宋晓光 译自《Feedstuffs》2002年7月 10日第63~67页
严春荣 校
饲料中可存在多种有毒物质。然而,最常见的毒物也许就是霉菌、霉菌毒素、化学物残留和病原微生物。
霉菌和霉菌毒素的控制
霉菌毒素是霉菌在消耗饲料或饲料原料过程中产生的有毒化学物质。霉菌毒素的化学结构一般都非常稳定,不会在饲料加工过程中被破坏。虽然霉菌的数量一般会在饲料加工过程中被减少,但任何时候只要条件一合适则霉菌就又会生长起来。一般可通过保持低湿度、保持饲料新鲜、保持设备清洁以及使用防霉剂来控制霉菌的生长以及防止霉菌毒素的产生。
湿度是决定霉菌能否在饲料中迅速生长的最重要的因素。饲料中的水分可来自三个方面:饲料原料、饲料加工过程以及饲料处理或储存时所处的环境。为成功地控制饲料中的水分含量,必须管理好所有这三个方面的水分来源。
由于玉米和其它谷物是饲料中水分和霉菌的主要来源,所以管理饲料中水分的首要步骤就是控制用以配合饲料的原料中的水分。由于所有的饲料原料都含水,所以必须对饲料原料进行监测,并记录下其中的水分含量。
一般认为,谷物中的水分含量都很低,霉菌不会在其中生长。然而,水分在谷物籽粒中不是均匀分布的。例如,一批平均水分含量为15.5%的谷物中,有些籽粒可能仅含10%水分,而有些则可能含水分20%。各个籽粒的水分含量直接关系到霉菌的生长量,即:水分含量高的籽粒中比较容易学生霉菌。此外,破损籽粒中也容易孽生霉菌,破损籽粒中的霉菌生长量可为完整籽粒中的5倍左右。
饲料在粉碎过程中会产生摩擦,这会使饲料中积聚起热量。如果对此不加控制,温度上升5.51℃以上就会引起谷物中的水分发生显著的移动,从而会促使霉菌生长。这一现象尤其容易发生在天气寒冷时,因为这时的温差会使水分冷凝于料仓的内壁上。吹气锤磨系统可减少饲料中热量的积聚,从而可减少因水分问题导致的霉菌生长。
一般来说,制作颗粒料的过程中会以蒸汽形式向饲料中添加 3~5%的水分。如果制粒过程进行得正确无误,那么过量的水分会在运输之前从饲料中去除掉。然而,如果颗粒料在冷却时其中的水分没有被去除,那么霉菌就很容易生长起来。由于含水分饲料的温度高于正常,所以如果将热或温热的饲料储存于冷的料仓中,就会使水分冷凝于料仓的内壁上。
尽管已经证明,将饲料制成颗粒饲料可使饲料中的霉菌减少100~10000倍,但霉菌孢子在颗粒饲料制作完成后仍会存留于饲料内。制粒完成之后,一旦条件合适,颗粒饲料中存留下的孢子仍会开始生长。因此,颗粒料制作只会延迟而非防止霉菌的生长,因而颗粒料制作在控制霉菌中的作用只是次要的。此外,颗粒料只会比非颗粒饲料更容易受到霉菌的侵袭。
霉菌的生长和霉菌毒素的产生,都需要花费一定的时间。所以,饲料的运送应该少量多次,以便使饲料在被动物吃的时候都是新鲜的。一般来说,饲料应在送到后10天内被用掉。
饲料加工过程中以及加工完毕后,会与存留于饲料加工、储存和运送系统内的陈旧的甚至结块的饲料相接触。陈旧的饲料常常是发生了霉变的,可能会感染与之接触的新鲜饲料。为防止这一问题的发生,应将所有结块的和霉变的饲料从饲料加工和处理设备中清除出去。
采用化学防霉剂是控制霉菌生长的一种有用方法,但不可仅仅依靠这一种方法。主要的防霉剂有:(1)各种有机酸(可以单用或合用,比如丙酸、山梨酸、苯甲酸和乙酸);(2)有机酸盐(例如丙酸钙和山梨酸钾)以及(3)硫酸铜。固态防霉剂和液态防霉剂都同样有效,只要防霉剂能在饲料中均匀分布就行。一般来说,酸态防霉剂比其相应的盐更为有效。
防霉剂载体的颗粒应该很小,以便能让尽可能多的饲料颗粒与之接触。一般来说,防霉剂颗粒越小,其效力就越大。有些丙酸防霉剂依靠从大颗粒载体上释放出丙酸蒸汽而发挥作用。据认为,这些蒸汽就穿入饲料颗粒之间的障吨?卸?锏骄?确植嫉淖刺??br>
某些饲料原料可能不利于防霉剂效力的发挥。蛋白质或矿物质添加剂(比如豆粕、鱼粉、家禽副产品粉以及石灰石)往往会降低丙酸的效力。这些原料会中和游离酸,而将其转变为其相应的盐,而其盐的防霉效力就比较低。日粮脂肪往往会增强有机酸的活性,原因可能是有机酸穿入饲料颗粒中的能力得到了加强。玉米中的一些未知因素也会改变有机酸的防霉效力。
当防霉剂按推荐浓度应用时,它基本上就会产生一段时间的无霉期。如果要获得较长时间的无霉期,就应使用较高的浓度。防霉剂施放之后,由于化学结合或者霉菌活动的关系(或者两者兼而有之),其浓度几乎立刻就开始下降。当防霉剂浓度下降到无法抑制霉菌生长时,霉菌就会开始利用防霉剂作为自己的食料而开始生长。此外,被霉菌严重污染的饲料中需要加入超过推荐量的防霉剂才能获得防霉效果。
饲料在制粒过程中经受的加热,会加强有机酸的效力。一般来说,制粒温度越高,防霉剂就越有效。然而,颗粒料中的霉菌一旦开始活动,其生长速度会高于非颗粒料中的霉菌生长速度,因为制粒过程不但使饲料易于被动物所消化,同样也使饲料易于为霉菌所消化。
铜的防霉效力很难得到证实。尽管已经证实,硫酸铜添加于饲料中能够提高肉鸡的增重并改善其饲料利用率,但高水平的铜可能对幼畜有毒,并可积聚在环境之中。此外,最近的研究表明,对家禽饲喂硫酸铜会导致类似于霉菌毒素引发的口腔病变,在其它动物也可能发生类似病变。
近来人们相当关注利用无机结合剂(矿物陶土)与霉菌毒素结合或阻止其被动物肠道吸收的问题。现已证明,这些陶土产品(沸石、膨润土、精炼菜籽油的漂白土以及水合铝硅酸钠钙)能改变大鼠对玉米赤霉烯酮和T-2毒素的反应。然而,必须清楚地知道,这些陶土对有些毒素的结合力可能是很弱的,甚至是不能结合的;再者,不同陶土制品的结合能力也是不同的。不过,许多陶土制品是“一般认为安全”的(GRAS),并可被用于饲料之中作为抗结块剂或自由流动剂。
霉菌毒素在谷物中和混合饲料中的分布是不均匀的,所以很难通过对谷物或饲料取样进行霉菌毒素的检验分析而得出有意义的结果。随意取得的样品可能仅表现很低的霉菌毒素水平。事实上,霉菌毒素分析中将近90%的误差都来自原始样品的采集方法。这是因为,在一批受污染的谷物中,仅仅1~3%的籽粒含霉菌毒素,而这些籽粒并非均匀地分布在这一批谷物中。
对于整粒谷物来说,至少需要正确地采集10磅混合样品才能得到比较准确的霉菌毒素分析值。对于装载在卡车上的谷物,可用一谷物取样探头采集样品;对于料仓,应在每次出料过程中进行采样。
15~20年前,常常用黑灯法筛选可能受黄曲霉毒素污染的玉米。尽管广泛应用黑灯法来检测黄曲霉毒素和其它霉菌毒素,但研究证实这一技术能检测出非霉菌毒素的材料,因而采用这一技术是不恰当的。再也不应使用黑灯技术来检测任何一种霉菌毒素。
微柱是一种很小的吸附柱,内含硅胶和吸附剂。令样品提取液通过这一吸附柱就可检测出黄曲霉毒素。微柱法也曾广泛应用,直到近年来抗体试剂盒成为广泛应用的方法为止。只要应用得当,微往法能够在一定的条件下得出非常好的结果。然而,与黑灯法一样,此法的应用也常常并不适当。所以目前并不推荐使用微柱法。
人们一直在不断改进霉菌毒素的检测分析技术。有些商业化验室现在可以检测多种霉菌毒素。尽管分析实验的成本相当高,但相对于霉菌毒素污染对生产和动物健康造成的经济损失来说,这些成本仍然是可以接受的。用于筛选和定量的商业试剂盒,只要应用得当,现在可用于黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、deoxynivalenol、T-2毒素赭曲霉毒素A以及烟曲霉毒素。
控制酸败
为什么必须控制酸败。
饲料中常常加入脂肪和一些高脂肪原料以便提供能量和必需脂肪酸、稳定脂溶性维生素、改善饲料的适口性、降低粉尘以及提供润滑。然而,添加脂肪除了能带来这些好处以外,还可因脂肪的氧化性酸败而带来问题。
饲料脂肪的氧化性酸败可降低饲料的代谢能。破坏脂溶性维生素并降低饲料的适口性。情况严重时,酸败可引起严重的症状,比如肌肉营养不良,并引起各器官内的组织坏死。
氧化性酸败是氧攻击脂肪分子中的薄弱点(双键),使脂肪发生化学变化而形成过氧化物。这些过氧化物可攻击其它的脂肪分子,从而引发链式反应共破坏脂溶性维生素和其它养分。当大部分脂肪分子都形成了过氧化物时,化学反应就会进一步进行到形成酮、醛和短链有机酸。
金属(尤其是铜)离子可催化氧化性酸败的过程,而且这一过程还会随自身的进展而获得进一步的动力。因此,必须及早抑制这一过程以致不让其开始。
脂肪中添加了抗氧化剂就可大大减缓氧化性酸败的过程。抗氧化剂可与氧或过氧化物发生反应从而保护脂肪。
如何测定酸败
一般用“初始过氧化值”(initial Peroxide value,IPV)试验来测定脂肪的酸败程度。尽管许多化验室都进行IPV试验,但这一试验的结果却令人感到困惑,很难加以解释。IPV实验测定值的单位是“毫当量”(milliequivalent,meq)。1毫当量是氧化程度的一个度量单位。至于多少毫当量代表脂肪发生了酸败,有多种不同的报告,但看来大家一致同意20毫当量的测定值就代表脂肪发生了酸败。
IPV试验测定的是试验进行时脂肪的酸败程度。如果脂肪没有受到抗氧化剂的保护,酸败值就会迅速变化。随着脂肪氧化性酸败的进展,IPV测定值迅速升高,然后达到一个稳定阶段,最后又下降。一旦氧化性酸败开始下降,则表明脂肪中的化学反应又进展到了另一个化学变性层次。
一般用活性氧法(active oxygen method, AOM)试验来测定脂肪受抗氧化剂保护的程度。AOM试验方法是,先进行一次IPV试验,然后使空气泡通过脂肪样品,最后再进行一次IPV试验。有时候也可这样进行:令气泡通过脂肪样品,然后测定样品IPV值达到20毫当量(酸败)所需的时间。然而,比较常用的AOM试验方法是使气泡连续20小时通过脂肪样品,然后测定样品的IPV值。
脂肪酸败的控制
可通过以下步骤来预防氧化性酸败:与供应商订立脂肪和原料的质量指标,指明要在脂肪或高脂肪原料中添加抗氧化剂;
·货送到时采集脂肪样品送到有信誉的化验室进行化验;
·不要从曾经供应劣质脂肪的供应商处购货;
·液态脂肪要储存于清洁的油罐中。未加定期清洗的油罐内可能含有各种可促进酸败的物质;
·不要使液态脂肪接触含铜的管道或装置。
化学物残留的控制
全国调查显示,消费者认为,食品中化学物残留引起的公害问题比大多数其它食源性问题都更严重(Gibbons等,1996)。由于食品中的化学物残留常常来自饲料,所以必须强调饲料中的化学物残留问题。
食品中的化学物残留可分两大类:抗生素(或抗菌药)残留和工业用化学物残留(其中包括农药)。美国农业部食品和药物管理局(FDA)的法规主要针对饲料厂环境中的抗生素控制问题。关于这一问题除了说要遵守法规以外无须进一步讨论。
FDA要求对饲料和食品常规测试534种农药。1998年,经FDA测试的饲料或饲料原料样品中,1.7%含非法药物残留。化学物残留极常发现于动物副产品、谷物和植物副产品中(FDA,1998)。由于食品中含显著的化学物残留可损害食品公司和饲料公司的信誉,所以必须对饲料中的化学物残留问题予以强调。此外,10年来的经验表明,毫不夸张地说,忽视药物残留的人将被迫销毁于百万磅的肉、蛋和奶。
当今所用的农药中,大多数的半衰期都很短,因而不会积聚在动物组织中。所以,大多数与饲料有关的农药残留风险都与仍然存在与农业环境中的老药物有关。因此,饲料药物残留预防方案必须强调能积聚于动物体内的老药物污染问题。
尽管含氯碳氢化合物农药,比如 DDT、狄氏剂和氯丹,在几十年前就被禁止使用,但这些药物中有些显然还存在着,并且有时还在非法使用。此外,工业化学物,比如聚氯二苯,存在于废弃的设备中。因此,对饲料进行的防化学物残留测试必须包括对含氯碳氢化合物和聚氯二本的检测。
饲料化学物残留预防方案包括两个步骤:常规检测和样品保留。对饲料原料进行常规检测就可保证迅速检出化学物残留问题,而保留饲料原料样品就可为公司提供追查污染来源的手段。常规检测饲料原料中的化学物残留,应该对所有主要的饲料原料进行检测,包括对液态脂肪的检测。由于对每一批饲料原料进行化学残留物检测的代价很高,所以只要检测方法对化学残留物检测有足够的灵敏度,就可将各批样品合并起来。饲料样品应保留多久呢?一般来说,饲料原料样品应保留到用采食该批饲料的动物制作的产品进入消费渠道2周以后。这样做了,那么在万一发生化学残留物事故的时候,就可为饲料公司提供宝贵的信息和证据。
病原微生物的控制
在饲料厂进行病原微生物采样
在饲料厂环境中收集有关病原体的信息时,来样过程常常遭到忽视。对欲对之采样的一批饲料采集足够的、对该批饲料具有代表性的样品,肯定是非常重要的。欢??诖吮匦肭康饕恍┗?镜奈侍猓何颐悄芊窨隙ㄔ谘?分屑觳獾降奈廴臼抢醋愿门?橇匣故抢醋圆裳?嗽钡氖郑吭谝患宜橇铣е校?橇铣У娜吮灰?蠼?胁裳???芯咳嗽痹蚴占?杉?酝?坏氐愣喔鲅?贰8醚芯康氖?萘杏诒?。
饲料厂人员来集的样品中,总共43.75%为沙门氏菌阳性,项研究人员采集的样品中仅一7.32%为阳性。这些数据表明,如果要测得真实的污染情况,就要进行正确的样品采集。尽管有多种方法可以用来对付交叉污染的问题,但最简单的方法之一也许就是Holly农场的Jim Andrews发明的方法。购买装在塑料袋中的纸杯。命令饲料厂人员不要触碰样品,并且在不用这些样品时使纸杯保持紧闭状态置于塑料袋中。样品只采集在新纸杯中。纸杯只用一次,用后就丢弃。样品采集后置于灭菌塑料袋中送到化验室。方法虽然简单,但在预防交叉感染方面却很有效。
表1 在饲料加工设备中进行沙门氏菌采样
样品类型
饲料厂人员采集的样品
研究人员采集的样品
样品数
阳性样品数
阳性率(%)
样品数
阳性样品数
阳性率(%)
粉料
14
4
28.5
7
5
1
冷却器
14
2
14.28
6
0
0.00
出料口
14
5
35.71
19
0
0.00
肉粉
14
12
85.71
2
2
100.00
鱼粉
8
4
50.00
2
0
0.00
玉米/小麦
8
1
12.50
1
0
0.00
液态脂肪
8
7
87.50
6
0
0.00
所有样品
80
35
43.75
41
3
7.32
饲料厂中病原微生物的控制
控制饲料和饲料厂中的病原微生物,可通过以下步骤:(1)消除饲料中的病原微生物;(2)防止病原微生物在饲料中增殖;(3)杀灭饲料中的病原微生物并防止饲料被污染。
必须知道,有些病原微生物(比如孢子)不能在饲料加工过程中被杀死。因此,必须将这些病原微生物除去才能达到控制的目的。此外,即使饲料加工过程能够杀死病原微生物,但饲料中的病原微生物量大的话,则需要更加严厉的措施才能将其杀灭。严厉的杀菌措施会造成饲料的养分损失,所以代价很高。因此,在实践中,每一种控制措施都是相互依存的,所以必须同时实施。
消除饲料中病原微生物的基本步骤
病原微生物可通过多种途径进入饲料,然而主要还是通过饲料原料、饲料厂内的害虫以及饲料厂内的交叉污染等途径进入饲料的。在饲料原料的质量问题上,营养成分是重要的,但微生物含量也同样是重要的。饲料原料是病原微生物进入饲料的主要来源。
1、要使用清洁的饲料原料 养分能让动物生长,同样也能让微生物存活;并且,在某些情况下,还能让微生物增殖。动物蛋白质容易遭受病原体污染,所以常被认为是高危产品。然而,也常常见到油籽粕,比如豆粕、棉籽粕、菜籽粕、棕榈仁粕和低毒canola菜籽粕等被污染(Williams,1995)。此外,据报告,污染也见于谷物和谷物副产品,比如小麦粗粉(MAFF,1993)。任何原料都可被污染。因此,所有的饲料原料都要从实施病原体防制措施的、有信誉的供应商处购买。
2、验证饲料原料的质量 在接收任何原料之前,必须彻底检查其有天被有害生物侵袭的迹象,比如,检查其中是否含鸟粪或鼠粪,因为这些东西可携带病原微生物。对手袋装和散装的原料必须在刚一到达时就目视检查其有无潮湿、昆虫或老兄的迹象。对于到达的车辆,也应检查其是否清洁。对于受污染的原料,无论是袋装的还是散装的,只要不符合标准,都应拒收。
3、保持收货区的清洁 对于撒泼在收货区的饲料,必须立即清除,以便确保设有饲料留下而吸引野鸟和老鼠。将送到的原料收下来之后,要严防其在收货区内受到污染。不应让宠物进入收货区,该区应为硬质地面并应有良好的排水。
4、控制尘土 饲料厂内任何地点都不应有尘土或结块的饲料,因为这些东西是病原微生物存活和生长的基质。应该安装集尘系统,以便降低饲料厂内的尘埃水平。应该安装空气过滤器。以便带尘土的空?换峋?ǚ缦低辰?氤?凇?br>
在冷却颗粒料用的空气进气口处也应安装空气过滤器。这些过滤器可防止带病原体的空气对颗粒饲料造成污染。应定期更换这些过滤器,并将此作为一项常规措施。使空气循环开始于成品饲料区,逆向循环,最终达到原料区,这样也能减少气源污染。
5、扫清撒设的饲料 饲料撒泼在饲料厂内到处都是,会成为病原微生物增殖的基质,也会成为重复污染源。批发的饲料应该丢弃;如果这些饲料还是清洁的,则应迅速加以回收。虽然这些饲料可以再次予以加工(制作颗粒料),但还是应谨慎从事,因为潮湿的饲料会促进病原微生物的增殖。对潮湿的饲料应予坚决抛弃。
6、正确进行饲料储存 对于散装饲料,无论是粉料还是颗粒料,都应予以单独储存,以防颗粒饲料受到尚未热处理的残余饲料的交叉污染。成品饲料应包装在新的或经过消毒的袋中,因为!口袋中可能存在的病原体能够存活数月之久。
此外,必须认识到,病原微生物能够长久存活于饲料厂的环境中。因此,饲料应该储存于防潮的建筑物、集装箱或饲料罐内。应指定特定的饲料罐专门用于储存高危原料,比如白骨粉等。若有可能,应安排专门的管线来输送这些高危原料。
预防饲料中病原微生物的增殖
病原微生物无法迅速增殖的主要原因是缺乏水分。因此,预防病原微生物在饲料中增殖的主要任务就是控制水分。明显的水分来源,比如屋顶泄漏、风可将雨水吹入的裂隙等等,都应予以消除。还应认识到,不可用水来冲洗饲料加工设备,除非再也找不到别的办法。
传送设备的污染,可能与该区域湿度高或多水有关。在利用热处理(比如制粒或膨化)设备的饲料厂内,冷却器的环境条件(温度和湿度)是细菌和霉菌孪生的理想条件。粘附在冷却器内壁上的粉尘和饲料颗粒会成为病原微生物的理想生长基质。饲料通过冷却器时与这些颗粒接触就会被污染,并且这些污染会扩散到以后的传送系统中去。饲料和饲料原料的这一污染途径不仅存在于饲料厂内,而且还存在于炼制厂、植物油厂等企业内。对设备进行干燥清洗或消毒,有助于解决这一问题。
杀灭饲料中的病原微生物以防重复污染
122℃的温度持续15分钟,可以杀死一些形成孢子的微生物。显然,饲料加工过程实际上不可能满足这样的温度和时间要求。因此,必须用其它方法来对付梭状芽孢杆菌等细菌。
只有两种实用的方法能可靠地杀灭饲料中的病原体:制粒或膨化,以及化学处理。如前所述,饲料中病原体的数量很多时;就需要用较高的温度或较高水平的化学药剂才能杀灭其中的微生物。
制粒过程可有效降低某些病原菌的分离率,但制粒不能将其从饲料中清除掉,而饲料可在制粒过程之后再次受到污染。虽然制粒可有效杀死饲料中的大部分沙门氏菌,但制粒过程在很高的程度上取决于饲料配方。
有些饲料配方可以接受很高温度的处理,而有些则只能接受稍低些温度的处理,还有些则完全不能接受高温处理。膨化可克服制粒中遇到的某些困难,膨化的温度也比制粒时的温度高得多。因此,膨化可比制粒更有效地杀灭病原体。不过,无论采用什么样的温度,饲料在接受热处理(无论是制拉还是膨化)之后都必须进行冷却,以便驱除多余的热量和水分。Shrimpton(1989)证明,冷却过程可使饲料再次遭受病原体的污染,从而抵消热处理过程带来的一些好处。制粒或膨化没有后继效应,所以饲料可在任何时候遭遇病原体时很容易地再次受到污染。
化学防腐剂一直被利用来杀灭饲料和原料中的病原体。Garland(1994)列举了可用来抑制饲料中病原体的产品。所列举的产品大多数都含丙酸或甲酸,或者含其相应的盐。丙酸的建议添加率为每吨饲料添加3千克;而单独使用甲酸时,则其建议添加率为每吨饲料添加6.8千克。尽管Garland也许将生产商对所列产品的建议添加率进行了简单分类,而生产商能够并且也确实对产品的效力进行了测试,但对化学防腐剂所用的测定方法可对效力测试的结果产生很大的影响。
Westerfield等(1970)证实,丙酸对未灭菌家禽饲料中的病原菌没有显著的抑制作用,但对经灭菌的同一饲料则完全具有抑制作用。虽然商品家禽业中没有人采用灭菌饲料,但Rouse等(1988)利用灭菌饲料对商品丙酸制品进行了测试。有趣的是,即使是在这些不现实的试验条件下,他也证明了每吨饲料中添加 5千克可有效杀灭干饲料中 102水平的病原菌,但不能杀灭105水平的细菌。
Vandelval(1979)测试了多种脂肪酸对本灭菌饲料中肠道首的杀灭能力,证明了甲酸在含水量16%以下未灭菌饲料中的效力高于丙酸。这些数据类似于McCubbine(1989)的数据,McCubbine证明鸡在受控条件下喂以含病原菌的饲料,与甲酸之间以及与盲肠内容物中病原菌分高率之间具有剂量反应关系。
虽然结果令人鼓舞,但这样的数据并不能解释每一种现象。饲料加工完成后含水量增加的现象并非不常见。这些水分可能来自屋顶或水箱的泄漏,或者可能是冷凝的结果。Smp和Snoeyenbos(1979)证明,肉骨粉潮湿时,接受测试的11种有机酸中没有一种可预防病原菌的增殖。他们发现,只有0.1%的甲醛可以预防病原菌增殖。
(参考文献11篇略)
原题名:Control of toxic substances(英文)
原作者: Frank T. Jones(美国阿肯色大学教授)