豆粕与发酵豆粕中主要营养成分、抗营养因子及体外消化率的比较分析

2019-12-21韩云胜赵青余汤超华张铁鹰张军民秦玉昌

中国饲料 2019年23期

李莹，韩云胜，赵青余，汤超华，张铁鹰，张军民，秦玉昌*

（1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京100193；2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，农业农村部华北动物遗传资源与营养科学观测实验站，北京100193）

近年来，我国养殖业发展迅速，对饲料原料，尤其是蛋白质饲料原料的需求量日益增加（张露露等，2016）。豆粕蛋白质含量高，氨基酸较为平衡（Sharm 等，2017），动物消化吸收好（侯楠楠等，2018），被认为是猪饲料中最重要的植物蛋白来源（Stein 等，2008），但豆粕中存在的多种抗营养因子如胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白、寡糖等，会对动物的肠道健康产生不良影响，降低动物对营养物质的消化吸收和利用效率（袁丽，2018）。通过技术手段降低豆粕中的抗营养因子含量是提高豆粕应用价值的重要手段（陈晓春，2015）。然而由于发酵菌种、发酵工艺及豆粕本身特性的差异，目前市场上发酵豆粕产品质量良莠不齐（朱长生等，2014；付亭亭等，2014；陈广信等，2014）。因此研究评价来自不同企业的豆粕与发酵豆粕的品质特点，对提高蛋白质饲料利用效率具有重要意义。目前研究发现微生物发酵技术生产的高质量发酵豆粕中，大分子蛋白质被分解为小肽分子，小肽具有吸收耗能低，吸收速率快，不易饱和等特点，使发酵豆粕的营养价值进一步提高（王园，2014；吴胜华，2009）。同时，微生物发酵还能提高大豆产品的适口性和营养物质的消化率，改善肠道微生态平衡（Yuan 等，2017；Martinus 等，2010）。另外，发酵豆粕的抗营养因子含量与豆粕相比有不同程度的减少（姚怡莎等，2016）。本研究采集不同企业具有代表性的10 种豆粕与发酵豆粕样品，通过比较豆粕与发酵豆粕营养成分及抗营养因子含量，对其进行质量分析，为豆粕在饲料中的合理使用提供依据。

1 材料与方法

1.1 样品来源分别从山东、浙江、上海、河南、辽宁、湖北、广东等省份10 个不同的企业采集具有代表性的10 种发酵豆粕及其未发酵豆粕原样，样品量约2 kg，四分法取样，粉碎过60 目筛，用于分析。

1.2 样品测定方法豆粕与发酵豆粕样品的水分参照《GB/T 6435-2014 饲料中水分的测定》，采用直接干燥法，通过试样干燥损失的质量计算水分的含量；粗蛋白质参照《GB/T 6432-1994 饲料中粗蛋白测定方法》，采用凯氏法测定试样中的含氮量，将结果乘以换算系数6.25，计算出粗蛋白质含量；氨基酸参照《GB/T 18246-2000 饲料中氨基酸的测定》，采用酸水解法，使饲料蛋白在盐酸的作用下，水解成单一氨基酸，再经离子交换色谱法分离、测定。水解中，胱氨酸和蛋氨酸部分氧化，采用氧化水解法测定。酸溶蛋白含量参照《GB/T 22492-2008 大豆肽粉》，利用三氯乙酸溶液去除酸不溶蛋白质，然后测定酸溶蛋白含量，包括肽和氨基酸的含量。蛋白质溶解度参照《GB/T 19541-2017 饲料原料豆粕》，采用氢氧化钾溶液测定，计算样品溶解于氢氧化钾中的蛋白质含量与样品中蛋白质含量的比值。

豆粕与发酵豆粕样品中大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子的测定，采用ELISA法，分析方法和操作要求按照ELISA 试剂盒说明进行（姚怡莎等，2016）；棉籽糖和水苏糖含量的测定采用高效液相法（杨玉娟等，2016）；脲酶含量参照《GB/T 8622-2006 饲料用大豆制品中脲酶活性的测定》，将样品与尿素缓冲溶液混合，催化尿素产生氨，用过量盐酸中和所产生的氨，再用氢氧化钠溶液回滴。

发酵豆粕中干物质、能量、粗蛋白质和氨基酸体外消化率的测定，利用二代仿生消化仪模拟饲料在猪体内的消化过程（陈亮等，2013）。

1.3 数据分析数据统计采用Excel 2010 软件，聚类分析采用SAS 9.4 软件。

2 结果

2.1 营养成分比较由表1 可知，与发酵前的豆粕样品相比，发酵豆粕中水分、蛋白质溶解度的平均含量分别降低13%、8%，粗蛋白质、酸溶蛋白的平均含量分别升高7%、2.69%。由表2 可知，与发酵前的豆粕样品相比，发酵豆粕中必需氨基酸（苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸）的平均含量升高2.45%，非必需氨基酸的平均含量升高5.03%。

2.2 抗营养因子成分比较表3 中可以看出，与发酵前的豆粕样品相比，发酵豆粕中抗营养因子的含量降低。大豆球蛋白的平均含量降低67%，β-伴大豆球蛋白的平均含量降低62%，胰蛋白酶抑制因子的平均含量降低90%，水苏糖的平均含量降低86%，棉籽糖的平均含量降低82%，脲酶的平均含量降低67%。其中，1、2 号发酵豆粕中大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子含量低于其他样品，2、3、4 号发酵豆粕中水苏糖、棉籽糖、脲酶含量低于其他样品。

表1 豆粕及发酵豆粕中水分、粗蛋白质、蛋白质溶解度和酸溶蛋白的含量 %

表2 豆粕及发酵豆粕中氨基酸的含量 %

表3 豆粕及发酵豆粕中抗营养因子的含量

2.3 聚类分析综合考虑不同企业发酵豆粕样品中常规营养成分和抗营养因子的含量，以水分、粗蛋白质、蛋白质溶解度、酸溶蛋白和各种抗营养因子的含量为变量对10 种发酵豆粕进行系统聚类分析，聚类分析树状图如图1 所示。

将10 种发酵豆粕分为3 类，其中第一类（1、2、3、4 号）、第二类（5、6、8、9 号）分别包含4 种发酵豆粕样品，第三类（7、10 号）包含2 种发酵豆粕样品。根据上述检测结果，分别对每一类样品中的营养成分、抗营养因子含量进行分析，结果表明第一类（1、2、3、4 号）样品的营养成分高，抗营养因子含量少。

图1 发酵豆粕主要营养成分和抗营养因子分析的聚类结果

2.4 发酵豆粕中干物质、能量、蛋白质和氨基酸的体外消化率分析根据上述结果分析，选取了第一类（1、2、3、4 号）发酵豆粕进行干物质、能量、蛋白质和氨基酸的体外消化率测定。结果如表4和表5 所示，不同来源发酵豆粕样品中各种氨基酸体外消化率的平均值都高于70%，其中酪氨酸、蛋氨酸、精氨酸、谷氨酸的体外消化率高，半胱氨酸的体外消化率低。另外，1 号发酵豆粕的粗蛋白质和氨基酸的体外消化率高于其他样品，推断出1 号发酵豆粕的品质好。

表4 发酵豆粕中干物质、能量、粗蛋白质、氨基酸的体外消化率%

3 讨论

3.1 不同来源豆粕与发酵豆粕样品中营养成分的差异《GB/T19541-2017 饲料原料豆粕》中规定豆粕的水分含量≤12.5%、粗蛋白质含量≥43%，《NY/T 2218-2012 饲料原料发酵豆粕》中规定发酵豆粕的水分含量≤12%、粗蛋白质含量≥45%，测定结果表明，本试验采集的10 种豆粕与发酵豆粕样品均符合要求。酸溶蛋白含量反映了大分子蛋白被分解的情况，生产中多用该指标评价小肽的含量。酸溶蛋白含量高说明小肽、氨基酸含量及蛋白质的消化率高（蔡冬梅等，2013）。有研究报道，不同企业发酵豆粕样品中酸溶蛋白的平均值是未发酵豆粕样品的3.68 倍（Sharma 等，2017），与上述研究结果基本一致。发酵豆粕检测蛋白质溶解度的目的是确定热加工的程度，防止过度烘干，影响发酵豆粕的氨基酸消化率，其适宜范围为70% ～85%，并随着加热时间的延长而明显稳定地下降（付亭亭等，2014）。本试验结果表明，不同企业豆粕的蛋白质溶解度控制在合理的范围内。其中，3、4、6、9 号，四种发酵豆粕样品的蛋白质溶解度＜70%，说明加工过程中加热过度。

表5 发酵豆粕中各种氨基酸的体外消化率%

3.2 不同来源豆粕与发酵豆粕样品中抗营养因子含量的差异大量研究结果表明，大豆以及大豆产品中的抗原是引起仔猪以及鼠产生过敏反应，造成胃肠道损伤、过敏性腹泻以及消化机能障碍等现象的主要原因（Christensen 等，2003； Li等，1990）。胰蛋白酶抑制因子的抗营养作用主要表现为抑制动物生长，降低胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶活性（Hart 等，2010），影响营养物质的消化等（Hirabayashi 等，1998）。过量的水苏糖、棉籽糖等大豆寡糖，易引起动物腹鸣、腹胀、腹泻等（邝哲师等，2007）。本研究对10 种不同企业的豆粕与发酵豆粕样品中抗营养因子含量进行检测，其结果与其他研究豆粕和发酵豆粕中抗营养因子的正常值范围基本一致（姚怡莎等，2016）。本试验结果表明，发酵豆粕中的抗营养因子含量低于豆粕，表明发酵会降低豆粕中的抗营养因子含量并能够提高豆粕品质。

3.3 不同来源发酵豆粕体外消化率的差异体外法是指在体外条件下，通过对畜禽消化道内环境的模拟，为酶制剂提供相应的畜禽消化道内环境条件和底物日粮，并通过饲料样品中相关指标的变化，对酶制剂作用效果进行科学合理的判断（彭辉才，2008）。与体内法相比，可以更简便、快速、准确地对饲料营养价值进行评定（赵娜等，2011）。本试验结果表明，1 号发酵豆粕样品的粗蛋白质、氨基酸体外消化率高于其他发酵豆粕，表明1 号发酵豆粕品质好，与上述营养成分和抗营养因子的检测结果基本符合。