国产脱脂鱼粉的存储稳定性研究

2023-11-07李欣欣白雅绮乔煦玮1

中国饲料 2023年21期

王力，李欣欣，周丽，李勇，白雅绮，陈霞，曹伟，乔煦玮1，

（1.新希望六和股份有限公司农业农村部饲料及畜禽产品质量安全控制重点实验室，四川成都 610101；2.四川新希望六和科技创新有限公司，四川成都 610000；3.山东新希望六和集团有限公司，山东青岛 266000；4.四川新希望畜牧科技有限公司，四川成都 610042；5.潍坊新希望六和饲料科技有限公司，山东潍坊 261000）

鱼粉是一种以鱼、虾、蟹等水产动物为原料，经蒸煮、压榨、干燥、粉碎获得的动物性蛋白原料（钱立峰，2021），具有必需氨基酸和脂肪酸含量高、低碳水、适口性好、易被消化吸收等特点，被视为水产饲料中最优质的蛋白原料之一（李戈，2021）。目前，饲料企业通常会储备一定的鱼粉以满足生产需求，这就要求鱼粉具有一定的存储稳定性。然而，因为鱼粉富含蛋白质和脂肪，导致其在存储过程中极容易腐败变质，严重影响鱼粉的营养价值和饲料产品的品质（Frame，2020；Almquist，1956）。研究表明，影响鱼粉存储稳定性的因素包括脂肪、水分、温湿度、通风程度、昆虫和霉菌等（Bragadottir，2004）。其中，脂肪被认为是影响鱼粉存储稳定性最核心的因素（Laohabanjong，2007）。这是因为水产动物的油脂中通常含有大量的不饱和双键，在空气、光、热、微生物等外界条件的作用下容易被氧化为游离脂肪酸，游离脂肪酸再进一步被氧化成醛或酮等小分子有机物，造成鱼粉品质下降（于淑池等，2021；Yu 等，2021；Cui等，2020）。为了降低油脂氧化对鱼粉品质的影响，最为有效的策略是分离出鱼粉中的油脂，制成脱脂鱼粉，以提高鱼粉的存储稳定性（孔令民，2020；孙志强，2015）。然而，实践证明，即便是脱脂鱼粉在存储过程中仍然存在变性变质问题。迄今为止，鲜有关于脱脂鱼粉存储条件的系统研究，且脱脂鱼粉变性变质的内在规律尚不明确，导致脱脂鱼粉的存储缺乏科学理论的指导。

本试验拟选取脱脂鱼粉作为研究对象，考察其在夏季饲料常规仓储条件（18 ～27 ℃，50% ～70%RH，通风）下微生物指标（霉菌和沙门氏菌）、水分含量及水分活度、脂肪变性变质程度（酸价和丙二醛）和蛋白质变性变质程度（挥发性盐基氮和生物胺）的演变规律，并与模拟冬季存储条件（12 ℃，55% RH）和夏季极端存储条件（35 ℃，85% RH）进行对比，以期获得环境条件对脱脂鱼粉存储稳定性的影响规律，并制定有效的存储策略。

1 材料与方法

1.1 试验材料国产脱脂鱼粉（红鱼粉），粗脂肪10.1%，粗蛋白质69.2%，水分含量2.1%，饲料级，四川新希望六和科技创新有限公司；石油醚、乙醇、丙酮、磺基水杨酸，分析纯，成都市科隆化学品有限公司；高氯酸、硼酸、甲基红指示剂、酚酞指示剂、三氯乙酸、氨水、氢氧化钾，分析纯，广东光华科技股份有限公司；盐酸，优级纯，成都市科隆化学品有限公司；乙腈、甲醇，色谱纯，北京迈瑞达科技有限公司；异丙醇，色谱纯，西格玛奥德里奇；硫代巴比妥酸（TBA），国药集团化学试剂有限公司；茚三酮，分析纯，赛卡姆（北京）科学仪器有限公司。

1.2 脱脂鱼粉存储试验模拟商品脱脂鱼粉包装袋，即采用编织袋包装的方式，将已购国产脱脂鱼粉按照5 kg 每袋分装，共分装9 袋。将分装后的9 袋脱脂鱼粉随机分为3 组，分别放入如表1所示的三种环境条件中进行存储。期间，每间隔7 d 按照饲料的取样标准GB/T 14699.1—2005《饲料取样》进行取样，检测样品的微生物指标、水分含量和水分活度、酸价、丙二醛、挥发性盐基氮（VBN）和生物胺随时间的变化规律。

表1 国产脱脂鱼粉存储环境条件设置

1.3 微生物指标的测定霉菌总数的测定根据GB/T 13092—2006《饲料中霉菌总数测定方法》中所述的方法进行。沙门氏菌的测定根据GB/T 13091—2018《饲料中沙门氏菌的测定》中所述的方法进行。

1.4 水分含量和水分活度的测定水分含量的测定根据GB/T 6435—2014《饲料中水分的测定》中8.2 所述的减压干燥法进行。水分活度的测定根据GB 5009.238—2016 《食品安全国家标准食品水分活度的测定》中的第二法——水分活度扩散法进行。

1.5 酸价的测定酸价的测定根据GB 5009.229—2016《食品安全国家标准食品中酸价的测定》中的第一法——冷溶剂指示剂滴定法进行。

1.6 丙二醛的测定丙二醛含量的测定根据GB/T 28717—2012《饲料中丙二醛的测定高效液相色谱法》所述的方法进行。

1.7 VBN 的测定 VBN 含量的测定根据GB/T 32141—2015 《饲料中挥发性盐基氮的测定》中所述的方法进行。

1.8 生物胺的测定生物胺含量的测定根据T/CFIAS 6004—2002 《动物源性饲料原料中生物胺的测定离子交换色谱法》中所述的方法进行。

1.9 数据处理方法使用SPSS 27 软件进行试验数据统计学分析。

2 结果与分析

2.1 存储条件对脱脂鱼粉微生物指标的影响脱脂鱼粉腐败变质的原因之一是受到了微生物的侵蚀（龚国利，2009）。因此，本研究首先监测了脱脂鱼粉在存储过程中微生物的生长情况，选择了比较有代表性的霉菌总数和沙门氏菌作为评价对象，其结果如表2 所示。存储过程中，三种环境条件的脱脂鱼粉样品中始终未检出沙门氏菌，这是因为本批次鱼粉中不含沙门氏菌，所以在存储过程中无沙门氏菌的滋长。夏季常规仓储和模拟冬季存储条件下，脱脂鱼粉存放126 d 后霉菌总数均低于100 CFU/g，远低于国家标准GB 13078—2017《饲料卫生标准》中规定的鱼粉霉菌总数小于10000 CFU/g 的限量要求，说明脱脂鱼粉在这两种条件下存储4 个月后，其微生物指标仍能满足国标要求。需要注意的是，尽管夏季常规仓储条件的温湿度（18 ～27 ℃，50% ～70% RH）高于模拟冬季存储条件的温湿度（12 ℃，55% RH），但在夏季常规仓储条件下脱脂鱼粉的霉菌总数（＜10 CFU/g）始终低于在模拟冬季存储条件下脱脂鱼粉的霉菌总数（97.5 CFU/g）。这是因为夏季常规仓储一直处于通风状态下，而模拟冬季存储条件因需要控制温湿度所以相对较为封闭，反而有利于霉菌的生长。由此可见，相较于控制温湿度，脱脂鱼粉的存储更应注重通风。存储21 d 后，模拟夏季极端存储条件的脱脂鱼粉中已生长了大量的霉菌（高于10000 CFU/g），已超过《饲料卫生标准》对于霉菌的限量要求，这主要是因为高温高湿（35 ℃，85% RH）且相对封闭的条件促进了霉菌的快速生长。因此，脱脂鱼粉的夏季存储应严防高温高湿条件。由于模拟夏季极端存储条件下脱脂鱼粉在短期内已不满足《饲料卫生标准》，后续试验将不再考察该存储条件，仅考察夏季常规仓储和模拟冬季存储条件。

表2 存储过程中脱脂鱼粉的卫生指标

2.2 存储条件对脱脂鱼粉水分含量和水分活度的影响水分会影响脱脂鱼粉的理化性质和微生物生长状况，因此是影响脱脂鱼粉存储期的重要指标（唐森等，2015）。脱脂鱼粉存储过程中水分含量的变化如图1a 所示。随着存储时间的延长，两种存储方式下脱脂鱼粉的水分含量均呈逐渐增加的趋势，这主要是因为鱼粉的蛋白质中含有大量的亲水性基团（羧基和氨基等活性基团），容易吸收环境中的水分，造成水分含量增加。尽管夏季常规仓储条件的温湿度均高于模拟冬季存储条件，但两种存储条件下脱脂鱼粉的水分含量没有明显差异（P＞0.05），这主要是因为夏季常规仓储条件始终保持了通风，通过空气流动带走了部分水分，使得脱脂鱼粉的水分含量并未出现明显增加。当脱脂鱼粉存储126 d 后，夏季常规仓储和模拟冬季存储条件下的水分含量分别为8.80%和7.52%，均满足国家标准GB/T 19164—2021《饲料原料鱼粉》中规定的水分含量限值要求（≤10%）。尽管如此，仍建议夏季常规仓储采取一定的措施适当降低环境湿度，以确保脱脂鱼粉可稳定存放4 个月以上。脱脂鱼粉存储过程中水分活度的变化如图1b 所示。脱脂鱼粉的水分活度随存储时间的延长而逐渐增加，这是因为脱脂鱼粉吸收了环境中的水分后，可供利用的自由水分也相应增加。存储期在40 ～126 d 内，两种存储方式下脱脂鱼粉的水分活度均集中在0.5 ～0.7，无明显差异（P＞0.05），且均低于霉菌生长所需水分活度的限值（0.8）（沈萍，2016），因此霉菌难于生长，这也解释了表2 中霉菌总数低于100 CFU/g 的原因。

图1 脱脂鱼粉存储过程中水分含量（a）和水分活度（b）的变化

2.3 存储条件对脱脂鱼粉酸价的影响前已述及，本研究采用的脱脂鱼粉中仍含有约10%的粗脂肪。为了探究脱脂鱼粉中残留的粗脂肪对其存储性能的影响，本研究监测了脱脂鱼粉在存储过程中酸价的变化情况，结果如图2 所示。在90 d的范围内，随着存储时间的延长，脱脂鱼粉的酸价呈缓慢上升的趋势，这是因为粗脂肪在微生物、酶和热等作用下发生了缓慢水解，产生了游离脂肪酸（Robertson，2020）。当存储时间超过90 d 后，脱脂鱼粉的酸价基本趋于恒定，且夏季常规仓储条件下脱脂鱼粉的酸价（2.90 mg/g）略高于模拟冬季存储条件下脱脂鱼粉的酸价（2.53 mg/g），说明较高的温湿度可以促进脂肪的酸败。由此可知，脱脂鱼粉中残存的脂肪仍然会存在酸败问题。

图2 脱脂鱼粉存储过程中酸价的变化

2.4 存储条件对脱脂鱼粉丙二醛含量的影响脱脂鱼粉的粗脂肪中含有大量的不饱和双键，在环境条件的作用下容易被氧化形成具有细胞毒性的丙二醛（图3a），严重危害动物和人体健康（Zhu等，2020）。因此，本研究进一步监测了脱脂鱼粉在存储过程中丙二醛含量的变化情况，结果如图3b所示。两种存储条件下脱脂鱼粉中的丙二醛的含量始终较为恒定，均集中在6 ～13 mg/kg，低于国家标准GB/T 19164—2021《饲料原料鱼粉》中一级红鱼粉规定的丙二醛含量的限值要求（20 mg/kg）。然而，夏季常规仓储条件下脱脂鱼粉的丙二醛含量显著高于模拟冬季存储条件下脱脂鱼粉的丙二醛含量（P＜0.05），说明较高的温湿度可以促进脂肪的氧化以及丙二醛的生成。由此可见，夏季常规仓储条件下脱脂鱼粉中的丙二醛含量在安全范围内，但仍需堤防高温、高湿环境引起丙二醛含量超标。

图3 油脂氧化生成丙二醛原理示意（a）和脱脂鱼粉存储过程中丙二醛含量的变化（b）

2.5 存储条件对脱脂鱼粉VBN 含量的影响蛋白质变性也是影响脱脂鱼粉存储稳定性的重要原因之一，因此本研究监测了脱脂鱼粉在存储过程中VBN 含量（蛋白质分解而产生的挥发性氨和胺类碱性含氮物质含量）的变化情况（张越，2019），结果如图4 所示。随着存储时间的延长，两种存储条件下脱脂鱼粉中的VBN 含量均呈现逐渐下降的趋势。产生该现象可能的原因是：（1）脱脂鱼粉中的水分含量（低于10%，见图1a）和水分活度（低于0.8，见图1b）均不适宜微生物生长（霉菌总数甚至低于100 CFU/g，表2）（沈萍，2016），导致蛋白质的分解作用逐渐减弱；（2）VBN 具有挥发性，导致其在长时间存储过程中呈下降趋势。夏季常规仓储条件下脱脂鱼粉的VBN 含量显著低于模拟冬季存储条件下脱脂鱼粉的VBN 含量（P＜0.01），这与脱脂鱼粉中微生物指标的规律（表2）相符，这主要得益于通风条件下微生物不易在脱脂鱼粉中滋长（陈桂香，2015）。在126 d 的存储期内，两种存储条件下脱脂鱼粉中的VBN 含量始终小于25 mg/100g，远低于国家标准GB/T 19164—2021《饲料原料鱼粉》中一级红鱼粉规定的VBN含量的限值要求（130 mg/kg），说明夏季常规仓储条件不易导致脱脂鱼粉VBN 含量超标。

图4 脱脂鱼粉存储过程中VBN 含量的变化

2.6 存储条件对脱脂鱼粉生物胺含量的影响生物胺是一类由微生物对各类游离氨基酸脱羧而形成的含氮有机化合物的总称，包括组胺、腐胺、尸胺、亚精胺、精胺、酪胺和胍基丁胺等胺类物质，其含量可以反映脱脂鱼粉的新鲜度（Dabade 等，2021；Fong，2021）。因此，本研究监测了脱脂鱼粉在存储过程中七种典型的生物胺含量的变化情况，结果如表3 所示。总体而言，夏季常规仓储条件下脱脂鱼粉的生物胺含量低于模拟冬季存储条件下脱脂鱼粉的生物胺含量，这与脱脂鱼粉中微生物指标的规律（表2）和VBN 的规律（图4）一致。两种存储条件下脱脂鱼粉中的组胺含量始终小于50 mg/kg，远低于国家标准GB/T 19164—2021《饲料原料鱼粉》中一级红鱼粉规定的组胺含量的限值要求（500 mg/kg），说明夏季常规仓储条件不易导致脱脂鱼粉生物胺含量超标。

表3 脱脂鱼粉存储过程中生物胺含量的变化mg/kg

3 讨论

3.1 存储条件对脱脂鱼粉微生物指标和蛋白质变性变质程度的影响脱脂鱼粉在模拟夏季极端存储条件（35 ℃，85% RH）下，21 d 就会滋长超过10000 CFU/g 的霉菌，超过《饲料卫生标准》对于霉菌的限量要求。考虑到我国华南和西南地区的夏季均容易出现高温、高湿的环境条件，因此这部分区域脱脂鱼粉的夏季存储建议严格控制温湿度，以严防霉菌数超标。需要特别说明的是，通风有助于抑制霉菌的生长，使得脱脂鱼粉在夏季常规仓储条件（18 ～27 ℃，50%～70%RH）下存储4 个月后，其微生物指标、VBN 含量和生物胺含量仍能满足国标要求。这主要是因为通风可以快速带走脱脂鱼粉和霉菌表面的水分，并适当降低温度，使得脱脂鱼粉的水分含量始终低于10%，且水分活度集中在0.5 ～0.7，低于霉菌生长所需水分活度的限值（0.8）（沈萍，2016），最终导致霉菌不易侵蚀蛋白成分，引起VBN 和生物胺含量的变化。因此，建议脱脂鱼粉在夏季存储过程中随时保持通风，且温度不宜超过27 ℃，湿度不宜超过70%。

3.2 存储条件对脱脂鱼粉中脂肪变性变质程度的影响鱼粉中的油脂在储存过程中易受外界环境的影响而发生氧化劣变，导致鱼粉的品质下降（孙志强，2015）。本研究采用了脱除油脂后的脱脂鱼粉（粗脂肪含量10.1%），在夏季常规仓储条件下表现出良好的存储稳定性，丙二醛含量（6 ～13 mg/kg）在4 个月的存储期内始终能够满足《饲料原料鱼粉》中一级红鱼粉规定的丙二醛含量（≤20 mg/kg）的限值要求。然而，脱脂鱼粉中残留的油脂在存储过程中仍不可避免的会发生水解，导致酸价增加；此外，残留的脂肪在较高的温湿度条件下也会发生氧化，导致丙二醛含量增加。因此，后续研究值得进一步关注鱼粉中脂肪的高效脱除技术，以最大化降低油脂酸败和氧化对鱼粉存储性能的影响。