預消化原料精造者
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崔志英 | 預消化原料的應用

文章附圖

一、預消化原料的應用價值

預消化原料是指以降低動物消化負擔,提高飼料原料利用率為目的,在體外預先加工處理消化的飼料原料。
預消化原料成為無抗飼料時代的首選原料,是因為具有以下應用價值:
1.1低抗性:通過預消化能大幅度降低了抗原和抗營養因子,突破了這些原料在配合飼料中的使用限量。
1.2低刺激:經過預消化的原料,能夠降低消化道刺激,減少腸道炎癥反應。
1.3高消化:以預消化的蛋白原料為例,經過預消化后,能夠改變空間三級結構,把大分子長片段的物質,變成纖維狀較短的小分子物質,消化速度加快。
1.4高吸收:經過體外預先處理和消化后,降低了原料在動物體內吸收的能耗,大大提高吸收速度。

二、飼料原料預消化技術

消化是指食物在機體內經過物理和化學作用變為能被機體吸收的養料的過程。預消化則是指經過預先處理有助于消化的過程。
消化系統(digestive system)是機體八大系統之一。由消化管和消化腺兩大部分組成。消化管又包括口腔、咽、食管、胃、小腸和大腸等部。食物從進入口腔哪怕僅僅是用牙齒切斷食物開始,已經進入了消化過程。從這個角度來看,預消化技術也是包括三方面:物理方法例如擠壓、破碎、加熱、膨化甚至超聲、激光等方法?;瘜W方法,例如通過酸堿溶液甚至電解等預處理方法。生物方法,也是預消化的高階方法,目前主要是發酵和酶解水解等方式。

三、新興預消化原料介紹

這里提到的新興的原料,并不意味著這些原料是剛開始生產的,有的原料已經生產了多年,是因為無抗飼料正式實施后,大家對這些原料才引起更多的關注和重新的定位的認識。

(一) 烘烤(焙)原料

第一大類是烘烤(焙)原料,飼料原料加工方式里統一歸屬在烘烤原料里,但是根據加工設備以及工藝參數不同又可細分如下:圖1

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在此重點介紹一下烘爆工藝的優勢,主要設備是360度立體雙層烘爆罐,360度立體旋轉翻轉,360度立體循環加熱,全程無死角轉動,受熱更均勻。5-8小時高壓恒溫,先烘后爆,充分降解抗原,充分熟化。這里烘烤的過程是不能速成不能省略的??刂葡到y是智能溫控電腦,根據實測溫度,由氣動閥、比例閥等溫控開關實時調節蒸汽進量。生產制程任一時刻溫度和壓力參數可控,實時報警,即時糾錯。


1.烘爆大豆

烘爆大豆是生產比較早的烘烤類原料,它的主要優勢表現在以下幾方面:
A 大幅度降解抗原,尤其是大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白,極顯著降低。
B 不溶性纖維素向可溶性纖維素轉變。
C 油蛋包裹體的形成:在爆破的時候,因為脂肪的膨脹系數小于蛋白質的膨脹系數,所以瞬間形成了脂肪在內,蛋白在外的乳化包裹體。
D   產生更多的纖維狀蛋白片段,提高蛋白質的消化率。
E 破壞了脂肪氧化酶,去除了豆腥味,同時產生18種酚類芳香物質,誘食性大大提高。
F 因為形成的是乳化小油體復合物,提高了親水性和流散性,即使是超微粉碎也不會出現發粘的現象。

圖2 不同處理方式的大豆球蛋白含量差異
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圖3 不同處理方式的大豆β-伴大球蛋白含量差異

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圖4 不同處理方式的大豆兩種抗原蛋白總和的差異

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從圖123可以看到不同烘爆程度的大豆的抗原蛋白都比膨化大豆和生大豆的低很多。這也體現出來烘爆工藝的優勢。

表1 烘爆大豆與膨化大豆對比

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表2 烘爆大豆氨基酸消化率(農業部飼料工業中心 2021.4)

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2.烘爆玉米

烘爆玉米是近兩年應用量比較大的烘烤原料。它主要有以下優點:
A 經過烘爆,玉米中β-淀粉向α-淀粉的轉變。淀粉分解消化主要是依賴于淀粉酶,而其中機體胰腺分泌中以α-淀粉酶為主,增加了酶反應的底物,所以大大提高了淀粉的消化率。
B 爆裂過程中,淀粉中α-1,4糖苷鍵斷裂,麥芽糊精等容易消化的產物增多。
C 淀粉經過熱降解、二鍵轉移和再聚合作用,黏度下降,結晶區破壞,能極顯著提高膠質玉米的消化率。
表3 不同處理工藝玉米的對比

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3.烘爆豌豆

豌豆富含蛋白質和能量,是一種良好的飼料資源,但其抗營養物質(外源性紅血球凝集素、抗胰蛋白酶、植酸和丹寧)限制了它在飼料中的用量。烘爆豌豆是一種性價比高的預處理方式,將抗營養物質出去率提高到99%,并且大大提高了淀粉的能量利用率和蛋白的消化率。目前國外將豌豆主要用在豬飼料中,因為豌豆富含賴氨酸和纈氨酸,比大豆還高。烘爆豌豆可替代玉米-豆粕型日糧中蛋白質的30%-50%。豌豆經過烘爆處理后,可在所有動物飼料中大比例添加。

表4 豌豆的營養價值
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表5 烘爆豌豆與生豌豆的對比

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(二)酶解(水解)原料

有一句行話,二十一世紀生物技術是生物酶的領域,而酶解小肽則是蛋白原料領域的王牌。這句話充分說明了酶解小肽的重要作用和重要地位。
自從無抗飼料開始實施,幼齡動物亞健康狀態和腹瀉情況愈加難以控制,無抗飼料首選高消化率的原料。因生物隱患,養豬業忌用同源血漿等蛋白,但是血漿的誘食性又很強,亟需誘食性好的能與之媲美的新原料。2018年開始的非洲豬瘟病毒,重創整個養豬業且目前沒有特效可靠能大面積使用的疫苗,需要提高抵抗力的原料。此時水解魚蛋白粉,能同時解決這三個行業痛點,而且能滿足技術人員對蛋白原料的所有期待。

1.水解魚蛋白粉(魚肽)

在飼料原料目錄里,規范的名稱是水解魚蛋白粉,但是大家更愿意形象地稱呼它為魚肽。因為它有以下優點:
A 高蛋白:蛋白含量高達90%以上,是目前原料數據庫中蛋白含量最高的原料。
B 高活性:酶解小肽的含量94%以上。
C 高誘食:含有豐富的呈味肽,例如鮮味肽、甜味肽、咸味肽等。是目前唯一能比得過血漿誘食性的原料。
D 高消化:全水溶,胃蛋白酶消化率99%以上。
E 高安全:沒有同源性生物隱患,并且沒有消化代謝負擔。
F 高免疫:含有天然?;撬?,有清熱解毒功能。具有超強的抗氧化功能,這也是小肽的共同優勢。
魚肽的優點遠不止以上幾點,與血漿相比它沒有風險,與魚粉相比,同樣成本下,它價值更大。所以說魚肽是一種高端的蛋白原料。

表6 水解魚蛋白粉營養消化率

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2.酶解棉籽蛋白(棉籽肽)

酶解棉籽蛋白是酶解植物蛋白中的高端原料。采用濕法浸提復合酶解工藝,將棉酚表觀去除率提高到95%、棉酚含量低于200 mg/kg。也大大突破了它在動物飼料中的使用限制。相對分子質量<1000Da的肽段有86.6%,1000~2000Da的肽段有10.9%,2000~5000Da的肽段有 2.5%。
表7 棉籽肽氨基酸含量

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四、預消化飼料原料應用

1.烘烤類原料應用比較早。
以烘烤大豆為例,據報道,在肉仔雞和火雞中,等氮等能的顆粒飼料,與豆粕豆油飼料相比,其生長性能和脂肪表觀消化率沒有顯著差異。但是胴體和脂肪組織中亞油酸高,Ω-3脂肪酸分別提高2.3倍和2.8倍,豆粕-豆油組日糧則是油酸水平高,胴體脂肪出現軟體。亞油酸是機體內不能合成的脂肪酸,從這個角度來看,使用烘烤大豆的日糧,其動物肉品質更能滿足人體健康的需求。在等能等賴氨酸的仔豬日糧中,與豆粕豆油組日糧相比,仔豬14天的干物質消化率和氮消化率顯著提高,但是脂肪消化率下降26%,實驗人員推測可能是因為烘烤大豆,對細胞壁的破壞程度不夠,這一點升級后的烘爆工藝正好彌補了這一缺陷。在育肥豬日糧中,與膨化大豆和豆粕相比,兩組生長速度相似,但是前者飼料轉化效率明顯提高,尤其在等溫區或者高溫區。而豬肉眼肌中Ω-3脂肪酸高出4倍。這一點與肉雞上的結論呈現高度一致性。還有報道,在奶牛上,使用烘烤大豆,產奶量提高,乳脂率提高了0.1%,乳蛋白降低0.1%,但是過瘤胃率提高39%。
膨化大豆是脂肪包裹蛋白,而蛋白先在胃部進行初步消化,被脂肪包裹后,不能充分消化,所以此種情況下,高蛋白日糧,容易造成營養性腹瀉和蛋白原料浪費,以及環境氮排放的增加。而烘爆大豆是蛋白在外包裹內部的脂肪,經過胃部先消化外部的蛋白,進而到腸道消化脂肪,符合動物的消化生理和消化順序。
生豌豆在國外用在飼料中已經很多年了,但是因為有抗營養因子的存在,在不同的動物上有使用限量,比如在仔豬上推薦量為不超過10%,在育肥豬日糧中不超過30%,在母豬日糧中不超過20%。經過烘烤以后,在仔豬日糧中占蛋白原料的50%,與玉米-豆粕日糧相比,生長速度差異不大,但是腹瀉率大大降低。賴氨酸和亮氨酸的回腸表觀消化率提高。在家禽上,1/3菜粕+2/3烘烤豌豆,與豆粕日糧比生產性能沒有影響,但是盲腸氨基酸和粗蛋白消化率較高。
另外,烘爆原料可以提高顆粒飼料的穩定系數。除了提高了營養物質的消化率,還具有良好的加工性能,越來越被行業認可。
2.水解魚蛋白粉對哺乳仔豬的影響

為研究水解魚蛋白在仔豬教槽料中應用對仔豬采食量、生長性能和腸道健康的影響,在仔豬教槽料中分別使用2%和3%的水解魚蛋白替代蛋白飼料,分別在仔豬斷奶前兩周和斷奶后兩周使用。結果表明,與對照組相比,仔豬教槽料中使用水解魚蛋白可以顯著提高仔豬采食量和飼料養分消化率(P< 0.05);仔豬血清抗氧化指標超氧化物歧化酶(SOD)、總抗氧化能力(T-AOC)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)的活性顯著提高(P<0.05);仔豬腸道菌群結構顯著改善(P<0.05);仔豬生長性能有改善的趨勢(P>0.05)。(農業部飼料工業中心 2021.7)

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圖11
另有關于魚肽的其它應用報道:魚肽對7種氨基酸回腸中的總吸收率高于游離氨基酸系統;能促進Thr、Gly、Pro、His,在小腸的吸收,且在小腸后段效果更明顯。肽類作為腸腔的吸收底物,不僅能增加刷狀緣氨基肽酶和二肽酶的活性,還能提高小肽載體的數量。以小肽形式作為氮源的飼糧, 其蛋白質沉積效率高于相應的以氨基酸或完整蛋白作為氮源的飼糧。0.2%魚肽提高飼料蛋白消化率8.73%,0.1%魚肽提高鈣的消化率4.33%。替代3.7%魚粉組的動物干物質消化率提高4.07%,蛋白質消化率提高4.58%,蛋白沉積率提高11.53%。1%魚肽夠顯著提高對蝦肝胰腺 T-SOD、AKP 和 ACP 的活力,降低 MDA 的含量。提高腸道先天免疫缺陷基因(IMD)一種抗病基因的表達;DPPH自由基清除率為76.1%相當120g/mL還原型谷胱甘肽(豬血0.01-0.015mg/ml)能明顯提高致衰小鼠吞噬細胞的吞噬能力,降低肝腦MDA,增加心肌線粒體鈣泵鈉泵活性。飼料中添加魚肽能夠提高抗氧化酶、溶菌酶的活力以及呼吸爆發、血清補體、免疫球蛋白等為標志的非特異性免疫。

五、總結

1.無抗飼料時代首選預消化原料,因為可以減少體內處理的能耗和不確定性。
2. 烘爆類原料因其能大幅度去除抗營養因子且具有良好的加工性能,已經開始成為第三代熟化原料。
3.水解魚蛋白粉和酶解棉籽蛋白,分別是動植物領域新興的高端功能性蛋白原料。

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