动物医学本科毕业论文1Word格式.docx
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姚刚
摘要：
丁酸钠作为饲料添加剂广泛应用，主要作用于肠道，可提高动物采食量和日增重，但丁酸钠具有特殊的脂臭味，若直接饲喂，动物不采食。
通过丁酸钠微囊制剂的工艺筛选研究，以喷雾干燥法丁酸钠微胶囊产品的包埋率为主要评价指标,对海藻酸钠浓度进行筛选,并优化了固形物浓度等喷雾干燥参数。
结果表明最佳参数为:
丁酸钠微胶囊适宜的壁材浓度为3%，固形物浓度为25%，PVP浓度为6%,乳化剂浓度为2%,搅拌档数为C档，进风温度170℃,出风温度85℃,搅拌时间为22分钟,蠕动泵50转每分钟,风机60,通针10。
由实验筛选出的最优工艺参数测得丁酸钠的包被率在40%左右。
关键词：
喷雾干燥法;
丁酸钠;
微胶囊;
包被率
Theoptimizationofthelaboratorymicroencapusulationtechniquesofbutyrateasanimalfeedadditives
ChenYangTutor：
YaoGang
Abstract：
Sodiumbutyratewidelyusedasfeedadditive,maineffectintheintestine,canimprovetheanimalintakeandsodiumbutyratedailygain,butthefattechnologyscreeningstudytospraydryingsodiumbutyratemicrocapsuleproductembeddingrateasthemainevaluationindexes,theconcentrationofsodiumalginatescreening,andoptimizethesolidsconcentrationonthespraydryingparameter.Resultsshowthebestparametersofsodiumbutyratefor:
microcapsuleappropriatewallmaterialconcentrationof3%,solidsconcentrationis25%,PVPconcentrationin6%,emulsifierconcentrationof2%,stirringfilenumberasCfiles,intowindtemperature170℃,theairtemperature85℃,stirringtimefor22minutes,peristalticpump50revolutionsperminute,thefanto60,theneedleto10.Byexperimenttheoptimalprocessingparametersweremeasuredbysodiumbutyratethebag.
Keywords:
Spraydrying;
Sodiumbutyrate;
microcapsule;
Embeddingrate
抗生素类作为促动物生长饲料添加剂的危害已被全世界所共识，欧盟率先在2006年全面禁止在动物生产中添加任何抗生素饲料添加剂[1]。
现代化畜牧业又要求我们能够安全、优质、高效的生产，因此需要新型促生长添加剂，所以我们研究了丁酸盐[1]。
丁酸钠不仅可以作为肠上皮细胞代谢的能源物质，还可以部分替代抗生素，起到酸化、调节电解质和胃肠道微生态平衡及诱食等作用，具有良好的应用前景[2]。
近年研究表明使用丁酸钠在促进动物生长上有较好作用，比如促进肠黏膜发育，修复黏膜上皮细胞，活化淋巴细胞[3]；
调整胃肠道微生物菌群平衡，促进有益菌群增殖[4]；
减少反刍幼畜断奶后腹泻，克服断奶应激，提高幼畜成活率[5]；
增强饲料诱食性，提高采食量，提高动物生长性能[6]；
提高肠道挥发性脂肪酸含量，降低胃肠道pH[7]；
加强肠道非特异性免疫，维护肠道健康[8]；
与抗生素有较强协同作用，抑菌促生长效果明显等作用，但其缺点是具有特殊的酸牛奶气味较臭[9]，在动物饲喂上有必要对其进行微囊包被以提高利用率。
本文通过对微胶囊化丁酸钠的配方实验及工艺优化实验进行研究，以喷雾干燥法丁酸钠微胶囊产品的包埋率为主要评价指标,得出喷雾干燥法制备丁酸钠微胶囊的最佳工艺参数，同时对测定丁酸钠的包被率等方面进行了探讨。
1材料与方法
1.1试验材料
1.1.1试剂
98%丁酸钠（C4H7NaO2）（AladdinchemistryCo.ltdRengxianDistrictNo.1008QIGANGRdinshanghai）
海藻酸钠（C6H7NaO6）n化学纯（天津市光复精细化工研究所）
聚乙烯吡咯烷酮（PVP-k30）分析纯（天津市致远化学试剂有限公司）
吐温80（Tween80）化学纯（天津市盛淼精细化工有限公司）
甲基红-溴甲酚绿混合指示剂（北京华科盛精细化工产品贸易有限公司）
盐酸（分析纯）（广州飞狮化工有限公司）
高氯酸（0.1N）（北京奥博星生物技术有限责任公司）
沙黄染色液（天津市百花化工有限公司）
1.1.2主要仪器
FE20实验室PH计（梅特勒一托利多仪器上海有限公司）
PL2002电子天平（梅特勒一托利多仪器上海有限公司）
LDZX-30KBS立式压力蒸汽灭菌器（上海申安医疗器械厂）
MM-Ⅰ型微量振荡器（江苏省泰县医疗器械厂制造）
UPK-Ⅱ20优谱系列超纯水机（成都超纯科技有限公司）
DK-600A型电热恒温水箱（长沙市西区起重电器厂）
Yc-150实验型喷雾干燥机（上海雅成仪器设备有限公司）
500度台式烘箱（北京北方利辉试验仪器设备有限公司）
DS-1高速组织捣碎机（上海标本模型厂制造）
FSH-2可调高速匀浆机（金壇市宏华仪器厂）
酸式滴定管（1ml、10ml各一个）
1.2试验方法
1.2.1丁酸钠喷雾干燥微胶囊配方正交实验
根据影响喷雾干燥的3个主要因素:
壁材含量（A）、固形物含量（B）、乳化剂含量（C）在预试验的基础上,分别选取以下3个水平进行考察,以喷雾丁酸钠微胶囊的包被率为主要指标,采用L9（33）正交试验表进行正交试验。
称取一定量的固体丁酸钠，经适宜蒸馏水溶解，壁材经磁力搅拌溶解过夜，高压（115℃，10min）；
加入PVP（6%）及一定含量的乳化剂,组织捣碎机高速乳化10分钟；
C档（20000rmin）均质30分钟保温50℃；
喷雾干燥（进风温190℃，出风温度85℃、蠕动泵50rmin、风机60、通针10）；
冷却收集产品；
镜检。
因素水平见表1
表1丁酸钠喷雾干燥微胶囊配方表
水平
因素
A
海藻酸钠含量%
B
固形物含量%
C
Tween-80含量%
D
空白
1
20
2
25
3
30
表2丁酸钠喷雾干燥微胶囊配方正交实验因素水平表
组别
4
5
6
7
8
9
1.2.2丁酸钠喷雾干燥微胶囊工艺优化正交实验
表3丁酸钠喷雾干燥微胶囊工艺优化正交实验因素水平表
进风温度（℃）
出风温度（℃）
均质时间（分钟）
140
60
15
170
70
22
190
85
表4丁酸钠喷雾干燥微胶囊工艺优化正交表
2测定丁酸钠微胶囊包埋率的方法
2.1丁酸钠微胶囊包埋率计算公式
包埋率（%）=[1-（囊壁表面丁酸钠的量÷
丁酸钠微胶囊产品总的量）]×
100%
2.2测定丁酸钠微胶囊含量的方法
2.2.1方法1
取本品约0.2g,精密称量，加冰醋酸50mL溶解后，加结晶紫指示液1滴，用高氯酸滴定液（0.1N）滴定至溶液显绿色，并将滴定的结果用空白试验校正。
每1mL的高氯酸滴定液（0.1N）相当于11.01mg的丁酸钠[10]。
2.2.2方法2
称取本品0.2g，精密称量，加水50ml,加热煮沸溶解，加甲基红-溴甲酚绿指标液3滴，用盐酸滴定液（0.1molL）滴定至溶液显红色即为终点,，滴定终点的PH值为5.1。
每1ml盐酸滴定液（0.1molL）相当于11.01mg的丁酸钠[11]。
2.2.3方法3
称取本品0.2g，精密称量，加蒸馏水50ml溶解，加甲基红-溴甲酚绿指标液3滴，用盐酸滴定液（0.1molL）滴定至溶液显红色即为终点，滴定终点的PH值为5.1。
每1ml盐酸滴定液（0.1molL）相当于11.01mg的丁酸钠。
2.2.4最优方法的确立
方法1和方法2分别在高氯酸强酸的作用和加热产生的高温作用下使包被的微囊破囊（沙黄染色后在显微镜下观察）,且与未包被住的微胶囊混和在一起，因此测定的丁酸钠含量不准确。
方法3在不加热的情况下即用蒸馏水将包膜的丁酸钠溶解，在显微镜下观察其包被的微囊基本完好，经过空白对照实验与平行实验的对比，测得其包被率一致，因此可以确定方法3比较准确。
注：
表面丁酸钠含量计算公式[12]：
X=[（V-V0）×
C×
0.11010]M×
式中，V为试样消耗盐酸（高氯酸）标准滴定液的体积（mL）；
V0为空白试验消耗盐酸（高氯酸）标准滴定液的体积（mL）；
C为盐酸（高氯酸）标准滴定液的实际浓度（molL）；
M为试样质量（g）；
0.11010与1.00ml盐酸标准滴定液（Hcl=0.1molL）相当的以克表示的丁酸钠的质量
3结果与分析
3.1丁酸钠喷雾干燥微胶囊配方正交实验结果与分析（表5-6）
表5
组别
平均粒径（微米）
包被率%
6.105
28.55
6.656
43.96
5.562
27.44
6.581
45.06
6.462
21.94
5.166
17.53
5.016
25.24
5.952
43.95
3.819
37.33
表6（鉴于平均粒径都在7微米以内都已经达到了理想指标因此得出的通过SPSS极差分析结果主要以包被率为主要指标，结果见下表）
均值1
33.317
32.950
30.017
均值2
28.180
36.620
42.123
均值3
35.517
27.443
24.873
极差
7.337
9.177
17.250
主次顺序
C＞B＞A
优化组
A3B2C2
由表6可知丁酸钠喷雾干燥微胶囊配方最佳工艺参数为海藻酸钠含量为3%，固形含量为25%，乳化剂含量2%。
为了进一步验证其最佳优化组，因此又在此优化组条件下重复做了3次对照实验，其包被率基本一致。
3.2丁酸钠喷雾干燥微胶囊工艺优化正交实验结果及分析（表7-8）
表7
平均粒径（微米）
包被率%
6.328
32.95
6.826
31.85
6.649
39.56
7.849
47.27
6.134
35.15
7.348
42.86
7.967
36.25
7.050
7.232
38.45
表8（鉴于平均粒径都在7微米以内都已经达到了理想指标因此得出的通过SPSS极差分析结果主要以包被率为主要指标，结果见下表）
34.787
38.823
36.987
41.760
34.050
39.190
37.617
40.290
40.660
6.973
6.240
2.203
A＞B＞C
A2B3C2
由表8可知丁酸钠喷雾干燥微胶囊工艺优化最佳参数为进风温度170℃，出风温度85℃，均质时间22分钟。
为了进一步验证其最佳优化组，又在此优化组条件下重复做了3次对照实验，其包被率基本一致。
4讨论
4.1本实验中喷雾干燥法制备丁酸钠的优缺点
（1）本实验用喷雾干燥法的优点是干燥速率高、时间短,物料温度较低。
液体原料可直接成为粉末化产品,可以连续化大量处理,无需粉碎工艺过程即可直接得到颗粒大小均匀、溶解性和分散性较好的制品。
并且生产过程简单,操作控制方便,易于实现大规模工业化生产。
（2）不足之处是壁材的选取组合具有多样性，乳化液的制备及喷雾干燥过程中的参数多元性，对壁材选取、乳化液均质次数、压力、时间、温度的要求高，这就需要进行多次大量的实验来确定，相对来说工作量较大，若其中一方面因素控制不好，其结果就是失败的。
喷雾干燥法最适于亲油性液体物料的微胶囊化,芯材的憎水性越强,包埋效果越好。
但本实验所包被的芯材丁酸钠，易吸潮、流散性差，因而对工艺的研究探讨是一个新的挑战。
本实验采用的干喷法也有一定的局限性，所形成的微囊在胃肠道内未必能经受住反刍幼畜复杂的瘤胃环境及其PH值的影响而崩囊，所以有必要对其进行再包裹。
4.2其他测定丁酸钠微囊包被率的方法
若实验条件具备的话可以采用安捷伦6890N[13]与气相色谱仪[13]及利用非同位素标记[14]丁酸钠的方法来测其丁酸钠微囊的包被率。
4.3丁酸钠微囊应用的前景
2006年中国将丁酸钠列入饲料添加剂目录，作为一种新的饲料添加剂只要能够找到采取合理的丁酸钠微囊包被技术将其臭味包被住，延长且能在胃肠中合理的控释释放将有很大的发展前景[15]，尤其对新疆来说，微胶囊包被技术还处于初级阶段，若能将包膜的丁酸钠合理的应用在牛羊等反刍幼畜上发挥其促生长作用[16]，将更能体现这种新型饲料添加剂的科技含量。
5结论
（1）喷雾干燥丁酸钠微胶囊的最佳工艺参数为：
壁材浓度为3%;
固形物浓度为25%，PVP浓度在6%，乳化剂浓度为2%，搅拌档数为C档，进风温度170℃,出风温度85℃,搅拌时间为22分钟，蠕动泵50转每分钟、风机60、通针10
（2）测丁酸钠微囊包被率采取的是酸碱滴定法，进行了空白对照实验与校正及平行实验，包被率在40%左右。
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附录:
1、0.1molLHCL标准滴定液配置方法
取盐酸9.0ml,加水至1000ml，摇匀。
标定：
取在270～300℃干燥至恒重的基准无水碳酸钠约0.15g，精密称定，加水50ml使溶解，加甲基红-溴甲酚绿混合指示剂10滴，用本液滴定至溶液由绿色转变为暗紫色，煮沸2分钟，冷却至室温，继续滴定溶液由绿色变暗紫色。
每1ml盐酸滴定液（1molL）相当于5.3mg的无水碳酸钠。
根据本液消耗量与无水碳酸钠的取用量，算出本液的浓度，即得。
盐酸滴定液浓度的计算方法为：
W——无水碳酸钠的称样量（g）；
V——标定时消耗盐酸滴定液的体积（ml）
2、甲基红-溴甲酚绿指标液配置方法
取100mg溴甲酚绿钠盐和20mg甲基红钠盐溶于100ml蒸馏水中即可。
或称取100mg溴甲酚绿和20mg甲基红溶于100ml95%乙醇中。
以溴甲酚绿——甲基红作指示剂滴定水样碱度时，终点为淡蓝色变为淡粉红色时，报告的终点PH可记为5.1。
3、沙黄水溶液
将沙黄饱和酒精溶液以蒸馏水稀释十倍即成，此液保存期以不超过4个月为宜。
4，丁酸钠微囊在显微镜（油镜）下观察图（左为沙黄染色图，右为微囊颗粒图）
油镜下沙黄染色观察图案油镜下固体颗粒观察图案
谢辞
感谢我的导师姚刚教授以及我的班主任张晓红老师在我大四实习时候所给予的实习指导，也感谢黄嘉驷老师在实验过程中给予的实验指导，同时也感谢研究生师兄马玉辉、徐新龙在实验中给予的帮助，也感谢我的搭档耿嘉骏同学的协助，使我顺利完成此本科毕业论文实验。
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