饲料霉变品质变化及其评价指标探

tony2005428

霉变是造成饲料和食品大量浪费的世界性危害，近年来，全球多发的自然灾害（如暴雨、洪涝灾害、干旱和霜冻），加上经济的全球化使谷物和饲料中霉菌和霉菌毒素的污染有加重的趋势。根据联合国粮农组织估算，全世界每年大约有5%～7％的粮食、饲料等农作物产品受霉菌污染，霉变所造成的粮食和饲料经济损失可达数千亿美元。我国一些地区，尤其是南方地区，饲料霉变问题相当严重。
1 饲料霉变后的品质变化
1.1 霉变后霉菌及其毒素的污染
    霉菌污染是饲料中最突出的微生物污染，据调查发现，饲料霉菌的感染率几乎为100％，带菌量超过国家标准的约有50％，污染饲料的霉菌主要有曲霉菌属、青霉菌属、镰刀霉菌属、毛霉菌属，其次还有枝孢霉菌属、交链霉菌属、共头霉属、梨头霉属、拟青霉属、木霉属、根霉属等，这些霉菌中大部分在适宜的温度、湿度、pH值条件下都会产生对人和家畜有危害的霉菌毒素。对亚太地区霉菌毒素污染研究表明，最为严重的毒素种类有黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、橘霉毒素、T－2毒素、呕吐毒素、串珠链孢菌素和玉米赤霉烯酮（Deviries J W等，2002）。对我国各地玉米、蛋白饲料、全价饲料中霉菌毒素抽样检测，并考虑美国FAO（1988），欧盟、世界卫生组织（1991）及国家有关部门建议得出我国饲料霉菌毒素污染最为严重的是呕吐毒素、烟曲霉毒素和玉米赤霉烯酮。不同饲料原料中霉菌毒素污染的情况不同，玉米（能量饲料）中以呕吐毒素、烟曲霉毒素和玉米赤霉烯酮较重，而蛋白类饲料中则以呕吐毒素、烟曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、黄曲霉毒素和T－2毒素的污染较重。
1.2 霉变对饲料适口性的影响
    微生物在饲料中生长繁殖，使饲料发生一系列的生化变化，造成饲料品质变劣的现象称为霉变。饲料霉变后会失去原有的味道，脂肪酸度升高，营养成分破坏，适口性下降。微生物本身散发出来的气味可被饲料吸附，这种霉味很难消除。饲料原料发霉往往伴随害虫的繁殖，害虫活动的代谢物、分泌物进一步使得饲料原料品质恶化，产生变色、变味、变臭、潮湿、结块、霉烂、带毒等一系列的劣变。而且组成饲料的各种有机成分在微生物的分解作用下，生成许多刺激嗅觉和味觉的物质，如高水分的饲料在通风不良条件下进行储藏时，由于饲料中的碳水化合物被微生物发酵利用，便产生一些酸和醇，使饲料带酸味和酒味。严重霉变的饲料，其中的蛋白质被微生物分解产生氨、氨化物、硫化物、硫化氢；有机碳化合物被分解产生各种有机酸、醛类、酮类等，这些物质都具有强烈的刺激性，产生异味与异臭，从而严重影响适口性。
1.3 霉变对饲料营养价值的影响
    霉菌中的孢霉菌自身不仅不制造营养，而且常通过分泌多种酶分解饲料养分供其生长繁殖。因此，被霉菌污染的饲料，营养成分含量和营养价值大大降低。另外，霉菌消耗营养物质的同时产生大量的热量，使饲料中蛋白质、脂肪、碳水化合物和维生素发生变化。N.Paster和N.Lisker(1982)报道，在高湿度条件下储藏，脂肪的含量显著降低，而脂肪酸的比率、维生素E、胡萝卜素、黄色素和蛋白质的含量变化都不显著。Beasley等（1980）发现，仔鸡饲喂接种过青霉菌属霉菌的饲粮后腹泻率较对照组增加，生长速率较对照组降低。齐德生等（1999）报道，霉变豆粕气味不良,蛋白质溶解度下降,霉菌总数可大幅度升高,但粗蛋白含量、粗纤维含量、过氧化物值、有效酸度及挥发性盐基氮含量无明显改变,黄曲霉毒素B1含量升高不显著。陈喜斌等（2003）研究表明：随着豆粕中霉菌的生长，豆粕的蛋白质溶解度在逐渐降低，霉菌增长与蛋白质溶解度降低有较强的负相关性；随着霉菌的生长，豆粕的粗脂肪含量在逐渐减少，霉菌增长与粗脂肪含量降低有较强的负相关性；霉菌生长对豆粕的粗蛋白含量和脲酶活性指数没有显著影响。陈喜斌等（2004）对霉变饲料营养价值影响又进行研究，表明霉变豆粕粗蛋白含量虽然没有明显改变,但蛋白质溶解度呈线性下降,总氨基酸含量显著下降,其中必需氨基酸受到的影响明显大于非必需氨基酸。在所测的17 种氨基酸中,蛋氨酸、赖氨酸、丙氨酸、异亮氨酸受到影响最大,含量下降最多,总能仅在霉菌数超过8万个/g才显著下降。霉变也明显改变营养成分的利用率。这个研究表明,鸡对豆粕干物质、粗蛋白质利用率都随着豆粕中霉菌数的增加而下降,尤其是霉菌数达到14万个/g,下降极为显著(P<0.05)；在豆粕中霉菌含量超过8万个/g时,总氨基酸平均利用率、必需氨基酸平均利用率下降极为显著(P<0.01)，其中丙氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、胱氨酸下降最多。丁斌鹰（2001）的研究结果还表明，随着霉变程度的增加,豆粕的氢氧化钾溶解度显著减少(P<0.05),粗蛋白变化不明显(P>0.05)。霉菌数与豆粕氢氧化钾溶解度变化有较强的相关关系(P<0.01)。
    饲料中的大部分霉菌都具有很强的淀粉分解能力，如曲霉菌属、青霉菌属、根霉属和毛霉菌属的多种霉菌具有淀粉酶，可以将淀粉分解。一些细菌，主要是芽孢杆菌属和梭状芽孢杆菌属，如枯草芽孢杆菌和淀粉梭状芽孢杆菌等，也能使淀粉分解，这些微生物最终将淀粉分解为酒精和醋酸，既使饲料发生酸味，又降低了饲料的营养价值。另外，饲料在存储期间微量元素不会发生较大的变化，而维生素则会发生一定量的流失，流失的程度主要取决于饲料中饱和脂肪酸的含量。
2 饲料霉变程度的评价
2.1 感官评价
    饲料质量感官鉴别就是凭借人体自身的感觉器官，具体地讲就是凭借眼、耳、鼻、口、唇、舌头和手，对饲料的质量状况作出客观的评价。也就是通过用眼睛看、鼻子嗅、耳朵听、用口品尝和用手触摸等方式，对饲料的色、香、味和外观形态进行综合性的鉴别和评价。感观变化是反映饲料霉变的重要特征之一。应用感官手段来鉴别饲料的质量有着非常重要的意义。饲料氧化酸败后，往往会在颜色、气味、组织状况上发生一系列的变化。酸败油脂往往颜色变褐或变绿，出现浑浊或絮状物，并且常常带有辛辣、脂化和腐败等不良气味，用手触摸时有湿和粘滑等感觉。通过感官指标来鉴别饲料是否霉变，不仅简便易行，而且灵敏度高，直观而实用。但是感官鉴别能否真实、准确地反映客观事物的本质，除了与人体感觉器官的健全程度和灵敏程度有关外，还与人们对客观事物的认识能力有直接的关系。只有当人体的感觉器官正常，又熟悉有关饲料霉变的基本常识时，才能比较准确地鉴别出饲料霉变的程度。
2.2 水分含量和水分活度
    水分可能是控制微生物对食品破坏的最重要因素之一(Chirife J和Buera MD，1996)。但是这种以重量百分率来表示饲料中的水分含量，不能准确地反映饲料中能够被微生物利用的实际含水量，自从Scott 1957年提出水分活度（water activity）的概念以来，人们在研究食品与饲料中水分与微生物的关系问题时，已经越来越多的开始采用水分活度来表示。饲料的水分活度（简称Aw），是指在相同温度下的密闭容器中，饲料的水蒸气压与纯水蒸气压之比。陈喜斌等（2003）研究表明，随着霉菌的生长，豆粕的含水量逐步增加，在初始水分为16％以下时，在试验的前两周内豆粕的含水量小幅下降，然后是曲线上升，这可能是在水分含量较低时，霉菌生长较慢，同时利用一部分水分为代谢所用，但是当豆粕含水量很高时，从一开始霉菌生长就十分迅速。就水分活度而言，随着饲料的存储，水分活度值不断的增加，但是现在对这项研究报道不多，尚需要进一步的研究证实。
2.3 饲料中营养成分含量
    通常在储存期，饲料中的粗蛋白和纯蛋白的含量没有显著的变化，而且有可能略微增加。在储存时，脂肪酶分解脂肪而产生游离脂肪酸及甘油，尤其当温度和湿度很高时，最易发生腐败，而且霉菌中的脂化活动较强，为脂肪酶的主要来源，使得饲料在存储期间粗脂肪的含量显著的减少。在饲料储藏期间，饲料中的微生物也可以分解饲料中的淀粉，使得淀粉的含量降低，因此，饲料中的粗脂肪含量和淀粉含量有可能作为饲料霉变的评价指标之一。
2.4 霉菌总数和霉菌毒素
    霉菌总数是反映饲料霉变的客观指标，在合适的温度、水分含量、水分活度条件下，饲料中的霉菌在其对数生长期和稳定生长期内会大量的繁殖和生长。在这个阶段，霉菌总数可以作为指标来评价饲料的霉变程度。但是，霉变的饲料中霉菌总数并不总是超标。当霉菌大量生长和繁殖时会产生大量的热量，高温造成了饲料中水分蒸发转移和霉菌孢子的死亡；另外当霉菌生长到一定阶段处于衰亡期时，饲料中的霉菌总数也会大量减少，因此，用霉菌总数来评价饲料的霉变程度并不合理。齐德生（1999）研究还表明，霉变豆粕外观虽然霉变严重，但是黄曲霉毒素B1含量增加并不显著，也不宜用黄曲霉毒素B1含量来评价豆粕霉变的程度，至于霉变饲料中其它霉菌毒素的种类和含量是否可以作为评价指标来评价饲料霉变尚需进一步的研究和证实。
2.5 过氧化值
    饲料在储藏的过程中，其中的油脂在脂肪酸酶、微生物和空气中氧气的作用下产生过氧化物。过氧化物是油脂变质过程中的中间产物，是油脂酸败的初期标志。过氧化物进一步氧化分解，最后分解成为各种低分子的醛、酮、羧酸及其它氧化物，使饲料中的油脂酸败。挥发性的醛酮等类物质使酸败的脂肪变色、变味，完全失去了饲用价值。饲料中过氧化物的含量通常以过氧化值来表示，所以，人们也常用过氧化值（Peroxide value，PV）这个指标来判断饲料的新陈程度和变质情况，过氧化值随着饲料储藏温度和储藏时间的变化而发生不同的变化。过氧化值虽然能够反映脂肪氧化酸败的初级程度, 但它只说明脂肪氧化的中间产物——羰基过氧化物的积累程度, 这些过氧化物一般不稳定, 容易进一步发生其它氧化反应生成低分子化合物, 导致脂肪完全酸败, 此时过氧化值却不一定高, 因此也具有局限性。张法楷（1999）研究也表明，不同的饲料在20℃和30℃条件下储藏，其过氧化值始终具有增加的趋势，但是在40℃储藏的条件下的饲料过氧化值在15d的时候就达到最大值，以后随着储藏天数的增加逐渐下降。
2.6 酸价和脂肪酸值
    饲料中的游离脂肪酸用氢氧化钾标准溶液滴定，每克饲料消耗氢氧化钾的毫克数即为饲料的酸价（Acid value，AV）。一般的，对动物源性饲料用“酸价”这个名称，而对谷物类饲料原料测定时不用“酸价”，常用“脂肪酸值”，脂肪酸值是指100g样品消耗的氢氧化钾毫克数，但是无论是“酸价”还是“脂肪酸值”，实质都是用较低浓度的强碱去中和弱酸（以酚酞为指示剂）。在饲料原料中都含有一定量的脂肪类物质，如果发生变质，其所含脂肪便会分解产生游离脂肪酸，酸价或脂肪酸值升高。张本军等（2004）综述了玉米在储藏过程中脂肪酸值升高主要受温度、湿度和霉菌等因素的影响。酸价的化学本质是脂肪水解产物的多少, 指的是游离脂肪酸从甘油三酸酯上脱离的程度, 而并不是脂肪氧化产物的数量。王晓英（1998）在研究脂肪酸值作为小麦粉品质劣变指标时发现，新出机的小麦粉在温度30℃、相对湿度81％的环境中储藏6d，脂肪酸呈下降趋势；将温度提高到40℃，相对湿度不变的环境中继续储藏9d，脂肪酸值又呈回升趋势；当温度提高到50℃时继续储藏13d，脂肪酸值明显下降，此时面粉已经失去了食用价值。因此，作者提出了用脂肪酸值的变化速度比用脂肪酸值表示小麦粉品质劣变指标更能准确反映小麦粉的品质状况。
2.7 其它评价指标
    TBA值（硫代巴比妥值）是反映肉类制品在贮藏过程中氧化变质程度的直接指标, 也是反映肉类食品安全性的一个重要指标, 在西方国家普遍使用, 常用于生肉鲜度的测定，在饲料工业中也可以引来使用。李红霞（2005）鱼糜制品在贮藏过程中，随着贮藏时间的延长，TBA值也相应上升，且上升速度随贮藏温度的升高而加快。王之盛等（2000）研究表明，配合饲料在储藏过程中TBA值也极显著的增加(P<0.01)。
    挥发性盐基氮（VBN）是指饲料由于酶和微生物的作用，使蛋白质分解而产生的氨以及胺类等碱性含氮物。李英（2003）采用半微量定氮法对羊肉中挥发性盐基氮随自然放置时间的动态变化进行研究，发现挥发性盐基氮的含量随时间的延长而呈迟滞变化、平稳增高、急速增高三个阶段。齐德生（1999）研究豆粕霉变品质变化时，霉变豆粕中的挥发性盐基氮的含量没有明显的改变。
    蛋白质溶解度（Protein solubility，PS）和脲酶活性（Urease activity，UA）都是作为判定大豆及豆粕是否加热过度的指标，但是用蛋白质溶解度更为确切一些，即当脲酶活性因过度加热而降为0时,用蛋白质溶解度仍可评价过度加热的豆粕品质。随着大豆加热温度的升高和时间的延长，大豆蛋白会不同程度地发生变性，其溶解度降低（于炎湖，2001）。主要原因是加热使游离氨基酸与其它化合物的基团形成不能为消化酶所打开的分子间和分子内的结合键，因而降低了蛋白质的溶解度(M.Araba和N.M.Dale,1990)。陈喜斌等（2003）研究表明，随着豆粕中霉菌的生长，豆粕的蛋白质溶解度在逐渐减少，霉菌增长与蛋白质溶解度降低有较强的负相关关系。王之盛等（2000）试验结果表明，温度、时间和水分均极显著降低了全价颗粒饲料PS。龙翔和邰秀林（2005）试验表明，贮藏时间的长短对PS的影响极显著。因此，PS有可能成为评价饲料霉变程度比较合理的指标。
3 结语
    饲料霉变已经成为饲料工业以及养殖业的最大危害之一，而现行的评定饲料霉变的评价指标不能准确的判断饲料的新鲜程度或变质程度。我们期待饲料工业研究工作者和专家们进行深入探讨和研究, 制定科学可行的卫生指标, 促进饲料行业的健康快速发展。

DLG

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