人們把對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用產(chǎn)生不利影響以及使人和動(dòng)物產(chǎn)生不良生理反應(yīng)的物質(zhì),統(tǒng)稱為抗?fàn)I養(yǎng)因子(antinutritional factors,ANFs)。人們很早就發(fā)現(xiàn)直接攝入豆科籽實(shí)會(huì)導(dǎo)致人和動(dòng)物產(chǎn)生胰腺腫大、過(guò)敏反應(yīng)、生長(zhǎng)緩慢、日糧養(yǎng)分利用率下降以及一些不良生理反應(yīng)的現(xiàn)象,這些生理反應(yīng)是由大豆中含有的多種抗?fàn)I養(yǎng)因子共同介導(dǎo)。從二十世紀(jì)初期,人們就開始了對(duì)大豆中抗?fàn)I養(yǎng)因子的研究,并隨著物理學(xué)、化學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)等相關(guān)研究技術(shù)的發(fā)展逐步深入,成為動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。多年來(lái),人們對(duì)大豆中各種抗?fàn)I養(yǎng)因子使動(dòng)物產(chǎn)生的生理反應(yīng)進(jìn)行了大量研究,其效應(yīng)會(huì)因抗?fàn)I養(yǎng)因子的種類、含量以及動(dòng)物的種類等的不同而有很大差異。 根據(jù)對(duì)飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和動(dòng)物生物學(xué)反應(yīng),將大豆中抗?fàn)I養(yǎng)因子分為以下六類:
(2)降低碳水化合物消化率因子(酚類化合物如單寧和寡糖等); (4)影響維生素活性或增加動(dòng)物維生素需求量的因子,包括抗維生素A、維生素D、維生素E和維生素B等因子;
(5)刺激免疫體系的因子(抗原蛋白)以及其它一些抗?fàn)I養(yǎng)因子(致甲狀腺腫因子、皂甙、異黃酮和生氰糖甙等); (6)飼料中具有毒素作用的因子(凝集素)。
去除方法
大豆中抗?fàn)I養(yǎng)因子是影響大豆蛋白源在飼料中使用的主要因素,要提高大豆蛋白源在飼料中的使用量,必須采取合適的措施進(jìn)行處理,使大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子失活、鈍化。世界范圍內(nèi)對(duì)降低或消除大豆蛋白抗?fàn)I養(yǎng)因子問(wèn)題的研究在不斷完善,通常采用物理、化學(xué)和生物學(xué)等方法進(jìn)行鈍化處理。
生物學(xué)方法是通過(guò)添加適宜酶制劑或用微生物發(fā)酵處理以分解大豆中的抗?fàn)I養(yǎng)因子。
酶制劑處理法
酶制劑有單一酶制劑和復(fù)合酶制劑。植酸酶是應(yīng)用最廣泛的單一酶制劑,能水解植酸和植酸鹽,釋放磷并使植酸抗?fàn)I養(yǎng)作用消失;復(fù)合酶制劑如NSP 酶(非淀粉多糖酶),就能對(duì)多種ANF起作用,最大限度發(fā)揮飼料作用(趙林果等,2001)。但對(duì)酶制劑的耐受性、穩(wěn)定性、影響酶制劑作用的外在因素等問(wèn)題還有待進(jìn)一步的研究與開發(fā)。另外,酶制劑處理時(shí),添加酶的量要適量,過(guò)量會(huì)擾亂消化道的正常消化機(jī)能而產(chǎn)生不良作用。 生物發(fā)酵處理
微生物在發(fā)酵過(guò)程中可產(chǎn)生水解酶、發(fā)酵酶和呼吸酶,可以消除植物蛋白原料中的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì),有利于動(dòng)物的消化吸收。另外,微生物在發(fā)酵過(guò)程中還將大部分動(dòng)物不能直接利用的植酸等無(wú)機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為細(xì)胞中的有機(jī)鹽,不僅提高了利用率,還可降低飼料中總磷等的含量,減少飼料對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境的污染。發(fā)酵法具有以下特點(diǎn):能對(duì)多種抗?fàn)I養(yǎng)因子產(chǎn)生去毒效果;對(duì)營(yíng)養(yǎng)組分體外降解,大幅提高各營(yíng)養(yǎng)成分的消化吸收率;發(fā)酵處理可明顯提高大豆的適口性,有一定的誘食效果。采用獨(dú)特的菌種和發(fā)酵工藝,微生物發(fā)酵過(guò)程中分泌的蛋白酶使大豆蛋白被分解成小分子蛋白和小肽分子。生物發(fā)酵過(guò)程中,微生物大量增殖,其結(jié)果不僅提高了發(fā)酵大豆蛋白基料的蛋白質(zhì)水平,而且部分大豆蛋白質(zhì)發(fā)酵時(shí)轉(zhuǎn)化為菌體蛋白,這本身也改變了大豆蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)(李紹章等,2004)。微生物發(fā)酵處理已有產(chǎn)品問(wèn)世,但對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)控制、發(fā)酵工藝參數(shù)控制以及規(guī)?;a(chǎn)方面良莠不齊。陳名洪等(2008)以脫脂豆粕粉為原料,使用具有產(chǎn)蛋白酶能力的菌株CHD21為生產(chǎn)菌種進(jìn)行發(fā)酵。以水解度作為指標(biāo),對(duì)菌株CHD2發(fā)酵降解豆粕的條件進(jìn)行了優(yōu)化。 育種法
通過(guò)植物育種途徑,培育低抗?fàn)I養(yǎng)因子或無(wú)抗?fàn)I養(yǎng)因子的植物品種以及改善大豆蛋白品質(zhì),但這些大豆的產(chǎn)量相對(duì)較低,所以推廣難度相對(duì)較大。另外一方面是通過(guò)動(dòng)物育種,提高家畜對(duì)抗?fàn)I養(yǎng)因子的耐受性;通過(guò)轉(zhuǎn)基因培育能分泌消化抗?fàn)I養(yǎng)因子的品系,達(dá)到消除抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)畜禽的抗?fàn)I養(yǎng)作用。但存在產(chǎn)量低、抗病害能力降低、周期長(zhǎng)、投資大等問(wèn)題。 物理處理的方法主要包括熱處理方法和機(jī)械加工方法。
熱處理方法
自1917年,Osborne和Mendel報(bào)道蒸煮大豆可以改善小鼠的生長(zhǎng)性能以來(lái),人們對(duì)大豆?fàn)I養(yǎng)因子的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了大量研究,結(jié)果表明:胰蛋白酶抑制因子、糜蛋白酶抑制因子、凝集素、脲酶、致甲狀腺腫因子及抗維生素因子具有對(duì)熱敏感的特性,而皂甙、單寧、異黃酮、寡糖、致過(guò)敏反應(yīng)蛋白及植酸等對(duì)熱較穩(wěn)定(李德發(fā),2003)。所以熱處理技術(shù)對(duì)蛋白酶抑制因子、凝集素、脲酶等熱敏性抗?fàn)I養(yǎng)因子有很好的鈍化效果,也是研究最為深入、應(yīng)用最為廣泛的鈍化技術(shù)。熱處理主要分為濕熱法和干熱法(鄭愛(ài)娟等,2002)。 進(jìn)行熱處理時(shí),必須保證熱處理的強(qiáng)度適宜。加熱不足則抗?fàn)I養(yǎng)因子破壞不夠;加熱過(guò)度則氨基酸利用率下降,會(huì)降低蛋白質(zhì)的生物學(xué)效率。實(shí)際生產(chǎn)中多以測(cè)定脲酶活性判斷胰蛋白因子的鈍化程度,反應(yīng)加熱不足;采用蛋白溶解度作為判斷大豆或豆粕加熱過(guò)度的指標(biāo)。
機(jī)械加工處理
機(jī)械加工包括粉碎、去殼、脫種皮等,很多抗?fàn)I養(yǎng)因子主要存在于作物種子表皮層,通過(guò)機(jī)械加工處理使之分離,即可大為減少抗?fàn)I養(yǎng)作用。此方法簡(jiǎn)單有效,但廢棄種皮的處理是一個(gè)大問(wèn)題。
化學(xué)處理的原理為化學(xué)物質(zhì)與抗?fàn)I養(yǎng)因子分子中的二硫鍵結(jié)合,使其分子結(jié)構(gòu)改變而失去活性。使用的化學(xué)物質(zhì)包括硫酸鈉、硫酸銅、硫酸亞鐵和其它一些硫酸鹽。多年來(lái),人們?cè)谟没瘜W(xué)方法鈍化抗?fàn)I養(yǎng)因子方面取得了較大的進(jìn)展。張建云等(1999)研究表明,5%的尿素加20%水處理30 d的效果最好,胰蛋白酶抑制劑活性降低78.55%,飼料中加入適量蛋氨酸或膽堿作為甲基供體,可使單寧甲基化,促使其排出體外?;瘜W(xué)方法對(duì)不同的抗?fàn)I養(yǎng)因子均有一定的效果,可節(jié)省設(shè)備與資源,但最大的障礙是化學(xué)物質(zhì)殘留和環(huán)境污染的問(wèn)題,因此生產(chǎn)中不應(yīng)大量使用。 總結(jié)以上鈍化抗?fàn)I養(yǎng)因子的方法,從鈍化的有效性,實(shí)用性出發(fā),熱處理是應(yīng)用最廣泛的方法,但在工藝上仍需繼續(xù)精進(jìn),且對(duì)于熱穩(wěn)定性高或熱加工不足以有效地滅活的抗?fàn)I養(yǎng)因子,人們必須要不斷地研究新的方法加以消除。大豆優(yōu)良品種的選育是消除抗?fàn)I養(yǎng)因子的根本,培育專門化品種解決大豆及豆制品適口性和品質(zhì)問(wèn)題,然而要達(dá)到理想的結(jié)果,尚需很長(zhǎng)時(shí)間的努力。至于化學(xué)鈍化,與生產(chǎn)應(yīng)用尚有距離,還應(yīng)特別關(guān)注化學(xué)鈍化試劑的安全性問(wèn)題。由于豆粕蛋白來(lái)源量大,相對(duì)于魚粉來(lái)講價(jià)格較低,是飼料配比中主要的蛋白來(lái)源,因此能夠利用生物酶體例如微生物發(fā)酵產(chǎn)生的酶類來(lái)大量去除大豆抗?fàn)I養(yǎng)因子,增加豆制品的適口性及有機(jī)體對(duì)豆制品的消化率,降低抗?fàn)I養(yǎng)因子,亦能夠?yàn)榇蠖辜捌渲破返纳a(chǎn)節(jié)省大量費(fèi)用的比較切實(shí)可行的辦法就是將豆粕進(jìn)行發(fā)酵。