豆粕在畜禽飼料中的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與抗?fàn)I養(yǎng)成分解析

楊 露，譚會(huì)澤，劉松柏，陳 丹

(溫氏食品集團(tuán)股份有限公司//農(nóng)業(yè)部動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 云浮 527400)

眾所周知，豆粕是大豆提取豆油后得到的一種副產(chǎn)物，在畜牧業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。豆粕的工業(yè)化生產(chǎn)可追溯至1920年(美國(guó)大豆協(xié)會(huì)的成立)，距今已有100年的歷史。目前，大豆及其副產(chǎn)物的產(chǎn)量屬美國(guó)最高，其次是巴西，而后是阿根廷和中國(guó)。表1是USDA統(tǒng)計(jì)的世界范圍內(nèi)大豆及豆粕的年產(chǎn)量。

表1 世界范圍內(nèi)大豆和豆粕的年產(chǎn)量

作為一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白質(zhì)來(lái)源，豆粕被廣泛用做畜禽原料，還有一少部分用于健康食品以及化妝品行業(yè)。在豆粕加工過(guò)程中極為重要的一個(gè)指標(biāo)是溫度，溫度過(guò)高會(huì)影響豆粕中蛋白質(zhì)的含量，降低氨基酸消化率；溫度過(guò)低會(huì)增加豆粕的水分含量，影響儲(chǔ)存期內(nèi)豆粕的質(zhì)量。在畜禽養(yǎng)殖方面，對(duì)豆粕的研究主要集中在其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值(氨基酸消化率、能量)和抗?fàn)I養(yǎng)作用(抗?fàn)I養(yǎng)因子)兩個(gè)方面。

1 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

1.1 氨基酸消化率

對(duì)飼料原料消化率的分析研究始于1900年左右，Wilbur Atwater發(fā)表了測(cè)定飼料成分中可消化組分和代謝能的方程和方法[1]。到1979年，Sibbald明確了飼料原料可消化氨基酸的說(shuō)法[2]。Parsons等人進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化了脫殼豆粕可消化氨基酸的測(cè)定方法。目前公認(rèn)的方法被稱(chēng)為精準(zhǔn)飼養(yǎng)公雞試驗(yàn)[3]，用切除盲腸的公雞測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)氨基酸消化率。因該測(cè)定方法簡(jiǎn)單、快捷、成本低，故已被廣泛應(yīng)用于測(cè)定飼料原料的氨基酸消化率。參照不同的數(shù)據(jù)庫(kù)可以看出，目前除去INRA數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)定氨基酸消化率是用未除去盲腸的公雞測(cè)定外，其余數(shù)據(jù)庫(kù)中的測(cè)定值均為切除盲腸測(cè)定或分析的結(jié)果，詳情見(jiàn)表2。對(duì)于豆粕氨基酸消化率，從不同數(shù)據(jù)庫(kù)分析看，相同方法測(cè)定的結(jié)果也有差異。Tkakur和Hurburgh通過(guò)研究證明美國(guó)豆粕的氨基酸消化率要高于其他地區(qū)的豆粕[4]。近些年來(lái)，有諸多科研工作者研究豆粕氨基酸消化率與原料營(yíng)養(yǎng)成分之間的相關(guān)關(guān)系，如Frikha等通過(guò)飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，豆粕的粗蛋白質(zhì)和賴(lài)氨酸的標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率系數(shù)與其粗蛋白質(zhì)含量、氫氧化鉀蛋白質(zhì)溶解度、胰蛋白酶抑制劑活性和賴(lài)氨酸呈顯著正相關(guān)關(guān)系，但是與中性洗滌纖維和低聚糖含量無(wú)關(guān)。同時(shí)證明美國(guó)和巴西豆粕的氨基酸標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率系數(shù)高于阿根廷的，也提出氫氧化鉀蛋白質(zhì)溶解度是預(yù)測(cè)豆粕粗蛋白質(zhì)和賴(lài)氨酸含量的重要因子[5]。

表2 不同數(shù)據(jù)庫(kù)中豆粕的氨基酸消化率

1.2 能值

豆粕的能值受產(chǎn)地、品種、加工方式和儲(chǔ)藏條件影響。諸多試驗(yàn)研究表明豆粕的總能變異相對(duì)較小，也說(shuō)明其不受單一營(yíng)養(yǎng)成分的控制，而是由多種因素共同影響的。表3總結(jié)了近十年來(lái)畜禽對(duì)豆粕的能量利用情況。

表3 不同雞品種、不同日齡條件下豆粕的凈能值研究

由不同研究者的試驗(yàn)結(jié)果看出，不同天齡、不同種類(lèi)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)豆粕的利用效率有差異。肉雞對(duì)去皮和帶皮豆粕的能量利用率也不盡相同。但是對(duì)于肉雞來(lái)講，豆粕的凈能值基本在6.05～7.04 MJ/kg。

2 抗?fàn)I養(yǎng)作用

與其他植物蛋白源相比，豆粕含有更高的能值和蛋白質(zhì)含量(除去蛋氨酸稍低外，其他氨基酸平衡性較好)。然而，豆粕中還含有抗?fàn)I養(yǎng)特性的物質(zhì)，包括抗胰蛋白酶抑制劑、凝集素、寡糖、植酸、非淀粉多糖等，它們不僅不會(huì)被畜禽利用，反而還會(huì)影響畜禽機(jī)體的某些機(jī)能。下面主要從熱不穩(wěn)定抗?fàn)I養(yǎng)因子胰蛋白酶抑制劑和熱穩(wěn)定抗?fàn)I養(yǎng)因子非淀粉多糖及大豆低聚糖兩部分分析豆粕的抗?fàn)I養(yǎng)特性。

2.1 熱不穩(wěn)定抗?fàn)I養(yǎng)因子——胰蛋白酶抑制劑

胰蛋白酶抑制劑是多種胰蛋白酶抑制因子的統(tǒng)稱(chēng)，最早由Kunitz于1945年首次從豆粕中結(jié)晶出，后續(xù)發(fā)現(xiàn)的變體統(tǒng)稱(chēng)為胰蛋白酶抑制劑。蛋白酶抑制劑通過(guò)抑制單胃動(dòng)物胰蛋白酶和糜蛋白酶的活性降低蛋白質(zhì)的消化率。負(fù)反饋機(jī)制是目前被公認(rèn)的胰蛋白酶抑制因子對(duì)家禽生長(zhǎng)發(fā)育造成負(fù)面作用的機(jī)理，即胰蛋白酶抑制劑-胰蛋白酶復(fù)合物的形成，使十二指腸中的胰蛋白酶水平降低，從而刺激胰腺產(chǎn)生更多的酶來(lái)彌補(bǔ)這一損失。這種胰蛋白酶抑制劑-胰蛋白酶復(fù)合物是胰蛋白酶抑制劑引起生長(zhǎng)抑制的原因，因?yàn)橐鹊鞍酌覆荒苡行怙暳系鞍?，?dǎo)致氮的外源性損失，由于胰蛋白酶不斷分泌，也造成了內(nèi)源性氨基酸的損失[15]。

2.2 熱穩(wěn)定抗?fàn)I養(yǎng)因子——非淀粉多糖和大豆低聚糖

大豆含有的高濃度碳水化合物主要由非淀粉多糖(NSP)和低聚糖組成。NSP可分為不溶性NSP(主要為纖維素)和可溶性NSP(主要由果膠聚合物組成，部分溶于水)。單胃動(dòng)物體內(nèi)沒(méi)有酶水解這些碳水化合物，因此它們的消化是通過(guò)細(xì)菌發(fā)酵來(lái)實(shí)現(xiàn)的。大豆碳水化合物發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，可作為畜禽的能量來(lái)源。碳水化合物的利用效率與畜禽種類(lèi)、年齡以及化合物的組成結(jié)構(gòu)有關(guān)。日糧NSP對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的抑制作用取決于其含量、來(lái)源和組成。在家禽中，可溶性NSP增加消化黏度，降低營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率，從而降低家禽的生長(zhǎng)性能。而在生長(zhǎng)豬身上對(duì)腸道黏度的影響，通常不那么明顯。在單胃動(dòng)物中，一方面要考慮NSP的抗?fàn)I養(yǎng)作用，另一方面也要考慮微生物發(fā)酵NSP產(chǎn)物對(duì)宿主的利弊。通常情況下豬對(duì)NSP的消化能力強(qiáng)于家禽，是基于豬有更好的大腸發(fā)酵能力和更長(zhǎng)的發(fā)酵時(shí)間。

大豆低聚糖如棉子糖和水蘇糖，是由相對(duì)較少的單糖組成的碳水化合物，大豆中的低聚糖，不能通過(guò)熱加工消除掉[16]。Smiricky通過(guò)研究證實(shí)它們會(huì)影響單胃動(dòng)物回腸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率和糞便粘稠度[17]。給肉仔雞飼喂較高水平的低聚糖(8 g/kg)可能會(huì)降低其代謝能和氨基酸消化率[18]。然而，也有報(bào)導(dǎo)稱(chēng)有一些大豆低聚糖被腸道菌群作為益生元進(jìn)行部分發(fā)酵，從而促進(jìn)有益菌的選擇性生長(zhǎng)。

此外，大豆還含有一種與腸道細(xì)胞結(jié)合并干擾營(yíng)養(yǎng)吸收的化合物，即凝集素。還有其他的一些抗?fàn)I養(yǎng)作用尚不清楚的化合物，如皂素、脂氧酶、植物雌激素和甲狀腺激素等。

3 豆粕加工方式

豆粕能否發(fā)揮其最大營(yíng)養(yǎng)價(jià)值依賴(lài)于精準(zhǔn)的熱加工條件，避免未加工或過(guò)度加工。目前，豆粕的加工方式有擠壓，溶劑提取，烘烤和超微粉碎等。Parsons等指出過(guò)度熱加工會(huì)降低豆粕中賴(lài)氨酸、精氨酸和胱氨酸的消化率[19]。他曾在實(shí)驗(yàn)室中利用高壓滅菌鍋過(guò)度熱加工豆粕，結(jié)果表明過(guò)度加工產(chǎn)生了大量的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，降低了氨基酸的利用率[20]。如果豆粕加工程度不足，那么其含有的不同種類(lèi)的抗?fàn)I養(yǎng)因子會(huì)影響畜禽的消化吸收。因而如何去除豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高畜禽對(duì)豆粕的利用效率，是目前近些年來(lái)研究的熱點(diǎn)。有研究利用微生物蛋白酶水解豆粕并探求其對(duì)肉雞生長(zhǎng)性能和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，酶解豆粕可改善肉雞對(duì)豆粕的利用效率[21]。也有些研究者通過(guò)發(fā)酵技術(shù)，利用芽孢桿菌或者乳酸菌等在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的酶除去抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高畜禽胃腸道對(duì)豆粕中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收能力。同時(shí)，豆粕在發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量可以提高畜禽對(duì)豆粕中蛋白質(zhì)利用價(jià)值的活性肽等營(yíng)養(yǎng)成分[22]。此外，還有研究將大豆提取豆油后的主要副產(chǎn)品磷脂回噴至豆粕中，經(jīng)干燥制備成磷脂豆粕，用其飼喂斷奶仔豬可提高其采食量和料重比[23]。

4 豆粕代替品

近些年由于豆粕供需關(guān)系的矛盾日益突出，加之低氮減排的環(huán)保要求，低蛋白質(zhì)日糧技術(shù)以及豆粕替代品的開(kāi)發(fā)都成為研究的熱點(diǎn)。低蛋白質(zhì)日糧技術(shù)是依據(jù)理想蛋白模型，要求在不影響畜禽生產(chǎn)性能及畜產(chǎn)品品質(zhì)條件下，調(diào)節(jié)某種或某幾種氨基酸的含量，提高氨基酸平衡性和利用效率，來(lái)達(dá)到減少氮排放的目的。豆粕蛋白質(zhì)含量較高，氨基酸平衡性較好，但是由于全球范圍內(nèi)豆粕供需矛盾導(dǎo)致豆粕價(jià)位不斷上漲，這就需要不但降低豆粕的使用量，也促使整個(gè)行業(yè)不斷研究豆粕的替代產(chǎn)品。因而，近些年豆粕替代品的研究也層出不窮，如洋刀豆豆粕[24]、葵花粕[25-28]、菜籽粕[29-30]、發(fā)酵菜籽粕[31]、棉粕[32]、發(fā)酵棉粕[33-34]、花生餅[35]、棕櫚仁粕[36]、蠶粉[37]等原料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)估以及在畜禽日糧的使用量研究，加速了低蛋白質(zhì)日糧技術(shù)和配方結(jié)構(gòu)多元化的研究，提高了非常規(guī)原料的使用，節(jié)約了飼料成本，促進(jìn)了畜牧業(yè)的發(fā)展。

5 未來(lái)的研究

當(dāng)今社會(huì)，糧食緊缺和環(huán)境壓力促使整個(gè)行業(yè)尋求高效利用各種資源以降低糧食浪費(fèi)的途徑，因而豆粕的飼用改良也顯得日益重要。有研究指出通過(guò)基因改良大豆降低其抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量和種類(lèi)來(lái)提高其利用價(jià)值，但轉(zhuǎn)基因大豆的安全性問(wèn)題仍存在爭(zhēng)議?，F(xiàn)在有諸多學(xué)者研究不同微生物菌種、不同發(fā)酵工藝對(duì)豆粕進(jìn)行發(fā)酵，這樣不僅可以降低豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，提高畜禽對(duì)發(fā)酵豆粕中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率，而且發(fā)酵后的產(chǎn)品中含有的有益微生物菌群可以保護(hù)畜禽的腸道健康，提高畜禽的免疫機(jī)能。此外，低蛋白日糧技術(shù)的研究以及低氮減排環(huán)保技術(shù)的要求，企業(yè)和科研工作者將會(huì)研究開(kāi)發(fā)更多非常規(guī)原料以替代豆粕。在不久的將來(lái)，相信畜禽對(duì)豆粕的利用效率會(huì)更高，畜禽的日糧配方結(jié)構(gòu)更加多元化。