生產(chǎn)系統(tǒng)和實踐管理對環(huán)境、奶制品質量和安全的影響

陶曉明

(哈爾濱商業(yè)大學 管理學院，哈爾濱 150028)

0 引 言

研究顯示，經(jīng)常食用乳制品可能有助于降低慢性疾病的風險，如心血管疾病、糖尿病、肥胖、代謝綜合征和許多類型的癌癥。并且牛奶和奶制品在兒童成長，維持身體健康和預防慢性疾病等方面的有著重要的意義[1]。近來某些牛奶加工商和零售商開始關注描述特殊生產(chǎn)系統(tǒng)和奶牛場管理程序的標識說明，從而誤導消費者認為在特定條件下生產(chǎn)的牛奶比其他的更健康或更安全。標識包括有機耕作，不使用轉基因生物、農(nóng)藥、離子載體抗生素和市場上銷售的重組牛生長激素(r-bST)的無添加牛奶[2]。無添加標識可能意味著有該種標識的牛奶比沒有的更好、更安全，因為大多數(shù)消費者并不了解牧場飼養(yǎng)、過程管理、牛奶加工以及零售店配送的具體知識。

1 牛生長激素(bST)

公眾對新技術的看法是科學應用的一個重要組成部分，作為生物技術首批產(chǎn)品之一的bST更是如此。在美國，有報道稱使用bST來喂養(yǎng)奶牛，會導致奶?；及┌Y和一種類似艾滋病的疾??；增加牛奶中抗生素的量；導致瘋牛病和增加乳腺炎的發(fā)病率；并導致過度代謝和奶牛的過早衰老。這些都是沒有事實依據(jù)的。

1.1 r-bST

牛生長激素是由垂體前葉腺產(chǎn)生的一種天然的蛋白質激素并且是奶牛泌乳的重要物質。bST的濃度與牛奶的產(chǎn)生水平有很大的聯(lián)系。經(jīng)過調(diào)查，美國食品和藥物管理局(FDA)在1993年批準了使用r-bST來增加牛奶的產(chǎn)量和效率，并指出這種做法對奶牛和消費者是無害的。針對9～10周的產(chǎn)奶奶牛兩周一次的皮下注射補充r-bST，在奶牛產(chǎn)奶達到最高峰值之后，產(chǎn)奶量和r-bST的量開始下降。大量的數(shù)據(jù)表明這種方法對牛奶產(chǎn)量的影響是顯著的，bST不僅能夠提高牛奶產(chǎn)量，并還能夠延長泌乳的時間。據(jù)統(tǒng)計，牛奶的產(chǎn)量可以增加10%～15%(4～6 kg/d)，并顯飼料的利用率也有了顯著地提高(約為12%)。

1.2 添加r-bST的牛奶安全性

(1)人類食用添加r-bST的奶牛產(chǎn)的牛奶的安全性和r-bST對動物的健康的影響是消費者關注的問題。FDA證實添加r-bST的牛奶或肉類是安全的：牛生長激素是一種蛋白質，和飲食中的所有植物、動物蛋白一樣會被胃腸消化成氨基酸和多肽，并不會出現(xiàn)激素。這一結論是基于對老鼠注射100倍于商業(yè)注射計量的基礎之上得出的(在mg/kg體質量的基礎上)。

(2)牛生長激素具有物種特異性，在人體內(nèi)并沒有生物特性，因為人類的生長激素和bST的氨基酸序列只有大約35%相似度。由于bST是非靈長類動物的生長激素，這種差異從生物學角度來說它在人身上不可能有受體。

(3)大多數(shù)的加工成嬰幼兒配方奶粉的bST牛奶都是通過巴氏殺菌的。自從有了bST的出現(xiàn)，研究者的注意力就轉向了胰島素生長因子 (IGF-1)，通過促進IGF-1激素的產(chǎn)生來增加產(chǎn)奶量并且這種IGF-1激素會存在于牛奶中。牛和人類IGF-1在結構上是相同的，IGF-1是正常人類胃腸的分泌物并在細胞的分裂過程中發(fā)揮著作用。考慮r-bST牛奶里IGF-1質量濃度的提高可能增加人類不正常的細胞分裂和患腫瘤的風險，人們開始研究類比人體體液IGF–1在牛奶或者人乳里的正常濃度。一些實驗表明產(chǎn)犢兩百天后母牛牛奶中IGF-1質量濃度由150 μg/L變?yōu)?.5 μg/L。這說明，在添加r-bST和沒補充的奶牛之間IGF-1的質量濃度沒有區(qū)別。而另一些研究表明IGF-1的質量濃度會增加兩到五倍(1～9與1～13 μg/L)。 然而，這比人乳(5～10 μg/L) 中所含IGF-1、 血漿中每分鐘流過的IGF-1、以及日常胃腸分泌的IGF-1的平均值都要低。如果IGF-1完全由消化與吸收來提供的話，那么成年人每天需要消耗270杯牛奶來補充人類唾液和腸道中IGF-1的產(chǎn)量。因此，它不會帶來任何健康風險。

1.3 r-bST對牛奶成份，生產(chǎn)特性和乳制品的影響

國外關于r-bST對牛奶總成分(脂肪，蛋白質，乳糖)的影響已經(jīng)做了超過200次的實驗。在哺乳期的前幾個星期，牛奶中脂肪的質量濃度會有細微的變化。然而，這些變化與發(fā)生在泌乳期的變化相比都是短暫的而且無關緊要的。牛奶中乳糖的質量濃度通常是恒定的，脂肪的質量濃度有輕微的不同，蛋白質的質量濃度由于遺傳、年齡、泌乳階段、環(huán)境和季節(jié)等因素的影響差別會很大。這些因素對添加r-bST和未添加rbST奶牛所產(chǎn)牛奶成分的影響程度是一樣的。牛奶成分的變化會對乳制品的生產(chǎn)產(chǎn)生重大的影響。例如，奶酪產(chǎn)量會受到牛奶中乳酪蛋白質量濃度的影響，牛奶的氧化和酸化會對牛奶的口味造成影響，而這些影響在整個乳制品生產(chǎn)過程中包括牛奶的凝固點、pH值、醇穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、蛋白酶、脂肪酶、被氧化性、感官特性和乳制品的風味，有無添加r-bST都是一致的。有研究表明，與無添加r-bST的牛奶相比添加rbST奶牛的牛奶對凝結時間、標準的凝乳硬度、柔軟性和奶酪的產(chǎn)量都沒有影響。此外，添加r-bST的牛奶和奶制品在維生素A、硫胺素、核黃素、維生素B12、泛酸膽堿等方面的濃度與無添加也沒有不同。

1.4 r-bST對動物健康的影響

要驗證bST對奶牛是安全的，F(xiàn)DA要求對實驗牛進行商業(yè)安全計量60倍的兩周的注射或者6倍計量2個哺乳期的注射。沒有發(fā)現(xiàn)對動物健康有任何的影響。

Bauman調(diào)查了數(shù)百個關于r-bST的研究，沒有發(fā)現(xiàn)任何由于添加r-bST造成疾病發(fā)病率上升的研究案例。歐盟獸醫(yī)醫(yī)療產(chǎn)品委員會(CVMP)給出的結論是，沒有任何依據(jù)證明r-bST的添加增加了臨床型乳腺炎的發(fā)病率。這一結論得到了很多研究結果的支持[3]。乳腺炎的發(fā)病率是與牛奶產(chǎn)量有關量的。國際乳品聯(lián)合會證實添加r-bST的奶牛，r-BST的補充對乳腺炎的發(fā)病率沒有影響。由于添加r-bST增加了乳腺炎的風險，導致使用大量抗生素并造成殘留的問題，糧農(nóng)組織/世衛(wèi)組織專家委員會對此給出的結論是，在有實踐管理并嚴格按照標識指示使用抗生素的企業(yè)不僅沒有高風險而且沒有藥物殘留[4]。

2 離子載體抗生素

包括南非在內(nèi)的許多國家，在牛肉、家禽和奶制品等很多領域廣泛使用離子載體抗生素。在反芻動物中，離子載體抑制革蘭氏陽性菌，隨后改變瘤胃的發(fā)酵模式，從而導致在牛飼料中能量和N的增加。離子載體通常會略微的減少飼料攝入量，但是通過離子載體在瘤胃內(nèi)對飼料的作用，會增加營養(yǎng)物質尤其是丙酸。這增加了能量的平衡，從而提高了牛奶的產(chǎn)量、牛奶的產(chǎn)率和免疫系統(tǒng)反應的效率[5]。由于動態(tài)能量的增加，母牛在過渡期特別是泌乳早期可以受益于離子載體的補充。離子載體有助于降低身體儲備的使用，這證明了血液中無酯化脂肪酸和酮類以及葡萄糖的增加。動物的臨床表現(xiàn)為酮病和皺胃移位病的低發(fā)率，身體機能損耗的降低以及酸中毒、囊腫的發(fā)生率降低，并且能夠增加產(chǎn)奶量和產(chǎn)奶效率。關于離子載體作用機理的全面審查結果已經(jīng)發(fā)布出版了[6]。

2.1 對產(chǎn)品的影響

實驗表明，奶牛在補充了離子載體后增加了產(chǎn)奶量，平均范圍在7%。乳脂率通常減少約，并對乳蛋白質的響應也是有變化的。添加的奶牛產(chǎn)奶量增加，DMI下降，牛奶生產(chǎn)效率提高。乳脂率和乳蛋白率也分別下降，但是蛋白質的產(chǎn)量是有所增加的，脂肪的產(chǎn)量也沒受到影響。莫能菌素與鏈脂肪酸短期內(nèi)減少，但共軛亞油酸增加了。這表明，牛的風險負能量基本平衡，如泌乳早期和圍產(chǎn)期奶牛，以及代謝紊亂的奶牛(肥胖牛)來自離子載體的風險會更大。針對這些奶牛實施的策略應該滿足最大限額的經(jīng)濟回報。

2.2 公眾對離子載體抗生素使用安全的關注

當前畜牧業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)面臨“衛(wèi)生，綠色和道德”等動物產(chǎn)品推廣的挑戰(zhàn)和制約。 “衛(wèi)生”是指消費者對無添加(尤其是抗生素類的添加)、產(chǎn)品質量安全和營養(yǎng)食品生產(chǎn)安全要求的提高。這導致了歐盟從2006年1月開始禁止使用抗生素(包括離子載體)用于促進動物生長。但是這些顧慮是沒有必要的：

(1)離子載體從來沒有作為人類的抗生素使用。

(2)離子載體與抗生素的治療模式完全不同。

(3)離子載體抗性似乎是一種適應過程而不是外源基因的突變或重組。因為梭狀芽孢桿菌F可以很容易的適應離子載體，Houlihan和 Russell 2003年利用這種桿菌作為模型來確定離子載體抗性是否增加對其他抗生素類型的耐藥性。 結果表明，離子載體抗性培養(yǎng)的梭狀芽孢桿菌F一樣容易受到其他類抗生素的影響。結論是由于離子載體的高度復雜性和特異性，在抗生素類藥物耐藥性方面沒有任何影響。 盡管這樣，牛奶和奶制品還是標有無添加來取得消費者信任。

3 有機和常規(guī)生產(chǎn)系統(tǒng)

有機農(nóng)業(yè)被認為是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。主要目標是創(chuàng)建一個可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，包括經(jīng)濟、環(huán)境和社會可持續(xù)性。

有機牛奶比r-bST自由牛奶或傳統(tǒng)的牛奶更健康問題，目前沒有科學依據(jù)支持有機食品比和傳統(tǒng)食品更能改善健康、營養(yǎng)和安全的說法。牛奶零售商的標識如無添加r-bST牛奶、有機牛奶和無菌牛奶是指不同的生產(chǎn)和管理系統(tǒng)，而這些標識沒有標注牛奶成分或營養(yǎng)價值，這更能迷惑消費。農(nóng)產(chǎn)管理相關的標準只有很少的關于數(shù)量、營養(yǎng)物、激素構成3個方面的研究。來自美國48個洲的調(diào)查表明，各類牛奶樣品比較營養(yǎng)價值、質量和激素成分只有少量微乎其微的差別。使用rbST不影響牛奶成分，并且與3種牛奶(傳統(tǒng)、無添加rbST、有機)的構成也很相似。在另一項研究中北卡羅萊納洲的年進行了7個有機牛群管理和7個傳統(tǒng)牛群管理的對比。沒有觀察到有機和常規(guī)奶牛場之間的鱗狀細胞癌的不同。盡管差異管理、牛奶質量在有機奶牛場和常規(guī)奶牛場之間非常相似。有報道說含共軛亞油酸(CLA)的牛奶對健康有好處，這引起了管理者的關注。但是實驗表明在營養(yǎng)、質量和牛奶中激素構成方面三個奶牛場生產(chǎn)和管理系統(tǒng)是沒有或只有很小差別的。所以，消費者也應該根據(jù)牛奶生產(chǎn)系統(tǒng)不同來挑選牛奶而不是根據(jù)有無“無添加”標識。

4 新技術對環(huán)境的影響

聯(lián)合國宣布到2050年世界人口總額將達到90億以上，這就要求在與今天相同的土地面積的情況下增加100%的糧食產(chǎn)量。FAO指出這額外70%的糧食供應必須由提高效率的新技術的使用來實現(xiàn)。

有機食品生產(chǎn)通常需要更多的飼料而且產(chǎn)量也少，這是不符合當今世界不斷增長的對糧食需求的情況的。在有機管理的體系下生產(chǎn)力會有顯著的下降，會減少牛奶收益率的15%到27%。生產(chǎn)率的下降體現(xiàn)在有機乳制品的生產(chǎn)需要更多的飼料、單位土地和水資源，還有對環(huán)境的嚴重破壞。據(jù)估計在全球范圍內(nèi)，畜牧業(yè)造成的溫室氣體(GHG)排放占了大約18%，乳制品行業(yè)往往是這一環(huán)境危害的主要原因。在工業(yè)國家里飼料和牛奶的產(chǎn)生加工占環(huán)境污染的80%，在發(fā)展中國家這一比例甚至更高(UN/FAO,2010)。最近的統(tǒng)計顯示肉類也加到奶制品的統(tǒng)計中去，那么畜牧業(yè)占溫室氣體(GHG)總排放量的14.5%，奶制品在2.9%到4%這一數(shù)字在南非的畜牧業(yè)約為5%到6%，奶制品在10%。

4.1 科技對乳品業(yè)的影響

通過使用科學技術改善生產(chǎn)效率來減輕環(huán)境對奶牛群的影響是目前最符合現(xiàn)實需要的方法。在過去的60年，美國乳品行業(yè)在效率上取得了巨大的進步。在1944年，奶牛的頭數(shù)已達到2560萬頭牛，奶產(chǎn)量530億t；在2007年，920萬頭生產(chǎn)了840 kg牛奶，平均每頭奶牛的產(chǎn)奶量翻了4倍。通過生產(chǎn)和管理實踐來實現(xiàn)潛在收益的最大化，并改善奶牛的健康狀況[7]。此外，目前每公斤牛奶的碳排放量已經(jīng)減少了63%，1940年代的生產(chǎn)系統(tǒng)類似于今天的有機生產(chǎn)系統(tǒng)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式相比有機環(huán)境下的生產(chǎn)模式會增加每公斤牛奶的資源利用率和碳循環(huán)率。盡管健康組織和政府機構已經(jīng)公布過，農(nóng)業(yè)技術的應用沒有任何負面影響，但是人們還是認為基因改造、抗生素和激素還是會威脅人類和動物的健康。采用管理實踐鼓勵乳制品生產(chǎn)商使用這些技術，有助于改善和保護環(huán)境。

4.2 r-bST對環(huán)境的影響

在過去的3年里，在改善乳制品的生產(chǎn)效率并降低乳業(yè)對環(huán)境的影響方面r-bST技術做出了顯著貢獻。Capper等人發(fā)明了一種比較1×106頭奶牛在添加r-bst和無添加生產(chǎn)過程中對環(huán)境影響的隨機預測模型。添加組的奶年產(chǎn)量為141億kg，然而，從對比組要產(chǎn)生等量的牛奶需要額外補充1.57×105頭泌乳牛和1.77×105頭干奶牛和小乳牛。添加r-bST奶牛節(jié)省了2.3×105t飼料，5.4×106英畝的土地，并在肥料和殺蟲劑用量上有顯著的節(jié)省[8]。此外,添加r-bST的幾百萬頭奶牛減少礦物燃料消耗7.29×108MJ，電力節(jié)省1.56×108kW·h，這可以給16 000個家庭供電，并減少了釋放到大氣中的甲烷和一氧化二氮，節(jié)省的水足夠10 000家生活使用。這相當于每年減少19億kg的碳排放量，相當于從公路上減少4×105輛汽車或種植3億棵樹。從南非的角度來看，如果三分之一的奶牛補充r-bST，牛奶的成本會降低3倍。這說明r-bST的廣泛應用可以大幅降低奶牛生產(chǎn)對環(huán)境的影響。

4.3 離子載體對環(huán)境的影響

雖然離子載體有時被誤認為是非自然的化學飼料類抗生素，莫能菌素是由細菌肉桂地鏈霉菌發(fā)生化合反應的產(chǎn)物。莫能菌素能增加瘤胃中的能量代謝效率，而在瘤胃總VFA濃度沒有變化的情況下，乙酸和丁酸的摩爾比例下降，甲烷的增加，瘤胃丙酸產(chǎn)量可以減少高達31%發(fā)現(xiàn)，每天喂食莫能菌素240 mg，會導致甲烷產(chǎn)量降低了21%。研究表明，對以黑麥草為主飼料的奶牛持續(xù)喂養(yǎng)兩個多月素緩釋膠囊后，通過測量甲烷排放量發(fā)現(xiàn)其排放量削減了9%。在報道中指出，每千克飼料中添加24 mg的DM素，甲烷的產(chǎn)量降低3.6%[9]。提供的證據(jù)表明，莫能菌素對CH4排放的影響可能和劑量有關；當劑量小于15 mg/kg時DM沒有減少甲烷排放，在劑量為24～35 mg/kgDM 可減少CH4排放量的3%到8%[10]。

5 結 論

基于以下結論，各種健康組織和政府組織認為添加r-bST奶牛的奶對于人類來說是安全的：

(1)牛生長激素是與所有的動植物蛋白一樣會在胃腸道內(nèi)消化的蛋白質類激素，

(2)牛生長激素具有物種特異性，在人體內(nèi)并沒有生物特性

(3)大多數(shù)的bST是通過巴氏滅菌法提取出來的，牛奶中的IGF-1平均濃度高于人乳，而且和人類唾液和胃腸中每分鐘分泌的IGF-1量基本相同，因此不會對人類的健康構成威脅。所有的牛奶都是有益健康的，在不同生產(chǎn)系統(tǒng)下生產(chǎn)的牛奶(常規(guī)，無添加r-bst牛奶，有機牛奶)只有略微的不同。各種研究也證實，r-bST對奶酪和酸奶等重要乳制品的口味和生產(chǎn)工藝沒有任何影響。公眾擔心飲用飼料中添加過離子載體抗生素的奶牛產(chǎn)的牛奶，在人類治療疾病過程中會增加對抗生素的抗藥性，這都是沒有科學依據(jù)的。有機食品生產(chǎn)系統(tǒng)通常需要更多的資源投入，然而只有很少的食物產(chǎn)出，并且每公斤牛奶需要更多的碳排放量，這對解決世界日益增長的糧食供應需是不利的。環(huán)境作用、生產(chǎn)系統(tǒng)的選擇和技術的使用必須從生產(chǎn)能力和效率的整體評價上考慮，而不是只著眼于人們的主觀意識、不準確的信息和對未來的食品生產(chǎn)思想的缺乏了解的基礎上。

[1]劉成果.中國奶業(yè)年鑒[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2011：227.

[2]毛文娟，魏大鵬，李麗君，等.完善技術標準包裝我國乳品質量安全[J].中國軟科學，2005(9)：30-36.

[3]BAUMAN D E.Review of an emerging technology[J].Dairy Sci，1992(75)：3432-3451.

[4]BEACHEMIN K A，KREUZER M et al，.Nutritional management for enteric methane abatement： A review[J].Exp Agric，2008(48)：21-27.

[5]BAUMAN D E.Bovine somatotropin Review of an emerging technology[J].Dairy Sci，1992(75)： 3432-3451.

[6]DE BOER，I J M.Environmental impact assessment of conventional and organic milk production[J].Livest Prod Sci，2003(80)： 69-77.

[7]CAPPER J L， CADY R A，et al.Proc Cornell Nutr[J].Conf Feed Manuf，2008(10)：55-64.

[8]DONOHO A L.Biochemical studies on the fate of monensin in animals and the environment[J].Anim Sci， 1984(58)： 1528-1539.

[9]COLLOMB M，BISSIG W.Fatty acid composition of mountain milk from Switzerland：Comparison of organic and integrated farming systems[J].Int Dairy J，2008(18)： 976-982.

[10]DONOHO A L.Biochemical studies on the fate of monensin in animals and the environment[J].Anim Sci，1984(58)： 1528-1539.