饲用着色剂使用.doc

饲用着色剂使用概述一、饲用着色剂概况 1添加着色剂的目的 着色剂的添加使用在现代饲料工业和现代畜牧水产养殖业中日益普遍。其目的有2个：第一，通过着色剂改变饲料的色泽。特别是在日益增加使用非传统饲料原料的情况下，添加着色剂以便掩盖某些非传统饲料原料（如菜籽饼粕等）的不良颜色，迎合用户心理习惯，增加市场竞争力；同时，也起到刺激食欲和诱食的作用；起这种作用的着色剂可称为饲料着色剂。第二，通过着色剂改善畜、禽、水产品的色泽，提高其商品价值。如添加着色剂使肉鸡皮肤。禽蛋卵黄、牛奶的黄油以及鱼虾等水产品的肉质具有更鲜艳、美观的色泽和更优良的产品质量，迎合消费者的心理；起这种作用的着色剂可称为养殖产品着色剂。 2着色剂的着色作用 2.1饲料着色基础 为了使饲料产品更迎合用户的传统习惯，一般把饲料染色加工成淡黄色或黄色产品。在生产饲料过程中，只需把柠檬黄等常用着色剂按一定比例加人，即可达到该目的。 2.2畜、禽、水产品的着色基础 动物本身并不能合成色素。研究也发现，只有含氧功能基（如羟基、酰基、酮基等）的类胡萝卜素（carotenoids）类在畜、禽、水产品内才有着色效果1。这类类胡萝卜素包括叶黄素、番茄红素和玉米黄素等几大类。饲料中的类胡萝卜素都是以棕油酸二酯的形式存在。这些存在于饲料中的类胡萝卜素经动物的消化，以自由态的形式吸收，主要是与低密度脂蛋白（LDL）结合而被吸收；吸收后的类胡萝卜素以游离状态进人血液，并随着血液循环进入皮肤和蛋黄等组织。在此，类胡萝卜素重新转化为棕油酸二酯沉积下来，使皮肤和蛋黄等呈现出人们喜欢的颜色（如黄色）。不同的类胡萝卜素以不同的效率沉积于不同的组织中，一般酯化的叶黄素和玉米黄素比结晶的叶黄素和玉米黄素在动物机体组织中的沉积效果更好。饲料中添加脂肪更能促进色素的沉积作用，且发现添加动物脂肪比添加植物油更有效。此外，随着饲料中色素水平的提高，在动物组织中色素的沉积比例下降。据报道，如果每天每只鸡进食031.0mg的色素，大约有3045可沉积在蛋黄中，若色素进食量提高到5mg或更高，则只有1520可在蛋黄中沉积。甲壳动物通过食入绿色植物，将植物中的类胡萝卜素转化为虾育素和鸡油菌黄质沉积在体内。鱼类通过摄食大量的甲壳类和浮游生物，使其肉质呈鲜色。金鱼和对虾等可改变吸收后色素的组成，如将叶黄素转变为虾红素，然后再在体组织中沉积。 动物肉品质是一个复杂的概念，它不但包括味道、鲜嫩度、多汁性等肉质指标，还包括外形、色泽等胴体外观指标。根据心理学家的分析结果，人们凭感觉接受的外界信息中，83%的印象来自视觉，可见外观色泽的重要性。对畜、禽、水产品而言，消费者是否乐于购买食用，胴体表皮的颜色、水产品的外观色泽、禽蛋的卵黄颜色都是极主要的因素。由于畜、禽及水产动物自身无法合成色素，其外观颜色取决于所采食的饲料中的色素含量，因此，人们对天然色素叶黄素的研究越来越深入。安全性等方面进行阐述，以使广大消费者合理科学的认识天然叶黄素类产品 3着色剂的种类 按来源来分，可把着色剂分为两大类：一为天然着色剂二为人工合成着色剂。 31天然着色剂 天然着色剂是从动、植物和微生物中提取或加工而成的类胡萝卜素。当前，国际市场中被广泛接受和使用的天然色素主要有万寿菊花色素衍生物（lutein）和辣椒色素衍生物（capsanthin）。另外，国内还常使用天然动、植物作着色剂；如把人参茎叶粉、万寿菊粉、紫育精粉、木薯叶粉、松针叶粉、橘皮粉、银合欢叶粉、胡萝卜、虾蟹壳粉、海藻等，作为畜、禽、水产品的着色剂。天然叶黄素类产品的使用功效及其天然、安全、健康的生物功效已经被证实。 32合成着色剂 合成着色剂主要是类胡萝卜素。如-阿朴-8-胡萝卜醛（C30H40O）或-阿-朴-8-类胡萝卜素乙酯（C32H44O）以及柠檬黄素（C33H44O）、斑蝥黄质、加丽素红、加丽素黄、露康定等。此类色素使用生物功效及安全性没有但是没有完全可靠的实验数据来验证，这种色素从严格意义上来说基本没有什么营养价值。 3.3天然着色剂的研究应用前提必须符合健康要求,饲料安全的概念在全世界已形成共识。1999年5月，国务院颁布了饲料和饲料添加剂管理条例，禁止在饲料中滥用对人体有害的添加剂，同时还建立了饲料监督检测部门，依法加大对非法生产行为的打击。据悉，欧盟委员会保健与消费事务的委员戴维-伯恩前不久表示，鉴于三文鱼及家禽饲料中所使用的化学合成色素对人体有害，对这种色素的使用量应严厉限制。法国媒体也发表，人工合成色素对人体有害，大量摄入会引起视网膜色素沉积，从而影响视力。生产健康无危害的天然色素就成了关注的焦点。3.4天然类胡萝卜素的分类及来源 自然界中存在600多种类胡萝卜素，根据类胡萝卜素结构可分为两大类：胡萝卜素类和叶黄素类。 胡萝卜素类：它是含有几个异戊烯单位的化合物，有多种异构体，其中以、和最常见。它不仅存在于胡萝卜、番茄、南瓜和柑桔等中，也广泛存在于植物的叶、花甚至动物的乳汁中。胡萝卜素在鸡体内几乎全转变为VA或以其它形式代谢，对鸡皮、脂肪及蛋黄不能起着色作用。不同饲料原料-胡萝卜素含量差异很大，新鲜绿色叶子和牧草中含量很高，每千克干物质含量在200mg以上；而老熟后含量大幅下降，茎杆和老黄的牧草仅在20mg以下。在贮存过程中，也有部分损失。 叶黄素类：为胡萝卜素的含氧衍生物，以醇、醛、酮和酸的形式存在。叶黄素中只有那些具有含氧功能基团如羟基、酮基和羧基的化合物才能使动物皮肤和蛋黄着色，其余化合物沉积很少。叶黄素类色素又可分为3种：单羟基叶黄素、双羟基叶黄素和多氧类叶黄素。它们被动物吸收后仍保持原来的分子结构和颜色，并在皮肤、脂肪和蛋黄中沉积着色。 常见的具有着色意义的叶黄素类化合物有：（1）黄体素（Lutein），广泛分布于植物子叶中，其中黄玉米、玉米蛋白粉、苜蓿粉、万寿菊花粉中含量丰富，对动物皮肤及蛋黄着色效果好；（2）玉米黄质（Zeaxanthin），玉米、玉米蛋白粉、万寿菊粉中含量丰富，着色效果好；（3）隐黄素（Cryptoxan-thin），玉米、玉米蛋白粉、苜蓿粉和柑桔等含量丰富，着色效果差些；（4）柑桔黄素（Citmxanthin），存在于柑桔皮、辣椒中，细菌和真菌中也有少量，着色效果一般；（5）虾黄素（Astaxanthin），存在于虾、蟹、昆虫等动物体内，与蛋白质结合时为蓝色，煮熟后结合键被破坏呈红色。此外还有存在于辣椒中的辣椒红素。3.5天然叶黄素的吸收、利用和显色机理 肉禽及水产品的着色是通过叶黄素在动物皮肤、脂肪、脚胫等不同的组织中沉积而获得，动物自身不能合成色素，必须从饲料中摄入。不同来源的色素，在不同动物的不同组织生物学利用率（沉积效率）差异较大。一般只有游离态的叶黄素才能被吸收，据推测叶黄素的吸收和脂溶性维生素吸收相似，在体内与胆汁形成胆汁-类胡萝卜素微团，进入小肠粘膜表面静水层，一部分叶黄素可能在小肠粘膜中重新酯化，一部分以扩散方式进入淋巴和血液循环，通过脂蛋白在血液中传输，少数可能在肝脏中发生代谢，但大部分都沉积在特异组织中。动物的着色分为两个阶段：一是饱和阶段，是通过黄色色素加深而达到的；另一是着色阶段，是在黄色的基础上通过添加红色素来增强颜色。每种动物只有完成这两个阶段，才可达到自身所需的色泽。4、天然叶黄素的使用功能类胡萝卜素类饲用色素广泛存在于自然界中。Wachenroder（1831）从胡萝卜根分离出碳水化合物类色素，并命名为“胡萝卜素”。后来，Berzelius在秋天树叶中分离出黄色极性色素，并命名为“叶黄素”。而生物分离提取技术的应用，使科学研究者能够从更多种类生物中分离出多种天然色素，并统称为“类胡萝卜素”。随着研究不断深入，已经发现类胡萝卜素对动物存在很多良好生物学功能，除了着色功能外，它在食品、医药、保健品开发等领域也已经得到广泛应用。4.1 对畜禽的着色功能早期的研究发现，地方品种肉鸡、鸡蛋、冷水鱼等动物在自然生长条件下，体表颜色、脚胫、蛋黄、鱼肉等部位呈现黄色，经过分析这些黄色是类胡罗卜素在皮肤、脂肪、脚胫、肌肉等不同组织中的沉积而达到的，而畜禽和水产动物本身不能合成这些色素，因此必须从食物中摄入。而通过育种技术进行品种改良后的畜禽和水产动物生长速度快，生长周期缩短，通过饲料和食物中获取并在体内积累色素的数量、时间都大大缩短，达不到原来的色度。通过在饲料中添加一定高浓度的人工合成及天然提取的叶黄素，可以在较短生长期内达到自然生长状态下的色素沉积度，人工集约化、规模化饲养畜禽和水产动物也因为这个技术的应用使养殖效益大大增加。目前在黄鸡料、品牌鸡蛋、草鸡蛋、山鸡蛋、虹鳟鱼、黄颡鱼等饲料中使用色素已经比较普遍。不同来源的色素，有着不同的生物学利用率，吸收过程差异较大，而且对畜禽和水产动物体内各组织有不同的亲和力。另外，即使是同一种色素，着色效率也可能相差较大，如辣椒红素在蛋黄中的着色效率远优于皮肤中的着色。研究发现，肉鸡皮下脂肪着色来源于黄色叶黄素累积到皮下脂肪，表皮的着色是黄色叶黄素和红色叶红素共同累积的结果；蛋黄中色素沉积过程相对较简单，色素被机体吸收后不发生任何结构改变直接转移到卵巢，均匀沉积到蛋黄中；而肉鸡的色素沉积较为复杂，首先是色素并非均匀地沉积到整个肉鸡的皮肤中，且沉积到表皮组织的色素较不稳定，另外沉积到皮肤与沉积到脂肪中的色素比例及它对外观色泽的影响至今尚不清楚。一般而言，在正常健康状况下，黄鸡饲料中叶黄素浓度每增加4g可以使皮肤色度增加一度，而一旦黄色素着色进入饱和后，如果还要提高色度，就必须添加红色素进行色度叠加才能起效果。当然影响黄鸡、鸡蛋、鱼体着色程度的因素非常多，如油脂、疾病、季节、生长阶段、养殖品种、使用浓度、使用方法等都会对着色具体效果产生影响。4.2 抗氧化，清除自由基动物机体代谢过程中形成活性氧，如单线态氧1O2，当体内存在大量高活泼自由基时，细胞DNA、RNA和细胞膜蛋白质、脂质和碳水化合物会受到强烈破坏，导致细胞功能下降，机体衰老甚至发生疾病。而类胡萝卜素分子结构中含有多个共轭不饱和键，能清除体内自由基（Luukkainen等，1994；戚秋芬等，1997），抑制Fe3+-复合物造成的生物膜过氧化，它与1O2、羟自由基OH、超氧负离子O2-发生反应（李浩明，2001），从而减少这些物质对细胞的损伤，可以预防血栓、肿瘤、癌细胞生成、动脉粥样硬化等疾病。4.3 增强机体免疫能力免疫系统是机体健康的保护防线，抵御细菌、病毒等病原体侵袭，亦能发现并呑噬病变细胞，预防癌变发展。Seifter在上世纪8O年代报道，类胡萝卜素可增强机体免疫活性。随后，Bendich（1991）发现，类胡萝卜素能增加免疫系统中B细胞的活力，消灭外源入侵的病原菌；能提高淋巴辅助T细胞、CD4(+)细胞的活力，协助B细胞产生抗体，并提高其它免疫组分的活性；增加嗜中性白细胞、自然杀伤细胞（NK细胞）数目，消除机体内被感染的细胞或癌细胞，从而确保了机体免疫系统的正常运转，提高了机体的免疫能力。4.4 对动物繁殖有重要作用类胡萝卜素可抑制脂类过氧化，保护卵泡和子宫类固醇生成细胞免受氧化反应的破坏。田允波（1991）研究发现，血液中胡萝卜素水平与牛的繁殖性能密切相关，血液-胡萝卜素高则繁殖机能旺盛，低则胚胎早期死亡、不发情、受胎率低及发生胎衣不下。相占勇等（1997）在种鸡日粮中添加50、100、150mg/kg 胡萝卜素，种鸡产蛋率分别比对照组提高2.15%、5.07%、2.73%，最重要的是蛋的受精率和孵化率均有提高。国外研究发现，种鸡中添加类胡萝卜素，雏鸡出壳后对维生素A及类胡萝卜素的利用更高，健康水平好。向枭等（2000）在鱼中发现，类胡萝卜素在花玛丽鱼卵巢中沉积，促进性腺发育，促进卵黄的成熟。Darachai等(1999)比较了含天然虾青素、合成虾青素、不含虾青素饲料及天然饵料对不同生长阶段对虾幼体生长、存活的影响，结果发现：喂天然虾青素的幼体存活率达到最高，其生长率和喂天然饵料组的接近，但要比喂合成虾青素和无虾青素组幼体的生长速率高许多。Christiansen（1995）进行的一项试验发现虾青素对大西洋蛙鱼苗的生长和存活都有显著影响，只有当饲料中虾青素含量达到5.3l0-6时大西洋蛙才能正常生长，而且鱼体脂类含量也升高；如果饲料中虾青素含量低于ll0-6，则鱼苗死亡率将达到50%。大西洋蛙是目前发现的首例必需虾青素的鱼类，而且饲料中虾青素含量低于5.ll0-6时就停止生长。尽管类胡萝卜素具有如此重要的功能，但人和动物自身体内却不能合成类胡萝卜素，食物是其重要来源。人体一般每天只需要补充56mg-胡萝卜素。显然，要利用类胡萝卜素来治疗和预防疾病，人类食物中类胡萝卜素含量必须相当丰富。除食用含类胡萝卜素丰富的植物性食物外，通过提高、强化肉禽、蛋禽、水产动物饲料中类胡萝卜素含量，以生产含丰富类胡萝卜素的动物性食物来达到补充体内需求的目的。另一方法则是通过基因工程技术，直接提高人类食物中类胡萝卜素的含量。5 天然叶黄素的使用安全性食物链中，人们随时能从植物性食物（如玉米、蔬菜）、动物性食物摄入类胡萝卜素（见表1）。显然，来源于天然的蔬菜、动物等类胡萝卜素对人体十分安全。表1 含有丰富叶黄素和玉米黄质的食物（mg/100g）甘蓝（未加工）39.6甘蓝（烹调过）15.8菠菜（未加工）11.9萝卜叶（烹调过）8.4羽衣甘蓝叶（烹调过）8.1菠菜（烹调过）7莴苣（圆莴苣/长叶莴苣）2.6硬花甘蓝（烹调过）2.2小胡瓜（未加工）2.1玉米1.8摘自：/5 小结上世纪80年代中期，西方医学发现：植物所含的天然叶黄素是一种性能优异的抗氧化剂。随后，美国食品与药物管理局（FDA）1995年批准叶黄素作为食品补充剂用于食品饮料。据美国卫生政策咨询部门的数据，到2002年美国销售额达到6500万美元，而且每年以10%20%的速度增长。我国很早就在使用食品色素，但类胡萝卜素的大量应用尚处于开发中，1998年我国已将天然类胡萝卜素列入国家食品添加剂中，并颁布了相应的使用卫生标准，不久的将来食物着色会大量用到无毒无害的天然色素（于晓丽，2005）。从饲料色素来源可见，它与食品色素的差别仅仅