[妞妞养牛]废弃奶的巴氏杀菌
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J. A. Elizondo-Salazar, A. J. Heinrichs, and S. L. Gelsinger著 胡凤明译
宾夕法尼亚州立大学农业科学学院奶牛和动物科学系技术推广站
本系列资料经JudHeinrichs教授授权，由中国农业科学院饲料研究所屠焰研究员所在团队翻译成中文，并在中国公开
废弃奶的品质
饲喂生鲜废弃奶的注意事项
巴氏杀菌
紫外线照射
评审专家: VirginiaIshler, Penn State
Sandy Costello, Penn State
前言
所有奶牛场都会有一些不能出售的牛奶，通常被称为废弃奶。在本文中，废弃奶包括了过量的牛初乳、过渡乳、炎乳或含有抗生素的牛奶。根据Blosser（1979）的数据，每年每头奶牛废弃奶的奶量为22～62 kg，这是巨大的经济损失，同时也带来了废物处理和环境问题。多年来，废弃奶用于饲喂犊牛，但存在着微生物污染，如大肠杆菌、牛病毒性腹泻病毒、单核细胞增多性李斯特氏菌，以及不同种类的链球菌、沙门氏菌、支原体、弯曲杆菌和金黄色葡萄球菌（Selim and Cullor, 1997; Stewart et al., 2005），同样也可能传播疾病，因此建议最好不要给犊牛饲喂这种牛奶。然而，将废弃奶巴氏杀菌可以降低管理风险，同时为犊牛提供一种低成本而有价值的液体饲料源。设备公司们现在生产了各种大小型号的、独立的、农场专用的巴氏杀菌器来利用废弃奶。单个牧场完全可以负担得起这些巴氏杀菌器的价格。本文综述了牧场实施巴氏杀菌系统的一些重要考虑因素，以及现有的饲喂犊牛巴氏消毒废弃奶的相关研究结果。
废牛奶的品质
在饲喂初乳后，奶牛养殖人员会给犊牛饲喂各种液体饲料，包括全脂乳、剩余的初乳、过渡乳、炎乳、含抗生素的牛奶、代乳品。浪费奶不能出售供人食用，因此许多奶牛场出于经济考虑常常用它替代代乳品饲喂犊牛。牛初乳、过渡乳和全脂乳的营养成分见表1。
给犊牛饲喂这种乳液除在经济上具有优势外，还可提供一系列好处。初乳和过渡乳混合物中的固体成分为16%~18%，且饲喂犊牛可获得良好的生长优势（Foleyand Otterby, 1978; Davis and Drackley,1998; Kehoe et al., 2007）。尽管它带来极大的经济优势，但许多奶牛养殖户仍然避免给犊牛饲喂废弃奶，因为担心产犊小母牛炎发生率和空奶乳区病发生率增加，这在早期的研究中经常见到，通常犊牛在犊牛圈中能吸吮到其他犊牛的奶头，会导致后备小母牛炎的发病率。犊牛饲喂废弃奶还有其他问题，一是与犊牛肠道细菌耐药的发展有关。虽然Kesler（1981）提出，炎及其他疾病的抗生素治疗后产生的牛奶可以安全地喂犊牛，小牛可以获得与饲喂发酵初乳或其他液体饲料相同的生长速度。最重要的问题是传染性病原体传播的风险。一些病原菌可在初乳和乳汁传播，包括：结核分枝杆菌亚种副结核病、沙门氏菌类、支原体类、单核细胞增生李斯特氏菌、弯曲杆菌类、牛分枝杆菌、阴沟肠杆菌类、金黄色葡萄球菌类，特别是大肠杆菌（Lovett 等，1983；Streeter 等，1995；Selim和Cullor，1997；Stewart等，2005）。通过对加利福尼亚州12个奶牛场进行研究，Selim和Cullor（1997）认为，生鲜的废弃奶中细菌浓度显著高于其他种类牛奶和乳制品（图1），其中，链球菌和肠杆菌被确定为优势菌，金黄色葡萄球菌、大肠杆菌是最常见的革兰氏阴性菌。为此，早期研究者的结论是，生产商应谨慎饲养犊牛生鲜废弃奶，因为它们可能含有大量的细菌，可能引起牛和人疾病。
影响废牛奶微生物数量的几种因素，包括：
§ 奶牛产出的牛奶中的微生物含量
§ 用来收集牛奶设备的清洗程度
§ 在饲喂之前用于存放牛奶的设备的清洗
§ 存储时间（从采集到饲喂犊牛的时间）
§ 牛奶在存储过程中的温度
§ 暴露于环境微生物源（粪便、苍蝇等）
§ 巴氏灭菌或其他处理以减少微生物数量
废弃奶的微生物含量在室温条件下急剧增加。不幸的是，一些早晨挤的牛奶直到下午才后拿去饲喂，因此微生物含量会大幅度增加，有可能成为其他疾病的起因。
饲喂生鲜废弃奶的注意事项
§ 检测你的畜群中泌乳牛的健康状况。不要饲喂患有副结核病、牛病毒性腹泻等疾病泌乳牛产的奶。如果你意识到你的牛群存在疾病情况仍然要饲喂生鲜废弃奶，则特别需要注意控制饲喂风险，仅饲喂检测为阴性的泌乳牛产的生鲜乳。这样做存在着很大的危险，你可能会传播已经存在在畜群中但尚未确诊的疾病。
§ 在新生犊牛的第一天不要饲喂生鲜废弃奶。肠道壁对细菌具有通透性，从而会导致疾病发生。
§ 饲喂废弃奶的犊牛应单圈饲养，阻止它们之间的相互吸吮。这应该能减少引起炎的传染性微生物的传播。断奶后犊牛还需要单圈饲养几周，以减少它们间的相互吸吮。
§ 不要饲喂含有血液或外观不正常的牛奶，因为它可能含有犊牛难以消化的活性菌和白细胞。
§ 饲喂后备牛或犊牛废弃奶后，应至少观察8~12周。
§ 使用抗生素治疗的泌乳牛的废弃奶饲喂用于产肉的犊牛时需要特别谨慎，牛奶中抗生素残留可以沉积在犊牛组织器官中。
巴氏杀菌
巴氏杀菌是降低废弃奶中病原菌数量使之可以继续使用的一种方式。巴氏杀菌是将牛奶暴露于高温中一段时间，以减少细菌污染的一种手段。这个过程可以杀死那些可引起人类和动物疾病的细菌。值得注意的是，巴氏杀菌不是完全灭菌，巴氏杀菌奶还可能含有一定数量的细菌。对细菌含量高的品质差的牛奶进行巴氏杀菌，可能会让一些病原菌存活。
巴氏杀菌类型
巴氏灭菌牛奶有两种常用方法：间歇式巴氏杀菌（“低温长时间”）和连续流动高温短时间巴氏杀菌（HTST）。
间歇式巴氏杀菌的标准是，一批（通常是一桶或罐）牛奶在63°C加热30 min。此后，牛奶冷却，可以饲喂小牛。间歇式杀菌机应配备一个搅拌器以便均匀加热。有人担心杀菌过程中牛奶容量和时间会影响效果，大批量牛奶需要几个小时才能达到所需要的温度，一些细菌可能成为耐热菌并在巴氏杀菌过程中存活下来。另外一个问题是，对机器各个部件的清洗过程通常是手工完成的。
高温短时间巴氏杀菌（HTST）过程与上述不同。牛奶是循环通过加热线圈，迅速加热到72°C，维持15 s。这种类型的系统还具备自动冷却至饲喂温度或储存温度。连续流动杀菌比间歇式巴氏杀菌更迅速和更为节能。连续流动系统通常更难清洗，需要清洗的方法与挤奶系统相似，但在许多情况下，清洗过程可以自动化。
破坏病原体的巴氏杀菌效果
巴氏杀菌可安全地减少所有类型牛奶中的病原体。Stable（2001）研究显示，牛奶在65.5°C下加热30 min足以破坏引起慢性细菌性肠炎的鸟型结核分支杆菌亚种副结核分枝杆菌。Butler（2000）证实，废弃奶在65°C下维持10 min也破坏了其中常见的乳腺炎支原体，例如，牛支原体、恶性疟原虫和M. canadense等。在另一项研究中，Stabel 等（2004）表明HTST巴氏杀菌能破坏废弃奶中的鸟型结核分支杆菌副结核分枝杆菌（表2）、沙门氏菌（表3）和支原体种（表4）。
Butler等（2000）报道，在60°C分别加热5和10min，牛分枝杆菌和恶性疟原虫没有生长，但M. canadense即使加热30min仍然存在活性。牛分枝杆菌和M. canadense都在65°C加热2min表现出生长抑制，但M. canadense 加热时间达到10min时出现细菌菌落。当温度升高至67.5°C，1min灭活牛支原体，2min灭活恶性疟原虫，5min灭活M. canadense。牛分枝杆菌和恶性疟原虫在70°C下加热1min未产生活性的细菌菌落。
宾州州立大学的一个研究小组对牧场巴氏杀菌机的灭菌效果做了进一步的研究验证（Elizondo-Salazar 等，2010），测试了市场出售的间歇式巴士灭菌器和“自制的”HTST巴氏灭菌器。自制的灭菌器使用了一个大的加热线圈和牛奶搅拌器。结果显示所有巴氏杀菌后收集的样品，其中细菌计数均低于巴士灭菌前收集的样品。牛奶巴氏灭菌通常将细菌数降低至可饲喂犊牛的水平。任何一种系统的巴氏灭菌系统都是有效的，我们建议用来处理饲喂犊牛的牛奶。
Jamaluddin 等（1996）报道，犊牛饲喂巴氏灭菌奶明显降低了腹泻和肺炎天数。另外，饲喂巴氏杀菌奶，犊牛的平均日增重大于饲喂非巴氏灭菌奶，每头犊牛总收入额外增加8.13美元，有助于减少与健康无关的并发症和减少治疗费用。他们还表明，与饲喂生鲜废弃奶的犊牛相比，饲喂巴氏杀菌奶的犊牛在断奶后表现出持续的更好的生长性能。
Godden等（2005）表明，与饲喂巴氏杀菌奶相比，犊牛饲喂常规20%粗蛋白质、20%粗脂肪的代乳品，体重增长率显著降低，断奶体重低，夏季和冬季期间治疗率高，在冬季有较高的死亡风险。这些差异主要是由于废弃奶与常规的代乳品相比具有较高的营养物质含量。基于每天23头犊牛的数据显示，巴氏灭菌的废弃奶与代乳品相比，每天每头牛大约节省0.69美元。
这些和其他的研究结果表明，在牧场对废弃奶进行巴氏灭菌是一种有效的方式，能提供犊牛安全的产品。此外，使用巴氏奶在提高犊牛健康和生长性能上也是一种可行的营养手段。
紫外线照射
紫外线照射，虽然通常被称为巴氏杀菌，但其不使用热杀死微生物，从技术上不可归为巴氏杀菌技术。相反，紫外的“杀菌机”由发光的紫外辐射到牛奶，通过高能量的紫外线辐射破坏分子键，使细菌DNA的突变。这些突变抑制DNA复制使细菌不能繁殖，最终导致死亡。然而，辐射是非特异性的，可以打破细菌DNA中的分子键，同样可以打破牛奶中脂肪和蛋白质的分子键，一旦辐射能量被用来打破蛋白质或脂肪之间的键就不再能攻击细菌。因此，对紫外光穿透牛奶和影响细菌的能力存在一些争议。
紫外灯“杀菌机”是目前市售用于犊牛牛奶处理的机器。这些系统的潜在优点是自动化程度高，使用方便，比间歇式或HTST巴氏杀菌需要较少的能量，因此降低维护成本。该系统包括一个单独的储奶罐、紫外反应室和控制面板。这个系统是使牛奶在紫外反应室中循环，经一系列紫外灯照射，然后回流到储奶罐。牛奶循环通过紫外反应室时多次增加紫外线辐射的累积剂量。在最后的循环后，牛奶全部回到储罐并加热到饲喂温度。这些系统没有冷却机制，因此应安排牛奶处理结束的时间正好是喂食犊牛的时间，以避免温暖的牛奶中细菌再次滋生。机器的清洗是全自动的，但杀菌的有效性应定期监测。紫外线灭菌与巴氏灭菌相比，效果上有很多相似之处。表5显示了紫外线灭菌可使牛奶中细菌数量下降。
除了这些结果，宾夕法尼亚大学（Gelsinger，2013）最近的一项研究显示，紫外处理后的牛奶中，只有不足50%可以用于饲喂犊牛。基于这些数据，我们目前不推荐使用紫外灯对牧场饲喂给犊牛的牛奶进行处理。
使用商业化牧场设备的注意事项
牧场商业废牛奶处理系统，相对容易清洁和维护，有益于用户操作，控制系统简单，易于理解和安装。牧场用的巴氏杀菌机都比较小，占用一个小的集奶灌的空间即可。Godden等（2004）建议日常使用要注意以下事项：
安装要求
§ 热水器。是否需要一个新的或是否需要单独的加热器？现在热水器是否工作？即热水是否足够？
§ 水的供应是否安全、连续？
§ 有没有特殊的电气要求？
§ 空间/位置；卫生法律法规可能要求废牛奶被储存在一个单独的房间，与可用于出售的牛奶隔离开。
§ 排水要求
§ 购买和安装成本
日常使用注意事项
§ 培训员工正确地使用和清洁设备
§ 使用和清洗设备的时间/劳动力
§ 清洗要求
§ 可变成本
§ 技术服务。设备可靠吗？该公司是否能迅速地提供服务？
§ 巴氏灭菌前、后废弃奶的移动和储存
§ 性能监测。是否正常工作？
巴氏杀菌奶预处理和设备要求
处理大量的废弃奶时，经营者需要有适当的设备。建议有一个适当的容器，最好是集中存放每天生产的废弃奶，包括炎奶和/或过渡乳、多余的初乳等（Davisand Drackley，1998）。废弃集中在一起，也最大限度地减少了对牛奶营养含量产生的改变。集装罐或容器必须清洁，以防巴氏杀菌奶灭菌前被污染。如果几小时内收集的牛奶不消毒，应冷却到7℃或更低，以防止发酵和细菌生长。这是非常重要的，因为巴氏杀菌也不会彻底消灭废弃奶中的大量细菌。
巴氏杀菌奶后奶的处理
任何经巴氏杀菌过程存活的细菌，如果冷却过程延迟，到温暖环境中就会增殖。如果牛奶在室温环境下处理后的几小时后缓慢降温或在饲喂之前长时间置于温暖的环境中，细菌就会增殖。为此，杀菌机应配备在快速冷却装置。杀菌后快速冷却到饲喂所需的温度。如果在巴氏杀菌完成和饲喂犊牛之间有较长时间间隔，处理后的奶应该冷冻保存。
另一个重要的问题是牛奶巴氏杀菌后的污染。巴氏奶应存放在清洁、密闭的容器内，饲喂小牛应分装在干净奶瓶或奶桶。必须注意仔细清洗和消毒桶、瓶、奶嘴等。宾州州立大学（Elizondo-Salazar 等, 2010）测定了巴氏杀菌前期和后期牛奶中细菌生长、奶桶中细菌生长，发现，虽然杀菌明显降低细菌种群，但从奶桶中收集的样品中细菌数增加了很多。如果犊牛奶桶使用前不充分清洗消毒，无论巴氏消毒器可以多好地杀灭细菌，最终还是无用的。
清洗和消毒巴氏杀菌机
清洗次数过低，脂肪、蛋白质、无机物（矿物质）都会在杀菌机中存留，干扰均匀加温。牧场需要及时清洁杀菌机，像清洗挤奶设备一样，采用类似的消毒程序。一个推荐的清洗程序（Reynolds，2002）如下：
a. 先用冷水冲洗
b. 循环碱性洗涤剂冲洗去除脂肪（1% wt/vol NaOH; 75℃, 30 min）
c. 用热水冲洗（75℃，15 min）
d. 循环硝酸冲洗除去蛋白（0.7%重量/体积；70℃，15 min）
e. 用热水冲洗（75℃，15 min）
牧场应与巴氏灭菌器的生产厂家或销售商联系，获取最佳的设备清洗说明。评价清洗效果包括视觉评估，还有需要建立巴氏杀菌后残余物的培养（如标准平板计数、细菌总数、实验室巴氏计数）。
潜在的问题
饲喂犊牛时不宜经常更换液体饲料种类，牧场如果使用了废弃奶，就必须考虑其供应量，需要有一个稳定的供应。对于规模较小的牛场，这有时很难，因为每天仅有少量或没有废弃奶，在这些情况下，替代品必须是安全可靠的，如使用可销售的牛奶、高体细胞牛乳、代乳品和牛奶增强剂等。
质量控制也是需要关注的问题。牛奶杀菌机需要清理和维护，需要经常对消毒质量进行评估。这也是一项需要计算回报率的投资。设备成本可能是巨大的，包括购买成本和管理成本。如果你的牛场不具备管理技术，不能正确购买、安装和使用巴氏杀菌机，那么在做出投资之前，需要慎重考虑。
成功的秘诀
§ 通过巴氏杀菌后牛奶样品的常规培养，监测杀菌机功能和效果。
§ 培训将使用巴氏杀菌器的所有员工，确保他们了解如何操作每个单元和了解巴氏杀菌的概念。
§ 后续培训和审查员工的操作规范性。
§ 不使用极不正常的牛奶，因为营养特性可能发生了改变。
§ 如果发生犊牛死亡现象，需要尽快确定发病率和死亡率。
§ 知道如何手动检查巴氏杀菌奶的温度，确保达到合适的温度。
§ 到其他成功利用巴氏杀菌设备的牛场学习。
总结
巴氏杀菌废弃奶可以提供生产一个低成本、高价值的犊牛液体饲料，如果管理得当，具有大幅度降低饲养犊牛成本的潜力。质量控制、日常维护和废弃奶的合理利用是保证犊牛安全的关键。由于市场价格下跌，更多的牛场可能会发现牧场安装巴氏杀菌器更加经济可行。在购买设备之前需要权衡所有巴氏杀菌废弃奶的优点和缺点，慎重做出决定。
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