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糧油資源高效飼料轉化技術(shù)在飼用抗生素替代中的應用

2023-05-15

糧油加工業(yè)是國民經(jīng)濟的一大重要支柱產(chǎn)業(yè),其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物(包括餅粕、稻殼、米糠、麩皮、油料皮殼和油腳等)正是飼料工業(yè)的一大類(lèi)能量和蛋白質(zhì)資源。糧油副產(chǎn)品中富含具有各種生理功效的生物活性物質(zhì),對其進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用與轉化,不僅可應用于功能性食品的加工,也可作為功能性飼料原料及添加劑應用于養殖生產(chǎn)中,起到部分或完全替代抗生素的作用,不僅可緩解使用飼用抗生素引起的耐藥細菌滋生、機體微生態(tài)環(huán)境紊亂以及抗生素殘留對人類(lèi)健康和環(huán)境帶來(lái)的危害等,也可避免全面禁止使用飼用抗生素導致的動(dòng)物生產(chǎn)性能降低、動(dòng)物患病率增加和經(jīng)濟效益下降等一系列后果。

發(fā)酵飼料原料及肽類(lèi)物質(zhì)

微生物發(fā)酵飼料是利用微生物發(fā)酵作用改變飼料原料(主要包括各種餅粕類(lèi)和糠麩類(lèi)飼料原料,如棉籽粕、菜籽粕、豆粕、麥麩等)的理化性質(zhì),從而提高飼料適口性、消化吸收率和營(yíng)養價(jià)值,并產(chǎn)生一系列功能活性物質(zhì)。利用餅粕發(fā)酵和酶解技術(shù)開(kāi)發(fā)的新型多效生物蛋白質(zhì)飼料中,發(fā)酵豆粕的粗蛋白質(zhì)含量達45%50%,發(fā)酵棉籽粕達50%以上,發(fā)酵菜籽粕達42%,該類(lèi)產(chǎn)品小肽含量占原料干物質(zhì)的5%25%,蛋白質(zhì)利用率高;同時(shí)能去除抗營(yíng)養因子,脫除生物毒素,且顏色較佳;產(chǎn)品中酵母菌、枯草芽孢桿菌等有益活菌數≥2×108CFU/g,生物酶種類(lèi)豐富,有機酸含量高,可改善動(dòng)物腸道菌群結構,提高動(dòng)物抗病和免疫能力,因此能顯著(zhù)地減少飼料中抗生素的使用。

固態(tài)發(fā)酵作為一種原料加工處理手段,具有成本低、能耗低、投資小等優(yōu)點(diǎn),而且不產(chǎn)生繼發(fā)性的廢液、廢渣,是一種有效、安全、經(jīng)濟的加工處理手段?!笆晃濉眹铱萍贾斡媱澱n題“農副產(chǎn)品飼料轉化及高效利用技術(shù)”和“十二五”科技支撐計劃“新型優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料原料開(kāi)發(fā)利用及產(chǎn)業(yè)化應用技術(shù)”,在發(fā)酵餅粕、酶解飼料開(kāi)發(fā)利用技術(shù)研究方面取得了顯著(zhù)進(jìn)展。

1.1 發(fā)酵棉籽粕及發(fā)酵棉籽蛋白開(kāi)發(fā)

我國棉籽粕資源豐富,年產(chǎn)量達600萬(wàn)t以上。棉籽粕粗蛋白質(zhì)含量為38%50%,甚至高于豆粕,但由于棉籽粕中含有游離棉酚,大大限制了其在飼料中的大量應用。近年新型低溫制油工藝雖然保護了棉籽蛋白,但游離棉酚含量較高,有的高達3000mg/kg以上。國內外學(xué)者在棉籽粕脫毒方面做了大量工作,但對高含量游離棉酚棉籽粕的脫毒效果并不理想。固態(tài)發(fā)酵可以提高發(fā)酵棉籽粕的小肽含量,使游離棉酚含量降到300mg/kg以下,提高真蛋白質(zhì)含量10%左右。

徐晶研究表明,采用地衣芽孢桿菌B12和產(chǎn)朊假絲酵母Cu1混菌生料固態(tài)發(fā)酵后,游離棉酚含量在200mg/kg以下,水溶性蛋白質(zhì)含量為9.11%,小肽含量為6.98%。邱良偉等研究表明,棉籽粕發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量由51%提高到59%,游離棉酚含量由895.5mg/kg降低至197.68mg/kg,<600u、6001000u、10001800u的小肽含量分別由發(fā)酵前的3.82%、0.38%、0.05%提高到13.36%、1.45%、1.80%。

蔣金津通過(guò)蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量分布對3種不同棉籽粕和棉籽蛋白及其發(fā)酵、酶解產(chǎn)品進(jìn)行評價(jià),結果表明發(fā)酵處理對樣品粗蛋白質(zhì)含量提高最大,達14.31%15.01%,發(fā)酵棉籽粕中6種必需氨基酸的含量增加,其中蘇氨酸含量提高3606%,蛋氨酸含量提高33.80%,賴(lài)氨酸含量提高25.00%,同時(shí)精氨酸含量減少16.91%,使賴(lài)氨酸與精氨酸含量之比更接近正常的吸收比值。且棉籽粕發(fā)酵處理前后萊航公雞的表觀(guān)代謝能和真代謝能分別從8.93、11.57MJ/kg提高到9.56、12.67MJ/kg,與豆粕接近。

1.2 發(fā)酵菜籽粕開(kāi)發(fā)

菜籽粕蛋白質(zhì)的氨基酸組成合理,富含賴(lài)氨酸,幾乎不存在限制性氨基酸,接近聯(lián)合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)的推薦值。但由于菜籽粕中含有硫甙,雖然硫甙本身無(wú)毒,但能被芥子酶分解成唑烷硫酮、異硫氰酸酯、腈等有劇毒和刺激性氣味的物質(zhì),對動(dòng)物甲狀腺、肝臟、腎臟都有毒害作用,此外菜籽粕中還含有植酸、單寧、芥子堿等毒性物質(zhì)或抗營(yíng)養物質(zhì),從而阻礙了其蛋白質(zhì)的消化吸收,降低了礦物質(zhì)元素的溶解率,干擾礦物質(zhì)元素的吸收利用,鈍化了某些維生素,使維生素需求增加。因此,高含毒菜籽粕直接用作飼料會(huì )導致禽畜中毒,限制了菜籽粕在飼料中的大量應用。

采用枯草芽孢桿菌、植物乳酸菌和啤酒酵母菌3種組合發(fā)酵,底物為菜籽粕、麥麩和玉米粉,料水比1:1,接種量20%,30℃培養48h后取出,于50℃下烘干得產(chǎn)品。發(fā)酵菜籽粕中異硫氰酸酯含量在300mg/kg以下,唑烷硫酮被完全降解,粗蛋白質(zhì)含量達到44%以上,氮溶解指數(NSI)增加了12倍,小肽含量占干物質(zhì)的7%以上,目標微生物數量在108CFU/g以上,蛋白酶活性在500U/g以上。固態(tài)發(fā)酵菜籽粕等氮替代玉米-豆粕基礎飼糧中25%的豆粕,可提高142日齡肉仔雞的生長(cháng)性能、免疫功能和腸道消化酶活性。發(fā)酵菜籽粕能顯著(zhù)增加蛋雞飼糧和糞便中有益微生物的數量,減少飼糧中有害微生物數量。另外,固態(tài)發(fā)酵菜籽粕等氮替代基礎飼糧的豆粕,生長(cháng)豬的養分表觀(guān)消化率、消化能、氮利用率以及氨基酸標準回腸消化率均有所提高;發(fā)酵菜籽粕以8.5%的豆粕替代比例最佳,也可提高育肥豬的生長(cháng)性能。此外,若用發(fā)酵菜籽粕完全替代豆粕,也能夠提高鴨肉的粗蛋白質(zhì)和肌苷酸含量,同時(shí)提高鴨肉中的游離氨基酸和總氨基酸含量。

酶解飼料原料及肽類(lèi)物質(zhì)

2.1 水酶法提油技術(shù)

我國傳統的植物油加工工藝主要有壓榨法和浸出法2種。而水酶法是一種新興的植物油脂提取技術(shù),是在油料破碎后加水,再加入對脂多糖、脂蛋白等復合體有降解作用的酶,利用酶解作用促使油脂易于從油料固體中釋放出來(lái),再利用非油成分對油和水親和力以及油水比重的差異將油脂和非油成分分離。因此,在得到油的同時(shí),還能有效回收植物原料中的蛋白質(zhì)(或其水解產(chǎn)物)及碳水化合物。景義峰等研究發(fā)現,用水酶法提取花生油,游離油得率及水解蛋白質(zhì)得率可分別達91%83%以上。

油菜籽水酶法提油時(shí),果膠酶的酶解效果較好,在固液比1:4、酶解pH 4.5、40℃、加酶量1%酶解3h條件下,游離油得率可接近89%;且菜籽水解蛋白質(zhì)具有較強的還原能力和清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical,DPPH)自由基的能力。茶籽粕經(jīng)過(guò)分離脫毒處理,亦可用于開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)飼料。水酶法提取茶籽油,避免了有機溶劑與高溫,提取的茶油不飽和脂肪酸含量高、熱穩定性好,且茶多酚茶甙、角鯊烯、甾醇等生物活性物質(zhì)的營(yíng)養優(yōu)勢得以保留,最大限度地保留了茶油的原始香味與組分,而副產(chǎn)物可得到約20%的油茶籽粕和30%的糖萜素,糖萜素可應用于替代抗生素飼料產(chǎn)品中。

2.2 小麥水解蛋白

谷氨酰胺(glutamine,Gln)在生物體代謝中起著(zhù)舉足輕重的作用,作為一種游離氨基酸廣泛存在于人或其他哺乳動(dòng)物的血漿中。Gln在酸性、加熱等條件下不穩定,而含有Gln的小肽穩定性較好,并且功能與Gln基本相同。酶解植物蛋白質(zhì)是一種簡(jiǎn)單快速獲得Gln活性肽的生物技術(shù)。一般植物蛋白質(zhì)中都含有比較高的谷氨酸類(lèi)物質(zhì),尤其是小麥面筋蛋白含量較高,并且來(lái)源方便、價(jià)格低廉,利用酶解法可簡(jiǎn)單快速地獲得Gln活性肽。通過(guò)堿性蛋白酶水解谷朊粉(小麥面筋蛋白),獲得的小麥蛋白酶解產(chǎn)物富含Gln,產(chǎn)物的有效Gln(非氮端)含量可達到18.87%(占干重)。對Gln結合肽的理化性質(zhì)研究分析結果表明:粗蛋白質(zhì)含量為76.03%,水分含量為6.48%,三氯乙酸氮溶指數(TCA-NSI)77.86%,游離氨基酸含量為2.06%,肽得率為57.15%,平均肽鏈長(cháng)度為3.41。酶解蛋白質(zhì)樣品在等電點(diǎn)附近的溶解度為47.31%,噴霧干燥后干粉產(chǎn)品得率為70%。通過(guò)1t發(fā)酵罐進(jìn)行了干粉產(chǎn)品中試,粗蛋白質(zhì)含量為76.815%,水分含量為534%,三氯乙酸氮溶指數為75.32%,游離氨基酸含量為5.34%,肽得率為56.33%,平均肽鏈長(cháng)度為3.52,溶解度為46.78%,肽中有效Gln含量為19.60%(占干重),噴霧干燥后干粉產(chǎn)品得率為65%。

用小麥水解蛋白飼喂動(dòng)物,能極顯著(zhù)地提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能。對于28日齡斷奶乳豬,2.0%小麥水解蛋白添加組仔豬的平均日增重分別比對照組(玉米-豆粕型飼糧)2.0%小麥面筋蛋白添加組高30.96%28.17%,平均日采食量分別比其他2組高10.58%13.75%,料重比分別比其他2組低15.76%11.43%,腹瀉率分別比其他2組低40.44%30.09%。

2.3 大豆肽(大豆水解蛋白)

大豆中粗蛋白質(zhì)含量高達40%,氨基酸組成比較合理,必需氨基酸平衡良好。大豆肽是大豆蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶水解或微生物發(fā)酵處理后產(chǎn)生的低聚肽混合物,在營(yíng)養價(jià)值與生理功能上都優(yōu)于大豆分離蛋白。優(yōu)質(zhì)的大豆肽是以大豆分離蛋白為原料,經(jīng)生物工程、膜分離提取法和精制等高新技術(shù)得到的肽類(lèi)物質(zhì)混合物,主要以小分子寡肽為主,平均分子質(zhì)量在1000ku以下,粗蛋白質(zhì)含量在85%左右,其氨基酸組成與大豆球蛋白十分相似,必需氨基酸較為平衡,易被小腸吸收。大豆多肽能有效改善原料蛋白質(zhì)的不足,祛除豆腥味,而且吸收速度快,蛋白質(zhì)利用率高。目前,已有大量研究表明,大豆肽具有促進(jìn)微生物發(fā)酵、提高動(dòng)物機體的礦物質(zhì)吸收和脂質(zhì)代謝、抗氧化應激、抗炎癥、增強免疫力和促生長(cháng)等生物功能,對動(dòng)物具有促生長(cháng)和增強免疫能力的有益作用。有研究表明,向肉仔雞飼糧中添加80120mg/kg大豆肽可以提高仔雞日增重和小腸杯狀細胞數量,并改善小腸絨毛形態(tài)。通過(guò)瘤胃瘺管向肉牛瘤胃灌注大豆肽,可促進(jìn)瘤胃微生物蛋白質(zhì)的合成,提高瘤胃液中總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)含量,提高溶纖維丁酸弧菌含量,從而改善瘤胃營(yíng)養代謝功能。大豆肽(谷氨酸含量約21.77%)有效降低了葡聚糖硫酸鈉誘導的小鼠腸道黏膜損傷、小鼠腸道黏膜的組織損傷及髓過(guò)氧化物酶活性降低,且抑制了炎性因子核因子(nuclear factor,NF)-κB/p65的表達。類(lèi)似地,大豆肽在新生仔豬的炎癥反應中也起到抗炎癥作用。

2.4 棉籽水解蛋白

堿溶酸沉法提取棉籽分離蛋白的最佳條件為:pH11.0,溫度45℃,提取時(shí)間2h,料液比1:25。在此條件下蛋白質(zhì)提取率為70.45%,粗蛋白質(zhì)含量為96.97%,游離棉酚含量為45.85mg/kg。采用超聲波、微波、超聲波加微波3種預處理方式對原料進(jìn)行預處理,與對照組相比,微波輔助酶解的預處理能夠提高棉籽蛋白肽的得率,且超聲波加微波比其他方式效果顯著(zhù);預處理前調節pH8.0,比自然pH酶解的肽得率高;底物濃度5%比底物濃度10%酶解的肽得率高;堿性蛋白酶和風(fēng)味蛋白酶聯(lián)合使用比單一使用得到的小肽含量高。響應面試驗優(yōu)化的粗棉籽蛋白最佳微波輔助酶解條件為:底物濃度506%,加酶量5.83%,微波功率44.63W,酶解時(shí)間59.70min,pH8.0,溫度60℃。此條件下棉籽蛋白酶解的肽得率為58.39%。響應面試驗優(yōu)化的棉籽分離蛋白最佳微波輔助酶解條件為:底物濃度4.08%,中性蛋白酶加酶量14.45%,微波功率39.18W,酶解時(shí)間60min,pH7.0,溫度40℃。在此條件下,得到的酶解液中肽得率為79.82%。對酶解物進(jìn)行超濾分級并利用DPPH自由基、羥自由基和超氧陰離子自由基清除能力分析其抗氧化能力,結果表明,級分1(2ku)的抗氧化能力大于級分2(25ku)和混合物。

2.5 其他活性肽

玉米肽是利用玉米淀粉副產(chǎn)物加工的玉米蛋白,用相應蛋白酶水解后生成的分子質(zhì)量小、活性高的小肽,富含谷氨酸、脯氨酸、亮氨酸和丙氨酸。有研究發(fā)現,玉米肽具有較好的類(lèi)超氧化物歧化酶(SOD)活性,對脂多糖誘導的小鼠免疫性肝損傷起到良好的保護作用,且具有清除自由基和抗心肌線(xiàn)粒體氧化損傷的作用。

脫脂米糠的蛋白質(zhì)含量高達18%,氨基酸組成平衡,是優(yōu)質(zhì)的植物蛋白質(zhì)資源,以糙米加工過(guò)程中產(chǎn)生的米蛋白(皮層和少量米胚及碎米的混合物)經(jīng)過(guò)蛋白酶酶解獲得,因其具有抑制血管緊張素轉化肽等活性作用,而被醫學(xué)工作者用來(lái)研究開(kāi)發(fā)降血壓等藥物。但將米糠肽用于促生長(cháng)、提高免疫功能的抗生素替代物也有較大應用前景。有研究報道,米糠肽具有較強的還原能力,可抑制卵黃脂蛋白的脂質(zhì)過(guò)氧化和油脂的過(guò)氧化,且能抑制由過(guò)氧化氫(H2O2)誘導的紅細胞氧化溶血反應和大鼠肝組織勻漿脂質(zhì)過(guò)氧化反應的發(fā)生。在用D-半乳糖致衰的小鼠模型中,高劑量米糠肽(500mg/kg)可明顯降低小鼠心臟和腦中線(xiàn)粒體丙二醛含量,顯著(zhù)提高總抗氧化能力、線(xiàn)粒體錳超氧化物歧化酶活性以及Ca2+Na+泵活性。

糧油資源轉化功能性碳水化合物

功能性低聚糖不易被動(dòng)物體消化吸收,可直接進(jìn)入大腸并優(yōu)先被雙歧桿菌利用,起到調節腸道菌群和增強免疫能力的作用。以糧油副產(chǎn)物為資源生產(chǎn)的功能性低聚糖主要包括低聚木糖、大豆低聚糖、異麥芽低聚糖和棉籽低聚糖等。

3.1 低聚木糖(xylooligosaccharide)

低聚木糖是以玉米芯粉等為原料,通過(guò)酶法制成,其主要功效成分是木二糖、木三糖和木四糖,具有較高的熱穩定性和酸穩定性。有研究發(fā)現,飼喂低聚木糖可提高機體的免疫水平,其原因可能是低聚木糖的添加增加了腸道雙歧桿菌的糖酵解過(guò)程,產(chǎn)生大量短鏈脂肪酸的間接作用。飼糧中添加低聚木糖與玉米-豆粕基礎飼糧相比,可提高肉雞平均日增重以及血漿三碘甲狀腺氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)和胰島素含量;且顯著(zhù)提高血漿中抗H5N1型禽流感病毒的抗體滴度。以榮昌斷奶仔豬為研究對象,低聚木糖不僅可以提高其生長(cháng)性能,降低腹瀉率,提高血清免疫球蛋白G(IgG)含量,還提高了仔豬的抗氧化性能和脂質(zhì)代謝功能。

3.2 大豆低聚糖(soy oligosaccharides)

大豆低聚糖是從大豆籽粒中提取的可溶性低聚糖的總稱(chēng),主要包括蔗糖、水蘇糖和棉籽糖等。大豆種子中的含糖量與蛋白質(zhì)含量呈負相關(guān),且因大豆生長(cháng)期不同而有差別,隨著(zhù)大豆的逐漸成熟,大豆低聚糖的含量增加。有研究報道,向斷奶仔豬飼糧中添加大豆低聚糖,血漿甘氨酸、賴(lài)氨酸、精氨酸等多種游離氨基酸含量增加,回腸和結腸的緊密連接蛋白ZO-1mRNA表達量也明顯提高;且大豆低聚糖可顯著(zhù)提高腸道微生態(tài)的多樣性,提高腸道有益菌數量,抑制有害菌的增殖。肉雞飼糧中添加0.20%0.25%大豆低聚糖可改善肉雞生長(cháng)性能、雞肉品質(zhì)和屠宰性能。但由于單胃動(dòng)物的胃腸道前段缺乏α-半乳糖苷酶,因此大豆低聚糖在后腸段經(jīng)微生物發(fā)酵易產(chǎn)生大量氣體引起胃腸脹氣,因此當豆粕作為飼糧中的主要蛋白質(zhì)供給時(shí),大豆低聚糖的添加量不宜超過(guò)1%。

3.3 異麥芽低聚糖(isomaltooligosacharide)

異麥芽低聚糖是以碎米等轉化的淀粉為原料生產(chǎn)的以α-1,6-葡萄糖苷鍵連接的雙歧增殖因子低聚糖,因其具有調節腸道菌群的作用而被廣泛用作飼用抗生素替代品,應用于動(dòng)物生產(chǎn)中。用異麥芽低聚糖飼喂斷奶仔豬,與對照組相比,盲腸和結腸內容物中的揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA),如乙酸、丙酸和TVFA含量均明顯增加,結腸絨毛高度也明顯提高,改善了腸道微生態(tài)環(huán)境,降低了仔豬腹瀉率。并且,用異麥芽低聚糖飼喂蛋雞,可提高蛋雞產(chǎn)蛋量,降低料蛋比,添加0.2%0.4%異麥芽低聚糖可提高產(chǎn)蛋雞血清中SOD、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)和總抗氧化物酶活性,另外,免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、IgG含量和溶菌酶活性均有所提高。另外,給山羊飼喂異麥芽低聚糖也可對其瘤胃動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生積極影響,使瘤胃發(fā)酵處于較高水平。

3.4 棉籽低聚糖(raffinose)

棉籽低聚糖是從優(yōu)質(zhì)棉籽中提取的混合物,主要包括棉籽糖、水蘇糖、二糖、多糖及少量蛋白質(zhì),其中含量最多的是棉籽糖,其主要成分與大豆低聚糖相似。目前,棉籽糖在食品、醫藥方面已得到一定程度的應用,但在飼料生產(chǎn)中研究較少。在肉雞飼糧中添加棉籽低聚糖可顯著(zhù)提高肉雞日增重,提高其血漿總抗氧化能力、總SOD和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性。有研究表明,棉籽低聚糖也可提高毛皮動(dòng)物(如水貂)腸道中雙歧桿菌的數量和血清IgAIgG的含量。

功能性植物油脂及功能性脂肪酸

從植物種子、果肉及其他部位提取所得的脂肪統稱(chēng)為植物油脂。功能性植物油脂是一類(lèi)具有特殊生理功能、對人和動(dòng)物有一定保健和藥用功能的油脂,主要包括多不飽和脂肪酸和磷脂等。目前,山茶油、沙棘油、亞麻籽油、紅花油等已被廣泛用于人類(lèi)保健食品的研發(fā)上,以起到降血脂、增強免疫力的作用;共軛亞油酸(conjugated linoleic acid,CLA)、大豆磷脂(soybean lecithin,SL)、中鏈脂肪酸甘油酯(medium chain triglycerides,MCT)、功能性脂肪酸以及結構脂質(zhì)等已應用于飼料業(yè)。

4.1 CLA

CLA是含有共軛雙鍵的十八碳二烯酸(亞油酸)異構體的一類(lèi)混合物的統稱(chēng),其中順911和反1012CLA為主要活性成分。在畜牧生產(chǎn)上,CLA可改善飼料利用效率,提高瘦肉率,改善畜禽產(chǎn)品品質(zhì),還可調節免疫功能。另外,CLA對脂肪代謝的影響也日益受到重視,它不僅可影響育肥豬的脂肪沉積,還可影響肌內脂肪的脂肪酸組成。CLA的添加可促進(jìn)脂肪細胞的凋亡,從而降低豬的體脂沉積,而其促凋亡的作用同時(shí)有死亡受體通路和線(xiàn)粒體通路的參與。育肥豬飼糧中添加4%CLA降低了背最長(cháng)肌和背最長(cháng)肌皮下脂肪內的單不飽和脂肪酸含量,以及背最長(cháng)肌皮下脂肪、肝臟和半膜肌內的多不飽和脂肪酸含量。類(lèi)似地,用CLA飼喂肉雞,也可改善其機體內的脂肪沉積,從而提高其肉品質(zhì),并提高機體免疫力和抗氧化能力。另外,用CLA飼喂蛋雞,可加深蛋黃顏色,增加蛋黃中多不飽和脂肪酸的含量,改善蛋雞的脂質(zhì)代謝,提高機體的抗氧化水平。

4.2 SL

SL是含有磷脂酰膽堿的復合酯,主要從大豆油的水化油腳中提取,其主要成分為卵磷脂、腦磷脂、肌醇磷脂、磷酯酸絲氨酸、磷脂酸及其他磷脂。SL作為飼料添加劑,不僅可提高飼料利用率和營(yíng)養價(jià)值,改善飼料適口性,而且能提高動(dòng)物屠宰率,降低腹脂率和改善肉質(zhì)。在肉雞飼糧中添加一定比例SL或用SL替代一定比例大豆油都對愛(ài)拔益加(AA)肉雞的生長(cháng)性能具有促進(jìn)作用,且當用SL完全替代大豆油時(shí),也不會(huì )對雞肉品質(zhì)和脂肪酸組成產(chǎn)生不良影響,反而可提高雞肉中不飽和脂肪酸含量,改善肉品質(zhì)。蛋雞飼糧中添加SL也可提高蛋黃和全蛋中總磷脂和磷脂酰膽堿含量。反芻動(dòng)物飼糧中添加SL,可通過(guò)提高β-1,4-外切纖維素酶的酶活性,增加瘤胃總細菌和真菌數量,提高纖維素的表觀(guān)消化率,并改善瘤胃消化代謝功能,同時(shí)能提高奶牛產(chǎn)奶量,且在奶牛飼糧中適宜添加量為2%。

4.3 MCT和功能性脂肪酸

MCT是一類(lèi)具有抗菌作用的分子,主要來(lái)源于椰子油和棕櫚仁油。Dierick等在模擬豬胃環(huán)境的體外試驗中發(fā)現,最低濃度為每100g胃內容物含0.135g0.1025mol的復合MCT具有顯著(zhù)的抑制胃內細菌群生長(cháng)的作用,可以作為一種有價(jià)值的、營(yíng)養性的且具有類(lèi)抗生素作用的添加劑。MCT對熱敏感,是一種極性基團,直接添加到飼料進(jìn)行加工時(shí)容易受到溫度和其他極性基團的影響,微膠囊包被則是保證其效價(jià)的重要手段。

ω-3脂肪酸是機體必需脂肪酸,包括α-亞麻酸(α-linolenic acid,ALA)、二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)。ALA主要來(lái)源于亞麻籽油,DHAEPA主要來(lái)源于深海魚(yú)油。

ω-3脂肪酸能有效提高處于大量炎癥狀態(tài)下宿主的免疫力,也能通過(guò)改變細胞因子和()類(lèi)花生酸的合成來(lái)提高抗傳染病的能力。Billiar等研究發(fā)現,飼糧魚(yú)油提高免疫機能主要通過(guò)減少促炎因子信息的產(chǎn)生而達到目的。魚(yú)油在室溫下很容易氧化酸敗,通過(guò)微膠囊包被能保證DHAEPA的效價(jià)。

4.4 結構脂質(zhì)

結構脂質(zhì)是指在甘油酯的甘油骨架上,對其脂肪?;幸粋€(gè)預定的組成與分布,在自然界不存在,需要通過(guò)酶法或化學(xué)-酶法人工合成。結構脂質(zhì)在滿(mǎn)足脂質(zhì)的營(yíng)養特性、色澤、風(fēng)味和口感的同時(shí)能最大限度降低油脂的不利影響,是一類(lèi)具有多種生理功能、可滿(mǎn)足不同加工應用需求的功能性油脂。甘油酯的結構及脂肪酸組成對脂肪的代謝吸收有影響,?;?span lang="EN-US">Sn-1Sn-3位上,脂肪酸以游離的形式被吸收,而?;?span lang="EN-US">Sn-2位,則以單甘酯的形式并且容易被吸收。王瑛瑤等發(fā)現,以菜籽油為底物酶改性制備的含辛酸中碳鏈-長(cháng)碳鏈-中碳鏈(MLM)型結構脂質(zhì),不僅具有優(yōu)良的營(yíng)養功能,其氧化穩定性與菜籽油相比得到改進(jìn)。

其他糧油功能活性物質(zhì)

5.1 黃酮類(lèi)

黃酮類(lèi)物質(zhì)是自然界中存在的酚類(lèi)物質(zhì),廣泛存在于各種植物和大型真菌中,具有抗氧化、抗炎癥、抑菌和提高機體免疫力等功能,也是飼用抗生素的有效替代品之一。有研究報道,大豆黃酮(daidzein)可提高肥育豬的生長(cháng)性能和血清抗氧化酶的活性,使仔豬大腸的微生物區系多樣性增加,并且可選擇性地促進(jìn)某些菌群的富集,同時(shí)抑制肌管細胞的蛋白質(zhì)降解。在繁殖與呼吸綜合征病毒刺激下,大豆黃酮可緩解仔豬的生長(cháng)性能下降現象,增強仔豬的免疫機能。大豆異黃酮(soy isoflavones,SI)是大豆黃酮、大豆黃素(glycitein)和染料木素(genistein)3種苷元的統稱(chēng),主要從大豆等豆科類(lèi)植物生產(chǎn)中提取。SI能夠促進(jìn)骨骼肌衛星細胞在氧化環(huán)境中的增殖,提高其抗氧化能力,同時(shí)能夠改善肉雞生長(cháng)性能和肉品質(zhì),并能夠抵抗脂質(zhì)過(guò)氧化,促進(jìn)抗氧化酶基因的高豐度表達。

5.2 糖萜素和阿魏酸

糖萜素來(lái)源于山茶科植物種子的三萜皂甙、糖類(lèi)等天然生物活性物質(zhì)。以榨取油后的油茶籽粕為原料,以含水甲醇作為提取溶劑,應用正交試驗得出在60℃下用濃度為70%的甲醇以10mL/g的液固比加入浸提2.5h,浸提2次,可以使糖萜素的得率最高,得率為28.90%,此為糖萜素提取的最佳工藝條件。在此條件下糖萜素中總皂苷含量為31.8%,總糖含量為35.7%,干燥失重率為5.5%,粗蛋白質(zhì)含量為11.2%。有研究報道,糖萜素具有促進(jìn)蛋白質(zhì)合成、提高消化酶活性、抗熱應激、改善肉品質(zhì)和提高動(dòng)物機體免疫功能等作用。飼料中添加糖萜素可抑制高峰后期產(chǎn)蛋率的下降,降低破蛋率和畸形蛋率,并且可提高蛋形指數,加深蛋黃顏色,改善蛋殼強度,促進(jìn)肉雞腸絨毛生長(cháng),降低隱窩深度,在肉雞飼糧中的最適添加水平為500mg/kg。糖萜素亦可提高生長(cháng)肥育豬的生長(cháng)性能、增加屠宰率,并改善肉品質(zhì)。

阿魏酸是植物界普遍存在的一種酚酸,在植物體內主要與細胞壁多糖和木質(zhì)素交聯(lián)構成細胞壁的一部分。目前阿魏酸主要有2方面來(lái)源,一方面是從植物中分離其天然產(chǎn)物,如從中草藥中分離,或利用麥麩、米糠、蔗渣等通過(guò)化學(xué)(堿處理)或生物(微生物酯酶處理)方法分離提純;另一方面是以香草醛和丙二酸為原料制備,生產(chǎn)的純品含量可達99.4%。阿魏酸具有清除自由基、提高免疫力、抗菌消炎等生理作用,被機體吸收后可被代謝為苯丙酸、肉桂酰甘氨酸等化合物,從尿中排出,不在體內積累,因此也可作為抗生素替代物應用于飼料生產(chǎn)中。

5.3 其他轉化技術(shù)的應用

以糧油資源為主要原料,通過(guò)微生物發(fā)酵、酶解等技術(shù),還能開(kāi)發(fā)許多飼用抗生素替代產(chǎn)品,如酶制劑、益生菌(probiotics)等。益生菌又稱(chēng)活菌制劑、微生態(tài)調節劑等,能抑制腸內有害菌的生長(cháng),維持宿主腸道的微生態(tài)平衡,促進(jìn)機體免疫功能,提高生產(chǎn)繁殖能力和促進(jìn)對氨的利用,減輕畜禽糞便污染等,因此常被用作抗生素替代品而應用在飼料生產(chǎn)中。然而,在實(shí)際應用中,益生菌制劑的熱穩定性和化學(xué)穩定性較差,在不良環(huán)境下易喪失益生特性。大量研究發(fā)現,微膠囊化生產(chǎn)的飼用益生菌的應用效果明顯改善。微膠囊技術(shù)是指將生物活性物質(zhì)包埋在具有選擇透過(guò)性的膜中,允許營(yíng)養物質(zhì)、氧氣及具有生物活性的一些小分子物質(zhì)進(jìn)出,同時(shí)阻遏大分子抗體及免疫細胞通過(guò)半透膜。采用微膠囊技術(shù)不僅可以提高益生菌在加工儲藏過(guò)程和在動(dòng)物胃腸道內的存活率,而且可有效提高其高溫耐受能力。

小結

綜上所述,將糧油資源高效轉化與開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中產(chǎn)生的新技術(shù)和新產(chǎn)品應用于飼料工業(yè)生產(chǎn)上,不僅將糧食資源進(jìn)行了高效利用,提高了糧食生產(chǎn)的綜合能力與經(jīng)濟效益,而且有利于解決飼料生產(chǎn)中抗生素替代這一重大難題。糧油資源轉化產(chǎn)品不僅具有與飼用抗生素類(lèi)似的促生長(cháng)、促生產(chǎn)、節約飼料成本、抗病、抗氧化和提高免疫機能等生理作用,而且避免了飼用抗生素使用帶來(lái)的耐藥菌滋生和藥物殘留等問(wèn)題與危害。然而,若用糧油資源轉化產(chǎn)品完全取代飼用抗生素,仍然面臨著(zhù)一些問(wèn)題,如替代品添加量的確定和幾種替代品同時(shí)使用時(shí)的配伍問(wèn)題、加工轉化成本問(wèn)題等。另外,在不同飼養環(huán)境和飼養管理水平下,如何開(kāi)發(fā)、利用與之相適應的抗生素替代品仍需進(jìn)一步研究。

2023 /

05-15

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