CN107183362A - 一种复合酶制剂及其在水产饲料后喷涂中应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及饲料添加剂技术领域，具体涉及一种复合酶制剂及其在水产饲料后喷涂中应用。所述复合酶制剂包含蛋白酶、植酸酶、纤维素酶和复合保护剂，水溶性良好，加水溶解形成稳定均匀的液体状态，充分搅拌混合均匀后，无明显分层现象。所述复合酶制剂通过后喷涂工艺添加到水产饲料中，能有效减少饲料加工和投喂过程中复合酶的酶活性损失，进而使草鱼的增重率提高了19.4％，饲料系数降低了8.4％，草鱼消化道中蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性分别提高了26.5％，48.9％，15.7％，取得了显著的进步。
Description
技术领域
本发明涉及饲料添加剂技术领域，具体涉及一种复合酶制剂及其在水产饲料后喷涂中应用。
背景技术
颗粒饲料、膨化饲料和膨胀饲料大规模生产，已成为世界饲料工业的一个发展趋势。饲料厂越来越多地利用高温短时加工设备诸如制粒机、膨化机、深度调质器以及通用熟化制粒机等，对配合饲料进行调质、膨化、膨胀、制粒等处理，这些高温处理工艺能有效杀死一些有害物质如沙门氏菌，降低或抑制抗营养因子，同时可改善饲料适口性，提高饲料报酬。但是在这些加工工艺中，由于受高温、高压和水分的共同作用，以粉末方式添加的热敏性成分，如维生素、酶制剂、微生物、氨基酸、多肽、药物等受到严重破坏，这无疑导致饲料品质下降或饲料成本提高。为了降低热加工设备对有效成分的破坏，一般采用2种保真加工技术：①通过对热敏性成分进行包被或微胶囊处理来减少其活性损失；②在调质、膨化、膨胀、制粒后添加，即后置添加液体热敏性添加剂来达到有效成分的保真。采用包被或微胶囊技术会增加成本，且不能完全保证有效成分的活性。如果采用液体后置添加，可大大减少因调质、膨化、膨胀、制粒等程序造成有效成分的损失。20世纪80年代初，人们开始采用制粒后颗粒表面液体喷涂工艺。制粒后颗粒表面液体喷涂可使热敏性成分免受制粒机、膨化机、膨胀器等热加工设备的损害，减少这些成分的补偿添加量，从而降低饲料成本。Cowan(1993)报道，采用后喷涂工艺可使酶制剂的活性保持率几乎达到100％。将药物的添加设置在后面而不是加于混合机中，有利于减少混合机及后续设备的药物残留，可大大提高产品的质量和可靠性。
液态后喷涂是解决饲料加工对热敏性添加剂损失的有效途径，但技术上仍存在障碍：后喷涂只能将热敏性添加剂包敷于饲料颗粒表面，易受环境、运输及储存等影响而造成活性损失，生产过程中也可能造成颗粒饲料粉化率的提高。因此，水产饲料后喷涂专用保护剂的开发迫在眉睫，保护剂能够维持液态添加剂的均一稳定，降低后喷涂添加剂在运输中的损失；同时，可以使后喷涂添加剂粘附及渗透于颗粒饲料，减少其在饲料投喂后的溶失，提高饲料效率，促进水产动物健康生长。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种复合酶制剂及其应用。所述复合酶制剂溶解性好，分布均一稳定，使用方便，可广泛应用于水产饲料后喷涂工艺中。
本发明一方面涉及一种复合酶制剂，包含蛋白酶、植酸酶和纤维素酶。
所述复合酶制剂还包括复合保护剂。
所述复合保护剂，包含海藻酸钠和卡拉胶。
所述复合保护剂还包含海藻粉。
所述复合保护剂中海藻粉、海藻酸钠和卡拉胶的质量比为60：10～20：20-30。
进一步的，所述复合保护剂中海藻粉、海藻酸钠和卡拉胶的质量比为60：15：25。
所述复合酶制剂的组分及含量分别为：蛋白酶10000-50000U/g，植酸酶10000-20000U/g，纤维素酶20000-40000U/g，复合保护剂0.02-0.03g/g。
进一步优选的所述复合酶制剂的组分及含量分别为：蛋白酶50000U/g，植酸酶10000U/g，纤维素酶20000U/g，复合保护剂0.02g/g。
本发明一方面涉及上述复合酶制剂在饲料后喷涂中的应用。
有益效果：
本发明提供的复合酶制剂水溶性良好，加水溶解形成稳定均匀的液体状态，充分搅拌混合均匀后，无明显分层现象。所述复合酶制剂通过后喷涂工艺添加到水产饲料中，能有效减少饲料加工和投喂过程中复合酶的酶活性损失，进而使草鱼的增重率提高了19.4％，饲料系数降低了8.4％，草鱼消化道中蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性分别提高了26.5％，48.9％，15.7％，取得了显著的进步。
本发明所述复合酶制剂中添加的复合保护剂能将酶制剂、微生物、氨基酸、多肽、药物等热敏性饲料添加剂有效地粘合在膨化颗粒饲料表面，投喂饲料过程中所述饲料添加剂的溶出损失降低了60％-90％，其在运输和装卸过程中因摩擦造成的损失也得到显著降低，后喷涂饲料的含粉率降低了10％-30％。本发明所述复合保护剂的三种组分中，海藻粉对复合保护剂的整体性能影响最为显著。当海藻粉的含量为60％时，复合保护剂的水溶性最好，低于或高于60％时，复合保护剂的水溶性均变差。而且，在复合保护剂添加量相同的情况下，随着保护剂中海藻粉的含量从40％增加到60％，制备得到的复合维生素溶液的沉降率从15.3％迅速下降至0.4％；而后随着海藻粉的含量继续增加，制备得到的复合维生素的沉降率又开始缓慢上升，取得了意料不到的技术效果。
具体实施方式
发明人针对不同粘合剂材料开展了大量的筛选工作，发现很多已知的饲料用粘合剂并不适用于后喷涂液体保护剂。例如，淀粉类粘合剂，包括预糊化玉米淀粉、小麦淀粉及木薯淀粉等单体均溶解缓慢，需要经过高温加热其溶液方能达到均一状态，这与通过后喷涂技术保护热敏性饲料添加剂的目的相矛盾，且这类粘合剂水溶液的粘度较低(30-45mPa.s)；羧甲基纤维素和麦芽糊精单体水溶性均好，粘度适中(1400-1600mPa.s)，但是其溶液的助悬浮作用差，不利于热敏性饲料添加剂的均匀分布，沉降速度快；聚丙烯酸钠水溶性好，粘度高(6000mPa.s)，但静置后在水中呈一种团状胶体而非完全均一分布于水相。因此，基于水中溶解性、粘度值及沉降率等指标，申请人最终筛选到一种适用于热敏性饲料添加剂后喷涂的液体保护剂，由海藻粉、海藻酸钠和卡拉胶组成。
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。下述实施例中以复合维生素为例，阐述了本发明提供的后喷涂液体保护剂对热敏性饲料添加剂的保护作用。
下述实施例中所述的复合维生素的主要组分及含量分别为：
实施例1复合保护剂的筛选及其对复合维生素沉降率的影响
复合保护剂所用原料为海藻粉、海藻酸钠、卡拉胶，按不同比例配方混合均匀然后添加到复合维生素中。采用下述方法评价其性能：水溶性，取复合保护剂12.5g置于1000ml水中，100转/分搅拌20min使混合，平行比较其混合的均匀程度与溶解的难易程度。粘度，取复合保护剂25g，分别加复合维生素200g与水2000g，100转/分搅拌20min混合均匀，NDJ数显粘度计测定粘度。沉降率，搅拌均匀后的0.5h开始计时，观察复合维生素溶液沉降速度及12h后的沉降率，稳定性好的沉降慢，沉积物少；稳定性差的沉降快，沉积物多。
沉降率＝h2/h1×100％ 式中：h1－悬浮液高度，mm
h2－沉降层高度，mm
实施例1.1
将海藻粉：海藻酸钠：卡拉胶按照40：15：45(配方1)的重量比混合均匀，取复合保护剂12.5g置于1000ml水中，100转/分搅拌，溶解缓慢，水溶性较差，搅拌20min后有明显不溶物，呈结块状；取复合保护剂25g，加入复合维生素200g与水2000g，100转/分搅拌20min后测定粘度为796mPa.s，粘度过低，结块影响喷涂雾化效果；搅拌均匀后，30min复合维生素溶液开始缓慢沉降，12h后的沉降率为15.3％。
实施例1.2
海藻粉：海藻酸钠：卡拉胶按照50：12.5：37.5(配方2)的重量比混合均匀，取复合保护剂12.5g置于1000ml水中，100转/分搅拌，溶解缓慢，水溶性较好，搅拌20min后有微量不溶物，呈悬浮小结块状；取复合保护剂25g，加入复合维生素200g与水2000g，100转/分搅拌20min后测定粘度为1075mPaf.s，粘度较低，不影响喷涂雾化效果；搅拌均匀后，40min复合维生素溶液开始缓慢沉降，12h后的沉降率为11.5％。
实施例1.3
海藻粉：海藻酸钠：卡拉胶按照60：10：30(配方3)的重量比混合均匀，取复合保护剂12.5g置于1000ml水中，100转/分搅拌，溶解较快，水溶性好，搅拌20min后无明显不溶物，溶液均匀分布；取复合保护剂25g，加入复合维生素200g与水2000g，100转/分搅拌20min后测定粘度为2608mPa.s，粘度适中，不影响喷涂雾化效果；搅拌均匀后，110min复合维生素溶液开始缓慢沉降，12h后的沉降率为0.7％。
实施例1.4
海藻粉：海藻酸钠：卡拉胶按照60：15：25(配方4)的重量比混合均匀，取复合保护剂12.5g置于1000ml水中，100转/分搅拌，溶解较快，水溶性好，搅拌20min后无明显不溶物，溶液均匀分布；取复合保护剂25g，加入复合维生素200g与水2000g，100转/分搅拌20min后测定粘度为2867mPa.s，粘度适中，不影响喷涂雾化效果；搅拌均匀后，120min复合维生素溶液开始缓慢沉降，12h后的沉降率为0.4％。
实施例1.5
海藻粉：海藻酸钠：卡拉胶按照60：20：20(配方5)的重量比混合均匀，取复合保护剂12.5g置于1000ml水中，100转/分搅拌，溶解较快，水溶性好，搅拌20min后无明显不溶物，溶液均匀分布；取复合保护剂25g，加入复合维生素200g与水2000g，100转/分搅拌20min后测定粘度为2746mPa.s，粘度适中，不影响喷涂雾化效果；搅拌均匀后，120min复合维生素溶液开始缓慢沉降，12h后的沉降率为0.8％。
实施例1.6
海藻粉：海藻酸钠：卡拉胶按照70：7.5：22.5(配方6)的重量比混合均匀，取复合保护剂12.5g置于1000ml水中，100转/分搅拌，溶解缓慢，水溶性较好，搅拌20min后有少量不溶物，呈悬浮小结块状；取复合保护剂25g，加入复合维生素200g与水2000g，100转/分搅拌20min后测定粘度为3484mPa.s，粘度较高，影响喷涂雾化效果；搅拌均匀后，60min复合维生素溶液开始缓慢沉降，12h后的沉降率为1.8％。
实施例1.7
海藻粉：海藻酸钠：卡拉胶按照80：5：15(配方7)的重量比混合均匀，取复合保护剂12.5g置于1000ml水中，100转/分搅拌，溶解缓慢，水溶性差，搅拌20min后有明显不溶物，呈悬浮结块状；取复合保护剂25g，加入复合维生素200g与水2000g，100转/分搅拌20min后测定粘度为5234mPa.s，粘度过高，影响喷涂雾化效果；搅拌均匀后，40min复合维生素溶液开始缓慢沉降，12h后的沉降率为3.1％。
上述7种配方的复合保护剂的水溶性、粘度及其对复合维生素沉降率的影响详见表1。
表1复合保护剂的水溶性及其对复合维生素粘度和沉降率的影响
从表1的数据可以看出，本发明所述复合保护剂的三种组分中，海藻粉对复合保护剂的整体性能影响最为显著。当海藻粉的含量为60％时，复合保护剂的水溶性最好，低于或高于60％时，复合保护剂的水溶性均变差。而且，在复合保护剂添加量相同的情况下，随着保护剂中海藻粉的含量从40％增加到60％，制备得到的复合维生素溶液的沉降率从15.3％迅速下降至0.4％；而后随着海藻粉的含量继续增加，制备得到的复合维生素的沉降率又开始缓慢上升；当海藻粉的含量增加到80％时，复合维生素的沉降率仅上升为3.1％，取得了意料不到的效果。
但是，当复合保护剂中海藻粉的含量超过60％时，制备得到的复合维生素溶液粘度增幅变大，而粘度过高会影响喷涂雾化效果。因此，综合各项指标，本发明配方3,4,5所述的三种复合保护剂更适合应用于水产饲料后喷涂。所述三种复合保护剂水溶性好，加入复合维生素后，粘度适中，不影响喷涂雾化效果；搅拌均匀后110-120min，复合维生素溶液才开始缓慢沉降，12h后的沉降率仅为0.4-0.8％，从而说明本发明配方3,4,5所述复合保护剂分散性能好，能在喷涂前以及喷涂过程中有效维持复合维生素分布的均一稳定，从而保证了后喷涂饲料中复合维生素的含量均一稳定。
实施例2复合保护剂的添加量对于维生素沉降率的影响
分别称取1g、3g、5g、9g、12g、15g、20g、25g和30g实施例1配方4所述的复合保护剂，分别加入复合维生素200g与水2000g，100转/分搅拌20min后，分别测定各组复合维生素的水溶性、粘度和沉降率，沉降率在搅拌均匀后的0.5h开始计时，观察复合维生素溶液沉降速度及12h后的沉降率。具体的检测结果见表2。
表2复合保护剂在复合维生素中的最适添加比例
从表2的结果可以看出，随着上述复合保护剂添加量的增加，所得液体复合维生素的水溶性没有明显变化，但是其粘度随着复合保护剂添加量的增加而不断增加。需要注意的是，当上述复合保护剂的含量从0.45‰增加到6.77‰时，所得液体复合维生素的沉降率从8.1％下降到0，但随着复合保护剂含量的继续增加，液体复合维生素的沉降率又开始缓慢升高。
上述结果表明，本发明提供的复合保护剂能有效提高液体复合维生素的粘度，粘度增加有利于复合维生素溶液的均一稳定，但粘度不宜过高，粘度过高会提高复合维生素的沉降率。因此，在实际后喷涂应用中，本发明所述复合保护剂、复合维生素和水的最适比例为12-30:200:2000，其中复合保护剂的含量为5.4‰-13.5‰。
实施例3复合保护剂对维生素溶失率的影响
将实施例1配方4所述的复合保护剂和复合维生素按30：200的质量比混合均匀；再按1Kg/吨饲料的比例将两者的混合物加入喷涂设备预混合装置内，按比例加入冷却水，100转/分搅拌20min，制备得到维生素预混料溶液，所述预混料溶液中复合保护剂、复合维生素和水的最适比例为30:200:2000；膨化、制粒、冷却工序后在颗粒饲料上喷施所述制备得到的维生素预混料溶液，喷涂设备采用压力喷嘴，使液体雾化后喷出，雾化后的液体粒子细小，均匀分散在饲料颗粒表面；未添加复合保护剂的复合维生素按照相同操作喷在膨化颗粒料上，作为对照组。
取上述喷涂后的饲料浸入水中，在浸泡时间达30min、60min、90min、120min时分别取出，烘干后测定饲料中维生素A和维生素C的保留量及其溶失率，具体结果见表3。表3喷涂复合维生素饲料溶失实验的饲料维生素保留量和溶失率
从表3中的数据可以看出，随着浸泡时间的延长，对照组和处理组饲料中维生素A和维生素C的溶失率都不断增加，其中，处理组饲料中由于添加了本发明所述的复合保护剂，维生素A和维生素C的溶失率明显降低。鱼类摄食一般在30min内结束，从表3的数据可知，在此时间段内，处理组饲料中维生素A和维生素C在复合保护剂的作用下溶失率比对照组分别下降了66％和75％，从而说明本发明提供的复合保护剂能将维生素有效地粘合在膨化颗粒饲料表面，能大大减少投喂饲料过程中维生素的溶出损失，提高了水产饲料中维生素的利用率，取得了意料不到的效果。
实施例4复合保护剂对维生素在运输过程中的保护作用
饲料在运输和装卸过程中由于颗粒间摩擦造成损失，本实验通过检测运输距离和装卸次数对饲料含粉率的影响，以及经运输后的饲料维生素保留量，来确定复合保护剂对维生素在运输过程中的保护作用。
实验操作：复合维生素组成成分及喷涂量同实施例3，将复合维生素溶液(处理组添加复合保护剂，对照组未添加)喷涂于颗粒饲料表面，用复合编织袋包装；选择公司日常物流运料车，装载质量3t，选择4个距离不同(0、31.8、62.3、101.5、134.2km)的具有代表性的目的地运输饲料，每个距离抽测4个车次作为重复。到达目的地后，按照几何法取样20kg，混合均匀，四分法缩分至5kg，进行饲料含粉率和维生素含量的测定。采用叉车装卸颗粒饲料(饲料处理同上)，每装1次车，再卸车放回原处，一装一卸表示装卸次数2次。对颗粒饲料分别装卸不同次数(0、2、4和6次)。按照几何法取样20kg，混合均匀，四分法缩分至5kg，进行饲料含粉率和维生素保留量的测定，每次测定重复4次。含粉率按照国标GB/T16765－1997方法测定。复合保护剂对饲料在运输过程中的保护作用见下表4、表5和表6。
含粉率＝m2/m1×100 ％式中：m2－2.0mm筛下物质量，g
m1－样品质量，g
表4不同运输距离和装卸次数对饲料含粉率(％)的影响
表5不同运输距离对饲料后喷涂维生素保留量的影响
表6不同装卸次数对饲料后喷涂维生素保留量的影响
从表4-6的实验结果可以看出，与不添加复合保护剂的对照组相比，处理组后喷涂饲料的含粉率得到明显降低；而且在运输和装卸过程中，处理组饲料表面维生素的保留量显著高于对照组。从而说明，本发明提供的复合保护剂能有效减少复合维生素在运输和装卸过程中因摩擦造成的损失，提高维生素的保留量，进而提高维生素的利用率。
除了维生素外，申请人发现，本发明所述的复合保护剂还可以应用于酶制剂、微生物、氨基酸、多肽、药物等热敏性饲料添加剂的后喷涂工艺中，所述复合保护剂能将酶制剂、微生物、氨基酸、多肽、药物等热敏性饲料添加剂有效地粘合在膨化颗粒饲料表面，投喂饲料过程中所述饲料添加剂的溶出损失降低了60％-90％，还减少其在运输和装卸过程中因摩擦造成的损失，后喷涂饲料的含粉率降低了10％-30％，大大提高了水产饲料中所述添加剂的利用率，有利于降低养殖成本，增加经济效益。
实施例5复合酶制剂在草鱼饲料后喷涂中应用
应用于草鱼饲料的复合酶制剂主要成分如下：蛋白酶50000U/g，植酸酶10000U/g，纤维素酶20000U/g，复合保护剂0.02g/g。所述复合酶制剂水溶性良好，加水溶解形成稳定均匀的液体状态，充分搅拌混合均匀后，无明显分层现象。
在枣庄饲料厂应用上述复合酶制剂。草鱼颗粒饲料经制粒后按200g/吨饲料的比例后喷涂上述复合酶制剂，并以相同生产线相同加工工艺前置添加相同配方的复合酶制剂后制粒生产出的饲料比较。采用国标法(GBT 28715-2012、GBT 18634-2009、GBT 23881-2009)检测并比较各种酶活性，结果见表7。
表7不同处理酶活性比较(U/kg)
从表7中的数据可知，采用本发明提供的复合酶制剂进行后喷涂获得的后喷涂饲料中蛋白酶、植酸酶和纤维素酶的活性基本没有损失；与普通制粒饲料相比，其活性保留率分别提高74.74％、67.15％和77.29％，效果显著。
选取草鱼幼鱼500尾，规格大小基本一致，随机分成2组，每组4个重复，其中：对照组饲喂前置添加复合酶的普通制粒饲料，实验组饲喂喷涂本发明提供的复合酶制剂的后喷涂饲料，试验为期8周，期间水温24.0～25.5℃，溶氧≥4.5mg/L，pH 7.5±0.2，NH3-N(0.25±0.05)mg/L，NO2-N(0.04±0.01)mg/L。养殖试验结束后，禁食24h，收集试验鱼，统计各组试验鱼的尾数，计算成活率；测定体重，计算增重率、饲料系数；解剖取肠道，加生理盐水匀浆，测定消化酶活指标。具体结果见表8和9。
表8复合酶制剂对草鱼生长性能的影响
表9复合酶制剂对草鱼消化酶活性的影响
从表8和表9的实验结果可知，与对照组相比，饲喂后喷涂饲料的实验组草鱼的成活率和增重率均得到明显提高，其中增重率提高了19.4％，而饲料系数降低了8.4％，实验组草鱼消化道中蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性分别提高了26.5％，48.9％，15.7％，从而说明本发明提供的复合酶制剂通过后喷涂工艺添加到饲料中，能有效减少酶制剂在饲料加工以及投喂过程中的活性损失，进而显著提高复合酶制剂的利用率，增强水产动物的消化酶活性，促进增重，降低饲料系数，提高养殖效益，取得了显著的进步。
Claims (9)
1.一种复合酶制剂，其特征在于，所述的复合酶制剂包含蛋白酶、植酸酶和纤维素酶。
2.如权利要求1所述的复合酶制剂，其特征在于，所述的复合酶制剂还包括复合保护剂。
3.如权利要求2所述的复合酶制剂，其特征在于，所述的复合保护剂包含海藻酸钠和卡拉胶。
4.如权利要求3所述的复合酶制剂，其特征在于，所述的复合保护剂还包含海藻粉。
5.如权利要求4所述的复合酶制剂，其特征在于，所述的复合保护剂中海藻粉、海藻酸钠和卡拉胶的质量比为60：10～20：20-30。
6.如权利要求5所述的复合酶制剂，其特征在于，所述的复合保护剂中海藻粉、海藻酸钠和卡拉胶的质量比为60：15：25。
7.如权利要求6所述的复合酶制剂，其特征在于，所述的复合酶制剂的组分及含量分别为：蛋白酶10000-50000U/g，植酸酶10000-20000U/g，纤维素酶20000-40000U/g，复合保护剂0.02-0.03g/g。
8.如权利要求7所述的复合酶制剂，其特征在于，所述的复合酶制剂的组分及含量分别为：蛋白酶50000U/g，植酸酶10000U/g，纤维素酶20000U/g，复合保护剂0.02g/g。
9.权利要求1-8任一所述复合酶制剂在饲料后喷涂中的应用。
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