重新審視飼料生產(chǎn)過(guò)程中蛋白質(zhì)原料的評(píng)價(jià)方法

■李 敬 Alejandro Criado 席鵬彬

（AB Vista Asia Pte Ltd.,新加坡 329682）

隨著飼料工業(yè)的快速發(fā)展，尋找有效的途徑實(shí)現(xiàn)飼料生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的原料質(zhì)量把控，評(píng)價(jià)原料營(yíng)養(yǎng)成分的有效利用率，使其更精準(zhǔn)地用于飼料配方，越來(lái)越受到飼料企業(yè)的重視。近年來(lái)，隨著科技的不斷進(jìn)步，我們可以從整個(gè)飼料生產(chǎn)過(guò)程中的分析數(shù)據(jù)提取到更多有價(jià)值的信息，這為生產(chǎn)者提供一個(gè)新穎的評(píng)價(jià)模式，以便精準(zhǔn)調(diào)整所使用的營(yíng)養(yǎng)方案，更好地滿(mǎn)足動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需求，減少營(yíng)養(yǎng)浪費(fèi)。

蛋白質(zhì)原料是動(dòng)物飼料的重要組成部分，尤其是植物性蛋白原料，如何通過(guò)快速有效的方法評(píng)估蛋白原料的優(yōu)劣尤為重要。本文主要介紹近紅外光譜技術(shù)在原料評(píng)估中的應(yīng)用，活性賴(lài)氨酸對(duì)熱損傷蛋白質(zhì)原料質(zhì)量評(píng)估的重要性，以及利用近紅外模型測(cè)定活性賴(lài)氨酸含量，旨在改變熱損傷蛋白質(zhì)原料評(píng)估的傳統(tǒng)觀念以及推動(dòng)近紅外技術(shù)在飼料原料質(zhì)量評(píng)估中的應(yīng)用。

1 近紅外光譜技術(shù)在原料評(píng)估中的應(yīng)用

1.1 傳統(tǒng)分析方法的弊端

傳統(tǒng)的濕化學(xué)方法通常用于測(cè)定和評(píng)估飼料或飼料原料的營(yíng)養(yǎng)成分含量，但不可避免會(huì)存在固有的變異性，如取樣的變異性、實(shí)驗(yàn)室的分析誤差、檢測(cè)的變異性和實(shí)驗(yàn)室間的差異等。另外，檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，所有營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的檢測(cè)周期一般為1～2周。通常來(lái)說(shuō)，營(yíng)養(yǎng)師或配方師也會(huì)通過(guò)已發(fā)表的文獻(xiàn)獲取原料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。然而，已發(fā)表的數(shù)值僅代表原料的平均營(yíng)養(yǎng)水平，并不能提供原料變異以及批次和時(shí)間變化所引起的營(yíng)養(yǎng)成分變異。

1.2 近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用

近紅外（NIR）光譜技術(shù)提供了一種新的分析方法，以幫助現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)師更好了解飼料原料的質(zhì)量和變異。NIR在原料樣品的分子水平上提供了光譜特征，因此可以用于預(yù)測(cè)樣品的成分信息。過(guò)去的NIR預(yù)測(cè)模型僅限于原料中常規(guī)養(yǎng)分，如水分、粗蛋白質(zhì)、粗纖維和脂肪的預(yù)測(cè)分析。然而，近紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展使得人們可以預(yù)測(cè)更多的參數(shù)，如原料和成品飼料中的植酸含量、谷物的表觀代謝能（AME）[1]，以及加工處理蛋白原料（如菜籽粕、豆粕等）的活性賴(lài)氨酸含量，檢測(cè)原料摻假，確定最佳混合時(shí)間等，了解這些參數(shù)有助于營(yíng)養(yǎng)師或配方師靈活使用飼料原料，管理控制生產(chǎn)，監(jiān)控飼料品質(zhì)，從而更好地滿(mǎn)足動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需求。

2 活性賴(lài)氨酸對(duì)蛋白質(zhì)原料質(zhì)量評(píng)估的重要性

2.1 熱處理過(guò)程對(duì)蛋白質(zhì)原料的影響

對(duì)于畜禽而言，賴(lài)氨酸是一種必需氨基酸，由于其自身不能合成，只能從外界獲取來(lái)維持動(dòng)物的健康成長(zhǎng)。然而很多研究發(fā)現(xiàn)，測(cè)定原料或成品飼料中總賴(lài)氨酸含量并不能真實(shí)體現(xiàn)動(dòng)物的生物利用率，只能通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)來(lái)測(cè)定賴(lài)氨酸利用率。

在單胃動(dòng)物飼糧中，蛋白質(zhì)原料的質(zhì)量?jī)?yōu)劣常受限于熱處理工藝。賴(lài)氨酸的α-氨基在熱處理以及常溫條件長(zhǎng)期儲(chǔ)存過(guò)程中都會(huì)與其它化合物發(fā)生反應(yīng)，生成修飾賴(lài)氨酸，如糖胺化合物和美拉德產(chǎn)物，包括糠氨酸和羧甲基賴(lài)氨酸，以及高水平的賴(lài)丙氨酸[2]。此過(guò)程是不可逆的，而這些反應(yīng)使得賴(lài)氨酸不能參與吸收和代謝過(guò)程，從而降低原料的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

2.2 活性賴(lài)氨酸水平對(duì)熱損傷蛋白質(zhì)原料質(zhì)量的影響

活性賴(lài)氨酸是指總賴(lài)氨酸中未發(fā)生美拉德反應(yīng)的那一部分，可以被動(dòng)物吸收和代謝。通過(guò)酸水解法測(cè)定的飼料原料總賴(lài)氨酸，包含活性和非活性賴(lài)氨酸部分，因此并不能真實(shí)地反映原料賴(lài)氨酸的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化（SID）活性賴(lài)氨酸需要具有被消化和代謝賴(lài)氨酸的特征?；钚再?lài)氨酸占總賴(lài)氨酸百分比可作為熱損傷的有效測(cè)量指標(biāo)，SID活性賴(lài)氨酸可作為體現(xiàn)賴(lài)氨酸生物利用率的測(cè)量指標(biāo)[3-4]。豆粕和菜籽粕中SID活性賴(lài)氨酸的減少與高溫加工相關(guān)，可作為劣質(zhì)原料的評(píng)判指標(biāo)。測(cè)定豆粕和菜籽粕中的SID活性賴(lài)氨酸含量，有助于決定是否采購(gòu)和飼料配方的應(yīng)用，確保使用蛋白原料的飼糧能滿(mǎn)足動(dòng)物需要，提高動(dòng)物生產(chǎn)性能。不同產(chǎn)地豆粕的活性賴(lài)氨酸變異如表1所示。

表1 2017年豆粕中平均活性賴(lài)氨酸占總賴(lài)氨酸比值（%）

通過(guò)0.2%氫氧化鉀（KOH）溶液測(cè)定氮的溶解度是目前評(píng)估加工處理蛋白質(zhì)原料質(zhì)量的常用方法。KOH溶解度檢測(cè)成本低且易操作，因此普遍被認(rèn)為是豆粕和菜籽粕質(zhì)量評(píng)估的常規(guī)工具，適宜溶解度范圍為78%～84%。然而，KOH溶解度測(cè)定結(jié)果受樣品粉碎粒度影響非常大，同一個(gè)豆粕樣品粉碎粒度由184 μm逐漸提高到939 μm時(shí)，對(duì)應(yīng)的KOH溶解度則由89.6%降至70.2%，其變化范圍遠(yuǎn)超過(guò)適宜溶解度范圍[5]。Batal等（2000）[6]測(cè)定經(jīng)不同時(shí)間高壓蒸汽處理大豆餅的KOH溶解度，并飼喂肉雞，發(fā)現(xiàn)KOH溶解度測(cè)定結(jié)果表明過(guò)熟的大豆餅（67%），飼喂肉雞時(shí)增重和飼料利用效率與飼喂加工適宜（76%～79%）豆餅的肉雞無(wú)顯著差異，說(shuō)明KOH溶解度不適合用于評(píng)估熱損傷對(duì)豆粕品質(zhì)的影響（詳見(jiàn)表2）。因此，近紅外（NIR）光譜技術(shù)提供了一種新的替代方法，測(cè)量蛋白質(zhì)原料的活性賴(lài)氨酸含量，作為熱損傷程度的指標(biāo)。

表2 高壓處理的大豆餅對(duì)肉雞生產(chǎn)性能和蛋白溶解度的影響

3 利用近紅外模型測(cè)定活性賴(lài)氨酸含量

測(cè)定活性賴(lài)氨酸含量最常用的方法是胍基化、呋絲氨酸和FDNB方法[7-9]?；钚再?lài)氨酸并不能直接通過(guò)飼料總賴(lài)氨酸含量計(jì)算出來(lái)，如圖1所示?；啬c可消化活性賴(lài)氨酸的測(cè)定是通過(guò)給動(dòng)物飼喂含有標(biāo)記物的飼糧，并回收回腸內(nèi)容物樣本而實(shí)現(xiàn)。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率，同時(shí)考慮內(nèi)源和飼料相關(guān)的活性賴(lài)氨酸流量。通過(guò)使用前面提到的方法作參考，可利用近紅外光譜技術(shù)建立原料中總賴(lài)氨酸、活性賴(lài)氨酸（圖2）以及標(biāo)準(zhǔn)回腸活性賴(lài)氨酸含量的定標(biāo)模型[10]。

圖1 2010～2017年不同地區(qū)的507個(gè)豆粕樣品中總賴(lài)氨酸和活性賴(lài)氨酸含量（g/kg，濕基基礎(chǔ)）

圖2 分析豆粕活性賴(lài)氨酸測(cè)定值和AB Vista飼料質(zhì)量服務(wù)近紅外模型預(yù)測(cè)值相關(guān)性

4 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)的進(jìn)步使我們能從飼料生產(chǎn)中獲取到更多有價(jià)值的信息，同時(shí)也為生產(chǎn)者提供更多的途徑和方式來(lái)把控飼料的生產(chǎn)過(guò)程。近紅外（NIR）技術(shù)的快速發(fā)展為評(píng)價(jià)原料和成品飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值帶來(lái)了新的機(jī)遇，通過(guò)近紅外技術(shù)可以測(cè)定獲得超過(guò)傳統(tǒng)分析方法的更多參數(shù)信息，從而有效支持采購(gòu)和配方?jīng)Q定，確保飼糧配方更好滿(mǎn)足動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需要。