马艳凤 译自《Feed International》March 2005,16~18
世界各国的 饲料加工业目前正逐步提高对植物蛋白的利用。尤其是西欧国家,为控制牛的海绵状脑病(BSE),法令已经禁止向食用动物饲料中添加动物蛋白。大豆现在是全球动物食用的基础蛋白质源。
大豆在动物饲料中的使用量最近五年正以平均每年5%的速度快速增长,2003年,饲用大豆的用量是1亿3千9百万吨(USDA,2004)。大豆粕和其他豆科籽实由于蛋白质含量高、消化率好、价格稳定和资源充足,已经在猪饲粮中得到广泛应用。然而,豆科籽实由于存在各种抗营养因子而限制了它在猪饲粮中的利用。
豆科籽实中的抗营养因子
众所周知,未加工和简单加工的大豆(粕)对家畜的生长有抑制作用。通常,这些生长抑制因子包括蛋白酶抑制剂,植物凝集素,致甲状腺肿因子,皂苷和植酸。蛋白酶抑制剂是一类中等分子大小的蛋白质,分子量约在20000道尔顿,特异性的直接针对胰岛素,将其称之为胰岛素抑制剂,分子量在6000-10000道尔顿之间的蛋白质能在独立结合位点抑制胰凝乳蛋白酶和糜蛋白酶。
植物血凝素(红细胞凝集素)是一种糖蛋白,它能和小肠黏膜上皮细胞表面的含糖分子结合,损害小肠壁黏膜结构,从而表现它的毒性。已发表的很多研究数据显示,胰岛素抑制因子和血红细胞凝集素对热不稳定,热加工处理大豆,使其变性可除去这两种抗营养因子。而大豆中其他抗营养因子,如皂苷、单宁、植酸盐和难消化糖类,人们知道的相对较少。重要的是,这些抗营养因子不能通过热处理的方式使其失活。
皂苷因在大豆粕中的含量低(约5%)还没有引起营养学家的注意,认为它的含量低不会对动物生长造成不利影响。不过,大豆粕中的植酸盐,众所周知,会降低动物对磷和其他矿物质的利用,并且因动物的排泄而增加了饲粮中磷和其他矿物质的浪费(Liao et al.,2002)。已有研究报道,大豆和其他豆科籽实中不易消化糖类会对猪群的生长产生不利影响 (Veldman et al.,1993)。他们是α-半乳糖苷、β-甘露聚糖和β-半乳甘露聚糖。
这些糖类很难被动物体内酶消化,因而会增加小肠内容物渗透压和肠道排空速度,降低动物对养分的吸收。通过小肠进入大肠的未消化糖类能被大肠中的微生物代谢。某些补充性寡聚糖在大肠后端发酵相当有益,其产物可以促进肠道有益菌、嗜酸菌的生长,然而大豆粕中的未消化糖类在肠道后段发酵会使细菌过度生长,产生大量气体,导致能量损失,在某些情况下,引起腹泻。难消化糖类和过敏反应酸溶液萃取是一种有效降低大豆粕中难消化糖类的工业方法。将酸溶液PH值调整到4.5左右,将产生蛋白质沉淀,可将可溶性寡糖、皂苷和植酸盐除去。适当控制温度、时间和湿度,先利用热加工处理,再进行水溶液萃取,可保证去除大豆粕中大部分抗营养因子。
70多年前,人们首先发现对大豆中蛋白质过敏(Duck,1934)。研究显示,摄取或采食的高分子蛋白质对动物肠道免疫系统是潜在的抗原。
大豆蛋白、大豆球蛋白、β-聚球蛋白可引起猪的过敏反应。
就大豆蛋白而言,90%的蛋白质以两种热稳定球蛋白存在:β-聚球蛋白和大豆球蛋白属于中等分子,分子量分别为180000道尔顿和320000道尔顿。大豆的加工处理程序中,酸溶液萃取后,接下的步骤是水解处理,其目的是为了彻底地抑制大豆蛋白引起的免疫反应。
因摄取或采食未加工大豆引起的过敏反应,通常会导致动物小肠绒毛上皮萎缩和出现营养吸收障碍。(Stokes et al.,1984)
为消除大豆蛋白的抗原性,营养学家们认为刚断奶仔猪饲粮中不宜或微量添加大豆粕。饲粮中大豆粕的含量因逐步增加。不过,这种做法大大地增加了断奶后的饲养费用。因此,为最大限度的降低应激,增强断奶仔猪的生长性能,断奶仔猪饲粮中大豆蛋白质的分子量应降低。
大豆加工过程中,水解处理后,大豆蛋白的分子量显著下降。经工业加工处理所获得的大豆产品成分和市售的浓缩大豆蛋白成分明显不同(见表1)。
表1 大豆寡肽和大豆浓缩蛋白成分比较
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大豆寡肽1 |
大豆蛋白质浓缩物2 |
粗蛋白 |
60% |
60-65% |
分子量 |
3500道尔顿 |
21,000道尔顿 |
灰分 |
4% |
6.5% |
大豆球蛋白 |
<100 ppm |
<100 ppm |
β-聚球蛋白 |
<10 ppm |
<100 ppm |
植物凝集素 |
<1 ppm |
<1 ppm |
抗胰岛素因子 |
<0.1 ppm |
3 mg/g |
寡糖 |
<1% |
<2 % |
1 大豆寡肽来自bioiberica,SA.
2 普通、可利用大豆浓缩蛋白商品.
其他商品性的可利用蛋白资源为大豆发酵产品。是利用微生物对大豆或大豆提取物发酵而获得。这些发酵产品中的蛋白质,一部分来自可消化大豆,另一部分来自微生物蛋白。可以通过检测分析蛋白质分子量分布得到证实。
一般情况下,大豆发酵产品中抗营养因子含量较低,但必须注意在某些情况下,它们会携带菌体自身发酵产生的抗原蛋白。因而,区分开大豆发酵产品和纯大豆加工产品很重要。因为,大豆发酵品含微生物蛋白,在某些国家大豆发酵品和纯大豆分离加工产品遵循的规定是不同的。
寡肽对断奶仔猪的营养
大豆在猪饲粮配方中是很好的蛋白质源。不过应根据仔猪不同断奶阶段的特征选择适宜的大豆蛋白。断奶初期,仔猪表现的低采食量引起小肠形态学和组织学上的变化(Pluske et al.,1996)。饥饿使小肠绒毛高度降低,细胞渗透力增加,从而引起肠完整性损失。因此导致成熟的上皮细胞缺乏,已分化细胞组成肠上皮细胞外表面的大部分。发育未成熟的肠上皮细胞限制了仔猪对饲粮蛋白质的消化能力。
由于未发育成熟的小肠上皮细胞产生的内源酶含量低,通过饲喂能快速消化的氨基酸或肽类蛋白可提高仔猪对饲粮的消化能力。
利用饲用酶对饲粮蛋白质的水解作用,可改善早期断奶仔猪对饲粮蛋白质的消化率和利用率。
20年前,研究者们进行了饲喂小鼠乳清蛋白、乳清肽和复合氨基酸的对照试验(Poulain et al.,1985)。结果显示,饲喂乳清肽组饲粮的饥饿小鼠表现出较好的生长速度和氮吸收。在这种情况下,饲喂水解蛋白质可抵消断奶引起的仔猪小肠完整性的破坏,比直接饲喂未分解蛋白质有效。
对刚断奶仔猪,如果在饲粮中添加大豆肽,仔猪的小肠结构将会得到改善,生长性能将获得提高。为验证这一假设,专家们设计了两组试验,比较饲喂大豆肽和饲喂大豆浓缩蛋白和大豆对仔猪性能的影响。一组用健康仔猪进行,一组用感染了肠毒性大肠杆菌的仔猪进行,后一组试验的目的是为了研究试验饲粮对仔猪疾病恢复的影响。 第一组试验结果显示,饲喂大豆肽组仔猪在断奶后第一周和第二周可获得较高的日增重。这可能是原因,在各试验仔猪采食量没有差异的情况下,采食大豆肽饲粮组的仔猪对饲粮有机物质和粗蛋白的消化率较高所致
图2 饲喂豆粕、大豆浓缩蛋白和大豆肽对猪有机物质及粗蛋白消化率的影响
在第二组试验里,被临床诊断感染了大肠杆菌的试验仔猪腹泻明显,不过,饲喂大豆肽和大豆浓缩蛋白饲粮组的大部分仔猪经过抗生素治疗病情得到恢复,而饲喂豆粕饲粮组的仔猪仍腹泻严重。结果表明,饲喂豆粕饲粮组的仔猪死亡率最高,为18.7%,饲喂大豆肽饲粮组的仔猪死亡率最低,为3.1%,差异显著,饲喂大豆浓缩蛋白饲粮的仔猪死亡率居中为9.37%(见图3)。
图3饲喂豆粕、大豆浓缩蛋白和大豆肽对感染大肠杆菌病仔猪死亡率的影响
在试验猪健康的条件下,饲喂大豆肽比饲喂大豆浓缩蛋白可使仔猪获得更好的生长性能,特别是在断奶后的前两周。这个结果表明,大豆产品消化率的提高是和仔猪消化系统的成熟程度紧密相连的。
试验猪被感染大肠杆菌病的情况下,饲喂大豆肽饲粮组仔猪在用抗生素治疗后,病情得到较好的恢复,这可以反映出,仔猪小肠黏膜受到大肠杆菌病引起的损害后,水解的蛋白质可以使小肠上皮细胞得到较好的恢复。
综合整个试验,饲喂仔猪大豆肽饲粮可以改善健康和非健康早期断奶仔猪的健康,提高其生长性能。总的说来,它将是断奶仔猪饲粮又一很好的蛋白质源。
原题名:Soy oligopeptides in weaning pig nutrition(英语)
原作者:BY X.CORDOBA, DVM, E.BORDA,AND D. MARTINEZ-PUIG,DVM
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