β-伴大豆球蛋白對(duì)仔豬抗?fàn)I養(yǎng)閾值的研究進(jìn)展

冷兆澤，鮑 男，孫澤威*

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130118；2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)吉林省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林長(zhǎng)春 130118）

大豆是人類食品和畜禽飼料中主要的優(yōu)質(zhì)植物蛋白來(lái)源，在畜牧業(yè)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的戰(zhàn)略地位。降低大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)畜禽健康和日糧養(yǎng)分利用效率有良好的改善作用，同時(shí)也是節(jié)約大豆蛋白資源的有效途徑。研究表明，零抗原或低抗原大豆制品的飼用價(jià)值可達(dá)到動(dòng)物蛋白水平，每噸去抗原大豆蛋白飼料與動(dòng)物蛋白相比可降低1 000 元成本[1]。

β-伴大豆球蛋白是大豆抗原蛋白中熱穩(wěn)定性較高、致敏性較強(qiáng)的一種，可引起仔豬等幼齡動(dòng)物產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)，破壞動(dòng)物腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，降低飼料利用效率[2-3]，是限制大豆蛋白安全、高效利用的主要瓶頸。多年來(lái)，人們采用物理、化學(xué)、生物學(xué)等方法對(duì)大豆抗原蛋白的去除進(jìn)行了深入探索，但目前豆粕等常規(guī)大豆蛋白飼料中仍殘留不同程度的大豆抗原蛋白。因此，以熱穩(wěn)定性較高、致敏性較強(qiáng)的β- 伴大豆球蛋白為標(biāo)尺，評(píng)估大豆抗原蛋白對(duì)仔豬等幼齡畜禽的抗?fàn)I養(yǎng)閾值，科學(xué)選擇大豆制品、安全的添加水平，對(duì)于避免大豆抗原蛋白的負(fù)面影響、提高大豆蛋白源在仔豬日糧中的科學(xué)配置具有重要意義。

1 β-伴大豆球蛋白的理化性質(zhì)及對(duì)仔豬致敏機(jī)制

1.1 β-伴大豆球蛋白的理化性質(zhì) β-伴大豆球白約含糖基4%～5%，為三聚體糖蛋白，分子量為140～180 ku，由α（67 ku）、α′（71 ku）和β（50 ku）3 種亞基組成。β-伴大豆球蛋白的組成中發(fā)現(xiàn)6 種聚合形式，為ααα、ααα′、ααβ、αα′β、α′ββ 和 αββ[4]，有些大豆品種還含有β′亞基。β-伴大豆球蛋白的3 個(gè)亞基都富含亮氨酸、精氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸和天門冬酰胺，且α 和α′亞基的氨基酸組成相似，都僅有少量蛋氨酸。β-伴大豆球蛋白可引起動(dòng)物機(jī)體出現(xiàn)致敏反應(yīng)和炎癥反應(yīng)，降低其生長(zhǎng)性能[5-8]。

1.2 β-伴大豆球蛋白對(duì)仔豬的致敏機(jī)制 β-伴大豆球蛋白對(duì)仔豬產(chǎn)生致敏反應(yīng)主要是由特異性抗體IgE 介導(dǎo)的急性過(guò)敏反應(yīng)（I 型過(guò)敏反應(yīng)）和由特異性T 淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的遲發(fā)型過(guò)敏反應(yīng)（IV 型過(guò)敏反應(yīng)）[9-10]。當(dāng)仔豬采食含大豆抗原蛋白的日糧后，大部分β- 伴大豆球蛋白以小肽和氨基酸的形式被分解，僅少量β-伴大豆球蛋白穿過(guò)小腸上皮細(xì)胞進(jìn)入機(jī)體。抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生IgE，大量IgE 抗體立即與胃腸道和其他組織中肥大細(xì)胞表面上的相應(yīng)受體結(jié)合，從而引起肥大細(xì)胞脫粒和釋放活性介質(zhì)，如組胺、5-羥色胺和一些細(xì)胞因子，導(dǎo)致典型的超敏反應(yīng)[11]，這些活性物質(zhì)可使腸道通透性增強(qiáng)，引起組織局部水腫、食糜流動(dòng)速度加快等反應(yīng)。T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的過(guò)敏反應(yīng)由多種細(xì)胞因子參與完成，并導(dǎo)致血清型IgM、IgG 等升高，并結(jié)合抗原產(chǎn)生復(fù)合物沉積在腸壁上，持續(xù)對(duì)腸道黏膜造成損傷[12]。β- 伴大豆球蛋白對(duì)仔豬造成不同程度的致敏反應(yīng)，最終會(huì)導(dǎo)致仔豬生長(zhǎng)性能降低、養(yǎng)分消化吸收能力下降、腸道健康受損等不良影響[13-17]。

2 大豆制品中β-伴大豆球蛋白含量

目前檢測(cè)大豆制品中β-伴大豆球蛋白含量的常用方法主要包括聚丙烯凝膠電泳（SDS-PAGE）法、高效液相色譜法、ELISA 法[18-21]。其中高效液相色譜法（包話色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法）操作繁瑣，檢測(cè)成本高，在實(shí)際生產(chǎn)中使用較少。SDS-PAGE 法是根據(jù)大豆抗原蛋白的特征條帶染色后顏色的深淺來(lái)估算β-伴大豆球蛋白含量，雖然該方法具有操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)成本低等優(yōu)點(diǎn)，但不能區(qū)分抗原蛋白是否具有活性，定量不夠精確，既不利于生產(chǎn)企業(yè)對(duì)大豆及其副產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)控，又不利于飼料和養(yǎng)殖企業(yè)對(duì)其開(kāi)展合理評(píng)價(jià)和選擇。ELISA 法具有敏感度高、特異性強(qiáng)、快速簡(jiǎn)單、易操作等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于大豆抗原蛋白的檢測(cè)。

近年來(lái)不同大豆制品中β-伴大豆球蛋白的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。在各類大豆制品中，生大豆中β-伴大豆球蛋白含量最高。加熱可降低具有抗原活性的β-伴大豆球蛋白含量，降低程度與加熱程度有關(guān)。豆粕由于熱處理程度低，抗原蛋白下降幅度較小。發(fā)酵豆粕由于加工工藝、生產(chǎn)條件、發(fā)酵深度以及出廠品控等因素差異而出現(xiàn)β-伴大豆球蛋白含量差別較大。

表1 不同大豆制品中β-伴大豆球蛋白含量 mg/g

3 不同大豆制品對(duì)仔豬的飼用效果與β-伴大豆球蛋白的關(guān)系

3.1 仔豬日糧中常用大豆制品對(duì)仔豬飼喂效果與β-伴大豆球蛋白的關(guān)系 眾多研究者采用不同大豆制品，如Song 等[28]以13.33%豆粕+24.18%發(fā)酵豆粕和36.26%發(fā)酵豆粕、章世元等[29]以16.5%豆粕+17.5%發(fā)酵豆粕、劉欣等[30]以24.5%發(fā)酵豆粕、劉海燕等[31]以14.27%豆粕+14.27%發(fā)酵豆粕和28.54%發(fā)酵豆粕、Feng 等[32-33]以24.5% 發(fā)酵豆粕和26.5% 發(fā)酵豆粕、Jeong 等[34]以39.30%發(fā)酵豆粕為主要蛋白源飼喂斷奶仔豬，由于采食含有大豆抗原蛋白的日糧導(dǎo)致仔豬過(guò)敏從而引起腹瀉率升高，最終導(dǎo)致采食量下降、消化不良、降低飼料的利用率等；與β-伴大豆球蛋白含量較高的普通豆粕相比，添加發(fā)酵豆粕有效改善了仔豬腹瀉率、生長(zhǎng)性能、養(yǎng)分表觀消化率、回腸表觀消化率、小腸絨毛形態(tài)、小腸消化酶活性和血清尿素氮含量等。

穆曉峰等[35]、Qiao 等[36]、廖珂等[37]分別利用17.5%、18.5%、27.53% 膨化大豆代替普通豆粕飼喂仔豬，結(jié)果表明飼喂β-伴大豆球蛋白含量較低的膨化大豆可顯著提高仔豬日增重、降低腹瀉率、改善腸道形態(tài)、降低十二指腸和回腸隱窩深度、減緩小腸上皮細(xì)胞的遷移率和周轉(zhuǎn)時(shí)間。

此外，Xie 等[38]用含有21%的普通豆粕+6%的膨化大豆作為對(duì)照組，試驗(yàn)組用9%豆粕+6%膨化大豆+15%發(fā)酵豆粕作為豆類蛋白源飼喂三元雜交仔豬，發(fā)現(xiàn)對(duì)照組的日增重、日采食量低于試驗(yàn)組，耗料增重比、腹瀉率等均高于試驗(yàn)組，對(duì)照組空腸絨毛形態(tài)有明顯的破損及脫落，且微絨毛形態(tài)不規(guī)則，不完整。Cheng 等[39]用含21%普通豆粕+6%膨化大豆作為對(duì)照組，試驗(yàn)組用13%豆粕+6%膨化大豆+10%發(fā)酵豆粕作為豆類蛋白源飼喂斷奶仔豬，結(jié)果表明，添加發(fā)酵豆粕后改善了仔豬生長(zhǎng)性能和血清中總蛋白、尿素氮含量。

綜上所述，生物發(fā)酵、膨化擠壓等工藝可有效降低β-伴大豆球蛋白含量。隨著日糧中β-伴大豆球蛋白含量的降低，仔豬生長(zhǎng)性能、養(yǎng)分表觀消化率、小腸消化酶活性等得到顯著改善。

3.2 日糧添加純化β- 伴大豆球蛋白對(duì)仔豬的飼喂效果隨著大豆抗原蛋白領(lǐng)域研究的深入，研究者以純化的大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白及亞基為研究對(duì)象開(kāi)展了深入細(xì)致的研究，排除了其他抗?fàn)I養(yǎng)因子的干擾。黃瓊[40]向無(wú)大豆仔豬日糧中添加4% β-伴大豆球蛋白，血清中組胺、IgE、IgG 水平顯著提高。曹程鳴等[41]選用24日齡仔豬為研究對(duì)象，對(duì)照組飼喂無(wú)大豆制品的基礎(chǔ)日糧，試驗(yàn)組向基礎(chǔ)日糧中分別添加劑量為500、2 000、5 000 mg/kg 體重的β- 伴大豆球蛋白、大豆球蛋白，結(jié)果表明β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白顯著降低了斷奶仔豬小腸緊密連接蛋白 ZO-1 表達(dá)量，且降低程度隨抗原蛋白添加劑量的增加而增大。馬良友等[42]在含有25%膨化大豆的基礎(chǔ)日糧中，按照試驗(yàn)仔豬初始體重分別向試驗(yàn)組日糧中添加3.9、15.6、39.0 g/kg 的β-伴大豆球蛋白，結(jié)果表明，添加15.6、39.0 g/kg 組仔豬血清中IL-2、IL-4、IL-6、IL-8 顯著升高，小腸絨毛高度降低、隱窩深度增加。

表2 日糧中β-伴大豆球蛋白含量與仔豬飼喂效果的關(guān)系

結(jié)合不同大豆制品中β-伴大豆球蛋白含量的測(cè)定結(jié)果及其對(duì)仔豬的飼喂效果的研究報(bào)道，可對(duì)β-伴大豆球蛋白在仔豬日糧中的安全劑量做出以下推算（表2）。當(dāng)仔豬日糧中β-伴大豆球蛋白含量高于2.95%時(shí)，其抗?fàn)I養(yǎng)作用開(kāi)始顯現(xiàn)；當(dāng)β-伴大豆球蛋白含量低于2.63%時(shí)，在多數(shù)試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)顯著的抗?fàn)I養(yǎng)作用。

4 小結(jié)與展望

大豆抗原會(huì)造成幼畜腸道損傷，影響其飼料蛋白質(zhì)利用率。盡管國(guó)內(nèi)外已開(kāi)展了很多大豆及其制品以及純化的β- 伴大豆球蛋白對(duì)仔豬的生產(chǎn)性能、腸道健康、養(yǎng)分消化率等研究，可初步推算β- 伴大豆球蛋白在仔豬日糧中的安全閾值。但更加精確的抗?fàn)I養(yǎng)閾值仍有待進(jìn)一步研究確定。向基礎(chǔ)日糧中梯度添加純化的β- 伴大豆球蛋白，以生產(chǎn)性能、養(yǎng)分消化利用、腸道形態(tài)、致敏反應(yīng)、腹瀉率等參數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，深入探究β-伴大豆球蛋白對(duì)仔豬及其他幼畜的抗?fàn)I養(yǎng)閾值，進(jìn)而確定仔豬及其他幼畜日糧中大豆蛋白源的安全用量。研究結(jié)果對(duì)于有效提高仔豬等幼齡動(dòng)物的飼料利用效率、合理配置飼料資源、改善動(dòng)物健康具有重大意義。