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【行业科普】维生素饲料添加剂

时间:2019-07-10 浏览数 (5732)
  

维生素是维持动物生命活动必需的一类有机物质,是保持动物健康的重要活性物质。维生素在动物体内不能合成或合成量很少,但在动物生长、代谢、发育过程中却发挥着重要的作用。维生素是辅酶的重要组成成分,参与机体的糖、脂肪和蛋白质的代谢。维生素缺乏会影响辅酶合成,导致代谢紊乱,动物出现各种病症,因此维生素的作用不可忽视。


维生素饲料添加剂的占比情况

维生素产品在饲料畜牧、医药化妆品和食品饮料三个领域应用广泛,在对接三大应用方面,根据加工工艺分为不同产品剂型。在全球维生素应用构成中,80%维生素(含氯化胆碱)作为饲料添加剂用于饲料畜牧行业。其余12%用于医药化妆品,8%用于食品饮料(见表1)。

除了维生素B12、B1、C、肌醇等少数品种外,大部分维生素品种在饲料畜牧中的应用所占比例超过70%。在饲料配方中维生素饲料添加剂不可或缺,其中维生素C等五个品种占维生素应用结构的84%(见图1)。在饲料的应用结构中猪料添加维生素用量约占52%、肉禽和蛋禽料各占12%、水产料占23%、反刍料占1%(见图2)。2018年中国维生素产量32.8万吨,约占全球份额77%。


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维生素饲料添加剂的作用


植物和微生物可以自身合成维生素,但人类和大部分动物无法自身合成维生素,需要通过外添加补充获取。我国著名的维生素研究与应用专家张若寒博士研究认为,饲料中维生素添加剂具有以下四方面特点。①维持动物健康、生长、繁育和生产所必需的有机微量养分;②在通常情况下,动物自身不能合成或合成量不能满足正常生长需要;③必须通过日粮提供;④迄今尚未发现维生素替代品。

维生素饲料添加剂下游产品可衍生为多维预混料,与氨基酸和矿物质复配为复合添加剂预混料,与蛋白饲料复配为浓缩料,与能量原料复配为配合料。作为前端产品,维生素与氨基酸、矿物质一起发挥协同作用。维生素能够节省粮食、提高饲料转化率、维持动物健康生长。

动物营养界对维生素用量按照养殖动物需求逐级加大分为以下5个层次:①基础添加量(无临床缺乏症);②生产需要量(指维持正常生长性能);③最大酶活动和免疫反应;④最大生长和生产性能;⑤特殊或功能性需要。从维生素饲料产业链传递关系及附加值看,经历了石油/玉米→初加工产品→中间体→维生素饲料添加剂→多维预混料→复合预混料→浓配料→养殖场,这个过程引发维生素饲料添加剂附加值的递增。维生素上游涉及医药化工,下游衔接饲料养殖业,在配合饲料中维生素添加比例0.05%~0.1%,占产品成本的比重约为2%~5%,维生素处于价值链传递的上游端。畜牧生产过程中添加维生素来满足养殖动物生长需要,使得饲料生产效率大大提升,动物养殖成本大幅下降,实现维生素价值最大化。新形势下饲料畜牧业集中度提升,维生素饲料添加剂刚性需求不仅会增长,使用比重还会加大,发展空间更加广阔。


维生素的类别


维生素分为脂溶性维生素、水溶性维生素和类维生素(维生素化合物)。(见表2),应用最多的是前两种。脂溶性维生素溶于脂类,水溶性维生素溶于水。


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01 脂溶性维生素

脂溶性维生素(Lipid soluble vitamin)是指不溶于水而溶于脂肪及有机溶剂的维生素,包括维生素A[视黄醇(Retinol)]、维生素D[胆钙化醇(Calciferol)]、维生素E[生育酚(Tocopherol)]、维生素K(凝血维生素)。此类维生素要经过脂肪溶解才会有效的被动物吸收。脂溶性维生素易溶于非极性有机溶剂,而不易溶于水,经胆汁乳化在小肠吸收,由淋巴循环系统进入到体内各器官。体内大量脂溶性维生素主要贮存于肝脏器官,因此摄入过量会引起中毒,在饲料中只需适当添加。某些脂溶性维生素是辅酶的前体,而且不用进行化学修饰就可被生物体利用。


维生素A

维生素A不仅具有脂溶性维生素的营养功能,同时具有调节机体代谢的激素功能和免疫促进作用。维生素A与骨的生长密切相关,与再生组织上皮细胞的分裂和增殖有关,维生素A的缺乏还会影响养殖动物的繁殖性能。


维生素D

胆钙化醇又称为维生素D3或胆钙化固醇,是维生素D的一种。胆固醇脱氢后生成的7-脱氢胆固醇经紫外线照射即可形成胆钙化醇,也就是说胆钙化醇的维生素D原是7-脱氢胆固醇。维生素D在养殖动物的钙、磷代谢、骨骼发育、骨骼代谢、肉品质调控、免疫机能等许多方面都有重要的生物学意义。


维生素E

又称生育酚、抗不育维生素。维生素E有8种形式,即α、β、γ、δ生育酚和α、β、γ、δ三烯生育酚,4种生育酚和4种三烯生育酚统称为维生素E,都具有维生素E活性,其中α-生育酚的活性最高。它是一种有效的抗氧化剂,对维生素A具有保护作用。维生素E要加工成为较稳定的形式,需有吸附物才能成为粒状制剂和水乳液制剂。参与脂肪的代谢,使性细胞正常发育,提高繁殖性能。维持内分泌的正常机能,维持组织结构的完整性,支持神经系统的生长,调节免疫性。


维生素K

被称为抗出血维生素。是维持血液正常凝固所必须的物质。维生素K1主要存在于青绿植物中,维生素K2主要存在于微生物体内,人工合成的维生素K,即甲萘醌被称为维生素K3(亚硫酸氢钠甲萘醌),甲萘醌在饲料中被大量使用。维生素K1能被空气中的氧缓慢的氧化,也能被光和碱迅速分解破坏,对热较稳定。


02 水溶性维生素


水溶性维生素(Water soluble vitamin)是指能在水中溶解的一组维生素,常是辅酶或辅基的组成部分,只溶解在水中被人体和动物吸收,主要包括维生素B1、维生素B2和维生素C等一类溶于水的有机营养分子。其中包括在酶的催化中起着重要作用的B族维生素以及抗坏血酸(维生素C)等。水溶性维生素易溶于水而不易溶于非极性有机溶剂,不需消化,直接从肠道吸收后,通过循环到机体需要的组织中,多余的部分大多由尿液排出,在体内储存甚少,需要及时补充。因此水溶性维生素必须由养殖动物通过饲料添加获取。简单和复杂的器官都需要水溶性维生素,当出现缺乏症状时养殖动物生长缓慢,累积缺乏症状时发展迅速。水溶性维生素包括复合维生素B。

养殖动物在使用抗生素时,需要在饲料中添加水溶性维生素消除应激或减轻抗生素残留的影响。叶酸与维生素B2的作用有密切关系。提纯的水溶性维生素通常都是稳定的。然而在水溶液中,它们对一些因素较敏感。


维生素C(抗坏血酸)

在维生素饲料添加剂应用比例中维生素C占33%,其原因是维生素C是水产饲料最重要的添加剂,它在鱼虾体内具有重要的生理作用。鱼虾摄入维生素C不足时易引起维生素C缺乏症,阻碍鱼虾的正常生长发育,甚至引起死亡,因此水产饲料中都会添加维生素C。


维生素的贮存与制备

大多数维生素要避光避湿保存,对温度也有要求。《饲料质量安全管理规范》(农业部令第1号)规定维生素饲料添加剂应在25 ℃下热敏库存放。不同温度对维生素效价的影响和金属离子对三种维生素的影响见表4和表5。


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大多数维生素都是不稳定的,只有解决维生素的稳定性,维生素才能在运用领域得到推广和广泛应用。“稳定”包括某些纯维生素的一些其它性质,溶解度、物理状态、浓度等限制它们应用的因素,以及储存时间、环境、温度、避光都影响维生素的效价。适用于大多数不同目的维生素产品可用下列方法制备:①合成稳定的衍生物。②加稳定剂(抗氧化剂)。③用适当的填充剂使其标准化。④适宜载体的包膜技术等。生产中常采用上述四种维生素制剂技术方法或采用其中一种或多种。制备方法的选择决定于所要求的物理性状与生物活性间与维生素的使用有关的最重要的性质和常见的商品形式。其核心技术为水溶性维生素转化为脂溶性的衍生物,脂溶性维生素转化为水溶性的衍生物或能在水中分散的制剂。


维生素是必需的营养素

维生素在任何动物体内含量极少,但又不可或缺。多数维生素在机体内不能合成或合成量不足,不能满足机体需要,由食物或饲料通过外源添加获取。人和养殖动物对维生素需要量很少,日需要量或添加量以克(g)、毫克(mg)、微克(μg)计。因此动物营养界反复表述某维生素是“必需的”(Essential)的意指必不可少。维生素在饲料原料中占比极少,在饲料配方中不能缺少。养殖动物缺乏维生素对其的损伤可能非常巨大。


饲料中必须添加维生素

动物需要增补维生素和需要量取决于动物三种生态活动圈方式。①野生动物在领地的范围内可自由采食,不需要外界增补维生素。②范围内散养动物在有限制范围的区域采食,采食范围被限定,需要部分补充维生素。③圈养动物依靠人工饲喂获取饲料,全部需要在日粮中补充维生素饲料添加剂。全世界养殖动物的饲料中都添加维生素。


维生素饲料添加剂商品形式和规格

在饲料产业链中,维生素饲料添加剂处于上游。为了规范维生素添加行为,农业部发布《饲料添加剂安全使用规范》(农业部公告第2625号),使用规范中划分了33种维生素饲料添加剂的通用名称、英文名称、化学式或描述、来源、含量规格、适用动物、推荐添加量和最高限量。常见维生素饲料添加剂主要商品形式和规格见表6~表7。


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所有的养殖动物都离不开饲料,也离不开作为核心要素的维生素饲料添加剂。没有维生素饲料添加剂就没有高速发展的中国饲料工业和养殖业,没有维生素饲料添加剂中国城乡市场商品货架上充足的肉禽蛋奶供给不会成为现实。中国食品动物短缺这一页得以翻过去,维生素饲料添加剂功不可没。预计到2020年,全球维生素饲料添加剂需要量达95万吨,其中74万吨是氯化胆碱,约占78%。维生素应用领域比例预估提升3%,饲料应用维生素的霸主地位非常稳固。

维生素饲料添加剂给养殖业插上腾飞的翅膀,没有维生素饲料添加剂就没有高速发展的中国饲料工业和养殖业。


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