仇海瑀 薛敏 李軍國 李俊 秦玉昌
近年來,我國飼料工業迅猛發展,2000年至2009年我國配合飼料的年產量從5 900萬噸上升至1.15億噸。隨著飼料工業與養殖業的發展,飼料用油的需求量在不斷增加,油脂作為優質、高效的能量飼料原料可以彌補我國能量飼料的匱乏,目前已廣泛應用于動物飼料生產中。油脂添加到飼料中除了具有提供能量與必需脂肪酸的主要作用之外,還具有改善脂溶性維生素A、D、E、K和類胡蘿卜素等色素的吸收、高溫環境下降低畜禽的熱應激反應、改善顆粒飼料的外觀,降低飼料粉塵等附加作用。
油脂在飼料中的添加量因飼料種類不同而異,畜禽飼料的油脂添加量通常為1%~3%,水產飼料的油脂添加量較高,通常為5%左右,某些魚類飼料油脂的添加量甚至更高。以3%的油脂添加量計算,2009年我國飼料用油消耗量高達345萬噸。飼料用油的需求量日益增加,但是我國油脂產量嚴重不足,專家估計我國油脂需求(包括食用油脂)的60%~70%依靠進口,逐漸有動物與人爭油的趨勢,造成飼料油脂原料緊缺、價格攀升。如此巨大的油脂需求量促使飼料生產企業對油脂的選擇從以豆油、豬油使用為主擴展到飼料用混合油脂的使用。
飼料用混合油脂也稱飼料級混合油,主要是利用餐飲業及食品工業用后的廢棄食用油脂經一系列精煉工藝制成的飼料用油。此種油脂最大的優勢在于價格低廉,但是飼料用混合油脂的原料來源復雜且為二次用油加之精煉工藝差異懸殊,導致了它的質量不穩定并存在多種安全隱患。與豆油和豬油相比,飼料用混合油脂的新鮮度差,不耐貯存,并且被苯并(α)芘、重金屬、脂溶性有機污染物等有毒有害物質污染的風險增大,因此,飼料用混合油脂的應用需要嚴格的品質評價,以保證飼料安全乃至食品安全。
最初,我國使用混合油以進口美國飼料級混合油為主,美國飼料級混合油也稱黃脂膏(Yellow Grease),僅以快餐店或食品店的煎炸油脂為原料,加工工藝也比較簡單,包括低溫加熱、過濾以及102℃高溫加熱、沉降雜質等。近年來,由于國人生活水平的提高,我國每年產生大量的廢棄食用油脂,并且隨著油料價格的不斷上漲,市場上出現將廢棄食用油脂用于動物飼料的現象,因此,國內興起了多家專門生產銷售飼料級混合油的企業,混合油的應用逐漸變成了以國內生產為主。
由于飼料級混合油來源復雜,產品質量需要嚴格把關。農業部于2005年發布了飼料級混合油的農業行業標準NY/T913—2004,對飼料級混合油的定義為:“餐飲業和食品工業用后的植物油與動物油的混合物,經去水、去渣,但無脫色及脫味處理,只被用于飼料生產”。該標準對加工工藝的要求是參照美國飼料級混合油的加工流程,僅有簡單的處理而不采用脫色、脫味等精煉工藝,但是我國的餐飲習慣不同于美國,我國飼料級混合油的生產原料更為復雜、存在更多雜質,因此有必要增加精煉工藝以保證產品質量。2009年,我國擬發布國家標準對飼料級混合油重新定義并對原標準加以修改與完善,使之更適合我國混合油的生產現狀。國家標準《飼料用油脂混合油脂》征求意見稿中對飼料用混合油脂定義為:“餐飲業或食品工業用后的植物油與動物油的混合物(不得含有地溝油),經去水、去渣、脫色、脫臭及高溫處理,只能用于非反芻動物飼料生產”。兩個標準最大的差異就是對加工工藝要求的改變,同時,擬定修改的新標準中對油脂質量有更高的要求。新標準更符合我國飼料用混合油脂的實際加工工藝,并且進一步提高了對產品品質的要求。但是標準中對飼料用混合油脂的原料規定仍很籠統。事實上,我國飼料用混合油脂存在的最大問題就是原料來源復雜,質量難以控制,并且不同企業加工工藝不同造成產品的精煉效果也不同,所以飼料用混合油脂產品的質量狀況也良莠不齊,有相當一部分產品存在嚴重的安全隱患,需要進行嚴格的檢驗。
飼料用混合油脂的質量安全評價指標與限量要求主要依照NY/T913—2004執行,同時也需要借鑒其它評價油脂的指標以真實反映飼料用混合油脂的質量安全狀況。混合油的評價指標可以從常規指標、氧化性指標以及安全性指標三個方面考察。常規指標主要反映油脂的雜質含量以及油脂性質,包括水分及揮發物、不溶性雜質、不皂化物、含皂量、碘價以及皂化價等,此類指標可以通過提高精煉工藝加以改善,通常不會成為飼料用混合油脂的安全隱患。飼料用混合油脂質量安全評價的重點是氧化性與安全性。評價油脂氧化程度最常用的指標是酸價、過氧化值與丙二醛值,對于煎炸油脂還有羰基價和極性組分的考察,另外,歐洲各國也有采用ρ-茴香胺值評價油脂的深度氧化。安全性指標是衡量混合油中存在的有毒、有害化學物質,主要包括苯并(α)芘、砷、黃曲霉毒素、多氯聯苯以及二噁英。
在NY/T913—2004飼料級混合油的標準中,通過酸價及過氧化值兩個指標來限制成品油的氧化酸敗情況,但由于酸價的可調節性和過氧化值先升后降的特性,這兩個指標已經不能真實反映飼料級混合油氧化情況。丙二醛是動物油脂的二級氧化產物,不適合衡量植物油的氧化程度,如果在飼料用混合油脂以植物油原料為主的情況下,丙二醛值也失去了敏感性。另外一個在歐洲普遍用來衡量油脂深度氧化的指標——ρ-茴香胺值,較適合用來作為飼料用混合油脂氧化程度的評價。試驗表明,對飼料用混合油脂精煉之前的3批次原料毛油同時進行過氧化值、丙二醛和ρ-茴香胺值的檢測,結果顯示,在過氧化值小于3 mmol/kg、丙二醛值小于2.5 mg/kg(遠低于標準限量要求)的情況下,ρ-茴香胺值都已超過20,而新鮮油脂的ρ-茴香胺值接近0,超過10表明油脂已經開始顯著酸敗,所以ρ-茴香胺值可以較真實地反映飼料級混合油原料毛油氧化程度。ρ-茴香胺值較適合作為衡量飼料用混合油脂氧化酸敗程度的指標。
安全性指標中,應該重點關注苯并(α)芘,因為油脂經過長時間的煎炒烹炸,脂肪酸發生聚合反應,在高溫下生成脂肪酸聚合物,苯并(α)芘是其中最具代表性的一個。苯并(α)芘是一種高活性的間接致癌物,在多環芳烴中致癌性最強,同時它還是致畸原與誘變劑,對動物與人類的健康產生極大威脅。重金屬、霉菌毒素以及二噁英等也有污染飼料用混合油的風險,其中二噁英很難通過精煉工藝去除,而且毒性最強、危害最大,必須從源頭控制,避免二噁英的污染。
飼料用混合油脂利用這些餐飲業與食品工業用后的人類不能再食用的二次用油,經過精煉后制成飼料專用油。筆者走訪了我國8個省份,15家飼料用混合油脂生產企業,經調查與統計,總結了我國飼料用混合油脂的原料來源通常有以下四類:①餐廚廢油,主要來源于餐館、酒店以及食堂等處收集的廢棄食用油脂;②煎炸老油,來源于肯德基、麥當勞等快餐店或油炸食品加工廠;③動物加工副產品提煉的油脂,來源于動物的內臟油、皮油和油渣油等;④次品油,來源于品質不符合食品級的大豆油、玉米油或棕櫚油等罐底油。由此可見,飼料用混合油脂的原料來源多樣、成分復雜、質量差異很大。其中,餐廚廢油與煎炸老油是飼料用混合油脂主要的原料。
餐廚廢油是我國飼料用混合油脂的主要原料,此類油脂包含的范圍很廣,如飯店、食堂等餐飲機構煎炒烹炸食物后的剩余油脂,也包括將顧客或學生食用后的剩菜收集起來,經過熬煮后收集漂浮在上層的油脂。對此類油脂的利用,最重要的就是及時、迅速,以防止油脂的腐敗變質,并且注意餐廚物的衛生,不能摻入垃圾、污水以及雜物。但是,實際情況往往達不到以上要求,這就造成了以餐廚廢油為主要原料生產出的飼料用混合油脂質量難以保證,容易氧化,甚至遭受霉菌毒素的污染。
油脂是一類容易發生氧化、變質的營養物質,尤其是在有雜質存在的情況下更易引發氧化劣變。例如水分、金屬離子、光、熱和空氣的存在都會大大加劇油脂變質的速度。油脂氧化后生成的過氧化物和醛、酮類化合物會對食用者的健康產生影響,但由于其一般不會立即引起疾病的癥狀反應,所以不能被立刻察覺。在餐廚廢油產生的過程當中,會不斷地接觸以上易引起油脂氧化劣變的因素,所以對餐廚廢油的利用一定要及時,防止油脂的深度變質。
煎炸油是美國飼料級混合油唯一的原料,通常來自肯德基、麥當勞等快餐店的炸薯條和炸雞等的回收油和油炸食品廠的回收油。煎炸老油雖然沒有像餐廚廢油那樣接觸過多雜質而且衛生較好,但是煎炸老油由于長時間的高溫加熱,油脂與空氣中的氧氣和煎炸食物所帶入的水分作用,會發生熱氧化反應、熱聚合反應、熱氧化聚合反應、熱裂解反應和水解反應,產生比正常油脂分子——甘油三酯極性較大的一些成分,統稱為極性成分。它們包括游離脂肪酸、單甘酯和雙甘酯還有一系列飽和及不飽和的醛、酮、內酯等物質,使油脂的物理性質和化學性質發生改變,并且有些極性成分有致癌作用,會危害動物健康。對煎炸老油的利用要注意兩點,一是煎炸時間,二是煎炸溫度,因為過度煎炸帶來的安全隱患極大。
動物副產品油來源于動物屠宰場及肉骨粉廠,主要以豬副產物提煉出的油脂為主,包括腸油、皮油、碎肉油和油渣油,也包括少量家禽油。此類油脂的利用主要注意其氧化酸敗程度與清潔程度。
次品植物油以質量不符合食品級的植物油為主,包括大豆油、玉米油、棉籽油和米糠油等罐底油。主要存在的問題是油脂發生氧化酸敗,能值降低、品質差等。某些次品植物油的危害更甚,例如次品玉米油和花生油中黃曲霉毒素含量很可能超標,棉籽油中游離棉酚、菜籽油和芥籽油中異硫氰酸酯等存在一定安全隱患。但是,次品植物油和動物副產品油不是飼料用混合油脂的主要原料。
飼料用混合油脂存在的安全隱患主要在于兩大方面:一方面是油脂的水解氧化與深度氧化,另一方面是致癌物質如苯并(α)芘、重金屬和脂溶性化學污染物的威脅。以廢棄食用油脂為原料生產的飼料用混合油脂,貯藏穩定性差,同樣儲存條件下與豆油、棕櫚油和豬油等油脂相比更容易氧化酸敗。主要是由于過多金屬離子和雜質的存在使得油脂的變質速度加快,添加油脂的飼料本身性質不穩定,這樣為飼料帶來過速變質的安全隱患。
地溝油是餐飲店的殘渣剩菜、餐具洗滌水等流入地溝,經過隔油池的渣水分離、撈取油層,再通過一系列加工處理而成的油脂。地溝油的性質十分惡劣,國家已明令禁止其作為飼料用混合油脂的原料。地溝油與地下水泥壁、生活污水、果蔬腐敗物、生活垃圾、多種細菌毒素和寄生蟲等接觸,所受污染嚴重,有明顯的酸腐氣味。地溝油被氧化的程度非常高,除了一些已知的危害外,地溝油更大的危險在于存在許多無法控制的未知污染物,而且一些脂溶性的環境污染物如多氯聯苯、二噁英、農藥以及霉菌毒素等更容易污染地溝油。因此,無論從道德層面上還是從法律層面上講,地溝油都不可以進入食物鏈中。
礦物油是通過物理蒸餾法從石油中提煉出的基礎油,又稱白油、潤滑油、液體石蠟等,屬于高級烷烴,雖然與植物油外觀相似但化學性質有本質區別。礦物油在動物腸道內不被吸收和消化,同時妨礙水分的吸收,且油中含有大量有毒、有害的成分,對動物健康產生不利影響,會發生中毒事件。利用礦物油不溶于堿而食用油脂溶于堿的性質可鑒別礦物油摻假。
生物柴油是油脂與甲醇在堿性催化作用下發生酯交換反應,再經蒸餾而得到的脂肪酸甲酯,它用于發動機代替柴油,是一種生物能源,但它的能量不能被動物有效利用并且有害。由于生物柴油價格低廉又和油脂屬于同系物,有不法商家將其摻到飼料用混合油脂中。
前文敘述了飼料用混合油脂原料的諸多安全隱患,若要安全地應用這些油脂于飼料生產中就必須經過嚴格的精煉工藝,盡量去除有害物質、降低氧化程度才能使其達到飼用標準,避免引發安全事件。精煉工藝可以去除油脂的雜質與低分子氧化產物,增加油脂的穩定性,因此,飼料用混合油脂的品質在很大程度上由精煉工藝決定。目前,正規的飼料用混合油脂生產廠家的精煉雖然工藝不盡相同,但大多采用等同于食用油脂精煉工藝的高溫、高真空、水蒸氣蒸餾的物理精煉工藝,工藝流程見圖1。然而,有一些小作坊式的混合油加工廠,就不具備以上精煉設備,并且對生產原料不經挑選,導致了飼料用混合油脂因存在過多雜質與水分而迅速氧化酸敗并產生大量有毒、有害物質。

圖1 飼料用混合油脂精煉工藝流程
有效的精煉工藝,不僅可以改善油脂的外觀性能,還可以降低油脂中有害物質含量,提高飼料用混合油脂的應用安全性和氧化穩定性。例如,脫膠會提高油脂的純度和清亮度,并且可以使脫色及脫臭等工藝效果更佳。目前,企業常采用的脫膠方法有水化脫膠和酸化脫膠兩種,而且酸化脫膠比水化脫膠的效果更徹底,避免了非水化磷脂的殘留。
脫色與脫酸、脫臭是精煉工藝的核心,因為以上步驟可以選擇性去除混入油中的農藥、微量重金屬、霉菌毒素和多環芳烴等,因此脫色吸附劑的選擇和脫臭工藝參數的控制極為重要。例如,脫色吸附劑活性炭可以吸附分子量較大的多環芳烴如苯并(α)芘,脫臭工藝可以降低油脂中小分子量的多環芳烴。而事實上,活性白土是飼料用混合油脂脫色中應用最為廣泛的脫色吸附劑,活性白土吸附活性高、吸油率低而且價格便宜,但是它對苯并(α)芘的吸附量非常低。由于煎炸老油和餐廚廢油受苯并(α)芘污染的風險很高,這就會造成飼料用混合油脂中可能殘留較高含量的苯并(α)芘,成為混合油的安全隱患之一。
脫臭還可以去除原料毛油中的過氧產物和二級氧化產物,比如一些低分子的醛、酮以及不飽和碳氫化合物。高真空高溫脫臭一定要保證足夠的真空度(殘壓小于600 Pa),否則便會造成油脂二次氧化,產生強烈異味或返味。
飼料用混合油脂的精煉條件應該根據原料的自身特點慎重選擇,簡單采取等同于普通植物油的精煉工藝并不一定適合于飼料用混合油脂。
我國飼料級混合油在應用上還有很大的限制,主要是由于原料來源復雜,無法保證質量,造成終端產品的質量不穩定。由于原料質量低使得對油脂的加工工藝要求高,實際生產過程中很難保證每個步驟都能達到理想的精煉效果。但同時,我們應該看到美國飼料級混合油成功應用于動物生產中,節約資源、廢物利用的同時保護環境。我國對飼料用混合油脂的應用首先應該嚴把原料關,加大對飼料級混合油原料來源的監管力度,嚴禁礦物油、地溝油等劣質油摻雜其中;第二,對生產過程進行質量控制,評估精煉工藝是否合理有效;第三,加大檢查力度,對產品進行嚴格的安全性評價,明確飼料級混合油的安全隱患,有的放矢,確保飼料安全。
[1] 劉弟書,蔣雨,羅文華.畜禽飼料中添加油脂的作用與效果[J].畜禽業,2003,158(6):20-21.
[2] 李祥明.美國飼料混合油和肉骨粉生產與二噁英、瘋牛病的控制[J].山東畜牧獸醫,2001(1):37-38.
[3] 中華人民共和國農業部.NY/T913—2004[S].中華人民共和國農業行業標準——飼料級混合油.北京:中國標準出版社,2005.
[4] 何東平.油脂精煉與加工工藝學[M].北京:化學工業出版社,2005:256-257.
[5] 劉宇紅,于曉英,韓寧.苯并(α)芘(BaP)的毒性作用與致毒機理研究現狀[J].內蒙古農業大學學報,2008,29(1):184-188.
[6] 常碧影,張萍.飼料質量與安全檢測技術[M].北京:化學工業出版社,2008.