动物饲料中皮革蛋白粉的应用与检测

     皮革蛋白粉是以制革工业下脚料（铬革渣）为原料，经水解与脱铬及熟化、干燥和粉碎等工艺加工而成的一种高蛋白饲料，其粗蛋白含量高达80%以上，而且各种必需氨基酸也比较丰富。在鱼粉等优质蛋白质饲料短缺的情况下，合理利用皮革蛋白粉可以在一定程度上满足养殖过程中鱼类及禽畜类对蛋白质的需求，因此皮革蛋白粉通常作为添加剂被添加到饲料中，用于增加蛋白含量，并广泛应用于畜牧和鱼类养殖中。

    经染色抛光的皮革边角料含有约1%的重铬酸钾，因此使用前必须经酸解、中和等方法进行脱毒处理以使其达到国家规定的安全性指标。由于皮革蛋白粉在蛋白质含量方面类似于鱼粉，而价格则远为低廉，出于经济利益的诱惑，皮革蛋白粉在饲料中往往被过量添加，由此导致饲养动物体内铬累积、铬伤害等问题的发生。另一方面，由于皮革蛋白粉的蛋白质为天然蛋白质，在添加和使用中更具有隐蔽性，为调查和监控该添加剂的滥用增加了难度。

    20世纪90年代，我国饲料工业发展迅速，饲料资源尤其是蛋白质资源紧张，开发新的蛋白质饲料成为当务之急，因此关于皮革蛋白粉加工工艺及在动物饲料中的应用报导较多，自2000年以后报导相对少得多。最近在牛奶和饲料中过量添加皮革蛋白粉以提高蛋白质含量的事件提醒我们，关注饲料和食品安全是一项长期的任务。本文就皮革蛋白粉的特点及检测方法进行综述，以期为该蛋白粉的监控和有效利用提供参考。

    1皮革蛋白粉来源及制备方法

    皮革蛋白粉原料的来源有两种，皮革工业的下脚料（包括鞣制前的皮屑、皮革渣、皮革屑和皮革废料等）和制革厂排放前的鞣前废水。

    皮革工业下脚料中的蛋白质以胶原蛋白为主，其中铬主要以Cr2O3形式存在，约占3%-6%，与胶原蛋白活性基团紧密结合。因此皮革蛋白粉制作初期通常是首先经碱水解破坏交联键，使铬与蛋白分离，同时将胶原蛋白解旋，形成可被动物消化吸收的多肽及复合氨基酸形式。通过碱水解后，使铬离子沉淀，调节pH值后通过过滤回收水解液中的蛋白质溶液，然后进行干燥、粉碎获得皮革蛋白粉。鞣前废水中蛋白质的回收方法则是利用了其等电点，通过pH值调节使蛋白质分离析出。

    通过上述常规分离制备方法可以看出，皮革蛋白粉中铬离子主要是以水解后沉淀过滤的方式去除的，因此在粗提的蛋白粉中铬离子含量往往很高，可以达到654mg/kg，甚至更高，即使按2%添加到饲料中，其铬含量也已超过国家规定的10mg/kg（GB13078-2001饲料卫生标准）。因此必须在后期对上述产品进行进一步脱毒处理。目前脱毒措施主要是通过酸解、中和的方法进行。酸解的试剂主要为磷酸或硫酸，虽然磷酸中和的效果要好于硫酸，但是磷酸成本较高，硫酸成本较低，因此工业生产中多用硫酸将三价铬转化成Cr（OH）SO4，然后再通过分离纯化达到脱毒的目的。

    值得注意的是，脱铬率的提高意味着生产成本的提高。而且不同企业生产工艺和流程不同，在皮革蛋白粉粗提过程中脱铬率并不一致，部分蛋白粉含铬量往往较高。因此，皮革蛋白粉生产厂家是否正规，操作流程是否规范直接关系到皮革蛋白粉终产品的质量。不同来源的皮革蛋白粉在应用前应进行含铬量测定及饲喂预实验。

    2皮革蛋白粉在养殖中的应用

    皮革蛋白粉的市场价格不及等量鱼粉的1/2，因此通过在饲料中添加适量蛋白粉替代鱼粉仍然不失为一种废物利用、节约成本的措施。饲料中添加适量的铬能促进动物体内脂类代谢调节,提高瘦肉率和产仔性能以及动物抗应激反应。但过量的铬又会对人和动物产生危害作用，包括鱼类和鸡的烂鳃、炎症及出血性肠炎等，进而危害到人类的健康，因此应用量必须进行严格控制。国家标准“GB13078-91”规定饲料中铬的指标为20mg/kg；而新的国家标准“GB13078-2001”则将这一指标进一步降低到10mg/kg以下（包含10mg/kg），可见皮革蛋白粉在饲料中的应用受到进一步限制。

    皮革蛋白粉在我国养殖业中应用广泛，目前已经报道的包括育肥猪（仔猪）、蛋鸡和鱼类等。黄国发等通过采用5%皮革蛋白粉代替生长猪日粮中的鱼粉进行实验，表明通过添加蛋白粉每增重1kg情况下最高可节省饲料费用为9.2%，虽然如此，在添加5%皮革蛋白粉的实验组中个别仔猪出现稀粪便现象。由此建议仔猪日粮中添加量不宜超过4%，选用的皮革蛋白粉应由专业生产厂家提供。张修全等对产蛋鸡的皮革蛋白粉饲喂研究表明，当皮革蛋白粉铬含量高于294mg/kg时会引起产蛋率下降、蛋重减轻的现象；建议将日粮的常铬皮渣用量控制在4%以内。赵玉蓉等研究了饲料中皮革蛋白粉含量对草鱼的影响，结果表明，当皮革蛋白粉在饲料中对鱼粉的替代率低于33%对草鱼的生长及饲料效率没有显著影响,与对照相比差异不显著；替代率超过50%（相当于添加量为2%-3%）则会抑制草鱼的生长，出现生长速率减慢，饲料效率及蛋白质效率下降等现象。

    目前在饲料中添加皮革蛋白粉的饲喂结果并不统一。部分结果认为在饲料中的添加量不能超过5%，否则会出现生长抑制和致病现象；而另一些研究则认为可以替换鱼粉量达到50%甚至100%。由于制作工艺和流程的不同，不同生产厂家的皮革蛋白粉在铬含量方面相差非常大，例如有的产品铬含量高达654mg/kg，而有的铬含量则仅5.29mg/kg。在不同实验中采用的皮革蛋白粉不同，导致饲料中铬含量的差异，可能是造成结论差异的原因之一。另外，饲喂对象种类、年龄和环境的不同，可能也导致对铬不同的耐受性问题。因此如果要进一步开发和合理利用皮革蛋白粉，在相关的饲喂条件下必须对其中铬含量及其添加到饲料中以后含量的变化进行更加明确的跟踪。

    3饲料中皮革蛋白粉的检测

    由于皮革蛋白粉的价格远低于鱼粉，而且其主要成分为天然蛋白质，因此作为添加剂即使过量使用或者当饲料中鱼粉被大量皮革蛋白粉替代时也无法直接检测，其使用具有一定的隐蔽性。目前对皮革蛋白粉的检测手段主要是通过对其中三价铬的紫外分光光度法测定来确定的，测定方法包括国标法及各种改良方法。

    国家标准检测方法（GB13088-91）首先通过高锰酸钾对三价铬进行氧化形成六价铬，然后与二苯卡巴肼（二苯胺基脲）反应，反应产物在紫外分光光度计上进行测定。其不仅操作比较繁琐，而且存在氧化不完全的问题。对国标法的改进包括二甲酚橙光度法直接测定皮革蛋白粉中微量三价铬，缩短了分析时间。将皮革蛋白粉与二甲酚橙在pH值为4.5-5.0的HAc-NaAc缓冲液中煮沸20-30min后，可以形成紫红色螯合物，对542nm波长具有良好的吸光度值。皮革蛋白粉中的六价铬也可以利用紫外分光光度法进行测定。铬元素存在0、+2、+3和+6几个价位，通过重铬酸钾标准曲线可以计算出样品中六价铬的含量。此外，通过原子吸收分光光度法也可以测定样品中铬的含量。近期出台的国家标准检测方法对饲料中铬的测定做了较大改动，规定了用原子吸收光谱仪和分光光度计测定饲料中铬含量的两种方法，前者最低检出限为0.005μg/kg，后者最低检出限为150μg/kg（GB13088—2006），检测阈值已趋痕量。

    无论是国标法还是改进的检测方法均需要较多的前期处理步骤及特殊仪器，操作都比较繁琐。其检测方法和结果作为判定标准是非常有效的，但是无法实现现场即时检测。

    4前景与展望

    三聚氰胺用于提高蛋白含量的违规添加剂被曝光以后，最近皮革蛋白粉又被曝光在饲料和食品中过量添加。由于皮革蛋白粉在近几年报导的相对较少，相关文献较少并且多集中在90年代前期的应用方面，而对其在饲料中过量添加及危害未给予足够的重视。这与当时养殖业急剧发展，蛋白饲料相对短缺有关。

    目前在三聚氰胺分析工作中已经开发出了可以通过食品颜色变化而快速确认该食品是否含有三聚氰胺的试剂和试剂盒。而养殖饲料中铬的检测尚没有简单快速的方法，也无法实现对饲料样品的现场检测。开发以国家规定的铬含量为阈值的快速简便的实时检测方法，以及可以实现对样品中铬含量进行定性定量分析的、简便易携带的试纸或试剂盒等，无疑是今后皮革蛋白粉检测的重要发展方向，并且也将具有良好的市场前景。饲料工业