发酵饲料分析检测技术

2019-10-31 16:56:55      点击:

近年来,生物饲料研究与应用已经成为饲料行业研究的热点。《农业部“十三五”规划》也明确提出生物饲料产业对促进农副资源饲料化与高效利用、推动饲料配方体系的变革、改善动物生产性能、降低养殖成本、实现从减抗到无抗养殖、减排环保等具有重要意义。

生物饲料是未来发展方向,目前我国从事生物饲料行业的企业数量已经有1000 多家,微生物饲料添加剂和酶制剂产量已经超过20 万t,发酵饲料产品产量110 多万t,增幅超过20%。国家对于发酵饲料的质量标准与控制,也在不断的规范发展。生物饲料领域第1 个团体标准T /CSWSL 001—2018《生物饲料产品分类》于2018 年1 月1 日发布,《发酵饲料技术通则》、《饲料原料酿酒酵母培养物》、《饲料原料酿酒酵母发酵白酒糟》和《饲料添加剂植物乳杆菌》4 项团体标准于2018 年9 月7 日发布,对规范我国生物饲料产业自律性和行业健康发展意义重大。

1 饲料原料

1.1 发酵饲料

《饲料原料目录》中含有12 类:谷物及其加工产品,油料籽实及其加工产品,豆科作物籽实及其加工产品,块茎、块根及其加工产品,其它籽实、果实类产品及其加工产品,饲草、粗饲料及其加工产品,其它植物、藻类及其加工产品,乳制品及其副产品,陆生动物产品及其副产品,鱼、其它水生生物及其副产品,矿物质,微生物发酵产品及副产品。

生物饲料,总体来讲,要使用在我们允许的饲料目录和添加剂里的原料,通过生物工程技术,进行处理,包括发酵饲料、酶解饲料、菌酶协同发酵饲料和生物饲料添加剂。

使用《饲料原料目录(2013)》和《饲料添加剂品种目录(2013)》等国家相关法规允许使用的饲料原料和微生物,通过发酵工程技术生产、含有微生物或其代谢产物的单一饲料和混合饲料。鉴于生物饲料添加剂种类繁多,本文仅就发酵饲料的检测技术进行综述。

1.2 常规检测指标

《GB/T 6435 饲料水分的测定》、《GB/T 12456 食品中总酸的测定》、《GB/T 6432 饲料中粗蛋白测定方法》、《GB/T 643 饲料中粗脂肪的测定》、《GB/T 6434饲料中粗纤维的含量测定过滤法》、《GB/T 6438 饲料中粗灰分的测定》、《GB/T 18246 饲料中氨基酸的测定》、《GB/T 22492 大豆肽粉》、《GB/T 6439 饲料中水溶性氯化物的测定》、《GB/T 13885 饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定》、《GB/T 20806饲料中中性洗涤纤维(NDF)的测定》、《NY/T 1459 饲料中酸性洗涤纤维的测定》、《GB/T 17817 饲料中维生素A 的测定 高效液相色谱法》、《GB/T 20194 动物饲料中淀粉含量的测定 旋光法》。

1.3 卫生指标

《GB 13078 饲料卫生标准》、《GB/T 13079 饲料中总砷的测定》、《GB/T 13080 饲料中铅的测定》、《GB/T13092 饲料中霉菌总数测定方法》、《GB/T17480 饲料中黄曲霉毒素B1 的测定方法》、《GB/T 30956 饲料中DON 测定》、《GB/T 28716 饲料中玉米赤霉烯酮的测定》、《GB/T 18869 饲料中大肠菌群的测定》。

1.4 微生物指标

《GB/T20191 饲料中嗜酸乳杆菌的微生物学检验》、《GB/T26428 饲用微生物制剂中枯草芽孢杆菌的检测》、《 NY/T 2131 饲料添加剂  枯草芽孢杆菌》、《NY/T 1461 饲料微生物添加剂地衣芽孢杆菌》、《NY/T 1969 饲料添加剂  产朊假丝酵母》、《GB/T22547 饲料添加剂 饲用活性干酵母》、《GB 4789.2 食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》。

1.5 规则规范

《饲料原料目录》、《饲料添加剂品种目录》、《饲料添加剂安全使用规范》、《JJF1070 定量包装商品净含量计量检验规则》、《定量包装商品计量监督管理办法》、《GB 10648 饲料标签》、《GB/T 14699.1 饲料采样》、《GB/T 16764 配合饲料企业卫生规范》、《GB/T 10647 饲料工业术语》、《GB/T 20195 动物饲料 试样的制备》、《GB/T 18823 饲料检测结果判定的允许误差》。

1.6 延伸检测指标

《GB/T 5009.157 食品中有机酸的测定》、《NY/T2796 水果中有机酸的测定 离子色谱法》、《GB/T23881 饲用纤维素酶活性的测定 滤纸法》、《NY/T912 饲料添加剂 纤维素酶活力的测定分光光度法》、《 GB/T 28715 饲料添加剂酸性、中性蛋白酶活力的测定  分光光度法》、《NY/T 1372-2007 饲料中三聚氰胺的测定》。

2 关键检测项目

2.1 酸度

2.1.1 分类

可以采用化学滴定法和液相色谱法测定。化学滴定法测定的是游离酸,结果以乳酸计(游离酸中乳酸占主导);液相色谱法测定的是游离酸与有机酸盐,结果是以游离酸含量计。

如果液相色谱法存在分离度低的情况时,可以用生物传感分析仪等其他方法对乳酸和乙酸进行测定。

2.1.2 化学滴定法

(1)样品处理:取有代表性样品至少200g,放入粉碎机粉碎,使其能完全通过40 目筛孔,充分混合。称取1~2g 试样,精确至0.0001g,置于100mL 烧杯中,加入100mL 无二氧化碳水,加入转子,在磁力搅拌器上搅拌10min,使试样中的有机酸全部溶解于溶液中。

(2)测定过程

方法一:待测定溶液中加入0.2mL1%的酚酞指示剂,用0.1mol/L 氢氧化钠标准滴定溶液滴定至微红色30s不褪色。记录消耗的标准溶液的体积。

方法二:用pH 值指示终点, 0.1mol/L 氢氧化钠标准滴定溶液滴定控制pH 在8.0~10.0 之间。记录消耗的标准溶液的体积。

(3)结果处理

根据酸碱中和原理和化学反应的计量关系,计算氢离子含量,结果以乳酸计。计算结果表示到小数点后两位。同一样品两次测定结果之差,不得超过两次测定平均值的2%。

2.1.3 液相色谱法

有机酸的测定方法有离子色谱法、毛细管电泳法、气相色谱法等;HPLC 法具有方法简单,分析速度快,灵敏度高的特点。

因饲料原料与发酵产物成分的复杂性,导致组分分离度低,造成测定结果偏高的现象。此时可以用两种色谱柱分别进行检测,进行对比。一种方法是用C18 柱(GB/T 5009.157 食品中有机酸的测定),还可以采用有机酸氢柱进行分析,参数如下:

色谱柱:Aminex HPX-87H, 300 mm×7.8 mm;

保护柱: Micro-Guard Cation H cartridge,30×4.6mm;

流动相: 0.005 mol/LH2SO4;

温 度: 65 ℃;

流 速:0.6 mL/min;

进样量: 15μL;

检测器: 示差折光检测器;

分析时间: 30 min。

2.1.4 生物传感分析仪法

SBA-40D 型生物传感分析仪利用酶促反应来进行定量分析,测定的关键传感器是固定化酶和H2O2 电极复合传感器。

样品经稀释到合适的浓度范围,用进样针从进样口注入反应池内,由反应池搅拌系统混匀。混匀的样品透过固定化酶传感器的支撑膜,在酶的催化下发生上式所示的生化反应,产生H2O2 。因为反应池恒体积,每次进样量也固定,所以反应池内样品浓度与进样样品浓度是固定的比例关系。酶反应放出的H2O2 透过酶膜的内层在铂金电极表面失去电子还原成H2O,铂电极获得电子产生电流信号,该电流信号与H2O2 的浓度成比例,而H2O2 浓度与底物浓度成线性比例关系。通过比较被测物和标准样品产生的H2O2 量,就可计算出被测样品中底物的含量。分析过程基于以下生化反应(表1):

2.2 益生菌

枯草芽孢杆菌和乳酸菌、酵母菌有区别,它在发酵饲料中存在营养体与芽孢体。如果测定样品中芽孢体可全部参照国家标准的样品处理方法,如果测定样品中的总数,则不能将样品80 ℃水溶处理,因为营养体在此条件下能被灭活。

单一微生物的计数方法均可参照国家标准,但对于添加多种微生物的发酵饲料,由于微生物之间的相互作用,造成平板上菌落类型多、计数低的情况,进而对质量无法进行准确判断。因此根据微生物特性,对样品迚行预处理和选择合适的培养基,能准确检测益生菌数量。

发酵饲料中枯草芽孢杆菌用水稀释后在NA 平板上涂布,嗜酸乳杆菌用50mg/L 纳他霉素溶液稀释后在MRS 平板上涂布,产朊假丝酵母菌用水稀释后在孟加拉红平板上涂布(图1-3)。

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2.3 蛋白质

2.3.1 分类

含氮物质,分为无机氮和有机氮。有机氮可分为水溶性有机氮和水不可溶性有机氮,也可分为酸溶性有机氮和酸不溶性有机氮。在饲料发酵过程中,关注的指标是无机氮、水溶性有机氮、酸溶性有机氮、游离氨基酸、总氨基酸。

2.3.2 无机氮

无机氮是非蛋白氮,其含量的高低影响饲料中粗蛋白的含量。样品不需要消解,可直接测定或用水或酸溶解后测定清液。

2.3.3 有机氮

水溶性有机氮:精确称取一定量的样品(40 目通过率100%),用水溶解,混匀作静置5 min,过滤,去除初滤液,滤液作为待测液。样品消解后测定总氮,减去水溶性无机氮。

酸溶性有机氮:精确称取一定量的样品(40 目通过率100%),用15%的三氯乙酸溶液溶解,混匀幵静置5 min,过滤,去除初滤液,滤液作为待测液。样品消解后测定总氮,减去酸溶性无机氮。

2.3.4 氨基酸

游离氨基酸:精确称取一定量的样品(40 目通过率100%),用pH=2.2 的柠檬酸钠缓冲溶液溶解混匀幵静置5 min,过滤,去除初滤液,滤液作为待测液用氨基酸分析仪进行测定。

总氨基酸:不同的氨基酸采用不同的消解方法。酸水解测定赖氨酸、苏氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、精氨酸。碱水解测定色氨酸。氧化水解测定蛋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸。

2.3.5 肽

肽=酸溶蛋白-游离氨基酸。

2.4 碳水化合物

同蛋白质,存在还原糖、可溶性总糖、淀粉之分。最主要是根据试验或生产需要选择测定合适的检测项目。在发酵饲料生产过程中,微生物需要利用可溶性还原糖或可溶性多糖通过酶解作用转化的可溶性还原糖;因此在制定发酵饲料配方时,需要考虑提供的糖能否满足微生物的生长代谢需求,进而才能得到需要的代谢产物。而在最终的发酵饲料产品中,因涉及到发酵饲料如何在日粮中添加的问题,比较关注对饲料中最终存在的还原糖、淀粉等。

3 结 论

发酵饲料的检测项目,首先是卫生指标,必须符合国家标准;其次是理化指标,需根据生产厂家的质量目标而定;这两类项目需要在企业标准中明确标注。最后是宣传指标,可对有益营养成分或产品的亮点指标如氨基酸、酶活力、有机酸等进行介绍,可附有第三方检测机构出具的检测报告作为证明。

发酵饲料的检测方法,主要依据相关的国家标准、行业标准,但并不是全部参照方法,需要结合样品的实际特性和需求进行选择。

相关链接:99多功能饲料发酵剂——高浓度乳酸菌为主的固态饲料发酵剂,更轻易成功、效果更好的生物饲料发酵剂,简单好用的中草药发酵剂


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