脉动真空灭菌器对鼠维持饲料灭菌效果和部分营养成分损失率的影响

薛来恩, 党源, 温福利, 张诗兰, 郑和平

(联勤保障部队第九〇〇医院比较医学科, 福州 350025)

随着医学、生物学的不断发展，清洁级以上的实验动物用量越来越大。根据国家标准的相关要求[1,2]，饲养清洁级、SPF级和无菌动物需饲喂灭菌的配合饲料。秦川等[3]研究结果显示，任何灭菌方式均对配合饲料中某些维生素和氨基酸成分造成一定程度的破坏，降低饲料的营养价值，若长期直接使用此类饲料，将对动物的健康产生不同程度影响，难以保证动物实验结果的可靠性。经过灭菌后的实验动物饲料应确保含有实验动物生长发育所需要的有效营养成分，并严格控制饲料中有害的化学残留物和各种微生物。为保障实验动物饲料达到无菌标准，选择有效的灭菌方法显得尤为重要。

高压蒸汽灭菌法利用高温高压使菌体蛋白质凝固变性而达到灭菌目的。脉动真空灭菌器是屏障环境实验动物设施运行过程中使用频率最高的灭菌设备之一，其灭菌效率直接影响屏障设施内实验动物的健康和质量，其工作原理是采用真空泵将锅内的空气抽尽后变成真空状态，然后通过蒸汽发生器导入蒸汽，使蒸汽在锅内迅速扩散并渗透到物品的深部达到有效的灭菌[4]，与普通高压蒸汽灭菌器比具有灭菌时间短[5], 灭菌性能更可靠，自动化程度高[6], 灭菌后物品干燥好、损害轻微、灭菌彻底等优点[7]。目前，采用普通高压蒸汽灭菌方法对饲料进行灭菌己有很多研究报道，研究[8,9]表明，饲料在普通高压蒸汽灭菌器的最佳温度为121 ℃，灭菌时间为20 min; 脉动真空灭菌方法对饲料进行灭菌的研究报道少，研究[10]指出对物品灭菌温度参数一般设置为132 ℃,灭菌时间为7 min。为此，文本以鼠维持饲料为研究对象，分别采用参数为121 ℃、110 kPa、20 min和132 ℃、193 kPa、7 min的脉动预真空压力蒸气灭菌方法对鼠维持饲料的灭菌效果及对饲料中部分营养成分含量的影响，分析探究更为理想的灭菌参数和营养成分保持方式。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 饲料来源和分组直径12 mm的鼠维持饲料，购自北京华阜康生物科技股份有限公司。取鼠维持饲料随机分为3组: 对照组、高压灭菌I组、高压灭菌II组，分别记作DZ组、I组和II组，每组3份样品，每份样品200 g，分别装于牛皮纸袋中，布敷料包裹。DZ组3份样品无处理，I组3份样品包内放入121 ℃化学指示卡, II组3份样品包内放入132 ℃化学指示卡，一般放入灭菌包中央，3M指示胶带粘住封口。

1.1.2 主要仪器和试剂 脉动真空灭菌器(山东新华医疗器械股份有限公司 XG1.-D型)、121 ℃和132 ℃化学指示卡(山东新华医疗器械股份有限公司 16G30 16L27)、3M指示胶带(11140)。

1.2 方法

1.2.1 灭菌处理 DZ组饲料3份样品放在干燥饲料储藏室, 将I组和II组包装好的饲料放入脉动真空灭菌器, 分别采用灭菌参数121 ℃、110 kPa、20 min和132 ℃、193 kPa、7 min对2组鼠维持饲料样品进行处理。

1.2.2 化学指示测试化学指示卡放置每个样品包的中心，灭菌结束后，马上观察指示卡颜色与标准色对比，颜色变黑超过标准色度，表示灭菌合格，如果化学指示卡颜色比标准色浅，则不合格。用3M指示胶带测试脉动真空压力蒸气灭菌器，根据暴露时间与饱和蒸汽的温度而产生不同程度的颜色变化，以灭菌后色泽的变化区别灭菌和未灭菌物品，不能说明灭菌是否合格。

1.2.3 检测指标测定 饲料中的主要营养成分、维生素、氨基酸和微生物指标的检测在福建省产品质量检验研究院完成。检测指标按国家标准GB/T14924.2-2001和GB/T14924.3-2010判断检测指标是否合格。测定饲料样品中常规指标(水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、粗纤维、钙、磷)、氨基酸成分(赖氨酸、蛋氨酸、胱氨酸、精氨酸、组氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸)、维生素(A、E、B1、B2、B6、B12)及微生物指标项目(菌落总数、大肠杆菌、沙门氏杆菌、霉菌和酵母菌、黄曲霉毒素B1)。

1.3 统计方法

应用SPSS19.0软件统计分析，数据均用表示，组间比较采用单因素方差分析LSD法，P＜0.05表示有统计学差异。

2 结果

2.1 压力蒸汽灭菌化学指示卡的判定

鼠维持饲料经脉动预真空压力蒸气灭菌后，所有包装内的压力蒸汽灭菌化学指示卡均变色，且颜色均能达到标准黑色以上。结果表示两个灭菌参数的脉动预真空压力蒸气灭菌后每个包装中心位置均达到灭菌条件。

2.2 饲料灭菌效果

从表1可见，经脉动预真空压力蒸气灭菌锅121 ℃、110 kPa、20 min 组和 132 ℃、193 kPa、7 min组灭菌后，鼠维持饲料的微生物指标项目均未检测出，灭菌效果确实。结果表示经脉动预真空压力蒸气灭菌锅的两组灭菌参数达到鼠维持饲料灭菌效果。

2.3 饲料常规营养指标

从表2可见，除了粗纤维和磷外，I组的各常规营养成分损失率都低于都II组。与DZ组比较, I组粗蛋白、粗脂肪的含量显著下降(P＜0.05);II组水分、粗蛋白、粗脂肪的含量也有显著下降(P＜0.05)。3组各常规营养成分含量都符合国家标准，I组各常规营养成分损失比II组少。

表 1 脉动真空灭菌器对鼠维持饲料灭菌效果的影响

表 2 脉动预真空压力蒸气灭菌对鼠维持饲料常规营养成分含量的影响 %

2.4饲料中维生素含量

从表3可见，I组的各维生素损失率都低于II组, II组的维生素A低于国家标准。与DZ组比较, I组维生素(A、B1、B6、B12)的含量有显著下降(P＜0.05)，维生素(E、B2)的含量差异不显著(P＞0.05); II组维生素(A、E、B1、B6、B12)的含量有显著下降(P＜0.05), 维生素B2的含量差异不显著(P＞0.05)。I组维生素含量损失比II组少。

表 3 脉动预真空压力蒸气灭菌对维生素含量的影响

2.5氨基酸含量

从表4可见，除了天冬氨酸、丝氨酸和赖氨酸, I组的各氨基酸损失率都低于II组。与DZ组比较，I组苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸的含量显著下降(P＜0.05), II组苏氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸的含量显著下降(P＜0.05)。I组氨基酸含量损失比II组少。

3 讨论

压力蒸汽灭菌法是热力灭菌中使用最频繁、效果最可靠的一种灭菌方法，其原理是在一定压力下利用饱和蒸汽杀灭一切细菌繁殖体、芽孢和病毒。饲料在高温、普通高压蒸灭菌过程中，饲料中水分损失随着温度升高增大，导致饲料硬度大，妨碍鼠的进食。蛋白质在湿、热和压力条件下，其分子结构极易被打破，原来的结构发生变化，从而导致蛋白质变性[11]。维生素是具有一定生物活性的化学物质，通常情况下，水溶性维生素的稳定性要低于脂溶性维生素。在高温、高湿环境下，维生素的不饱和碳原子、双键、羟基等结构极易被破坏，从而导致活性降低，失去应有的作用[8]。饲料中粗蛋白水平与氨基酸的含量是相互制约的，蛋白质的高温变性将导致氨基酸有不同程度的减少。因此，在饲料的消毒灭菌过程中，应考虑到根据营养成分破坏程度采取相应添补问题，使饲料成为有营养的全价颗粒料。

鼠维持饲料在灭菌参数为121 ℃、110 kPa温度、压强下, 经20 min时间以及在132 ℃、193 kPa、温度、压强下, 经7 min时间灭菌后，压力蒸汽灭菌化学指示卡的判定表明, 每一个包装内的灭菌参数均能达到所设定的灭菌参数; 经微生物指标项目检测表明, 包装内样品灭菌合格。说明在两种灭菌参数下, 灭菌器内所有包装的样品灭菌合格。

经脉动真空灭菌器灭菌后，两组饲料中各营养指标都有明显变化，除了粗纤维、磷、天冬氨酸、丝氨酸和赖氨酸外，灭菌参数为121℃、110 kPa、20 min组各营养成分、维生素和氨基酸损失率相对较低; 132 ℃、193 kPa、7 min组虽然损失相对较高，但除维生素A，其他指标含量都在国家标准范围内。

表 4 脉动预真空压力蒸气灭菌对鼠颗粒饲料中氨基酸含量影响 g/kg

本实验结果说明，在实验动物屏障设施中采用脉动真空灭菌器对鼠维持饲料进行灭菌时，建议参数设置为121℃、114 kPa、20 min，从而减少饲料各营养成分的损失，保证实验动物健康和动物实验数据的可靠性。