CN111903849A - 一种替代抗生素的饲料添加剂及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种替代抗生素饲料添加剂，包括植物精油、中链脂肪酸、有机酸和载体；其中，中链脂肪酸是能在较高温度下融化、在常温下形成固体、从而能形成所采用的植物精油微滴之包膜的脂肪酸，载体是可用于动物饲料中的多孔无机载体，该载体的孔洞中能容纳植物精油的微滴；有机酸包含苯甲酸和/或富马酸。本发明通过冷喷或热喷的加工工艺，将精油、中链脂肪酸包膜融合起来，改进了植物精油的稳定性，也改善了饲料添加剂的适口性。本发明的饲料添加剂能完全替代常规饲料药物添加剂喹烯酮、金霉素、抗敌素，能达到抑杀大肠杆菌的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种动物用的替代抗生素的饲料添加剂的配方及其制造方法。具体涉及将具有抑杀菌性能的精油、中链脂肪酸及载体通过冷喷或喷涂工艺制成复合精油，再与具有杀菌防腐功能的有机酸制剂按一定比例混合、吸附，制作而成的具有较强抑杀菌性能的稳定高效替代抗生素的饲料添加剂。
背景技术
2020年饲料禁抗实锤落地，动物饲料中将不能再添加具有促生长作用的药物饲料添加剂，开发、寻找新型、绿色、安全、高效、经济的具有抑菌、杀菌功能的抗生素替代品已成大势所趋。
植物精油是一类植物体内的次级代谢物质，是世界公认安全的物质。许多研究证实，植物精油凭借自身具有抗菌消炎、抗氧化、延缓衰老等多种生物活性，已被广泛用于医疗保健、食品工业和日化产品等领域。其中，肉桂油、茴香油、薄荷油等是我国农业农村部批准作为可长期添加的饲料添加剂，这些精油产品具有天然、无残留、抗菌及不容易产生抗药性等特点，可以作为替代抗生素原料。肠道菌群是一个由益生菌、条件致病菌和病原菌组成的复杂微生态系统，其微生物种类超过1000种。其中益生菌主要是乳杆菌和双歧杆菌等，大肠杆菌是肠道常见的引起腹泻的致病菌。药物饲料添加剂如金霉素、喹烯酮、抗敌素、吉它霉素等就是通过杀灭肠道内致病菌，提高饲料消化吸收率，从而达到防病促生长作用。根据植物精油的抑菌机理可知，植物精油对任何微生物都会起到抑制作用，但是不同活性成分的植物精油对微生物的抑制强度都不一样。据吴克刚等“八种植物精油对肠道常见微生物体外抑菌效果的研究”，八种植物精油均对肠道致病菌和益生菌具有一定的抑杀能力，其中综合抑菌效果最好的是肉桂和牛至。薄荷油具有强渗透性，可以增强其他精油产品通过细胞壁的能力。
月桂酸、辛酸、癸酸等属于中链脂肪酸，主要来源于椰子油。研究证实，中链脂肪酸是一类具有抗菌作用的分子。一般认为其抑菌作用机制为：1、直接进入细菌细胞膜脂质层破坏细胞膜结构引起细菌内容物丢失和破坏运输机制；2、中链脂肪酸分子能轻易进入细胞内发生解离，释放H，造成细胞内pH值降低或耗能将H运输到细菌体外，引起死亡；3、抑制细菌脂肪酶的生成，使细菌不能附着于肠道绒毛上；4、通过解偶联作用而抑制革兰氏阳性菌。荷兰Provimi和比利时Vitamex等公司的大量研究表明，饲料中添加中链脂肪酸混合物，可以明显降低猪、鸡消化道内革兰氏阴性病原菌的数量，并通过长期饲喂可以净化沙门氏菌等的感染，对母猪可以起到降低应激，减少乳房炎、子宫炎和无乳综合征(MMA)发病率等作用。Dierick等在模拟猪胃环境的体外试验，在最低浓度为每100g胃内物含0.35g或0.025mol的复合中链脂肪酸(来源于椰子油、MCTAGl和MCTAG2)具有显著(大于10倍)的抑制胃内细菌群的生长，其可以作为一种有价值的饲料营养性的抗生素。而在体内的临床试验表明，含有2.5％MCTAG2的日粮组与含2.5％大豆油或2.5％大豆油+1.5％有机酸的日粮组相比，前者日增重提10％，料重比下降3％，同时屠宰后检测，中链脂肪酸能将胃和十二指肠内菌落(包括总数、大肠杆菌等)降低10倍左右。一些研究表明中链脂肪酸具有改变动物肠道结构的功能，具有提高小肠绒毛(V)长度和肠壁隐窝(C)长度的比值V/C，因而加大绒毛的吸收，缩短营养物通过肠道壁距离的作用。同时，中链脂肪酸具有调整和稳定肠道微生物菌群平衡的作用，有利于消化系统机能的完善，从而提高畜禽的增重和饲料转化率。研究表明中链脂肪酸能轻度刺激胰岛素分泌，提高葡萄糖含量，减少骨骼肌蛋白质分解，增加钙、镁及氨基酸的吸收，促进蛋白质合成，有明显的省氮作用。
有机酸制剂，尤其是苯甲酸、甲酸、富马酸等具有极强的抑菌防腐、改善饲料适口性、维持乳仔猪的胃肠道健康、提高饲料报酬及减少仔猪营养性拉稀等重要的生理作用。欧盟是最早在饲料中禁用抗生素的地区，现在已经有一整套无抗饲料方案，其中苯甲酸、甲酸类产品是运用得最广泛，被认为最有效的替抗产品。
然而，无论植物精油、苯甲酸、甲酸，还是中链脂肪酸，在使用过程中，都存在很多缺点。肉桂油(主要成份肉桂醛)极不稳定，在空气中很容易氧化成肉桂酸，并放出大量热，使饲料变色变质；同时，肉桂类物质在高浓度时具有强烈的刺激味，严重影响饲料适口性，降低采食量，影响动物生产性能，而且精油类物质极易在动物胃和十二指肠吸收，没法到达后肠段，起类抗生素作用。苯甲酸、甲酸、辛酸、癸酸和月桂酸具有较强刺激味，适口性差，也会降低饲料采食量而影响生产性能。
因此，有必要根据动物肠道生理结构、以及各种精油、中链脂肪酸、有机酸、药物饲料添加剂等产品的特性，找出精油、中链脂肪酸、有机酸适合所需的主导成分、适当添加比例以及合适的制备方法和产品形式。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种替代抗生素用的饲料添加剂及其制备方法，这种饲料添加剂既能抑菌、杀菌，又能改进植物精油的稳定性、改善饲料添加剂的适口性。
一方面，为了实现本发明的目的，本发明提供了一种替代抗生素用的饲料添加剂，该饲料添加剂包括植物精油、中链脂肪酸、有机酸和载体；其中，所采用的中链脂肪酸是能在较高温度下融化、在常温下形成固体、从而能形成植物精油微滴之包膜的脂肪酸，而所采用的载体则是可用于动物饲料中的多孔无机载体，且载体的孔洞中能容纳植物精油微滴、特别是包膜后的植物精油微滴；所采用的有机酸包含苯甲酸和/或富马酸。
本发明中，能在较高温度下融化的中链脂肪酸优选是指能在低于100℃的较高温度下融化的中链脂肪酸，例如能在40-90℃下融化的中链脂肪酸。
优选地，在本发明的饲料添加剂中，所采用的中链脂肪酸为月桂酸。因为可以利用月桂酸熔点(44℃)低的特性，使其作为包膜材料，防止精油的挥发，并掩盖植物精油的刺激性气味，例如肉桂油的气味。
更优选地，在本发明的饲料添加剂中，所采用的中链脂肪酸还进一步包括辛酸和/或癸酸，其中，月桂酸：辛酸：癸酸的重量比可控制在15：1：1至3：1：1之间；在中链脂肪酸中，如果除月桂酸外，只添加辛酸或癸酸，则月桂酸：辛酸或月桂酸：癸酸的重量比可控制在15：1至3：1之间。
在本发明的的饲料添加剂中，所采用的多孔无机载体可以是二氧化硅材质的，例如二氧化硅的超细粉末、硅藻土、蛋白石粉末等，也可以是其它材质的，如高岭土粉末、云母粉末、蒙托石粉末等。
在本发明的饲料添加剂中，所采用的植物精油可以为肉桂油。更优选地，所采用的植物精油还进一步包括茴香油和/或薄荷油，其中，肉桂油：茴香油：薄荷油的重量比可以控制在160：2：1至16：2：1之间。在植物精油中，如果除肉桂油之外，只添加茴香油，则肉桂油：茴香油的重量比可以控制在80：1至8：1之间；如果除肉桂油之外，只添加薄荷油，则肉桂油：薄荷油的重量比可以控制在160：1至16：1之间。
在本发明的饲料添加剂中，所采用的有机酸可以进一步包括甲酸，其中，苯甲酸：富马酸：甲酸的重量比可以控制在60：50：1至9：10：1之间。如果本发明所采用的有机酸为苯甲酸和甲酸，则苯甲酸：甲酸的重量比可以控制在60：1至9：1之间；如果本发明所采用的有机酸为富马酸和甲酸，则富马酸：甲酸的重量比可以控制在50：1至10：1之间。
本发明的饲料添加剂还可以进一步包含其它的辅助成分，如抗氧剂、调味剂等。
作为本发明的一种具体实施方案，本发明的替代抗生素的饲料添加剂的含量配比(按重量计)如下：
肉桂油1-8％、茴香油0.1-1％、薄荷油0.05-0.5％、抗氧化剂TBHQ0.05％、月桂酸5-15％、辛酸1-5％、癸酸1-5％、载体二氧化硅1-5％、苯甲酸45-60％、富马酸40-50％、甲酸1-5％。
另一方面，为了实现本发明的发明目的，本发明还提供了一种制备替代抗生素用的饲料添加剂的方法，该方法包括如下的步骤：
(1)将按配方比例称量的中链脂肪酸加入反应罐中，在低于100℃的较高温度下进行熔化；
(2)按配方比例称量的植物精油投入另一反应罐内，并加入步骤(1)所得到的熔化后的料中，混合均匀；
(3)将称量好的载体加入到步骤(2)所得到的混合料中，搅拌均匀，进行冷喷，得到复合精油；
(4)将步骤(3)得到的复合精油与有机酸一起混合均匀，即可得到成品。
或者上述的制备替代抗生素用的饲料添加剂的方法包括如下的步骤：
(1)将按配方比例称量的中链脂肪酸加入反应罐中，在低于100℃的较高温度下进行熔化；
(2)按配方比例称量的植物精油投入另一反应罐内，并加入步骤(1)所得到的熔化后的料中，混合均匀；
(3)将步骤(2)所得到的混合料趁热喷入称量好的载体中，混合均匀，冷却后过筛，得到复合精油；
(4)将步骤(3)得到的复合精油与有机酸一起混合均匀，即可得到成品。
作为本发明方法的一种具体实施方案，本发明的制备方法可以包括如下步骤：
1)按配方比例称量，先将月桂酸、辛酸、癸酸混合，投入有保温的反应罐中，75-85℃下进行熔化；
2)按配方比例称量，将称量好的肉桂油、茴香油、薄荷油、抗氧化剂一起投入另一反应罐内，混合好后，将熔化后的1)料加入，混合均匀；
3)称量好二氧化硅；
4)往2)罐内加入3)料，搅拌均匀，进行冷喷操作；或者将2)罐料趁热喷入3)料中，混合均匀，冷却后过筛；得到复合精油；
5)将复合精油与苯甲酸、富马酸、甲酸等有机酸一起混合均匀，即可得到成品。
经本申请人实验室及广东省微生物检测中心的检测证明，本发明的替代抗生素的饲料添加剂产品，具有类似抗生素的抑菌作用，可以抑杀大肠杆菌：
A、本发明通过冷喷或热喷的加工工艺，将精油、中链脂肪酸包膜融合起来，改进了植物精油的稳定性，也改善了饲料添加剂的适口性；
B、本发明的产品临床试验表明，在饲料生产、养殖过程中，完全可使用本发明产品替代传统抗生素添加剂，而且更适应动物的肠道结构，改善肠道微生物群菌，调节肠道pH值，减少动物腹泻，提高生产性能；
C、综合试验结果表明：苯甲酸、甲酸、精油能起到较好的增效抗菌作用，减少动物腹泻，改善肠道健康环境，能降低猪舍氨气排放，安全环保，同时有效能防止饲料发霉变质，减少防霉剂使用，经济、安全、可靠。
下面，结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明，但这些具体实施方式只是针对本发明某些特定的具体实施方式的说明而已，并非是对本发明的限定。任何在本发明基础上的改变或改动，仍在本发明的保护范围内。
附图说明
图1是本发明的饲料添加剂抑菌效果比较图；
图2是本发明饲料添加剂与喹烯酮的抑菌效果比较图；
图3是本发明饲料添加剂与金霉素的抑菌效果比较图；
图4是本发明饲料添加剂与抗敌素的抑菌效果比较图。
具体实施方式
制备实施例
本实施例的替代抗生素的饲料添加剂的含量配比(按重量计)如下：
肉桂油1-8％、茴香油0.1-1％、薄荷油0.05-0.5％、抗氧化剂TBHQ0.05％、月桂酸5-15％、辛酸1-5％、癸酸1-5％、载体二氧化硅1-5％、苯甲酸45-60％、富马酸40-50％、甲酸1-5％；
采用包括如下步骤的方法进行制备：
1)按配方比例称量，先将月桂酸、辛酸、癸酸混合，投入有保温的反应罐中，75-85℃下进行熔化；
2)按配方比例称量，将称量好的肉桂油、茴香油、薄荷油、抗氧化剂一起投入另一反应罐内，混合好后，将熔化后的1)料加入，混合均匀；
3)称量好二氧化硅；
4)往2)罐内加入3)料，搅拌均匀，进行冷喷操作；或者将2)罐料趁热喷入3)料中，混合均匀，冷却后过筛；得到复合精油；
5)将复合精油与苯甲酸、富马酸、甲酸等有机酸一起混合均匀，即可得到成品。
实验室抑菌试验
将上述实施例制备的饲料添加剂(产品名叫精酸卫士)样品，与常规的药物饲料添加剂进行抑菌对比试验：
1、菌株：大肠杆菌菌株ATCC25922
2、操作步骤：
(1)培养基配制：根据所需量配制LB肉汤和营养琼脂培养基，在电子炉上煮沸后，LB肉汤冷却至室温，准确移取9ml到试管中，营养琼脂培养基分装于三角形中。
(2)生理盐水(0.85％)配制：称量0.85g氯化钠于100ml烧杯中，加入100ml纯净水，溶解摇匀，准确移取10ml生理盐水到试管中。
(3)将1ml刻度吸管、10ml刻度吸管、培养皿、培养基、生理盐水放入灭菌锅，121℃灭菌20min备用。
(4)含菌及待测原料的混合液制备：大肠杆菌菌株降回室温，在超净工作台用接种环挑取大肠杆菌于10ml的无菌生理盐水中，放在旋涡混合器中摇匀，使大肠杆菌量约106cfu/ml，用无菌刻度吸管移1ml到9ml无菌的LB肉汤中，加入待测原料，用混合器摇匀，制成混合液，置于37℃摇床200r/min放置0h、1h、2h、3h。
(5)用无菌刻度吸管分别移取1ml培养0h、1h、2h、3h的混合液于无菌培养皿中，倒入30ml营养琼脂培养基，摇匀，冷凝，倒置，同时做营养琼脂培养基空白及含菌液+LB肉汤的试验对照组。放入培养箱37℃，24h。
(6)观察放置了0h、1h、2h、3h及对照组的培养皿，菌落的生长情况。
3、结果：
(1)本发明替抗饲料添加剂0.1％、0.2％、0.3％、0.5％抑菌效果比较
图1显示了本发明的饲料添加剂抑菌效果比较；从图中可以看出，添加0.2％替抗饲料添加剂，1h以上才可以完全抑制大肠杆菌的生长；添加0.3％替抗饲料添加剂，从与大肠杆菌接触开始，即0h开始，就完全抑制大肠杆菌的生长了。说明替抗饲料添加剂适宜添加量为0.3％，可达到完全抑制大肠杆菌生长的效果。
(2)本发明替抗饲料添加剂与常规饲料药物添加剂的抑菌效果比较
近几年养殖用的常规的饲料药物添加剂以喹烯酮、金霉素、抗敌素为主，按法律法规和养殖上适宜的添加量，一般添加量为喹烯酮50ppm、金霉素75ppm、抗敌素20ppm，就可以达到杀灭动物肠道有害菌，改善肠道菌群，提高饲料消化利用率，减少腹泻，促进生长的功效。将用此三个药物饲料添加剂与本发明替抗饲料添加剂进行对比试验。
A、与喹烯酮比较
图2显示了本发明饲料添加剂与喹烯酮的抑菌效果比较；从图2中可以看出，喹烯酮50ppm组未能完全抑制大肠杆菌生长，而0.3％替抗饲料添加剂则能从一开始就完全抑制大肠杆菌生长。
B、与金霉素比较
图3显示了本发明饲料添加剂与金霉素的抑菌效果比较；从图3中可以看出，金霉素75ppm组亦未能完全抑制大肠杆菌生长，尚有少量大肠杆菌生长，而0.3％替抗饲料添加剂则能从一开始就完全抑制大肠杆菌生长。
C、与抗敌素比较
图4显示了本发明饲料添加剂与抗敌素的抑菌效果比较；从图4中可以看出，抗敌素20ppm组能完全抑制大肠杆菌生长，从一开始与大肠杆菌接触就能抑制其生长，而0.3％替抗饲料添加剂亦能从一开始就完全抑制大肠杆菌生长。
综上所述，添加0.3％本发明替抗饲料添加剂，从一开始与大肠杆菌接触就能完全抑制其生长。说明在本实验条件下，本发明替抗饲料添加剂能完全替代常规饲料药物添加剂喹烯酮、金霉素、抗敌素，能达到抑杀大肠杆菌的目的。
临床试验实施例
本发明替代抗生素饲料添加剂精酸卫士在断奶乳猪日粮中的应用效果评估：
试验时间：2019年10月
试验地点：山东临沂莒县百诺养殖场
将72头24日龄断奶的仔猪，依据父本、品种、体重随机分为3组，每组3个重复，每个重复8头仔猪。三组饲喂不同日粮，试验时间15天。
对照组：饲喂基础日粮。
抗生素组：基础日粮+15％金霉素(500g/T)、50％喹烯酮(100g/T)。
替抗饲料添加剂组：基础日粮+替抗饲料添加剂(3000g/T)。
试验结果如下：
试验结果表明：1)与对照组相比，本发明替抗饲料添加剂组和抗生素组均能显著提高仔猪采食量、日增重，但替抗饲料添加剂表现更好；2)与对照组相比，抗生素组和本发明替抗饲料添加剂组均能显著降低仔猪腹泻率，但本发明替抗饲料添加剂组更好。
可见，本发明的替抗饲料添加剂可以有效替代抗生素，减少仔猪腹泻率，并且可提高仔猪采食量和生长速度。
本发明饲料添加剂的MIC和MBC测试
申请人将本发明的替代抗生素饲料添加剂(产品名：精酸卫士)送到广东省微生物分析检测中心，检测最小抑菌浓度MIC和最小杀菌浓度MBC，均出现有效数值，说明精酸卫士对肠道内导致腹泻的大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌是有抑杀作用的，能很好的替代抗生素。其中，针对大肠杆菌8099(Escherichia coli8099)GDMCC1.180、沙门氏菌(Salmonella)GDMCC1.163、金黄色葡萄球菌(Staphylococaus aureus)ATCC6358的最小抑菌浓度分别为25.00、25.00、12.50mg/ml，最小杀菌浓度分别为25.00、25.00、25.00mg/ml。
Claims (10)
1.一种替代抗生素用的饲料添加剂，该饲料添加剂包括植物精油、中链脂肪酸、有机酸和载体；其中，所述中链脂肪酸是能在较高温度下融化、在常温下形成固体、从而能形成所述植物精油微滴之包膜的脂肪酸，所述的载体是可用于动物饲料中的多孔无机载体，所述载体的孔洞中能容纳所述植物精油微滴；所述的有机酸包含苯甲酸和/或富马酸。
2.如权利要求1所述的饲料添加剂，其中，所述的中链脂肪酸为月桂酸。
3.如权利要求2所述的饲料添加剂，其中，所述的中链脂肪酸进一步包括辛酸和/或癸酸，其中，月桂酸：辛酸：癸酸的重量比在15：1：1至3：1：1之间。
4.如权利要求1所述的饲料添加剂，其中，所述的植物精油为肉桂油。
5.如权利要求4所述的饲料添加剂，其中，所述的植物精油进一步包括茴香油和/或薄荷油，其中，肉桂油：茴香油：薄荷油的重量比在160：2：1至16：2：1之间。
6.如权利要求1所述的饲料添加剂，其中，所述的有机酸进一步包括甲酸，其中，苯甲酸：富马酸：甲酸的重量比在60：50：1至9：10：1之间。
7.如权利要求1所述的饲料添加剂，其中，所述中链脂肪酸是在低于100℃的较高温度下融化的。
8.如权利要求1-7之一所述的饲料添加剂，其中，所述的饲料添加剂包括肉桂油1-8％、茴香油0.1-1％、薄荷油0.05-0.5％、抗氧化剂TBHQ 0.05％、月桂酸5-15％、辛酸1-5％、癸酸1-5％、载体1-5％，苯甲酸45-60％、富马酸40-50％以及甲酸1-5％。
9.一种制备如权利要求1-8之一所述的饲料添加剂的方法，该方法包括如下的步骤：
(1)将按配方比例称量的中链脂肪酸加入反应罐中，在低于100℃的较高温度下进行熔化；
(2)按配方比例称量的植物精油投入另一反应罐内，并加入步骤(1)所得到的熔化后的料中，混合均匀；
(3)将称量好的载体加入到步骤(2)所得到的混合料中，搅拌均匀，进行冷喷，得到复合精油；
(4)将步骤(3)得到的复合精油与有机酸一起混合均匀，即可得到成品。
10.一种制备如权利要求1-8之一所述的饲料添加剂的方法，该方法包括如下的步骤：
(1)将按配方比例称量的中链脂肪酸加入反应罐中，在低于100℃的较高温度下进行熔化；
(2)按配方比例称量的植物精油投入另一反应罐内，并加入步骤(1)所得到的熔化后的料中，混合均匀；
(3)将步骤(2)所得到的混合料趁热喷入称量好的载体中，混合均匀，冷却后过筛，得到复合精油；
(4)将步骤(3)得到的复合精油与有机酸一起混合均匀，即可得到成品。
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