微胶囊技术在饲料添加剂中的运用【论文】.docx

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1、微胶囊技术在饲料添加剂中的运用摘要：综合阐述了饲料添加剂中微胶囊的功用特点、应用领域，组成结构、性能优势，技术原理、制备方法以及微胶囊饵料的运用与推广，同时展望了饲料添加剂中微胶囊的未来发展。关键词：饲料工业；微胶囊技术；饲料添加剂；一、引言微胶囊技术是一项发展非常迅速的高新技术，它克服了许多在过去难以攀越的技术障碍，使传统产品得到进一步深加工。微胶囊技术的应用领域拓宽到医药、农药、日化、感光材料、食品、生物制品等领域，在我国的饲料工业中,微胶囊技术的应用起步较晚，目前主要用于各种饲料擦加剂的生产中。微胶囊技术因其本身的特性，能很好解决有效成分的加工、保存及再现等问题。常用饲料添加剂如维生素、

2、氨基酸和微生态制剂等在实际应用过程中存在不易运输和保存、货架期短等问题，采用微胶囊技术可以有效解决此类问题。运用微胶囊技术使许多传统产品提高了档次，具有了更优越的性能。微胶囊具有保护被包覆的物质免受环境条件的影响，屏蔽味道、颜色和气味，降低毒性，改变物质的性质，延长挥发物质储存时间，持续释放物质进入外界，将不可混合的化合物隔离等作用。基于上述优点，微胶囊技术已成为饲料工业中争先研发的热点。二、饲料添加剂中微胶囊的功用特点及应用领域微胶囊技术是指把分散的固体物质、液滴或气体完全包封在一层致密膜中形成微胶囊的方法，所得到的微小粒子称为微胶囊。微胶囊技术是一门应用广泛且发展迅速的技术。这项技术经过几

3、十年的不断发展，已经相继在饲料、制药、食品、农用化学品、香精香料等工业领域中得到广泛的应用，尤其将微胶囊技术应用在饲料工业可以解决现存的许多问题。所谓微胶囊，通俗地讲囊就是口袋，微胶囊就是微小的口袋,微胶囊技术是通过特定方法和设备将成膜材料包覆固体、液体或气体材料形成微小粒子的技术，形成的微小粒子称为微胶囊，其粒径范围一般在LlOOOum,直径小于IHm的称为纳米胶囊。包在微胶囊内部的物质称为芯材（也称为囊心、包容物），微胶囊外部由成膜材料形成的包覆膜称为壁材，芯材可以由一种或多种物质组成。饲料添加剂微胶囊化就是用可以形成囊壁的物质，将需保护的饲料添加剂作为囊芯包裹在微胶囊中，被包裹的养殖饲料

4、添加剂则通过囊壁上的微孔慢慢地向外渗透、扩散。饲料添加剂的范围很广，包括氨基酸、维生素、微量元素、抗菌剂、风味剂等。其中某些品种如同多数药物、香料一样，因对光、氧、水、气等敏感，而常在贮存和使用过程中变质，或因容易挥发与其它介质发生反应而降低使用效果，这给厂商与用户带来了麻烦与经济上的损失。长期以来人们一直在寻求和试用各种解决办法，其中比较有效的方法就是将这些养殖饲料添加剂微胶囊化。微胶囊饲料常用的芯材，即饲料的必要成分或需要添加的物质，主要有：维生素A、D3、E、K3等脂溶性维生素;维生素Bl.B2、B6、C等水溶性维生素；饲用酶制剂，如植酸酶、纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶等；微生态制剂,如

5、乳酸杆菌、链球菌、芽胞杆菌和酵母等。饲料添加剂，如尿素、硒、防腐剂（丙酸、丙酸钠、苯甲酸、苯甲酸钠等）、畜禽专用抗生素（杆菌肽锌）等；风味剂；酸味剂；氯化胆碱；硫酸亚铁等。食品安全是一个全球性的问题，也是中国当前面临的严峻挑战之一。抗生素作为饲料添加剂使用已有50年的历史，是目前饲料中用量最大和最广的添加剂。使用抗生素会导致动物机体免疫功能下降，特别是长期使用会在动物体内残留和富集，直接影响人类的免疫和健康。保证养殖品食用安全关键在于开发绿色、安全、高效饲料及其添加剂,以减少或替代抗生素的使用，消除药物残留的隐患。微生态制剂亦称微生态调节剂，是根据微生态学原理，通过调整微生态失调，保持微生态平

6、衡，提高宿主的健康水平，利用对宿主有益的正常微生物或促进物质所制成的制剂。近年来，随着人们食品安全意识的提高，微生态制剂以其高效的保健功能、无毒不良反应、无残留和不污染环境等特点成为替代抗生素较为理想的产品。微生态制剂微胶囊技术在国内饲料业中也已经有了一定程度的研究和应用，如在水产饲料中使用微囊化添加剂可以改善水产养殖的情况，节约饵料并提高生产效率，降低水产养殖对环境的污染。在水产养殖育苗中，通常采用微藻、轮虫和卤虫幼体等活饵作为鱼虾等幼体的饵料。但是使用活饵存在一些限制：一方面，受环境和管理等的影响,造成活饵的产量和质量不稳定；另一方面，活饵的培养需要耗费大量财力物力，提高了养殖水产品的成本

7、。微胶囊通过包裹物料改变其物化特性，恰好可以满足水产种苗开口饵料水中稳定性和悬浮性的特殊要求，微胶囊开口饲料的物理特性是产品的主要质量指标之一，直接影响到水产幼苗摄食和消化。因此被认为是水产种苗开口饵料的最佳形态。三、饲料添加剂中微胶囊的组成结构及性能优势微胶囊技术是将固体、液体或气体物质包埋和封存在微型胶囊内，成为固体微粒产品，在需要时释放其有效成分。微胶囊技术在保护生物活性分子、组织或细胞以对抗不利的环境方面取得了较好的成效。微胶囊造粒技术就是将固体、液体或气体物质包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术。微胶囊是用特殊手段将需要包被的物质包裹在微小封闭的胶囊内。微胶囊可呈现出

8、各种形状，如球形、肾形、粒状、谷粒状、絮状和块状等。微胶囊技术是用特殊的方法将固体、液体或气体物质包埋封存在一种微型胶囊内而成为固体微粒产品，在需要时再将设包埋的内容物释放出来的技术。形成胶囊壁的物质称为壁材，大多数为天然或合成的高分子化合物，如明胶、阿拉伯树胶、海藻酸钠、环糊精以及纤维素衍生物等，壁材在很大程度上决定着微胶囊产品的物理化学性质。被包埋的物质即核心物质称为芯材，芯材的选择比较灵活，可以是单一的固体、液体或气体，也可以是固液、气液混合体。微胶囊产品按胶囊壁材分类有单层和多层结构产品，按核心物质分类有单棱、多核以及多核一无定型等结构产品。粒子的大小一般在5-500m大小的半透性或密

9、封的范围内，有球形、肾形、粒状等各种形状。无机材料和有机材料均可作为微胶囊的壁材，微胶囊芯材（囊心物质）可以是单一的固体、液体、或气体，也可是固固、液液、气液混合体等。壁材（膜材、包囊材料、成膜材料），最常用的是高分子的有机材料，包括天然和合成两大类。现使用壁材有：植物胶类：阿拉伯胶、琼脂等；多糖类：黄原胶、阿拉伯半乳聚糖、壳聚糖等；淀粉类：玉米淀粉、马铃薯淀粉、改性淀粉等；纤维素类、蛋白质类、聚合物类、蜡与类脂类。微胶囊一般可以认为由芯材和壁材两部分组成，一个微胶囊可包含有一种或多种活性物，在设计和制备微胶囊时，应考虑芯材的性质、产品的使用目的及贮存的环境等。常用于微胶囊化的芯材包括风味剂、

10、酸味剂、甜味剂、色素、脂类、维生素、矿物质、酶、微生物、气体以及其它各种食品添加剂。芯材的选用要依据微胶囊的制备方法而定，可选用水溶性或脂溶性物质。常用的壁材材料分为天然高分子材料、半合成高分子材料、全合成高分子材料和无机材料。有明胶、葡聚糖、阿拉伯胶、淀粉、羟甲基纤维素、聚乳酸、聚乙烯、硅酸盐类等。壁材要根据芯材的作用特点、作用部位、作用方式进行选择。微胶囊化微生态制剂具有保护作用，增加稳定性，微胶囊的壁材可保护芯材，使其免受环境中水分、氧气、紫外线和pH等影响，能有效地延缓其分解、氧化和挥发等变质过程的发生。将同1种产品中2种或超过2种的混合在一起易发生化学反应而失效的添加剂成分用微胶囊隔

11、开，以提高其稳定性。具有缓释作用，能控制有效成分的释放速度，使之长效化，减少毒不良反应。微胶囊还可以起到隔离作用，阻止不同物质间的反应，提高其稳定性。改变物质的存在状态、质量、体积和密度等物理性质。如：将液态物质制成分散性好、便于运输、储藏及使用的微胶囊固态粉末。掩盖不良气味，改善风味，微胶囊化可以屏蔽某些化合物的味道或气味。可使原来不溶于水的物质，如：油脂类，制成微胶囊后能均匀地分散于水性介质中，从而有效地发挥作用。微胶囊技术所制得的微胶囊具有保护被包覆物质免受环境条件的影响，屏蔽味道、颜色和气味，降低毒性，改变物质的性质或性能，延长挥发物质储存时间，持续释放物质进入外界等功能，是一项用途广

12、泛而又发展非常迅速的新技术。微胶囊产品的特点之一是具有靶向性，它可使囊芯物质在特定的位置释放，最大限度的降低囊心物质在使用过程中的损失，提高利用效率。囊芯物质的释出有三种方式:扩散是一种物理化学的释放过程。当微胶囊处于液体当中，由于其囊壁内外浓度的不同发生传质作用，在浓度梯度力的作用下囊芯物质从胶囊内缓慢渗出；囊膜破裂：微胶囊在特定的环境下受到挤压、摩擦、溶胀等作用使囊膜破裂释出芯材；囊膜降解：囊膜在酸、碱、微生物或酶的作用下被破坏，释出芯材。根据微胶囊芯材释放方式的不同，可以有意识地选择适合的壁材和微胶囊化方法使芯材能够在指定的温度、酸碱度等条件下释放。微胶囊产品要具有一定的强度，能够经受一

13、定的处理，保护内容物，同时也必须可以在特定的条件下释出内容物。微生态制剂的有些菌种在生长过程中不形成芽胞，抗性较差，如：嗜酸乳杆菌、双歧杆菌和粪链球菌等。粉剂和颗粒等固体微生物活菌制剂的制备要经过干燥、高温或加热制粒处理，造成菌体严重失活，影响产品使用效果；水剂微生物制剂不易保藏，时效性短。微生态制剂必须通过胃环境以大量的存活菌到达肠道并定植于肠黏膜上才能发挥其生理功能，由于胃酸的杀菌作用，微生态制剂的活菌数在此过程中也会大幅度下降。微胶囊用于饲料添加剂增加了产品的稳定性，能有效地延缓其分解、氧化、挥发等变质过程的发生。具有缓释作用，能控制有效成分的释放速度，使之长效化。将同一产品的两种或两种

14、以上因混合在一起易发生化学反应而失效的添加剂成分用微胶囊隔离开来，可以提高其稳定性。改变物料的状态，如将液态物质制成分散性好、便于运输、储藏及使用的微胶囊固态粉末。可以调节物质的比重。保护挥发性物质，遮蔽一些芯材物质的不良气味等。微胶囊技术是通过特定的方法和设备将成膜材料包覆固体、液体或气体材料形成微小粒子的技术，具有保护被包覆的物质免受环境条件的影响，屏蔽味道、颜色和气味,降低毒性，改变物质的性质，延长挥发物质储存时间，持续释放物质进入外界，将不可混合的化合物隔离等作用，已在生物医药、化工、食品、农业等领域得到了应用和发展。微胶囊技术是一项发展非常迅速的高新技术，它克服了许多在过去难以攀越的

15、技术障碍，使传统产品得到进一步深加工，开发出很多全新的高质量产品。四、饲料添加剂中微胶囊的原理与制备方法微胶囊技术的基本原理是针对不同的芯材和用途选择一种或几种壁材复合包裹。制备微胶囊的过程称为微胶囊化。微胶囊化可以使囊芯物质与外界隔离，最大限度的保持其原有的性质和活性，同时还可以改善其加工性能。例如可以将原先不易加工的气态或液态的物质经过微囊化后处理转变成适合加工的固态物质。微胶囊的释放机理：活性芯材物质通过囊壁膜的扩散释放，芯材通过囊壁膜上的微孔、裂缝或半透膜进行扩散而释放；用外力或内压使囊膜破裂释放出芯材，在使用、加工时外力破坏，或芯材膨胀使壁材破坏释放；用水、溶剂等的浸渍或加热等方法使

16、微胶囊降解释放。依据囊壁形成的机制和成囊条件，微胶囊化方法大致可分为三类，即化学法、物理法和物理化学法。化学法化学法一般包括：一是界面聚合法。界面聚合法的原理是将两种活性单体分别溶解在互不相溶的溶剂中，当一种溶液被分散在另一种溶液中时，两种溶液中的单体在界面发生聚合反应而成囊；二是原位聚合法。即单体成分及催化剂全部位于芯材液滴的内部或者外部，发生聚合反应而微胶囊化。微胶囊改变物料的存在状态、物料的质量和体积；隔离物料间的相互作用，保护敏感性物料；掩盖不良风味、降低挥发性；控制释放；降低食品添加剂的毒理作用。微胶囊的局限：一是释放速度的控制能否满足要求；二是释放后剩下的壁材可能带来一定的负面影响。因此，其壁材选择很关键。微胶囊壁材的选择原则：油溶性芯材应采用水溶性壁材；水溶性芯材应采用油溶性壁材；壁材不能与芯材发生化学反应，物化性质稳定；具备适当的渗透性、吸湿性、溶解性;满足食品、医药卫生要求。实际上微胶囊造粒可看成是物质微粒（核心）的包衣过程。其过程可分为：