高业雷,建明工业(珠海)有限公司产品经理
江南大学生物工程硕士
曾先后任职于美国嘉吉、上海光明和德国瑞登梅尔父子公司
现为建明动物与饲料安全平台产品经理
肉禽饲料以及水产饲料营养设计过程中,为获得足够的能量浓度,通常采用额外的油脂添加,添加幅度从2%-8%不等。在实际饲料生产条件下,油脂的添加途径主要包括混合仓添加,以及制粒冷却后喷涂。其中混合仓油脂添加,有利于减少生产粉尘、促进生产效率,但由于油脂的疏水特性,会影响蒸汽调质效果,具体表现在糊化度不足,饲料颗粒耐久指数(PDI)变差,因此许多饲料企业将混合仓内油脂的添加剂量控制在2%以内,而余下的油脂添加则采用制粒冷却后喷涂工艺实现。
对此带来的风险,则是——油脂的氧化。
油脂后喷涂的风险
——油脂氧化
文 | 高业雷
采取油脂液体后喷涂工艺,可以避免对物料调质过程的影响,然而在饲料颗粒冷却后,通过后喷涂,油脂附着在饲料颗粒表面,大幅增加了在氧气、光照等氧化诱变条件下曝露的几率,会导致油脂氧化、品质恶变以及饲料贮藏期间的营养损失。
从饲料厂内部使用流程来看,油脂的氧化风险覆盖五个主要环节(图1):
1 品质变异导致油脂氧化诱变
油脂的品质变异,会影响油脂的安全储存和使用,通常衡量油脂品质的指标有酸价、过氧化值、TBA值等氧化指标,以及MIU,MIU是指油脂中的水分、杂质和不皂化物。油脂中的水分较多,甘油三酯的水解加剧,产生大量游离脂肪酸,油脂酸价增加,导致油脂酸败;油脂中的杂质主要是指不溶于石油醚等有机溶剂的残留物,包括植物胶质、重金属离子、有机磷等成分,杂质会催生自由基,触发油脂的自动氧化反应,破坏油脂的氧化稳定性;不皂化物主要是指油脂中无法和NaOH发生皂化反应的物质,主要包括有机醇类、色素等物质,不皂化物含量越高,油脂的利用效率越差,同时色素等物质会吸收光线的能量,并传递给油脂,造成油脂的光氧化。各种饲料用油脂的MIU国标及建议控制标准如图2。
2 油罐储存,油脂自动氧化
油脂在储存过程中,即使在封闭条件很好的情况下,也会发生自动氧化,油脂的自动氧化是自由基的连锁反应,其自动氧化过程可以分为诱导期、传播期、终止期和劣变期这四个阶段,通常金属离子(Fe、Cu、Zn等)、光线和酶等条件会触发产生自由基,这些条件下形成的自由基成为油脂自动氧化的关键诱导因素。脂肪酸和脂类物质在自由基的攻击下,与氧发生反应形成过氧化物,而过氧化物通过生成氢过氧化物和新的自由基,又诱发自动氧化反应,如此循环,最后形成低分子产物如醛、酮、酸和醇等物质。油脂自动氧化是链式反应,一旦发生就会逐级放大,油脂自动氧化不是由氧气触发,自由基才是触发并加剧油脂自动氧化的关键,因此在油脂储放过程中,需要专业抗氧化剂应用来及时清除油脂中的自由基,才能延缓油脂的自动氧化现象。
3 油脂加热使用,加速不饱和脂肪酸氧化
饲料厂在油脂使用过程中,特别是在油脂后喷涂应用上,为改善油脂的流动性,通常对油脂采取加热处理,在加热条件下,油脂中自由基的反应活性大幅增强,液体油脂特别是富含双键的多不饱和脂肪酸极易发生氧化,在氧化速度上,对比饱和脂肪酸,多不饱和脂肪酸的反应速度往往是饱和脂肪酸的指数级倍增关系,而多不饱和脂肪酸又富含动物体所需要的必需脂肪酸,具有重要的生理功能。因此,油脂加热使用,需要充分考虑油脂的氧化稳定性,不饱和脂肪酸相对于饱和脂肪酸,其氧化稳定性较差,通过采用脂溶性抗氧化剂,有助于提升其氧化稳定性,帮助油脂加热使用。
4 油脂后喷涂,颗粒表面曝露,加剧油脂氧化程度
油脂后喷涂使得油脂成分曝露于饲料颗粒的表面,在此条件下,油脂与光线、空气、湿气、微生物等环境因素接触的几率大大增加,如果不采取专业应用措施,油脂的酸败、氧化和品质劣变将进一步加剧;提升油脂稳定性,对油脂采取抗氧化应用措施,已然成为必需。
5 饲用油脂缺乏专业抗氧化应用
针对饲用油脂,目前缺乏专业的抗氧化应用方案,从分类上看,抗氧化剂主要包括金属离子螯合剂,自由基清除剂和氧清除剂等,其中自由剂清除剂是最主要的抗氧化剂类型,主要包括乙氧基喹啉(EQ)、丁基羟基茴香醚(BHA)、叔丁基羟基甲苯(BHT)等,在应用上针对不同油脂,这些抗氧化剂的保护效果不同;在饲料领域,常见的饲料抗氧化剂主要是乙氧基喹啉,并且大都是固体剂型,针对饲料抗氧化,可以通过混合添加的方式,来实现良好的分布均匀性;然而针对油脂,特别是液体油脂,固体抗氧化剂的应用,难以与油脂充分混匀,无法实现良好的分布均匀性和一致性,在此情况下,需要专业的饲用油脂抗氧化剂的应用。
油脂的氧化风险伴随整个油脂的利用过程,从油脂的品质变异,到油罐储存,加热使用,在饲料生产过程中,特别是采用液体后喷涂工艺,如果缺乏专业的抗氧化应用来提升油脂的氧化稳定性,不仅会导致油脂的能值损失,而且加剧油脂的酸败、氧化直至品质劣变,进而影响饲料的适口性,并激起畜禽的氧化应激,导致动物生产性能下降、料肉比损耗,以及影响动物的生理健康。
那么,饲料生产中,特别是应用油脂后喷涂工艺过程中,面对高温、光线等复杂的环境,如何做到专业抗氧化,提升油脂的抗氧化稳定性呢?
油脂氧化的解决方案——宝鲜,是建明工业针对油脂抗氧化而专门设计的液体抗氧化剂,其主要成分由丁基羟基茴香醚、叔丁基羟基甲苯和乙氧基喹啉等构成,属于复合抗氧化剂。和传统的抗氧化剂对比,不仅适用于多种油脂应用,而且多种成分间具有协同增效能力,其保护范围更广,保护力更强。同时,传统的抗氧化剂不溶或不易溶于油脂,无法在油脂中均匀分散,对油脂的保护力差;而宝鲜采用了独特的有机载体技术,添加后能够在油脂中迅速扩散,并与油脂均匀融和,达到高度一致的添加效果(图1)。
图1. 宝鲜对比乙氧基喹啉原油在油脂应用中的扩散状态
对于植物油脂,宝鲜具有卓越的抗氧化性能。建明亚洲曾采用OSI法,用以观测加速实验条件下,宝鲜对椰子油(Coconut oil)氧化诱导期的改善效果,其原理是将空气以固定的压力通入5克120℃的油脂中,使油脂氧化产生可溶性挥发性物质,再利用电极测定水中导电度大小,由此可计算油脂氧化诱导期的时间,油脂的氧化诱导期越长,油脂的氧化稳定性越好。从观测结果来看,针对椰子油(Coconut oil),在分别应用250ppm,500ppm, 1000ppm剂量的宝鲜后,其氧化诱导期分别提升了926%, 1360% 和2346%,结果表明,对椰子油采用宝鲜应用后,可显著延长椰子油的氧化诱导期,从而大幅度的提升椰子油的氧化稳定性。
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