豆粕與發酵豆粕中主要營養成分、抗營養因子及體外消化率的比較分析

李 瑩， 韓云勝， 趙青余， 湯超華， 張鐵鷹， 張軍民， 秦玉昌*

（1.中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，動物營養學國家重點實驗室，北京100193；2.中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，農業農村部華北動物遺傳資源與營養科學觀測實驗站，北京100193）

近年來，我國養殖業發展迅速，對飼料原料，尤其是蛋白質飼料原料的需求量日益增加 （張露露等，2016）。 豆粕蛋白質含量高，氨基酸較為平衡（Sharm 等，2017），動物消化吸收好（侯楠楠等，2018）， 被認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營養因子如胰蛋白酶抑制因子、抗原蛋白、寡糖等，會對動物的腸道健康產生不良影響，降低動物對營養物質的消化吸收和利用效率 （袁麗，2018）。 通過技術手段降低豆粕中的抗營養因子含量是提高豆粕應用價值的重要手段（陳曉春，2015）。 然而由于發酵菌種、發酵工藝及豆粕本身特性的差異， 目前市場上發酵豆粕產品質量良莠不齊 （朱長生等，2014； 付亭亭等，2014；陳廣信等，2014）。 因此研究評價來自不同企業的豆粕與發酵豆粕的品質特點， 對提高蛋白質飼料利用效率具有重要意義。 目前研究發現微生物發酵技術生產的高質量發酵豆粕中， 大分子蛋白質被分解為小肽分子， 小肽具有吸收耗能低，吸收速率快，不易飽和等特點，使發酵豆粕的營養價值進一步提高 （王園，2014； 吳勝華，2009）。 同時，微生物發酵還能提高大豆產品的適口性和營養物質的消化率， 改善腸道微生態平衡（Yuan 等，2017；Martinus 等，2010）。 另外，發酵豆粕的抗營養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具有代表性的10 種豆粕與發酵豆粕樣品，通過比較豆粕與發酵豆粕營養成分及抗營養因子含量，對其進行質量分析，為豆粕在飼料中的合理使用提供依據。

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 個不同的企業采集具有代表性的10 種發酵豆粕及其未發酵豆粕原樣，樣品量約2 kg，四分法取樣，粉碎過60 目篩，用于分析。

1.2 樣品測定方法 豆粕與發酵豆粕樣品的水分參照《GB/T 6435-2014 飼料中水分的測定》，采用直接干燥法， 通過試樣干燥損失的質量計算水分的含量；粗蛋白質參照《GB/T 6432-1994 飼料中粗蛋白測定方法》，采用凱氏法測定試樣中的含氮量，將結果乘以換算系數6.25，計算出粗蛋白質含量；氨基酸參照《GB/T 18246-2000 飼料中氨基酸的測定》，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，再經離子交換色譜法分離、測定。水解中，胱氨酸和蛋氨酸部分氧化，采用氧化水解法測定。 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，然后測定酸溶蛋白含量，包括肽和氨基酸的含量。 蛋白質溶解度參照《GB/T 19541-2017 飼料原料 豆粕》， 采用氫氧化鉀溶液測定，計算樣品溶解于氫氧化鉀中的蛋白質含量與樣品中蛋白質含量的比值。

豆粕與發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定，采用ELISA法，分析方法和操作要求按照ELISA 試劑盒說明進行（姚怡莎等，2016）；棉籽糖和水蘇糖含量的測定采用高效液相法（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定》，將樣品與尿素緩沖溶液混合，催化尿素產生氨，用過量鹽酸中和所產生的氨，再用氫氧化鈉溶液回滴。

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

1.3 數據分析 數據統計采用Excel 2010 軟件，聚類分析采用SAS 9.4 軟件。

2 結果

2.1 營養成分比較 由表1 可知，與發酵前的豆粕樣品相比，發酵豆粕中水分、蛋白質溶解度的平均含量分別降低13%、8%，粗蛋白質、酸溶蛋白的平均含量分別升高7%、2.69%。 由表2 可知，與發酵前的豆粕樣品相比，發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 抗營養因子成分比較 表3 中可以看出，與發酵前的豆粕樣品相比， 發酵豆粕中抗營養因子的含量降低。 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 號發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 號發酵豆粕中水蘇糖、棉籽糖、脲酶含量低于其他樣品。

表1 豆粕及發酵豆粕中水分、粗蛋白質、蛋白質溶解度和酸溶蛋白的含量 %

表2 豆粕及發酵豆粕中氨基酸的含量 %

表3 豆粕及發酵豆粕中抗營養因子的含量

2.3 聚類分析 綜合考慮不同企業發酵豆粕樣品中常規營養成分和抗營養因子的含量，以水分、粗蛋白質、蛋白質溶解度、酸溶蛋白和各種抗營養因子的含量為變量對10 種發酵豆粕進行系統聚類分析，聚類分析樹狀圖如圖1 所示。

將10 種發酵豆粕分為3 類， 其中第一類（1、2、3、4 號）、第二類（5、6、8、9 號）分別包含4 種發酵豆粕樣品，第三類（7、10 號）包含2 種發酵豆粕樣品。根據上述檢測結果，分別對每一類樣品中的營養成分、抗營養因子含量進行分析，結果表明第一類（1、2、3、4 號）樣品的營養成分高，抗營養因子含量少。

圖1 發酵豆粕主要營養成分和抗營養因子分析的聚類結果

2.4 發酵豆粕中干物質、能量、蛋白質和氨基酸的體外消化率分析 根據上述結果分析， 選取了第一類（1、2、3、4 號）發酵豆粕進行干物質、能量、蛋白質和氨基酸的體外消化率測定。 結果如表4和表5 所示， 不同來源發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 號發酵豆粕的粗蛋白質和氨基酸的體外消化率高于其他樣品， 推斷出1 號發酵豆粕的品質好。

表4 發酵豆粕中干物質、能量、粗蛋白質、氨基酸的體外消化率%

3 討論

3.1 不同來源豆粕與發酵豆粕樣品中營養成分的差異 《GB/T19541-2017 飼料原料 豆粕》中規定豆粕的水分含量≤12.5%、 粗蛋白質含量≥43%，《NY/T 2218-2012 飼料原料 發酵豆粕》中規定發酵豆粕的水分含量≤12%、 粗蛋白質含量≥45%，測定結果表明，本試驗采集的10 種豆粕與發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，生產中多用該指標評價小肽的含量。 酸溶蛋白含量高說明小肽、氨基酸含量及蛋白質的消化率高 （蔡冬梅等，2013）。有研究報道，不同企業發酵豆粕樣品中酸溶蛋白的平均值是未發酵豆粕樣品的3.68 倍（Sharma 等，2017）， 與上述研究結果基本一致。發酵豆粕檢測蛋白質溶解度的目的是確定熱加工的程度，防止過度烘干，影響發酵豆粕的氨基酸消化率，其適宜范圍為70% ～85%，并隨著加熱時間的延長而明顯穩定地下降 （付亭亭等，2014）。本試驗結果表明，不同企業豆粕的蛋白質溶解度控制在合理的范圍內。 其中，3、4、6、9 號，四種發酵豆粕樣品的蛋白質溶解度＜70%， 說明加工過程中加熱過度。

表5 發酵豆粕中各種氨基酸的體外消化率%

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

3.3 不同來源發酵豆粕體外消化率的差異 體外法是指在體外條件下， 通過對畜禽消化道內環境的模擬， 為酶制劑提供相應的畜禽消化道內環境條件和底物日糧， 并通過飼料樣品中相關指標的變化， 對酶制劑作用效果進行科學合理的判斷（彭輝才，2008）。 與體內法相比， 可以更簡便、快速、 準確地對飼料營養價值進行評定 （趙娜等，2011）。 本試驗結果表明，1 號發酵豆粕樣品的粗蛋白質、氨基酸體外消化率高于其他發酵豆粕，表明1 號發酵豆粕品質好， 與上述營養成分和抗營養因子的檢測結果基本符合。

4 結論

本試驗結果表明，發酵豆粕中粗蛋白質、酸溶蛋白、氨基酸的平均含量高于豆粕，各種抗營養因子含量低于豆粕， 因此， 發酵豆粕的品質高于豆粕；另外，1 號發酵豆粕的粗蛋白質和氨基酸的體外消化率均高于其他樣品， 推斷出1 號發酵豆粕的品質較好。