不同添加劑對高乳清粉熟化軟顆粒教槽料防霉效果的影響研究

孔 迪，潘元猛，胡燚煒，范超凡，王春維，祝愛俠

（武漢輕工大學(xué)動物科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，武漢市畜禽飼料工程技術(shù)研究中心，湖北武漢 430023）

近年來，乳清粉作為一種營養(yǎng)價值極高的飼料原料，逐漸成為仔豬教槽料中不可或缺的原料之一。飼料級乳清粉一般含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61%～70%的乳糖和2%～12%的粗蛋白質(zhì)，是早期斷奶仔豬日糧中必不可少的能量來源。熟化軟顆粒教槽料特有的營養(yǎng)特性能有效降低仔豬的斷奶應(yīng)激，增加斷奶前后仔豬的采食量和日增重，但是由于其高水分的存在，正常存放過程中易發(fā)生霉變。因此有必要開展熟化軟顆粒教槽料防霉效果的研究。

飼料霉變一直困擾著飼料生產(chǎn)，霉變產(chǎn)生的主要毒素有黃曲霉毒素B、嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮等。霉菌污染是飼料霉變的直接原因，霉菌的生長受季節(jié)氣候和物料水分含量的影響。飼料儲存條件不當(dāng)也會導(dǎo)致霉菌的大量生長繁殖，添加防霉劑可有效控制飼料中霉菌的發(fā)生。目前飼料中常用的防霉劑主要分為有機(jī)酸防霉劑、有機(jī)酸鹽防霉劑和復(fù)合防霉劑3 類。檸檬酸作為常用的有機(jī)酸防霉劑，具有安全和有效等優(yōu)點(diǎn)。山梨糖醇常與丙三醇配合使用，降低物料的水活度。多聚磷酸鹽、六偏磷酸鹽和三聚磷酸鹽等也常用作防霉劑。由于磷酸鹽種類和濃度的不同，防霉的效果也不同，且不同因素之間還存在交互作用。飼料霉變一方面會降低飼料品質(zhì)，另一方面會導(dǎo)致動物生產(chǎn)性能降低，重則導(dǎo)致動物發(fā)生疾病甚至死亡，造成經(jīng)濟(jì)效益的極大損失。本試驗(yàn)旨在研究不同添加劑對高乳清粉熟化軟顆粒教槽料防霉效果的影響，為延長其儲存期提供一定的試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)日糧 自配高乳清粉熟化軟顆粒教槽料基礎(chǔ)粉料參照NRC（2012）仔豬營養(yǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)和中國飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定，日糧配方及營養(yǎng)水平見表1。

表1 日糧組成及營養(yǎng)水平

1.2 試驗(yàn)材料 添加劑：丙二醇（≥99.8%）、丙三醇（99%）、磷酸氫二鈉（99%）、磷酸二氫鈉（98%）、復(fù)合磷酸鹽（99%）、檸檬酸（≥99.5%），均為食品級添加劑，購自武漢畢思特生物科技有限公司。

高鹽察式培養(yǎng)基：稱取硝酸鈉2.0 g，磷酸二氫鉀1.0 g，七水硫酸鎂0.5 g，氯化鉀0.5 g，硫酸亞鐵0.01 g，氯化鈉60.0 g，蔗糖，瓊脂15.0 g，加入蒸餾水1 L，攪拌加熱煮沸至完全溶解，分裝三角瓶，121℃高壓滅菌30 min，備用。

自配復(fù)合添加劑：由軟化劑及相關(guān)酶以一定比例配置而成。

1.3 試驗(yàn)設(shè)備 萬能粉碎機(jī)（ZK-100B）購自北京中科技浩宇科技發(fā)展有限公司；制粒機(jī)（DS32）購自常州德邦干燥工程有限公司；分析天平（AL204）購自梅特勒-托利多儀器有限公司；超凈工作臺（JB-CJ-1FC）購自蘇州佳寶凈化工程設(shè)備有限公司；立式壓力蒸汽滅菌器（YM75）購自上海三申醫(yī)療器械有限公司；恒溫恒濕培養(yǎng)箱（LRH-250）購自上海一恒科技有限公司；恒溫鼓風(fēng)干燥箱（BC-881）購自斌誠烘箱制造廠；水活度儀（ΧZ-0178）購自上海海恒機(jī)電儀表有限公司。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計 試驗(yàn)采用單因素試驗(yàn)設(shè)計，探究5 種添加劑對飼料中水活度、水分含量、霉菌總數(shù)以及表觀評價的影響。5 個處理組包括I 型添加劑組（由丙二醇及丙三醇按一定比例配制）、II 型添加劑組（由磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉按一定比例配制）、III 型添加劑組（由復(fù)合磷酸鹽按照一定比例配制）、I 型復(fù)合添加劑組（II型添加劑和III 型添加劑按一定比例配制）、II 型復(fù)合添加劑組（由I 型添加劑、I 型復(fù)合添加劑和檸檬酸按一定比例配制）和空白組。添加劑配制見表2。

表2 不同添加劑處理組的基本組成

試驗(yàn)原料的制備：分別稱取基礎(chǔ)粉料1 kg，與添加劑（按照粉狀高乳清粉教槽料質(zhì)量百分比設(shè)定添加劑比例）均勻混合。分別設(shè)為I 型添加劑組（I 單組）、II 型添加劑組（II 單組），III 型添加劑組（III 單組）、I 型復(fù)合添加劑組（I 復(fù)合組）、II 型復(fù)合添加劑組（II復(fù)合組）、未加添加劑組（空白組），每組設(shè)6 個重復(fù)，共36 個樣品。設(shè)定螺桿轉(zhuǎn)速為320 r/min，調(diào)質(zhì)溫度為132℃，水的添加量為20%，進(jìn)行制粒。并測定在不同時間段各個樣品的水活度、水分含量、霉菌總數(shù)以及飼料表觀的變化。

1.5 測定指標(biāo)及方法 利用水活度儀對各組飼料的水活度進(jìn)行測定。水活度計算公式：Aw=P/P=ERH/100。其中，P 為飼料在密閉容器中達(dá)到平衡狀態(tài)時的水蒸氣分壓；P為在同一溫度下純水的飽和蒸氣壓；ERH（Equilibrium Relative Hunidity）是飼料樣品周圍的空氣平衡相對濕度。

飼料中水分含量按照《飼料中水分的測定》（GB/T 6435-2014）進(jìn)行測定，利用烘箱測定各組高乳清粉熟化軟顆粒教槽料的水分含量，其中烘箱溫度設(shè)置為105℃。

各組高乳清粉熟化軟顆粒教槽料中的霉菌總數(shù)依據(jù)《飼料中霉菌毒素測定方法》（GB/T 13092-2006）進(jìn)行測定。根據(jù)《飼料采樣》（GB/T 14699.1-2005）對試驗(yàn)樣品進(jìn)行采樣并粉碎，接著用四分法進(jìn)行取樣，并通過無菌操作制備1:10 的樣品稀釋液，并通過1:10 的比例將上述稀釋液稀釋成1:100 及1:1000 的稀釋液。樣品培養(yǎng)基制備，分別吸取上述稀釋液于滅菌培養(yǎng)皿中，每個稀釋度作3 個培養(yǎng)皿，然后將涼至45℃左右的高鹽察式培養(yǎng)基注入平皿中，充分混合，待凝固后，倒置于28℃恒溫培養(yǎng)箱中，3 d 后開始觀察，并觀察培養(yǎng)1 周。霉菌總數(shù)（CFU/mL）=同稀釋度的所有培養(yǎng)皿的霉菌平均數(shù)×稀釋倍數(shù)。

感官評價指標(biāo)：各組高乳清粉熟化軟顆粒教槽料放入自封袋中，于溫度28℃，濕度60%的恒溫恒濕的環(huán)境中儲存42 d，在不同時間段觀察各組飼料色澤的變化，并評定飼料氣味的變化，以及飼料結(jié)塊和粉化程度的感官指標(biāo)。

1.6 統(tǒng)計分析 采用SPSS 20.0 統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（One-Way ANOVA），平均值進(jìn)行Duncan's 多重比較。試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差形式表示，以＜0.05 作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同添加劑對高乳清粉熟化軟顆粒教槽料水活度的影響 根據(jù)圖1 所示，高乳清粉熟化軟顆粒教槽料的水活度為空白組＞II 單組、III 單組＞I 復(fù)合組＞I 單組＞II 復(fù)合組（＜0.05）。II 復(fù)合組和I 單組的水活度低于其他組（＜0.05），并且水活度低于0.8；空白組的水活度高于其他組（＜0.05）。

圖1 不同添加劑對高乳清粉軟顆粒教槽料水活度的影響

根據(jù)表3 所示，各組的高乳清粉熟化軟顆粒教槽料隨著儲存天數(shù)的增加，飼料中的水活度呈現(xiàn)先下降，然后不變的趨勢，并且各組之間的水活度有顯著性差異。

表3 儲存期對不同添加劑組水活度的影響

2.2 不同添加劑對高乳清粉熟化軟顆粒教槽料水分含量的影響 根據(jù)圖2 所示，不同添加劑對高乳清粉熟化軟顆粒教槽料的水分含量有不同的影響，各組的水分含量均呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢。空白組中的水分含量降低速度最快，其次為II 單。I 單的水分含量降低最緩慢，II 復(fù)合中的水分含量以較慢的速度降低。

圖2 不同添加劑對高乳清粉軟顆粒教槽料水分含量的影響

2.3 不同添加劑對高乳清粉熟化軟顆粒教槽料霉菌總數(shù)的影響 根據(jù)表4 所示，在儲存期內(nèi)，各試驗(yàn)組的霉菌總數(shù)均低于同期空白組（＜0.05），隨著儲存期延長，各組間的霉菌總數(shù)差異更加顯著。儲存7 d 時，II 復(fù)合組和I 單組的霉菌總數(shù)低于其他組（＜0.05），II 單組和I 復(fù)合組無顯著差異。儲存14 d 時，II 復(fù)合組、I 單組和III 單組中霉菌總數(shù)低于其他組（＜0.05），II 單組和I 復(fù)合組無顯著差異。儲存21 d 時，II 復(fù)合組的霉菌總數(shù)低于其他處理組（＜0.05）；I 復(fù)合組、I 單組和III 單組中霉菌總數(shù)低于II 單組（＜0.05）。儲存28 d 時，II 復(fù)合組和I 單組中的霉菌總數(shù)低于其他組（＜0.05），III 單組和I 復(fù)合組中低于II 單組（＜0.05）。儲存35 d 時，II 復(fù)合組和I 單組中的霉菌總數(shù)無顯著差異，II 復(fù)合組中的霉菌總數(shù)最低（＜0.05），II 單組最高（＜0.05）。儲存42 d 時，II 復(fù)合組的霉菌總數(shù)低于I 單組除外的其他組（＜0.05），I 單和I 復(fù)合組低于III 單和II 單（＜0.05），III 單組霉菌總數(shù)低于II 單組（＜0.05）。

表4 不同添加劑對高乳清粉軟顆粒教槽料霉菌總數(shù)的影響 ×104CFU/g

2.4 不同添加劑對高乳清粉熟化軟顆粒教槽料感官指標(biāo)的影響 根據(jù)表5 所示，在儲存7、14 d 及21 d 時，各試驗(yàn)組中的高乳清粉熟化軟顆粒教槽料均未出現(xiàn)霉變現(xiàn)象，也未散發(fā)出霉味。儲存28 d 時，II 單組和空白組中的高乳清粉熟化軟顆粒教槽料表面顯灰色，沒有飼料本身的光澤，且飼料散發(fā)出淡淡的霉味；其他組飼料均正常。儲存35 d 時，II 單組和空白組中的高乳清粉熟化軟顆粒教槽料出現(xiàn)霉斑，并且伴隨飼料結(jié)塊，霉味特別濃重；III 單組和I 復(fù)合組中的飼料香味變淡，且夾雜著霉味，有部分小飼料塊；其他組中的飼料正常。儲存42 d 時，各試驗(yàn)組中的高乳清粉熟化軟顆粒教槽料均出現(xiàn)霉變、霉斑及白色菌絲，飼料光澤變淡。

表5 高乳清粉軟顆粒教槽料的感官評價

3 討 論

3.1 不同添加劑及儲存天數(shù)對高乳清粉熟化軟顆粒教槽料水活度的影響 水活度代表物料中能夠被微生物和生化反應(yīng)利用的這部分水，可理解為樣品中可以發(fā)生水合作用的水分的量，類似于游離水。飼料中的水活度受多因素影響，過高的水活度給予霉菌等微生物適宜的生長環(huán)境，從而導(dǎo)致飼料發(fā)生霉變。當(dāng)基質(zhì)物料中水的遷移速度和分布降低時，其水活度也會相應(yīng)的降低。霉菌等各類微生物的生長與水活度的緊密聯(lián)系主要體現(xiàn)在臨界點(diǎn)上，當(dāng)微生物所處環(huán)境的水活度高于臨界點(diǎn)，其能迅速繁殖，若低于臨界點(diǎn)時，其生長速度則十分緩慢乃至停止，霉菌繁殖的水活度臨界點(diǎn)為0.8。

本研究中，高乳清粉熟化軟顆粒教槽料的水活度普遍低于0.86，可能是由于高乳清粉中的高乳糖增大了飼料黏度，同時阻止了組分之間的轉(zhuǎn)移，降低水的遷移速度從而降低水活度，導(dǎo)致飼料中能被微生物利用的游離水變少。與此同時，糖類也可以通過氫鍵作用與水結(jié)合，阻礙水分子的運(yùn)動，降低體系中自由水含量。水活度越高，含游離水越多，但水分高的物料，水活度不一定高。因此在飼料加工過程中加入一些親水性物質(zhì)，在保證飼料水分的同時能有效控制飼料水活度，不同親水性物質(zhì)對降低水活度的效果也不盡相同。

本試驗(yàn)中，不同添加劑對于飼料中的水活度有著不同影響，但都對水活度有一定的降低效果，其中I 型添加劑和II 型復(fù)合添加劑的效果較優(yōu)。I 型添加劑的主要成分為丙二醇和丙三醇，II 型復(fù)合添加劑的主要成分為丙二醇、丙三醇、檸檬酸及復(fù)合磷酸鹽，2 種添加劑都能將高乳清粉熟化軟顆粒教槽料中的水活度降低至0.8及0.8 以下，且II 型復(fù)合添加劑略優(yōu)于I 型添加劑，說明丙二醇、丙三醇及復(fù)合磷酸鹽之間可能存在一定的協(xié)同效果。丙三醇與脂肪和蛋白質(zhì)結(jié)合增強(qiáng)了基團(tuán)的極性，把部分自由水轉(zhuǎn)為束縛水，從而降低水活度；復(fù)合磷酸鹽有螯合金屬離子和解離肌動球蛋白的作用，能提高保水效果，降低飼料中的游離水，因此兩者協(xié)同降低水活度的作用比單一的水活度降低劑更有優(yōu)勢。

有研究指出，物料在儲存過程中，隨著儲藏期增長，物料中的水活度先降低后上升。本研究中，高乳清粉熟化軟顆粒教槽料的水活度隨著儲存期增長呈先降低后不變的趨勢，這與上述結(jié)果不同，原因可能是本試驗(yàn)中水活度測定周期不夠長，只能呈現(xiàn)前期的變化規(guī)律。

3.2 不同添加劑及儲存天數(shù)對高乳清粉熟化軟顆粒教槽料水分及霉變情況的影響 飼料中的水分是改善飼料適口性和飼料成型的關(guān)鍵因素，游離水能被微生物所利用，結(jié)合水則不能。當(dāng)飼料中的非水物質(zhì)與水氫鍵鍵合牢固時，這部分水分也不會被微生物所利用，當(dāng)飼料中游離水含量過高時，飼料會發(fā)生霉變。對飼料中水分的把控直接關(guān)乎著飼料品質(zhì)的好壞。有研究指出，飼料原料中的水分隨著儲存時間的增加呈先降低后上升趨勢。同時有研究指出，牛、羊全價顆粒飼料的水分在儲存初期保持平衡，30 d 后呈上升趨勢。本試驗(yàn)中，各試驗(yàn)組中的高乳清粉飼料的含水量隨著儲存期延長呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢，原因可能是在儲存前期，物料中的水分會以水蒸氣的形式散發(fā)出去，從而含水量降低，到儲存后期，微生物大量繁殖并利用有機(jī)物生成了水，導(dǎo)致了后半段水分含量上升。與此同時，有研究指出，水分含量降低速度緩慢一定程度上表明水活度降低劑具有良好的保水作用。本研究中，I 型添加劑組中飼料水分含量降低最緩慢，其次則是II 型復(fù)合添加劑，說明這2 種添加劑對飼料有一定的保水效果且效果優(yōu)于其他試驗(yàn)組中添加劑。

在霉菌總數(shù)測定試驗(yàn)中，空白組的霉菌總數(shù)最高，試驗(yàn)組霉菌總數(shù)都有不同程度地降低。其中II 型復(fù)合添加劑組中的霉菌總數(shù)數(shù)量最低，其次是I 型添加劑組，而II 型添加劑組霉菌總數(shù)偏高。結(jié)果表明，低的水活度可以抑制微生物生長，降低霉菌數(shù)量。與此同時，最先觀察到空白組和II 型添加劑組的飼料發(fā)生霉變的跡象，而II 型復(fù)合添加劑組和I 型添加劑組的飼料最后觀察到霉變發(fā)生。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)表明，在高乳清粉熟化軟顆粒教槽料制備過程中加入不同添加劑都能對其水活度的降低和防霉起到不同程度的促進(jìn)作用，其中II 型復(fù)合添加劑效果最優(yōu)，其次為I 型添加劑。