甘油、糖脂、甘油三酸酯以及磷脂和亲水基胆碱基团,可充当乳化剂使用。其使用优点是资源广、易获得、水溶性好,且能促进动物对脂肪的吸收的一种天然类乳化剂。然而在已报道的磷脂类对动物生长等方面的研究中显示,日粮组成结构、卵磷脂的来源、提炼程度、日粮中脂肪饱和程度及链长度的不同都会影响卵磷脂的乳化效果。例如在以玉米-豆粕为主要原料的日粮代谢能较高,卵磷脂发挥的作用会受到限制;卵磷脂本身就是一种脂肪,添加量小时,作用效果不明显;添加量大时,会造成日粮中脂肪酸的不平衡,影响脂肪的吸收;磷脂在肠道中需胰液中磷酸脂酶A转化为溶血磷脂才能发挥作用,而溶血磷脂作为一种较强的表面活性剂,能使红细胞及其他细胞膜破裂,引起溶血或细胞坏死,返流入胃或直接添加会造成胃粘膜屏障发生损伤(如胃溃疡等)。

 

图1.磷脂在体内消化吸收图

 

2、胆汁酸盐类

 

    胆汁酸是胆汁中一大类胆烷酸的总称,是肝细胞以胆固醇为原料合成的物质,可以有效促进脂类的消化和吸收,解决高油脂饲料导致的营养性腹泻等问题。动物自身以及饲养管理过程中的诸多因素都会导致动物体内胆汁酸数量的不足,影响脂类物质的代谢以及动物的生产性能,在生产中往往需要添加外源性胆汁酸来解决这一问题。幼龄动物生长发育快,需要从饲料中摄取大量能量,但在幼龄动物饲料中添加脂肪的效果往往并不理想,这是由于幼龄动物的消化道发育不健全,脂肪酶和胆汁分泌不足,而胆汁酸盐是胆汁发挥作用的主要成分。因此,饲料中添加胆汁酸盐,一方面可乳化日粮中的脂肪,并协同脂肪酶完成脂肪的消化,另一方面可弥补幼龄畜禽体内胆汁酸分泌不足的缺点,通过自身的肝肠循环,回流肝重新利用,改善对脂肪的消化吸收,促进动物生长。然而作为外源性乳化剂,胆汁酸盐的长期添加可能影响正常的肝循环,进入动物肠道后是否会引起动物肝反馈抑制胆汁的分泌,或抑制胰分泌脂肪酶,反而抑制脂肪消化吸收,一直是这类乳化剂在使用过程中值得注意的问题。

 

图2. 胆汁酸肠肝循环过程图

 


3、脂肪酸酯

    脂肪酸酯类常用有山梨醇酐脂肪酸酯(Span,司盘)和聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯(Tween,吐温)、蔗糖脂肪酸酯等。司盘属于亲油性乳化剂,吐温属于亲水性,两者即可单独使用,也可配合使用。司盘和吐温乳化效果虽优于其他乳化剂,但风味差,有毒性,故一般与其他乳化剂复配使用。蔗糖酯作为乳化剂的乳化性质多样:①功能多样 蔗糖酯除了具有乳化性质,其还有湿润、增溶、粘度调节、控制结晶、消泡或起泡、淀粉化、保鲜等作用,在不同的体系中具有不同的作用;②环保 蔗糖酯在体内可被消化为蔗糖和脂肪酸,易于人体的吸收,且其降解性很好,在好氧和厌氧的条件下都能生物降解,是一种环保的食品添加剂;③稳定性好 蔗糖酯在120℃以下比较稳定,稍微加热即可溶解;④协同增效作用明显 蔗糖酯与其他乳化剂的相容性很好,并且能显著提高乳化效果,有利于乳化剂的减量使用。


4、苷脂类

    常用的苷脂类乳化剂是单甘脂。单甘脂被认为是最安全的食品添加剂,占据了乳化剂市场的60%,相比于磷脂类和胆汁酸盐类乳化剂,具有乳化效果更突出、用量更低、乳化油脂更广泛等特点,且随着研究发现单甘脂还具有一定的抗菌性,如月桂酸单甘酯,充分解决了普通乳化剂经常发生的乳化体系不稳定,易破乳重新形成油层的不足。也是饲用乳化剂未来发展方向。


5、复合乳化剂

    目前,饲料中常用的乳化剂为磷脂类、脂肪酸酯、胆汁酸盐和苷脂类,但单一的乳化剂乳化能力了有限,且添加量大;复配乳化剂由两种或多种乳化剂按一定比例复配混合构成,不仅能调控乳化能力,还可以调控乳化脂肪微粒的大小,加强乳化剂对油脂的溶水能力。在肉仔鸡、肉鸡等的试验结果显示,日粮中复合乳化剂比单一乳化剂更能提高脂肪的消化率及生长性能。

图3. 不同乳化剂对油脂乳化能力的影响(a.破乳前,b.破乳后)

图4. 不同乳化剂对油脂乳化稳定力的影响

二、结  语


    随着乳化剂种类及使用范围的越来越广泛,从使用中乳化剂的安全性、效果、价格等因素来看,应更多使用以单甘脂、蔗糖酯为主要成分的复配乳化剂,不仅提高了乳化体系的稳定性及安全性,减少乳化剂的使用量,同时也是未来乳化剂的发展方向。


图5. 优脂产品宣传页及包装

    优百特产品——优脂主要成分有溶血卵磷脂、聚氧乙烯20山梨醇酐单油酸酯、聚二乙醇甘油蓖麻酸酯及脂肪酶激活剂等,作为一种复合乳化剂,具有超强如乳化力(乳化效果高达95%)、节约优脂、降低料重比、减少脂肪肝的优点,是一类高效、绿色的乳化剂。且根据物种对油脂代谢的不同,研发了具有针对的乳化剂(畜、禽、水产),比市场上的乳化剂更具有竞争性,更符合乳化剂未来的发展趋势。

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