大豆抗营养因子及大豆饼粕微生物发酵降解

大豆抗营养因子及大豆饼粕微生物发酵降解
发布时间:2009-07-16 作者:lybadm 信息来源：中国养猪第一网点击率：469次
王思珍，冯霞
大豆含有丰富的蛋白质，其含量一般在33％～50％，其榨油后的产品一大豆饼粕是一种优异的植物蛋白饲料，蛋白质含量更是高达45％～5 5％，且氨基酸组成完善合理，水溶性蛋白质含量高，动物对其利用率高，近年来又发现大豆中含有丰富的提高动物免疫力的大豆异黄酮等物质，更是受到人们的欢迎。

但是，大豆中也还存在一些抗营养因子，加工或者饲用不当，不仅会造成大豆蛋白营养价值的下降，而且还会危害动物的健康，影响畜禽生产性能。

为了解大豆的抗营养因子，合理地利用大豆蛋白，人们对抗营养因子的消除进行了积极的探索。

1大豆中存在的主要抗营养因子
大豆中存在着比较多的抗营养因子，它们以不同的作用机制对动物的健康造成不同程度的危害，影响畜禽生产，这些抗营养因子主要包括胰蛋白酶抑制剂、大豆凝集素、植酸、大豆抗原蛋白、低聚糖、脂肪氧化酶等。

1．1胰蛋白酶抑制剂
胰蛋白酶抑制剂是大豆中主要的抗营养因子，现在已经发现的胰蛋白酶抑制剂有7～10种，但研究较为详细的只有2种，即Kunitz胰蛋白酶抑制剂(简称KTi)和Bouman—Birk胰蛋白酶抑制剂(简称BBI)。

胰蛋白酶
抑制剂在大豆中的含量为2％左右。

其中KTi含量为1．4％左右，主要抑制动物体内分泌的胰蛋白酶活性；BBI含量为0．6％左右，可同时抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶活性。

当动物采食未完全除去胰蛋白酶抑制剂的大豆饲料后，胰蛋白酶抑制剂一方面阻碍肠道内蛋白水解酶的作用而使蛋白质消化率下降，引起恶心、呕吐等肠胃中毒症状；另一方面胰蛋白酶抑制剂还作用于胰腺本身，发生补偿性反应，造成机能亢进，刺激胰腺分泌过多的胰腺酶，造成胰腺分泌的内源性必需氨基酸缺乏，引起消化吸收功能失调或紊乱，严重时出现腹泻，抑制机体生长和造成胰脏肿大等现象。

1．2大豆凝集素
大豆凝集素是一种高亲和性的糖蛋白，其在大豆中的含量为3％左右。

大豆凝集素是一个由四个亚基组成的四聚体，在动物体内凝集素分子中的1个亚基与l个血细胞表面的凝血素专一结合，另l个亚基与另一个血细胞结合，从而通过凝血素的架桥作用导致血细胞聚集。

凝血素在动物肠道中不易被蛋白酶水解，它通过与小肠壁上皮细胞表面特异性受体相结合，损坏小肠壁黏膜刷状缘结构，干扰消化酶的分泌，抑制肠道对营养物质的消化吸收，从而降低蛋白质的利用率，使动物生长受阻甚至停滞。

另外凝血素还对肠壁、肠道细菌及免疫机能产生一定影响，引起肠腔糜烂，微绒毛变短萎缩，肠细胞退化，病变周围组织产生水肿和杯状细胞肥大增生等。

1．3植酸
植酸是植物性饲料中有机磷的主要存在形式，大豆中60％～80％的磷都是以植酸态的形式存在的。

大豆中的植酸含量可达2％，是一种很强的络合剂，其12个酸基在肠胃中能牢固地粘合带正电荷的锌、铜、钙、镁、铁等二价和多价金属离子，形成难溶性的植酸盐络合物，导致这些必需矿物质元素的利用率降低，结果使动物出现矿物质缺乏症，如厌食、消瘦、生长迟缓和脱毛等，，严重影响机体的正常代谢与生殖能力。

另外，植酸还能与大豆蛋白或一些酶结合，形成植酸蛋白质或植酸酶复合物，影响蛋白质或酶的生理功能。

1．4大豆抗原蛋白
大豆中存在4种球蛋白，具有抗原性和致敏性，即大豆球蛋白和3种伴球蛋白(分别为α、β、γ—伴球蛋白)，其中最主要的是大豆球蛋白与β—伴大豆球蛋白。

动物的免疫系统对大豆抗原蛋白特别敏感，可引起过敏反应和肠粘膜损害。

过敏反应造成的免疫损伤主要在肠道，表现为肠绒毛萎缩，粘膜双糖分解酶的数量及活性下降，木糖吸收率降低及血清中抗大豆免疫球蛋白IgG滴度升高，结果小肠结构受损、食糜滞留时间缩短，营养物质和矿物质的转运、吸收紊乱，导致消化不良、腹泻和生长受阻。

现已确信大豆抗原蛋白的过敏反应是仔猪腹泻的主要原因之一，过敏反应还可引起仔猪的体重下降和突然死亡等。

1．5大豆低聚糖(胃肠胀气因子)
大豆低聚糖是大豆可溶性寡糖的总称，它的主要成分为水苏糖、棉籽糖和蔗糖等，含量分别为4％、l％、5％。

蔗糖容易被吸收，而棉籽糖和水苏糖是半乳糖类的非还原性糖，由于动物小肠黏液中缺乏α一半乳糖苷酶，棉籽糖和水苏糖不能被消化而直接进入动物的大肠中，经肠道产气微生物作用，转化成挥发性脂肪酸，然后再产生气体，如C02、H2、NH3也可产生少量甲烷等气体，从而引起动物嗝气、肠鸣等肠胃胀气或腹疼现象。

1．6脂肪氧化酶
脂肪氧化酶又称抗维生素因子，它在大豆蛋白中的含量比较高，约占大豆总蛋白质的2％，是一种含非血红素铁的蛋白质。

该酶只要遇到水分，就能专一催化大豆中多元不饱和脂肪酸(亚油酸、亚麻酸)的加氧反应，生成的过氧化物可以破坏与其共存的维生素A、D、E、B。

：和胡萝b 素，生成具有共轭双键的脂肪酸氢过氧化物，再经裂解酶分解生成短碳链的醇、酮和醛类等挥发性物质，导致产生豆腥味。

另外，脂肪氧化酶氧化生成的过氧化物，可破坏脂肪中的维生素A、D、E等脂溶性维生素及胡萝卜素的活性，从而降低大豆蛋白的效价和营养价值。

此外，大豆中含有的脲酶、致甲状腺肿因子、皂甙、异黄酮类糖苷以及大豆蛋白质在碱性条件下形成的赖丙氨酸都能引起动物的不良反应，也是抗营养因子。

其中赖丙氨酸对动物有较强的肾脏毒性。

2大豆饼粕微生物发酵降解
大豆中含有胰蛋白酶抑制剂、植物性红细胞凝集素、皂甙、胃肠胀气因子(水苏糖与棉子糖)、植酸、抗维生素、致甲状腺肿物质、类雌激素因子等有害物质。

大多数是不耐热成分，适当加热可使其失活，从而降低或失去其毒害作用。

用压榨法生产的大豆饼，由于经过较高温度和相当时间的加热，其有害作用即行消失，营养价值亦得以提高。

但是，加热不够充分(土法或冷轧法生产厂或溶剂浸提法)有害物质未被破坏，影响其饲用价值。

因过度加热会导致某些蛋白变性，尤其赖氨酸、精氨酸、胱氨酸等严重变性，使其消化率、生物学价值降低。

与物理、化学方法相比较，应用生物技术消除或抑制大豆饼粕中的抗营养因子具有无可比拟的优点。

一是，处理效率高、成本低，尤其是酶制剂处理和微生物发酵处理的效率很高，成本很低；二是，对饲料营养成分不会产生破坏和影响，微生物发酵处理甚至可以将大豆的蛋白质降解成小肽等，提高蛋白质的利用率；三是，发酵处理可明显提高大豆饼粕的适口性，有一定的诱食效果；四是，没有残留，应用比较安全。

在大力提倡绿色安全健康养殖的今天，采用生物技术法消除大豆饼粕中的抗营养因子，对缓解我国饲料用优质蛋白质原料的不足，减少养殖业对动物性饲料原料的依赖，降低养殖业的生产成本，提高饲料的安全性等都具有重要的意义，对我国大豆种植业、饲料行业以及养殖行业都将产生积极的推动作用。

广东省农科院生物技术研究所邝哲师等人用乳酸菌、酵母菌和芽孢杆菌采用多种菌株多温相发酵法，对豆粕中的抗营养因子和粗蛋白质进行脱毒降解，提高豆粕的营养价值和安全性。

抗营养因子含量豆粕发酵前后抗营养因子含量的比较见表1。

由表l可见，豆粕经发酵后，尿素酶活性由0．353 mg／g·min下降到0．0 21 mg／g·min，降低了94．05％。

尿素酶活性是反映胰蛋白酶抑制因子活性的一个间接指标。

国家标准规定，饲用豆粕的尿素酶含量为0．0 2~0．45，其加工程度最佳，氨基酸破坏较轻，且抗营养因子含量低。

适量的大豆寡糖可以促进动物消化道的健康，选择性地促进乳酸菌、双歧杆菌等的增殖，抑制有害菌如大肠杆菌和沙门氏菌的增生。

但过量的大豆寡糖，则不能被动物充分消化，易造成腹泻胀气。

本试验中，豆粕经发酵后，大豆寡糖中棉籽糖和水苏四糖分别由1．22％、l．32％下降到0．50％、0．05％。

常规营养成分的测定豆粕发酵前后常规营养成分含量见表2。

由表2可见，豆粕发酵后，其营养成分粗蛋白质含量增加了4．2％，粗纤维含量降低了2．09％，钙和磷含量都略有增加。

蛋白质含量增加的原因可能是发酵过程中接种的菌体大量繁殖，产生丰富的菌体蛋白。

此外豆粕发酵后，除赖氨酸含量略有下降外，其他氨基酸含量都略有升高。

尤其是苏氨酸(仔猪日粮中的第二限制性氨基酸)含量上升4．15％。

所以发酵豆粕具有醇酸香味，适口性佳，在幼龄动物饲养中有较好的应用价值，但其在生产中广泛应用还需深入研究。

摘自《中国动物保健》.-2009，（6）.-38~40
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