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              堿性蛋白酶酶解豆粕及對其品質改善的研究

              文章來源:現代畜牧獸醫 作者:周宇朦,孫洪浩,呂福軍* 更新時間:2022-08-12

                      豆粕是大豆提取豆油后的殘渣再加工得到的副產品,是飼料行業中使用較多的一種優質植物性蛋白飼料源。豆粕富含多種營養物質,蛋白質含量高,氨基酸組成平衡。但豆粕中抗營養因子種類較多,抗營養因子蛋白質質量分數大于40%,結構緊密,不易消化。豆粕中的抗原蛋白是指會引發動物產生過敏反應的大分子蛋白,如β-伴球蛋白(42~53、58~77、58~83 kDa)和大豆球蛋白 (18~20、31~45 kDa)等,降低了畜禽生產性能和飼料利用率,在很大程度上限制了豆粕在飼料生產中的應用。 近年來,隨著有關酶制劑應用的研究不斷深入,發現豆粕經體外酶解可提高其消化利用率并改善動物的生產性能。其中蛋白酶是蛋白質代謝過程中重要的消化酶,能夠催化分解肽鍵,將大分子蛋白降解成小分子蛋白、小肽、氨基酸等,提高蛋白質的利用率和飼料利用率。蛋白質酶解是一個復雜的過程,受多種因素影響,如蛋白質種類、酶的種類、酶解條件(料液比、酶解pH值、酶解溫度、酶解時間)和酶滅活條件。蛋白質種類和酶的種類是影響酶解產物組成的重要因素,不同的蛋白酶具有不同的酶切位點,可導致酶解產物氨基酸組成、肽的結構和肽分子量的差別。本文使用5種不同的堿性蛋白酶對豆粕進行酶解,探究不同堿性蛋白酶酶解對豆粕品質的影響,從而為準確使用各種堿性蛋白酶提供參考。YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
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              1 材料與方法YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
              1.1 試驗材料
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                      試驗所使用的豆粕為市售。5種堿性蛋白酶購自多個廠家,分別命名為A、B、C、D、E。氫氧化鈉、濃硫酸、甲醛等均為分析純,購自國藥集團化學試劑有限公司。YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
              1.2 試驗儀器 YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      CP2102電子天平(常州奧豪斯儀器有限公司)、GSP9080MBE隔水式恒溫培養箱(上海博迅實業有限公司醫療設備廠)、101-2AB型電熱鼓風干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司)、FiveEasy Plus pH計(上海梅特勒-托力多儀器有限公司)、HJ-6A數顯恒溫磁力加熱攪拌器(常州金壇良友儀器有限公司)、KDN-815 全自動凱氏定氮儀(山東博科生物產業有限公司)、Mini-PROTEAN® Tetra System 電泳儀(BIO-RAD)。YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
              1.3 試驗方法YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
              1.3.1 樣品制備YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      將適量的豆粕放入錐形瓶中,加入堿性蛋白酶(200 U/g),按照料水比1∶1加入蒸餾水,混合物攪拌均勻,置于40 ℃培養箱中酶解48h。酶解結束后將酶解樣品于85 ℃烘干。YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
              1.3.2 感官評價 YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      參照陳思等的方法,在正常光線及無任何異味的環境下,取適量豆粕酶解樣品于干凈的托盤中,通過目測評定顏色、鼻嗅評定氣味、手感評定質地,酶解豆粕感官評價標準見表1。
              1.3.3 pH值的測定 YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      取各個豆粕酶解樣品5g,加蒸餾水50 mL,磁力攪拌 20 min,離心,測上清液pH值。YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
              1.3.4 干物質含量的測定 YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      采用常壓干燥法測定干物質含量,100 ℃干燥至反復稱量至恒重。YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
              1.3.5 蛋白水解度的測定 YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      采用甲醛滴定法測定蛋白水解度。此方法基于甲醛與游離氨基結合,形成-NH-CH2OH、-N(CH2-OH)2等羥甲基衍生物,導致-NH3 +上的氫離子(H+)游離。堿滴定NH3 + 放出的H+ ,測出氨基氮,計算游離氨基的含量 ,并計算水解度(degree of hydrolysis,DH)。YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      DH(%)=(酶解液中氨基酸態氮含量-原料中氨基酸態氮含量)/原料中氮含量×100 (1)YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
              1.3.6 小肽含量的測定 YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      采用QB/HHS JC006—2013三氯乙酸法測定。YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
              1.3.7 豆粕中抗原蛋白的測定YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      采用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDSPACE)法測定豆粕中抗原蛋白。YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
              1.4 數據統計與分析 YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      試驗數據使用Microsoft Excel軟件進行記錄和統計。YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
              2 結果與分析YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
              2.1 不同蛋白酶酶解對豆粕感官的影響(見表2) 
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                      在一定量的豆粕中加入相同酶活的不同種堿性蛋白酶,40 ℃酶解48 h后,評價各個樣品的感官特點。由表2可知,豆粕經過酶解后,顏色稍深,氣味變重,質地變水潤黏稠。其次,雖然各個豆粕樣品中添加的堿性蛋白酶不同,但是酶解后感官變化相似。
              2.2 不同蛋白酶酶解對豆粕pH值的影響(見表3) YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      由表3可知,豆粕原料的pH值為6.51,被不同的堿性蛋白酶酶解48h后,pH值均下降,分別下降了2.23、2.32、 2.30、2.27和2.28,下降程度相似,平均下降了2.28倍。
              2.3 不同蛋白酶酶解對豆粕干物質含量的影響(見表4) YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                       由表4可知,豆粕原料的干物質含量為125.00 g,被不同的堿性蛋白酶酶解48 h后,干物質含量均減少,分別減少10.38、14.15、11.33、14.61 和12.96 g,減少程度相似,平均減少了0.1倍。
              2.4 不同蛋白酶酶解對豆粕蛋白水解度的影響(見表5) YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      由表5可知,豆粕原料的水解度為2.17%,被不同的堿性蛋白酶酶解 48 h 后,水解度均增加,分別增加4.61%、4.84%、4.79%、3.87%和3.18%,增加程度相似,平均增加了0.43倍。

              2.5 不同蛋白酶酶解對豆粕小肽含量的影響(見表6) YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                       由表6可知,豆粕原料的小肽含量為4.06%,被不同的堿性蛋白酶酶解48 h 后,小肽含量均增加,分別增加307.39%、246.06%、103.45%、164.79%和126.11%。其中酶A酶解樣品后小肽最多,酶C最少。YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧

              2.6 不同蛋白酶酶解對豆粕抗原蛋白的影響(見圖1)
                      由圖1可知,豆粕原料中含有大量β-伴球蛋白和大豆球蛋白,被不同的堿性蛋白酶酶解48 h后,抗原蛋白被大量降解,僅有加酶E的樣品中殘留少量β-伴球蛋白。

              3 討論YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                       豆粕是優質的飼料植物蛋白質來源之一,存在不易消化利用等問題,需要借助酶制劑解決。本研究使用5種不同的堿性蛋白酶分別對豆粕進行酶解試驗,結果顯示,酶解結束后,各豆粕樣品的感官變化相似,說明堿性蛋白酶種類對感官變化無明顯影響。酶解結束后,樣品pH值下降,原因可能是菌體繁殖,產生有機酸類物質,可以提高飼料的適口性。pH值對酶解反應產生影響的因素很多。堿性蛋白酶的空間構型在不適合的酸堿環境中會發生改變,受到可逆或者不可逆的破壞,導致失去酶活力,影響酶的作用。pH值的變化還會影響底物與酶的解離狀態,影響蛋白質的水解程度。但在本試驗中,各個樣品水解度均有所增加,表明為正向影響。豆粕經過酶解后,干物質含量減少,小肽和蛋白水解度增加,利用蛋白酶將大分子蛋白分解成小分子物質,如寡肽、小肽和游離氨基酸,易被腸胃道吸收,進而提高消化利用率。豆粕中存在較多的抗營養因子,其中抗原蛋白的危害最為嚴重,可引起仔豬發生過敏性腹瀉、腸黏膜細胞增生等一系列不良反應,甚至造成死亡??乖扛叩褪窃u判豆粕品質的一項重要指標。本試驗中,大部分抗原被降解,豆粕品質得到有效提升。豆粕經過酶解后,具有抗營養因子明顯降低、常規營養成分得到改善、富含多種活性因子、適口性好、抗菌能力強等營養特性。YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧

              4 結論YAR中國飼料行業信息網-立足飼料,服務畜牧
                      本試驗以豆粕原料,探究不同堿性蛋白酶酶解豆粕對其品質的影響。結果表明,除小肽含量變化差異大外,其他變化相似;酶解后樣品氣味變重,質地水潤黏稠,pH值和干物質含量下降,蛋白水解度和小肽含量增加,抗原蛋白幾乎全部被降解。綜上所述,酶解后的豆粕品質得到有效改善,可選用適宜的堿性蛋白酶對豆粕進行降解,為豆粕高值化利用提供幫助。
                
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