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饲料加工中微生物交叉污染与防控技术研究进展

947 原作者: 王卫国 来自: 饲料智造工场
简介
饲料安全已成为各国关注的热点,世界卫生组织(WHO)和联合国粮食与农业组织(FAO)以及世界各国相关团体近年来均加强了饲料安全工作。

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王卫国
河南工业大学生物工程学院
二级教授

导读:饲料安全已成为各国关注的热点,世界卫生组织(WHO)和联合国粮食与农业组织(FAO)以及世界各国相关团体近年来均加强了饲料安全工作。饲料加工中有害微生物交叉污染会引起饲料生物危害,我国饲料标准体系建设滞后,许多操作技术规范尚未建立,所以对于我国大多数饲料厂来说,缺乏饲料安全保障措施和方法。为此有必要为饲料生产者提供更有效的信息,来采取综合技术措施控制微生物交叉污染导致的生物危害,以保证饲料质量和提高饲料的安全性。本期我们特邀王卫国教授以“饲料加工中微生物交叉污染与防控技术研究进展”为题目,通过分析饲料加工过程中微生物交叉污染的问题,提出综合处理对策,以供行业参考。全文已在《饲料工业》2019年第11期刊出。

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饲料安全是食品安全的基础。饲料工业的终极目标是为动物饲养业提供安全优质的饲料产品,保证动物性食品的安全和消费者的健康。

饲料加工过程中药物、有害微生物在不同批次产品间的交叉污染问题是造成饲料安全隐患的主要因素之一。因许多饲料生产企业采用同一条生产线生产多种畜禽、水产饲料产品,由生产设备内的残留造成有害微生物在不同品种、批次产品之间的交叉污染普遍存在,这已被欧美以及本课题组的许多研究证明。在实际生产中,大多数饲料企业并未对设备或产品中有害微生物含量进行检测,不清楚所用生产线上发生交叉污染的真实情况,也就不会采取相应的控制措施。

饲料中的有害微生物由原料带入,并在后续加工、储藏过程中残留、污染、生长、繁殖,因而其交叉污染会发生在整个生产系统中。为确保饲料的安全卫生质量,需要系统研究饲料厂饲料原料、饲料加工过程以及饲料产品到畜禽养殖场的流通过程有害微生物的变化情况,并采取有效的杀灭和预防措施对有害微生物的交叉污染进行防控。本文就国内外饲料加工中微生物交叉污染与防控技术研究进展进行综述。

1、饲料厂常用饲料原料中有害微生物的研究进展

饲料原料中的有害微生物污染有四条途径:一是通过对生长过程的植物施肥感染植物原料;二是土壤本身带有有害微生物;三是加工动物性饲料原料的动物体自身受有害微生物侵染;四是饲料原料在加工、储藏、运输中受污染并生长繁殖。国内有关饲料原料中有害微生物的研究报告较少。Gregorio J T等[1]对西班牙肠沙门氏菌的污染流行情况进行了全国范围内的调查,对来自523个不同的饲料厂的3 844个样本的分析中,在144个工厂(占饲料厂总数28%)发现了沙门氏菌。其中,3.5%的原料样品检出了沙门氏菌。其中棉籽粕最易感染沙门氏菌。

高延玲等(2012)[2]检测了部分饲料原料和添加剂的霉菌、沙门氏菌、致泻性大肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌、志贺氏菌的数量。结果表明:霉菌检出率为:动物性原料77.6%,植物性原料67.9%,微生态制剂原料55.6%。微生态制剂80%,酶制剂91.7%。霉菌总数的超标样品数为0,达到限量标准的样品数的18.9%。其中酶制剂、微生态制剂达到限量标准的样品数较多,分别为6个和9个;大肠杆菌的检出率为:动物性、植物性原料14.3%,微生态制剂40%,酶制剂66.7%。其中致泄性大肠杆菌的检出率为:动物性原料8.6%,酶制剂25%,微生态制剂原料22.2%。沙门氏菌的阳性检出率为:动物性原料14.4%,微生态制剂10%,酶制剂8.3%,微生态制剂原料11.1%。

谢石力(2012)[3]调查测定了畜禽饲料厂的常用饲料原料的细菌总数、霉菌总数和大肠杆菌情况,结果表明,所有检测的原料均符合GB13078—2001《饲料卫生标准》中对霉菌、细菌的允许量。原料中细菌污染最严重的是麸皮,含量达到了1.35×106 CFU/g。霉菌污染最严重的是米糠粕,含量为5.05×104 CFU/g。在粒料原料中米糠粕的微生物污染水平要显著高于小麦、玉米、豆粕等粒料原料。植物性加工副产物米糠粕和花生粕的细菌含量和霉菌含量要显著高于未加工的植物性原料。而在粉料原料中,血粉的霉菌、细菌含量也要高于其他粉料。此外,在所有检测原料中,在米糠粕、血粉、麸皮中检出了大肠菌群。动物源性饲料原料的细菌含量也要明显高于未加工的植物性原料。粒料原料的整体污染程度要高于粉料原料。

刘小芳(2015)[4]调查测定了水产饲料厂主要饲料原料的有害微生物数量,结果显示,所检测原料均符合GB13078—2001《饲料卫生标准》,说明该饲料企业对所购的饲料原料质量是严格控制的。在所取的饲料原料中,国产鱼粉受到细菌的污染最严重,数量为1.5×106 CFU/g,细麸皮受霉菌污染最严重,数量是4.0×104 CFU/g。麸皮中霉菌数量高与其在面粉加工中一直保持较高的水分含量有关。粒状原料中发酵豆粕的微生物污染水平要显著高于粗麸皮、细麸皮、棉粕等粒料原料。在啤酒糟、发酵豆粕、粗麸皮、细麸皮、菜粕、棉粕中均检测出了大肠菌群,发酵豆粕中的大肠菌群数量达到6.0×105 CFU/g,啤酒糟中还检测出金黄色葡萄球菌,数量达到5.455×103 CFU/g。如果未经有效的热处理杀菌,使用这样的原料对饲养动物可能造成安全隐患。因此,啤酒糟应作为重点监控的原料之一。黄色镰刀霉、黄曲霉菌、赭曲霉菌、沙门氏菌在所有原料中均没有检测出。粒度小的饲料原料整体污染较严重,应该加强对该类原料的关注。饲料原料中植物性原料啤酒糟,粗、细麸皮,发酵饼粕以及动物性原料中的鱼粉,血粉,鱼溶浆粉等应是有害微生物数量监控的重点。

Ji Hyung Kim等[5]调查发现,杂鱼饲料是致病菌载体和污染来源。

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2、饲料产品中有害微生物污染的研究进展

Gregorio J T等[1]在调查的523个饲料厂3 844个样本中,3.2%的饲料产品样本中检测出沙门氏菌。Nesse L L等[6]调查发现,挪威鱼饲料沙门氏菌检出率为0.14%~0.33%。沙门氏菌等致病菌如果进入饲料相关产业,就会以“家菌株”在饲料企业存在很长时间。Maung S M等[7]通过对美国弗尼吉亚等8个饲料厂季节性调查,发现饲料被致病菌污染是有季节规律可循的,夏季感染肠球菌的风险是冬季感染的38倍,且极大的增加了大肠菌群和沙门氏菌的染菌概率。Denise S K等[8]通过对美国西太平洋12个畜牧牛农场仓库中的295份饲料产品抽样调查,沙门氏菌检出率达到9.8%,说明美国饲料产品中存在相当严重的沙门氏菌污染。

高延玲等(2012)[2]检测了30批的浓缩饲料样品和50批的配合饲料样品的霉菌、沙门氏菌、致泻性大肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌、志贺氏菌的数量。结果表明:霉菌检出率为73.8%,超标准限值样品7个,达标准限值17个;大肠杆菌检出率为17.5%,检出致病性大肠杆菌样品2个,检出肠侵袭性大肠杆菌样品和肠出血性大肠杆菌各1个;沙门氏菌阳性检出率1个,占1.25%。

刘小芳(2015)[4]测定了某饲料厂的12个饲料产品的霉菌总数、细菌、大肠菌群和黄色镰刀菌数。结果表明:细菌总数检出率为100%,其中两个产品细菌总数达1×107级别,显然超出安全水平。霉菌检出率50%,其中3个样品达到1×105水平;大肠杆菌检出率25%,1个样品达到1×105水平;黄色镰刀菌检测率50%,其中1个样品达到1×105水平。

刘小芳(2015)[4]测定了四个大型猪场和两个鸡场的饲料库房中的48个饲料产品的霉菌总数、细菌总数、大肠杆菌、黄色镰刀菌、黄曲霉菌、赭曲霉菌以及沙门氏菌的带菌水平。结果表明,黄曲霉菌、赭曲霉菌以及沙门氏菌的检出率为0;细菌总数检出率为100%,其中30个样品的细菌总数达到1×105水平,19个样品的细菌总数达到1×106水平,处于不安全水平;霉菌总数检出率39.5%,其中13个样品的霉菌总数达到1×105水平,两个样品的霉菌总数达到1×106水平,存在安全风险;大肠杆菌检出样品18个,检出率37.5%,其中6个达到1×104水平;黄色镰刀菌检出率也是37.4%,其中5个样品的黄色镰刀菌数达到1×105水平。该研究还发现,饲养场饲料样品中的有害微生物数量与饲养场的饲料存放卫生环境和管理水平密切相关。卫生环境好,管理水平高的饲养场饲料中的有害微生物数量就低。

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3、饲料厂易发生有害微生物残留污染的主要场所和物料的研究进展

刘小芳(2015)[4]、谢石力(2012)[3]对畜禽、水产饲料厂生产线上微生物交叉污染的研究结果表明,饲料厂原料投料输送段(刮板输送机壁面),斗式提升机底部,提升机后的流管特别是粉碎、混合后提升机后流管,脉冲除尘器底部等是最易发生物料残留、微生物污染、生长繁殖的场所。其中在某个筒仓的进料斗提机底部的残留物料样品中的细菌总数达到7.28×105 CFU/g,霉菌总数3.64×104 CFU/g,大肠菌群总数5.45×105 CFU/g,其中霉菌与大肠菌群均超出安全水平,会对所输送的饲料原料造成污染。

刘小芳(2015)[4]、谢石力(2012)[3]的研究结果还表明,饲料加工生产线中收集的粉尘,包括离心集尘器和脉冲除尘器收集的粉尘中通常有较高的有害微生物含量,细菌总数、霉菌总数和大肠杆菌数往往都较高,存在安全风险。当这些粉尘回用到饲料中之前,应先进行加热杀菌处理。另外,各种回机料、特别是制粒、挤压膨化机等的回机料往往含有较高的有害微生物数量,因为这些回机料水分含量高,常扫入了地面的粉尘、尘土等,存放时间长,处理不及时,造成微生物的进一步生长繁殖和污染。因此在回用这些物料时,应进行适当的杀菌处理,以确保饲料安全。

Gregorio J T等[1]在饲料粉碎设备的粉尘样品中分离出了沙门氏菌。同时认为饲料厂投料坑有较大的风险滋生沙门氏菌阳性样本。

4、饲料中有害微生物的杀菌技术研究进展

对于生产颗粒饲料产品而言,由于会采用加蒸汽调质、挤压制粒或挤压膨化、干燥等高温(75~130 ℃)处理,可以有效杀死大部分有害微生物。Timothy R K等[9]采用单螺杆膨化工艺降低原料由食品废物制成的饲料中的致病菌,结果表明该工艺只能显著降低饲料中病原菌浓度,但膨化后饲料中仍会残留致病菌;I. Sauli等[10]研究了不同生产工艺对瑞士育肥猪饲料沙门氏菌的影响,结果表明,在混合后进行热处理,混合后添加有机酸以及混合后加有机酸和热处理同时进行这三种方式均可降低沙门氏菌污染水平。P. O. Okelo等[11]优化了Sabetha公司E325的单轴膨化器对于嗜热脂肪芽孢杆菌和鼠伤寒沙门氏菌的杀灭条件。他们将两种病菌分别接种到实验饲料(玉米粉600 g/kg,豆粕300 g/kg,动物蛋白100 g/kg组成)中,然后以膨化机出口温度(T)、饲料水分含量(Mc)、膨化时间(Rt)为三个影响因素,以病菌杀灭数为因变量进行旋转响应面设计,以获得对两种病菌杀灭的最优膨化条件。结果显示,对沙门氏菌的最优杀灭条件为T=83 ℃,Mc=285 g/kg,Rt=7 s,而对嗜热芽孢杆菌芽孢的最优杀灭条件为T=110 ℃,Mc=245 g/kg,Rt=11 s。

刘小芳(2015)[4]系统研究了畜禽、水产代表性饲料厂的热加工过程对饲料中有害微生物数量的影响,结果表明:猪、鸡、鸭配合饲料经过70~95 ℃调质20~60 s后,饲料中霉菌、细菌总数会下降到0~50%。调质温度越高,调质时间越长,水分含量较高(16.5%~17%),杀菌效果越好。通常在制粒机出口的饲料中的霉菌、细菌总数、大肠杆菌可降至0~3×103 CFU/g。但在颗粒冷却器之后,这些微生物指标会有小幅增加;鱼、对虾饲料加工过程中,经高温、较长时间调质(40~90 s)后霉菌、细菌总数、大肠杆菌可降至3~5×103 CFU/g。经鱼饲料挤压膨化、干燥后有害微生物数量将降至0~3×103 CFU/g。虾饲料经制粒、稳定化处理后有害微生物数量可降至0~3×103 CFU/g。

对于粉状饲料而言,要将其有害微生物含量降低至0~3×103 CFU/g,则需要单独热处理,可用混合加热杀菌或使用类似熟化调质器的熟化杀菌器,在90~95 ℃的温度下处理60~90 s可达到效果。

辐照杀菌技术在食品和宠物饲料的加工中的应用技术已经有许多研究,并已作为食品和实验动物饲料以及宠物饲料加工中允许使用的技术。刘春泉等[12]研究了饲料辐照杀菌技术,确定了各项技术指标与辐照工艺剂量,制定了技术规范[13]。结果表明,无菌动物饲料和水生动物饲料辐照杀菌的最低有效剂量为25.0 kGy,最高耐受剂量为50.0 kGy;SPF清洁动物饲料辐照杀菌的最低有效剂量为10.0 kGy,SPF动物饲料辐照杀菌的最低有效剂量可达10.0 kGy,最高耐受剂量为25.0 kGy;普通实验动物饲料和宠物饲料辐照杀菌的最低有效剂量为4.0 kGy,最高耐受剂量为10.0 kGy;猪禽水产饲料辐照杀菌的最低有效剂量3.0 kGy,最高耐受剂量为6.0 kGy;辐照对饲料中水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、总磷、总能量无显著影响;常温下贮存,普通实验动物、宠物饲料及猪禽水产饲料的保质期为9个月,无菌动物饲料、水生动物饲料、SPF动物饲料、清洁动物饲料的保质期为12个月以上。低于10 kGy辐照剂量的食品不需做毒性毒理实验。

刘小芳(2015)[4]对带菌饲料样品进行了不同剂量的辐照杀菌试验,结果表明:经5.0 kGy辐照后三个样品的细菌数量分别降至1.7×104 、5×103、0 CFU/g,灭菌效率分别达到了99.6%、96.45%、100%;霉菌和大肠菌群的灭菌效果均达到100%;当辐照剂量为10.0 kGy时,细菌灭菌效果均达到100%。辐照灭菌是降低饲料最终产品的中有害微生物污染的一种有效方法。

5、防控饲料中有害微生物交叉污染的综合措施

由于许多饲料原料和生物饲料添加剂都带有有害微生物,这些原料和添加剂在进入饲料厂后会污染饲料厂的立筒仓、原料库、各种输送设备、料仓、加工设备等。因为每一条接收、输送线和设备会处理不同的原料和不同批次的产品,交叉污染在所难免。但问题的关键是如何将有害微生物的交叉污染降低到可接受水平。仅依靠单一的措施很难达到这一要求,必须采取综合措施[14]。

首先应改进饲料原料、生物饲料添加剂类接收卫生标准,增加对有害微生物的限量要求。这方面,我国新版《饲料卫生标准》GB 13078—2017难以满足要求。饲料企业应根据最新国内外研究成果和法规、标准确立新的有害微生物特别是致病微生物的限量指标,并实施检验,不合格的原料不准接收入厂;第二,加强对原料储藏期间的管理,科学进行库位规划,合理堆放,一垛一卡,一料一码,及时清扫,防止发生交叉污染和进一步的有害微生物生长、繁殖;第三,采用的设备应符合GB/T 34636—2017饲料加工设备交叉污染防控技术规范的第5章的要求[15];第四,制定并遵守防止微生物交叉污染的工艺设备、生产操作规程。GB/T 34636—2017在第6章详细规定了相关内容。特别是每班都应清扫设备、料仓的残留死角,清扫脉冲除尘器内的粉尘。这些清扫出来的物料应单独标识存放,回用时最好经杀菌处理;对于制粒、挤压膨化等的回机料也应单独标识存放,回用前最好进行灭菌处理。第五,正确设定调质温度、水分、时间和挤压膨化、干燥操作参数,确保将颗粒饲料中的有害微生物进行有效杀灭;第六,对经制粒、挤压膨化的颗粒饲料,从冷却器至成品包装整个生产环节应注意采取有效措施,防止饲料产品的有害微生物二次污染。第七,正确储存饲料成品,缩短储存时间,减少微生物生长污染。第八,帮助饲养场建立清洁的饲料产品存放室和料仓,防止饲料在饲用前发生有害微生物污染或霉变,保证饲料产品发挥应有的效果和效益。

饲料生产企业应按农业部《饲料质量安全管理规范》要求,建立健全饲料质量安全各项规章制度,制定与质量安全要求相适应的各种操作规程并认真执行这些规程。应建立以HACCP原理为核心的质量安全管理体系[16-17],明确界定质量安全关键控制点,并实施有效控制,使饲料厂的微生物交叉污染控制在安全的、可接受水平,为动物食品安全和人类健康做出自己的贡献。

参考文献及更多内容详见全文

作者简介

王卫国,河南工业大学二级教授。畜牧学河南省一级重点学科第一带头人,兼任中国粮油学会常务理事,中国粮油学会饲料专业分会会长,全国饲料评审委员会、全国饲料机械标准化技术委员会委员。兼任中国粮油学报、饲料工业杂志等4个杂志的编委。主要研究方向为饲料加工新技术和饲料安全。以第一或通讯作者发表学术论文150篇;以第一完成人获得省部级科技进步一等奖2项、二等奖1项;主持编制的国家标准、行业标准11项。部级优秀教师。

来源:饲料智造工场
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