脈動真空滅菌器對鼠維持飼料滅菌效果和部分營養成分損失率的影響

薛來恩, 黨源, 溫福利, 張詩蘭, 鄭和平

(聯勤保障部隊第九〇〇醫院比較醫學科, 福州 350025)

隨著醫學、生物學的不斷發展，清潔級以上的實驗動物用量越來越大。根據國家標準的相關要求[1,2]，飼養清潔級、SPF級和無菌動物需飼喂滅菌的配合飼料。秦川等[3]研究結果顯示，任何滅菌方式均對配合飼料中某些維生素和氨基酸成分造成一定程度的破壞，降低飼料的營養價值，若長期直接使用此類飼料，將對動物的健康產生不同程度影響，難以保證動物實驗結果的可靠性。經過滅菌后的實驗動物飼料應確保含有實驗動物生長發育所需要的有效營養成分，并嚴格控制飼料中有害的化學殘留物和各種微生物。為保障實驗動物飼料達到無菌標準，選擇有效的滅菌方法顯得尤為重要。

高壓蒸汽滅菌法利用高溫高壓使菌體蛋白質凝固變性而達到滅菌目的。脈動真空滅菌器是屏障環境實驗動物設施運行過程中使用頻率最高的滅菌設備之一，其滅菌效率直接影響屏障設施內實驗動物的健康和質量，其工作原理是采用真空泵將鍋內的空氣抽盡后變成真空狀態，然后通過蒸汽發生器導入蒸汽，使蒸汽在鍋內迅速擴散并滲透到物品的深部達到有效的滅菌[4]，與普通高壓蒸汽滅菌器比具有滅菌時間短[5], 滅菌性能更可靠，自動化程度高[6], 滅菌后物品干燥好、損害輕微、滅菌徹底等優點[7]。目前，采用普通高壓蒸汽滅菌方法對飼料進行滅菌己有很多研究報道，研究[8,9]表明，飼料在普通高壓蒸汽滅菌器的最佳溫度為121 ℃，滅菌時間為20 min; 脈動真空滅菌方法對飼料進行滅菌的研究報道少，研究[10]指出對物品滅菌溫度參數一般設置為132 ℃,滅菌時間為7 min。為此，文本以鼠維持飼料為研究對象，分別采用參數為121 ℃、110 kPa、20 min和132 ℃、193 kPa、7 min的脈動預真空壓力蒸氣滅菌方法對鼠維持飼料的滅菌效果及對飼料中部分營養成分含量的影響，分析探究更為理想的滅菌參數和營養成分保持方式。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 飼料來源和分組直徑12 mm的鼠維持飼料，購自北京華阜康生物科技股份有限公司。取鼠維持飼料隨機分為3組: 對照組、高壓滅菌I組、高壓滅菌II組，分別記作DZ組、I組和II組，每組3份樣品，每份樣品200 g，分別裝于牛皮紙袋中，布敷料包裹。DZ組3份樣品無處理，I組3份樣品包內放入121 ℃化學指示卡, II組3份樣品包內放入132 ℃化學指示卡，一般放入滅菌包中央，3M指示膠帶粘住封口。

1.1.2 主要儀器和試劑 脈動真空滅菌器(山東新華醫療器械股份有限公司 XG1.-D型)、121 ℃和132 ℃化學指示卡(山東新華醫療器械股份有限公司 16G30 16L27)、3M指示膠帶(11140)。

1.2 方法

1.2.1 滅菌處理 DZ組飼料3份樣品放在干燥飼料儲藏室, 將I組和II組包裝好的飼料放入脈動真空滅菌器, 分別采用滅菌參數121 ℃、110 kPa、20 min和132 ℃、193 kPa、7 min對2組鼠維持飼料樣品進行處理。

1.2.2 化學指示測試化學指示卡放置每個樣品包的中心，滅菌結束后，馬上觀察指示卡顏色與標準色對比，顏色變黑超過標準色度，表示滅菌合格，如果化學指示卡顏色比標準色淺，則不合格。用3M指示膠帶測試脈動真空壓力蒸氣滅菌器，根據暴露時間與飽和蒸汽的溫度而產生不同程度的顏色變化，以滅菌后色澤的變化區別滅菌和未滅菌物品，不能說明滅菌是否合格。

1.2.3 檢測指標測定 飼料中的主要營養成分、維生素、氨基酸和微生物指標的檢測在福建省產品質量檢驗研究院完成。檢測指標按國家標準GB/T14924.2-2001和GB/T14924.3-2010判斷檢測指標是否合格。測定飼料樣品中常規指標(水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、粗纖維、鈣、磷)、氨基酸成分(賴氨酸、蛋氨酸、胱氨酸、精氨酸、組氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸)、維生素(A、E、B1、B2、B6、B12)及微生物指標項目(菌落總數、大腸桿菌、沙門氏桿菌、霉菌和酵母菌、黃曲霉毒素B1)。

1.3 統計方法

應用SPSS19.0軟件統計分析，數據均用表示，組間比較采用單因素方差分析LSD法，P＜0.05表示有統計學差異。

2 結果

2.1 壓力蒸汽滅菌化學指示卡的判定

鼠維持飼料經脈動預真空壓力蒸氣滅菌后，所有包裝內的壓力蒸汽滅菌化學指示卡均變色，且顏色均能達到標準黑色以上。結果表示兩個滅菌參數的脈動預真空壓力蒸氣滅菌后每個包裝中心位置均達到滅菌條件。

2.2 飼料滅菌效果

從表1可見，經脈動預真空壓力蒸氣滅菌鍋121 ℃、110 kPa、20 min 組和 132 ℃、193 kPa、7 min組滅菌后，鼠維持飼料的微生物指標項目均未檢測出，滅菌效果確實。結果表示經脈動預真空壓力蒸氣滅菌鍋的兩組滅菌參數達到鼠維持飼料滅菌效果。

2.3 飼料常規營養指標

從表2可見，除了粗纖維和磷外，I組的各常規營養成分損失率都低于都II組。與DZ組比較, I組粗蛋白、粗脂肪的含量顯著下降(P＜0.05);II組水分、粗蛋白、粗脂肪的含量也有顯著下降(P＜0.05)。3組各常規營養成分含量都符合國家標準，I組各常規營養成分損失比II組少。

表 1 脈動真空滅菌器對鼠維持飼料滅菌效果的影響

表 2 脈動預真空壓力蒸氣滅菌對鼠維持飼料常規營養成分含量的影響 %

2.4飼料中維生素含量

從表3可見，I組的各維生素損失率都低于II組, II組的維生素A低于國家標準。與DZ組比較, I組維生素(A、B1、B6、B12)的含量有顯著下降(P＜0.05)，維生素(E、B2)的含量差異不顯著(P＞0.05); II組維生素(A、E、B1、B6、B12)的含量有顯著下降(P＜0.05), 維生素B2的含量差異不顯著(P＞0.05)。I組維生素含量損失比II組少。

表 3 脈動預真空壓力蒸氣滅菌對維生素含量的影響

2.5氨基酸含量

從表4可見，除了天冬氨酸、絲氨酸和賴氨酸, I組的各氨基酸損失率都低于II組。與DZ組比較，I組苯丙氨酸、賴氨酸、組氨酸的含量顯著下降(P＜0.05), II組蘇氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、組氨酸的含量顯著下降(P＜0.05)。I組氨基酸含量損失比II組少。

3 討論

壓力蒸汽滅菌法是熱力滅菌中使用最頻繁、效果最可靠的一種滅菌方法，其原理是在一定壓力下利用飽和蒸汽殺滅一切細菌繁殖體、芽孢和病毒。飼料在高溫、普通高壓蒸滅菌過程中，飼料中水分損失隨著溫度升高增大，導致飼料硬度大，妨礙鼠的進食。蛋白質在濕、熱和壓力條件下，其分子結構極易被打破，原來的結構發生變化，從而導致蛋白質變性[11]。維生素是具有一定生物活性的化學物質，通常情況下，水溶性維生素的穩定性要低于脂溶性維生素。在高溫、高濕環境下，維生素的不飽和碳原子、雙鍵、羥基等結構極易被破壞，從而導致活性降低，失去應有的作用[8]。飼料中粗蛋白水平與氨基酸的含量是相互制約的，蛋白質的高溫變性將導致氨基酸有不同程度的減少。因此，在飼料的消毒滅菌過程中，應考慮到根據營養成分破壞程度采取相應添補問題，使飼料成為有營養的全價顆粒料。

鼠維持飼料在滅菌參數為121 ℃、110 kPa溫度、壓強下, 經20 min時間以及在132 ℃、193 kPa、溫度、壓強下, 經7 min時間滅菌后，壓力蒸汽滅菌化學指示卡的判定表明, 每一個包裝內的滅菌參數均能達到所設定的滅菌參數; 經微生物指標項目檢測表明, 包裝內樣品滅菌合格。說明在兩種滅菌參數下, 滅菌器內所有包裝的樣品滅菌合格。

經脈動真空滅菌器滅菌后，兩組飼料中各營養指標都有明顯變化，除了粗纖維、磷、天冬氨酸、絲氨酸和賴氨酸外，滅菌參數為121℃、110 kPa、20 min組各營養成分、維生素和氨基酸損失率相對較低; 132 ℃、193 kPa、7 min組雖然損失相對較高，但除維生素A，其他指標含量都在國家標準范圍內。

表 4 脈動預真空壓力蒸氣滅菌對鼠顆粒飼料中氨基酸含量影響 g/kg

本實驗結果說明，在實驗動物屏障設施中采用脈動真空滅菌器對鼠維持飼料進行滅菌時，建議參數設置為121℃、114 kPa、20 min，從而減少飼料各營養成分的損失，保證實驗動物健康和動物實驗數據的可靠性。