- 畜禽與水產品副產物的綜合加工利用
- 劉麗莉主編
- 6950字
- 2020-04-30 17:15:10
緒論
我國是一個畜牧業大國,畜禽生產總量居世界前列。隨著畜禽養殖的迅猛發展,副產物隨之大量增加,這些副產物的深加工必須跟上畜禽養殖業的發展步伐,才能提高畜禽養殖的經濟效益,減少資源浪費,促進產業持續、快速、健康、穩定地發展。因此,加強畜禽副產物的開發利用具有十分重要的意義。
一、畜禽副產物綜合利用現狀
(一)我國畜禽副產物利用現狀
畜禽副產物開發利用主要包括對豬、牛、羊、雞、鴨、鵝等畜禽的血液、骨、內臟、皮毛、蹄等的進一步綜合加工利用,特別是利用畜禽副產物進行生化制藥,是與現代生物科技緊密結合的一項產業,具有科技含量高、附加值高等特點,已成為畜禽副產物開發的主要方向。畜禽副產物的深度開發利用產品種類較多,在此簡要介紹畜禽的皮、血、骨、皮毛、禽蛋以及水產品副產物的加工利用。
畜產品是改善人類營養和生活水平的重要原料,畜產品加工是促進畜產品轉化增值、保證質量安全、減少環境污染的重要環節。我國畜產品加工業經過60余年的發展,取得了巨大的成就,對促進畜產品生產、發展農村經濟、繁榮穩定城鄉市場、滿足人民生活需要、保證經濟建設與改革的順利進行,發揮著重要作用。然而由于我國畜產品加工業起步晚,發展時間短,產業存在不少問題,主要表現如下:
(1)深加工不足 目前,我國畜產品深加工不足,產品結構不合理。
(2)產品質量不高 傳統蛋制品產品質量差或質量不穩定。如有些企業在制作皮蛋時仍使用氧化鉛等非法添加物質,導致皮蛋的鉛含量過高;包泥的產品衛生差;咸鴨蛋加色素染色等。
(3)工程化技術不足 我國畜產品加工領域通過自我研發與引進、消化、吸收,在產品加工方面雖然取得了一系列技術成果,引領了行業科技發展,但這些技術成果以單項居多,不僅集成程度低,而且未能很好地實現工程化。
(4)質量安全隱患多 通過對我國畜產品產業鏈安全風險進行調研分析,發現質量安全存在諸多隱患。
(5)科技投入少 我國畜產品科技起步于20世紀90年代,已取得了很大的發展,但仍存在科研投入不足、技術成果相對較少、科技成果轉化率低等問題。
中國畜產品加工正在步入社會化、規模化、標準化的新發展階段。肉類工業集中度呈上升態勢,低溫肉制品和冷卻肉產業在大城市發展非??欤笮妄堫^企業在主產區的行業整合有巨大的發展空間。乳制品工業與奶牛產業同步發展,北方乳源基地是乳制品工業的集中發展地區,有較大發展潛力。近些年,畜產品加工業的高速發展與安全事件的頻繁發生,形成了強烈而鮮明的反差。國外、國內對于食品安全管理,正逐漸從“危機應對”走向“風險預防”,管理水平會有一個大的提升。
改革開放以來,在政策扶持、科技進步、企業主導、市場需求等因素的共同影響下,我國畜產品加工業取得了舉世矚目的成就。畜產品加工原料供給數量和質量基本得到保證,畜產品加工的規模化、集約化、標準化及深加工程度不斷提高,加工制品質量逐步改善,結構漸趨合理,產業經濟地位日益重要。同時,我國畜產品加工業可持續發展面臨巨大挑戰。產業和產品結構有待改善,整體生產效率亟待提高,原料供給日益緊缺,產品質量問題突出,安全威脅加大,發展造成的環境污染問題嚴重。如何促進我國畜產品加工業可持續發展,保證畜產品安全,既滿足當代人對畜產食品的需求,又不危害后代人并滿足他們的需求,是需要認真研究的戰略問題。為了解決這一問題,我國畜禽副產物的綜合利用應從多個方面加強建設。
(二)發達國家畜禽副產物利用現狀
1.科技引領
(1)基于科學 發達國家畜產品科學研究主要集中在大學。每所大學都有自己的研究特色,以教授為核心的研究小組或團隊,都有自己明確的研究方向,這些特色與研究方向都是緊密結合本國的產業優勢而選定的。如美國大學側重于牛肉的研究,英國大學側重于牛乳的基礎研究,瑞典、丹麥、荷蘭等國大學則以豬肉為主要研究對象,澳大利亞大學的研究方向集中在羊肉、牛肉方面。另外,有的研究小組圍繞畜產品品質的形成機理開展工作,有的則以畜產品安全為主。
(2)成于技術 發達國家積累的雄厚的現代畜產品科學基礎,極大地帶動了其畜產品加工技術特別是高新技術的領先發展,其原因是:發達國家大學的社會角色除前面論述的進行畜產品科學研究外,也非常重視應用技術研究、開發和推廣。
2.企業主導
(1)主導思路 發達國家畜產品加工技術與裝備,以“企業主導型”發展機制為特征,實踐結果證明具有可持續性,主要代表是美國、日本、德國等國家。 所謂“企業主導型”研究發展機制是指具有自主經營、自負盈虧和自我治理能力的畜產品加工企業,在應用研究、技術開發、技術改造、技術引進、成果轉讓以及研發經費配置使用和負擔中均居于主導地位。
(2)成功模式 發達國家企業依托本國畜產品產業和相關產業的基礎以及企業外部環境,均以“企業主導型”研發機制支撐產業可持續性發展,突出優勢,形成特色,創造了令世界同行公認的成功模式。主要有以下幾種模式:
①加工智能化模式 丹麥的養豬技術和屠宰加工業都處于世界領先地位。通過啟動豬肉工業大型屠宰場自動化項目,丹麥形成了生豬屠宰加工智能化模式。這種模式的特征是以企業主導新技術研發與成果轉化。
②加工技術工程化與集成模式 德國等發達國家在西式肉制品精深加工、保鮮技術和設備方面的總體水平處于領先地位,形成了具有鮮明特色和優勢的加工技術工程化與集成模式。
③加工標準化模式 目前,肉類質量分級體系以美國、日本、澳大利亞為主要代表。各個體系所采用的評價方法基本相同,只是在等級劃分和評價指標上略有差異。美國的牛肉分級標準使用不同的等級標志,取得了明顯的效果,牛肉分級率由初期的0.5%發展到目前的95%。
④傳統制品現代化改造模式 從20世紀60年代開始,西班牙、意大利等先后對干腌火腿的傳統工藝和品質進行了較為系統的研究,在此基礎上完成了傳統工藝的現代化改造,基本實現了機械化、自動化生產,大大提高了生產規模和效率;在基本保留了干腌火腿傳統風味特色的同時,使其更加適應現代肉品衛生、低鹽、美味、方便的消費理念。
⑤包裝技術、材料、裝備一體化環保模式 瑞典政府基于本國木材豐富的國情,特別發展了紙包裝產業。其首創的超高溫瞬時滅菌(UHT)無菌包裝技術是一項劃時代的變革。
⑥“資源化利用”模式 美國每年從動物副產品綜合利用中獲得巨大利益,開展了畜禽副產物加工利用安全、產品、技術和裝備等方面的系統研究,領域涉及整個產業鏈,形成了近百億美元的“動物蛋白及油脂產品加工業”。
3.政府保障
針對畜產品安全過去的嚴峻形勢和未來的巨大挑戰,發達國家一向重視畜產品安全控制,如美國對肉類行業的管理力度僅次于核工業。發達國家畜產品安全控制的趨勢基本上是制定、改革和完善相關法律法規體系,加強監管,推進標準化以及不斷采用先進控制技術。
(1)依托先進控制技術 目前,許多發達國家為了充分發揮風險評估的作用,分別以獨立的風險評估機構或專門的風險評估委員會方式承擔食品安全風險評估。
(2)強化戰略預警與應急 對突發公共事件或行業危機(如畜產品質量安全或供應價格波動等),一些發達國家政府建立了較為完善的預警與應急機制,比如美國、日本等國的預警與應急機制對于我國有著重要的借鑒意義,可以使我國目前的被動防控轉變為主動防控,而不是發現問題后才開始解決問題。
二、畜禽副產物綜合利用的類型
畜禽副產物的深度開發利用產品類型較多,現主要從以下幾個方面介紹:
(一)生化制藥
世界上利用動物性副產物進行生化制藥所得的藥物已達400余種,還有大部分未能充分利用或有待開發。我國自主研發的生化藥物已超過百種,如甲狀腺素、冠心舒、脾注射液等。
能夠進行生化制藥的臟器主要有胃膜、肝、胰、膽汁、心臟、甲狀腺、小腸、咽喉、軟骨、腦垂體、脾等,所生產的產品主要有胃酶、胰酶、膽紅素、冠心舒、甲狀腺素、肝素鈉、軟骨素、氨基酸制劑、肝浸膏片等。其中肝素鈉為抗凝血藥,具有抑制血液凝結的作用,用于防治血栓的形成,可降低血脂和促進免疫,可用于美容化妝品,以防止皮膚皸裂,改善局部血液循環等。其他產品在醫學臨床上應用極為廣泛。另外,其他動物性食品的副產物,如蜂膠、魚油、魚精蛋白等在醫藥食品工業中也得到了廣泛的應用。
(二)飼料
飼料生產是動物性副產物綜合利用中最實惠、見效最快的方法,也是最有發展前途的途徑之一。血液除了可以生產各種食品添加劑和工業原料外,還可以加工成血粉和發酵血粉,骨頭也可以加工成骨粉和骨肉粉,作為畜禽飼料添加劑,其他屠宰的廢棄肉、臟器渣等副產物均可以加工成復合動物蛋白質飼料。各種動物性副產物或廢棄物營養豐富,營養成分種類繁多,并且易于消化吸收,可制出各種畜禽全價飼料。如骨中含有豐富的蛋白質、磷酸鈣、碳酸鈣、磷酸鎂、碳酸鈉,含量最多的兩種元素是磷和鈣。經檢測,干燥骨中磷和鈣含量分別為9.7%和19.02%,其蛋白質中的氨基酸種類達16種之多。所以骨粉是良好的禽畜飼料添加劑。
有些產品的生產工藝及設備比較簡單,如畜皮生產明膠,將畜皮用石灰水處理,去毛、脂肪和軟化后,通過煮膠、濃縮、干燥過程即可得到,但目前生產此類產品的企業較少,開展此類產品加工前景十分廣闊;又如骨粉只需經過煮骨、干燥、粉碎的工藝過程即可得到成品,所用設備投資少,費用低,工藝簡單,效益好。
(三)工業原料
作為工業原料的畜禽副產物主要有皮、毛、骨、血、腸等。動物皮中膠原蛋白的含量可達90%以上,是世界上資源量最大的可再生生物資源,因此可利用動物皮生產膠原蛋白。膠原蛋白在醫藥上應用非常廣泛,可用于制備阿膠、白明膠注射液、吸收明膠海綿和精氨酸等多種氨基酸及藥物基質等。另外,動物皮主要供給制革業,作為制革工業的原材料,最終制作成高附加值的各類皮具等皮制品。例如一頭豬可以生產出皮革0.93m2,其價值比原料可增加幾倍。
畜禽血液營養豐富,全血一般含有20%左右的蛋白質,干燥血粉的蛋白質含量達80%以上,是全乳粉的3倍。從氨基酸組成來看,畜禽血液氨基酸組成平衡,血液蛋白質是一種優質蛋白質,其必需氨基酸總量高于全乳和全蛋,尤其是賴氨酸含量很高,接近9%。從蛋白質互補的角度來看,由于谷物蛋白質中賴氨酸含量低,蛋氨酸和胱氨酸含量高,異亮氨酸含量適當,血液的高賴氨酸含量使其成為一種很好的谷物蛋白的互補物,這對改善食物中總體蛋白質含量有重要意義。此外,還含有鈣、磷、鐵、錳、鋅等礦物質,硫胺素、核黃素、泛酸、葉酸、煙酸等維生素。國外對血液的加工利用較早,主要用于食品、飼料、制藥等工業。
畜禽血具有一定的抗癌作用,因此西方國家對畜禽血的加工利用有了新的發展。如比利時、荷蘭等國將畜禽血摻入到紅腸制品中;日本已利用畜禽血液加工生產血香腸、血餅干、血罐頭等休閑保健食品;法國則利用動物血液制成新的食品微量元素添加劑。近年來我國加大了資金的投入和科研的力度,相繼開發出了一些血液產品,如畜禽飼料、血紅素、營養補劑、超氧化物歧化酶等高附加值產品。
骨在動物體中約占體重的20%~30%,是一種營養價值非常高的肉類加工副產物。它含有豐富的營養成分,主要為蛋白質、脂肪、礦物質等。以最常見的豬骨與豬肉各100g的營養成分作對比:豬骨中含蛋白質32.4%,而豬肉為16.7%;豬骨含鐵8.62mg,豬肉為2.4mg。營養比較法還證實,骨頭中除脂肪低于奶粉外,其蛋白質、磷、鈣、鐵、鋅等營養成分均高于奶粉、豬肉、牛肉、雞蛋,其中有的甚至高出數倍、數十倍。通過測試還發現,從畜禽和魚類骨頭中攝取的鐵、鈣、磷,要比從植物性食物中攝取的質量更佳。
美國、日本等發達國家對骨的開發利用十分活躍。其利用剔除肉以后的豬、牛、雞、鴨等畜禽動物的骨頭,制成了新型的美味食品——骨糊肉和骨味系列食品。骨味系列食品包括骨松、骨味素、骨味汁、骨味肉等。用骨糊肉可制成燒餅、餃子、香腸、肉丸等各種風味獨特、營養豐富的食品。這些食品不僅價格低廉、工藝簡單,而且味道鮮美、營養豐富。國內在這方面的起步較晚,但也有一些產品面市。
畜禽內臟包括心、肝、胰、脾、膽、胃、腸等。它們既可以直接烹調食用,也可以加工成各種營養豐富的特色食品。同時,它們更是醫藥工業中生化制藥的重要原料。肝臟可用于提取多種藥物,如肝浸膏、水解肝素、肝寧注射液等。胰臟含有淀粉酶、脂肪酶、核酸酶等多種消化酶,可以從中提取高效能消化藥物胰酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、糜胰蛋白酶、彈性蛋白酶、激肽釋放酶、胰島素、胰組織多肽、胰臟鎮痙多肽等,用于治療多種疾病。心臟可用于制備許多生化制品,如細胞色素、乳酸脫氫酶、檸檬酸合成酶、延胡索酸酶、谷草轉氨酶、蘋果酸脫氫酶、琥珀酸硫激酶、磷酸肌酸激酶等。豬胃黏膜中含有多種消化酶和生物活性物質,利用它可以生產胃蛋白酶、胃膜素等。從豬脾臟中可以提取豬脾核糖、脾腺粉等。豬、羊小腸可做成腸衣,剩下的腸黏膜可生產抗凝血、抗血栓、預防心血管疾病的藥物,如肝素鈉、肝素鈣、肝素磷酸酯等,豬的十二指腸可用來生產治療冠心病的藥物冠心舒、類肝素等。豬、牛、羊膽汁在醫藥上有很大的價值,可用來制造粗膽汁酸、脫氧膽酸片、膽酸鈉、降血壓糖衣片、人造牛黃、膽黃素等幾十種藥物。
家禽羽毛結實耐用,彈性強,保暖性能好,可用來制作羽絨被、羽絨服和枕芯的填充料,是我國一項傳統的出口商品,也是一種優良的工業原料。而羽絨的下腳料或殘次品含18種氨基酸,除賴氨酸較低外,其他營養均高于魚粉,因此可加工成羽毛粉用于飼養畜禽。馬、牛、驢等大型牲畜身上的絨毛,是高檔的毛紡織品原料,可以制成呢絨、地毯、服裝等毛絨產品,具有細軟、耐用、美觀大方等優點,且價值高、用途廣。豬鬃是豬頸部和背部長而硬的鬃毛,其他部位長度在5cm以上的硬毛也稱豬鬃。由于豬鬃硬度適中,具有彈性強、耐熱、耐磨等特點,因此很適合制作各種民用、軍用及工業用刷。另外,豬鬃還是提取胱氨酸、谷氨酸的好原料。
利用不能食用的動物性食品的廢棄物生產工業用油,是對廢棄物無害化處理的一種良好的途徑,并能提高其經濟價值和效益。這些工業用油是生產肥皂和機械潤滑油的主要原料之一,而這種油生產的產品比植物油生產的質量好得多。
三、畜禽副產物綜合利用的效益
我國是一個畜禽生產大國,畜禽副產物的利用問題尤為重要。如何合理開發利用這些寶貴資源,應該引起各方面的高度重視。因為畜禽副產物的綜合利用將影響畜牧業、食品工業等相關產業的健康發展。為此,國家應該在政策等方面給予支持,科研院所應該加強科技攻關,同時開展與企業的合作,力爭盡快發展高附加值的產品。筆者相信,隨著社會經濟和科學技術的發展,畜禽副產物資源一定會得到更好的綜合利用。下面從經濟效益、社會效益、環境效益三方面進行論述。
(一)經濟效益
(1)擁有自主知識產權的生產技術投入使用,可大大提高企業的競爭力,減少對外依存度,節省大量外匯和降低原料進口風險。
以畜禽屠宰副產物為原料,通過加工技術提升與設備提升,實現廢物利用的同時生產出優級高標準產品。如豬免疫球蛋白粉達到國內優級標準,可以替代國外進口的同類產品;超氧化物歧化酶(SOD)產品達到出口日本和歐美標準;亞鐵血色原擬在創建國家標準的基礎上,建立國際行業標準;功能蛋白肽將達到國家食品、藥品級添加劑標準,完全可以替代部分功能蛋白或者藥用小肽。動物鮮骨一直是具有多種功能成分的原料,活性成分的提取制備工藝提升以后,骨膠原蛋白產品達到出口日本標準;醫藥級(生化級)羥基磷灰石產品將可替代美國Sigma公司產的進口同類產品。骨粉開發的骨蛋白酶水解技術將替代目前的酸解、堿解技術,大幅度減少化學溶劑的使用,具有極強的市場競爭力。按照經濟、清潔加工的思路,開發骨頭多產品的聯產技術,項目成功實施,將進一步增強產品的市場競爭優勢。
(2)新技術的使用,可以大大地提高企業的經濟效益和實力。高新技術的有效利用,規模經濟的迅速形成,不僅能帶來良好的經濟效益,而且還能大大帶動其他相關產業,促進當地經濟的發展,形成良好的經濟效益。
(二)社會效益
我國居民的生活水平正在逐年提高,這種變化將對食品消費總量和結構產生重要影響,即:雖然代表食品消費的恩格爾系數將下降,但仍位于居民消費支出比重之首,食品消費總量仍將不斷增加,商品性消費日益取代自給型消費,工業化食品比重逐步增長,為食品工業發展提供巨大的市場空間。發展以資源利用為特征的肉類食品加工業,符合社會發展需求變化,具有廣闊前景。同時新技術投入應用后將需要大量的技術人員和勞動力,對于大學生、農村剩余勞動力的就業和收入水平具有巨大的拉動作用。
(三)環境效益
隨著科技的進步,人們物質文化生活水平不斷提高,畜禽副產物應用領域還在不斷拓展,不僅市場需求量大而且每年呈大幅度上升趨勢。同時畜禽副產物加工新技術的應用既避免了污染,真正實現了無渣無害化生產,合理延長了產業鏈,實現了零排放,保護了環境,又爭取了最大經濟效益。
同時國家十分重視發展循環經濟,提倡節能減排為食品工業發展營造了良好的宏觀環境。食品工業主要利用可再生資源為原料,其生產消費過程產生的廢棄物可以再利用,具有循環經濟的特征。在國家大力倡導發展循環經濟的背景下,食品工業的發展將更加受到政府和社會的重視,所面臨的宏觀環境將越來越好。
畜禽副產物加工新技術貫徹循環經濟理念,大大提高宰后副產物附加值,對豬宰后的副產物變廢為寶、綜合利用具有示范推廣意義,解決了廢棄物的排放和污染問題;同時也延長了生豬生產的產業鏈,可大大帶動養殖、屠宰產業發展,有效推動當地經濟的發展和行業科技水平的提升。