李 瑩， 韓云勝， 趙青余， 湯超華， 張鐵鷹， 張軍民， 秦玉昌*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北動(dòng)物遺傳資源與營養(yǎng)科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，北京100193）

近年來，我國養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)飼料原料，尤其是蛋白質(zhì)飼料原料的需求量日益增加 （張露露等，2016）。 豆粕蛋白質(zhì)含量高，氨基酸較為平衡（Sharm 等，2017），動(dòng)物消化吸收好（侯楠楠等，2018）， 被認(rèn)為是豬飼料中最重要的植物蛋白來源（Stein 等，2008），但豆粕中存在的多種抗?fàn)I養(yǎng)因子如胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白、寡糖等，會(huì)對(duì)動(dòng)物的腸道健康產(chǎn)生不良影響，降低動(dòng)物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收和利用效率 （袁麗，2018）。 通過技術(shù)手段降低豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量是提高豆粕應(yīng)用價(jià)值的重要手段（陳曉春，2015）。 然而由于發(fā)酵菌種、發(fā)酵工藝及豆粕本身特性的差異， 目前市場(chǎng)上發(fā)酵豆粕產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊 （朱長生等，2014； 付亭亭等，2014；陳廣信等，2014）。 因此研究評(píng)價(jià)來自不同企業(yè)的豆粕與發(fā)酵豆粕的品質(zhì)特點(diǎn)， 對(duì)提高蛋白質(zhì)飼料利用效率具有重要意義。 目前研究發(fā)現(xiàn)微生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的高質(zhì)量發(fā)酵豆粕中， 大分子蛋白質(zhì)被分解為小肽分子， 小肽具有吸收耗能低，吸收速率快，不易飽和等特點(diǎn)，使發(fā)酵豆粕的營養(yǎng)價(jià)值進(jìn)一步提高 （王園，2014； 吳勝華，2009）。 同時(shí)，微生物發(fā)酵還能提高大豆產(chǎn)品的適口性和營養(yǎng)物質(zhì)的消化率， 改善腸道微生態(tài)平衡（Yuan 等，2017；Martinus 等，2010）。 另外，發(fā)酵豆粕的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量與豆粕相比有不同程度的減少（姚怡莎等，2016）。 本研究采集不同企業(yè)具有代表性的10 種豆粕與發(fā)酵豆粕樣品，通過比較豆粕與發(fā)酵豆粕營養(yǎng)成分及抗?fàn)I養(yǎng)因子含量，對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量分析，為豆粕在飼料中的合理使用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品來源 分別從山東、浙江、上海、河南、遼寧、湖北、廣東等省份10 個(gè)不同的企業(yè)采集具有代表性的10 種發(fā)酵豆粕及其未發(fā)酵豆粕原樣，樣品量約2 kg，四分法取樣，粉碎過60 目篩，用于分析。

1.2 樣品測(cè)定方法 豆粕與發(fā)酵豆粕樣品的水分參照《GB/T 6435-2014 飼料中水分的測(cè)定》，采用直接干燥法， 通過試樣干燥損失的質(zhì)量計(jì)算水分的含量；粗蛋白質(zhì)參照《GB/T 6432-1994 飼料中粗蛋白測(cè)定方法》，采用凱氏法測(cè)定試樣中的含氮量，將結(jié)果乘以換算系數(shù)6.25，計(jì)算出粗蛋白質(zhì)含量；氨基酸參照《GB/T 18246-2000 飼料中氨基酸的測(cè)定》，采用酸水解法，使飼料蛋白在鹽酸的作用下，水解成單一氨基酸，再經(jīng)離子交換色譜法分離、測(cè)定。水解中，胱氨酸和蛋氨酸部分氧化，采用氧化水解法測(cè)定。 酸溶蛋白含量參照《GB/T 22492-2008 大豆肽粉》， 利用三氯乙酸溶液去除酸不溶蛋白質(zhì)，然后測(cè)定酸溶蛋白含量，包括肽和氨基酸的含量。 蛋白質(zhì)溶解度參照《GB/T 19541-2017 飼料原料 豆粕》， 采用氫氧化鉀溶液測(cè)定，計(jì)算樣品溶解于氫氧化鉀中的蛋白質(zhì)含量與樣品中蛋白質(zhì)含量的比值。

豆粕與發(fā)酵豆粕樣品中大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子的測(cè)定，采用ELISA法，分析方法和操作要求按照ELISA 試劑盒說明進(jìn)行（姚怡莎等，2016）；棉籽糖和水蘇糖含量的測(cè)定采用高效液相法（楊玉娟等，2016）；脲酶含量參照《GB/T 8622-2006 飼料用大豆制品中脲酶活性的測(cè)定》，將樣品與尿素緩沖溶液混合，催化尿素產(chǎn)生氨，用過量鹽酸中和所產(chǎn)生的氨，再用氫氧化鈉溶液回滴。

發(fā)酵豆粕中干物質(zhì)、能量、粗蛋白質(zhì)和氨基酸體外消化率的測(cè)定， 利用二代仿生消化儀模擬飼料在豬體內(nèi)的消化過程（陳亮等，2013）。

1.3 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用Excel 2010 軟件，聚類分析采用SAS 9.4 軟件。

2 結(jié)果

2.1 營養(yǎng)成分比較 由表1 可知，與發(fā)酵前的豆粕樣品相比，發(fā)酵豆粕中水分、蛋白質(zhì)溶解度的平均含量分別降低13%、8%，粗蛋白質(zhì)、酸溶蛋白的平均含量分別升高7%、2.69%。 由表2 可知，與發(fā)酵前的豆粕樣品相比，發(fā)酵豆粕中必需氨基酸（蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸）的平均含量升高2.45%，非必需氨基酸的平均含量升高5.03%。

2.2 抗?fàn)I養(yǎng)因子成分比較 表3 中可以看出，與發(fā)酵前的豆粕樣品相比， 發(fā)酵豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量降低。 大豆球蛋白的平均含量降低67%，β-伴大豆球蛋白的平均含量降低62%，胰蛋白酶抑制因子的平均含量降低90%， 水蘇糖的平均含量降低86%， 棉籽糖的平均含量降低82%，脲酶的平均含量降低67%。 其中，1、2 號(hào)發(fā)酵豆粕中大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、胰蛋白酶抑制因子含量低于其他樣品，2、3、4 號(hào)發(fā)酵豆粕中水蘇糖、棉籽糖、脲酶含量低于其他樣品。

表1 豆粕及發(fā)酵豆粕中水分、粗蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)溶解度和酸溶蛋白的含量 %

表2 豆粕及發(fā)酵豆粕中氨基酸的含量 %

表3 豆粕及發(fā)酵豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量

2.3 聚類分析 綜合考慮不同企業(yè)發(fā)酵豆粕樣品中常規(guī)營養(yǎng)成分和抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，以水分、粗蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)溶解度、酸溶蛋白和各種抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量為變量對(duì)10 種發(fā)酵豆粕進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，聚類分析樹狀圖如圖1 所示。

將10 種發(fā)酵豆粕分為3 類， 其中第一類（1、2、3、4 號(hào)）、第二類（5、6、8、9 號(hào)）分別包含4 種發(fā)酵豆粕樣品，第三類（7、10 號(hào)）包含2 種發(fā)酵豆粕樣品。根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果，分別對(duì)每一類樣品中的營養(yǎng)成分、抗?fàn)I養(yǎng)因子含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明第一類（1、2、3、4 號(hào)）樣品的營養(yǎng)成分高，抗?fàn)I養(yǎng)因子含量少。

圖1 發(fā)酵豆粕主要營養(yǎng)成分和抗?fàn)I養(yǎng)因子分析的聚類結(jié)果

2.4 發(fā)酵豆粕中干物質(zhì)、能量、蛋白質(zhì)和氨基酸的體外消化率分析 根據(jù)上述結(jié)果分析， 選取了第一類（1、2、3、4 號(hào)）發(fā)酵豆粕進(jìn)行干物質(zhì)、能量、蛋白質(zhì)和氨基酸的體外消化率測(cè)定。 結(jié)果如表4和表5 所示， 不同來源發(fā)酵豆粕樣品中各種氨基酸體外消化率的平均值都高于70%， 其中酪氨酸、蛋氨酸、精氨酸、谷氨酸的體外消化率高，半胱氨酸的體外消化率低。 另外，1 號(hào)發(fā)酵豆粕的粗蛋白質(zhì)和氨基酸的體外消化率高于其他樣品， 推斷出1 號(hào)發(fā)酵豆粕的品質(zhì)好。

表4 發(fā)酵豆粕中干物質(zhì)、能量、粗蛋白質(zhì)、氨基酸的體外消化率%

3 討論

3.1 不同來源豆粕與發(fā)酵豆粕樣品中營養(yǎng)成分的差異 《GB/T19541-2017 飼料原料 豆粕》中規(guī)定豆粕的水分含量≤12.5%、 粗蛋白質(zhì)含量≥43%，《NY/T 2218-2012 飼料原料 發(fā)酵豆粕》中規(guī)定發(fā)酵豆粕的水分含量≤12%、 粗蛋白質(zhì)含量≥45%，測(cè)定結(jié)果表明，本試驗(yàn)采集的10 種豆粕與發(fā)酵豆粕樣品均符合要求。酸溶蛋白含量反映了大分子蛋白被分解的情況，生產(chǎn)中多用該指標(biāo)評(píng)價(jià)小肽的含量。 酸溶蛋白含量高說明小肽、氨基酸含量及蛋白質(zhì)的消化率高 （蔡冬梅等，2013）。有研究報(bào)道，不同企業(yè)發(fā)酵豆粕樣品中酸溶蛋白的平均值是未發(fā)酵豆粕樣品的3.68 倍（Sharma 等，2017）， 與上述研究結(jié)果基本一致。發(fā)酵豆粕檢測(cè)蛋白質(zhì)溶解度的目的是確定熱加工的程度，防止過度烘干，影響發(fā)酵豆粕的氨基酸消化率，其適宜范圍為70% ～85%，并隨著加熱時(shí)間的延長而明顯穩(wěn)定地下降 （付亭亭等，2014）。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同企業(yè)豆粕的蛋白質(zhì)溶解度控制在合理的范圍內(nèi)。 其中，3、4、6、9 號(hào)，四種發(fā)酵豆粕樣品的蛋白質(zhì)溶解度＜70%， 說明加工過程中加熱過度。

表5 發(fā)酵豆粕中各種氨基酸的體外消化率%

3.2 不同來源豆粕與發(fā)酵豆粕樣品中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量的差異 大量研究結(jié)果表明， 大豆以及大豆產(chǎn)品中的抗原是引起仔豬以及鼠產(chǎn)生過敏反應(yīng)，造成胃腸道損傷、過敏性腹瀉以及消化機(jī)能障礙等現(xiàn)象的主要原因 （Christensen 等，2003； Li等，1990）。 胰蛋白酶抑制因子的抗?fàn)I養(yǎng)作用主要表現(xiàn)為抑制動(dòng)物生長，降低胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶活性（Hart 等，2010）， 影響營養(yǎng)物質(zhì)的消化等（Hirabayashi 等，1998）。 過量的水蘇糖、棉籽糖等大豆寡糖，易引起動(dòng)物腹鳴、腹脹、腹瀉等（鄺哲師等，2007）。本研究對(duì)10 種不同企業(yè)的豆粕與發(fā)酵豆粕樣品中抗?fàn)I養(yǎng)因子含量進(jìn)行檢測(cè)， 其結(jié)果與其他研究豆粕和發(fā)酵豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子的正常值范圍基本一致（姚怡莎等，2016）。 本試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)酵豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量低于豆粕，表明發(fā)酵會(huì)降低豆粕中的抗?fàn)I養(yǎng)因子含量并能夠提高豆粕品質(zhì)。

3.3 不同來源發(fā)酵豆粕體外消化率的差異 體外法是指在體外條件下， 通過對(duì)畜禽消化道內(nèi)環(huán)境的模擬， 為酶制劑提供相應(yīng)的畜禽消化道內(nèi)環(huán)境條件和底物日糧， 并通過飼料樣品中相關(guān)指標(biāo)的變化， 對(duì)酶制劑作用效果進(jìn)行科學(xué)合理的判斷（彭輝才，2008）。 與體內(nèi)法相比， 可以更簡便、快速、 準(zhǔn)確地對(duì)飼料營養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)定 （趙娜等，2011）。 本試驗(yàn)結(jié)果表明，1 號(hào)發(fā)酵豆粕樣品的粗蛋白質(zhì)、氨基酸體外消化率高于其他發(fā)酵豆粕，表明1 號(hào)發(fā)酵豆粕品質(zhì)好， 與上述營養(yǎng)成分和抗?fàn)I養(yǎng)因子的檢測(cè)結(jié)果基本符合。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)酵豆粕中粗蛋白質(zhì)、酸溶蛋白、氨基酸的平均含量高于豆粕，各種抗?fàn)I養(yǎng)因子含量低于豆粕， 因此， 發(fā)酵豆粕的品質(zhì)高于豆粕；另外，1 號(hào)發(fā)酵豆粕的粗蛋白質(zhì)和氨基酸的體外消化率均高于其他樣品， 推斷出1 號(hào)發(fā)酵豆粕的品質(zhì)較好。