大豆粕中抗營養因子及其處理措施

2020-03-09 10:48:19      點擊:

二十世紀九十年代以來,在英國瘋牛病危機之后,引發了人們對畜禽飼料中動物來源蛋白質安全性的擔憂,世界各國紛紛禁止動物源蛋白質在飼料中使用,由此相應增加了對高質量植物蛋白的需要量。這意味著能夠提供優質蛋白的大豆和大豆蛋白制品必將在今后的畜禽飼料中扮演更加重要的角色。然而,大豆中含有的抗營養因子降低了養分的有效性。因此,通過育種、加工和營養等手段來降低大豆及其制品中抗營養因子的含量,提高養分的利用率一直是營養學家們工作的重點。

豆粕是大豆經浸提或預壓浸提制油工藝的副產物,占畜禽蛋白質飼料原料用量的百分之六十以上。大豆榨油過程中的熱處理可以有效地滅活大豆中的胰蛋白酶抑制因子和大豆凝集素等抗營養因子,但生產中對熱處理必須進行嚴格控制:加熱不足不能完全滅活抗營養因子,而加熱過度,有可能因發生美拉德反應而降低養分的可利用率,降低豆粕中的養分含量。

1 大豆中的抗營養因子

根據對飼料營養價值和動物生物學反應,將大豆中抗營養因子分為以下六類:(1)降低蛋白質消化率和利用率的因子(蛋白酶抑制因子、糜蛋白酶抑制因子、凝集素等);(2)降低碳水化合物消化率因子(酚類化合物如單寧和寡糖等);(3)影響礦物質利用率的因子(植酸);(4)影響維生素活性或增加動物維生素需求量的因子,包括抗維生素A、維生素D、維生素E和維生素B12等因子;(5)刺激免疫體系的因子(抗原蛋白)以及其它一些抗營養因子(致甲狀腺腫因子、皂甙、異黃酮和生氰糖甙等);(6)飼料中具有毒素作用的因子(凝集素)。

1.1 大豆蛋白酶抑制因子

大豆蛋白酶抑制因子是大豆中的主要抗營養因子之一。采食含蛋白酶抑制因子的日糧后,畜禽的采食量、日增重和飼料轉化率降低,但其影響程度受日糧中蛋白酶抑制因子濃度高低的影響。以雛雞為例,當基礎日糧中KTI的添加水平為2.37 g/kg時,其日增重比對照組下降26.2%;當KTI添加水平達8.64 g/kg時,生長速度下降56.2%。

1.2 大豆凝集素

大豆凝集素的抗營養作用有:對動物生長有抑制作用,并隨動物種類、生理階段和飼喂量等而變化;影響營養物質的消化吸收,其中對氮代謝的影響比較明顯,尿氮損失隨著日糧凝集素水平的提高而明顯增加;對小腸結構和功能有影響。

1.3 大豆寡糖

人和動物攝入適量的大豆寡糖是有益的,能夠促進腸道有益菌的增殖;起到防治便秘的作用。但這個劑量范圍很小,一般認為大豆制品中的寡糖對單胃動物不利,引起脹氣和腹瀉。Zhang等報道,在玉米-奶粉型日糧中添加1%和2%水蘇糖可顯著降低斷奶仔豬的增重速度,飼料轉化有下降的趨勢。

1.4 大豆抗原蛋白

大豆中的抗原蛋白主要包括大豆球蛋白和三種伴大豆球蛋白。其中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白是大豆中免疫原性最強的兩種抗原蛋白。研究發現給仔豬灌服大豆蛋白引起豬的小腸絨毛萎縮,隱窩細胞增生,同時導致消化吸收障礙、生長受阻以及過敏性腹瀉。

1.5 其他抗營養因子

在大豆和大豆制品中除胰蛋白酶抑制因子、凝集素、寡糖、抗原蛋白外,還含有植酸、單寧、抗維生素因子等抗營養因子,以及皂甙和異黃酮等活性物質。這些物質的含量很少,抗營養作用較小。

2 大豆中抗營養因子的去除方法

大豆中抗營養因子是影響大豆蛋白源在飼料中使用的主要因素,要提高大豆蛋白源在飼料中的使用量,必須采取合適的措施,使大豆抗營養因子失活、鈍化。目前,世界范圍內對降低或消除大豆蛋白抗營養因子的研究在不斷完善,通常采用物理、化學和生物學等方法進行處理。

2.1 生物學處理

2.1.1 酶制劑處理法

酶制劑有單一酶制劑和復合酶制劑。植酸酶是應用最廣泛的單一酶制劑,能水解植酸和植酸鹽,釋放磷并使植酸抗營養作用消失;復合酶制劑如NSP 酶(非淀粉多糖酶),就能對多種ANF起作用,最大限度發揮飼料作用。酶制劑處理時,添加酶的量要適量,過量會擾亂消化道的正常消化機能而產生不良作用。

2.1.2 生物發酵處理

發酵法具有以下特點:能對多種抗營養因子產生去毒效果;對營養組分體外降解,大幅提高各營養成分的消化吸收率;發酵處理可明顯提高大豆的適口性,有一定的誘食效果。采用獨特的菌種和發酵工藝,微生物發酵過程中分泌的蛋白酶使大豆蛋白被分解成小分子蛋白和小肽分子。生物發酵過程中,微生物大量增殖,不僅提高了發酵大豆蛋白基料的蛋白質水平,而且部分大豆蛋白質發酵時轉化為菌體蛋白,這本身也改變了大豆蛋白質的營養品質。

2.1.3 育種法

通過植物育種途徑,培育低抗營養因子或無抗營養因子的植物品種以及改善大豆蛋白品質,但這些大豆的產量相對較低,所以推廣難度相對較大。另外一方面是通過動物育種,提高家畜對抗營養因子的耐受性;通過轉基因培育能分泌消化抗營養因子的品系,達到消除抗營養因子對畜禽的抗營養作用。但存在產量低、抗病害能力降低、周期長、投資大等問題。

2.2 物理處理

2.2.1 熱處理方法

熱處理主要分為濕熱法和干熱法。進行熱處理時,必須保證熱處理的強度適宜。加熱不足則抗營養因子破壞不夠;加熱過度則氨基酸利用率下降,會降低蛋白質的生物學效率。實際生產中多以測定脲酶活性判斷胰蛋白因子的鈍化程度,反應加熱不足;采用蛋白溶解度作為判斷大豆或豆粕加熱過度的指標。

2.2.2 機械加工處理

機械加工包括粉碎、去殼、脫種皮等,很多抗營養因子主要存在于作物種子表皮層,通過機械加工處理使之分離,即可大為減少抗營養作用。此方法簡單有效,但廢棄種皮的處理是一個大問題。

2.3 化學處理

化學處理的原理為化學物質與抗營養因子分子中的二硫鍵結合,使其分子結構改變而失去活性。使用的化學物質包括硫酸鈉、硫酸銅、硫酸亞鐵和其它一些硫酸鹽;瘜W方法對不同的抗營養因子均有一定的效果,可節省設備與資源,但最大的障礙是化學物質殘留和環境污染的問題,因此生產中不應大量使用。

5 總 結

作為畜禽主要飼料原料的大豆在現實生產中發揮著極其重要的作用。但大豆中存在的多種抗營養因子影響了大豆的利用。經過幾十年的研究,盡管人們對大豆中營養因子的化學結構和理化特性、生理作用、抗營養機制有了一定的了解,抗營養因子的鈍化技術也有所發展,但是在大豆及大豆制品的實際運用中,還有很多問題沒有得到解決。我們希望結合動物醫學、免疫學、營養學等方面研究的發展,找到消減大豆抗營養因子活性的最佳方法,盡量解決大豆制品應用的相關問題。

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