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    飼料加工中微生物交叉污染與防控技術研究進展

    1019 原作者: 王衛國 來自: 飼料智造工場
    簡介
    飼料安全已成為各國關注的熱點,世界衛生組織(WHO)和聯合國糧食與農業組織(FAO)以及世界各國相關團體近年來均加強了飼料安全工作。

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    王衛國
    河南工業大學生物工程學院
    二級教授

    導讀:飼料安全已成為各國關注的熱點,世界衛生組織(WHO)和聯合國糧食與農業組織(FAO)以及世界各國相關團體近年來均加強了飼料安全工作。飼料加工中有害微生物交叉污染會引起飼料生物危害,我國飼料標準體系建設滯后,許多操作技術規范尚未建立,所以對于我國大多數飼料廠來說,缺乏飼料安全保障措施和方法。為此有必要為飼料生產者提供更有效的信息,來采取綜合技術措施控制微生物交叉污染導致的生物危害,以保證飼料質量和提高飼料的安全性。本期我們特邀王衛國教授以“飼料加工中微生物交叉污染與防控技術研究進展”為題目,通過分析飼料加工過程中微生物交叉污染的問題,提出綜合處理對策,以供行業參考。全文已在《飼料工業》2019年第11期刊出。

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    飼料安全是食品安全的基礎。飼料工業的終極目標是為動物飼養業提供安全優質的飼料產品,保證動物性食品的安全和消費者的健康。

    飼料加工過程中藥物、有害微生物在不同批次產品間的交叉污染問題是造成飼料安全隱患的主要因素之一。因許多飼料生產企業采用同一條生產線生產多種畜禽、水產飼料產品,由生產設備內的殘留造成有害微生物在不同品種、批次產品之間的交叉污染普遍存在,這已被歐美以及本課題組的許多研究證明。在實際生產中,大多數飼料企業并未對設備或產品中有害微生物含量進行檢測,不清楚所用生產線上發生交叉污染的真實情況,也就不會采取相應的控制措施。

    飼料中的有害微生物由原料帶入,并在后續加工、儲藏過程中殘留、污染、生長、繁殖,因而其交叉污染會發生在整個生產系統中。為確保飼料的安全衛生質量,需要系統研究飼料廠飼料原料、飼料加工過程以及飼料產品到畜禽養殖場的流通過程有害微生物的變化情況,并采取有效的殺滅和預防措施對有害微生物的交叉污染進行防控。本文就國內外飼料加工中微生物交叉污染與防控技術研究進展進行綜述。

    1、飼料廠常用飼料原料中有害微生物的研究進展

    飼料原料中的有害微生物污染有四條途徑:一是通過對生長過程的植物施肥感染植物原料;二是土壤本身帶有有害微生物;三是加工動物性飼料原料的動物體自身受有害微生物侵染;四是飼料原料在加工、儲藏、運輸中受污染并生長繁殖。國內有關飼料原料中有害微生物的研究報告較少。Gregorio J T等[1]對西班牙腸沙門氏菌的污染流行情況進行了全國范圍內的調查,對來自523個不同的飼料廠的3 844個樣本的分析中,在144個工廠(占飼料廠總數28%)發現了沙門氏菌。其中,3.5%的原料樣品檢出了沙門氏菌。其中棉籽粕最易感染沙門氏菌。

    高延玲等(2012)[2]檢測了部分飼料原料和添加劑的霉菌、沙門氏菌、致瀉性大腸桿菌、單核細胞增生李斯特菌、志賀氏菌的數量。結果表明:霉菌檢出率為:動物性原料77.6%,植物性原料67.9%,微生態制劑原料55.6%。微生態制劑80%,酶制劑91.7%。霉菌總數的超標樣品數為0,達到限量標準的樣品數的18.9%。其中酶制劑、微生態制劑達到限量標準的樣品數較多,分別為6個和9個;大腸桿菌的檢出率為:動物性、植物性原料14.3%,微生態制劑40%,酶制劑66.7%。其中致泄性大腸桿菌的檢出率為:動物性原料8.6%,酶制劑25%,微生態制劑原料22.2%。沙門氏菌的陽性檢出率為:動物性原料14.4%,微生態制劑10%,酶制劑8.3%,微生態制劑原料11.1%。

    謝石力(2012)[3]調查測定了畜禽飼料廠的常用飼料原料的細菌總數、霉菌總數和大腸桿菌情況,結果表明,所有檢測的原料均符合GB13078—2001《飼料衛生標準》中對霉菌、細菌的允許量。原料中細菌污染最嚴重的是麩皮,含量達到了1.35×106 CFU/g。霉菌污染最嚴重的是米糠粕,含量為5.05×104 CFU/g。在粒料原料中米糠粕的微生物污染水平要顯著高于小麥、玉米、豆粕等粒料原料。植物性加工副產物米糠粕和花生粕的細菌含量和霉菌含量要顯著高于未加工的植物性原料。而在粉料原料中,血粉的霉菌、細菌含量也要高于其他粉料。此外,在所有檢測原料中,在米糠粕、血粉、麩皮中檢出了大腸菌群。動物源性飼料原料的細菌含量也要明顯高于未加工的植物性原料。粒料原料的整體污染程度要高于粉料原料。

    劉小芳(2015)[4]調查測定了水產飼料廠主要飼料原料的有害微生物數量,結果顯示,所檢測原料均符合GB13078—2001《飼料衛生標準》,說明該飼料企業對所購的飼料原料質量是嚴格控制的。在所取的飼料原料中,國產魚粉受到細菌的污染最嚴重,數量為1.5×106 CFU/g,細麩皮受霉菌污染最嚴重,數量是4.0×104 CFU/g。麩皮中霉菌數量高與其在面粉加工中一直保持較高的水分含量有關。粒狀原料中發酵豆粕的微生物污染水平要顯著高于粗麩皮、細麩皮、棉粕等粒料原料。在啤酒糟、發酵豆粕、粗麩皮、細麩皮、菜粕、棉粕中均檢測出了大腸菌群,發酵豆粕中的大腸菌群數量達到6.0×105 CFU/g,啤酒糟中還檢測出金黃色葡萄球菌,數量達到5.455×103 CFU/g。如果未經有效的熱處理殺菌,使用這樣的原料對飼養動物可能造成安全隱患。因此,啤酒糟應作為重點監控的原料之一。黃色鐮刀霉、黃曲霉菌、赭曲霉菌、沙門氏菌在所有原料中均沒有檢測出。粒度小的飼料原料整體污染較嚴重,應該加強對該類原料的關注。飼料原料中植物性原料啤酒糟,粗、細麩皮,發酵餅粕以及動物性原料中的魚粉,血粉,魚溶漿粉等應是有害微生物數量監控的重點。

    Ji Hyung Kim等[5]調查發現,雜魚飼料是致病菌載體和污染來源。

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    2、飼料產品中有害微生物污染的研究進展

    Gregorio J T等[1]在調查的523個飼料廠3 844個樣本中,3.2%的飼料產品樣本中檢測出沙門氏菌。Nesse L L等[6]調查發現,挪威魚飼料沙門氏菌檢出率為0.14%~0.33%。沙門氏菌等致病菌如果進入飼料相關產業,就會以“家菌株”在飼料企業存在很長時間。Maung S M等[7]通過對美國弗尼吉亞等8個飼料廠季節性調查,發現飼料被致病菌污染是有季節規律可循的,夏季感染腸球菌的風險是冬季感染的38倍,且極大的增加了大腸菌群和沙門氏菌的染菌概率。Denise S K等[8]通過對美國西太平洋12個畜牧牛農場倉庫中的295份飼料產品抽樣調查,沙門氏菌檢出率達到9.8%,說明美國飼料產品中存在相當嚴重的沙門氏菌污染。

    高延玲等(2012)[2]檢測了30批的濃縮飼料樣品和50批的配合飼料樣品的霉菌、沙門氏菌、致瀉性大腸桿菌、單核細胞增生李斯特菌、志賀氏菌的數量。結果表明:霉菌檢出率為73.8%,超標準限值樣品7個,達標準限值17個;大腸桿菌檢出率為17.5%,檢出致病性大腸桿菌樣品2個,檢出腸侵襲性大腸桿菌樣品和腸出血性大腸桿菌各1個;沙門氏菌陽性檢出率1個,占1.25%。

    劉小芳(2015)[4]測定了某飼料廠的12個飼料產品的霉菌總數、細菌、大腸菌群和黃色鐮刀菌數。結果表明:細菌總數檢出率為100%,其中兩個產品細菌總數達1×107級別,顯然超出安全水平。霉菌檢出率50%,其中3個樣品達到1×105水平;大腸桿菌檢出率25%,1個樣品達到1×105水平;黃色鐮刀菌檢測率50%,其中1個樣品達到1×105水平。

    劉小芳(2015)[4]測定了四個大型豬場和兩個雞場的飼料庫房中的48個飼料產品的霉菌總數、細菌總數、大腸桿菌、黃色鐮刀菌、黃曲霉菌、赭曲霉菌以及沙門氏菌的帶菌水平。結果表明,黃曲霉菌、赭曲霉菌以及沙門氏菌的檢出率為0;細菌總數檢出率為100%,其中30個樣品的細菌總數達到1×105水平,19個樣品的細菌總數達到1×106水平,處于不安全水平;霉菌總數檢出率39.5%,其中13個樣品的霉菌總數達到1×105水平,兩個樣品的霉菌總數達到1×106水平,存在安全風險;大腸桿菌檢出樣品18個,檢出率37.5%,其中6個達到1×104水平;黃色鐮刀菌檢出率也是37.4%,其中5個樣品的黃色鐮刀菌數達到1×105水平。該研究還發現,飼養場飼料樣品中的有害微生物數量與飼養場的飼料存放衛生環境和管理水平密切相關。衛生環境好,管理水平高的飼養場飼料中的有害微生物數量就低。

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    3、飼料廠易發生有害微生物殘留污染的主要場所和物料的研究進展

    劉小芳(2015)[4]、謝石力(2012)[3]對畜禽、水產飼料廠生產線上微生物交叉污染的研究結果表明,飼料廠原料投料輸送段(刮板輸送機壁面),斗式提升機底部,提升機后的流管特別是粉碎、混合后提升機后流管,脈沖除塵器底部等是最易發生物料殘留、微生物污染、生長繁殖的場所。其中在某個筒倉的進料斗提機底部的殘留物料樣品中的細菌總數達到7.28×105 CFU/g,霉菌總數3.64×104 CFU/g,大腸菌群總數5.45×105 CFU/g,其中霉菌與大腸菌群均超出安全水平,會對所輸送的飼料原料造成污染。

    劉小芳(2015)[4]、謝石力(2012)[3]的研究結果還表明,飼料加工生產線中收集的粉塵,包括離心集塵器和脈沖除塵器收集的粉塵中通常有較高的有害微生物含量,細菌總數、霉菌總數和大腸桿菌數往往都較高,存在安全風險。當這些粉塵回用到飼料中之前,應先進行加熱殺菌處理。另外,各種回機料、特別是制粒、擠壓膨化機等的回機料往往含有較高的有害微生物數量,因為這些回機料水分含量高,常掃入了地面的粉塵、塵土等,存放時間長,處理不及時,造成微生物的進一步生長繁殖和污染。因此在回用這些物料時,應進行適當的殺菌處理,以確保飼料安全。

    Gregorio J T等[1]在飼料粉碎設備的粉塵樣品中分離出了沙門氏菌。同時認為飼料廠投料坑有較大的風險滋生沙門氏菌陽性樣本。

    4、飼料中有害微生物的殺菌技術研究進展

    對于生產顆粒飼料產品而言,由于會采用加蒸汽調質、擠壓制粒或擠壓膨化、干燥等高溫(75~130 ℃)處理,可以有效殺死大部分有害微生物。Timothy R K等[9]采用單螺桿膨化工藝降低原料由食品廢物制成的飼料中的致病菌,結果表明該工藝只能顯著降低飼料中病原菌濃度,但膨化后飼料中仍會殘留致病菌;I. Sauli等[10]研究了不同生產工藝對瑞士育肥豬飼料沙門氏菌的影響,結果表明,在混合后進行熱處理,混合后添加有機酸以及混合后加有機酸和熱處理同時進行這三種方式均可降低沙門氏菌污染水平。P. O. Okelo等[11]優化了Sabetha公司E325的單軸膨化器對于嗜熱脂肪芽孢桿菌和鼠傷寒沙門氏菌的殺滅條件。他們將兩種病菌分別接種到實驗飼料(玉米粉600 g/kg,豆粕300 g/kg,動物蛋白100 g/kg組成)中,然后以膨化機出口溫度(T)、飼料水分含量(Mc)、膨化時間(Rt)為三個影響因素,以病菌殺滅數為因變量進行旋轉響應面設計,以獲得對兩種病菌殺滅的最優膨化條件。結果顯示,對沙門氏菌的最優殺滅條件為T=83 ℃,Mc=285 g/kg,Rt=7 s,而對嗜熱芽孢桿菌芽孢的最優殺滅條件為T=110 ℃,Mc=245 g/kg,Rt=11 s。

    劉小芳(2015)[4]系統研究了畜禽、水產代表性飼料廠的熱加工過程對飼料中有害微生物數量的影響,結果表明:豬、雞、鴨配合飼料經過70~95 ℃調質20~60 s后,飼料中霉菌、細菌總數會下降到0~50%。調質溫度越高,調質時間越長,水分含量較高(16.5%~17%),殺菌效果越好。通常在制粒機出口的飼料中的霉菌、細菌總數、大腸桿菌可降至0~3×103 CFU/g。但在顆粒冷卻器之后,這些微生物指標會有小幅增加;魚、對蝦飼料加工過程中,經高溫、較長時間調質(40~90 s)后霉菌、細菌總數、大腸桿菌可降至3~5×103 CFU/g。經魚飼料擠壓膨化、干燥后有害微生物數量將降至0~3×103 CFU/g。蝦飼料經制粒、穩定化處理后有害微生物數量可降至0~3×103 CFU/g。

    對于粉狀飼料而言,要將其有害微生物含量降低至0~3×103 CFU/g,則需要單獨熱處理,可用混合加熱殺菌或使用類似熟化調質器的熟化殺菌器,在90~95 ℃的溫度下處理60~90 s可達到效果。

    輻照殺菌技術在食品和寵物飼料的加工中的應用技術已經有許多研究,并已作為食品和實驗動物飼料以及寵物飼料加工中允許使用的技術。劉春泉等[12]研究了飼料輻照殺菌技術,確定了各項技術指標與輻照工藝劑量,制定了技術規范[13]。結果表明,無菌動物飼料和水生動物飼料輻照殺菌的最低有效劑量為25.0 kGy,最高耐受劑量為50.0 kGy;SPF清潔動物飼料輻照殺菌的最低有效劑量為10.0 kGy,SPF動物飼料輻照殺菌的最低有效劑量可達10.0 kGy,最高耐受劑量為25.0 kGy;普通實驗動物飼料和寵物飼料輻照殺菌的最低有效劑量為4.0 kGy,最高耐受劑量為10.0 kGy;豬禽水產飼料輻照殺菌的最低有效劑量3.0 kGy,最高耐受劑量為6.0 kGy;輻照對飼料中水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、總磷、總能量無顯著影響;常溫下貯存,普通實驗動物、寵物飼料及豬禽水產飼料的保質期為9個月,無菌動物飼料、水生動物飼料、SPF動物飼料、清潔動物飼料的保質期為12個月以上。低于10 kGy輻照劑量的食品不需做毒性毒理實驗。

    劉小芳(2015)[4]對帶菌飼料樣品進行了不同劑量的輻照殺菌試驗,結果表明:經5.0 kGy輻照后三個樣品的細菌數量分別降至1.7×104 、5×103、0 CFU/g,滅菌效率分別達到了99.6%、96.45%、100%;霉菌和大腸菌群的滅菌效果均達到100%;當輻照劑量為10.0 kGy時,細菌滅菌效果均達到100%。輻照滅菌是降低飼料最終產品的中有害微生物污染的一種有效方法。

    5、防控飼料中有害微生物交叉污染的綜合措施

    由于許多飼料原料和生物飼料添加劑都帶有有害微生物,這些原料和添加劑在進入飼料廠后會污染飼料廠的立筒倉、原料庫、各種輸送設備、料倉、加工設備等。因為每一條接收、輸送線和設備會處理不同的原料和不同批次的產品,交叉污染在所難免。但問題的關鍵是如何將有害微生物的交叉污染降低到可接受水平。僅依靠單一的措施很難達到這一要求,必須采取綜合措施[14]。

    首先應改進飼料原料、生物飼料添加劑類接收衛生標準,增加對有害微生物的限量要求。這方面,我國新版《飼料衛生標準》GB 13078—2017難以滿足要求。飼料企業應根據最新國內外研究成果和法規、標準確立新的有害微生物特別是致病微生物的限量指標,并實施檢驗,不合格的原料不準接收入廠;第二,加強對原料儲藏期間的管理,科學進行庫位規劃,合理堆放,一垛一卡,一料一碼,及時清掃,防止發生交叉污染和進一步的有害微生物生長、繁殖;第三,采用的設備應符合GB/T 34636—2017飼料加工設備交叉污染防控技術規范的第5章的要求[15];第四,制定并遵守防止微生物交叉污染的工藝設備、生產操作規程。GB/T 34636—2017在第6章詳細規定了相關內容。特別是每班都應清掃設備、料倉的殘留死角,清掃脈沖除塵器內的粉塵。這些清掃出來的物料應單獨標識存放,回用時最好經殺菌處理;對于制粒、擠壓膨化等的回機料也應單獨標識存放,回用前最好進行滅菌處理。第五,正確設定調質溫度、水分、時間和擠壓膨化、干燥操作參數,確保將顆粒飼料中的有害微生物進行有效殺滅;第六,對經制粒、擠壓膨化的顆粒飼料,從冷卻器至成品包裝整個生產環節應注意采取有效措施,防止飼料產品的有害微生物二次污染。第七,正確儲存飼料成品,縮短儲存時間,減少微生物生長污染。第八,幫助飼養場建立清潔的飼料產品存放室和料倉,防止飼料在飼用前發生有害微生物污染或霉變,保證飼料產品發揮應有的效果和效益。

    飼料生產企業應按農業部《飼料質量安全管理規范》要求,建立健全飼料質量安全各項規章制度,制定與質量安全要求相適應的各種操作規程并認真執行這些規程。應建立以HACCP原理為核心的質量安全管理體系[16-17],明確界定質量安全關鍵控制點,并實施有效控制,使飼料廠的微生物交叉污染控制在安全的、可接受水平,為動物食品安全和人類健康做出自己的貢獻。

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    作者簡介

    王衛國,河南工業大學二級教授。畜牧學河南省一級重點學科第一帶頭人,兼任中國糧油學會常務理事,中國糧油學會飼料專業分會會長,全國飼料評審委員會、全國飼料機械標準化技術委員會委員。兼任中國糧油學報、飼料工業雜志等4個雜志的編委。主要研究方向為飼料加工新技術和飼料安全。以第一或通訊作者發表學術論文150篇;以第一完成人獲得省部級科技進步一等獎2項、二等獎1項;主持編制的國家標準、行業標準11項。部級優秀教師。

    來源:飼料智造工場
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