生产系统和实践管理对环境、奶制品质量和安全的影响

陶晓明

(哈尔滨商业大学 管理学院，哈尔滨 150028)

0 引 言

研究显示，经常食用乳制品可能有助于降低慢性疾病的风险，如心血管疾病、糖尿病、肥胖、代谢综合征和许多类型的癌症。并且牛奶和奶制品在儿童成长，维持身体健康和预防慢性疾病等方面的有着重要的意义[1]。近来某些牛奶加工商和零售商开始关注描述特殊生产系统和奶牛场管理程序的标识说明，从而误导消费者认为在特定条件下生产的牛奶比其他的更健康或更安全。标识包括有机耕作，不使用转基因生物、农药、离子载体抗生素和市场上销售的重组牛生长激素(r-bST)的无添加牛奶[2]。无添加标识可能意味着有该种标识的牛奶比没有的更好、更安全，因为大多数消费者并不了解牧场饲养、过程管理、牛奶加工以及零售店配送的具体知识。

1 牛生长激素(bST)

公众对新技术的看法是科学应用的一个重要组成部分，作为生物技术首批产品之一的bST更是如此。在美国，有报道称使用bST来喂养奶牛，会导致奶牛患癌症和一种类似艾滋病的疾病；增加牛奶中抗生素的量；导致疯牛病和增加乳腺炎的发病率；并导致过度代谢和奶牛的过早衰老。这些都是没有事实依据的。

1.1 r-bST

牛生长激素是由垂体前叶腺产生的一种天然的蛋白质激素并且是奶牛泌乳的重要物质。bST的浓度与牛奶的产生水平有很大的联系。经过调查，美国食品和药物管理局(FDA)在1993年批准了使用r-bST来增加牛奶的产量和效率，并指出这种做法对奶牛和消费者是无害的。针对9～10周的产奶奶牛两周一次的皮下注射补充r-bST，在奶牛产奶达到最高峰值之后，产奶量和r-bST的量开始下降。大量的数据表明这种方法对牛奶产量的影响是显著的，bST不仅能够提高牛奶产量，并还能够延长泌乳的时间。据统计，牛奶的产量可以增加10%～15%(4～6 kg/d)，并显饲料的利用率也有了显著地提高(约为12%)。

1.2 添加r-bST的牛奶安全性

(1)人类食用添加r-bST的奶牛产的牛奶的安全性和r-bST对动物的健康的影响是消费者关注的问题。FDA证实添加r-bST的牛奶或肉类是安全的：牛生长激素是一种蛋白质，和饮食中的所有植物、动物蛋白一样会被胃肠消化成氨基酸和多肽，并不会出现激素。这一结论是基于对老鼠注射100倍于商业注射计量的基础之上得出的(在mg/kg体质量的基础上)。

(2)牛生长激素具有物种特异性，在人体内并没有生物特性，因为人类的生长激素和bST的氨基酸序列只有大约35%相似度。由于bST是非灵长类动物的生长激素，这种差异从生物学角度来说它在人身上不可能有受体。

(3)大多数的加工成婴幼儿配方奶粉的bST牛奶都是通过巴氏杀菌的。自从有了bST的出现，研究者的注意力就转向了胰岛素生长因子 (IGF-1)，通过促进IGF-1激素的产生来增加产奶量并且这种IGF-1激素会存在于牛奶中。牛和人类IGF-1在结构上是相同的，IGF-1是正常人类胃肠的分泌物并在细胞的分裂过程中发挥着作用。考虑r-bST牛奶里IGF-1质量浓度的提高可能增加人类不正常的细胞分裂和患肿瘤的风险，人们开始研究类比人体体液IGF–1在牛奶或者人乳里的正常浓度。一些实验表明产犊两百天后母牛牛奶中IGF-1质量浓度由150 μg/L变为1.5 μg/L。这说明，在添加r-bST和没补充的奶牛之间IGF-1的质量浓度没有区别。而另一些研究表明IGF-1的质量浓度会增加两到五倍(1～9与1～13 μg/L)。 然而，这比人乳(5～10 μg/L) 中所含IGF-1、 血浆中每分钟流过的IGF-1、以及日常胃肠分泌的IGF-1的平均值都要低。如果IGF-1完全由消化与吸收来提供的话，那么成年人每天需要消耗270杯牛奶来补充人类唾液和肠道中IGF-1的产量。因此，它不会带来任何健康风险。

1.3 r-bST对牛奶成份，生产特性和乳制品的影响

国外关于r-bST对牛奶总成分(脂肪，蛋白质，乳糖)的影响已经做了超过200次的实验。在哺乳期的前几个星期，牛奶中脂肪的质量浓度会有细微的变化。然而，这些变化与发生在泌乳期的变化相比都是短暂的而且无关紧要的。牛奶中乳糖的质量浓度通常是恒定的，脂肪的质量浓度有轻微的不同，蛋白质的质量浓度由于遗传、年龄、泌乳阶段、环境和季节等因素的影响差别会很大。这些因素对添加r-bST和未添加rbST奶牛所产牛奶成分的影响程度是一样的。牛奶成分的变化会对乳制品的生产产生重大的影响。例如，奶酪产量会受到牛奶中乳酪蛋白质量浓度的影响，牛奶的氧化和酸化会对牛奶的口味造成影响，而这些影响在整个乳制品生产过程中包括牛奶的凝固点、pH值、醇稳定性、热稳定性、蛋白酶、脂肪酶、被氧化性、感官特性和乳制品的风味，有无添加r-bST都是一致的。有研究表明，与无添加r-bST的牛奶相比添加rbST奶牛的牛奶对凝结时间、标准的凝乳硬度、柔软性和奶酪的产量都没有影响。此外，添加r-bST的牛奶和奶制品在维生素A、硫胺素、核黄素、维生素B12、泛酸胆碱等方面的浓度与无添加也没有不同。

1.4 r-bST对动物健康的影响

要验证bST对奶牛是安全的，FDA要求对实验牛进行商业安全计量60倍的两周的注射或者6倍计量2个哺乳期的注射。没有发现对动物健康有任何的影响。

Bauman调查了数百个关于r-bST的研究，没有发现任何由于添加r-bST造成疾病发病率上升的研究案例。欧盟兽医医疗产品委员会(CVMP)给出的结论是，没有任何依据证明r-bST的添加增加了临床型乳腺炎的发病率。这一结论得到了很多研究结果的支持[3]。乳腺炎的发病率是与牛奶产量有关量的。国际乳品联合会证实添加r-bST的奶牛，r-BST的补充对乳腺炎的发病率没有影响。由于添加r-bST增加了乳腺炎的风险，导致使用大量抗生素并造成残留的问题，粮农组织/世卫组织专家委员会对此给出的结论是，在有实践管理并严格按照标识指示使用抗生素的企业不仅没有高风险而且没有药物残留[4]。

2 离子载体抗生素

包括南非在内的许多国家，在牛肉、家禽和奶制品等很多领域广泛使用离子载体抗生素。在反刍动物中，离子载体抑制革兰氏阳性菌，随后改变瘤胃的发酵模式，从而导致在牛饲料中能量和N的增加。离子载体通常会略微的减少饲料摄入量，但是通过离子载体在瘤胃内对饲料的作用，会增加营养物质尤其是丙酸。这增加了能量的平衡，从而提高了牛奶的产量、牛奶的产率和免疫系统反应的效率[5]。由于动态能量的增加，母牛在过渡期特别是泌乳早期可以受益于离子载体的补充。离子载体有助于降低身体储备的使用，这证明了血液中无酯化脂肪酸和酮类以及葡萄糖的增加。动物的临床表现为酮病和皱胃移位病的低发率，身体机能损耗的降低以及酸中毒、囊肿的发生率降低，并且能够增加产奶量和产奶效率。关于离子载体作用机理的全面审查结果已经发布出版了[6]。

2.1 对产品的影响

实验表明，奶牛在补充了离子载体后增加了产奶量，平均范围在7%。乳脂率通常减少约，并对乳蛋白质的响应也是有变化的。添加的奶牛产奶量增加，DMI下降，牛奶生产效率提高。乳脂率和乳蛋白率也分别下降，但是蛋白质的产量是有所增加的，脂肪的产量也没受到影响。莫能菌素与链脂肪酸短期内减少，但共轭亚油酸增加了。这表明，牛的风险负能量基本平衡，如泌乳早期和围产期奶牛，以及代谢紊乱的奶牛(肥胖牛)来自离子载体的风险会更大。针对这些奶牛实施的策略应该满足最大限额的经济回报。

2.2 公众对离子载体抗生素使用安全的关注

当前畜牧业生产系统面临“卫生，绿色和道德”等动物产品推广的挑战和制约。 “卫生”是指消费者对无添加(尤其是抗生素类的添加)、产品质量安全和营养食品生产安全要求的提高。这导致了欧盟从2006年1月开始禁止使用抗生素(包括离子载体)用于促进动物生长。但是这些顾虑是没有必要的：

(1)离子载体从来没有作为人类的抗生素使用。

(2)离子载体与抗生素的治疗模式完全不同。

(3)离子载体抗性似乎是一种适应过程而不是外源基因的突变或重组。因为梭状芽孢杆菌F可以很容易的适应离子载体，Houlihan和 Russell 2003年利用这种杆菌作为模型来确定离子载体抗性是否增加对其他抗生素类型的耐药性。 结果表明，离子载体抗性培养的梭状芽孢杆菌F一样容易受到其他类抗生素的影响。结论是由于离子载体的高度复杂性和特异性，在抗生素类药物耐药性方面没有任何影响。 尽管这样，牛奶和奶制品还是标有无添加来取得消费者信任。

3 有机和常规生产系统

有机农业被认为是实现农业可持续发展的有效途径。主要目标是创建一个可持续的农业生产系统，包括经济、环境和社会可持续性。

有机牛奶比r-bST自由牛奶或传统的牛奶更健康问题，目前没有科学依据支持有机食品比和传统食品更能改善健康、营养和安全的说法。牛奶零售商的标识如无添加r-bST牛奶、有机牛奶和无菌牛奶是指不同的生产和管理系统，而这些标识没有标注牛奶成分或营养价值，这更能迷惑消费。农产管理相关的标准只有很少的关于数量、营养物、激素构成3个方面的研究。来自美国48个洲的调查表明，各类牛奶样品比较营养价值、质量和激素成分只有少量微乎其微的差别。使用rbST不影响牛奶成分，并且与3种牛奶(传统、无添加rbST、有机)的构成也很相似。在另一项研究中北卡罗莱纳洲的年进行了7个有机牛群管理和7个传统牛群管理的对比。没有观察到有机和常规奶牛场之间的鳞状细胞癌的不同。尽管差异管理、牛奶质量在有机奶牛场和常规奶牛场之间非常相似。有报道说含共轭亚油酸(CLA)的牛奶对健康有好处，这引起了管理者的关注。但是实验表明在营养、质量和牛奶中激素构成方面三个奶牛场生产和管理系统是没有或只有很小差别的。所以，消费者也应该根据牛奶生产系统不同来挑选牛奶而不是根据有无“无添加”标识。

4 新技术对环境的影响

联合国宣布到2050年世界人口总额将达到90亿以上，这就要求在与今天相同的土地面积的情况下增加100%的粮食产量。FAO指出这额外70%的粮食供应必须由提高效率的新技术的使用来实现。

有机食品生产通常需要更多的饲料而且产量也少，这是不符合当今世界不断增长的对粮食需求的情况的。在有机管理的体系下生产力会有显著的下降，会减少牛奶收益率的15%到27%。生产率的下降体现在有机乳制品的生产需要更多的饲料、单位土地和水资源，还有对环境的严重破坏。据估计在全球范围内，畜牧业造成的温室气体(GHG)排放占了大约18%，乳制品行业往往是这一环境危害的主要原因。在工业国家里饲料和牛奶的产生加工占环境污染的80%，在发展中国家这一比例甚至更高(UN/FAO,2010)。最近的统计显示肉类也加到奶制品的统计中去，那么畜牧业占温室气体(GHG)总排放量的14.5%，奶制品在2.9%到4%这一数字在南非的畜牧业约为5%到6%，奶制品在10%。

4.1 科技对乳品业的影响

通过使用科学技术改善生产效率来减轻环境对奶牛群的影响是目前最符合现实需要的方法。在过去的60年，美国乳品行业在效率上取得了巨大的进步。在1944年，奶牛的头数已达到2560万头牛，奶产量530亿t；在2007年，920万头生产了840 kg牛奶，平均每头奶牛的产奶量翻了4倍。通过生产和管理实践来实现潜在收益的最大化，并改善奶牛的健康状况[7]。此外，目前每公斤牛奶的碳排放量已经减少了63%，1940年代的生产系统类似于今天的有机生产系统。调查发现，与传统的生产模式相比有机环境下的生产模式会增加每公斤牛奶的资源利用率和碳循环率。尽管健康组织和政府机构已经公布过，农业技术的应用没有任何负面影响，但是人们还是认为基因改造、抗生素和激素还是会威胁人类和动物的健康。采用管理实践鼓励乳制品生产商使用这些技术，有助于改善和保护环境。

4.2 r-bST对环境的影响

在过去的3年里，在改善乳制品的生产效率并降低乳业对环境的影响方面r-bST技术做出了显著贡献。Capper等人发明了一种比较1×106头奶牛在添加r-bst和无添加生产过程中对环境影响的随机预测模型。添加组的奶年产量为141亿kg，然而，从对比组要产生等量的牛奶需要额外补充1.57×105头泌乳牛和1.77×105头干奶牛和小乳牛。添加r-bST奶牛节省了2.3×105t饲料，5.4×106英亩的土地，并在肥料和杀虫剂用量上有显著的节省[8]。此外,添加r-bST的几百万头奶牛减少矿物燃料消耗7.29×108MJ，电力节省1.56×108kW·h，这可以给16 000个家庭供电，并减少了释放到大气中的甲烷和一氧化二氮，节省的水足够10 000家生活使用。这相当于每年减少19亿kg的碳排放量，相当于从公路上减少4×105辆汽车或种植3亿棵树。从南非的角度来看，如果三分之一的奶牛补充r-bST，牛奶的成本会降低3倍。这说明r-bST的广泛应用可以大幅降低奶牛生产对环境的影响。

4.3 离子载体对环境的影响

虽然离子载体有时被误认为是非自然的化学饲料类抗生素，莫能菌素是由细菌肉桂地链霉菌发生化合反应的产物。莫能菌素能增加瘤胃中的能量代谢效率，而在瘤胃总VFA浓度没有变化的情况下，乙酸和丁酸的摩尔比例下降，甲烷的增加，瘤胃丙酸产量可以减少高达31%发现，每天喂食莫能菌素240 mg，会导致甲烷产量降低了21%。研究表明，对以黑麦草为主饲料的奶牛持续喂养两个多月素缓释胶囊后，通过测量甲烷排放量发现其排放量削减了9%。在报道中指出，每千克饲料中添加24 mg的DM素，甲烷的产量降低3.6%[9]。提供的证据表明，莫能菌素对CH4排放的影响可能和剂量有关；当剂量小于15 mg/kg时DM没有减少甲烷排放，在剂量为24～35 mg/kgDM 可减少CH4排放量的3%到8%[10]。

5 结 论

基于以下结论，各种健康组织和政府组织认为添加r-bST奶牛的奶对于人类来说是安全的：

(1)牛生长激素是与所有的动植物蛋白一样会在胃肠道内消化的蛋白质类激素，

(2)牛生长激素具有物种特异性，在人体内并没有生物特性

(3)大多数的bST是通过巴氏灭菌法提取出来的，牛奶中的IGF-1平均浓度高于人乳，而且和人类唾液和胃肠中每分钟分泌的IGF-1量基本相同，因此不会对人类的健康构成威胁。所有的牛奶都是有益健康的，在不同生产系统下生产的牛奶(常规，无添加r-bst牛奶，有机牛奶)只有略微的不同。各种研究也证实，r-bST对奶酪和酸奶等重要乳制品的口味和生产工艺没有任何影响。公众担心饮用饲料中添加过离子载体抗生素的奶牛产的牛奶，在人类治疗疾病过程中会增加对抗生素的抗药性，这都是没有科学依据的。有机食品生产系统通常需要更多的资源投入，然而只有很少的食物产出，并且每公斤牛奶需要更多的碳排放量，这对解决世界日益增长的粮食供应需是不利的。环境作用、生产系统的选择和技术的使用必须从生产能力和效率的整体评价上考虑，而不是只着眼于人们的主观意识、不准确的信息和对未来的食品生产思想的缺乏了解的基础上。

[1]刘成果.中国奶业年鉴[M].北京：中国农业出版社，2011：227.

[2]毛文娟，魏大鹏，李丽君，等.完善技术标准包装我国乳品质量安全[J].中国软科学，2005(9)：30-36.

[3]BAUMAN D E.Review of an emerging technology[J].Dairy Sci，1992(75)：3432-3451.

[4]BEACHEMIN K A，KREUZER M et al，.Nutritional management for enteric methane abatement： A review[J].Exp Agric，2008(48)：21-27.

[5]BAUMAN D E.Bovine somatotropin Review of an emerging technology[J].Dairy Sci，1992(75)： 3432-3451.

[6]DE BOER，I J M.Environmental impact assessment of conventional and organic milk production[J].Livest Prod Sci，2003(80)： 69-77.

[7]CAPPER J L， CADY R A，et al.Proc Cornell Nutr[J].Conf Feed Manuf，2008(10)：55-64.

[8]DONOHO A L.Biochemical studies on the fate of monensin in animals and the environment[J].Anim Sci， 1984(58)： 1528-1539.

[9]COLLOMB M，BISSIG W.Fatty acid composition of mountain milk from Switzerland：Comparison of organic and integrated farming systems[J].Int Dairy J，2008(18)： 976-982.

[10]DONOHO A L.Biochemical studies on the fate of monensin in animals and the environment[J].Anim Sci，1984(58)： 1528-1539.