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1、对蛋白溶解度作为鉴定豆粕 过度加工指标的研究1 EVALUATION OF PROTEIN SOLUBILITY AS AN INDICATOR OF OVERPROCESSING SOYBEAN MEAL M. Araba, N. M. Dale,佐治亚大学家禽科学系 摘要 本项研究针对以豆粕的脲酶活性(UA) 、橙黄 G 结合力(OGBC)以及蛋白质在氢氧化钾溶液中溶解度(PS)作为鉴定豆粕是否过度加工的指标这一问题,做了三个试验来加以比较研究。另外两个试验,试图通过补充氨基酸以克服豆粕过度加热所导致的生长抑制。从市售批量去皮豆粕中取得试验材料,在高压蒸煮器中以 120加热不同时间。在试验
2、 1、2、3 中,豆粕经大约 10min 蒸煮后UA 下降为零(pH 变化值) ,说明 UA 测定不能鉴别加热时间较长的豆粕。豆粕的 OGBC 在高压蒸煮后下降, 但下降幅度比加热程度的变化幅度小, 说明 OGBC用来鉴定豆粕是否加工过度的价值也不大。相反,PS 值随加热时间的每段延长而下降,即使加热 80min 也不降至 0。单独补充 0.2%赖氨酸、或补充 0.2%赖氨酸与 0.2%精氨酸、或补充 0.2%赖氨酸加 0.1%蛋氨酸、或三种氨基酸一起补充,可以完全克服豆粕过度加工所导致的生长抑制现象,肉用雏鸡的增重和饲料报酬与 10 分钟以上的高压蒸煮时间呈负相关。所有试验的 PS 值都比
3、UA 或 OGBC 更为密切地反映豆粕过度加工对雏鸡的有害影响。 PS 值低于 70%表示豆粕加工过度。 前 言 早已周知, 豆粕的营养价值可能会下降 (Evans and McGinnis, 1946; Block等, 1946; Clandinin 等, 1947; Fritz 等, 1947; Bal1oun 等, 1953; Moran 等, 1963;Hi11 and Olsen,1967;Warnick and Anderson,1968) 。豆粕过度加工会损害必需氨基酸,如赖氨酸(Warnick and Anderson,1968)和精氨酸(Renner 等,1953) ,使其蛋
4、白质对家禽的可利用率明显下降。 1原发表于Poultry Science69:76-83,1990 60 最常用来鉴定豆粕是否加工过度的指标是脲酶活性。 脲酶水平本身对家禽营养没有什么意义,但被用来做为鉴定是否含有抗胰蛋白酶之类有毒因子的指标。然而,Abraham 等人(1971)提到,脲酶完全失活后,脲酶活性测定不能反映热处理对豆粕品质的影响程度。而且,彻底破坏豆粕的脲酶也不一定妨碍雏鸡生长(McNaughton and Reece,1980;Dale 等人,1986) 。脲酶活性低至 0.01(pH 变化值) 的豆粕与脲酶活性较高的豆粕相比, 饲喂雏鸡的效果没有差别 (De Schrijv
5、er,1977) 。再者,加热不足的豆粕经过长时间贮存后,其脲酶活性也会降低(DeSchrijver,1977) 。 从这些报道来看, 以脲酶活性作为豆粕过度加工的测试指标显然存在两个基本问题。第一,低的脲酶活性不一定导致雏鸡生长受阻,第二,脲酶活性为 0 时并不表明豆粕的营养价值受到损害,而脲酶试验又没有负值,因此用这项试验来鉴定过度加工的相对严重程度是没有价值的。 此外,有人还提出其他一些体外试验作为蛋白质品质的测定指标,诸如:甲酚红试验(Olomucki and Bornstein,1960) ,橙黄 G 结合力(Udy,1956;Moran 等人, 1963) 。 这些试剂与蛋白质结合
6、的能力随产品的热处理加剧而分别增强或减弱。 Smith 和 Circ1e (1938) 证实, 用一种碱溶液可以将脱脂豆粕的含氮物提取 95%。O1cott and Fontaine(1941)研究表明,棉籽蛋白在氯化钠稀溶液中的溶解度因加热而下降。Lyman 等人(1953)观察到棉籽粕加热也有类似情况,用蒸煮过的棉籽粕喂鸡,其蛋白溶解度关系到鸡生长受阻的程度。 蛋白溶解度试验过去曾用于养禽业中的豆粕质量检验。 六十年代后期, 在圣路易斯普瑞纳公司工作的 Rinehart 首先将蛋白质在氢氧化钾溶液中的溶解度作为评价豆粕加工程度的一种方法。这项测试在巴西(可能还包括其它一些国家)广受欢迎,可
7、惜由于采用这项试验的都是一些公司,在科学文献中没有出现对其应用价值的评价。 本项研究的目的就是评价以豆粕蛋白质在 0.2%氢氧化钾溶液中的溶解度作为鉴定豆粕是否加热过度而营养下降这一方法的价值。此外,本项目对含不同蛋白溶解度的豆粕日粮补充氨基酸,进行动物试验以评价补充氨基酸的效果。 材料和方法 总体设计 61 试验 1、 2、 3 的目的是比较各种化学分析方法及其与雏鸡生产性能的关联程度。试验 4 和 5 的目的是考察补充氨基酸以克服低蛋白溶解度豆粕抑制肉鸡生长的效果。从一家当地饲料厂选定 5 批浸提法生产的去皮豆粕。为模拟过度加热,从每批豆粕中采集少量实验材料,摊在浅铝盘(高 2.54cm)
8、中,放进高压蒸煮器内以121蒸煮不同时间。风干之后,将试验材料移出浅盘。 体外分析 脲酶分析按 Caskey 和 Knapp(1944)的方法。测定赖氨酸可利用率的染料结合法按 Moran 等人(1963)的操作。氢氧化钾中的蛋白溶解度测定方法如下:将1.5g(0.001g)豆粕样品用 Udy 磨(Udy 公司,Boulder,CO)磨碎至通过 0.5mm筛,与 75ml0.2%(0.636N. pH12.5)氢氧化钾混合,在磁力搅拌器上搅拌 20min。以 2700rpm 离心 15min,倾出上清液(注意勿带离心沉淀物) ,用玻璃棉过滤,大约得到 40ml 滤液, 置入一个 50ml 烧杯
9、中, 每份滤液取出双份各 15m1, 相当于 0.3g样品(1.5gl5ml/75ml) ,移入消化管。向每个消化管内加入 12.5ml 浓 H2SO4,2粒催化剂(凯氏复合催化剂,Kjeltab) ,2ml 30%的 H202。按凯氏法测定总氮,计算蛋白质含量。原样的粗蛋白含量也需测定。蛋白溶解度以溶于 0.2%氢氧化钾溶液中的蛋白质占豆粕总蛋白含量的百分数表示。 动物试验 所有动物试验都用来自同一个孵化场的1日龄公雏进行。 每个试验有5栏雏鸡,每栏 8 只,分栏时注意让每栏的平均体重大致相等。每个试验处理的重复鸡栏随机排列。将雏鸡放在控温的 Petersime 育雏器(Petersime
10、公司, Gettysburg,OH)中饲养三周(试验 1 仅持续 18 天) ,自由采食和饮水。试验 1 在 15 日龄和 18 日龄记录体重和饲料消耗,以后的记录在 2 周龄和 3 周龄进行。计算增重和饲料报酬。每天记录死亡率。 将每种不同处理的豆粕分别加入到一种基础日粮当中, 所有试验都采用同一种饲料配方(表 1) 。日粮按蛋白质含量(17.5%) ,特别是赖氨酸含量(0.81%)进行设计,以令幼雏易于感受过度加热对这些营养成分可能产生的破坏作用。 每个试验均以栏为观察单位,用 SAS 软件系统(SAS Institute,1985)对数据做单因子方差分析。用 Duncan 法进行多重比较
11、,以分析处理间的差异。 62 表 1 基础日粮构成和化学成分(试验 1 至 5) 原 料 % 原 料 % 黄玉米粉 72.48 计算的营养成分: 去皮豆粕1 20.00 代谢能(kca1kg) 3190 玉米蛋白粉 3.00 粗蛋白(%) 17.5 脱氟磷酸盐 1.96 赖氨酸(%) 0.81 家禽脂肪 1.00 蛋氨酸(%) 0.40 石粉 0.72 蛋氨酸十胱氨酸(%) 0.69 氯化钠 0.30 维生素预混料2 0.25 矿物质预混料3 0.05 DL蛋氨酸 0.09 合计 99.85 1在 121高压蒸煮不同的时间。 2维生素预混料提供(每公斤日粮) :维生素 A 5500IU,维生素
12、 D3 1100ICU,维生素 E 11IU,核黄素 4.4mg,泛酸钙 12mg,烟酸 44mg,氯化胆碱 220mg,维生素 B12 6.6g,维生素 K 1.1mg (MSBC) ,叶酸 0.55mg,d生物素 0.11mg,维生素 B1 2.2mg(硝酸硫胺素) ,维生素 B6 2.2mg(盐酸吡哆醇) ,乙氧基喹啉 125mg。 3微量矿物质预混料提供(每公斤日粮) :锰 60mg、锌 50mg、铁 30mg、铜 5mg、碘 1.5mg。 试验 1,豆粕样品(蛋白含量测定为 49.3%)分别高压蒸煮 0、5、10、20、40、80min,所有样品都测定脲酶活性、染料结合力、蛋白溶解度
13、。雏鸡日粮按上述设计分别含 20%不同加热时间的豆粕。 试验 2 与试验 1 类同, 不同的是豆粕蒸煮时间分别为 0、 4、 8、 12、 16、 20min,为的是更接近地模拟中等过度加热的影响。鉴于试验 2 的豆粕没有明显地抑制雏鸡生长,在试验 3 中加长了豆粕蒸煮时间(0、5、10、20、40min) 。 试验 4 是研究补充氨基酸对低蛋白溶解度豆粕养鸡效果的影响。 豆粕蒸煮时间分加为 0、20、40min。每个蒸煮时间的豆粕配制两种日粮,一个作为对照,另一个补充 0.2%赖氨酸,0.2%L精氨酸,0.1%DL蛋氨酸。这样就有了 6 种日粮处理。氨基酸预混料取代基础日粮中相应数量的玉米。
14、实验 4 表明,补充赖氨酸、 63 精氨酸和蛋氨酸促进了雏鸡生长。 试验 5 是试图确定在本研究条件下哪一种氨基酸最具有限制性。 除了含有蒸煮0min 和 40min 豆粕的两种对照日粮之外,配制了 7 种含蒸煮 40min 豆粕的日粮,即:单独补充 0.2%L赖氨酸、单独补充 0.2%L精氨酸、单独补充 0.1%DL蛋氨酸、补充其中两种、补充全部三种。 结 果 延长加热时间对豆粕营养价值的损害在本项研究中反复表现出来。 豆粕热损害的程度分别用豆粕的脲酶活性、染料结合力、蛋白溶解度三项方法进行测试。 试验 1 本试验所用豆粕的脲酶活性在各种蒸煮加工之前是 0.03pH 变化值(表 2) 。蒸煮
15、 5min,脲酶活性降为 0.02,蒸煮 10min 或超过 10min,脲酶活性均为 0。豆粕的橙黄 G 结合力随热处理而下降,蒸煮 80min 的豆粕与未蒸煮的相比,仅下降 4.4(mg/g 豆粕) 。蒸煮前豆粕在 0.2%氢氧化钾溶液中的蛋白溶解度是 86%,蒸煮后溶解度急剧下降,蒸煮 80min 降至 40.8%。 表 2 豆粕高压蒸煮对雏鸡生长(118 日龄)和豆粕溶解度、 脲酶活性和橙黄 G 结合力的影响(试验 1) 处理 (min) 增重 (g/只) 料肉比 蛋白溶解度(%) 脲酶活性 (pH 变化值) 橙黄 G 结合力(mg/g 豆粕) 0 450a 1.79c 86.0 0.
16、03 79.6 5 445a 1.87bc 76.3 0.02 78.8 10 424a 1.83bc 74.0 0.00 78.2 20 393b 1.89b 65.4 0.00 76.6 40 316c 2.04b 48.1 0.00 76.6 80 219d 2.55a 40.8 0.00 75.2 ad角注字母不同的同列平均值之间差异显著(P0.05) 。 18 日龄雏鸡生长速度随蒸煮时间延长而下降(表 2) 。蒸煮 10min 时生长性能出现显著差异 (P0.05) 。 蒸煮 10min 与 20min 相比, 20min 与 40min 相比, 40min 64 与 80min 相
17、比,雏鸡生长都明显减缓。 试验 2 本试验所用豆粕的初始脲酶活性为0.02pH变化值 (表3) ,蒸煮4min降至0.01,继续加热降为 0。豆粕的染料结合力经蒸煮 16min 从 77.1mg/g 降为 71.3mg/g。蒸煮 16min 与 20min 相比,橙黄 G 结合力都一样。与此形成鲜明对比的是蛋白质溶解度,在蒸煮时间从 0 至 16min 之间,每段加长蒸煮时间都使溶解度下降。 本试验所试各种日粮之间,在雏鸡增重和饲料报酬方面均未看到显著差异(P0.05) (表 3) ,料肉比亦未见差别。 表 3 豆粕高压蒸煮对雏鸡生长(121 日)和豆粕蛋白溶解度、 脲酶活性和橙黄 G 结合力
18、的影响(试验 2) 处理(min) 增重1 (g/只) 料肉比1 蛋白溶解度(%) 脲酶活性 (pH 变化值) 橙黄 G 结合力(mg/g 豆粕) 0 449 2.20 78.3 0.02 77.1 4 469 2.01 77.2 0.01 75.8 8 457 2.30 71.7 0.00 73.9 12 454 2.11 68.8 0.00 73.3 16 443 2.16 61.8 0.00 71.3 20 435 2.13 61.5 0.00 71.3 1该项指标在 0.05 概率水平未呈显著差异。 试验 3 这项试验中为满足三周所需的豆粕,在进一步蒸煮前的脲酶活性是 0pH 变化值(
19、表 4)。由于脲酶试验没有负值,进一步加热均不可能引起脲酶活性的任何变化。豆粕高压蒸煮从 0min 延长至 5、10、20、40min 后,其橙黄 G 结合力分别从76.4mgg 降至 74.8、71.7、70.9、70.0mgg。与此同时,豆粕蛋白溶解度随热处理时间加长而明显下降,从 82.3%分别降至 72.6、66.9、46.11%。高压蒸煮时间从10min 延长到 20min,以及从 20min 延长到 40min 时,均导致雏鸡增重和饲料报酬下降,蒸煮 40min 下降显著(P0.05。 65 表 4 豆粕高压蒸煮对雏鸡生长(121 日龄)和蛋白溶解度、 脲酶活性和橙黄 G 结合力的
20、影响(试验 3) 处理(min) 增重 (g/只) 料肉比 蛋白溶解度(%) 脲酶活性 (pH 变化值)橙黄 G 结合力 (mg/g 豆粕) 0 423ab 2.26b 82.3 0.00 76.4 5 452a 2.12b 72.6 0.00 74.8 10 444a 2.24b 66.9 0.00 71.7 20 405b 2.36b 60.5 0.00 70.9 40 254c 2.60a 46.1 0.00 70.0 ac角注字母不同的同列平均值之间差异显著(P0.05) 试验 4 此项试验高压蒸煮前的豆粕脲酶活性是 0.02pH 变化值 (表 5) 。 豆粕蒸煮 20min后, 该指
21、标降至 0.01, 蒸煮 40min 脲酶活性不再进一步下降。 豆粕蒸煮 0、 20、 40min,其橙黄 G 结合力分别是 74.8、71.4、71.8mg/g。高压蒸煮使蛋白溶解度下降。 表 5 给过度加工的豆粕补充赖氨酸、蛋氨酸和精氨酸对 雏鸡生长(121 日龄)的影响(试验 4) 处理(min) 增重 (g/只) 改善 (%) 料肉比蛋白溶解度(%) 脲酶活性 (pH变化值)橙黄 G 结合力 (mg/g 豆粕) 0 453c 2.00ab 76.6 0.02 74.8 03 548a 21.0 1.77bc 20 410d 2.08a 59.6 0.01 71.4 203 531a 2
22、9.5 1.68c 40 324e 2.10a 46.2 0.01 71.8 403 493b 52.2 1.85abc ae角注字母不同的同列平均值之间差异显著(P0.05) 1 氢氧化钾稀溶液中的蛋白溶解度。 2 豆粕的橙黄 G 结合力。 3 在基础日粮的添加量之外,日粮再补充 0.2%L赖氨酸(98.5%盐酸赖氨酸) ,0.2%精氨酸(98%盐酸精氨酸) ,0.1%DL蛋氨酸。 66 用高压蒸煮 20min 或 40min 的豆粕养鸡,雏鸡增重显著减缓(P0.05) ,但料肉比差别不显著(表 5) 。在含有蒸煮 0、20、40min 豆粕的日粮中补充 0.2%赖氨酸、0.2%精氨酸和 0
23、.1%蛋氨酸,雏鸡增重显著改善(P0.05) 。蒸煮 40min 的豆粕补充氨基酸后雏鸡增重改善最为明显。蒸煮 20min 的豆粕补充氨基酸改善增重的程度介于蒸煮 0 与 40min 之间。饲料报酬也随氨基酸的补充得到类似的改进。 表 6 赖氨酸、精氨酸或蛋氨酸三者单独补充 或一同补充对雏鸡生长的影响(试验 5) 补充氨基酸2 21 日龄结果 处理1 赖氨酸 精氨酸 蛋氨酸 增重 料肉比 (min) (%) (g/只) 0 470b 2.07cd 40 349c 2.49a 40 0.1 350c 2.25bc 40 0.2 369c 2.33ab 40 0.2 0.1 354c 2.36ab
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