大豆和膨化大豆主要抗營養因子分析

姚怡莎,谷　旭,商方方，邱　靜，李軍國,李　俊

（1中國農業科學院飼料研究所，北京 100081；2中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所，北京 100081）

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大豆和膨化大豆主要抗營養因子分析

姚怡莎1,谷旭1,商方方1，邱靜2，李軍國1,李俊1

（1中國農業科學院飼料研究所，北京 100081；2中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所，北京 100081）

摘要：【目的】大豆含有豐富的營養物質，除了作為食品原料外也是重要的飼料原料，但大豆所含抗營養因子限制了其在食品及飼料行業中的應用。擠壓膨化工藝能夠在基本保持大豆營養成分的基礎上，降低其抗營養因子的含量，從而減小對人和動物健康的負面作用。調查分析市售大豆和膨化大豆中主要幾種抗營養因子的差異，分析擠壓膨化加工工藝對大豆中主要抗營養因子的消除降解作用，并對這幾種主要抗營養因子的含量及活性給出置信范圍，為膨化企業實際生產應用中選擇優質原料及優化加工工藝提供參考，并對動物飼料的配方設計提供指導?！痉椒ā坎杉袌錾喜煌貐^及廠家的大豆20批次和膨化大豆19批次，檢測其中胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白（包括大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白）、低聚糖（包括水蘇糖和棉籽糖）等抗營養因子的含量和脲酶活性，并與在膨化加工企業采集的2批次大豆原料和在不同加工條件下制備的8批次膨化大豆中相應抗營養因子的含量進行比較分析。其中胰蛋白酶抑制因子和抗原蛋白采用酶聯免疫法測定；低聚糖采用高效液相色譜法（HPLC）測定，示差檢測器檢測。同時通過提取方式、活性炭用量、提取液濃度、料液比單因素試驗，對蘇糖和棉籽糖兩種低聚糖的提取方法進行優化。綜合分析檢測結果，研究擠壓膨化工藝對大豆主要抗營養因子含量或活性的影響?！窘Y果】優化后的提取方法如下：稱取一定質量的樣品以料液比 1∶25加入體積分數為70％乙醇水溶液，微波輔助提取，離心濃縮，定容至25 mL，渦旋混勻，取2 mL離心檢測。膨化大豆中胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白的含量及脲酶活性均顯著低于大豆原料，而大豆和膨化大豆中的低聚糖含量沒有顯著差異。膨化大豆中脲酶活性基本為 0，比大豆的脲酶活性低 99％以上，胰蛋白酶抑制因子含量比大豆約降低66％，大豆球蛋白的含量約降低67％，β-伴大豆球蛋白含量降低 90％以上，水蘇糖和棉籽糖的總含量基本保持不變。推斷市場上大豆原料中的胰蛋白酶抑制因子的含量范圍為32.5—89.6 mg·g-1，大豆球蛋白含量范圍為91.0—143.1 mg·g-1，β-伴大豆球蛋白的含量范圍為161.1—268.7 mg·g-1，棉籽糖含量范圍為 3.3—8.78 mg·g-1，水蘇糖的含量范圍在 21.4—34.16 mg·g-1，脲酶活性范圍為3.6—9.42 U·g-1；膨化大豆樣品中胰蛋白酶抑制因子含量范圍為10.7—31.1 mg·g-1，大豆球蛋白含量范圍為17.7—64.5 mg·g-1，β-伴大豆球蛋白含量范圍為9.3—57.5 mg·g-1，棉籽糖含量范圍為4.25—10.21 mg·g-1，水蘇糖的含量范圍為17.68—34.15 mg·g-1，脲酶活性范圍為0.00—0.02 U·g-1。【結論】擠壓膨化過程能顯著降低大豆中主要抗營養因子的含量，從而減少這些因子帶來的不良反應，并能提高大豆營養物質的利用率。

關鍵詞：大豆；膨化大豆；擠壓膨化；抗營養因子；營養成分

聯系方式：姚怡莎，E-mail：yaoyisha521@163.com。通信作者李俊，E-mail：Lijun08@caas.cn

0 引言

【研究意義】大豆是人類重要的食品來源，蛋白質和脂肪的含量很高，分別為 36％—40％和 18％—22％，含有人體需要的多種必需氨基酸和必需脂肪酸，用做飼料也是動物營養成分和能量的重要來源［1］，但大豆中含有的多種抗營養因子（Antinutritional factors，ANFs）限制了大豆在飼料中的應用。這些抗營養因子主要包括胰蛋白酶抑制因子（Trypsin inhibitor，TI）、抗原蛋白（Antigen protein）、低聚糖（Oligosaccharide，OS）、脲酶（Urease）、大豆凝集素（Soybean agglutinin）、植酸（Phytic acid）和單寧（Tannin）。胰蛋白酶抑制因子能夠抑制機體內胰蛋白酶和糜蛋白酶的活性，導致蛋白質消化率和利用率降低，動物生長遲緩，飼料轉化率降低，胰腺肥大和增生，消化吸收功能紊亂，嚴重時出現腹瀉，甚至導致腫瘤發生［2］。大豆中的抗原蛋白對動物尤其是幼齡動物（如仔豬、犢牛等）的消化道具有很強的致敏作用，可引起犢牛等產生過敏反應，使犢牛腸道結構損傷，消化吸收障礙，繼發產生過敏性腹瀉等不良反應。其中大豆球蛋白（Glycinin）和β-伴大豆球蛋白（β-conglycinin）的免疫原性最強，這兩種蛋白占大豆總蛋白的65％—80％，降低這兩種蛋白的含量對提高大豆蛋白質利用率有很重要［3-4］。低聚糖被稱為“脹氣因子”，主要包括棉籽糖（Raffinose）和水蘇糖（Stachyose），不能被胃和腸上段的消化酶消化，而是被結腸中的細菌發酵產生氣體從而引起動物脹氣、腹瀉等不良反應，對不同種屬及不同年齡的動物有差異［5］。大豆凝集素的熱敏性很高，在高溫下活性迅速降為零。植酸和單寧的含量很低，一般不作為主要抗營養因子研究［6-7］。降低抗營養因子的含量或活性對于提高大豆營養成分的利用率有很大作用，擠壓膨化技術是目前國內外飼料主要的加工新技術之一，其加工過程產生的高溫高壓和高剪切力等作用，不但能使飼料原料中的抗營養因子失活，而且有利于提高營養成分的消化利用率，同時還能改善其風味。近年來對這項技術的研究日趨增多，膨化大豆產品已經廣泛應用于食品、寵物食品、畜禽水產飼料中，研究大豆膨化過程中抗營養成分的變化規律，對膨化大豆的實際應用有重要意義［8］。【前人研究進展】相關研究表明大豆膨化后主要抗營養因子的失活能提高飼料營養成分的利用率，并能減少動物的不良反應［9］。目前對大豆中抗營養因子膨化前后變化研究較多的是熱敏性的脲酶和胰蛋白酶抑制因子。張翔等［10］研究報道大豆原料中的脲酶活性為5.36 U·g-1，膨化溫度達到120℃以上時，脲酶活性降至國家標準規定的上限值0.3 U·g-1以下，合適的膨化壓力和水分含量也能使脲酶活性降低。李素芬等［11］研究發現膨化溫度在110—130℃條件下，膨化處理大豆中脲酶活性為0.38—0.06 U·g-1，胰蛋白酶抑制因子含量為14.85—5.59 mg·g-1，胰蛋白酶抑制因子失活率為68.7％—88.2％，且脲酶和胰蛋白酶抑制因子含量均隨溫度的升高而降低，且存在顯著的相關性，但對熱敏感程度存在差異?？乖鞍缀偷途厶菍儆跓岱€定性抗營養因子，低聚糖的熱穩定性比抗原蛋白更高，高溫下一般也不發生分解。目前生產企業對膨化大豆產品基本不檢測抗原蛋白的含量，對抗原蛋白的相關研究也較少。譙仕彥［12］、席鵬彬［13］、王紅云［14］等研究發現膨化加工能夠降低大豆中的抗原性物質，以膨化全脂大豆作為斷奶仔豬日糧能夠顯著降低仔豬腹瀉率和腹瀉時間。【本研究切入點】對部分膨化大豆生產企業的考察發現，目前各企業的膨化工藝、設備及參數并不完全相同，市場上的膨化大豆產品必然出現品質不一的狀況，且企業一般只檢測脲酶活性，很少檢測胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白和低聚糖的含量，但僅通過脲酶活性的變化很難全面評價膨化大豆中其他抗營養因子的消除狀況?！緮M解決的關鍵問題】本研究采集市售大豆和膨化大豆樣品，檢測分析其中的胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白、低聚糖的含量和脲酶活性，并與在膨化大豆生產企業按一定工藝參數制備的不同批次的膨化大豆進行對比，綜合評價膨化大豆的主要抗營養因子的消除程度，分析造成大豆和膨化大豆抗營養因子含量差異的可能原因，并對主要抗營養因子的含量或活性給出參考值，為飼料配方中膨化大豆的添加提供參考。

1 材料與方法

試驗于2015年3—8月在中國農業科學院飼料研究所進行。

1.1 儀器和試劑

高效液相色譜儀（LC-15C，配備RID-10A示差檢測器，日本島津公司），ZORBAX NH2色譜柱（150 mm×4.6 mm，5 μm，美國Agilent公司），旋轉蒸發儀（RE-2000，上海亞榮生化儀器廠），高功率數控超聲波清洗器（KQ-400KDE，昆山市超聲儀器有限公司），微波爐（G70F23NIP-M8，格蘭仕微波爐電器有限公司），雙層恒溫培養振蕩器（SPH-2012C，上海世平實驗設備有限公司），高速離心機（CR22G，日本日立公司），恒溫水浴箱（SB-9，日本EYELA公司）；pH計（Orion Star A211，美國Thermo公司）。

胰蛋白酶抑制因子試劑盒、大豆球蛋白試劑盒、β-伴大豆球蛋白試劑盒，購自北京龍科方舟生物工程技術有限公司；水蘇糖和棉籽糖標準品（純度為99.5％），購自德國Dr. Ehrenstorfer公司；乙腈、甲醇為HPLC純，購自美國Thermo Fisher Scientific公司；試驗用水為Millipore純水系統（美國Millipore公司）制得的超純水；氫氧化鈉、尿素、鹽酸、乙醇為分析純。

1.2 樣品來源

市售樣品：大豆樣品來源于中國黑龍江省、安徽省、陜西省和美國、巴西等國家，共20個批次；膨化大豆樣品來源于黑龍江、上海、河南、廣西不同生產企業以進口大豆或國產大豆為原料生產的膨化大豆產品，共19批次。

自制樣品：生產企業為河南省神農膨化飼料有限公司；原料為進口美國大豆，2批次；膨化大豆樣品為不同日期采集的不同批次的產品，其中喂料速度15—30 Hz，調質壓力 0.35—0.50 MPa，膨化溫度100—120℃，共8批次。

1.3 樣品檢測方法

1.3.1 胰蛋白酶抑制因子和抗原蛋白的測定 樣品中的TI和抗原蛋白，采用ELISA法進行定量檢測，該試劑盒采用間接競爭法。由于試劑盒受室溫影響較大，每次試驗均需回溫至室溫25℃，試驗反應過程在生化培養箱中恒溫（37℃）進行。稱取一定量的樣品（TI為0.1 g，抗原蛋白為0.3 g，精確至0.1 mg）于50 mL離心管中，加入30 mL提取液，于25℃振蕩提取16 h，靜置2 min，4 000 r/min離心5 min取上層液體，取上清液用1倍樣品稀釋工作液稀釋70倍。取出酶標板條，將樣品盒標準品對應微孔按序編號，每個樣品和標準品做2孔平行，經過加樣、洗板、加酶標試劑、顯色，加終止液后于 450/630 nm雙波下讀取OD值。按照公式：百分吸光率（％）=B/B0×100％，計算吸光率，其中B是標準品或樣品的平均吸光度值，B0是標準品（空白對照）的平均吸光度值。

校準曲線的繪制：以標準品百分吸光率為縱坐標，以標準品濃度的對數為橫坐標，繪制標準曲線，將樣品的百分吸光率帶入到標準曲線中，從標準曲線上讀出對應的濃度，乘以稀釋系數，即為樣品中TI和抗原蛋白的實際濃度。

1.3.2 脲酶活性 參照《飼料用大豆制品中尿素酶活性的測定》（GB/T 8622—2006）?？紤]到全脂大豆脲酶活性較高，將稱樣量調整為0.05 g（精確至0.1 mg）；考慮到膨化大豆中脲酶活性較低，將稱樣量調整為0.50 g（精確至0.1 mg）。

1.3.3 低聚糖的測定1.3.3.1 HPLC 色譜條件 色譜柱：Agilent ZORBAX NH2色譜柱（150 mm×4.6 mm，5 μm）；檢測器：示差檢測器；流動相：A為乙腈，B為超純水，A∶B= 70∶30（V/V）；進樣量：20 μL；流速：1 mL·min-1；柱溫：35℃。

1.3.3.2 標準曲線的繪制 以去離子水為溶劑配制濃度為 0.1、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 mg·mL-1棉籽糖和水蘇糖混合標準溶液，在上述色譜條件下分析，以濃度（mg·mL-1）為橫坐標，峰面積為縱坐標，繪制標準曲線。

1.3.3.3 樣品前處理方法的優化 樣品提取參照周泉城［15］、劉立洋［16］等的研究，并在實驗室條件下進行單因素優化。

對低聚糖的浸提方式、活性炭用量、提取液（乙醇）濃度、料液比進行單因素試驗優化，每個處理做3個平行。由標準曲線計算得到提取液濃度，分析后確定最終的前處理方法。其中單因素試驗優化方案及提取液濃度見表1。

表1　低聚糖前處理條件優化方案及結果Table 1 The optimizations and results of pretreatment of oligosaccharides

通過對試驗結果不同處理組進行單因素方差分析，提取方式中微波輔助提取組的提取率顯著高于另外兩種；使用活性炭組，雖然 1.5％使用量的提取率最高，但與不使用活性炭組沒有顯著性差異。為簡化操作過程，提高操作效率選擇不使用活性炭；體積分數為70％的乙醇溶液組的提取率顯著高于其他組；料液比各組的提取率差異不顯著，料液比為1∶25時提取率最高。最終確定的前處理方法如下：稱取2.0 g（精確至0.1 mg）粉碎后的豆粕樣品（由于豆粕是大豆脫脂后的產品，低聚糖相對含量提高），按照1∶25 g·mL-1的料液比加入體積分數為70％乙醇水溶液，置于微波爐中加熱至沸騰，取出冷卻至室溫，在轉速5 000 r/min下離心10 min，倒出上清液，重復以上步驟，合并兩次上清液，旋轉蒸發濃縮至 5—10 mL，用去離子水定容至25 mL，渦旋混勻，取1 mL置于2 mL離心管中，轉速4 000 r/min下離心10 min。過0.22 μm濾膜，供上機使用。

1.4 數據處理

數據處理與統計分析采用SPSS 19.0軟件進行。

2 結果

2.1 主要抗營養因子檢測方法的標準曲線

胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白、低聚糖和脲酶這幾種主要抗營養因子中，除脲酶活性的檢測不需要經過標準曲線擬合檢測結果外，其他幾種抗營養因子都需要擬合標準曲線，并根據標準曲線計算出濃度，各因子的標準曲線及相關系數見表2。

2.2 抗營養因子檢測結果

2.2.1 胰蛋白酶抑制因子 大豆和膨化大豆中TI的檢測結果見表3和表4。市場采集的大豆品種來源復雜，含量差異較大，中位數和平均值基本保持一致，表明TI在大豆中的含量呈均勻分布，選擇P5（5％的含量小于該值，下同）—P95（95％的含量小于該值，下同）為置信區間，制備樣品大豆原料的TI含量在此區間內，且接近平均值，表明原料具有代表性。對比市場采集膨化大豆和制備的膨化大豆中TI的含量，并選擇上述相同的置信區間，制備的膨化大豆的含量區間在市場采集膨化大豆的含量區間內，且兩者的中位數和平均值基本一致，表明制備樣品具有代表性。由于不同生產企業加工工藝、設備和加工參數的不同使TI的含量呈現差異。綜上分析，可認為市場上大豆中TI的含量范圍在32.5—89.6 mg·g-1，膨化大豆中TI含量范圍在10.7—31.1 mg·g-1。

表2　抗營養因子標準曲線Table 2 The standard curves of antinutritional factors

表 3 大豆中抗營養因子的含量分析Table 3 Analysis of the content of antinutritional factors in soybean

表4　膨化大豆樣品中抗營養因子的含量分析Table 4 Analysis of the content of antinutritional factors in extruded soybean

2.2.2 抗原蛋白 大豆和膨化大豆中抗原蛋白的檢測結果見表3和表4。對比市場大豆原料和制備樣品的原料中兩種抗原蛋白的含量，差異均較大，可能與大豆的來源及品種相關。市場大豆原料的兩種抗原蛋白含量中位數和平均值基本保持一致，表明抗原蛋白在不同大豆中的含量呈均勻分布，并選擇 P5—P95為置信區間，制備樣品大豆原料的抗原蛋白含量也在此區間內，其中大豆球蛋白的含量接近市場大豆原料平均值，而β-伴大豆球蛋白含量高于市場大豆原料的平均值，但在置信區間內，這可能與制備樣品大豆原料品種單一有關。對比市場采集膨化大豆和制備膨化大豆中抗原蛋白的含量，并選擇相同的置信區間，后者的含量區間在前者含量區間內，其中大豆球蛋白的中位數和平均值基本一致，除了與大豆原料本身含量較高外，也與膨化加工過程中不同的加工工藝相關。綜上分析，可認為市場上大豆中大豆球蛋白的含量范圍在91.0—143.1 mg·g-1，β-伴大豆球蛋白的含量范圍在161.1—268.7 mg·g-1，膨化大豆中大豆球蛋白含量范圍在 17.7—64.5 mg·g-1，β-伴大豆球蛋白量范圍在9.3—57.5 mg·g-1。

2.2.3 低聚糖 大豆和膨化大豆中低聚糖的檢測結果見表3和表4。市場采集大豆的兩種低聚糖含量范圍較寬，這可能與大豆的品種有關。與大豆相比，膨化大豆中低聚糖含量未見降低，可見膨化大豆的低聚糖含量差異是由于大豆原料本身的差異引起的。大豆和膨化大豆低聚糖含量的平均值與中位數基本保持一致，說明大豆中的低聚糖含量呈均勻分布。制備樣品原料和膨化大豆中低聚糖的含量均在市場采集大豆和樣品的含量區間內，取P5至P95為置信區間，可認為市場上大豆中的棉籽糖含量范圍在3.3—8.78 mg·g-1，水蘇糖的含量范圍在21.4—34.16 mg·g-1，膨化大豆中的棉籽糖含量范圍在4.25—10.21 mg·g-1，水蘇糖的含量范圍在17.68—34.15 mg·g-1。

2.2.4 脲酶活性 大豆和膨化大豆中脲酶活性的檢測結果見表3和表4。對比市場采集大豆和制備樣品大豆原料，市場采集大豆的脲酶活性范圍較大，制備樣品大豆原料在市場大豆的脲酶活性范圍內，可能與大豆的品種有關。膨化大豆中脲酶活性基本降為 0，取P5—P95為置信區間，可認為市場上大豆中的脲酶活性在3.6—9.32 U·g-1，膨化大豆的脲酶活性在0—0.02 U·g-1。

3 討論

3.1 抗營養因子結果分析

由檢測結果可知，膨化大豆中TI的含量比大豆中TI的含量明顯降低，平均失活率約為66％，說明擠壓膨化加工過程中的高溫、高壓及高剪切力能夠有效降低大豆中胰蛋白酶抑制因子的含量。目前研究已經發現二硫鍵在維持蛋白質三級結構穩定性方面有很大作用。大豆中胰蛋白酶抑制因子主要包括兩種：Kunitz型胰蛋白酶抑制因子（KTI）和Bowman-Birk型胰蛋白酶抑制因子（BBTI），它們在大豆中的含量分別為1.6％和0.4％。其中，KTI分子結構是中含有兩個二硫鍵和一個活性中心，1∶1作用于胰蛋白酶；BBTI分子中含有較多的半胱氨酸，共形成七個二硫鍵，有兩個活性中心，可與胰蛋白酶和糜蛋白酶作用［17］。二硫鍵的數目差異是這兩種胰蛋白酶抑制因子的穩定性差異的主要因素，BBTI分子對熱、酸、堿的穩定性比KTI強，相關研究發現BBTI在105℃干燥狀態下或其0.02％水溶液在100℃下加熱10 min仍能保持活性，而KTI在90℃短時加熱即發生不可逆失活［18］。通過本研究的市場樣品及自制樣品的檢測結果表明，TI平均失活率約為66％，與Kunitz型胰蛋白酶抑制因子占總TI的比率（約80％）接近，推斷失活的胰蛋白酶抑制因子主要為熱不穩定性的 Kunitz型胰蛋白酶抑制因子。

與大豆原料相比，膨化大豆中大豆球蛋白的含量比大豆平均低67％，β-伴大豆球蛋白的含量比大豆中的含量平均低 90％以上，自制樣品中兩者含量分別降低約65％和90％，基本與市場調查結果一致。膨化大豆中兩種抗原蛋白的含量最低可降到10 mg·g-1以下，說明膨化加工技術能夠有效地使抗原蛋白含量大幅度降低，且β-伴大豆球蛋白的對于膨化加工過程穩定性比大豆球蛋白的穩定性低，更易受加工溫度及其他條件影響而失活，這與兩者分子結構相關。大豆球蛋白中有6個堿性亞基和6個酸性亞基之間通過二硫鍵連接，酸性亞基和堿性亞基交互作用形成比較穩定的結構，二級結構中有25％的α-螺旋、25％的β-折疊、42％ 的 β-轉角和 8％的無規則卷曲；β-伴大豆球蛋白的 3個亞基為 α、α、β，穩定性依次增大，分子結構中很少有二硫鍵，二級結構中α-螺旋、β-折疊、不規則卷曲分別占5％、35％、60％。二級結構和三級結構的差別使大豆球蛋白在高溫和各種作用力下的穩定性比β-伴大豆球蛋白的穩定性高［19］。本檢測結果大豆球蛋白的失活率比β-伴大豆球蛋白的失活率低23％以上，根據兩者之間結構的差異，推測主要與大豆球蛋白中二硫鍵的存在和二級結構中α-螺旋的數量較多有關。

與TI、大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白不同，大豆膨化后棉籽糖和水蘇糖的含量沒有降低，反而小幅度升高，計算分析兩種糖的總量，棉籽糖和水蘇糖總量在大豆中平均為 35.22 mg·g-1，膨化大豆平均含量為36.91 mg·g-1，總量基本接近，可能原因是膨化過程中大豆水分的損失使低聚糖占膨化大豆干物質相對比例略增高。棉籽糖和水蘇糖的結構很穩定，單糖之間通過糖苷鍵結合，在 100℃高溫下也不易分解，對熱很穩定，僅在酸性條件下穩定性稍降低，擠壓膨化過程中的高溫高壓以及剪切力的作用不足以破壞棉籽糖和水蘇糖的結構，故含量基本不變。

膨化大豆的脲酶活性都低于0.02 U·g-1，遠遠低于國家標準規定的0.3 U·g-1，由此可見擠壓膨化加工過程能夠使大豆中脲酶接近 100％失活，原因是由于酶類對熱敏感，擠壓膨化加工的膨化溫度一般在 100℃以上，脲酶隨溫度上升迅速發生不可逆失活，這與相關研究的結果一致［10， 20］。

3.2 膨化加工過程中抗營養因子鈍化情況

膨化加工過程是高溫、高壓、高剪切力及物料與螺桿和膨化腔之間的摩擦對物料本身產生作用，擠壓溫度起決定性因素，溫度的高低決定了產品的質量［21］。自制樣品的加工參數是在一定范圍內浮動，是由于不同客戶對產品質量要求的不同產生的，即使原料相同也必然造成熱敏性抗營養因子的含量或活性在一定范圍內浮動。而不同生產企業的設備條件和工藝參數以及客戶要求均不盡相同，使市售樣品各抗營養因子的含量呈現差異。同時，由于分子結構不同，各抗營養因子對擠壓膨化過程中的高溫高壓作用的穩定性也存在差異。本研究表明，膨化后低聚糖含量不會降低，TI平均失活率為66％，大豆球蛋白平均失活率為67％，β-伴大豆球蛋白平均失活率達到90％以上，脲酶失活率接近 100％，膨化過程中穩定性從高到低依次為：低聚糖＞胰蛋白酶抑制因子＞大豆球蛋白＞β-伴大豆球蛋白＞脲酶。

3.3 擠壓膨化對提升大豆利用價值的作用

大豆中的抗營養因子中胰蛋白酶抑制因子、大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白及脲酶是大豆在應用中導致幼齡動物產生過敏反應、腸道健康及消化吸收率的主要影響因素。根據相關文獻報道，大豆膨化后這幾種抗營養因子的大幅度失活，能夠使大豆營養成分利用率提高，并降低這些抗營養因子帶來的危害［22-24］。另外，擠壓膨化過程使大豆蛋白質變性，游離氨基酸含量上升，蛋白質的消化率提高，溶解度下降，油細胞破裂使膨化大豆的香味和適口性增加，能夠提高動物食欲。雖然低聚糖的含量沒有降低，由于低聚糖含量較少，且對不同動物的作用有差異，只要添加比例合理就能使不良影響降到最低。綜上所述，擠壓膨化加工能使大豆的利用價值顯著提高。

3.4 脲酶活性對評價膨化大豆品質的合理性

由于脲酶活性有快速檢測方法，即半固體法［25］，生產企業常用脲酶活性來評價大豆加工程度是否合適。前人研究認為，脲酶活性失活的程度和胰蛋白酶抑制因子及蛋白質溶解度的變化有一定的線性關系，以上結果大部分是基于試驗型設備得到的，而實際生產中脲酶活性基本降為0時，胰蛋白酶抑制因子和抗原蛋白依然有較強的活性，因此，僅依靠脲酶的失活來間接評價其他抗營養因子的失活程度是不合理的。

4 結論

擠壓膨化技術能顯著降低引起動物不良反應的大豆胰蛋白酶抑制因子和抗原蛋白的含量，并使脲酶基本失活。由于大豆原料差異，膨化加工工藝、設備和參數的不同，使膨化大豆產品中的各主要抗營養因子降低的程度也不同。脲酶并不能替代其他抗營養因子作為評價大豆品質的主要指標，建議評價大豆品質時要檢測脲酶活性、胰蛋白酶抑制因子、大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白4個指標。推斷市場上大豆原料中的胰蛋白酶抑制因子的含量范圍為 32.5—89.6 mg·g-1，大豆球蛋白含量范圍為91.0—143.1 mg·g-1，β-伴大豆球蛋白的含量范圍為 161.1—268.7 mg·g-1，脲酶活性范圍為3.60—9.42 U·g-1；膨化大豆樣品中胰蛋白酶抑制因子含量范圍為 10.7—31.1 mg·g-1，大豆球蛋白含量范圍為17.7—64.5 mg·g-1，β-伴大豆球蛋白含量范圍為9.3—57.5 mg·g-1，脲酶活性范圍為0.00—0.02 U·g-1，研究結果對生產企業有一定的參考價值。

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（責任編輯 趙伶俐）

Investigation and Analysis of Main Antinutritional Factors in Soybean and Extruded Soybean

YAO Yi-sha1， GU Xu1， SHANG Fang-fang1， QIU Jing2， LI Jun-guo1， LI Jun1
（1Feed Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081；2Institute of Quality Standard and Testing Technology for Agro-products， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081）

Abstract：【Objective】Soybean is an important food material as well as feed material for its abundant nutriments， but someantinutritional factors （ANFs） in soybean limit its application in the food and feed industries. As a widely used processing technique， the extrusion process can reduce the side-effect of ANFs in soybean to human and animals causing the content of ANFs to decrease while the content of nutrilite remains about the same. This research is aimed at investigating and analyzing the difference of main antinutritional factors in soybean and extruded soybean and discussing the effect of the extrusion process to these ANFs in soybean， so as to provide a reference for expanded enterprises to choose high quality raw materials and optimize the processing technique in the actual production， and provide some guidance to the design of animal feed formula. 【Method】In this research， 20 batches of soybean and 19 batches of extruded soybean from different areas of the manufacturer were collected，and the content or activity of the main anti-nutritional factors， including trypsin inhibitor， antigenic protein （glycinin and β-conglycinin）， oligosaccharide （raffinose and stachyose） and urease， were detected. And these results were compared with 2 batches of soybean and 8 batches of extruded soybean that were produced in one manufacturer. The concentrations of trypsin inhibitor and antigenic protein were analyzed using ELISA. The concentrations of oligosaccharide were determined by HPLC with a differential detector. At the same time the extraction methods of oligosaccharides were optimized. Single factor optimize experiments were the way of extraction， the dosage of activated carbon， volume percentage of ethanol， and solid-liquid ratio. The solution was detected by HPLC after through filter membrane. Through comprehensive analysis of the data， the effect of extrusion technology on the content or activity of main antinutritional factors in soybean was studied.【Result】 The extraction method is as follows： adding 70％ ethanol solution to the samples （solid-liquid ratio： 1∶25）， and then centrifuging and concentrating the extracting solution after using microwave assisted extraction， diluting the concentrated solution with water to 25 mL， centrifuging the solution （2 mL） after blending. In comparison the content of the main antinutritional factors in soybean （22 batches） with the content in extruded soybean （27 batches）， the content of trypsin inhibitor and antigenic protein and urease activity in soybean is significantly lower than those in extruded soybean while the content of oligosaccharides has no significant difference between them. The urease activity of most of extruded soybeans is near zero and lower by 99％ than the activity of soybeans. The content of trypsin inhibitor， glycinin and β-conglycinin decreased respectively in 66％， 67％ and 90％， while the content of raffinose and stachyose remained largely unchanged. From this research the content or activity of trypsin inhibitor， glycinin， β-conglycinin， raffinose， stachyose and urease in the soybean is respectively 32.5-89.6 mg·g-1， 91.0-143.1 mg·g-1， 161.1-268.7 mg·g-1， 3.3-8.78 mg·g-1， 21.4-34.16 mg·g-1and 3.6-9.42 U·g-1， in the extruded soybean is respectively 10.7-31.1 mg·g-1， 17.7-64.5 mg·g-1， 9.3-57.5 mg·g-1， 4.25-10.21 mg·g-1， 17.68-34.15 mg·g-1and 0.00-0.02 U·g-1. 【Conclusion】 The extrusion process can significantly reduce the content of the main antinutritional factors in soybean and side effects caused by these factors and can improve the utilization rate of nutrition. This study presents the reference range of the main ANFs in content or activity in soybean and extruded soybean.

Key words：soybean； extruded soybean； extrusion； antinutritional factors； nutrient composition

收稿日期：2015-10-30；接受日期：2016-02-25

基金項目：國家公益性行業（農業）科研專項（201203015）、國家現代農業產業技術體系北京市家禽創新團隊專項資金項目（CZ1108）