植物性饲料是配合饲料最为广泛的原料之一,但都存在抗营养因子,有些是植物在进化过程中为适应复杂的生存环境、抵御外害,而产生的生物适应性物质,有些是在饲料加工、储存和使用过程中产生的与营养作用相反的物质。这些物质可以降低饲料的营养价值,影响动物生产性能的发挥。诸如蛋白酶抑制剂、单宁等可与蛋白质、碳水化合物结合形成不易消化的复合物,严重影响养分的消化、吸收利用。因此营养学者采用不同的加工方法,消除或降低有害成分的数量和毒害作用,保证饲料的质量标准。本文就加工工艺中的几种常见调制方法对植物中抗营养因子的影响作简要综述。
1 抗营养因子在植物中的种类和分布
常见植物中抗营养因子的分布和抑制作用见表1。
表1常见桓物中的抗营养因子
抗营养因子 分布 主要抑制作用
蛋白酶抑制因子 豆科籽实、甜菜和高粱等 抑制胰蛋白酶、胃蛋白酶的活性,促进胰腺分泌,胰
腺肥大。
硫葡萄糖苷 油菜籽、白菜和甘蓝等 抑制生长,泌脂增加,血小板减少,影响适口性。
外源凝集素 豆科籽实 损害肠壁,内源蛋白分泌损失增加,影响生长。
单宁 豆科籽实及其饼粕等 影响蛋白质、碳水化合物的消化吸收等。
棉酚 棉籽及其粕 剌激胃粘膜,破环铁和蛋白质的代谢。
植酸 豆科籽实 降低矿物元素生物利用率,形成蛋白复合物。
皂角苷 大豆 影响养分的正常吸收。
木质素 牧草 影响养分的消化吸收,降低适合性。
生物碱 牧草 降低适口性,影响生长
非淀粉多糖 谷物饲料 促使消化道内容物粘稠,影响消化吸收。
2 抑制植物抗营养因子的方法
2.1 酶制剂
近年来,随着生物技术的广泛应用,各种酶制剂被引人到饲料工业中,以提高饲料的利用率。其中植酸酶就是研究较多的特异性酶制剂之一。植酸酶是一种蛋白质,只能在一定的pH值和温度条件下才有活性。因此在实际生产中植酸酶的稳定性显得尤为重要。植酸作为植物体内磷的存储库,其形成的植酸盐在谷物和豆类中的含量为1%~3%,且它可以与不同的阳离子,如钙离子、镁离子等结合生成稳定的络合物,与蛋白质结合生成不易消化利用的络合物(单安山,1998)。在配合饲料中加入一定量的植酸酶,植酸中的磷基被植酸酶水解,释放出可以被动物利用的磷。纤维素酶在生产中也广泛应用。大部分植物性饲料中都含有纤维素、半纤维素等一些植物细胞的结构性成分。纤维素、半纤维素等大分于都可以被纤维素酶作用,分解为易被动物消化利用的纤维二糖、葡萄糖等小分子。
近年来,各种酶制剂在饲料中的应用研究日益增加,有着广阔的应用前景。酶制剂稳定性以及影响其作用的外在因素等问题将成为研究的重点。
2.2 加热工艺
很多植物中的抗营养因子在高温条件下发生变性,如蛋白质抗营养因子、凝集素等。实际生产中常用加热法消除抗营养因子,如大豆用蒸煮法在121℃和lO5kPa下分别蒸煮20、40、60min后,蛋白酶抑制因子活性丧失,还可提高饲料的适口性和肠内胰蛋白酶活性。蒸煮应用于亚麻饼时,可降低单宁和植酸。花生用烘烤法可以有效降低胰蛋白酶抑制因子的活性,提高其表观消化率和真消化率。
膨胀如工可以改变饲料成分的理化性能,提高和改善饲料的营养价值。膨胀加工能破坏植物细胞壁,提高如纤维素等难消化物质的消化率。调反制粒过程与原料的膨化处理过程相类似,也是利用热处理过程消除饲料中抗营养因子。饲料经过调反制粒,使淀粉糊化,蛋白质变性,从而使一些抗营养因子被钝化,有害微生物被消除,提高饲料养分的效价,改善饲料的适口性,提高动物的生产性能。
2.3 发酵
发酵作为一种古老有效的消除抗营养因子的方法,现在仍被广泛的应用。一些难以消化的物质经过发酵后,可以提高其消化率,改善适口性,提高采食量。如发酵后的棉籽饼中游离棉酚含量明显低于发酵前,可溶性蛋白质含量增加,脱毒效果达到59.70%~60.44%。
2.4 挤压膨化
挤压膨化工艺能使廉价的植物性蛋白饲料在加工过程中受热、湿、压力等作用,提高饲料中的淀粉糊化度,破坏和软化纤维结构的细胞壁部分,释放出被包被的可消化成分;且植物性蛋白饲料中的蛋白质经过一定的加热,可钝化一些蛋白酶抑制剂如尿酶等,使蛋白质中多肽链的空间构象发生变化,蛋白质变性。变性后的蛋白质分子咸纤维状,伸展疏松,易被酶水解,因此更能为动物消化吸收,提高饲料的利用率。
2.5 化学法
饲料加工过程中所用化学方法很多,一般依据抗营养因子的性质和饲料用途选择不同的化学方法。如处理饼粕类饲料用氨,可以使(口恶)唑烷硫酮和异硫氰酸酷含量降低,有效降低抗营养因子的毒害作用;用1%的FeSO4溶液浸泡饼粕24h,脱毒率达到95%以上。其他如消除籽实饲料中的抗营养因子用发芽法;降低硫葡萄糖苷的毒害作用用土理法、乳酸菌发酵法、ZR热喷法等。但化学法脱毒后的饲料中残留有一定的碱、盐等,影响饲料品质,降低适口性,且排出的脱毒液会污染环境,因此生产中不应大量使用。
3 结语
营养学者研究发现了许多切实可行的方法消除抗营养因子。但这些方法在消除抗营养因子、
提高饲料品质和利用率的同时,也或多或少造成饲料中营养成分损失。一般膨胀加工后可有效提高饲料品质,营养损失较小;发酵可以消除多种抗营养因子产生的毒害作用,提高饲料的消化利用率;酶制剂的应用,既可消除饲料中有毒成分的毒害作用,又能对动物起保健作用,以其独特的优势,具有广阔的发展前景。随着营养学的发展,有待于在加工工艺方面研究出更好、更有效的方法消除抗营养因子,也有待于在植物的育种工作方面做更深人的研究工作,培育出抗营养因子含量低的植物品种。