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添加剂预混料变色的原因分析及解决对策

发布时间:2012-10-15

    饲料行业的一位权威人士这样说过:做饲料,成也添加剂、败也添加剂。可见饲料添加剂在饲料行业中占有举足轻重的地位。众所周知,饲料添加剂添加于饲料中的形式大部分是:先将饲料添加剂配制成添加剂预混合饲料(俗称预混料),然后再与其他饲料原料混合。预混料的质量直接影响到添加剂在饲料中的效果,从而影响饲料的质量。微量元素预混料和复合预混料最常出现的质量问题是稳定性差——变色,本文讨论其成因、危害和解决方法。

一、无机微量元素在饲料中的稳定性

饲料中的微量元素包括:铜、铁、锌、锰、碘、钴、硒,对于这些元素的补充大多使用其无机盐,如硫酸铜(多为五水硫酸铜)、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸锰、碘酸钙、碘化钾、硫酸钴或氯化钴、亚硒酸钠等。其中硫酸铜、硫酸锌、硫酸锰、硫酸钴或氯化钴是很稳定的,不易产生物理、化学变化,碘酸钙、亚硒酸钠属于中强氧化剂,具有较强的氧化性,但处于预混料中近中性、较干燥的条件下,它们的氧化性基本不表现出来,也较稳定。碘化钾具中强还原性,见光易受氧化分解、在酸性条件下也易被氧化分解,析出棕色的碘,较不稳定,一般南方很少用,但在预混料近中性、较干燥的环境中,如果避光保存,其价态还是相对稳定的。唯有硫酸亚铁在预混料中的稳定性受挑战,由标准电极电位表可见,相对而言,于空气中的二价铁在酸性环境中较稳定,随着环境pH升高,二价铁的还原性增强,更易转化成三价铁。试验观察表明,在湿环境中,当pH值高于4时,二价铁化合物在空气中迅速被氧化,成为三价铁化合物。而在预混料中,由于硫酸亚铁与其他原料,特别是含碳酸钙的石粉混合后,其表面原有的部分游离酸被中和掉,也就是说所其处的环境近中性,二价铁很不稳定;在饲料中,pH环境也接近中性,且饲料的含水量一般12%左右,湿度较大,二价铁也非常容易被氧化成三价铁。也就是说,预混料或饲料的环境十分不利于二价铁的存留。

二、微量元素预混料(下称复合矿)和复合预混料中各单体相互作用的情况

复合矿由各种微量元素的无机盐单体(或部分有机化合物单体)与载体按配方均匀混合而成,复合预混料一般含有多种微量元素、维生素等,成分复杂多样,各单体还可能含一些不明杂质,各单体间可能会发生化学反应,单体所含的杂质也可能诱发一些化学反应,引起产品的内在质量和感官质量的变化。直观的结果是复合矿、复合预混料产品变色,本质的变化是产品中的二价铁被氧化成三价铁,或可能有的产品中的碘、硒发生氧化还原反应,析出单质碘或单质硒(这与产品的配方、游离水含量有关)。当游离水含量不高、环境pH值较高时,碘、硒的氧化还原反应还不易发生;而高pH值却利于二价铁的氧化;另外,一些原料,如硫酸锌中可能含有一些具氧化性的物质(如硝酸根、次氯酸根、次碘酸根等),也可促使二价铁被氧化。二价铁氧化的产物三价铁呈黄色,这就是复合矿和复合预混料变色的主要原因。还有,二价铁氧化成三价铁的反应是放热的,放热促使物料温度升高,导致物料中的结晶水部分释放出来,使物料中游离水增加。游离水的增加、温度的升高则加速二价铁氧化的反应,同时还可能引发碘酸盐、亚硒酸钠氧化二价铁的反应;过多的游离水还会造成产品结块。同时在这个过程中,产品中的维生素(如VAVE等)的氧化破坏也加速,如果产品中含油脂,则加速产生油哈味。所以,变色、结块,结块、变色、过氧化是相辅相成的的一个恶性循环过程。

三、三价铁的危害

1.加速饲料中脂质的过氧化:大量报道显示,金属元素铜、锌、锰可催化脂质过氧化,我们在试验过程中发现,三价铁对脂质过氧化有更大的促进作用,脂质过氧化到一定程度时产品有明显的哈喇异味,适口性差;脂质过氧化产生自由基,动物食用过氧化严重的饲料后,其体内膜系统将遭到破坏,机体免疫能力下降甚至产生癌变,健康状况会严重变差。

2.三价铁具有铁腥气,影响饲料的适口性。

四、解决复合矿、复合预混料变色的措施

复合矿、复合预混料变色的主要原因是物料中的二价铁氧化成三价铁,做到了阻止二价铁氧化,也就基本解决了复合矿变色的问题。要阻止二价铁氧化,必须消除或隔绝引起二价铁氧化的条件:如隔绝水分、空气、较高的pH值环境,以及减少二价铁与周围的氧化性物质的接触等。将硫酸亚铁及各不稳定成分先进行包被 ,再混合成预混料,可很好地满足隔绝引起二价铁氧化的条件,从而有效地解决了复合矿变色的难题。我公司的包被硫酸亚铁(铁宝)、包被复合矿正是基于这样考虑并在大量实验的基础上相继问世的。我们用包被复合矿做了以下相关实验:

1.      以包被硫酸亚铁(“铁宝”)、 未包被硫酸亚铁(对照)分别与石粉按11混合,于38-40环境中放置一定时间后,检测三价铁含量的变化,结果如下:

 

放置时间

(常温)

湿法亚铁

干法亚铁

对照

包被剂1

包被剂2

对照

包被剂1

包被剂2

0

100

100

1

98.62

99.54

99.80

98.00

99.16

99.85

7

95.27

97.17

98.42

95.24

98.37

98.86

30

87.38

93.23

95.46

89.91

95.31

96.45

以上数据表明: 包被硫酸亚铁后,Fe2+存留率有很大提高

2.      以包被复合矿于35-42环境中放置。结果如图示:

可见,在较高气温环境下放置,复合矿的变色明显减缓。

3.      以包被复合矿配制的饲料,放置一定时间后,检查POV值的变化。具体数据如下:

实验:包被与不包被的硫酸亚铁、矿精对饲料脂肪氧化的影响

a.饲料的配制:复合矿的添加为正常量的10——超量添加  单位:g

 

P1

P2

P3

P4

P5

P6

玉米粉

500

500

500

500

500

500

豆粕

280

280

280

280

280

280

沸石粉

150

150

130

130

130

170

包被硫酸亚铁

20

 

 

 

 

对照

未包硫酸亚铁

 

20

 

 

 

包被矿精

 

 

40

 

 

未包被矿精(干法)

 

 

 

40

 

未包被矿精(湿法)

 

 

 

 

40

 

油脂

50

50

50

50

50

50

总计

1000

1000

1000

1000

1000

1000

 

饲料中POV值的变化:                     单位:meq/kg

时 间

包被亚铁

未包被亚铁

包被矿精

未包被矿精

(干法亚铁)

未包被矿精

(湿法亚铁)

对 照

10天平均

2.73

3.63

4.28

5.56

14.10

0.00

18天平均

3.36

3.58

12.13

23.77

29.70

0.00

饲料中POV值的变化趋势:

 

b. 饲料的配制:复合矿的添加量为正常量         单位:g

组号

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

玉米粉

650

650

650

650

650

豆粕

300

300

300

300

300

包被亚铁

2

 

 

 

 

未包被亚铁

 

2

 

 

 

包被矿精

 

 

3

 

 

未包被矿精

 

 

 

3

 

油脂

50

50

50

50

50

总计

1002

1002

1003

1003

1000

 

饲料中POV值的变化:                     单位:meq/kg

时 间

Y1包被

亚铁

Y2不包被

亚铁

Y3包被

矿精

Y4不包被

矿精

Y5对照

0

0

0

0

0

0

10

0.15

0.25

0.13

0.2

0

21

0.15

0.25

0.15

0.2

0

31

0.2

0.25

0.2

0.25

0

 

可见,与普通复合矿相比,包被复合矿饲料中的脂质过氧化有所延缓。                                                                                 控制预混料的质量是控制饲料质量关键的一环,而预混料质量的控制包含着对所有添加剂原料的质量、混合工艺以及混料后产品的稳定性控制,是一项非常繁重的工作,需投入大量的人力、物力。目前,除一些大型的饲料厂外,大多数饲料厂的质控能力(如人员、设备等)只能覆盖至对于饲料原料、产品的营养指标的控制,对添加剂及预混料的质量控制非常有限。如果将对饲料添加剂、预混料的环节的相关工作交给专业的预混料生产厂来做,那么对于生产浓缩料、全价料的饲料厂来说,则大大减少了其的质量控制点。时下已有不少的大、中型饲料企业采取了预混料生产外包的形式,同时也催生并培育了不少不同规模的预混料生产企业,而许多复合预混料生产商又将维生素预混料和微量元素预混料生产外包,这便有了专业生产维生素预混料的生产企业和专业生产微量元素预混料(俗称矿精、复合矿)的企业。对复合矿质量的控制,除解决前述的变色结块问题外,还要保证产品中各成分的混合均匀度、产品的卫生指标合格等。

在我公司,复合矿采用本公司生产的单体微量元素配制,对于单体、载体的各项质量指标实行全面、严格的检验和控制,可完全保证复合矿所用原材料的质量,从而为复合矿产品质量合格打下坚实的基础;采用上述的包被技术,使易产生化学反应成分的微粒与空气、水分隔离及原料微粒间相互隔离,可减少二价铁的氧化,从而提高铁的稳定性和利用率,减少饲料产品中维生素的破坏、脂质过氧化及产生异味;采用双轴浆叶混合机、科学合理的混合工艺配制复合矿,可保证良好的混合均度;目前正准备购买原子吸收分光光度计等分析仪器对复合矿中的大多数元素进行检测,从而实现对复合矿质量的最后把关。

由此可见,从技术层面上讲,我公司的复合矿不仅可完全保证复合矿符合通常的要求,还克服了预混料变色、结块、并由此引发的饲料哈变、维生素破坏加速等缺陷,解决了复合矿的稳定性问题、在一定程度上解决了复合预混料的稳定性问题,是堪称优质的复合矿。