一种缓释产氢饲料及其制备方法

本发明涉及养殖业饲料领域，特别涉及一种缓释产氢饲料及其制备方法。背景技术：1、随着我国经济水平的快速发展，广大消费者对禽、畜、水产等各类养殖产品的数量和质量要求都日益提高。为提高所养殖动物的抗病害、抗胁迫能力，使所养殖动物具有更快的生长速率和更高的产出品质，往往需要在饲料中添加锌、钙、镁等微量元素和各类维生素以满足其日常生长所需，同时还会按需添加抗生素等饲料添加剂。但是，长期大量抗生素等添加剂，容易导致药物成分在周边环境中的富集，也会导致药物成分残留、病原体耐药性增强等问题，进而对人体造成潜在威胁。因此，寻找一种既能满足养殖需要、又不对环境和人类造成危害的替抗饲料对养殖行业意义重大。2、2007年，日本学者太田成男及其团队在对大鼠脑缺血再灌注损伤模型的治疗研究中发现，吸入少量氢气能有效清除大脑内氧化损伤终产物水平，显著改善大鼠脑缺血后脑梗死的体积。随着对氢气生物活性的不断研究，其选择性抗氧化、抗炎症、抗细胞凋亡的特性逐渐被发现和认可。在禽、畜、水产等动物养殖过程中使用氢气，能够显著提升养殖动物的抗胁迫能力，减弱氧化应激带来的损伤，降低养殖风险和成本，提高肉、蛋、奶等养殖产品产质量。也有研究表明，通过摄入富氢水能够影响所养殖动物的肠道菌群，进而改善动物的健康状态，降低致病率。3、目前，使用富氢水仍是养殖给氢的主流手段，包括直接饮用富氢水或使用富氢水配合饲料喂养。专利申请cn109122565a公开了一种富氢水提高猪肉品质的养殖方法，提出利用富氢水混匀饲料用于喂养猪的养殖方法。富氢水的使用改善了猪的新陈代谢情况，提高了猪肉品质。但传统的富氢水半衰期短(3-6h)，最大浓度一般<500μm，不利于规模生产实践。在富氢水制备和使用过程中，氢气逸散速度快且不可控，最终动物的实际摄入量远低于理论值，无法实现较为精准的控制摄入剂量，难以对氢气进行剂量效应评价。4、专利申请cn112219941a公开了一种含氢养殖添加剂及其应用，提出利用可食用产氢材料或纳米级氢气气泡作为给氢媒介的养殖方式。直接将mgh2、znh2等产氢材料与商业饲料混合，但mgh2等产氢材料极易水解，在饲料混合和投喂过程中，其与商业饲料和空气中的水分发生反应，从而分解放氢，造成部分浪费，无法保障氢气的有效摄入量。就水产养殖而言，直接向水系中投放mgh2等产氢材料，不仅无法保证水产动物对氢气的有效摄入，还容易导致水体硬化、水中含氧量降低。该方法对养殖农户而言成本高、操作难度大。另一方面，mgh2、znh2等产氢材料进入动物消化道后，直接与消化液接触，放氢速度极快，容易造成动物胃肠胀气等问题，影响动物健康。纳米级氢气气泡水相较于传统富氢水，半衰期有所延长，但成本也更高，且仍不具备长期储运、剂量可控的潜力。5、因此，如何解决现有养殖业饲料技术中，采用液态富氢水添加氢，存在氢气浓度低，衰减快；而采用固态产氢材料则存在易水解，放氢速率不可控等问题，提供一种成型及保存成本低、稳定性强、可缓释调控产氢速率、适用范围广的产氢饲料是本领域技术人员亟待解决的问题。技术实现思路1、针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种缓释产氢饲料及其制备方法，能够提供成型简单、氢气浓度高、可缓释调控产氢速率、稳定且适用范围广的缓释产氢饲料。2、第一方面，本发明提供一种缓释产氢饲料，包括：饲料丸芯和包覆所述饲料丸芯的包覆层，饲料丸芯和包覆层的质量比为5：(1-8)；3、所述包覆层包括含药层，含药层包括食用级产氢材料和包衣成分，食用级产氢材料与包衣成分质量比为5：(1-10)；4、所述食用级产氢材料包括金属基产氢材料。5、通过包覆技术得到的缓释产氢饲料，储存稳定、使用简单，通过在动物体内缓慢释放氢气，充分发挥氢气的生物活性，实现肉、蛋、奶等养殖品的增产和/或提质。其中，饲料丸芯为不含水分的可食用微丸，选择多用，市售产品或者自制丸芯均可使用，包括但不限于蔗糖丸芯、微晶纤维素丸芯、淀粉丸芯、酒石酸丸芯、甘露醇丸芯等商业化丸芯或根据养殖需求的含有其他有效成分的饲料丸芯。6、本发明的缓释产氢饲料可通过静电干粉包衣、压制包衣、粉末机械干法包衣等非溶剂包衣(干法包衣)技术、膜直接包衣法等新型包衣技术、脂质体包裹技术等方式制备，但优选采用喷雾包衣法制备，将食用级产氢材料和包衣成分分散在有机溶剂中，通过喷雾包衣法在饲料丸芯外表面形成包括含药层的包覆层而制得所述缓释产氢饲料。上述方法均有避免过早过快水解、缓释氢气的实际操作能力，但利用有机溶剂的喷雾包衣法在工艺上更为简便可控，且低成本。所述有机溶剂包括但不限于戊烷、丙酮、无水乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁醋、三丁甲基乙醚、甲乙酮、二甲亚砜、异丙基苯、3-甲基-1-丁醇、甲基异丁酮、2-甲基-1-丙醇、甲醇、氯仿中的至少一种，优选的，使用无水乙醇、乙酸乙酯等易除去、低毒的有机溶剂。7、喷雾包衣法在应用于饲料包衣时，可以通过控制喷液速率、进风温度和锅体转速等参数，实现对包衣过程的精确控制。包衣速度快，生产效率高。制备的包衣层厚度均匀、重量差异小；且包衣液的利用率高，浪费少。8、优选的，所述金属基产氢材料选自镁粉、镁合金粉、金属氢化物中的至少一种；所述包衣成分包括乙基纤维素、虫胶、醋酸纤维素、丙烯酸树脂中的至少一种，优选乙基纤维素、虫胶等无毒、低毒性材料。选用的金属基产氢材料，包括但不限于镁粉，镁锌合金粉、镁钙合金粉等镁合金粉，氢化镁、氢化锌、氢化钙等金属氢化物，它们具有优良的储氢性能。上述材料在能产氢的同时，还能为动物补充微量元素。9、上述包衣成分将食用级产氢材料均匀稳定的定位于饲料丸芯周围，且可保护产氢材料在生产、运输及存储过程中隔绝环境、空气中的水分，避免含药层中产氢材料受潮分解，提高饲料的有效含氢量和稳定性，同时包衣成分本身也可在消化道中缓慢分解或溶胀。10、优选的，包覆层还包括含所述包衣成分占比在60wt％以上的包衣层，所述包衣层包覆在含药层外，或者包衣层与含药层交替包覆；包衣层总质量与含药层总质量之比为(0.1-1.5)：1，优选(0.15-1.1)：1。当采用交替包覆时，优选将包衣层设置在最外层。且各包衣层、含药层的质量和/或厚度可采用相同或者不相同的结构组成。11、优选的，含药层和/或包衣层还含有增塑剂，增塑剂用量为相应层中包衣成分质量的10-40％，增塑剂选自枸橼酸三乙酯、三醋酸甘油酯、乙酰化单甘油脂肪酸酯、邻苯二甲酸酯类、脂肪酸甘油酯类、聚乙二醇酯类、磷脂类、玉米油、椰子油、甘油、液状石蜡、丙二醇、聚乙二醇中的至少一种。12、本发明中在含药层和/或包衣层中使用增塑剂，可使包覆层更加柔软、有弹性，不易破裂和变形，并提高材料的加工性和使用寿命。其次，增塑剂还可以改善包衣材料的耐候性、防水性和耐化学性能。所述增塑剂包括但不限于枸橼酸三乙脂(tec)、乙酰单甘油酸酯、邻苯二甲酸酯类、丙二醇等。13、优选的，包覆层包括至少两个含药层，各含药层相同或不同，且在含药层外包覆包衣层；14、可选的，包衣层与含药层交替包覆，且各包衣层的质量相同或不同。15、在不同的养殖环境中，为了满足不同的需求，可以通过控制含药层成分及厚度、包衣层数及层厚度来实现对氢气缓释速率的调控以及饲料添加有效成分的选择。即通过控制饲料丸芯外部各层的数量、厚度等因素，可实现缓释速率的控制。16、当需要氢气更缓慢的释放时，可以增加包衣层数和厚度，以及增加含药层的厚度。这样可以减缓氢气的释放速度，使得养殖环境中的氢气浓度更加稳定，避免因氢气浓度波动过大而对养殖生物产生不利影响。17、相反，如果需要更快的氢气释放，则可以减少包衣层数和厚度，和/或减少含药层的厚度。这样可以加快氢气的释放速度，使得养殖环境中的氢气浓度迅速升高，满足养殖生物在生长过程中的需求。18、此外，含药层的成分可以根据不同养殖需要，添加生物所需的营养元素，通过以上控制参数的调整，可以实现氢气在不同养殖环境中的高效利用，满足不同的养殖需求，促进养殖生物的生长和发育。19、可选情况中，包衣层与含药层交替包覆，且各包衣层的质量优选相同。随着包覆半径的增加，相同质量的各包衣层，其有效厚度由内向外逐步降低，一方面，在喷雾包衣工艺中，根据产氢饲料的应用环境和需求，设定包衣层和含药层配比后，包衣层的参数便于简单调控；另一方面，相对较薄的最外包衣层在保护最外含药层后，又能够及时的启动药物释放功能，之后逐步增加的包衣层厚度，能够有效释控药物释放速率。20、优选的，所述饲料丸芯粒径500-1500μm。本发明的饲料丸芯限制不多，可选用市售丸芯，也可根据养殖需要定制，通过包覆处理后，使其展示出更多个性化、定制化的功效，得到的缓释产氢饲料可根据养殖动物的氢气需求量单独补充，或者与日常饲料混合使用，应用方式多样。21、第二方面，本发明提供一种缓释产氢饲料的制备方法，包括以下步骤：22、s1.将饲料丸芯干燥预热20-60min；优选在35-45℃进行干燥预热；23、s2.配制含药包覆液：将食用级产氢材料和包衣成分分散在有机溶剂中；24、s3.将饲料丸芯置于流化床中，使用含药包覆液进行喷雾包衣处理，在饲料丸芯外表面形成含药层。25、粉体产氢材料成型能力和黏附能力差，难以直接附着于丸芯表面。针对此难题，本发明将产氢材料、包衣成分分散于有机溶剂中同时参与包衣形成“含药层”，利用高分子包衣成分的黏性使粉体产氢材料成功附着于丸芯表面。26、优选的，在步骤s3之后还包括以下步骤：27、s4.配置包衣液：将包衣成分分散在有机溶剂中；28、s5.将外表面形成有含药层的饲料丸芯置于流化床中，使用包衣液进行喷雾包衣处理，在含药层外表面形成包衣层；29、可选的，步骤s2至步骤s5重复进行，以在饲料丸芯外表面形成具有含药层与包衣层交替包覆的包覆层。30、在饲料丸芯外表面成功包覆含药层的基础上，对于环境湿度大的应用场景，可以在含药层外再次包覆不含产氢材料的包衣层以提升缓释效果。以及根据养殖动物的氢气或药物等有效成分的需求，还可以配置相同或不同的含药层，以及将含药层与包衣层交替包覆，得到有效成分多样、缓释可控的产氢饲料。31、优选的，所述有机溶剂包括但不限于戊烷、丙酮、无水乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁醋、三丁甲基乙醚、甲乙酮、二甲亚砜、异丙基苯、3-甲基-1-丁醇、甲基异丁酮、2-甲基-1-丙醇、甲醇、氯仿中的至少一种，优选的，使用无水乙醇、乙酸乙酯等易除去、低毒的有机溶剂。上述有机溶剂能够很好地将产氢材料和包衣成分分散其中，得到组成均匀的成膜液，有利于提高包覆膜层的稳定性和均一性。有机溶剂的加入可以调节成膜液的粘度，使其更适合于涂布、喷涂或浇注等工艺操作；有机溶剂的挥发速率比水快，能够加快包覆膜层的干燥速度，缩短生产周期。32、优选的，所述流化床中喷雾包衣处理的工艺参数为:底喷，气流速度60-100m3/hr，进风温度60-75℃，喷嘴气压0.5-1.5mpa，加速气压0.5-1.5mpa，泵速4-8rpm。采用上述工艺，能够得到粒径大小合适，均匀性好的缓释产氢饲料颗粒。33、本发明提供的，至少包括如下有益效果：34、1.本发明使用镁粉、镁合金粉、氢化镁等固态产氢材料作为养殖饲料中的产氢添加剂，得到安全、可控缓释的产氢饲料，采用有机溶剂喷雾包衣法解决了易水解产氢材料使用传统水性包衣技术包衣难的问题，产氢材料和包衣成分同时参与包衣形成含药层，解决了粉体产氢材料成型能力和黏附能力差难以附着在丸芯表面的问题。提供的缓释产氢饲料产氢时间和浓度维持时间长，有效成分利用率高，放氢速度缓慢可控，对动物刺激性小。35、2.本发明使用镁粉、镁合金粉、氢化镁等固态产氢材料作为养殖饲料中的产氢添加剂。在动物摄入后，在胃肠道分解成氢和微量元素，能达到微量元素和氢共补的协同作用。36、3.针对不同的养殖环境需要，可以通过控制包衣层数、包衣层厚度以及含药层成分及厚度等(例如含药层/含药层/包衣层、含药层/包衣层/含药层/包衣层……等多种设计方式)，在实现氢气缓释速率调控的同时，可以满足不同养殖动物和环境需要提供所需营养元素，适用范围广，可推广性强。37、4.经包覆处理的缓释产氢饲料适用范围广，可推广性强，可应用于禽畜、水产等多种养殖环境，可单独补充使用或与商业饲料混合使用，饲料适口性强，储存周期长，实际投喂使用操作简单，便于养殖农户推广使用。