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輻照滅菌技術在動物飼料加工中的應用
- 2019-11-02-

無菌飼料是實驗室培育合格實驗動物的重要條件之一,只有達到標准的飼料才能保證實驗動物健康生長,達到試驗預期效果,否則將直接影響實驗動物的生長和試驗結果的評定。目前我國應用較多的實驗室滅菌方法爲高壓蒸汽滅菌法,該方法能夠達到滅菌的目的,但對飼料組織的結構和營養成分破壞較大,不能滿足實驗室對無菌、營養飼料的要求。歐美等發達國家從二十世紀五十年代開始利用60Co-γ射線輻照加工食品,後進一步推廣到實驗室動物飼料的滅菌,因其操作簡便,滅菌效果好,對飼料組織結構和營養成分破壞較小取得了較好的效果。

1. 饲料輻照加工的安全性

饲料輻照加工是采用60Co-γ射线照射饲料,以达到灭菌的目的,不会产生辐照残留,如同食品的加热除菌和水的加氯消毒一样,是一个物理加工过程,不会对动物体造成损害。1980年,国际原子能机构(IAEA)、联合国粮农组织(FAO)、世界卫生组织(WHO)的专家委员会在日内瓦宣告:10kGy以下平均剂量处理的任何食品都是安全的;1997年FAO/IAEA/WHO高剂量研究小组宣告,超过10kGy高剂量辐照食品也是安全的;1999年10月,FAO/IAEA/WHO又发布了“不必要设置一个更高剂量上限”的结论,并指出“在当前技术可达到的任何剂量的处理下,这些食品都是安全的和具有营养适宜性”。以这些法律法规、技术标准为依据,足可以认定辐照饲料是安全的。

二十世紀七十年代後,國外采用輻照滅菌方法對實驗動物飼料進行加工已成爲常規,我國上海、江蘇等發達地區也已采用輻照飼料飼養實驗動物,試驗結果均較爲理想。

2. 饲料輻照加工的灭菌效果

根據實驗動物的不同需要,輻照滅菌可以分爲選擇性輻射殺菌、針對性輻射殺菌和輻射滅菌三種。選擇性殺菌是通過輻照減少現存細菌的數量來達到減少腐敗的目的;針對性殺菌是針對特定病原微生物采用輻照技術減少病原微生物,達到控制微生物的目的;輻射滅菌則是消滅一切可能引起腐敗和造成健康危害的微生物。根據國內外研究報道,3~5kGy輻照可徹底殺滅飼料中的致病腸道菌;5kGy可殺滅産毒枝菌素的曲黴;6kGy可殺死飼料中的微球菌、假單胞菌、氣單胞菌、根瘤菌、克雷伯氏菌等;7~10kGy輻照劑量可殺滅沙門氏菌;10kGy輻照劑量即可可殺滅産毒枝菌素的青黴。通過上述劑量的輻照,可以殺死飼料中特定的病原菌或全部的微生物,得到清潔的飼料。

實驗動物對飼料要求較高,輻照劑量也與普通加工不同,有著特定的要求。劉春泉等發現經4kGy劑量輻照後,飼料中細菌總數由輻照前的2.3×106cfu/g降低到350cfu/g,大腸菌群由190MPN/100g降低到30MPN/100g以下;SPF顆粒飼料經5kGy劑量輻照後,細菌總數由6.0×104cfu/g減少到900cfu/g,大腸菌群由1.2×103MPN/100g減少到30MPN/100g,黴菌從2.0×102cfu/g減少到25cfu/g以下;經10kGy劑量輻照後,細菌總數、大腸菌群、黴菌均未檢出;同時確定無菌動物飼料和悉生動物飼料輻照殺菌最低有效劑量爲25kGy,最高耐受劑量爲50kGy;SPF動物飼料輻照殺菌最低有效劑量爲15kGy;SPF清潔動物飼料輻照殺菌最低有效劑量爲10.0kGy,最高耐受劑量爲25kGy;豬、禽、水産飼料輻照殺菌最低有效劑量3.0kGy,最高耐受劑量6.0kGy。張采等用50kGy劑量的60Co-γ射線對飼料進行輻照處理,經檢測飼料達到無菌要求,可滿足實驗室對無菌飼料的要求。周正宇等研究發現,經20kGy劑量輻照的飼料無細菌生長,並且可在常溫條件下保存60d,經25kGy劑量輻照的飼料可保存120d,經30kGy劑量輻照的飼料可保存180d。陳慶隆等研究發現當輻照劑量達到15kGy時,SPF雞群多種維生素飼料中的微生物可全部被殺滅,常溫下可保存半年。以上結果表明,經20~25kGy劑量輻照的飼料可達到無菌要求,經30或30kGy以上劑量輻照的飼料可滿足實驗室較長時間保存的要求。另外,經高溫高壓蒸汽殺菌、幹熱殺菌等滅菌方法處理的飼料在包裝、運輸過程中易再次感染細菌産生二次汙染,進而對實驗結果造成影響;輻照殺菌可在飼料包裝好後對其進行輻照,γ射線可穿過包裝殺滅微生物,在整個過程中不會産生二次汙染,對實驗結果不造成影響。

3. 辐照对饲料营养价值的影响

动物饲料中营养物质的稳定性是不同的,一般来说维生素稳定性最差,蛋白质次之,微量元素最稳定。传统的灭菌方法大都对饲料营养成分造成较大的破坏,使其营养价值大大降低。与高温高压灭菌法等传统方法对饲料营养成分造成严重破坏不同,辐照采用γ射线照射饲料的方法灭菌,对饲料组织结构和营养成分破坏均较小,基本可保持饲料的营养价值。刘春泉等研究发现,用15kGy剂量的γ射线对饲料进行辐照处理,主要理化指标(灰分、粗蛋白质、脂肪、粗纤维、总磷、总能量)与对照相比均无明显差异,水分也没有较大损失,颗粒也没有变硬,饲料适口性没有发生变化。 冷扬与梁永利研究发现,高温高压灭菌后饲料中粗蛋白质损失可达4.2%~4.3%,而辐照灭菌饲料中蛋白含量几乎不变;高温高压灭菌方法处理的饲料VA损失可达10.2%~10.3%,VB1损失可达47.0%~56.2%,VB2损失可达15.7%~23.6%,而辐照灭菌的饲料中VB1损失仅为20%~22.9%,其他维生素含量也无明显变化;经高温高压灭菌处理的饲料保存90d后,胱氨酸含量减少22%,赖氨酸减少22.7%,精氨酸减少25.8%,而辐照法处理的饲料氨基酸含量均无明显变化。饲料人才网郑红等研究发现大、小鼠饲料经辐照灭菌后,粗蛋白质、维生素、钙、磷等主要元素损失率均较小,与对照组相比较,差别均不显著,可以满足动物生长繁殖的需要;而采用高温高压灭菌法处理的饲料,粗蛋白质、VA、VD、VE的含量均明显低于对照组,不能满足动物正常生长繁殖的需要(详见表1)。

由上可知,與傳統的高溫高壓滅菌法相比,輻照法對飼料成分破壞較小,能夠更好地保持飼料的營養成分,保證實驗動物健康生長。IAEA、FAO、WHO聯合專家組曾報告,食物經高劑量輻射後(>10kGy),對碳水化合物、脂類、蛋白質的含量幾乎沒有影響,對VB等有一定的降解作用,但破壞程度遠小于高溫高壓蒸汽滅菌,因此,IAEA、FAO、WHO推薦使用輻照技術對飼料進行滅菌。

輻照加工技术是一门新兴的技术,在欧美等发达国家已经得到了很大的利用,在我国发展则相对较慢。鉴于輻照加工具有清洁高效、杀菌彻底、无二次污染、营养成分破坏较少等优点,相信必将会引起更多高校和科研院所的注意,在以后的饲料加工中必将会发挥更大的作用。