飼料防霉系列六：丙酸及其鹽在飼料防霉中的應用

導語：目前較為常見的丙酸及其鹽產品主要生產廠家為德國巴斯夫，丙酸主要產品為巴斯夫露保衛(wèi)、巴斯夫露?？?，丙酸鹽產品為巴斯夫露保細鹽-丙酸鈣，下文將詳細講解丙酸及其鹽在飼料防霉中的應用。

一、丙酸及其鹽類防霉劑

     丙酸(propionicacid)及丙酸鹽是重要的飼料防腐劑。

     對革蘭氏陰性菌有較好的抑制作用，對酵母菌無害。

     在飼料中添加量以丙酸計，在0.3%以下。

     防止飼料在存貯過程中養(yǎng)分的流失，減少飼料中微生物的數(shù)量。

     丙酸為無色液體，具有揮發(fā)性。丙酸鹽主要是指丙酸鈣、丙酸鈉、丙酸鋅、丙酸鉀、丙酸銨等，多為白色顆?；蚍勰?，無臭或稍有異臭味，溶于水。

     同其他防腐劑相比，丙酸及其鹽具有許多的優(yōu)越性，因而已成為飼料中廣泛應用的防腐劑之一。

二、丙酸和丙酸鹽的防腐機理

　　丙酸與丙酸鹽發(fā)揮防腐防霉作用的有效成分均為丙酸分子。一般認為，丙酸通過以下途徑發(fā)揮防腐防霉作用：

     ? 非解離的丙酸活性分子在霉菌或細菌等細胞外形成高滲透壓，使霉菌細胞內脫水而失去繁殖能力；

     ? 丙酸活性分子可以穿透霉菌等的細胞壁，抑制細胞內的酶活性，進而阻止霉菌的繁殖。

三、丙酸及其鹽在飼料應用中的安全性

1、丙酸在飼料中的應用

　　作為一種揮發(fā)性液體，丙酸在飼料貯存過程中不斷揮發(fā)產生的丙酸蒸汽與飼料表面充分接觸，起到均勻、廣泛、高效的抑菌作用。研究表明，丙酸對黃曲霉、某些好氣性芽孢桿菌、沙門氏菌等均有較好的抑制作用。

　　但是直接把丙酸作為防腐劑也存在一些問題：

     ? 熱穩(wěn)定性不好。據(jù)報道，丙酸在80℃制粒過程中揮發(fā)量可達40％；

     ? 丙酸在飼料貯存過程中損失快，藥效持續(xù)力短，不利于飼料的長期保存；

     ? 丙酸容易被飼料中的鈣鹽或蛋白質等中和，從而降低或失去活性。鑒此，人們開發(fā)了多種丙酸鹽制劑。

2、丙酸的揮發(fā)

3、丙酸鹽在飼料中的應用

　　丙酸鹽具有耐高溫、不揮發(fā)、不受飼料中其他成分影響、腐蝕性低、刺激性小、適合飼料長期貯存等優(yōu)點。其中丙酸銨、丙酸鈉、丙酸鈣主要作為青貯飼料保存劑，廣泛用于牛、羊和家禽飼料。

　　丙酸鹽只有轉變成丙酸才能發(fā)揮效用，轉變過程受到水分、pH值等條件的影響。丙酸鹽解離后形成的弱堿性也可能阻礙其進一步解離。另外，由于丙酸鹽不具有熏蒸作用，因此，對飼料混合的均勻度要求較高。過大的丙酸鹽用量還可能影響飼料的適口性。

4、丙酸和丙酸鹽的安全性

　　丙酸對人和動物體是安全的。世界衛(wèi)生組織(WHO)和聯(lián)合國糧農組織(FAO)已經批準在國際上以丙酸鈣作為食品防腐劑。目前，丙酸(鹽)已經廣泛用于面包、谷物等的防腐防霉。

　　丙酸進入人或動物體后，可以依次轉變成丙酰CoA、D一甲基丙二酸單酰CoA、L一甲基丙二酸單酰CoA和琥珀酰CoA。琥珀酰CoA既可以進入三羧酸循環(huán)徹底氧化分解，又可以進入糖異生途徑合成葡萄糖或糖原。某些反芻動物(如牛)瘤胃中的細菌能將糖(如纖維素)發(fā)酵成丙酸，但是由于這些丙酸可以通過上述途徑進入脂質代謝與糖代謝，因此并不對反芻動物健康造成損害。

四、丙酸的生產工藝

　　丙酸的生產方法包括化學合成法和微生物發(fā)酵法。目前，工業(yè)上主要以化學合成法生產丙酸。丙醛氧化法、雷帕法和輕質烴氧化法3種工藝是丙酸生產工業(yè)中常用的方法。另外，丙烯腈法、乙醇羰基法、正丙醇氧化法、丙烷(丁烷，石蠟)液相氧化法等也可用于丙酸生產，但由于設備投資大等原因，至今仍未在實踐中采用。

1、丙醛氧化法

　　目前，工業(yè)生產中以乙烯、一氧化碳和氫為原料，在羰基鈷或羰基銠催化下通過乙烯氫甲酰化制備丙酸。丙醛氧化法工藝成熟，是目前產量較大的丙酸生產方法。該方法的主要缺點是工藝流程復雜、設備繁多、對設備和管道材質的要求較高。

2、雷帕法

　　雷帕法(Repper法)又稱乙烯羰基合成法，是德國BASF公司的專利。它以乙烯為原料在催化下與一氧化碳和水反應生成丙酸。反應在250～320℃、10～30MPa條件下進行。也可以用鈷、鐵、銠、銥、鉑、鈀、釕、鉬一鎳、鎢一鎳等的羰基絡合物作為催化劑。

　　雷帕法具有原料費用低、工藝流程簡單、轉化率高、選擇性好、操作簡單等特點。但是由于高溫高壓下丙酸的腐蝕性劇烈，因此，需要使用內壁襯銀的反應器。鑒此，國外許多公司對此法進行了不少改進。1975年，丙烯低壓合成丁醛的研發(fā)成功，大大推進了乙烯直接羰基化合成丙酸技術的發(fā)展。這種新工藝極有可能成為丙酸生產的普遍方法。

3、輕質烴氧化法

     20世紀60年代之前，輕質烴氧化法一直是世界上丙酸生產的主要方法。目前，仍有部分廠家采用此法。

　　輕質烴氧化法以液化天然氣或沸點低于100℃的烷烴(如正丁烷)為原料，采用環(huán)烷酸錳等油溶性鹽類為催化劑，在適宜的溫度和壓力下進行氧化反應生成乙酸，并副產甲酸、丙酸和少量其他羧酸。比丁烷更合適的原料，其價格低廉，可以在較低的溫度和壓力下進行氧化反應。但是，該氧化工藝對經驗的依賴性過強。

五、丙酸鹽的生產工藝

　　以丙酸和氫氧化鈣為原料制備丙酸鈣。首先，將丙酸和氫氧化鈣兩種主要原料混合均勻，然后泵人不銹鋼反應釜內，加熱至80～90℃以加速反應，注意溫度不宜超過130℃，以免丙酸揮發(fā)。爾后再進行蒸發(fā)濃縮，加熱溫度≥105℃。得到的丙酸鈣沉淀經干燥、碾磨、檢驗后即可包裝人庫。

　　以丙酸和碳酸鈣為原料制備丙酸鈣。將丙酸與碳酸鈣置于設有攪拌裝置的反應鍋中，混合均勻，溫度保持在70～80℃。反應完全后，使用板框壓濾機進行壓縮，濾去無用的濾渣、雜質，使壓縮后的濾液澄清透明，而后將濾液吸入真空濃縮罐進行濃縮，至出現(xiàn)結晶為止，然后放罐，分離結晶體。母液進行下一次濃縮(循環(huán)濃縮)。用熱風或真空干燥器將濃縮后晶體烘干。之后粉碎、包裝、檢驗。

　　以上兩種工藝簡單，操作方便，原料易得，成本低，能耗低，生產產品的質量好。目前已經實現(xiàn)大規(guī)模生產。

1、丙酸的抑菌效果

2、丙酸對顆粒飼料微生物的控制

小結：飼料防霉系列文章一共六篇，從飼料發(fā)霉的原因，飼料防霉的原因判定，霉菌毒素對養(yǎng)殖的危害，常見的飼料防霉產品等多篇文章，詳細講述了飼料防霉在動物營養(yǎng)與動物安全中的地位。