中国饲料企业2016—2017 年使用陈化玉米导致的黄膘肉问题及思考

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         玉米陈化的原因和组成的变化

  玉米籽实作为种子本身就是一个生命体,在收获后的储存期仍然在不断新陈代谢,籽实内部发生着各种生理生化变化,并且这种变化受到环境的影响。

  1.1 淀粉结构的变化

  淀粉是玉米籽粒中含量最多也是最重要的碳水化合物,大约占籽粒的70% 以上。淀粉分为直链淀粉和支链淀粉2 种,前者溶于热水, 支链淀粉在热水中溶解度很低。Nelles 等报道, 正常情况下,玉米淀粉量变不是主要方面,淀粉变化主要是“质”的变化,具体表现为随着储存时间延长粘度下降、糊化温度增加。在实际生产中也发现, 使用陈化玉米后,制粒难度增加,颗粒含粉率上升, 这对于禽料生产企业来说是一个比较大的问题。同时也有研究报道,谷物陈化影响到动物对淀粉的消化率。

  1.2 蛋白质结构的变化

  赵同芳报道,蛋白质的质变主要表现是醇溶性、盐溶性降低,被胃蛋白酶和胰蛋白酶的消化率减少;胚乳中的蛋白质、淀粉和细胞壁自身及相互间的作用增大,导致蛋白质之间形成二硫键(-S-S-)。卞科等研究发现,大米陈化过程中巯基(-SH)含量减少,二硫键含量上升,且巯基含量与粘度/ 硬度比值呈正相关。综上所述,谷物蛋白质在储存期间,总氮量不变,但各类蛋白质会发生变化,蛋白质的巯基会向二硫键转化,氨基酸也发生变化。农业部饲料工业中心对陈化玉米组成的研究发现,陈化玉米中的中性洗涤纤维从9% 左右增加到12%~13%,这可能和氨基酸的美拉德反应有关,因为测定美拉德反应的产物得到的就是中性洗涤纤维,说明玉米在储存过程中,蛋白质的结构发生变化。这是否对玉米氨基酸的消化率产生影响, 还需要进一步的研究。

  1.3 脂肪酸的变化

  玉米油的脂肪酸组成中饱和脂肪酸占15%,不饱和脂肪酸占85%。在不饱和脂肪酸中主要包含油酸和亚油酸,其比例为1:2.5。玉米油的脂肪酸组成一般比较稳定,亚油酸含量为55%~60%, 油酸为25%~30%, 软脂酸10%~12%, 硬脂酸2%~3%,亚麻酸含量极少。由于玉米中主要是不饱和脂肪酸,因此在储存过程中容易发生氧化变质问题。新鲜玉米的脂肪酸值在15~20 mg KOH/ 100g 干基,在合理储存期间其增长速度是缓慢的, 但在不良条件下迅速上升。脂肪酸值可达到250 mg KOH/ 100g 干基。在储存期间,玉米不断的呼吸作用和大量的水解酶使玉米中脂质发生水解产生大量的游离脂肪酸(脂肪酸值升高),这些游离脂肪酸和脂质易受自由基攻击而发生氧化和过氧化产生大量分子量较小的烃类、醛酮类等挥发性物质,导致更多的自由基和最终过氧化产物——丙二醛的产生。而脂质是细胞膜的主要组成部分,脂质的氧化必然造成细胞膜系统的破坏,使玉米籽粒内的电解质外渗的概率大大增加,所以在浸泡时,玉米籽粒浸泡液的电导率会增加。脂肪酸的次级代谢产物丙二醛具有强交联性,与过氧化物酶等蛋白质结合,导致蛋白质变性,过氧化物酶活性降低。当玉米陈化程度加深,籽粒内脂肪酸会不断增加,其降解进而会产生更多的丙二醛;丙二醛积累增加,会导致更多的抗氧化保护酶的活性降低或失活。酸性物质的不断积累,丙二醛含量不断增加,更多的蛋白质变性会导致玉米籽粒细胞膜系统的破坏,内部的代谢功能失调,最终导致玉米生理活性的降低,玉米储存品质下降。

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2陈化玉米对猪的危害

 

  我国是玉米生产大国,玉米种植面积超过3 亿亩,产量超过2 亿t,居世界第二。东北和华北是我国玉米主产区。由于我国长期的食物供给安全政策和粮食价格保护性收购, 这几年的玉米储备量很大。据估计,2017 年我国陈化玉米的储备量超过了2 亿t。这些陈化粮最终需要通过拍卖进入饲料、食品加工、淀粉和工业酒精生产。2016 年,中储粮就通过拍卖出售了大量的陈化玉米。我国不少饲料企业买到了低价的陈化玉米。

  由于陈化玉米在储存过程中出现缓慢的氧化过程,导致多种成分的自动氧化,最终使玉米中的油脂产生有毒物质醛及酮,产生蛤喇味、褪色、褐变等, 使玉米中的脂溶性维生素及叶黄素被氧化破坏,轻则导致饲料品质下降,重则造成中毒甚至死亡事故。因为这些自由基进入动物体内对肠黏膜、肝脏和神经等组织产生影响,引起动物采食量下降、腹泻、肝肿大等危害,影响动物生长发育。2016 年至2017 年上半年,由于中国部分饲料企业使用陈化玉米, 导致了区域性黄膘肉(生猪屠宰加工后发现猪肉皮下脂肪变黄的现象,这种肉被称为“黄膘肉”或“黄脂肉”)的发生,其中部分饲料企业出现了大量的黄膘肉问题投诉(图2)。

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  2.1 陈化玉米导致的黄膘肉问题

  自2016 年9 月以来,我国南方地区部分饲料企业陆续有客户投诉黄膘肉问题,其中有两家大型饲料企业的猪料产品黄膘肉问题尤为严重。具体表现为育肥猪出栏屠宰后, 胴体皮下脂肪、背膘发黄,偶见瘦肉组织发白渗水, 严重影响猪肉的卖相、等级和售价。一家全国性饲料企业由于黄膘肉问题导致2016 年猪料销量下滑40%;某饲料企业2017 年上半年发生黄膘肉的比例在5%~10% 不等,部分区域如四川、广西、华南地区投诉较多,而发生这类投诉对其猪料销量和利润影响较大。

  本次我国南方饲料企业出现大面积的黄膘肉猪问题都与企业使用了2013 年和2014 年的陈化玉米有关。由于陈化玉米的价格要比正常玉米价格低200~300 元/t,迫于成本压力,不少饲料企业拍买了陈化玉米,在检测霉菌毒素不超标后,开始在中大猪饲料中使用。通常,在使用陈化玉米的1~2 个月后,会开始出现黄膘肉问题,即便立即停用,仍会持续3~4 个月。因为猪一旦发生黄膘肉,脂肪细胞的代谢需要3~4 个月。

  2.2 陈化玉米导致的黄膘肉问题给饲料企业带来的损失

  本次出现黄膘肉的饲料企业,有几家饲料产销量都很大,以南方某企业为例,该集团年销售饲料近200 万t,每个月近18~20 万t,其中中大猪料占其饲料销量的近50% 以上。在使用陈化玉米后,出现了严重的黄膘肉问题,而出现黄膘肉的猪在市场上很难销售,只能通过其他途径进入食品行业,如加工火腿、卤肉等产品。2016 年8 月—2017 年4 月,毛猪价格在17~18 元/kg,黄膘肉猪只有6~8 元/kg,但仍然难以售出。对于出现黄膘肉问题的养殖户,饲料企业会给予每户每头猪200~700 元不等的赔偿,或者饲料企业把黄膘猪按市场原价收购。据估算,本次事件的直接损失总值在6 000 万以上,而且没有计算丢失市场的间接损失。

  2.3 陈化玉米给沙巴足球开户业带来的损失

  在猪料中使用陈化玉米除了会导致猪的黄膘肉以外,通过屠宰试验发现,出现黄膘肉的猪屠宰率只有75%~77%,而正常的猪在80% 左右。也就是说,每头100 kg 体重的猪, 屠宰后上市的猪肉(包括头)少了3~5 kg。按照100 万t 陈化玉米计算,每吨饲料使用陈化玉米600 kg, 可以生产160 万t 生长肥育猪饲料,按照中大猪的耗料增重比为2.8 计算,可以生产57 万t 左右的毛猪。按照80% 的屠宰率计算则可以产猪肉45.7 万t,但是如果屠宰率降到77%,则只有44 万t,相差1.7 万t。按照24 元/kg 的猪肉价格计算,仅屠宰率的损失就达到4.08 亿。这是屠宰场直接的损失,还没有考虑饲料企业的损失和农户的损失。

  另外,研究发现,使用陈化玉米饲养的猪,其肝脏较使用新鲜玉米饲养的猪大很多,以110 kg 的猪为例,每个肝脏比新鲜玉米组重500 g 左右,且肝脏颜色发黄(图3)。

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  2.4 陈化玉米副产品问题

  据了解,中储粮的拍卖玉米除一部分进入饲料企业之外,大部分进入玉米深加工企业,如玉米乙醇生产企业,而玉米乙醇生产企业的副产品DDGS 最终进入饲料企业。目前还没有关于陈化玉米生产的DDGS 营养成分、消化率、脂肪质量和对动物生产性能的相关研究。但可以推测的是,陈化玉米生产的DDGS 中蛋白质和脂肪的质量都不可能和新鲜玉米一样。

  3黄膘肉产生的机理分析

  关于黄膘肉问题,欧盟国家、澳大利亚和美国在对马、驴和鼠的研究中都有文献报道,国外将黄膘肉称为黄脂肪病(Yellow Fat Disease),也叫营养性脂肪(组)织炎(NutritionalSteatitis)或营养性脂膜炎(Nutritional Panniculitis),表现为脂肪细胞广泛变性,脂肪组织炎症和纤维化(脂肪脂织炎)和脂褐质(黄)色素沉积导致脂肪储备紊乱(脂肪变性)。Merck 兽医手册(Merck Veterinary Manual)论述该病:黄脂肪病的主要特征是脂肪组织明显发炎,“蜡样”色素("Ceroid" Pigment)沉积到脂肪细胞中。这种病主要发生在猫身上,其他动物比如大鼠、貂、马和猪也会发病。此病是由于饲粮中不饱和脂肪酸含量过高、而维生素E 或其他抗氧化剂缺乏,导致脂质过氧化,使“蜡样”色素沉积到脂肪组织中造成的。黄脂肪病在人工饲养的水貂中常常见到,水貂的黄膘肉和脂肪的氧化和饲料中不饱和脂肪酸的含量太高有关。

  目前较多学者认为,黄膘肉的饲料诱因最主要的是饲粮中不饱和脂肪酸含量过高,维生素E 和其他抗氧化剂却不足。在这种情况下,脂肪组织形成了一种棕色或黄色无定性的非饱和叠合物小体紫褐质(Lipofuscin),紫褐质为黄色,溶于脂肪,当紫褐质在脂肪中积累多时,眼观可以看到脂肪黄染。紫褐质在石炭酸品红染色会呈现紫红色(图4)。

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4Novus 猪黄膘肉模型的建立

 

  4.1 黄膘肉模型的建立

  诺伟司研发人员用不含维生素E+5% 氧化油脂和1.8%ω -3 脂肪酸的玉米- 豆粕型日粮饲喂20 kg 的生长肥育猪,在65 d 就产生了黄膘肉。从外观可以看出,黄膘肉猪的皮肤有明显的黄染(图5)。

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  用组织钻打孔取脂肪样品可以看出,黄膘肉猪的脂肪从肌肉层以上到皮肤7.jpg层都呈现明显的黄色(图6)。

 

  通过特殊染色发现,黄膘肉的组织中有色素颗粒沉淀(图7)。

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  4.2 黄膘肉猪的营养干预

  通过黄膘肉模型的建立可以看出,猪黄膘肉和饲料中维生素E 和脂肪的氧化有关。试验猪在65 d 出现黄膘肉后开始在日粮中添加200 IU 维生素E 和125 g 内源性抗氧化剂爱克多(Agrado),40 d 后,黄膘肉猪的表皮黄色消失。病理组织学观察可以看出,与正常猪相比,黄膘肉猪和只添加维生素E 的猪脂肪组织中仍然有褐色颗粒沉积,维生素E+ 爱克多组的脂肪组织中褐色颗粒逐渐减少(图8)。

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  通过黄膘肉模型的建立和营养干预可以看出, 氧化脂肪和过多的不饱和脂肪酸以及日粮中维生素E 的缺乏可能会导致猪黄膘肉的产生。因此,需要研究哪个因素对黄膘肉更为关键,同时研究是否可以在有氧化脂肪和维生素E 缺乏的状态下降低黄膘肉发生的风险。为此,诺伟司与维吉尼亚理工大学联合完成了该研究。试验分为5 个组, 其中,试验1~4 组的日粮中添加了5% 的氧化油脂和3.5% 的多不饱和脂肪酸,试验1 组为负对照,不添加维生素E 和爱克多,试验2 组添加11 IU/kg 维生素E,试验3 组添加125 mg/kg 爱克多,试验4 组添加11 IU维生素E 和125 mg/kg 爱克多,试验5 组日粮中添加5% 正常油脂和11 IU/kg 维生素E。该设计完全按照第一次黄膘肉产生的日粮模型设计,既可以检验黄膘肉模型是否具有重复性,又可以研究各处理是否会对黄膘肉产生影响。从试验结果可以看出, 氧化脂肪+ 不饱和脂肪酸+ 维生素E 缺乏产生了黄膘肉,单独使用维生素E 同样出现黄膘肉;单纯使用125 mg/kg 爱克多,阻止了背膘黄脂肪的产生, 但是腹脂仍然有稍微的黄染,但是爱克多+ 维生素E 处理组没有出现黄脂肪(图9)。通过该研究可以表明,诺伟司黄膘肉模型是可以复制的,同时通过内源性抗氧化剂和维生素E 合用可以阻止氧化脂肪导致的黄膘肉。

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  需要注意的是,1~4 试验组用同样的氧化日粮, 但是背膘厚度完全不同,说明氧化脂肪严重破坏了猪肝脏的能量代谢功能,而内源性抗氧化物爱克多可以改善肝脏对能量的代谢。该研究同时发现,在氧化脂肪和高不饱和脂肪酸互作条件下,猪的生产性能受到严重影响。

  5陈化玉米导致黄膘肉的机理分析

  通过黄膘肉模型的建立和营养干预可以看出, 猪黄膘肉的产生与脂肪氧化、体内抗氧化能力下降以及不饱和脂肪酸相关。而陈化玉米存在诱导黄膘肉的这几个因素,如脂肪已经严重氧化,用基本的酸价、过氧化值已经不能够正确地评估陈化玉米中的脂肪质量,陈化玉米和饲料混合后,很快导致饲料脂肪的氧化。特别是饲料企业为了提高猪的生长速度和降低耗料增重比,在饲料中又额外添加脂肪。从表1 结果可以看出,虽然在玉米中的脂肪氧化值不高,但配合饲料中氧化值很高,说明陈化玉米的氧化脂肪诱导了饲料中脂肪的氧化。而玉米中的脂肪多为不饱和脂肪,已经严重氧化的不饱和脂肪在猪体内被吸收,快速诱导了猪体内不饱和脂肪的快速氧化,如果猪只本身抗氧化能力下降,就可能导致黄膘肉。

  6陈化玉米在猪饲料中应用亟待解决的问题

  陈化玉米在饲料中使用未来将长期存在,这是因为我国为了食品供给安全和玉米价格保护,每年都要储备一定量玉米,而这些玉米在储存2~3 年后都会被拍卖,进入饲料和酒精加工等行业,而由陈化玉米以及副产品DDGS 导致的动物生产性能和猪肉品质等方面的问题很少有研究。正确地指导陈化玉米在饲料中的使用,必须解决如下问题:

 

  陈化玉米的脂肪组成变化

  监控玉米脂肪随保存时间的结构变化,如饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、顺式脂肪酸和反式脂肪酸比例的变化以及脂肪酸结构的变化等。

 

  陈化玉米的脂肪氧化指标

  目前的脂肪氧化检测方法不能正确判断陈化玉米脂肪的氧化程度,必须要找到能够正确反映陈化玉米脂肪氧化的指标, 为饲料企业选择合适的陈化玉米用于饲料提供依据。

 

  陈化玉米的净能和消化能

  目前饲料企业没有可以依赖的数据库来使用陈化玉米,仅用经验摸索陈化玉米的净能和消化能,陈化玉米的存放时间、存放温度和净能的关系没有一个标准,饲料企业也没有可靠的指标来判断。这需要通过消化代谢试验来逐一确定不同陈化玉米的净能和消化能,为饲料企业提供依据。

 

  陈化玉米生产的DDGS 及指标

  关于陈化玉米生产的DDGS 几乎一无所知。这部分的研究和陈化玉米的研究应该共同进行,特别是陈化玉米生产的DDGS 氨基酸消化率的测定和净能的测定。

 

  什么样的陈化玉米或者组合可以导致黄膘肉

  本次陈化玉米导致的黄膘肉事件发生面较广,但是并不是所有使用陈化玉米的猪都出现黄膘肉。这就需要研究什么样的陈化玉米可以导致黄膘肉,哪些指标和黄膘肉的形成有关。饲料配方中哪些因素和陈化玉米互作产生黄膘肉?这些问题都需要研究,只有研究清楚这些关键问题,才可以让饲料企业正确地使用陈化玉米。

 

  如何阻止陈化玉米导致的黄膘肉

  已有研究可以通过营养手段阻断由氧化脂肪和高不饱和脂肪酸导致的黄膘肉,这个方法是否可以阻断陈化玉米导致的黄膘肉,目前还没有这方面的研究。因此,需要找到阻止陈化玉米导致的黄膘肉的有效方法,如果能够成功,这将为我国近2 亿t 陈化玉米在饲料中的使用提供有价值的指导方案。

[责任编辑:猪小妹]
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陈化玉米,饲料玉米,黄膘肉,猪肉

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