抗营养因子灭活

目前, 主要通过物理、化学和生物学途径来钝化和灭活饲料中的抗营养因子。这些方法能在一定程度上降低抗营养因子的活性, 但加工处理的效果因饲料抗营养因子的种类、含量、活性等方面的不同而有差别。

3.1 物理方法

3.1.1 膨化与制粒

膨化处理是在专门的膨化机内进行的, 其原理是在一定温度下通过螺旋轴转动给予原料一定的压力, 使原料从喷嘴喷出, 原料因压力瞬间下降而被膨化, 抗营养因子会随之失活。胰蛋白酶抑制因子的失活程度可随膨化温度的升高而升高;植物凝集素对热很敏感, 在温度达120 ℃时所有的植物凝集素全部消失。Petres 等(1981)报道, 电加热至120 ℃,大约有93%的胰蛋白酶抑制因子失活。而杨丽杰等(1998)的研究证明, 单杆螺旋在121 ℃下膨化商品大豆, 可失活70 %以上的胰蛋白酶抑制因子和全部凝集素。张明峰(1998)报道, 干膨化处理可使大豆中的胰蛋白酶抑制因子的活性下降80%, 脲酶和脂肪氧化酶的活性降低至较低水平, 是目前国内外较理想的灭活方法。另外, 膨化还对饲料有剪切作用, 破坏植物细胞壁, 能降低饲料中的纤维含量, 从而提高动物对细胞内容物的利用率。在制粒过程中, 一部分热来自蒸汽(70 ～ 90 ℃, 15 ～20 s), 另一部分来自饲料成分在制粒过程中被挤压而产生的热。制粒能较彻底的灭活蚕豆和豌豆中的胰蛋白酶抑制因子, 但不同制粒工艺, 其灭活效果有较大差异, 有的工艺甚至灭活效果不明显。

3.1.2 挤压处理

挤压处理可分为干榨和湿榨2 种。Friesen 等(1993)报道, 用湿榨法处理的豆饼与未处理的豆饼相比会显著提高断奶仔猪的日增重和饲料报酬。他们的研究还表明, 饲喂湿榨处理的豆饼的断奶仔猪, 其日增重比饲喂干榨豆饼的仔猪有显著提高。Piao et al(1999)报道, 挤压处理能使大麦细胞壁的β -葡聚糖和阿拉伯木聚糖结构发生变化, 水溶性增加, 从而提高了营养成分利用率。

3.1.3 蒸汽处理

这种方法又可以分为常压和高压。常压加热的温度低,一般在100 ℃以下。常压蒸汽处理30 min 左右, 大豆中的胰蛋白酶抑制因子活性可降低90%左右, 而不破坏赖氨酸的活性。高压蒸汽处理是用专门的高压蒸汽锅或罐进行的。原料在容器内的加热时间随温度、压力、pH 值及原料性质的不同而有很大差异。全脂大豆在120 ℃蒸汽加热7 .5 min 胰蛋白酶抑制因子从20.6 mg/ g 降低到3.3 mg/g 。Johnson 等(1980)报道, 在pH 6.7 , 99～ 154 ℃范围内, 温度每升高11 ℃,胰蛋白酶抑制因子的灭活速率增加一倍, 他们的研究还指出, 在pH 6 .7, 99 ℃处理1 h, 会使胰蛋白酶抑制因子的活性降低到原来的7.6 %;在pH 6 .7, 154 ℃和pH 9.5, 143 ℃则只需40 s, 其活性就可降低到原来的7.6%。

3.1.4 去壳处理

禾谷类籽实的种皮中含有较多的非淀粉多糖, 而豆类和高粱的壳中含有较多的单宁、木质素、植酸等抗营养因子, 去壳处理就能够除掉这些抗营养因子, 同时提高其蛋白质的含量, 提高其利用率。Marquardt(1989)用蚕豆的实验证明对一些种皮单宁类含量高的豆类饲料, 去皮后其蛋白质的消化率和蛋白质质量提高;以淀粉和离散蛋白颗粒的大小为基础,利用气流分类技术就能够把豆类籽实的各部分分开, 这样不仅可以除去抗营养因子, 还可以提高蛋白质的质量。

3.1.5 微波处理

这种方法是通过微波磁场(波长1 ～ 2 nm)的震荡, 即原料中的极性分子(水分子)震荡, 使电磁能转化为热能, 使抗营养因子灭活。其效果与原料中的水分含量和处理时间有关。水分低, 则胰蛋白酶抑制因子的残留量高。一般加热15 min,胰蛋白酶抑制因子的活性可降低90%。

3.1.6 炒烤处理

这是一种干热方法, Schmidt(1987)报道, 在190 ℃, 10 ～60 s 即可使大豆中的植物凝集素彻底被破坏, 800 ℃, 90 s 可以使胰蛋白酶抑制因子的活性降低到安全水平以下。Umapathy等(1998)120 ℃, 15 min 干热豇豆, 结果胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素、总单宁含量降低, 而聚合单宁和植酸的含量基本没有变化。

此外, 利用某些抗营养因子溶于水的特性可用水浸泡法将其除去。如缩合单宁溶于水, 因此将高粱用水浸泡再煮沸可除去70%的单宁。麦类中的非淀粉多糖也可通过水浸泡法将其部分除去。将豆类籽实浸泡在水(或盐水、碱水)中煮一定时间(10～ 20 min)晾干后, 蚕豆和豌豆中的胰蛋白酶抑制因子和植物凝集素全部被灭活, 但部分养分也随之丢失,降低了饲料的利用率, 而且费用高, 不适宜批量生产。

3.2 化学方法

化学钝化是指在饲料中加入一定量的某种化学物质, 并在一定条件下处理(反应), 使抗营养因子失活或活性降低,达到钝化的目的。近年来, 人们在用化学方法钝化抗营养因子方面取得了较大进展。用这种方法来钝化大豆中的抗营养因子主要是破坏其中的二硫键, 改变分子结构, 达到灭活的目的。

张建云等(1999)研究了目前在豆类中常用的钝化剂及其效果。生大豆用6 %的尿素+10%水在常温下处理20 d 效果较好, 其中的胰蛋白酶抑制因子活性从4 .01×104 TIU/g 降到0.95 ×104 TIU/ g 。后又改变尿素的浓度和处理时间, 发现5 %的尿素+20 %水处理30 d 效果更好, 胰蛋白酶抑制因子活性降至0 .86 ×10 4TIU/g , 降低78.55 %, 并且脲酶活性由2 .05ΔpH降至0.2ΔpH。经分析发现, 处理前后氨基酸的含量没有显著变化, 而且豆饼中的残留氨量也不大, 况且钝化豆饼中脲酶的活性已降至0 .2ΔpH, 因此日粮中的氨也不会对畜禽造成危害。尿素水解生成NH3 和OH -, NH3 和OH -可使胰蛋白酶抑制因子的二硫键断裂, 生成游离巯基, 该巯基与其他基团重新结合为无活性的分子基团, 从而使胰蛋白酶抑制因子失去活性。此外, 国外这方面的报道也较多, 如亚硫酸钠处理法、半胱氨酸处理法以及H2O2 +CuSO4 处理法等。但这些方法费用较高, 而且残留物也可能会对动物的生产性能产生影响, 因此目前国内应用较少。对于黄曲霉毒素的去除, 目前仍以化学方法为主。

100 kg玉米中加入3L 乙醇或95 %～ 99 %的甲醇, 能短期防止黄曲霉毒素的产生。添加防霉剂, 如丙酸(盐)、双乙酸盐、乙氧喹等都可以防止黄曲霉毒素的产生。对已污染的饲料, 可用有机溶剂如氯仿、甲醇等进行提取, 还可用氢氧化钠、高锰酸钾等处理。硫葡萄糖苷的水解产物可用硫酸铜灭活, 其他金属如铁、镍、锌的盐类也能去除硫葡萄糖苷的水解产物。硫酸亚铁中的亚铁离子则能与游离棉酚结合, 使之失去活性。Khan等(1998)用1%硫酸亚铁处理菜籽粕显著减轻了肉仔鸡的甲状腺肿, 提高了日增重和饲料效率。向饲料中添加聚乙烯吡咯化合物、聚乙二醇等物质, 使之与单宁类物质结合, 从而避免单宁与饲料中的蛋白质和动物体内的内源性蛋白质结合,提高饲料利用率。

用化学方法钝化饲料抗营养因子是一种有效的方法。在实践中应根据饲料原料的