鸡饲料加工工艺及饲料检测---陈德林.doc

蛋鸡饲料的加工及检测陈德林 S20153415（四川农业大学动物营养研究所，动物抗病营养教育部重点实验室，成都 611130）摘要：我国饲料加工业已经走过30多年的历程，蛋鸡饲料加工一直沿用传统的加工工艺，一般都是粉碎料较粗的粉状配合饲料。随着人们生活水平的提高和对食品安全的高度关注，饲料安全也越来越引起人们的重视，而传统工艺生产的蛋鸡饲料未经熟化处理存在着含菌率高、饲料安全性较差和饲料消化吸收率低等问题，对鸡蛋的品质产生着较大的影响。如何从加工工艺上对蛋鸡饲料的生产这个专题进行研发、改进，以保证和提升产品的品质和安全性，关注的人并不多。本文中就这个专题进行了较全面的论述，希望能对业内相关科技工作者起到参考和借鉴的作用。关键词：肉鸡 饲料 加工工艺 检测蛋鸡是我国重要的养殖对象，30年来我国蛋鸡饲养量和产蛋量均居世界第一，人均消费量2007年达19kg，已赶上发达国家。2007年鸡蛋产量2045万吨，每年10%12%递增。2010 年蛋鸡饲料的消耗量约3000万吨左右。蛋鸡的饲料加工在国内饲料加工厂一直沿用着传统加工工艺，即将玉米等原料破碎成34块的大颗粒，饲料全部为生粉料，未经熟化处理的饲料则含菌率高、饲料安全性较差和饲料消化吸收率低等问题，在人们对食品安全标准要求高的今天，现有的饲料加工工艺就不符合安全要求了。为此，对该加工工艺进行讨论以供参考。1 国内外蛋鸡饲料加工概况20世纪7090年代，粉状配合饲料几乎都是生粉料。由于有些禽仍须用粉状配合饲料来喂养，才能获得较好的喂养效果，但生粉料在饲料的安全性和消化吸收率方面有一定的不足。特别在流行病的蔓延时，粉状配合饲料缺陷就充分显示出来。为此，欧盟对饲料的安全性提出了新的标准和要求。1997 年欧盟提出解决饲料安全问题的提议；1998 年欧盟提出了饲料监督检查规范；1999 年欧盟成立健康与消费者协会；2000 年欧洲饲料工业白皮书，论述了饲料安全的重要性和饲料不安全的现状；2002 年欧洲安全饲料(机构)的创立。饲料安全的重要性已引起各国饲料工作者严重的关注。90 年代末熟化粉状饲料在欧洲问世，成为饲料家属中新的一员。先进国家在 2000 年前后提出熟化粉料的加工工艺；并用于蛋鸡饲料加工，在国际上得到认可，已在欧洲、美洲和亚洲等各大洲得到广泛的应用，取得较好的效果，日本就介绍采用该工艺生产的鸡饲料，鸡所生的鸡蛋是绝对安全的。但我国饲料加工的技术人员和养殖户对饲料安全的理念落后于国外先进国家，尚不认可和运用既节能(与制粒相比)，又环保，又节约饲料资源的加工工艺。国外从上世纪 60 年代提出动物福利的概念：动物有不受饥渴的自由；有不受痛苦和疾病威胁的自由；有生活无恐惧和应激的自由；有生活舒适的自由等。2002 年召开了国际动物与立法研究会，2005 年在北京召开了动物福利与肉品安全国际论坛。近年来动物福利的概念开始引起国内外养殖者的关注，特别是瑞士成为动物福利待遇最好的国家，该国早已立法禁止出售和进口笼养蛋鸡所生的鸡蛋。动物福利概念正将成为一种普遍原则，亦有可能成为国际贸易标准和壁垒。目前已有 100 多个国家制定了禁止虐待动物法案。对我国蛋品出口不仅要求鸡蛋品质的安全，而且要求蛋禽生产环境的自由。蛋鸡的饲料加工工艺一直沿用着传统加工工艺，即将玉米等原料开破成 34 块的大颗粒，然后就参与配料、混合等未熟化的加工工艺，影响蛋鸡的生长和安全，因此，蛋鸡的死淘率达 20%以上，不仅影响鸡蛋的产量，而且影响蛋的质量和造成饲料资源浪费，使鸡蛋含菌率较高，不能达到安全卫生鸡蛋的标准。2 蛋鸡饲料的特点蛋鸡饲料一般采用大颗粒粉状饲料，而不用颗粒饲料，如用颗粒饲料，饲料的能量密度应有所调整和降低才能符合要求。粉状蛋鸡饲料的能量 11.51 MJ/kg1，同时要求饲料为大颗粒的粉状饲料，使蛋鸡要较长时间的采食，消耗过多的能量。从鸡的消化特性来看粉状饲料不能过细。目的是不希望育成期的蛋鸡得到过多的能量，在体内积存过多的脂肪，否则会影响鸡的骨骼和内脏生长发育，使生殖系统功能减退，而影响产蛋率和产蛋的质量。所以，饲料配方与饲料的料型都将影响产蛋率，只有合理的配方和料型，才能确保蛋鸡达到 80%90%的高产蛋率。3 蛋鸡饲料的加工工艺及设备饲料加工过程是指饲料原料处理及饲料产品生产的过程。饲料加工过程包括粉碎、配料、混合、制粒、破碎、发酵、膨化等。 其中，粉碎、制粒、发酵及膨化加工工艺对饲料营养及其饲喂效果影响较大。我国家禽饲料的加工目前仍然采用先粉碎后配料的传统工艺，流程图如221进料斗2饼粕料破碎机3斗式提升机4清理筛或除杂筛5磁选机6进仓自动秤7水平输送机8原料贮存仓立简仓9圆盘卸料器10中间仓11电磁振动喂料器12锤片式粉碎机13旋风分离器旋风集料器14通风机15吸入式布袋除尘器16通风机17关风卸料器18罗茨鼓风机19压送式气流输送系统20两通路切换阀21旋风分离器22多重分配盘23配料仓24分批配料秤25予混合搅拌机26微量添加剂贮存器27微量元素称重台秤28招微型微量元素予混合搅拌机29关风卸料器30罗茨鼓风机31予混合料仓32分批配料秤33埋刮板输送机34吸入式布袋除尘器35卧式搅拌机36两通路切换阀37料仓38糖密饲料搅拌机39关风卸料器40颗粒饲料压粒机41颗粒饲料冷却器42分级筛43颗粒饲料自动打包机44粉状饲料自动打包机45缝包机46散装料发放自动秤47成品散装仓3.1 粉碎工艺我国饲料生产过程通常采取先粉碎后混合的生产工艺，家禽饲料中 60% 70%饲料原料需要进行粉碎，因此，粉碎是家禽饲料加工过程中的一项重要工艺程序。粉碎粒度、粒度差异性、产量及单位产量能耗是衡量粉碎效果的重要指标。 其中，产量及能耗两个指标与企业效益密切相关，是生产企业重点关注的两个指标，而粉碎粒度和粒度的差异性两个指标不仅影响后续饲料混合及制粒的效果，而且与家禽饲料营养价值及其饲喂效果密切相关。饲料原料在粉碎过程中，粒度直径由大变小，物理形态发生了较大变化，但是原料的化学性质并未发生较大变化，因此饲料原料营养成分含量并未受到较大影响。虽然饲料原料营养成分未发生变化，但是饲料原料粒度由大变小，饲料原料表面积增加，相应地在家禽肠道中饲料原料与消化液中的消化酶、肠道黏膜表面接触的面积增大，饲料原料消化吸收率提高。粉碎能够提高饲料原料营养物质的消化吸收率，但是并非饲料粉碎粒度越小越好，李清晓等3研究显示，豆粕粉碎粒度分别为529、449、334、210 m时，饲料能量代谢率、干物质、粗蛋白质及主要氨基酸消化率不同，其中豆粕粉碎粒度为449 m的日粮上述营养物质消化率最高。孟艳莉等4在蛋鸡上的研究也显示，小麦粉碎过4 mm筛配制的日粮比过2、6 mm筛配制的日粮粗蛋白质消化率高，造成上述试验结果的原因：一方面是因为饲料原料粉碎后，在肠道内与消化酶、肠黏膜表面接触面积变大导致消化率提高所致；另一方面也与较大粒度饲料在动物肠道内能够通过机械刺激促进肠道发育有关，所以饲料原料并非粉碎粒度越小，营养物质消化吸收率提高越大，而是有一定的适宜范围。3.2 制粒工艺饲料加工过程中完整的制粒工艺包括调质和制粒两个过程，其中调质就是对饲料进行水热处理，使其淀粉糊化、蛋白质变性、物料软化，提高压制颗粒的质量和效果，最常见的调质方法是直接通入蒸汽进行水热处理；制粒主要指经过调质的粉状饲料在颗粒机的机械挤压作用下制成颗粒饲料的过程。家禽饲料制粒效果的主要评价指标是饲料含粉率、粉化率及颗粒硬度，其中含粉率是指颗粒饲料中未成颗粒的粉料占总饲料量的百分比，粉化率是指颗粒饲料在特定条件下产生的粉料占总饲料量的百分比， 硬度是指颗粒在径向所能承受的垂直压力，以千克力为单位。3.3 膨化工艺膨化工艺是指将饲料加温、加压处理，并挤出模孔或突然喷出压力容器， 压力迅速降低而体积突然膨大的过程，饲料在膨化机中的温度可达到120 170 ，压力可达到 2.94 19.71 MPa，停留时间可达 5 15s。根据膨化过程中是否进行水热处理，可将膨化工艺分为干法膨化和湿法膨化两种，湿法膨化相对干法膨化更具优势，一方面生产效率大大提高， 另一方面也降低了机器部件的磨损，所以目前常用的膨化工艺是湿法膨化。与制粒工艺相似，膨化工艺也包括调质和膨化两个过程，不同的是膨化过程中的温度及压力等参数比制粒过程中的相应参数值高，正是因为制粒和膨化工艺有相似的水温调质过程，同时在制粒和膨化时均有高温处理过程， 所以两者对饲料营养价值的影响相似，但是由于处理过程中温度、压力等参数的不同，所以两者也不完全一致。3.4 发酵工艺饲料发酵工艺主要是在人工控制条件下，利用微生物对单一饲料原料或混合饲料进行发酵处理，从而改善饲料原料或饲料品质的饲料加工过程。按照发酵介质形态的不同可将发酵工艺概况的分为液体发酵工艺和固体发酵工艺，本文中所指的发酵工艺主要指固体发酵工艺，即微生物在没有或基本没有游离水的固态介质上（饲料原料或饲料）进行发酵的饲料加工工艺。固体发酵工艺生产发酵饲料的过程受多种因素的影响，主要包括发酵物料碳氮比例、物料粉碎粒度与疏松程度、物料含水率、物料初始 p H 值、菌种种类与接种数量、发酵温度与发酵时间等，正是由于这些因素的影响，发酵饲料产品品质非常不稳定，在实际生产中，要尽可能的对上述参数进行优化和控制，以生产出品质优良稳定的发酵饲料产品。4 建立饲料安全系统现如今饲料的加工工艺已经基本能够满足动物的各种生长需要和动物产品的生产，但是动物饲料的安全性问题便浮出水面，显得尤为突出。因此建立饲料安全系统非常重要。4.1 危险因素4.1.1 物理性: 杂质，如玻璃和金属。4.1.2 化学性: 污染物或杂质，如杀虫剂残留、处理种子的药物、防冻剂、化肥。4.1.3 生物性: 杂质或污染物，如真菌毒素、沙门氏菌、有毒种子、昆虫。4.2 关键控制点及检测方法4.2.1 原料接受工段: 如控制毒素和杂物等。4.2.1.1 重金属残留原子吸收光谱分析在饲料中广泛应用，主要是对饲料中金属元素总量进行检测，如饲料中的铜、锌、铁、锰、钴、镍等金属元素的检测5。目前电感耦合等离子体发射光谱主要用于饲料中金属元素的分析，因为仪器的普及程度不如其他两种类型的仪器，因此在制定标准时很少采用。对饲料中金属元素的检测除应用光谱分析技术外，Mahesar 等6应用微分脉冲阳极溶出伏安法（DPASV）检测 28 中不同商业家禽饲料中的锌、镉、铅和铜，检出限分为 0.69、0.35、0.68 和 0.24 g/kg。4.2.1.2 农药残留及违禁药物添加我国国家标准中规定的饲料中农药残留如有机磷 （GB/T189692003）、除虫菊酯类（GB/T193722003）、氨基甲酸酯类（GB/T193732003）等大多数农药残留的检测均采用气相色谱分析方法。随着国家对饲料安全问题的重视，饲料标准化委员会组织制定了大批饲料中违禁药物的检测方法，如饲料中盐酸克伦特罗、呋喃唑酮、磺胺喹恶啉、磺胺二甲嘧啶、磺胺间甲氧嘧啶、盐酸氯苯胍等，饲料中西马特罗、地西泮、苯巴比妥、氯丙嗪、己烯雌酚、雌二醇、玉米赤霉烯酮、氢化可的松、氯霉素、金霉素、土素、氯苯胍、喹乙醇、莫能菌素、拉沙络西钠、杆菌肽锌、氯羟吡啶、尼卡巴嗪、盐霉素、林可霉素、百里霉素、盐酸氨丙啉、二甲硝咪唑等等，大部分采用液相谱或液相色谱-质谱联用技术进行分析。此外，也进行了一些饲料中药物尤其是违禁药物的分析研究工作，如 Wang等7通过固相萃取等净化技术，对饲料中硝呋烯腙进行液相色谱分析，检出限达到 0.05 mg/kg，定量限为 0.2 mg/kg。对饲料中多种药物的同步检测分析是现今饲料分析技术的主流方向之一。Shen 等8应用高效毛细管电泳测定了饲料中 5 种苯并咪唑类药物，检出限低于 2 mg/kg，所有药物的回收率均大于 73%，变异系数低于 10%。Galarini 等9应用液相色谱荧光检测器和紫外检测器检测了饲料中的 11 种喹诺酮类药物，检出限为 0.040.8 mg/kg，回收率为 69%98%，变异系数低于 10%。Driver 等10用柱后衍生离子交换色谱荧光检测了饲料中的新霉素 B 和新霉素 C，在治疗剂量的饲料产品中新霉素含量范围为50%0.005%（质量比，以新霉素为基础计）时，新霉素B 平均回收率是 100.4%，变异系数 2.28%，新霉素 C的回收率是 97.5%，变异系数 4.36%，均有良好的分析效果。免疫学方法是在特异性抗体-抗原反应原理基础上建立的，在 20 世纪初被用来进行肉的种类的鉴别，主要有酶联免疫法（ELISA）、放射免疫法（RIA）和免疫荧光法（FIA）。现在已有多种试剂盒被研发出来，用于饲料中违禁药物如盐酸克伦特罗、莱克多巴胺、地西泮、沙丁胺醇、氯丙嗪、四环素、呋喃类药物等。Jimnez 等11应用酶联免疫方法检测饲料中的磺胺类药物。Shiu 等12建立了灵敏的检测谷物饲料及饲料产品中伏马菌素 B1。完全竞争酶联免疫法检测商业饲料中的重组牛生长激素，在 20500 g/g有良好的线性关系，相关系数大于 0.98，日内和日间的变异系数为 3.4%和 5.3%，并且添加回收率为105%。Li 等13应用酶联免疫法检测饲料中的四种呋喃类药物，检出限为 0.22.1 ng/g，平均回收率为75.9%86.4%。Zhao 等14应用单克隆抗体酶联免疫法碱性饲料中的喹乙醇，与液相色谱检测方法有很高的相关性。4.2.1.3 生物污染蛋鸡饲料中的动物源性成分主要来自肉骨粉、鱼粉等，这可能导致传染性动物疾病的传播。而饲料在仓库中存放时，由于管理不当，也会造成饲料的污染，目前对饲料中动物源性成分检测主要以样品的组织学特性和品种特异性的生物标记物为对象（如蛋白质、DNA15和其它生物大分子16等），由于 PCR 技术发展迅速，已逐步被世界各国采用。经DNA提取，PCR扩增，电泳，纯化提取等步骤后，可以准确的检测其中的生物源性成分。该方法与平板培养的灵敏度及专属性基本一致。但也会有一些 PCR 检测阳性的饲料中并不能分离出相关细菌，因此 PCR 方法目前还不能完全替代平板培养法，但可以用来进行流行病学调查研究的方法。4.2.1.4 霉菌毒素饲料中的霉菌毒素是必检项目，常采用液相色谱串联质谱法进行测定。方法如下：1 方法原理样品以三氯甲烷萃取，净化并浓缩后，在选定的仪器参数下，进行液相色谱质谱分析。采用对照标准品的保留时间和特征碎片离子定性，外标标准曲线法定量。2 样品制备与净化按YC/T 31-1996要求制备试样。称取研磨好的试样5.0g，置于50ml 具塞锥形瓶中，加入20 ml三氯甲烷，超声提取30min。过滤，收集滤液于带有刻度尾管的浓缩瓶内，并用三氯甲烷洗涤滤渣，收集清洗液。用旋转蒸发仪将上述滤液在50水浴中浓缩至约1 ml，加入4 ml正己烷混匀，注入活化好的硅胶SPE小柱中。依次用5 ml正己烷、5 ml三氯甲烷淋洗，弃去流出液。然后，用10ml三氯甲烷甲醇溶液（体积比为9:1）分2次洗脱，收集洗脱液于带有刻度尾管的浓缩瓶内。在氮气保护，50水浴条件下，用旋转蒸发仪将样品浓缩至0.5 ml。待液相色谱、质谱分析。3 标准溶液配制用甲醇将黄曲霉素混标稀释为系列标准溶液，各目标化合物质量浓度如表所示。表1黄曲霉素标准溶液质量浓度ng/ml名称 1级 2级 3级 4级 5级 6级AFB1 20 10 5 2 1 0.5AFB2 6 3 1.5 0.6 0.3 0.15AFG1 20 10 5 2 1 0.5AFG2 6 3 1.5 0.6 0.3 0.154 仪器条件4.1色谱条件进样量：10g；色谱柱： Zorbax SB-C18(2.150mm,1.8m)；柱温：45；流速：0.5ml/min；流动相：A-10mol/L 乙酸铵水溶液，B-10mmol/L乙酸铵甲醇溶液；梯度洗脱：0minw(B)=5%、10minw(B)=40%、15minw(B)=100%、20minw(B)=100%，后运行5min。4.2质谱条件离子源：ESI；干燥气温度：325；干燥气流量：10L/min；雾化器压力：34.75KPa(50psi)；毛细管电压4000V；采集方式：MRM；三重串联四极杆液质多反应监测模式（MRM），参数见表2。表采集参数表名称母离子子离子扫描时间解离电压碰撞能采集模式定性定量定量定性定性定量定性定性定性定性定量定量定性定性此外，酶联免疫法用于霉菌毒素的测定研究取得新的进展，现已经研究并建立了黄曲霉素 B1、赭曲毒素 A、玉米赤霉烯酮、脱氧雪腐镰刀菌烯醇单克隆抗体酶联免疫方法，利用酶联免疫药盒可以快速测定饲料原料和成品饲料中霉菌毒素污染状况，为防霉保鲜和防霉剂的使用提供依据。4.2.2 存货控制: 如药物添加剂。4.2.3 配料工段: 秤的准确度。4.2.4 调质、制粒工段: 温度、时间。4.2.5 建立 HACCP 系统:在饲料加工过程中，找出最关键的加工工序或加工点， 可进行记录、分析的方法，并能正确操作，不要所有过程都监测，也不要使 HACCP 成为一纸空文。4.3 简易的监督和检查4.3.1 故障报告: 必须有一个严格的文字报告程序。如原料漏加、蒸汽压力太低、液体添加设备不准等。4.3.2 跟踪和回收系统: 在检测中发现有问题，而饲料已经售出，如何回收这批饲料。同时应做好用户意见反馈的记录与分析。4.3.3 建筑和地面: 要把建筑物和地面建好和维修好，以防尘、防晒、防潮、防鼠、虫、鸟等。总之，饲料品质的控制是一个系统工程，是动静相结合的过程，在静止中控制， 同时也要在流动中控制。需要过程控制和实验室的分析结合，过程控制是本，实验室分析是有效的补充。参考文献1 张宏福,张子仪.动物营养参数与饲养标准M. 中国农业出版社,1998：6.2 对外科技交流资料选编M.中国农业机械化科学研究院,1984：10.3 李清晓，李忠平，颜培实，等.豆粕粉碎粒度对肉鸡日粮养分利用率的影响J.家畜生态学报，2006，5（27）：2025.4 孟艳莉，李勇，张甦寅，等.小麦粉碎粒度对蛋雏鸡生长性能、抗体水平及粗蛋白质消化率的影响J.中国饲料，2013，4：2228.5 王加启，于建国. 饲料分析与检验M. 北京：中国计量出版社，2004：74-95.6 Mahesar S A, Sherazi S T, Niaz A, et al. Simultaneous assessment of zinc, cadmium, lead and copper in poultry feeds by differential pulse anodic stripping voltammetry J. Food Chem Toxicol, 2010,48(8-9): 2357-2360.7 Wang J R, Fu Z L, Wang J J. improving the Determination of Nitrovin in Feeds by Reversed -Phase LC with SPE J. Chromatographia, 2010, 70(7/8): 1259-1263.8 Shen J,Tong J, Jiang H, et al. Simultaneous determination of five benzimidazoles in feeds using high -performance capillary electrophoresisJ. J AOAC Int. 2009,92(4):1009-1015.9 Galarini R, Fioroni L, Anqelucci F, et al. Simultaneous determi nation of eleven quinolones in animal feed by liquid chromatography with fluorescence and ultraviolet absorbance detection J.2009, 16(46): 8158-8164.10 Driver J L, Thiex N, Ravnie D, et al. Single-laboratory validationfor the quantification of neomycin B and neomycin C in animalfeeds by liquid chromatography fluorescence detection with post-column derivationJ. 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