食品與飼料中的天然礦物材料

食品與飼料中的天然礦物材料1食品行業(yè)中的天然礦物材料應用食品干燥劑食品發(fā)熱劑食品膨化劑食品添加劑礦物食品干燥劑食品干燥劑的特點？食品干燥劑一般無毒、無味、無接觸腐蝕性、無環(huán)境污染。食品干燥劑的作用？食品干燥劑可以降低食品袋中的濕度，防止食品變質(zhì)腐敗。

食品干燥劑的種類？食品中常用的干燥劑是氧化鈣(CalciumOxide)和硅膠(SilicaGel)，蒙脫石干燥劑，氯化鈣干燥劑，纖維干燥劑。生石灰干燥劑生石灰干燥劑的主要成分為氧化鈣，其吸水能力是通過化學反應來實現(xiàn)的，因此吸水具有不可逆性。不管外界環(huán)境濕度高低，它能保持大于自重35%的吸濕能力，更適合于低溫度保存，具有極好的干燥吸濕效果，而且價格較低?？蓮V泛用于食品、服裝、茶葉、皮革、制鞋、電器等行業(yè)。目前已逐漸被淘汰。圖1.1生石灰干燥劑硅膠干燥劑此干燥劑是透濕性小袋包裝的不同品種的硅膠，主要原料硅膠是一種高微孔結(jié)構(gòu)的含水二氧化硅，無毒、無味、無嗅，化學性質(zhì)穩(wěn)定，具強烈的吸濕性能。廣泛用于儀器、儀表、設備器械、皮革、箱包、鞋類、紡織品、食品、藥品等的貯存和運輸中控制環(huán)境的相對濕度，防止物品受潮，霉變和銹蝕。譬如木糖醇中就有使用，而且也是被歐盟認可唯一干燥劑。圖1.2硅膠干燥劑硅膠干燥劑砷和砷的化合物具有較高的生物毒性。長期接觸會引起細胞和毛細血管中毒。甚至誘發(fā)惡性腫瘤。硅膠作為一種食品添加劑和干燥劑(如啤酒硅膠、藥品食品干燥劑、化妝品添加劑等)被越來越多的使用于我們的日常生活中。硅膠中的砷的含量常用砷斑法或原子熒光光譜法測定，國家嚴格的規(guī)定和標準。GB／T5009.76--2003食品添加劑砷的測定感興趣的可以參考氫化物原子熒光光譜法測定硅膠中的砷含量【1】蒙脫石干燥劑此干燥劑采用純天然原料膨潤土，綠色環(huán)保，無毒無味，對人體無損害。它在室溫及一般濕度下吸附性能良好，具有吸附活性，具有靜態(tài)減濕和異味去除等功效。不僅吸附速度快、吸附能力高，且無毒、無味、無接觸腐蝕性、無環(huán)境污染，尤其應用于食品包裝，對人體無害。適用范圍：廣泛應用于不能采用油封、氣相封存的產(chǎn)品中，諸如：光學儀器、電子產(chǎn)品、醫(yī)學保健、食品包裝及軍工產(chǎn)品和民用產(chǎn)品的干燥空氣封存。圖1.3蒙脫石干燥劑氯化鈣干燥劑氯化鈣干燥劑主要原料是氯化鈣，是采用優(yōu)質(zhì)碳酸鈣和鹽酸為原料，經(jīng)反應合成、過濾、蒸發(fā)濃縮、干燥等工藝過程精制而成。白色多孔塊狀、粒狀或蜂窩狀固體。味微苦，無臭。水溶液為無色。主要用作無機化工生產(chǎn)其它各種鈣鹽的原料；也用作氣體的干燥劑，生產(chǎn)醇、酯、醚和丙烯酸樹脂時的脫水劑。在食品工業(yè)中用作鈣質(zhì)強化劑、固化劑、螯合劑、干燥劑等。礦物食品發(fā)熱劑如何能夠解決在緊急場合下，沒有火來給食品加熱的問題？食品可以在簡單易攜帶的某種發(fā)熱劑作用下加熱。軍隊單兵作戰(zhàn)兵糧自助露宿旅游野外地質(zhì)考察各種災害期間和災害后的緊急用餐情況。礦物食品發(fā)熱劑礦物發(fā)熱劑是利用某些礦物的水化反應放熱的特點，將幾種礦物材料以特殊的粒度、比例混合作為發(fā)熱劑的原料，料狀為固體顆粒，啟動液為普通水。將原料放入加熱袋中，再將啟動液倒入，幾分鐘后會迅速發(fā)熱升溫至沸騰，并能持續(xù)一段時間，利用這種熱量來加熱食品、飲料、罐頭等，對于無明火加熱的場合特別方便?！?】圖1.4日產(chǎn)礦物食品發(fā)熱劑國產(chǎn)礦物食品發(fā)熱劑化學純級的無水AlCl3、無水Al2(SO4)3、無水MgSO4、無水MgCl2，無水CaCl2等化學試劑制備。成本高，工業(yè)生產(chǎn)難度大，產(chǎn)品推廣難。脫水鋁強酸鹽、脫水非鋁強酸鹽、堿性成分、疏松劑等制備。發(fā)熱速度慢，高溫持續(xù)時間短。硅藻土、燒成硅藻土、焦粉、還原鐵粉制備。放熱量小，溫度低。生石灰制備。放熱速度慢，放熱溫度不穩(wěn)定。日本已經(jīng)研制成功了段時間內(nèi)溫度達到90-100攝氏度，并可持續(xù)20分鐘的加熱劑。技術(shù)情況不明?！?】礦物食品膨化劑膨化食品是近些年國際上發(fā)展起來的一種新型食品。它以谷物、豆類、薯類、蔬菜等為原料，經(jīng)膨化設備的加工，制造出品。膨化puffing是利用相變和氣體的熱壓效應原理，使被加工物料內(nèi)部的液體迅速升溫氣化、增壓膨脹，并依靠氣體的膨脹力，帶動組分中高分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變性，從而使之具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)的特征。碳酸鈣常被用作食品膨化劑。圖1.5常見膨化食品鹵水點豆腐，一物降一物豆腐的制作過程：把黃豆浸在水里泡脹變軟后，磨成豆?jié){，再濾去豆渣煮開。這時候，黃豆里的蛋白質(zhì)團粒被水簇擁著不停地運動，形成膠體。要使膠體溶液變成豆腐，必須點鹵。點鹵用鹽鹵或石膏，鹽鹵主要含氯化鎂，石膏是硫酸鈣，它們能使分散的蛋白質(zhì)團粒很快地聚集到一塊兒，成了白花花的豆腐腦。再擠出水分，豆腐腦就變成了豆腐。利用的是鹽類使膠體聚沉的性質(zhì)。2飼料加工中的天然礦物材料應用天然礦物可作為飼料中的添加劑，為動物的生長生產(chǎn)提供必需元素，相比化學飼料還具有可利用的優(yōu)勢特性?！?】——質(zhì)地較軟，成品細膩——結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)穩(wěn)定——富含礦物元素，酸性條件下易于溶解——無異味，無毒——良好的吸附性和離子交換性——礦物結(jié)構(gòu)的空穴，提供優(yōu)越的承載性能海泡石海泡石(Sepiolite)是一種富鎂的纖維狀硅酸鹽粘土礦物，屬沉積型。具有特殊晶體結(jié)構(gòu)，體輕可浮于水面，有優(yōu)良的吸附性、流動性、熱穩(wěn)定性和很高化學惰性的灰色粘土礦物。純凈的海泡石多呈白色至淺灰色。風化后呈土塊光澤，新鮮的表面呈珍珠光澤。其纖維結(jié)構(gòu)由硅氧四面體和鎂氧八面體組成?！?】圖2.1海泡石海泡石的特點吸附性海泡石是由硅氧四面體和鎂氧八面體通過共同頂點相互連接成三維立體的骨架結(jié)構(gòu)，有貫穿整個結(jié)構(gòu)的孔道和孔隙．是一種十分空曠的多孔性礦物質(zhì)。類似于沸石分子篩的結(jié)構(gòu)。因此具備很強的吸附性。流變性海泡石的顆粒外形呈不等軸針狀，聚集成稻草束狀。當遇到水或其它極性溶液時則迅速溶漲、解散，形成的單體纖維或較小的纖維束無規(guī)律地分散成互相制約的網(wǎng)絡，并且增大體積。這樣就形成了具有流變性能的高粘度、穩(wěn)定的懸浮液。催化性由于海泡石具有巨大的比表面自由能，可以吸附或覆蓋各類催化劑單質(zhì)或化合物。且這些單質(zhì)和化合物可以進入海泡石通道內(nèi)部。海泡石具有較強的極性，反應物分子被吸附后，易極化變形為活化絡合物，促進反應的發(fā)生。因此，海泡石擁有一定的催化作用，還可以和其它催化劑一起產(chǎn)生協(xié)同催化作用。海泡石的應用1、改善畜禽生產(chǎn)性能。提高飼料報酬Ouhida等研究了在高、中、低粘性日糧中添加海泡石對肉雞的影響。結(jié)果表明，海泡石能顯著提高有機物質(zhì)的消化率，使空腸水的相對粘性下降，食糜流量的變化一致。但對生產(chǎn)性能的影響不顯著。而后Ouhida等又證實，在沒有添加酶時，海泡石能顯著增加日增重，顯著減少空腸消化時的粘性．改變腸道的滯留時間，且減少非淀粉多糖的負面影響，改變了空腸的粘性，提高了有機物質(zhì)的消化率。2、用作飼料載體、賦形劑和粘合劑海泡石的粒度、形狀、體積密度、表面積靜電荷等特性決定了海泡石可以作為優(yōu)良的飼料載體。3、吸附有毒、有害物質(zhì)。提高飼料安全性。由于海泡石具有極強的吸附能力，因而可與黃曲霉毒素相結(jié)合，阻礙了胃腸道對黃曲霉毒素的吸收。從而降低黃曲霉毒素的毒性作用。Schell等研究在被黃曲霉毒素污染的日糧中添加海泡石對肉雞的影響，結(jié)果表明，海泡石能增加肉雞的日增重和日采食量。膨潤土膨潤土(Bentonite)是一種含水的鋁硅酸鹽礦物，又名斑脫巖、膨土巖、白泥、白陶土等，是以蒙脫石為主要成分的粘土巖，蒙脫石含量為85％一90％，化學式為Al12[Si4C10](OH)2。膨潤土是一個典型的具有晶格的礦物質(zhì)，自然狀態(tài)下干硬如石，不易破碎，但也有的呈松散土狀。膨潤土有淺灰色、灰綠色、黑灰色、土紅色、土黃色或白色等多種顏色，無味或略具土味，具油脂光澤、蠟狀光澤及貝殼狀斷口或鋸齒狀.圖2.2膨潤土膨潤土的特點1、膨潤土的營養(yǎng)作用膨潤土本身含有Cu、Zn、Co、Sn、Mo、Ag、V、Ni、Se、Cr、As、Ba、Pb、Hg、Cd、P、Mn、Ca、Na、Fe、Mg等20幾種營養(yǎng)元素，大都是動物生長發(fā)育所必需的常量元素和微量元素，特別是其中的痕量有益元素．可被動物吸收利用，起到補充和平衡作用．有利于動物的健康生長。2、膨潤土的吸附性和膨脹性由于蒙脫石這類礦物的層間鍵很弱．層間主要靠吸附的可交換的離子結(jié)合。因此它的晶格活動性很大，加之層問能吸附水分子。使層向兩邊分開，所以蒙脫石可產(chǎn)生強烈的膨脹現(xiàn)象．體積膨脹可達30倍．在水介質(zhì)中能分散成膠凝狀和懸浮狀，這種懸濁液具有一定的粘滯性、潤滑性和較強的陽離子交換能力。對各種氣體有一定吸附能力．起到“分子篩”和“離子篩”的作用，增加機體蛋白質(zhì)合成。緩解氨過量中毒，最大吸附量可達5倍于其自身重量。膨潤土的特點3、膨潤土的“激活劑”作用膨潤土中的有些元素是酶和激素等活性物質(zhì)的組成成分或激活劑。能使酶和激素的活性和免疫反應發(fā)生變化，對畜禽生長有明顯的化學效應。膨潤土的這種作用只有進入畜禽消化道的液體環(huán)境中才會發(fā)生。4、膨潤土的陽離子交換作用膨潤土是堿性礦物質(zhì)。常帶有可交換的陽離子(Na+、Ca2+等)，交換作用導致晶格中電價不平衡，從而在晶層間吸附有K+、Na+、Ca2+、Mg2+、H+等陽離子以補償交換所引起的正電荷虧損。這種離子交換作用可以起到“緩沖劑”的作用，改善消化道的生化環(huán)境，有助于增強食欲和消化機能。膨潤土的應用1、改善畜禽的生產(chǎn)性能膨潤土用作動物飼料添加劑主要是利用其吸附性、膨脹性、分散性和潤滑性，可使添加劑混合均勻，能提高飼料的適口性和改進飼料的松散性．并能延緩飼料通過動物消化道的時間。加強飼料在消化道內(nèi)的消化吸收作用。并對消化道內(nèi)的重金屬、有害氣體、細菌等有強烈的吸附作用，從而起到對動物的保健作用。膨潤土釋放出來的元素可以更快的參與酶和維生素等活性物質(zhì)的形成與活化。李曉麗等報道，膨潤土的添加對植酸酶水解能力沒有不利影響，在飼料中同時添加膨潤土和植酸酶是安全的。植酸酶添加量低時，膨潤土可以提高植酸酶的催化活性。膨潤土的應用2、調(diào)節(jié)瘤胃代謝、促進瘤胃微生物生長膨潤土能夠降低反芻動物瘤胃的pH值和氨氮濃度，從而能夠加速反芻動物消化道的發(fā)育和瘤胃微生物群體的建立。有利于瘤胃發(fā)酵和微生物蛋白的生產(chǎn)。Walz等研究了在薩福克羊日糧中，添加0.75％鈉質(zhì)膨潤土。結(jié)果干物質(zhì)采食量和平均日增重增加，瘤胃總揮發(fā)酸產(chǎn)量增加。Ivan等研究了膨潤土對去原蟲公羊瘤胃代謝和羊毛生長的影響，對照組為未去原蟲羊。結(jié)果表明：原蟲的存在降低羊毛的生長。添加0.5％膨潤土可以彌補由于原蟲存在導致的羊毛產(chǎn)量下降。原蟲的存在增加了瘤胃氨氮濃度。降低乙酸與丙酸的比例。分離十二指腸液氮含量顯示，原蟲會降低后腸道中的非氨態(tài)氮和微生物氮。添加膨潤土后，瘤胃代謝得到改善，后部腸道中的飼料氮增加。膨潤土的應用3、吸附有毒、有害物質(zhì)。具有解毒作用膨潤土的結(jié)構(gòu)有許多孔穴。形成的內(nèi)表面具有很強的吸附能力，對動物體有害的氨、硫化氫、二氧化碳、棉酚等極性分子吸附能力很強，不僅對防治胃腸道疾病有作用，而且能使飼料養(yǎng)分充分與動物腸黏膜接觸，能有效地利用飼料養(yǎng)分，提高消化率。何萬領等報道，膨潤土在酸性條件下可以吸附氟，在pH值為6～7之間時．對棉酚具有較好的吸附性。添加0.5％膨潤土可以恢復85％以上的由于黃曲霉毒素污染飼料導致的生產(chǎn)性能下降。預防肝臟病變。Sehell等研究了在生長豬的被黃曲霉毒素污染的日糧中添加1％膨潤土?？梢杂行У慕档惋暳系牟糠侄拘?，改善了生長性能和肝功能，對礦物質(zhì)代謝的影響不大。膨潤土的應用4、膨潤土在飼料工業(yè)中的應用膨潤土粉劑由于它吸附力強。致密細膩。流動