控制饲料中沙门氏菌的高效非化学方法

2020-06-11 17:17:21 金波绿泰 技术部 80
摘要:控制饲料中沙门氏菌的方法是:尽量减少使用生的原材料,防止微生物生长,执行可靠的沙门氏菌灭杀步骤,避免饲料在加工和处理过程中再次受到污染。

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几十年来,控制饲料中的沙门氏菌一直是饲料生产商的首要任务。其原因是沙门氏菌在干燥的环境下可以持续存活数月(甚至数年),它是与饲料和干性食品安全事件最为相关的重要病原体。沙门氏菌会对动物的健康产生不利影响,同时也可以感染动物产品,进而传播给消费者。为了控制沙门氏菌,人们已经研究出了许多解决方案,但是随着立法的改变、人类沙门氏菌病的增多以及细菌耐药性的增加,迫使饲料行业重新审视现有方案的合理性。

控制饲料产品中沙门氏菌的最常见做法之一是使用甲醛作为饲料添加剂。然而,欧盟委员会最近投票禁止出于此目的来使用甲醛(欧盟法令2018/183)。这一改变的主要原因是甲醛会对使用它的工作人员产生致癌和毒性作用。不仅欧洲的法律新近做出了这一改变,美国食品和药物管理局的《食品安全现代化法案》(Food Safety Modernization Act,FSMA)是美国历史上对食品和饲料安全改革最彻底的法律,该法案出台了对动物饲料现行药品生产管理规范、危害分析、人类食品风险预防控制的最终规范(自2017年开始实施,美国联邦政府行政法规汇编第21章第11、16、117节,等等)。该新规定要求每一家生产、加工、包装或拥有动物饲料的工厂都要执行一项书面的饲料安全计划,重点是防止动物饲料中的此种危害。这是第一次要求为动物饲料建立现行药品生产质量规范(Current Good Manufacturing Practices,CGMP)。

除了法律的要求外,已经发生的大量人类沙门氏菌病的事实也向人们提出了类似的要求。最近发表的一份报告指出,欧洲在2016年报道了近95 000例人类沙门氏菌感染病例(EFSA和ECDC,2017)。由肠炎沙门氏菌引起的疾病比例的增加已经引起了人们的注意。这种沙门氏菌血清型与蛋鸡、肉鸡和禽肉有密切的联系。人们还发现,由鸡蛋中的沙门氏菌引发的病例最多(1 882例)。2016年,沙门氏菌在飼料中的流行率为3.9%;而在家禽、牛和猪饲料中分别为1.2%、1.0%和0.5%。2018年1月至4月,由食品和饲料引起的人沙门氏菌感染事件的全球新闻数量为285条,平均每天超过2条(Bühler Food Safety Intelligence,safefood.ai)。其中一些新闻已经引发了召回事件,损失高达1 000万美元(GMA,2010)。

抗生素耐药性(Antimicrobial Resistance,AMR)对全球公共卫生的威胁日益严重,需要人们立即采取行动。据估计,如果不采取适当的措施,到2050年全球每年将有1 000万人死于抗生素耐药性(De Kraker,2016)。抗生素耐药性问题需要改进的最大领域是农业,因为在欧盟和美国,农用抗生素的年使用量占据了全部抗生素使用量的75%以上(www.oecd.org)。避免使用抗生素的第一步是改善饲料加工和动物处理设施的卫生状况。
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所有这些都会给饲料生产商带来更大的压力。一方面,他们必须在控制成本的情况下生产出无病原体的饲料;另一方面,他们需要减少抗生素或甲醛等添加剂的使用量。此外,来自食品零售商和食品生产商的压力也越来越大,他们直接面对最终消费者对农民和饲料生产商的严格要求。

目前还没有一个单一的解决方案可以用来控制饲料中的沙门氏菌。最有效的方法是采取一种类似于食品工业中目前所应用的方法,该方法是建立在制订饲料安全方案的基础上。它由一系列措施组成,包括预防将病原体引入工厂环境中,并防止病原体的生长和传播。它还要求在整个价值链中找到那些应该执行和控制细菌灭活方法的关键点。

1  减少原材料的引进

防止沙门氏菌出现在饲料中的第一步就是要确保采用高质量的原材料。新采购材料中沙门氏菌的流行性越低,最终产品受到污染的风险就越低。饲料生产商应该制定一个针对供应商的审查和批准程序,规定原材料处理方法,并制定原材料允许的风险等级。此外,原材料应在到达厂区时进行检查和检测。一旦检测到沙门氏菌(这经常发生),饲料生产商应该采取相应的处置措施。对于新建工厂,饲料生产商还应考虑选择合适的厂区位置和厂房设计,例如,所选的区域应该在遭遇洪水风险较低、远离像农场这样污染源或者应该高于污染源10 m以上的地方。原材料的管理应该是一套可以全面追溯的方案,它能够精确地追踪许多原材料,追踪到供应商和最终产品,以及加工过程和实验室检测结果。该解决方案应该能够对产品精准追踪,并对突发事件做出快速的响应,从而可以使这些事件带来的商业影响最小化,减少产品的浪费或重新加工。

2  预防微生物的生长

饲料生产商用于预防微生物生长的最重要的可执行方法之一就是控制饲料和生产环境中的水分含量,并保持稳定。这还包括在储存期间采用可控的条件以及对新采购的原料和制粒后的饲料进行正确的干燥(水分低于14%)。需要强调的是应避免发生冷凝现象,这可以在不使用时通过开启热空气干燥设备(如空调或运输装置)或加热垫来实现。在进行热处理后,采用设计合理的隔热冷却措施也是必要的。机械和设备的卫生设计在防止微生物生长方面也起着关键作用,以便能消除供微生物生长的栖身之处。这些栖身之处含有较高水平的水分,可能聚集着饲料产品和灰尘,在清洗过程中难以被清除。称职的设备管理者在防止微生物生长方面起着至关重要的作用。灰尘和产品残渣必须经常进行清除,以减少沙门氏菌生长的可能性。害虫有可能是病原体的携带者,也应该控制。

3  执行可靠的沙门氏菌杀菌方法

在饲料加工过程中,制粒前的热处理工艺,如调质和热维持,通常被认为是一个杀菌步骤。即使饲料在加工过程中不采用制粒、挤压或膨胀等类似工艺,也应该执行其他的调质和热维持步骤,接下来才是干燥和冷却。饲料制造商使用的常规热处理条件是75 ℃至85 ℃的温度,并维持数分钟。值得注意的是,水分的添加对杀灭微生物也有很大的影响。例如,在热处理过程中将水分含量从12%增加到19%时,减少5个对数级的沙门氏菌数量所需时间可以缩短2倍(Bühler未发表研究,2018)。饲料加工者通常会延长热处理时间,以更多地减少数值,但这可以通过改变水分含量更方便地达到目的。饲料生产商应该设计出最佳的处理方法以便在确保加工安全的同时使产品维持在一个高的质量标准和营养价值上。因此,有效的热处理是由一个在温度、水分和时间之间经过细微调节的相互作用组成。只有了解所有这些参数对减少细菌的影响,我们才有可能以这样的方式对生产过程进行微调,才能不会使热敏感的添加剂(如益生菌)失活,同时使细菌水平下降。在工艺验证期间,饲料生产商必须对特定的饲料产品逐个建立微生物减少和质量变化的确切条件。饲料生产商需要通过工艺验证来证明这一杀菌步骤的有效性和一致性。它包括设备的条件,即评估设备是否能够执行此类工作。评估微生物杀灭的程度通常用微生物攻毒试验来测定。这意味着用一种无害的但能够模仿所关注病原菌热行为的替代微生物来给该原料接种。由特定加工装置造成的微生物杀灭水平或失活程度,可根据该加工步骤执行前后的细菌计数计算出来。之后,在标准加工过程中,饲料生产商应该在一个预先确定的位置(这应该与设备供应商一起完成)对温度进行监控;并且为达到一个设定的灭活水平,加工温度需要达到一个最低值。需要注意的是,在确定的条件下进行的热加工总是能够达到一个明确的对数级减少水平。因此,要使最终产品含有更少的微生物,选用微生物初始污染水平较低的原材料是首选。高脂肪和低水活性的配方往往能获得更大的微生物减少量。同时,在机器加温的時候,我们必须考虑启动加工过程。为了避免浪费未加工的产品,我们应确保在启动期间达到所需温度前产品已经放入机器(如调质器)中。一个能够监测、记录和控制该过程(特别是在临界温度极限上)的自动化系统对于记录这个过程非常有价值。

除了热处理外,其他技术(如辐照)也可用于微生物的灭活,但是目前这些技术在饲料生产中还不常使用。

4  避免加工和处理过程中的二次污染

仅仅执行微生物灭活处理不能解决此类问题。这意味着工厂的卫生水平必须得到提高,且在灭活处理后必须确保执行更卫生的处理。这意味着工厂要进行合理的分区,将原材料区与灭菌后产品区分开,建筑设计卫生和设备设计合理。在同一个环境中,制粒机位于污染区和洁净区之间的过渡区域;所有摆放经过制粒加工后产品的区域都应该在物理上与原材料储存和加工的区域分开。现有工厂的许多基础设施必须进行改造,以便建立起可以防止细菌传入或传播的屏障,例如严防未受控制的气流或人员和产品的流动。所有潜在的微生物污染源都应该进行识别、清除或控制。例如,可以安装空气过滤系统,以用作产品冷却空气的过滤系统(如果在风险评估中空气被确认是污染的来源)。该冷却空气不能来自于原材料的处理区域。

此外,执行微生物减少步骤之后的设备必须基于充分的卫生进行设计。一般来说,食品和饲料加工设备的卫生设计是防止食品和饲料受到污染以及保持产品质量和提高生产效率的重要先决条件之一。精心设计的卫生设备不仅可以减少污染的风险,而且还可以降低昂贵产品被召回的可能性——它也能维持产品的质量,提高生产率,并有助于可持续发展。清洁所需的时间和人力更少,产品的浪费也相应减少。因此,一些卫生的设计原则如便于进行有效和高效的清洁至关重要。许多基于卫生设计的现有指导方针主要集中在食品加工上,它们也可以用于饲料加工,以帮助人们对清洁进行基本的改进。我们应该设计正确的清洁程序来防止微生物的生长和传入。其他卫生措施,如人员卫生、合理的废物处理、交通路线、害虫控制等,也应该就位。

5  持续的改善和培训

为了有效地执行上述步骤,所有参与饲料和饲料原料生产、储存和加工的人员必须经过严格的培训,并使他们意识到自己在维持饲料和食品安全上的作用和责任。每一位饲料生产商也应该关注全球的饲料安全事件,并拥有一个早期响应系统,以确保这些安全事件不会进一步增多。

此外,对所有现有危险的重新评估并结合持续的改进和创新,是确保饲料安全的关键。通常,执行最佳的饲料安全解决方案需要与技术供应商、饲料和食品生产商合作。在不久的将来,能够对食品和饲料行业产生革命性影响的又一个方面将是数字化领域取得的进展。即使是现在,许多方法已具有精确的产品可追溯性、设备维护预测、较高的机械性能以及对一些关键设备参数(如温度、湿度、水分等)的监测。分析这些数据,再结合利用其他信息,将使评估饲料和食品安全风险的工作变得更加容易,同时使选择最好的方法来控制它们也变得更方便。

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