饲料中水分活度对霉菌生长和产毒的影响检测方案

饲料防霉《饲料工业》2005年第26卷第19期 饲料防霉魏金涛等饲料水分活度及其对霉菌生长和产毒的影响 饲料水分活度及其对霉菌生长和产毒的影响 魏金涛齐德生 水分可能是控制微生物对食品破坏的单独的最重要因素 Chirife J ，Buera MD ，1996)。同样水分是霉菌在饲料上生长繁殖的必要条件，无论是饲料原料，还是配合饲料，或者是浓缩饲料，都含有一定量的水分。存在于饲料中的水分有游离水和结合水之分微生物能够利用的是游离水。一般来说，含水分多的饲料微生物容易生长，含水分少的饲料微生物不容易生长，所以，自古以来人们就利用干燥的方法来储存食物。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的反映饲料中能够被微生物利用的实际含水量，如水分含量为4%~9%富油的坚果，水分含量为9%~13%富含蛋白质的豆类和水分含量为18%~25%富含果糖的水果的水分活度值都大约是 0.7 M.R.ADAMS and M.O.MOSS ，2004 )， 而大多数霉菌不能在水分活度值低于0.7下生长。因此不能用饲料中总的含水量来评价微生物对饲料发霉的影响。自从Scott (1957)提出水分活度 (Water Activity )的概念以来，人们在研究食品中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。 1水分活度的概念 饲料的水分活度(简称A)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。即： 式中：A——水分活度； P——在一定温度下基质(饲料)水分所产生的蒸气压； Po——在与P相同温度下纯水的蒸气压； ERH—基质(饲料)的相对湿度。 水分活度是水分在食物中单独的最重要的特性Anthony J. Fontana ，1998)，是决定食物质量和安全性 ( 魏金涛寿中农业大学动物科技学院 430070 湖北武汉。齐德生单位及通讯地址同第一作者。 ) ( 收稿日期2005-08-01 ) 的最重要因素之一 (A.J.Fontana ，2000)水分活度是饲料质量控制体制中的一个重要指标，它可以影响饲料中微生物的繁殖、代谢、抗性和生存。 2水分活度和其它环境因素的关系2水分活度和环境相对湿度的关系 相对湿度 Relative Humidity )是空气中含水量与其饱和含水量之比(在一定温度下)通常用百分比表示，而水分活度是用小数来表示的。如上公式在平衡时水分活度和相对湿度有如下的关系： 环境的相对湿度对饲料质量变化的影响是因为它直接影响饲料的水分含量和水分活度。在一定温度下，饲料的水分活度和环境的相对湿度总是趋于平衡。当环境相对湿度小于饲料的水分活度时，饲料的水分就逐渐逸出水分活度下降直至与环境相对湿度. 相等为止；当环境相对湿度大于饲料的水分活度时，环境中的水蒸气就进入饲料，使饲料的水分活度增大，最后也是二者达到相等为止。利用这一特性可以测定饲料的水分活度。如要测定一基质或溶液的水分活度，可将饲料放在一密闭空间，待其与该空间空气湿度相平衡时，测定空气的相对湿度(常用干湿球温度计的温度差来计算)就可得其水分活度。 2.2 水分活度和环境温度的关系 饲料的水分活度和温度有关，而且温度对水分活度的影响在冰点以下远大于在冰点以上。在冰点以上的温度时，随着温度的升高，水分活度也升高。，-一般的温度每变化10℃水分活度变化 0.03~0.2。在冰点以下温度时，水分活度与试样成分无关，仅取决于温度，即冰相存在时水分活度不受溶质的种类和比例的影响。 溶液的水分活度除和溶液的溶质种类、溶质比例有关外，也和环境的温度有关。一般来讲在等浓度的溶液中溶液的温度越高其水分活度越低。表1是饱和溶液在不同温度下的水分活度值。 2.3 水分活度和饲料中水分含量的关系 一般情况下，饲料中的水分含量越大其水分活 度就越大，但是两者之间的关系并不是简单的正比例关系，而是和温度有着非常敏感的关系 M.R.ADAMSand M.O.MOSS，2004)。因此要确切的研究饲料中的水分含量和水分活度的关系，可以在恒定的温度条件下以饲料的水分含量为横坐标，以相对应的水分活度值为纵坐标作图，这样得到的曲线称为饲料的等温吸附曲线。等温吸附曲线一般是S型曲线少数含有较多糖分和可溶性小分子的食品其等温吸附曲线呈J型。文友先等(1998)使用水分活度仪测定稻谷吸附与解吸等温线的试验研究，得出结论为稻谷的吸附与解吸等温线呈反S形。 Mazza G.等(1985)报导几种荞麦的等温吸附曲线为典型的S型曲型。徐宝才等(2003)试验结果表明四川苦荞籽粒的等温吸附曲线也为典型的S型曲线。赵新淮等(2004)测定两种大豆制品的等温吸附曲线符合 BET 和 Halsey 数学模型，但是 BET方程存在一定的局限性。 表1部分饱和溶液在不同温度条件下的水分活度值 饱和溶液 温度(C) 0 5 10 15 20 25 30 硝酸镁 0.604 0.598 0.574 0.559 0.544 0.529 0.514 碘化钾 0.744 0.733 0.721 0.710 0.700 0.689 0.679 氯化钾 0.885 0.885 0.868 0.859 0.851 0.843 0.836 氢氧化钾 - - - 0.09 - 0.07 氯化镁 - - 0.331 0.324 3饲料中的霉菌与水分活度的关系 3.1饲料中的霉菌毒素及其危害 霉菌毒素 Mycotoxins )的研究是从英国1960年火鸡爆发X病开始的，饲料中对畜禽影响比较大的霉菌毒素主要有黄曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、T-2毒素、赭曲霉毒素、烟曲霉毒素和麦角生物碱等LW.Whitlow and W.M.Hagler ，2004)。但是近几年来以黄曲霉毒素和玉米赤霉烯酮对畜禽危害最大。 黄曲霉毒素 (Aflatoxin)是黄曲霉和寄生曲霉产毒菌株的代谢产物，主要污染玉米、花生、棉籽及其饼粕。黄曲霉毒素不是一种单一的物质，而是一类结构及其相似的化合物B1和 B2 (由黄曲霉产生)及 G1 和G2 由寄生曲霉产生等 (Cotty et al.，1994).黄曲霉毒素的毒性与其结构有关，其中黄曲霉毒素B1 的毒性.最强。各种动物中雏鸭对黄曲霉毒素最为敏感猪、火鸡、仔鸡易感反刍动物不敏感。动物黄曲霉毒素中毒的表现有食欲下降、运动失调、生长减慢、肝脏毒性等Nibbelink ，1986)。 Qureshi et al (1998 )发现饲料中的黄曲霉毒素可以传递到鸡蛋中，人类食用了这些被黄 曲霉毒素污染的鸡蛋，通过食物链也可以传递到人体，使人体发生中毒 (Schiefer ，1990 ) 玉米赤霉烯酮(Zearalenone)主要是由禾谷镰刀菌产生的一类雌激素样毒素，主要污染玉米、燕麦、高粱、芝麻和青贮料LW.Whitlow and W.M.Hagler，2004)。玉米赤霉烯酮可以使动物发生雌激素亢进症，其中以猪最为敏感，反刍动物不很敏感，肉仔鸡和产蛋鸡也不易感，甚至在较高的剂量下也不易感。玉米赤霉烯酮中毒主要表现为发情前小母猪阴户红肿、阴道黏膜充血、乳腺增大小公猪出现"雌性化"症状还可引起母猪窝产仔数减少。饲料中含有高剂量的玉米赤霉烯酮可以导致奶牛产奶量下降、腹泻、下痢等症状 Coppock et al. ，1990)，玉米赤霉烯酮也可以在牛奶中残留，可以通过食物链对人类产生威胁 PreluskyDB et al. ，1990)。 3.2 霉菌生长的水分活度值 霉菌生长要求的水分活度较其它微生物如细菌和酵母都低。一般地水分活度值在0.60以下，所有霉菌都不能生长少数霉菌可以在水分活度值为0.65时生长这类霉菌称作干性霉霉，如灰绿曲霉、薛氏曲霉、赤曲霉、阿姆斯特单曲霉等。这些干性霉菌的孢子在水分活度值0.73~0.75时经过1~4周的时间，有部分可以发芽，当水分活度值为0.70时与饲料有关的霉菌孢子发芽的极少见。在相对湿度高水分活度值大于0.85)的环境中霉菌的生长能够引起饲料的严重霉烂，但是霉菌生长的最适水分活度值在 0.93~0.97之间。表2列出了各种霉菌生长(跑子萌发)的最低水分活度值。 表2饲料中各种霉菌生长(孢子萌发)的最低水分活度值 霉菌 最低水分活度值 霉菌 最低水分活度值 根霉属 0.92~0.94 白曲霉 0.75 葡萄孢霉属 0.93 灰绿曲霉 0.73~0.75 毛霉属 0.92~0.93 亮白曲霉 0.72 乳粉孢霉 0.895 圆锥曲霉 0.70 黑曲霉 0.88~0.89 淡蓝色青霉 0.70 青曲霉 0.80~0.83 匍匐曲霉 0.65 烟曲霉 0.82 赤曲霉 0.65 黄曲霉 0.80 阿姆斯特单曲霉 0.65 杂色曲霉 0.75 薛氏曲霉 0.65 3.3 饲料的水分活度与霉菌毒素的产生 由许多霉菌产生的毒枝毒素至少有200多种，所以水分活度与霉菌的生长及毒素产生的关系是很复杂的。一般认为生毒霉菌的生长所需的水分活度值要比其毒素形成所需的水分活度值低，但是霉菌生长 的代谢水的产生可以使生长环境的水分活度值增加(李琳、万素英2000)。M.Jimenez et al(1996)在水分活度值为0.9728℃的条件下培养 14d ，12℃的条件下培养26d，结果发现在第15d至第30d时玉米赤霉烯酮产生速率最快，在水分活度值为0.95时，玉米赤霉烯酮产生的最大量为 9.3mg/kg。A.Nesci 等(2003)的研究发现在水分活度值为0.809和0.747时，无论是否在培养基中添加抗氧化剂培养基中培养的黄曲霉都不会产生黄曲霉毒素。Gqaleni， Net al.(1997)在水分活度值为0.90温度为20℃和37℃条件下培养15d结果未发现有黄曲霉毒素B1产生。建筑物里的真菌在水分活度值接近0.8时开始生长，但是可以显著产毒的水.分活度值要达到 0.95 以上Kristian Fog Nielsen ，2003) 4结语 水分活度概念的提出，为食品工业的发展起了积极的推动作用，有大量的应用水分活度概念指导食品生产的成功例子。但是在饲料行业仍然一直延续使用水分含量作为饲料防霉和防止霉菌产毒的安全指标随着动物营养学者们对水分活度认识以及研究的深入相信水分活度概念也将成为关于饲料防霉和防止霉菌产毒的新安全指标。 ( 参考文献 ) ( 1 杜克生编著.食品生物化学.第1版[M].化学工业出版社，2002.14~ 19 ) ( 2 卞科.水分活度与食品储藏稳定的关系[J].郑州粮食学院学报， 1997(18)：41~48 ) ( 3 李琳，万素英.水分活度(Aw)与食品防腐J.中国食品添加剂 ，2000 (4)33~37 ) ( 4 文友先，张家年.水分活度仪测定稻谷吸附与解吸等温线J.粮食 与饲料工业，1998(2)：18~20 ) ( 5 徐宝才.温、湿度对贮藏苦荞品质的影响[J].中国粮油学报2003 (5)31~35 ) ( 6 郑晓东主编.食品微生物学.第1版[M]. 浙江大学出版社， 2001.119~126 ) ( 7 A .J.Fontana U n d erstanding the Importance of Wa t er Act i vity in Food[J]Cereal Foods W o rld Janury，2000，45(1) ：7~10 ) ( 8 A.M.Sereno e t a l P r ediction o f water a c tivity o f osmotic s olutions [ J ]Journal of Food Engineering， 2001，49 ：103~114 ) ( 9 A .Nesci e t al. ， C ontrol of Aspergillus growth and aflatoxin production u sing a n tioxidants at d i fferent conditions of w a te r activi t y a nd PH [ J ]Journal of Applied Microbiology， 2003，95 279~287 ) ( 10 A nthony J. FontanaWATER A C TIVITY ： WHY I T IS I MPOR- TANT F O R FO OD SAF E T Y Prese n ted at t h e Fir s t NS F Int e r na-tional Conference on F ood Safety [C]， November 16 ~18 ， 1998.177~185 ) ( 11 Chirife J . Buera M D W a ter ac t ivity，water glass dynamics ， and thecontrol of m icrobiological g rowth i n f o ods [J]Crit Rev F ood S c i. ， 1996，36(5)：465~513 ) ( 12 Coppock R W et al . Apparent ze a ralenone intoxication i n a dairyherd f rom feeding spoiled acid-treated corn [J]Vet Hum Toxicol.， 1990，32(3) 246~248 ) ( 13 Cotty e t al. Agiculture aflatoxins and a s pergillus I n T h e Genus As- p ergiLlus[C] ， 1994， 1 ~27 ) ( 14 Gqalen i ， N e t a l. ， Effect s of temperature， wa t er activ i ty， an d inc u ba- t ion time o n p roduction o f aflatoxins and c y c lopiazonic a c id by an i solate of Aspergillus flavu s i n surfac e aga r culture [ J]Applied &Environmen t al M icrobiology M ar， 1 997，63(3)：1 048~10 5 3 ) ( 15 Kristian Fog N ielsen M ycotoxin production b y indoor m o l ds [J ] Fungal Genetics and Biology， 2003，39 ： 103~11 7 ) ( 16 L W.Whitlow a n d W . M.Hagler My c otoxins in fe e ds [J ] Feedstuffs September， 2004，15：66~76 ) ( 17 M.Jimenez et a l . ，Influence of water a c tivity and t e mperature on the p roduction o f zearalenone i n c orn b y three F usarium s p ecies [J]In- te r national Journal of Food M icr o biology， 1996，29 ：41 7 ~4 2 1 ) ( 18 M.R.ADAMS an d M. O .MO S S Food Mic r obiology [M] the S e condEdition Published b y t he Royal S ociety of Chemistry 2004 37~48 ) ( 19 Mazza G . ，Campbell etal . Influence of wa t er a c tiv i ty and temperatu r e on d ehulling of buckwheat. [J]Cereal Chem.， 1 985 ， 6 2(1) 3 1~34 ) ( 20 Nibbelink A f latoxicosis i n f ood a nimals ：A c l inical r eview I o wa State Univ.Vet[C]，1986 48 2 8~31 ) ( 21 Palle Krogh Edite M y cot o xins in food [M ] U.S.Edition published by A CADEMIC PRESS INC. ，1987，18 ： 65~75 ， 188~190 ) ( 22 P relusky D B et al.， M i nimal transmiss i on of zearalenone to milk of dairy cows J]J Environ S c i. H e alth B.， 1990，25(1) ：87~103 ) ( 23 Qureshi et al.， Dietary exposure of br o iler br e eders t o aflatoxin re - sults in immune d i sfunction i n p rogeny c h icks [].Pourtry S ci.，1998.77 ： 812~819 ) ( 24 Schiefer，H.B. Mycotoxincosis of domestic animals a nd their d iagno-sis [J]Can.J.Physiol.Pharmacol 1990，68：987~990 ) ( (编辑孙崎峰 sqf0452@126.com) ) 培育成功 近日，中国美利奴肉用品系、超细毛品系、多胎肉用品系研究课题在伊犁市通过鉴定，这标志着困扰我国养羊业多年的肉毛兼用型羊优质肉用、毛用性能难以兼备的问题得到解决。 目前新品系累计杂交改良细毛羊超过 100万只 新增经济效益1.1亿元在促进区域经济发展和职工群众养羊增收上发挥积极作用。尤其令人高兴的是3个品系同时通过鉴定在我国细毛羊育种史上尚无先例。 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved http：//www.cnki.net