大豆抗营养因子及钝化的分析

大豆抗营养因子及钝化的分析

抗营养因子能破坏或阻碍营养物质的消化利用，对动物健康和生长性能产生不良影响。本文对大豆中的几种重要的抗营养因子的作用机理及其钝化处理方法进行了综述。

标签：抗营养因子大豆钝化

大豆作为植物饲料蛋白质源，被广泛应用于饲料行业中。大豆粕粗蛋白含量为35-42%。大豆粕以其蛋白质含量高，氨基酸比较平均而成为全世界最主要的植物蛋白质饲料原料。但大豆中含有多种抗营养因子，严重影响动物的消化、吸收。大豆中的抗营养因子主要包括：蛋白酶抑制剂、植物凝集素、大豆抗原蛋白( 致敏因子) 、脲酶、胀气因子、植酸及致甲状腺肿素等多种抗营养因子。

一、抗营养因子

1.蛋白酶抑制因子蛋白酶抑制因子主要有KTI（胰蛋白酶抑制因子）和BBI （弓手抑制因子）两类。KTI主要抵抑制胰蛋白酶，而BBI同时抑制胰蛋白酶和胰凝乳蛋白质酶。蛋白酶抑制因子，它能抑制胰蛋白酶、胃蛋白酶、糜蛋白酶活性，促进胰腺分泌、胰腺肿大，造成必需氨基酸内源性损失的结果；生长停滞、生产性能下降。其中重要的是胰蛋白酶抑制因子，胰蛋白酶抑制因子主要影响胰腺的分泌功能，它与胰蛋白酶在小肠中的浓度相关。肠道的胰蛋白酶与抑制因子结合，然后经粪便排出体外，因此降低了胰蛋白酶的浓度。大量胰蛋白酶的大量补偿性分泌，造成内源性含硫氨基酸的丢失引起体内氨基酸代谢不平衡，特别是蛋氨酸的不足引起生长受阻，消化吸收功能失调和紊乱（Callaher和Scheeman，1986）。

2.植物凝聚素植物凝聚素主要以糖蛋白的形式存在，它的主要作用是对免疫系统和器官具有一定的毒害，对肠道产生的免疫球蛋白A有显著的拮抗作用；能影响家畜的生产性能。植物凝集素是一种对某些糖分子具有高度亲和力的蛋白质，其中大多数是糖蛋白。植物凝集素和糖及配糖体（糖脂、糖肽、低聚糖、氨基葡聚糖）的结合，类似于酶和底物的结合或抗原和抗体的结合，具有高度的特异性。

3.多酚类化合物多酚类化合物如单宁、酚酸单宁属于水溶性的酚类化合物，主要作用与蛋白质、碳水化合物、酶形成复合物干扰猪消化过程，降低蛋白质的利用率；与消化酶形成复合物，使酶的活性下降，养分消化率降低，影响适口性。Wijavila等（1977）报道单宁等多酚类化合物和钙、铁、锌等多种金属离子结合形成不溶性化合物，降低其利用率。

4.致甲状腺肿素这是一类有机小分子，在豆粕中含量极微，其前体物是硫代葡萄糖苷，单个硫代葡萄糖苷是无毒的，但在硫代葡萄糖苷酶的作用下会产生致甲状腺肿的一系列小分子物质。在豆粕中硫代葡萄糖苷与硫代葡萄糖苷酶是内

源性的，只有当组织破碎并在合适条件下(水、温度等)才能起系列酶解作用。所以杀灭尚未酶解的硫代葡萄糖苷酶，则有利于阻止致甲状腺肿素的产生。

5.大豆抗原蛋白Castimpoolas等从大豆中鉴定出4种球蛋白，即大豆球蛋白、α-伴大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白、γ-伴大豆球蛋白，并证明它们是大豆蛋白中的主要抗原成分。大豆蛋白抗原进入动物体内主要引起动物发生过敏反应，造成免疫损伤主要在肠道，细胞免疫和体液免疫都参与了这一过程，但绒毛结构的变化主要是由细胞免疫引起的，这种作用使小肠结构受损，食糜滞留时间缩短，营养物质的消化和吸收出现紊乱，导致消化不良、腹泻等现象的发生。

6.脲酶一般脲酶本身并没有毒性作用,但在一定温度和pH值条件下，生大豆中的脲酶遇水迅速将含氮化合物分解生成氨从而引起氨中毒。由于大豆及其制品中脲酶含量与PI含量呈正相关关系,因此常以脲酶活性用来判断大豆的受热程度和估计胰蛋白酶抑制剂的活性。

7.胀气因子大豆中的胀气因子主要是棉籽糖、水苏糖和毛蕊花糖。棉籽糖在大豆中含量约为1%；水苏糖在大豆中含量约为4%。棉籽三糖和水苏四糖不能被胃和肠上段的消化酶消化，而是被结肠中的细菌发酵产气，引起胃肠胀气，是大豆中的胀气因子。

二、抗营养因子钝化的物理方法

大豆抗营养因子的存在阻碍了营养物质的消化吸收，引起各种不适反应，因此，要采取措施使抗营养因子失去活性或去除。

加热过度或加热不足都会使大豆的营养效价和生物学活性降低。

1.蒸汽处理：常压加热的温度低，一般在100℃以下。常压处理30min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。高压处理时，加热时间随温度、压力、PH值及原料性质而不同。

2.浸泡蒸煮处理：先浸泡后加热可减少水溶性和可分散性的化合物（凝集素、植酸、寡聚糖），消除程度依温度、浸泡液类型而不同。盐和碱通过改进细胞膜渗透性有助于消除抗营养因子。但此法易引起营养物质如可溶性蛋白质和维生素的损失，因而一般很少采用。

3.炒烤与加压烘烤处理：Schmidt（1987）报道，190℃时10-60s即可使大豆中的植物凝集素彻底被破坏。还有人报道在130-133℃，压力为25帕，凝集素和胰蛋白酶抑制因子都能失活。

4.膨化处理：原理是原料受到的压力瞬间下降而使其膨化导致抗营养因子灭活，细胞破裂可提高鸡对大豆养分的消化吸收。国内外大量研究表明，目前较好的热处理条件是120℃热压15min、105℃蒸煮30min，因此热处理方法较常用。

三、抗营养因子钝化的化学方法

指在豆粕中加入化学物质，并在一定的条件下反应,使抗营养因子失活或活性降低，来达到钝化的目的。

研究表明，用5%的尿素+20%水处理效果最好,胰蛋白酶抑制因子活性降低了78.5%，脲酶活性降低了90.4%，且豆粕中的残留氨量也不大。用乙醇处理可使豆粕蛋白的结构改变，对降低大豆抗原蛋白活性有一定的效果。

国外在化学方法方面报道的很多，如亚硫酸钠处理法、半胱氨酸处理法(Mende,1982)等。化学方法处理可节省设备与能源，但最大的障碍是化学物质残留，会对动物的生产性能产生毒副作用，且成本费用太高，因此目前国内应用较少。

四、抗营养因子钝化的其他技术方法

1.酶制剂处理法：在抗营养因子的钝化研究中最具有应用价值的酶有植酸酶、纤维素酶等。Cromwell（1991）证明日粮添加植植酸酶明显降低了日粮磷的需要量和粪便磷排泄，从而减少了环境的污染。降解淀粉多糖的酶也逐渐应用于生产。

2.微生物发酵：发酵已被证明是减少胰蛋白酶抑制因子的可行方法。对棉籽饼和菜籽饼中的抗营养因子也有较好的效果。黄玉德（1994）等利用微生物发酵技术，使棉酚含量下降至可饲用水平。

3.发芽的方法同样可以分解籽实类饲料原料的抗营养因子（Classen，1993）。不同豆类经过发芽后胰蛋白酶抑制剂、凝集素、单宁等含量有不同程度的下降（Savelkonl等），豆类的适口性得到明显的改善。

生物技术处理法处理效率高，且成本低，没有残留问题，对饲料营养成分的影响和破坏也较小，但要求技术水平较高，因此没能形成工厂化。酶制剂处理时，添加酶的量要适当，过量会扰乱消化道的正常消化机能而产生不良作用。

4.育种方法：通过育种改良农作物,现已培育出低单宁高粱、双低(低硫葡萄糖苷、低芥酸)油菜(于炎湖,2000)，并已大面积推广。

为了钝化大豆中的抗营养因子，需要现代化水平的技术和加工方法。我国已经在这方面开展了不少工作，但仍存在问题。例如在钝化抗营养因子的同时，破坏了营养成分或增加成本或药物残留等。在未来的领域，将会研究出更完善的方法对大豆抗营养因子进行钝化，逐步达到理想的效果。