CN109645235A - 一种叶黄素酯饲料添加剂及其制备方法 - Google Patents

一种叶黄素酯饲料添加剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于饲料添加剂技术领域,具体涉及一种叶黄素酯饲料添加剂及其制备方法,所述饲料添加剂由以下原料制成:叶黄素酯原油万寿菊浸膏、乳化剂和饲料添加剂载体。本发明工艺简单,易于操作,通过该制备方法制得的叶黄素酯饲料添加剂,与传统的皂化叶黄素饲料添加剂相比,在光照、加热和酸性环境下有了更好的稳定性,降低了在饲料高温制粒和储运过程中叶黄素有效成分的损耗,且叶黄素酯在胃液环境基本不释放,而在肠液环境中完全释放,从而具有更高的生物利用度。

Description

一种叶黄素酯饲料添加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于饲料添加剂技术领域,具体涉及一种叶黄素酯饲料添加剂及其制备方法。
背景技术
叶黄素饲料添加剂被广泛应用在黄鸡、黄鱼及蛋禽中,其在饲料领域不止作为天然着色剂添加到饲料中以提高畜禽皮肤和蛋黄的颜色,其外在强大的着色性能掩盖了其内在更为强大的抗氧化性能,叶黄素饲料添加剂的营养保健性和清除自由基强抗氧化性,将随着饲料工业和消费升级的发展,必将被进一步的挖掘应用。
叶黄素饲料添加剂的原料来源是万寿菊浸膏,万寿菊浸膏有60%以上的脂肪酸酯,溶剂残留两万ppm,酸价40以上,叶黄素15%左右,由游离态的叶黄素和8种叶黄素酯组成,其中含量较高的是二肉豆蔻酸酯、肉豆蔻酸棕榈酸酯、二棕榈酸酯、棕榈酸硬脂酸酯。万寿菊所含的类胡萝卜素中,叶黄素占70%~79%、玉米黄素占10%~25%;在新鲜万寿菊花中,主要含反式叶黄素酯和玉米黄素,其中反式叶黄素酯含量为60%~90%、顺式10%~40%。从植物中提取得到的叶黄素一般以脂肪酸酯的形式存在于浸膏中。
现在市场上,叶黄素饲料添加剂普遍地先将叶黄素酯浸膏加碱皂化成游离态的叶黄素,再将叶黄素吸附在孔径物质的表面和微孔结构中。公布公开这些具体的办法的专利有CN101433266A、CN101473893A、CN103058906A。但由于皂化后的游离态叶黄素对光照、加热及酸性环境(如生物体中的胃液环境)均非常敏感,导致裸露在孔径物质表面的游离态的叶黄素极易发生氧化损失;同时,因为该成品需要吸附的液体万寿菊浸膏比例较大,难免会采用二氧化硅等微孔矿石质,而被吸附到孔径矿物质内的叶黄素很难在生物体中完全释放,现在市场上常规的叶黄素饲料添加剂,由于不注意控制二氧化硅的添加比例和添加工艺,多数的产品会有30%左右的会随矿物质的微孔排出体外,导致生物利用度下降。浙江大学和新合成的专利CN105053556A中,通过对比实例有明确表示,具体描述如下:
对比例制备的叶黄素酯饲料添加剂B在胃液环境1h释放了49.02%的叶黄素,接着在肠液环境下短时间内达到吸附平衡,最多只能释放约67%的叶黄素。这说明矿石吸附材料的微孔结构导致约33%的叶黄素有效物一直残留于吸附材料中。
专利CN105053556A首次提出了流化床喷雾造粒,形成表面由淀粉粒包覆的微胶囊,干燥后得到叶黄素饲料添加剂,但这种方法工艺复杂,成本很高,在当下饲料行业极度追求性价比和价值体现的大环境下,没法推广应用。该专利在2015年11月18日公布以来,现在市场上所售的叶黄素饲料添加剂根本没有这个专利所示的产品,这个实际情况也从实际客户应用选择方面,证明了这个专利的不可应用性。
另外,还有若干采用高纯度的叶黄素,作为叶黄素饲料添加剂的原料公示的专利。CN101836954B、CN102949349A、CN103637022A都属于这种情况,综观这些方法,所用到的原料或工艺相对要求较高成本较高,也不太可能作为饲料添加剂使用。实际上,专利公布了这么多这么久,饲料市场上根本见不到相关产品。
CN101869261A公开了叶黄素酯的优越性,但其方法工艺复杂,主要是成本太高,应用在食品保健品方面或许可行,但无法应用在饲料工业中,事实上,现在饲料市场上没有任何的叶黄素酯的产品在被饲料终端采用。
进一步的讲,叶黄素酯在体内可转化为游离叶黄素,但叶黄素酯的油溶性及难溶于水的性质,使得其在小肠绒毛的环境里较难被识别吸收,故原始状态的叶黄素酯在动物中的生物利用度也不高。为解决这个问题,本专利采用搅拌剪切物理乳化作用和以聚乙二醇甘油蓖麻酸脂为主的乳化剂乳化的双重乳化作用下,叶黄素酯会被乳化成粒径在30nm左右的乳靡微粒小分子团。这种乳靡微粒,很容易被肠道绒毛识别吸收。酯在脂类中有更好的溶解性,而常见饲添中的万寿菊浸膏皂化后的游离态的叶黄素,是VA的前体,属于类胡萝卜素的一种。维生素一般是先溶解储存于脂肪或水中,然后在一定条件下转化成机体所需要的物质,而游离态的叶黄素即不溶于水也不溶于油,所以较难被动物吸收代谢利用。而叶黄素酯是脂溶性的叶黄素,在脂肪中的生物活性很高,因此叶黄素酯的生物利用率比游离态叶黄素高就可以理解了。最新的叶黄素食品保健品,纷纷选择以叶黄素酯为功能性原料。2008年5月26(卫生部公告2008年第12号)[2]文件:国家卫生部确立批准叶黄素酯为新资源食品功效原料。2010年前后,游离态叶黄素产品和叶黄素酯产品在食品保健品的生产销售上是个较大的分水岭,叶黄素酯被越来越多的受到关注和应用。
综上所述,叶黄素酯被越来越多的被应用在食品保健品领域,但现有关于叶黄素酯的专利未见在饲料终端得到应用,主要原因就是工艺繁杂,成本与饲料追求的极度价值观不匹配。而现在被饲料终端采用的皂化后的游离态叶黄素饲料添加剂,对比叶黄素酯,又存在三个方面的巨大浪费:第一是不稳定,皂化后游离态的叶黄素遇热遇光相对更容易分解,在饲料高温制粒和储运的过程中损失较大,禽料制粒损失在15%左右,鱼料制粒损失会在40%左右,在饲料储运30天会有8%左右的损失中;第二是叶黄素在胃中耐胃酸性差,摄入过程中在途经胃部时有较大消耗和损失,在肠道中,因游离态的叶黄素既不溶于水又不溶于油,故其被肠道吸收的性能上弱于乳靡微粒状的叶黄素酯,故游离态的叶黄素在动物体内生物利用度低;第三,如图1所示,叶黄素酯清除自由基尤其是羟基自由基的能力高于游离态的叶黄素。
发明内容
本发明的目的之一在于:提供一种易被饲料终端接受,耐胃酸性好,生物利用度高,成本低,稳定性好的叶黄素酯饲料添加剂。
为达到上述技术目的,本发明的技术方案:
一种叶黄素酯饲料添加剂,由以下原料制成:叶黄素酯原油万寿菊浸膏、乳化剂和饲料添加剂载体的重量比为50~100:1~10:200~1000。
作为一种改进,所述叶黄素酯原油万寿菊浸膏中叶黄素的含量为12%-18%。
作为一种改进,所述乳化剂是聚乙二醇甘油蓖麻酸酯。
本发明重点描述的乳化剂是聚乙二醇甘油蓖麻酸酯,聚乙二醇甘油蓖麻酸酯可以显著提高叶黄素酯在油中的溶解,改善叶黄素酯作为饲料添加剂在动物体内吸收利用率,并具有乳化脂类物质、调节饲料颗粒性状(水分、硬度、光洁度、粉化率等)以及改善制粒效率的作用,聚乙二醇甘油蓖麻酸酯在饲料中的作用和价值非常之大。
作为一种改进,所述乳化剂是司盘、吐温、磷脂油、丙二醇或辛烯基琥珀酸淀粉钠中的一种或两种以上。
作为一种改进,所述粉末饲料添加剂载体是万寿菊粕、玉米芯粉、米糠粕、二氧化硅、石粉或去离子水中的一种或两种以上。
作为一种改进,所述粉末饲料添加剂载体的添加要尽量减少二氧化硅的添加比例,在保持流动性的情况下尽量少加二氧化硅等矿物质载体,尽量多加植物载体;同时调整添加设备和工艺,使二氧化硅更多的作为松散剂而非吸附剂,尽量不让或少让叶黄素酯进入二氧化硅的孔径内。
作为一种改进,所述液体液体饲料添加剂载体是去离子水,做成液体叶黄素酯饲料添加剂后,喷入饲料厂混合机,或喷入养殖场水线或料线中应用。
本发明的另一目的在于:提供所述叶黄素酯饲料添加剂的制备方法。
所述制备方法包括以下步骤:
(1)按比例取叶黄素酯原油万寿菊浸膏和乳化剂,于温度50-80℃下,搅拌混合高速剪切乳化成乳糜微粒;
(2)将所述乳糜微粒与所述饲料添加剂载体混合调制,高压喷雾进入高效混合机混合或混合后制粒,即得所述饲料添加剂。
作为一种改进,其特征在于,所述剪切乳化的时间为20-30分钟。
作为一种改进,所述剪切乳化的转速为2800-5000r/min。
作为一种改进,所述乳糜微粒的粒径为30nm。
作为一种改进,所述饲料添加剂的粒径介于60-100目之间。
由于采用上述技术方案,本发明的有益效果:
本发明提供的叶黄素酯饲料添加剂,叶黄素酯在光照、加热和酸性环境下有了更好的稳定性,降低了饲料在高温制粒储运过程中叶黄素酯有效物质的损耗,并使该控释型叶黄素酯饲料添加剂产品实现了在胃液环境基本不释放,而在肠液环境中基本释放,从而具有更高的生物利用度。
在高剪切乳化机的作用下,乳化剂尤其是聚乙二醇甘油蓖麻酸脂提高了叶黄素酯在油中的溶解,叶黄素酯被乳化成了更容易被肠道绒毛识别吸收的乳靡微粒,改善了动物饲料中叶黄素酯的吸收利用度。
本发明提供的叶黄素酯饲料添加剂的制备方法,其工艺简单,易于操作,原料易得且原料成本较低,通过该制备方法制得的饲料添加剂耐胃酸性好,生物利用度高,稳定性好,易被饲料终端接受。
附图说明
图1是叶黄素酯和叶黄素清除羟基自由基的对比图;
图2是在豆油中是否加入聚乙二醇甘油蓖麻酸脂对叶黄素酯溶解度的影响。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种叶黄素酯饲料添加剂,由以下原料制成:叶黄素酯原油万寿菊浸膏(叶黄素含量为15.5%)1000g、聚乙二醇甘油蓖麻酸脂80g和饲料添加剂载体6370g。
上述叶黄素酯饲料添加剂的制备过程是:
(1)将1000g叶黄素酯原油万寿菊浸膏、80g聚乙二醇甘油蓖麻酸脂,加入搅拌剪切乳化机,速度控制在3000rpm左右,温度控制在60℃左右,时间在20分钟左右,相互溶解剪切成乳糜微粒混合溶液;
(2)调整温度、时间和转速三个变量,使乳糜微粒混合溶液粒径达到30nm左右;
(3)把乳糜微粒混合溶液,高压喷雾喷入盛有6370g饲料添加剂载体的高效混合机中制粒,饲料添加剂载体按玉米芯粉:米糠粕:二氧化硅=10:10:0.4比例混合。过80目筛得到具有良好流动分散性的粉末。
经检测,该叶黄素酯饲料添加剂的叶黄素含量为2.08%。
实施例2
一种叶黄素酯饲料添加剂,由以下原料制成:叶黄素酯原油万寿菊浸膏(叶黄素含量为12%)1000g、吐温100g、司盘100g和饲料添加剂载体4200g。
上述叶黄素酯饲料添加剂的制备过程是:
(1)将1000g叶黄素酯原油万寿菊浸膏、100g吐温、100g司盘,加入搅拌剪切乳化机,速度控制在4000rpm左右,温度控制在50℃左右,时间在30分钟左右,相互溶解剪切成乳糜微粒混合溶液;
(2)调整温度、时间和转速三个变量,使乳糜微粒混合溶液粒径达到30nm左右;
(3)把乳糜微粒混合溶液,高压喷雾喷入盛有4200g饲料添加剂载体的高效混合机中制粒,饲料添加剂载体按万寿菊粕:米糠粕:二氧化硅=10:10:0.4比例混合。过80目筛得到具有良好流动分散性的粉末。
经检测,该叶黄素酯饲料添加剂的叶黄素含量为2.22%。
实施例3
一种叶黄素酯饲料添加剂,由以下原料制成:叶黄素酯原油万寿菊浸膏(叶黄素含量为18%)1000g、60g吐温、60g司盘、60g改性磷脂油和饲料添加剂载体10220g。
上述叶黄素酯饲料添加剂的制备过程是:
(1)将1000g叶黄素酯原油万寿菊浸膏和60g吐温、60g司盘、60g改性磷脂油,加入搅拌剪切乳化机,速度控制在4000rpm左右,温度控制在80℃左右,时间在25分钟左右,相互溶解剪切成乳糜微粒混合溶液;
(2)调整温度、时间和转速三个变量,使乳糜微粒混合溶液粒径达到30nm左右;
(3)把乳糜微粒混合溶液,高压喷雾喷入盛有10220g饲料添加剂载体的高效混合机中制粒,饲料添加剂载体按万寿菊粕:米糠粕:石粉=10:10:0.5比例混合。得到70目左右的具有良好流动分散性的粉末。
经检测,该叶黄素酯饲料添加剂的叶黄素含量为1.58%。
实施例4
一种叶黄素酯饲料添加剂,由以下原料制成:叶黄素酯原油万寿菊浸膏(叶黄素含量为16.5%)1000g、聚乙二醇甘油蓖麻酸脂80g和去离子水6540g。
上述叶黄素酯饲料添加剂的制备过程是:
(1)将1000g叶黄素酯万寿菊浸膏、80g聚乙二醇甘油蓖麻酸脂,加入搅拌剪切乳化机,速度控制在3000rpm左右,温度控制在60℃左右,时间在20分钟左右,相互溶解剪切成乳糜微粒混合溶液;
(2)调整温度、时间和转速三个变量,使乳糜微粒混合溶液粒径达到30nm左右;
(3)向在搅拌剪切乳化机内的乳糜微粒混合溶液内,加入60℃的6540克去离子水,控制调整温度、时间、和转速,得到均匀一致的液体叶黄素酯饲料添加剂。
经检测,该叶黄素酯饲料添加剂的叶黄素含量为2.17%。
对比例
取饲料市场上常规普遍使用的,就是把皂化后的游离态叶黄素吸附在二氧化硅、石粉米糠粕等孔径物质载体的叶黄素饲料添加剂产品,经检测含量为2.09%。
自然光照损失对比
将实施例1和对比例中的饲料添加剂,在自然光下光照12小时(6:00~18:00),叶黄素含量变化见表一。
表一
试验 原含量 自然光照12小时 损失率
实施例1 2.08% 1.95% 6.25%
对比例 2.09% 1.77% 15.31%
通过表一可见,在自然光照下的稳定性,实施例1叶黄素酯饲料添加剂明显优于对比例游离态的叶黄素饲料添加剂。
90℃烘箱中加热损失对比
将实施例1和对比例中的饲料添加剂,在90℃烘箱中加热12小时,叶黄素含量变化见表二。
表二
试验 原含量 90度烘箱12小时 损失率
实施例1 2.08% 2.01% 3.37%
对比例 2.09% 1.90% 9.09%
通过表二可见,在90℃烘箱中加热12小时下的稳定性,实施例1叶黄素酯饲料添加剂明显优于对比例游离态的叶黄素饲料添加剂。
饲料制粒损失对比
将实施例1和对比例中的饲料添加剂,以每吨添加3公斤的比例添加在黄颡鱼饲料上制粒,调质温度105度,4-5分钟,膨化瞬间温度130左右,叶黄素含量变化见表三。
表三
试验 原含量 饲料制粒 损失率
实施例1 6.40% 4.75% 25.78%
对比例 6.50% 3.67% 43.54%
通过表三可见,在黄颡鱼饲料制粒上,调质温度105度,4-5分钟,膨化瞬间温度130度左右下的稳定性,实施例1叶黄素酯饲料添加剂明显优于对比例游离态的叶黄素饲料添加剂。
饲料储运损失对比
将饲料制粒损失对比中制得的饲料颗粒,模拟饲料包装后放在仓库内,一个月后取出化验对比,叶黄素含量变化见表四。
表四
通过表四可见,在饲料仓储时的稳定性,实施例1叶黄素酯饲料添加剂明显优于对比例游离态的叶黄素饲料添加剂。
体外释放试验对比
1、取实施例1叶黄素酯饲料添加剂(叶黄素含量为2.08%),对比例的矿物载体叶黄素酯饲料添加剂(叶黄素含量为2.09%),进行体外释放试验对比;
2、各取1g样品,加入到100ml模拟胃液中,在37℃下以100rpm的转速搅拌0.5和1小时,分别测定叶黄素的溶出率;将上述溶液静置5分钟,然后调节pH值至7.0,再加入400ml模拟肠液,在37℃下以100rpm的转速搅拌,每隔1小时测定叶黄素的溶出率;
3、叶黄素的溶出率=溶液中叶黄素的含量/样品的叶黄素总含量;
4、其中溶液中叶黄素的含量通过取部分试液离心,利用HPLC检测上清液,以外标法定量;
5、实际体外释放叶黄素的溶出率结果对比见表五。
表五
表五中h代表小时。
表五结果显示,实施例1叶黄素酯饲料添加剂,在胃液环境1h下只释放了10.73%左的叶黄素酯,接着在肠液环境下到5h,89.24%叶黄素酯释被释放。其原因可能是在胃液的强酸性环境中,叶黄素酯饲料添加剂大部分以脂肪的形式存在,叶黄素酯饲料添加剂中的叶黄素很难在胃液环境中释放;而脂肪的消化开始于小肠,特别是本发明的叶黄素酯饲料添加剂均在体外由乳化剂剪切乳化成了乳靡微粒,增加了脂肪与消化酶的接触面积,有利于脂肪的消化,导致本发明制得的叶黄素酯饲料添加剂中的叶黄素酯,可以在肠液环境中缓慢并接近完全的释放。
对比例中常规孔径质吸附的游离态叶黄素饲料添加剂在胃液环境1h释放了46.2%的叶黄素,而实施例在相同条件下,只释放了10.73%,这说明叶黄素酯的耐胃酸性明显优于游离态的叶黄素。
接着在肠液环境下,对比例最多只能释放约69.87%的叶黄素,这说明孔径吸附材料的微孔结构导致约30.23%的叶黄素有效物一直残留于吸附材料中。而实施例释放了89.24%的叶黄素酯,得到较多的有效释放,这是因为实施例通过控制二氧化硅的添加比例,在保持流动性的情况下尽量少加二氧化硅等矿物质载体,尽量多加植物载体;调整添加设备和工艺,使二氧化硅更多的作为松散剂而非吸附剂,尽量不让叶黄素酯进入二氧化硅的孔径内。
产品差异化总结
综上所述,实施例1叶黄素酯饲料添加剂,和对比例现在市场上常规的饲用游离态叶黄素饲料添加剂,具体产品差异化见表六:
表六
本发明提供叶黄素酯饲料添加剂,利用叶黄素酯在乳化剂和高速剪切乳化机的双重乳化作用下形成了小分子乳靡微粒状态,很容易被动物吸收利用,生物利用度得到很大提升。
本发明把叶黄素浸膏和聚乙二醇甘油蓖麻酸脂通过高速剪切均质乳化机混合溶解,把它乳化水解成水包油状态得乳靡微粒,减小了叶黄素酯分子粒度,就很容易被小肠上皮细胞识别,经乳化后形成的叶黄素酯乳靡微粒,增加了与胰脂肪酶的接触面积,激活胰脂肪酶的活性,从而促进叶黄素酯的消化吸收,提高了其营养性保健性以及色素的沉积效果。聚乙二醇甘油蓖麻酸脂提高了叶黄素或叶黄素酯在油中的溶解,同时就提高了动物饲料中色素的吸收利用率,实验对比数据见图2。图2中1是仅有叶黄素酯的豆油而不加入聚乙二醇甘油蓖麻酸脂的效果,2是等量的加入叶黄素酯和聚乙二醇甘油蓖麻酸脂的在豆油中的效果;从图2中可以看出聚乙二醇甘油蓖麻酸脂提高了叶黄素酯在油中的溶解度。
本发明提供叶黄素酯饲料添加剂,以叶黄素酯为原料,重点选择聚乙二醇甘油蓖麻酸脂为乳化剂,增加了产品在光、热和胃酸环境中的稳定性,尤其是提升了制粒和储运时的稳定性。同时,提出了减少二氧化硅等孔径矿物质为载体的思路方向,在不可避免应用的时候调整工艺,只作为松散剂而不作为吸附剂使用,这样控制调整下,载体残留率少损失20%左右。综上所述,本发明提供叶黄素酯饲料添加剂,在减少无效损失和提升生物利用率两个方向,对比传统游离态的叶黄素饲料添加剂,有效成分利用率至少提升35%以上,这是一个有着很大的价值产品创新,在对性价比和价值有着无限需求的饲料终端,将会被迅速得到认可,为饲料工业,特别是为叶黄素酯饲料添加剂的应用,将带来翻天覆地的更新迭代。
本发明中的液体叶黄素酯饲料添加剂,减少了无效载体成本的投入,并避免了有效成分滞留在载体中的风险,且叶黄素酯在水中更为稳定,但他的使用需要更改饲料厂现有的添加工艺,这个需要进一步的通过简洁的设备和工艺和终端达成共识才能应用,一旦达成,液体叶黄素酯的实用价值会进一步的超越粉末状的叶黄素酯饲料添加剂。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种叶黄素酯饲料添加剂,其特征在于,由以下原料制成:叶黄素酯原油万寿菊浸膏、乳化剂和饲料添加剂载体的重量比为50~100:1~10:200~1000。
2.根据权利要求1所述的叶黄素酯饲料添加剂,其特征在于,所述叶黄素酯原油万寿菊浸膏中叶黄素的含量为12%-18%。
3.根据权利要求1所述的叶黄素酯饲料添加剂,其特征在于,所述乳化剂是聚乙二醇甘油蓖麻酸酯。
4.根据权利要求1所述的叶黄素酯饲料添加剂,其特征在于,所述乳化剂是司盘、吐温、磷脂油、丙二醇或辛烯基琥珀酸淀粉钠中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的叶黄素酯饲料添加剂,其特征在于,所述饲料添加剂载体是万寿菊粕、玉米芯粉、米糠粕、二氧化硅、石粉或是去离子水。
6.根据权利要求1所述的叶黄素酯饲料添加剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按比例取叶黄素酯原油万寿菊浸膏和乳化剂,于温度50-80℃下,搅拌混合高速剪切乳化成乳糜微粒;
(2)将所述乳糜微粒与所述饲料添加剂载体混合调制,粉末载体的叶黄素酯饲料添加剂,高压喷雾进入高效混合机混合或混合后制粒,即得所述饲料添加剂。
7.根据权利要求6所述的叶黄素酯饲料添加剂的制备方法,其特征在于,所述剪切乳化的时间为20-30分钟。
8.根据权利要求6所述的叶黄素酯饲料添加剂的制备方法,其特征在于,所述剪切乳化的转速为2800-5000r/min。
9.根据权利要求6所述的叶黄素酯饲料添加剂的制备方法,其特征在于,所述乳糜微粒的平均粒径为30nm。
10.根据权利要求6所述的叶黄素酯饲料添加剂的制备方法,其特征在于,所述饲料添加剂的粒径为60-100目。
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