淺談中國飼料“大安全”戰略中的技術問題
近年來我國飼料工業飛速發展,取得了令人矚目的成績。2005年飼料總產量1.07億噸,占世界總量的1/8,已連續多年居世界第二位Q,今后飼料工業的發展,必須堅持以“大原料、大安全、大企業、大市場”四大戰略為指導,樹立牢固的飼料安全即食品安全的觀念,實行從飼料配方到養殖產品上市全面安全溯源管理,對飼料與飼料添加劑全程監控。
1 現代分析檢測技術
1.1 蓖麻毒素的檢測技術
2003年滄州市發生重大蓖麻粕中毒事件,數月間400多萬只蛋雞產蛋率從95%下降到20%,養殖戶損失近千萬元,究其原因是飼喂了一種所謂的“脫毒”蓖麻粕(蓖麻堿等毒素實際含量較高)。為了杜絕此類事件的發生,必須建立準確的毒素測定方法和相應的市場準人標準,其中,蓖麻堿含量的測定是評價脫毒蓖麻粕是否能進入飼料原料市場的關鍵指標之一。
對蓖麻粕原料,通過建立HPLC法、ELISA法和真核細胞培養法分別對蓖麻堿、蓖麻毒素和蓖麻毒素活性進行檢測,可以作為蓖麻粕能否進入市場的必備條件之一;對濃縮或配合飼料,建立了以蓖麻堿為生物標識物的監控檢測方法,使用LC-MS技術,可判斷飼料中是否添加使用了蓖麻粕;通過LC-MS檢測技術對動物尿液的檢測,還可檢測出動物是否飼用了含有蓖麻粕的飼料。
1.2 飼料中B—興奮劑等4類13種違禁藥物的分類同步檢測確證技術
p—興奮劑一直是今年國內外違禁藥物的監查重點,而且繼鹽酸克倫特羅后市場上又出現了多種新的藥物“變種”,如西馬特羅、沙丁胺醇、萊克多巴胺等。硝基呋喃類藥物有致癌作用,在2003年底至2004年初東南亞國 家出口的水產和肉雞藥物殘留超標被拒后,引起各界的廣泛注意。為了確保飼料和食品安全,有效打擊濫用違禁藥物的不法行為,必須建立經濟可行,能定性、定量并最好能同時準確檢測幾種同類違禁藥品的技術和方法。
1.3 有機砷制劑的檢測技術
作為國家批準使用的動物飼料添加劑,有機砷制劑洛克沙胂和阿散酸等在畜牧業中廣泛使用。砷制劑極易被人和動物吸收,大部分以甲基砷酸和二甲基次砷酸等甲基化產物迅速排出體外,在動物產品中殘留較少。但畜禽日糧中長期大量使用砷制劑會對環境造成很嚴重的污染,有機砷制劑在環境中的降解以及在生物鏈中傳遞問題,已成了國際上新的研究熱點。過去對砷的分析通常只考慮砷的總量,而不同形態砷的毒性和生理作用差別很大,原國家標準GB/T13079-1999方法只是對總砷的檢測,致使飼料中的無機砷含量是否超標無法判斷,因此準確定性和定量分析飼料中不同形態的砷具有重要意義。
采用高效液相色譜和固相萃取技術可實現對飼料中洛克沙胂的檢測。通過優化飼料中洛克沙胂的提取、凈化和色譜分離條件,得到了線性關系良好、精密度和回收率高的檢測方法,能直接測定飼料中洛克沙胂的含量。采用陰離子交換柱進行分離,紫外檢測器進行檢測,實現了對飼料中阿散酸的直接檢測。與AOAC方法相比,改進了對阿散酸檢測的專屬性和精度,提高了檢測效率,有較高的穩定性。這為有機砷制劑在動物飼料中使用的監督管理,在動物排泄物中的殘留及其在環境中的蓄積、轉移、轉化的研究提供了技術支持。
1.4 防范瘋牛病飼料例行監測
瘋牛病的病原是朊蛋白,主要傳播途徑是牛采食了帶有瘋牛病和綿羊癢病病原的飼料。今后有關瘋牛病檢測技術的研究應重點放在兩個方面:一是加強動物朊蛋白抗體特異性抗原位點的識別與篩選,這關系到檢測的敏感性和可靠性,而多株單克隆抗體和多克隆抗體是研究瘋牛病檢測試劑盒的最重要的保障;二是以動物外周器官朊病毒表達模式為基礎,對動物外周淋巴組織和可采集的外周神經組織進行系統相關性分析,篩選出最優活體檢測的組織部位及檢測方法的建立。
1.5 利用基因芯片實現快速藥殘檢測
基因芯片是指將許多特定的寡核苷酸片段或基因片段作為探針,有規律地排列固定于支持物上,然后與待測的標記樣品的基因按堿基配對原理進行雜交,再通過激光共聚焦熒光檢測系統等對芯片進行掃描,并配以計算機系統對每一探針上的熒光信號作出比較和檢測,從而迅速得出所要的信息。
目前我國用于獸藥殘留檢測的基因芯片正處于發展的初期,可檢測的獸藥種類相對較少,但已初步實現了多殘留檢測,顯示出基因芯片的并行性和高通量性,且基因芯片容易實現集成化和自動化,在獸藥殘留的自動化檢測上具有一定的優勢。基因芯片用于抗生素殘留檢測具有可同時檢測多種藥物、準確性高、前處理簡單、速度快等優點,將會實現對無抗發酵飼料生產、生豬飼養以及屠宰、加工、銷售,從源頭到餐桌的全程質量監控和追溯。
針對我國在動物源性食品安全方面的研究現狀并借鑒英國的最新研究,可考慮將殘留代謝組學、營養基因組學、功能基因組學、動物源耐藥病原菌流行病學及動物源食品安全相關的環境生態學等研究作為我國在動物源性食品安全研究上的優先發展領域。
2 飼料添加劑的安全效價評定規范
2.1 高銅的使用安全研究
在過去幾十年中,高銅和高鋅被廣泛應用于養豬生產中,對有效控制仔豬腹瀉和促進仔豬生長,提高養殖水平發揮了重要的作用。但同時,高銅高鋅的使用造成了嚴重的畜產品金屬殘留和環境污染問題,嚴重影響了畜牧業的可持續發展。研究發現,蛋氨酸銅和堿式氯化銅的生物學效價高于硫酸銅。減少飼料中銅的添加量和縮短銅在日糧中使用的時間是減少銅排泄的最直接的手段,而使用蛋氨酸銅和堿式氯化銅替代硫酸銅也可以減少對環境的排放并節約銅源。
2.2 抗草甘膦大豆轉基因PCR檢測及其飼用安全研究
抗草甘膦轉基因大豆是通過基因工程技術將抗除草劑外源epsps基因導人到大豆基因組中的新型轉基因品種,因獲得對除草劑草甘膦的抗性,目前已經成為全球種植面積最為廣泛的轉基因作物,其加工產品轉基因豆粕主要應用于飼料業。對轉基因產品從試驗研究開始到產品的商品化都制定了嚴格的操作規程及安全審查程序。
利用定性PCR檢測技術檢出RR抗草甘膦大豆(粕)及飼料產品中的外源基因,最低檢測極限達到0.1%重量比或pe級DNA模板水平。用雙鏈DNASYBRGreenI結合染料實時熒光定量PCR技術,定量測定出大豆標準品及大豆模擬樣品中的轉基因大豆含量。建立的PCR方法適用于RR大豆或飼料中轉基因成分的定性與定量檢測。
試驗證實,常規與RR抗草甘膦轉基因大豆(粕)具有相近的營養學組成,對斷奶仔豬和生長豬的營養生物學效價具有實質等同性。飼喂高水平RR抗草甘膦轉基因豆粕的大鼠生長、生理機能正常,組織器官未發生明顯的病理學變化特征;肌肉組織中沒有檢出外源DNA的沉積。大鼠亞慢性毒性試驗證實RR抗草甘膦轉基因豆粕具有飼用價值和安全性。
3 新型高效微生物發酵技術對飼料安全的作用
3.1 高效呼吸膜固態發酵核心技術在抗生素問題中的作用
近二十多年來,人們花費了大量的心血放在了抗生素替代品的研究和推廣上,然而,至今仍沒有哪種添加劑可以長期有效的完全替代抗生素的使用。
高效呼吸膜固態發酵生產無抗生素飼料飼養技術,以各種輕工業副產物或雜粕作為發酵底物,采用獨創的微生物呼吸膜和先包裝后發酵的移動式微生物厭氧固態發酵工藝,低成本規模化生產高活性的有益微生物(主要有乳酸桿菌、酵母菌、屎腸球菌和芽孢桿菌)復合培養物。原料不需要經過消毒可以直接接種發酵,每克成品發酵料中乳酸菌的活菌數可以達到10億個。在我國現有的生豬飼養條件下,在配合飼料中添加15%—25%的發酵培養物就可以完全替代抗生素,在基本不增加飼養成本的條件下實現生豬從15 ke至出欄的無抗生素飼養,豬肉品質達到歐盟安全肉要求。該技術的關鍵創新點在于發明了一種能使微生物有益菌在自然狀態下保持其高活性的生長代謝的生命呼吸裝置(呼吸膜),它可以使活菌(主要是乳酸桿菌和酵母菌),在自然的條件下能夠長期保持其高活性。巧妙地解決了微生物固態發酵的散熱、厭氧控制,以及包裝、儲運、穩定性等難題。
3.2 高效呼吸膜固態發酵技術降解部分有毒有害物質的作用
當飼料生產中使用含有各種天然有害成分(如蓖麻堿、棉酚等)的原料時,加工調制不當或動物攝食過量,不僅對動物的生長和健康不利,甚至還會影響到人的健康。
由于我國蛋白質資源非常缺乏,雜粕資源相對豐富但利用率較低,因此在畜牧業生產中,人們通過各種方法生產脫毒棉粕、脫毒蓖麻粕等,替代部分豆粕,提高在畜禽日糧中的使用量。而通過高效呼吸膜固態發酵技術,可以有效地降解棉粕和蓖麻粕等所含毒素,在常溫下儲存發酵2個月,有毒有害物質的降解率可達70%—80%,甚至更多。在發酵濃縮料中添加45%蓖麻粕和15%棉粕,無論在仔豬還是生長肥育豬上均未發現有負面影響。
3.3 高效呼吸膜固態發酵技術有通過抑菌作用阻斷飼料途徑傳播病原菌的潛在可能
生產發酵飼料的原料絕大多數都帶有各種各樣的微生物,其中以霉菌、細菌為主要微生物。考慮到生產的便利和實際的生產成本,原料基本都是不經過消毒滅菌處理的。因此,存在通過飼料途徑發生病原菌傳染疾病的潛在危險。
高效呼吸膜固態發酵是在厭氧條件下進行的,大量試驗證明在發酵過程中霉菌(需氧菌)都能很容易地被殺滅。但是在飼料原料中廣泛存在的大腸桿菌和有些原料中存在的沙門氏菌卻能在厭氧或兼性厭氧條件下生存。該技術是將畢赤酵母菌、乳酸桿菌和芽孢桿菌作為菌種,畢赤酵母菌能快速消耗氧氣,并且能耐受很強的酸性環境,當畢赤酵母菌很快消耗完氧氣以后,產生了少量的酒精和乳酸,同時物料的pH值也下降到5.6以下,從而為乳酸桿菌和芽孢桿菌的生長繁殖提供了很好的條件。隨著乳酸桿菌和芽孢桿菌數量不斷增加,物料的pH值繼續下降,競爭性抑制大腸桿菌和沙門氏菌等病原菌生長繁殖,同時氧氣被大量消耗掉,產生的二氧化碳通過呼吸膜排出封口袋,造成嚴格的厭氧環境,又可有效抑制或殺滅大量霉菌,保障了生豬消化道的微生物平衡,并阻斷飼料途徑病原菌的傳染。
3.4 高效呼吸膜固態發酵技術在飼料數量安全中的作用
目前,我國蛋白質飼料缺口近3000萬噸(以豆粕計),能量飼料的供應極度脆弱,嚴重威脅國家糧食安全、食品安全和養殖業可持續發展大局。而同時,我國主要的非糧食飼料資源酒糟、醋渣、果渣、豆渣、玉米漿等農副產品和輕工副產物的年總產量達1億噸,棉籽粕、菜籽粕近1000萬噸,前者的利用率不足20%,后者不足70%。因此,開發一種低成本規模化生產微生物發酵飼料,充分利用大量的非糧食資源,是解決飼料、食品安全以及人畜爭糧等重大問題比較好的途徑。
通過高效呼吸膜固態發酵技術生產的發酵濃縮料,主要以生產玉米淀粉的副產物玉米漿、雜粕等作為蛋白質原料,以輕工業副產物果渣、豆渣等作為微生物生長繁殖及維持的能量來源。目前,玉米漿多用在制藥工業作為微生物發酵的底物,但是由于需用量低,不足以實現對大量玉米漿的充分利用,也有以玉米麩為吸附載體,噴漿干燥生產玉米噴漿蛋白,但是能耗很大。而通過高效呼吸膜固態發酵技術生產的發酵濃縮料,水分一般在35%-40%,因此可添加玉米漿作為發酵濃縮料的主要蛋白質原料,用量為30%左右,從而省去了烘干等工藝造成的大量能耗,實現了玉米漿的高效利用。果渣含有較高糖分,是微生物生長繁殖的優質能源,而豆渣蛋白質含量較高,約占干物質的15%-40%,可為微生物生長繁殖提供氮源。
果渣和豆渣年產量在數百萬噸以上,以果渣或豆渣作為微生物生長繁殖的養分來源,采用高效呼吸膜固態發酵技術,從而實現了對果渣和豆渣等農產品副產物的高效再生利用,同時大幅度降低了飼料生產成本。
高效呼吸膜固態發酵技術有效地解決了豆渣、玉米漿、酒糟、醋渣和果渣等輕工副產物,棉籽粕、菜籽粕等高抗營養因子農副產品微生物發酵處理過程中的溫度、濕度、pH控制等技術難題,使得微生物好氧發酵和厭氧發酵能在同一個環境下進行,接種的微生物組合巧妙,能有效抑制和殺滅大腸桿菌和沙門氏菌,同時又能促進乳酸菌快速生長。
3.5 高效呼吸膜固態發酵技術對實現我國飼料“大安全”的重大意義
通過微生物發酵無抗飼料實現生豬無抗生素飼養技術項目的實施具有劃時代的意義和巨大的經濟效益。此技術將解決飼料中全面禁止使用抗生素這一技術難題,將為2008年北京奧運會提供高于歐盟安全肉標準的國產無抗綠色安全肉。通過該技術,可以提高酒糟、醋渣、果渣、棉籽粕、菜籽粕等非糧食飼料資源的利用率3%—5%,在動物飼料中的添加量可以達到20%-40%,且生產工藝簡單,成本低,投資少,可操作性強,成品使用方便,特別適合廣大農村養殖場(戶),對解決人畜爭糧及飼料數量安全問題,建設節約型社會具有重大歷史意義。
4 建立追溯系統在安全生產中的重要性
從生豬飼養、監管、屠宰到銷售等各個環節結合食品安全理念而構建的安全豬肉監控追溯系統,將生豬從養殖場到生鮮超市的整個供應鏈上各環節的數據和信息匯總到監管平臺,使監管部門和公眾可以對豬肉生產銷售等全過程進行追溯和跟蹤,從而確保整個流轉過程的透明化,確保豬肉制品從源頭到餐桌的全程安全,實現“源頭到餐桌”的全程質量監控和追溯。通過養豬場、屠宰場、批發市場、超市的信息化建立起來的信息鏈接,實現生產過程的安全控制和對流通環節的實時監控。在豬只耳朵上打上電子射頻耳標,對單個動物生產全過程進行記錄,可即時獲取生豬的飼料、病歷、喂藥、轉群、檢疫等信息。同時通過此標簽,還可系統地對豬只進行全方位的追蹤,可以查看所有豬只的系譜、后裔列表。消費者通過電子質量安全條碼掃描,可以查詢到所購豬肉的各供應環節信息,提供市場監管部門和公眾消費者對豬肉產品全程質量監控和相關信息追溯,確保從無抗飼養到無抗豬肉產品的全程追溯。 |
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