硒元素由瑞典化学家Berzelus于1817年发现
[1],在地质化学领域被归类为超微量元素。1988年,中国营养学会将硒纳入必须摄入的膳食营养素之中。硒是动物生长、代谢与繁殖不可或缺的微量元素之一
[2],而我国是一个硒资源匮乏的国家,超过60%的地区所产饲料原料硒含量不足0.05 mg/kg,远低于畜禽正常生长发育所需水平。因此,畜禽饲料中添加硒补充剂成为普遍做法。饲料中硒补充剂主要有有机硒和无机硒2种,无机硒包括单质硒、硒化物、硒酸盐、亚硒酸盐等
[3]。由于成本较低,无机硒中的亚硒酸钠作为畜禽主要硒源添加剂在国内得到了广泛应用。然而,亚硒酸钠在使用过程中存在多种问题,例如:对饲料厂工人的健康构成潜在威胁;使用不当可能引发动物中毒;生物活性较低,不易被肠道吸收,导致硒的利用率不高;未被吸收的硒会随粪便排出,污染环境。因此,无机硒在饲料中的应用逐渐受到限制。许多欧美国家已大力推广使用有机硒,瑞典乳猪饲料中必须使用有机硒,而在日本已禁止饲料中使用无机硒。
有机硒主要有硒半胱氨酸(SeCys)、硒蛋氨酸(SeMet)、酵母硒(SeY)、硒麦芽等
[4]。酵母硒是利用酵母机体的生物合成功能形成的一种生物硒,富硒酵母将硒元素富集到酵母生长过程中形成细胞蛋白结构,含有硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸、硒乙硫基氨基酪酸、硒脲和硒蛋白等混合物。酵母硒毒性低,生物利用率高,是一种更安全有效的优势硒源
[5]。与无机硒相比,有机硒主要有以下优点:①毒性比无机硒低,对环境污染小,在组织中蓄积时间长;②生物学利用率高
[6];③提高含硒酶的活性,促进其功能发挥
[7];④改善畜产品质量。
因此,有机硒源的开发与应用成为国内外动物营养学的研究热点之一。酵母硒就是当前饲料工业中一种优质的有机硒源,也是我国目前唯一列入《饲料添加剂品种目录(2013)》的有机硒源。其生产原理确切,有机成分明确,在国际市场上经过了多年的应用检验,具有广阔的前景。
1 标准制定的背景
国内有大量企业专注于酵母硒的研发、生产和推广应用,其中湖北省企业约有14家,酵母硒相关产品的企业标准有22项,占全国酵母硒企业标准的11%,见
图1。目前国内酵母硒年总产量约7 000 t,每吨售价在3万~4万元,出口量约占50%。大多数生产企业采用酵母作为菌种,在含有一定量亚硒酸钠的培养基中进行液体深层发酵,将无机硒转化为有机硒,生产富含有机硒的酵母浆,再经过分离、洗涤、干燥等工艺制成含有机硒的酵母产品。
酵母硒作为1种允许使用的矿物元素及其络合物,具有抗氧化、增强免疫功能、提高繁殖力、抑制癌细胞生长和解毒等多重功效
[8-9],具有广阔的市场前景,但目前国内尚无有关酵母硒的国家标准和行业标准。
欧盟法规(EU)No.24.3.2015规定酵母硒产品中总硒含量应在2 000~2 400 mg/kg。美国饲料控制官员协会(American Association of Feed Control Office,AAFCO)也要求有机硒含量超过98%。因此,制定酵母硒这一团体标准不仅能规范国内市场,还有助于国际贸易的顺利开展。
2 标准主要内容解析
酵母硒的生产工艺流程见
图2,以酵母为菌种,在含亚硒酸钠的培养基中进行液体发酵,将无机硒转化为有机硒,获得富含有机硒的酵母浆后经过分离洗涤、干燥等工艺生产制备。
2.1 标准名称和适用范围
“饲料添加剂 酵母硒”来源于《饲料添加剂目录》中“矿物元素及其络(螯)合物”类。该标准规定了饲料添加剂酵母硒的术语和定义、技术要求、取样、试验方法、检验规则及标签、包装、运输、贮存和保质期。适用于以酵母为菌种,在含亚硒酸钠的培养基中进行发酵培养,将无机态硒转化生成有机硒,有机硒酵母浆经过分离、干燥等工艺制得的饲料添加剂酵母硒产品。
2.2 技术要求
分析比较现有企业标准,发现技术指标及指标值均存在差异。90%以上企标中规定了水分、总硒、有机硒比例、总砷和铅,70%的企标中规定了沙门氏菌,10%以下企标中规定了灰分、蛋白含量和细菌总数。参考欧盟法规、国内企标及已发布的其他矿物元素及其络(螯)合物标准,以实证理化指标、科学把控技术指标、严控卫生指标为原则,该标准确定了以下技术要求:外观与性状、水分、粒度、产品成分分析保证值(粗蛋白、总硒含量、有机硒比例和有机硒)和卫生指标(砷、铅和沙门氏菌),指标值依据各企业标准规定值及收集样品实测值进行确定。指标覆盖度高,符合酵母硒的产品特点,也能够满足市场需求;指标制定合适,符合标准的普适性和通用性等特点。
1)外观与性状。市场流通产品以粉末或粒状固态产品为主。颜色包含有黄色、褐色、白色、红色、橙色,颜色与酵母种类及辅料种类有关,不影响产品作用效果。气味一般具有微生物发酵的特殊气味,不得有腐败、异臭等不良气味,不含外来可见杂质。故标准将外观与性状描述如下:
酵母硒产品外观为浅黄色至棕红色,呈粒状或粉末状。同一批产品色泽均匀,无异嗅、异味。
2)水分。各企标中水分的规定值有≤6.0%、≤8.0%及≤10%,企业内部控制在6.0%以内较多,但考虑该产品保质期比较久,南方梅雨季节水分可能发生变化,另外酵母硒产品水分过高会有结块风险,故水分定为≤8.0%较为合理。
3)粒度。根据粉末和粒状产品粒度大小特点,将粒度规定如下:粉状产品95%以上通过孔径为250 µm的试验筛。粒状产品95%以上通过孔径为425 µm的试验筛。
2.3 产品成分分析保证值
1)粗蛋白质。部分企标对粗蛋白质的规定值包括:≥20%、≥35.0%、≥40.0%,蛋白质含量与酵母含量及生产工艺中氮含量相关,其中酵母蛋白质含量为主要影响因素,酵母蛋白质含量为酵母干质量的40%~60%。因此,粗蛋白质是酵母硒的主要指标。该标准结合实测数据对粗蛋白质进行了规定,设定粗蛋白质含量≥35.0%。
2)总硒。总硒含量受酵母菌株、亚硒酸钠驯化浓度、发酵工艺条件等影响,85%以上企业对总硒进行了分类,含量集中在1 000~4 000 mg/kg范围较多,4 000 mg/kg以上的较少,但考虑技术发展趋势,该标准将产品分为4个类型:≥1 000 mg/kg,≥2 000 mg/kg,≥3 000 mg/kg,≥4 000 mg/kg。同时为满足中华人民共和国农业部公告〔2017〕第2625号公告中关于有机硒含量不低于0.1 mg/kg要求,结合有机硒比例≥98.0%的规定,将总硒1 000 mg/kg修改为1 020 mg/kg。
3)有机硒比例和含量。有机硒比例设定值为≥98.0%,与绝大部分企业设定值一致,同欧盟法规规定值也相同。根据总硒及有机硒比例计算得到有机硒含量,分别为≥1 000 mg/kg、1 960 mg/kg、2 940 mg/kg、3 920 mg/kg。
2.4 卫生指标
该标准规定的卫生指标有总砷、铅、沙门氏菌。酵母硒产品中的重金属及有害微生物主要来源于辅料,辅料种类必须符合饲料原料目录的要求,而饲料原料的卫生指标需要满足《饲料卫生标准》,所以仍需要参考饲料卫生标准。辅料主要有植物性原料和矿物质原料两类,因此,卫生指标值结合饲料卫生标准(GB 13078)中植物性原料和矿物质原料限定值进行确定。
2.5 检测方法
常规指标检测方法均参照饲料工业标准体系现有国家标准执行,如粒度按照GB/T 5917.1、水分按照GB/T 6435、粗蛋白按照GB/T 6432、总砷按照GB/T 13079、铅按照GB/T 13080、沙门氏菌按照GB/T 13091的规定执行。另外,鉴别方法、总硒和有机硒测定方法也是本标准的重点内容。
1)鉴别。通过鉴别酵母硒,不仅能辨别出掺假产品,还能进一步提高规范产品的质量。可能影响酵母硒质量的掺假成分主要包括无机硒、高蛋白辅料、酵母菌、合成型硒代蛋氨酸以及这些成分的多种组合。鉴别方法主要依据这些成分的特性进行筛选,包括镜检、粗蛋白、有机硒比例、硒代蛋氨酸等几种方式。每种方法能鉴定的种类详见
表1。
在不考虑合成型硒代蛋氨酸的情况下,通过镜检结合粗蛋白质和有机硒比例,或者镜检结合硒代蛋氨酸,可以区分大多数掺假情况。由于粗蛋白质和有机硒比例是该标准规定的技术指标,而硒代蛋氨酸检测的普及率较低,因此,选择镜检结合粗蛋白质和有机硒比例进行鉴别是较为合理的方法。具体描述如下:镜检可见典型的酵母形态,例如卵圆形、椭圆形、柠檬形或藕节形等。
2)总硒。硒的检测方法主要包括GB 13883—2008《饲料中硒的测定》和GB 5009.93—2017《食品安全国家标准 食品中硒的测定》。这2个标准中所规定的方法是一致的,具体分为2种:一是氢化物原子荧光法,二是2,3-二氨基奈荧光法。大多数企业标准中引用的也是这2个标准所规定的方法。除此之外,文献
[10]中还报道了3-3′-二氨基联苯胺分光光度法用于硒的测定,该方法无需原子荧光设备,使用普通的分光光度计即可完成,但其步骤较为繁琐,且使用的试剂有毒有害,不易采购。因此,按照GB 13883—2008《饲料中硒的测定》标准执行检测硒的方法更为合理。
3)有机硒比例和含量。参考GB 1903.21—2016《食品安全国家标准食品营养强化剂 富硒酵母》中有机硒比例及含量测定方法。
2.6 检验规则
标准规定了同一批原料、相同生产工艺且连续生产的产品为一批次。外观与性状、水分、总硒、有机硒为出厂检验项目。并规定每半年至少进行1次型式检验,以及5种特定情况下也需进行型式检验,检验项目涵盖了所有的技术要求。检验结果中卫生指标不合格即判该批产品不合格,不得复检。
2.7 标签、包装、运输、贮存和保质期
产品的标签应按GB 10648执行。包装可采用具有防潮、密封等功能的包装材料。运输中防止包装破损、日晒、高温、雨淋,禁止与有毒有害物质混运。产品在常温贮存,仓库应通风、干燥、能防暴晒、防雨淋,有防虫、防鼠设施,不得与有毒有害的物质混贮。未开启包装的产品,在上述规定的运输、贮存条件下,产品保质期不低于12个月,具体期限应在产品标签中注明。
3 结 语
《饲料添加剂 酵母硒》团体标准在汲取国内外文献资料的基础上,确立了以实证理化指标、科学把控技术指标、严格控制卫生指标为原则,并结合行业实际情况进行制定,其主要技术指标达到国内同类产品的较高水平。此标准为我国有机硒源类饲料添加剂酵母硒的市场提供了坚实的技术支撑和质量保障,有助于提升行业的准入门槛,推动技术水平的提升,促进行业的高质量可持续发展。