專利名稱：一種飼用乳酸改性沸石及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于飼料領(lǐng)域，具體涉及一種飼用乳酸改性沸石及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
畜禽生產(chǎn)中常見的細(xì)菌性病原微生物有致病性大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等。當(dāng)動物腸道受到細(xì)菌性病原微生物及其毒素威脅時，胃腸道黏膜結(jié)構(gòu)容易受到損傷，導(dǎo)致腸道基本生理功能的紊亂，使病原微生物易突破物理屏障入侵宿主引發(fā)疾病。對于畜禽各種腸道細(xì)菌性疾病通常采用在飼料中添加抗生素進(jìn)行預(yù)防，但由于抗生素殘留和細(xì)菌耐藥性問題，迫切需要尋求安全、高效的抗生素替代品。沸石是呈架狀結(jié)構(gòu)的多孔性含水鋁硅酸鹽晶體的總稱，由硅鋁氧四面體相互連接形成架狀硅鋁氧骨架，可形成島狀、鏈狀、片狀或空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)使其具有良好的選擇吸附、陽離子交換、催化激活、耐酸、熱穩(wěn)定性和分子篩等物理化學(xué)性質(zhì)和功能特性，作為吸附劑、分子篩、緩釋載體等已在許多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。沸石添加到畜禽飼料中，能減緩食物通過消化道的速度，并可降低氨等有害物質(zhì)對小腸上皮細(xì)胞的損傷， 從而有利于營養(yǎng)物質(zhì)的充分消化吸收；同時沸石在液體環(huán)境中可以釋放許多機(jī)體必需礦物元素，發(fā)揮提供營養(yǎng)物質(zhì)的功能。沸石在動物消化道環(huán)境中通過螯合作用、分子間作用力、 陽離子交換作用等與毒素分子的某些基團(tuán)發(fā)生作用，適于吸附帶有極性基團(tuán)的毒素，或者在吸附過程中使毒素結(jié)構(gòu)發(fā)生可逆或不可逆的改變，使其毒性降低或消失。沸石的晶體結(jié)構(gòu)在動物胃腸道內(nèi)不會被破壞而具有吸附和離子交換作用，可選擇性地吸附動物消化道內(nèi)的NH3、H2S, CO2等氣體，從而改善消化道內(nèi)環(huán)境。沸石對NH3具有極強(qiáng)的吸附作用，可維持動物腸道較低的pH值,從而使消化道的NH3變成NH4+離子而被動物用來合成氨基酸和蛋白質(zhì)，提高了氮的利用率；同時降低了 NH3對消化道的有害刺激及毒性，減少其吸收，減輕肝、 腎臟對氨的解毒負(fù)擔(dān)，并可降低糞氨及水分排出，吸附畜舍環(huán)境中的NH3、H2S等氣體，改善畜禽飼養(yǎng)環(huán)境，增加舍內(nèi)氧氣濃度，因此有益于動物的健康生長。已有研究報道表明，沸石對霍亂弧菌毒素和大腸埃希氏菌腸毒素具有吸附作用(Ramu J7Clark K, Woode G, Sarr A, Phillips T.Adsorbtion of cholera and heat-labile Escherichia coli enterotoxins by various adsorbents an in vitro study. Journal of Food Protection，1997，60 358 362);沸石可影響培養(yǎng)液中埃希氏大腸桿菌、乳酸菌和糞鏈球菌數(shù)(王世榮，任俊源·沸石對腸道菌的作用[J]·中國獸醫(yī)雜志，1991，17(4) :24 25);沸石在2 12小時內(nèi)可將一定數(shù)量的禽霍亂桿菌、綠膿桿菌和金色葡萄球菌完全吸附；在6h內(nèi)可將大腸桿菌和雛雞白痢菌完全吸附(陰天榜.沸石的藥理與應(yīng)用[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，1987，(3) :22 24)。但是，沸石的抑菌濃度比較高，且對多種細(xì)菌無明顯的抗菌性或抗菌性不強(qiáng)。乳酸是一種常見的飼用有機(jī)酸，常作為復(fù)合酸化劑的主要成分添加于畜禽飼料中，保持消化道內(nèi)低PH值的酸度，保證消化酶的活性，有助于營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收利用，同時具有增強(qiáng)機(jī)體免疫和抗應(yīng)激能力的作用。有害菌適宜PH環(huán)境大多偏堿性，乳酸通過有害菌細(xì)胞膜，在堿性細(xì)胞液內(nèi)解離出H+和酸根離子，降低細(xì)胞內(nèi)pH，干擾細(xì)菌酶的合成和DNA
3的復(fù)制，抑制有害菌群的數(shù)量。細(xì)胞為了恢復(fù)自身的PH平衡，釋放質(zhì)子，消耗自身能量，將細(xì)胞內(nèi)的H+轉(zhuǎn)運(yùn)出去，造成細(xì)胞大量能量損耗；此外酸根離子積蓄也會直接干擾、阻斷細(xì)胞核內(nèi)DNA的合成；乳酸的這種雙重作用機(jī)制，有效地抑制了病原菌的繁殖。乳酸也可作為糖異生的原料，為機(jī)體活動提供能量來源。天然沸石單獨(dú)使用的抑菌效果不夠強(qiáng)，而乳酸直接添加于飼料中，易被飼料中堿性成分中和，且肉雞消化道具有較強(qiáng)的緩沖作用，沒有經(jīng)過保護(hù)處理的酸化劑難以全部有效到達(dá)腸道發(fā)揮酸化作用，造成營養(yǎng)的損失。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種飼用乳酸改性沸石，同時充分發(fā)揮天然沸石和乳酸的功能作用，可全部或部分替代抗生素，防治大腸桿菌、沙門氏菌等細(xì)菌感染引起的腸道疾病，可以改善腸道的微生物環(huán)境、保護(hù)腸道健康、提高畜禽的生產(chǎn)性倉泛。本發(fā)明的另一目的在于提供一種飼用乳酸改性沸石的制備方法。本發(fā)明的又一目的在于提供飼用乳酸改性沸石的應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)方案可以通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種飼用乳酸改性沸石，其在于以乳酸和天然沸石為原料，經(jīng)振蕩或攪拌、過濾、 洗滌、干燥和粉碎過程制備而成。上述的飼用乳酸改性沸石，其在于采用如下詳細(xì)步驟制備(I)向天然沸石中，按質(zhì)量體積比(W/V，g/mL) I 4 10加入質(zhì)量百分濃度(W/ W，g/g)為10% 50%的乳酸溶液；乳酸溶液的質(zhì)量百分濃度優(yōu)選為20% 40%。(2)將步驟(I)制備的混合液在20 80°C條件下振蕩或攪拌2 8小時后，過濾并將濾渣洗滌至中性；(3)將洗滌后的濾渣在65 105°C條件下干燥后，粉碎至80 200目篩即得乳酸改性沸石。上述的飼用乳酸改性沸石，其在于所述的天然沸石中斜發(fā)沸石含量不低于60%， 所述的乳酸為飼料用或食品用或安全的工業(yè)乳酸產(chǎn)品。一種飼用乳酸改性沸石的制備方法，其在于包括以下步驟(I)向天然沸石中，按質(zhì)量體積比(W/V，g/mL) I 4 10加入質(zhì)量百分濃度(W/ W，g/g)為10% 50%的乳酸溶液；乳酸溶液的質(zhì)量百分濃度優(yōu)選為20% 40%。(2)將步驟(I)制備的混合液在20 80°C條件下振蕩或攪拌2 8小時后，過濾并將濾渣洗滌至中性；(3)將洗滌后的濾渣在65 105°C條件下干燥后，粉碎至80 200目篩即得乳酸改性沸石。上述的飼用乳酸改性沸石的制備方法，其在于所述的天然沸石中斜發(fā)沸石含量不低于60%，所述的乳酸為飼料用或食品用或安全的工業(yè)乳酸產(chǎn)品。上述的飼用乳酸改性沸石在制備畜禽全價配合飼料中的應(yīng)用，其在于所述的飼用乳酸改性沸石在畜禽(豬、雞、鴨)全價配合飼料中的添加量為飼料重量的O. 2% 2%。本發(fā)明的有益效果為
天然沸石是一種吸附劑，以它為載體，長效無毒副作用且價格低廉，而乳酸具有很強(qiáng)的抗菌能力。本發(fā)明通過將天然沸石負(fù)載乳酸，將它們有效地結(jié)合起來，可克服它們單獨(dú)使用時的缺點(diǎn)，充分發(fā)揮天然沸石和乳酸的功能特性。該飼用乳酸改性沸石應(yīng)用于畜禽飼料中，可全部或部分替代抗生素，防治大腸桿菌、沙門氏菌等細(xì)菌感染引起的腸道疾病，可以改善腸道的微生物環(huán)境、保護(hù)腸道健康、提高畜禽的生產(chǎn)性能。


圖I不同濃度乳酸溶液改性沸石對各指標(biāo)的影響。圖2不同時間乳酸溶液改性沸石對各指標(biāo)的影響。圖3不同溫度乳酸溶液改性沸石對各指標(biāo)的影響。圖4不同沸石抑菌效果比較。圖5不同添加量乳酸改性沸石抑菌效果比較。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不受其限制。實施例I :飼用乳酸改性沸石的制備為了摸索最佳的改性條件，進(jìn)行了單因素及正交試驗，具體步驟和結(jié)果如下所示； 其中，天然沸石中斜發(fā)沸石的含量不低于60%。試驗一單因素試驗分別考察乳酸濃度、水浴時間和水浴溫度對沸石抑菌率及沸石游離酸度和活性度的影響，研究它們對乳酸改性沸石抑菌作用效果的影響。I、乳酸濃度對沸石抑菌作用的影響選用質(zhì)量百分濃度(ff/ff,g/g)分別為 2·67%、5·31%、10·63%、21·25%、42·5% 的乳酸溶液，按固液質(zhì)量體積比(W/V，g/mL，即每Ig天然沸石中加入IOmL乳酸溶液)I 10 加入至沸石中水浴浸泡，水浴設(shè)定溫度60°C，水浴振蕩4h。根據(jù)抑菌率、游離酸度和活性度的測定結(jié)果，乳酸溶液濃度為21. 25%時改性效果較好(結(jié)果見圖I)。2、水浴時間對沸石抑菌作用的影響采用不同水浴時間2h、4h、6h、8h、10h，乳酸溶液質(zhì)量百分濃度(W/W，g/g)為 21. 25%，水浴設(shè)定溫度60°C，固液質(zhì)量體積比(W/V，g/mL)為I : 10，對天然沸石進(jìn)行浸泡水浴。根據(jù)抑菌率、游離酸度和活性度的測定結(jié)果，水浴4h或6h時改性效果均較好(結(jié)果見圖2)。3、水浴溫度對沸石抑菌作用的影響采用不同水浴溫度20°C、40°C、6(TC、8(rC、10(rC，乳酸溶液質(zhì)量百分濃度(W/W， g/g)為21. 25%，振蕩水浴6h，固液質(zhì)量體積比(W/V，g/mL)為I : 10，對天然沸石進(jìn)行浸泡水浴。根據(jù)抑菌率、游離酸度和活性度的測定結(jié)果，水浴20 80°C改性效果均不錯，其中 40°C或60V較好(結(jié)果見圖3)。試驗二 正交試驗根據(jù)單因素試驗的結(jié)果，以乳酸改性沸石的抑菌率為評價指標(biāo)，以乳酸溶液質(zhì)量百分濃度(W/W，g/g)、水浴時間和水浴溫度為三因素，設(shè)計3X3正交試驗(如表I所示)， 沸石和乳酸溶液固液質(zhì)量體積比(W/V，g/mL)為I : 10，探索乳酸改性沸石工藝的較佳條件組合。結(jié)果表明(如表2所示)，乳酸溶液質(zhì)量百分濃度21. 25%、水浴4h和水浴溫度20°C 的條件組合或乳酸質(zhì)量百分濃度21. 25%、水浴6h和水浴溫度40°C的條件組合時乳酸改性沸石均有較好的效果，其抑菌率均可達(dá)到90%以上。表I試驗因素與水平表
因素名稱乳酸濃度水浴時間水浴溫度水平I5. 31%2h20°C水平213. 28%4h30 °C水平321. 25%6h40 °C表2正交3X3試驗設(shè)計表
試驗號乳酸濃度水浴時間水浴溫度游離酸度活性度抑菌率IIII0.0281%87.39959.45%2I220.0210%96.36378.80%3I330.0264%97.11039.63%42I20.0357%108.56478.34%52230.0372%109.56060.83%623I0.0311%108.81385.71%73I30.0473%114.04279.95%832I0.0266%116.53292.90%93320.0366%122.75796.77%實施例2飼用乳酸改性沸石的制備(I)按如下制備步驟生產(chǎn)飼用乳酸改性沸石(I)向天然沸石中，按質(zhì)量體積比(W/V，g/mL) I 10加入質(zhì)量百分濃度(W/W，g/ g)為21. 25%的乳酸溶液(即Ig天然沸石中加入IOmL質(zhì)量百分濃度為21. 25%的乳酸溶液)；天然沸石中斜發(fā)沸石含量不低于60%，所采用的乳酸為飼料用或食品用或安全的工業(yè)乳酸產(chǎn)品。(2)將步驟(I)制備的混合液在20°C條件下振蕩或攪拌4小時后，過濾并將濾渣洗滌至中性；(3)將洗滌后的濾渣在100°C條件下干燥后，粉碎至200目即得乳酸改性沸石產(chǎn)品。實施例3飼用乳酸改性沸石的制備(2)按如下制備步驟生產(chǎn)飼用乳酸改性沸石
(I)向天然沸石中，按質(zhì)量體積比(W/V，g/mL) I 8加入質(zhì)量百分濃度(W/W，g/ g)為40%的乳酸溶液(即Ig天然沸石中加入SmL質(zhì)量百分濃度為40%的乳酸溶液)；天然沸石中斜發(fā)沸石含量不低于60%，所采用的乳酸為飼料用或食品用或安全的工業(yè)乳酸產(chǎn)品O(2)將步驟(I)制備的混合液在40°C條件下振蕩或攪拌4小時后，過濾并將濾渣洗滌至中性；(3)將洗滌后的濾渣在80°C條件下干燥后，粉碎至120目即得乳酸改性沸石產(chǎn)品。 實施例4飼用乳酸改性沸石的制備(3)按如下制備步驟生產(chǎn)飼用乳酸改性沸石(I)向天然沸石中，按質(zhì)量體積比(W/V，g/mL) I 5加入質(zhì)量百分濃度(W/W，g/ g)為30%的乳酸溶液(即Ig天然沸石中加入5mL質(zhì)量百分濃度為30%的乳酸溶液)；天然沸石中斜發(fā)沸石含量不低于60%，所采用的乳酸為飼料用或食品用或安全的工業(yè)乳酸產(chǎn)品O(2)將步驟(I)制備的混合液在60°C條件下振蕩或攪拌6小時后，過濾并將濾渣洗滌至中性；(3)將洗滌后的濾渣在70°C條件下干燥后，粉碎至150目即得乳酸改性沸石產(chǎn)品。實施例5 :體外抑菌試驗試驗一分別將天然沸石、高溫改性沸石、乳酸改性沸石(依實施例2所述步驟制備而成)與滅菌生理鹽水按質(zhì)量體積比1% (W/ν，g/mL)置于50mL錐形瓶中，然后加入 IO7CFU雞白痢沙門氏菌菌懸液，扎好封口膜，放入37°C搖床培養(yǎng)8h，按一定時間間隔取樣， 以10_3、10_4、10_5倍數(shù)稀釋，涂板計數(shù)，以滅菌生理鹽水作空白對照。結(jié)果表明，直接使用天然沸石或高溫改性沸石對沙門氏菌的抑菌效果不明顯，而乳酸改性沸石的抑菌效果最好 (如圖4所示)。試驗二 將乳酸沸石和滅菌生理鹽水按質(zhì)量體積比0%、0. 5%、1%、2%、4%、8% (ff/V, g/mL)置于50mL錐形瓶中，加入IO7CFU雞白痢沙門氏菌懸液，扎好封口膜，放入37°C 搖床培養(yǎng)6h后，以10_3、10_4、10_5倍數(shù)稀釋，涂板計數(shù)，以滅菌生理鹽水作空白對照。結(jié)果表明，隨添加量的增加，抑菌效果增強(qiáng)；當(dāng)增加到2% (W/V)時，沙門氏菌活菌數(shù)減少99. 88%, 而添加量為4%、8%時可完全抑制沙門氏菌生長(如圖5所示)。實施例6 肉雞飼養(yǎng)試驗I、材料與方法試驗選用240只I日齡AA肉雞，隨機(jī)分為4組，每組6個重復(fù)，每個重復(fù)10只。 各組日糧處理分別為第I組，對照組，飼喂基礎(chǔ)日糧；第2組，感染對照組，飼喂基礎(chǔ)日糧； 第3組，抗生素組，飼喂基礎(chǔ)日糧+50mg/kg金霉素 ’第4組，乳酸改性沸石組，飼喂基礎(chǔ)日糧+1%乳酸改性沸石(依實施例2所述步驟制備而成)。在3日齡時對2 4組灌喂雞白痢沙門氏菌，第I組灌喂等量的生理鹽水作為對照。于試驗肉雞4日齡、7日齡、14日齡、21 日齡時，從每組每重復(fù)中各取I只體型重量中等的肉雞屠宰。用滅菌棉線將盲腸兩端結(jié)扎剪下，結(jié)扎端口用酒精棉球消毒，置于消毒容器待測腸道菌群；取其血液于干凈離心管中， 以3000r/min低溫離心lOmin，取血清分裝于小離心管中，置于_20°C冰箱中備用；7日齡和 21日齡時，分別采集空腸、回腸黏膜，于液氮中保存，測定時制成10%黏膜勻漿液，3500 4000r/min離心lOmin，取上清液_20°C保存，用于測定免疫球蛋白含量。2、測定指標(biāo)試驗過程中每天記錄每組每重復(fù)的采食量、死淘肉雞數(shù)，于21日齡將各組各重復(fù)試驗肉雞空腹稱重，計算平均日增重、料重比及平均日采食量。腸道菌群測定乳酸菌和沙門氏菌的數(shù)量，采用平板計數(shù)法。在超凈臺內(nèi)無菌操作取出盲腸中的全部內(nèi)容物，稱取O. 2g,以10倍體積的滅菌生理鹽水稀釋，再用PBS緩沖液逐步稀釋至10_3、10_4和10_5三個梯度，分別取100 μ L進(jìn)行接種涂板測定乳酸菌和沙門氏菌數(shù)，每種菌每個梯度均為3重復(fù)。乳酸菌所用培養(yǎng)基為MRS培養(yǎng)基，37°C培養(yǎng)72h。沙門氏菌所用培養(yǎng)基為BS培養(yǎng)基，37°C培養(yǎng)24h。培養(yǎng)結(jié)束后計數(shù)，以每克盲腸內(nèi)容物所含細(xì)菌數(shù)量的對數(shù)lg(CFU/g)來表示。二胺氧化酶(DAO)活力按照試劑盒(南京建成生物工程研究所)方法測定，測定管中加入80 μ L血清與800 μ L反應(yīng)液，加入試劑的同時開始計時，立即混勻，倒入O. 5cm光徑的石英比色皿中，20秒時讀取340nm ODl值，立即放入37°C水浴鍋水浴lOmin，10分20 秒時讀取340nm OD2值。血清DAO活力的定義為每升血清或者血漿在37 °C條件下每分鐘催化生成 I μ moINAD+定義為一個酶活力單位(U)。血清DAO活力計算公式為
DAO 活力=-°Dl~QP2-
(U-L-1) 反應(yīng)時「3 (lOmin) X比色光徑(0.5cm) X 6.3 (NADH340nm處葷摩爾消光系數(shù)；)
權(quán)利要求
1.一種飼用乳酸改性沸石，其特征在于以乳酸和天然沸石為原料，經(jīng)振蕩或攪拌、過濾、洗滌、干燥和粉碎過程制備而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的飼用乳酸改性沸石，其特征在于采用如下詳細(xì)步驟制備(1)向天然沸石中，按質(zhì)量體積比(W/V)l 4 10加入質(zhì)量百分濃度為10% 50% 的乳酸溶液；(2)將步驟(I)制備的混合液在20 80°C條件下振蕩或攪拌2 8小時后，過濾并將濾渣洗滌至中性；(3)將洗滌后的濾渣在65 105°C條件下干燥后，粉碎即得乳酸改性沸石。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飼用乳酸改性沸石，其特征在于所述的乳酸溶液的質(zhì)量百分濃度為20% 40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的飼用乳酸改性沸石，其特征在于步驟(3)中將洗滌干燥后的濾渣粉碎至80 200目篩。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 2中任意一項所述的飼用乳酸改性沸石，其特征在于所述的天然沸石中斜發(fā)沸石含量不低于60%。
6.一種飼用乳酸改性沸石的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)向天然沸石中，按質(zhì)量體積比(W/V)l 4 10加入質(zhì)量百分濃度為10% 50% 的乳酸溶液；(2)將步驟(I)制備的混合液在20 80°C條件下振蕩或攪拌2 8小時后，過濾并將濾渣洗滌至中性；(3)將洗滌后的濾渣在65 105°C條件下干燥后，粉碎即得乳酸改性沸石。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的飼用乳酸改性沸石的制備方法，其特征在于所述的乳酸溶液的質(zhì)量百分濃度為20% 40%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的飼用乳酸改性沸石的制備方法，其特征在于步驟(3)中將洗滌干燥后的濾渣粉碎至80 200目篩。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的飼用乳酸改性沸石的制備方法，其特征在于所述的天然沸石中斜發(fā)沸石含量不低于60%。
10.權(quán)利要求I 4中任意一項所述的飼用乳酸改性沸石在制備畜禽全價配合飼料中的應(yīng)用，其特征在于所述的飼用乳酸改性沸石在畜禽全價配合飼料中的添加量為飼料重量的 0. 2% 2%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種飼用乳酸改性沸石，該改性沸石以乳酸和天然沸石為原料，經(jīng)振蕩或攪拌、過濾、洗滌、干燥和粉碎過程制備而成。具體采用以下步驟步驟制備(1)向天然沸石中，按質(zhì)量體積比(W/V)1∶4～10加入質(zhì)量百分濃度為10％～50％的乳酸溶液；(2)將步驟(1)制備的混合液在20～80℃條件下振蕩或攪拌2～8小時后，過濾并將濾渣洗滌至中性；(3)將洗滌后的濾渣在65～105℃條件下干燥后，粉碎即得乳酸改性沸石。該飼用乳酸改性沸石應(yīng)用于畜禽飼料中，可全部或部分替代抗生素，防治大腸桿菌、沙門氏菌等細(xì)菌感染引起的腸道疾病，可以改善腸道的微生物環(huán)境、保護(hù)腸道健康、提高畜禽的生產(chǎn)性能。
文檔編號A23K1/16GK102578388SQ201210030288
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月12日
發(fā)明者周巖民, 張婷婷, 王龍昌 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)