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1、1 发酵豆粕的特性及其在乳猪教槽料中的应用 程艾仿广州市国信饲料有限公司 大豆球蛋白的空间结构 一级结构 蛋白质分子的基本化学结构 即一级结构 研究的是肽链中氨基酸的连接方式及排列顺序 二级结构 是指多肽链的主链在空间的排列 或规则的几何走向 旋转及折叠 三级结构 指的是多肽链在二级结构的基础上 通过侧链基团的相互作用进一步卷曲 折叠而形成的特定构象 四级结构 是指由相同或不同亚基按一定排列的方式聚合而成的蛋白质结构 每个亚基都是一个完整的三级结构 大豆蛋白常见的分类方法 按溶解性分为 大豆球蛋白 在pH4 5的酸性条件下能从溶液中沉淀出来 约占80 大豆清蛋白 达到等电点而不沉淀的蛋白 约占
2、6 7 B 按离心的沉降速率分 2S组分 占大豆蛋白总量10 左右 分子量为8 21 5kDa主要成份为 胰蛋白抑制剂 细胞色素C 尿素酶 2S球蛋白 除2S球蛋白外 多为乳清蛋白 热敏感 7S组分 7S组分占大豆蛋白42 左右 分子量61 210kDa主要成分 血细胞凝集素 脂肪氧化酶 淀粉酶 7S球蛋白 其中7S球蛋白占7S组分的三分之一 占大豆蛋白总量约四分之一 7S球蛋白 即 伴大豆球蛋白 是一种含糖基的寡聚蛋白 含糖量约5 分子量大约为180kDa 含三个亚基 11S组分 11S组分占大豆蛋白31 左右 分子量约在360kDa 目前仅发现一种11S球蛋白 11S球蛋白有12个亚基 分
3、酸性A亚基 和碱性B亚基两大类15S 分子量在600 KDa以上 含量低 只占总量的十分之一 结构目前不清楚 7S 11SSDS PAGE电泳 pH值对大豆蛋白的溶解度的影响 溶解度 PH值 调节剂HCL NaOH 蒸汽加热对豆粕的溶解度的影响 溶解度 时间 min 蛋白质的变性 定义 由物理和化学的条件改变而引起了蛋白质内部结构的改变 从而导致蛋白质的物理 化学和功能特性的改变 机理 变性作用是蛋白质分子多肽链特有的规则排列发生了变化 成为较混乱的排列 特点 变性不包括蛋白质的分解 一级结构不变 只涉及二 三 四级结构的改变 引起蛋白质变性的因素 加热 冷冻 pH值改变 有机溶剂等 过度加热
4、对大豆蛋白氨基酸利用率的影响 160 干热条件下大豆中赖氨基酸含量的变化 大豆蛋白的变应原性 定义 又叫过敏性 是动物对食物中某种成份的非正常免疫反应 产生免疫球蛋白酶 IgE 原理 单个IgE与肥大细胞或碱细胞结合与食物中过敏原分子结合与另一个IgE分子交联在细胞表面组胺和其它细胞物质从细胞中释放出来出现过敏症状 如 痛痒 皮疹 恶心 呕吐 腹泻 哮喘 大豆蛋白的变应原性 能与IgE连结的大豆蛋白有 胰蛋白酶抑制剂以及2S 7S 11S三种球蛋白 影响大豆蛋白品质的主要成分 1 胰蛋白酶抑制剂胰蛋白酶抑制剂的热稳定性很强 80 加热40min仍有80 的活性 但湿热不稳定 2 脂肪氧化酶大豆
5、中脂肪氧化酶活性很强 对热较为敏感3 血细胞凝聚素血细胞凝聚素对热极敏感 处理过的大豆产品中血细胞凝聚素基本完全失活 4 尿素酶尿素酶对热较为敏感5 植酸植酸或植酸盐是磷在大豆蛋白中的主要储存形式 形成植酸 金属离子 蛋白质三元复合物 降低蛋白质溶解度 进而影响蛋白质的消化率和功能 热稳定 6 抗原活性蛋白 主要指7S 11S大豆球蛋白 饲料中常用的大豆蛋白产品 膨化全脂大豆大豆浓缩蛋白大豆分离蛋白全脂大豆粉大豆多肽发酵豆粕 乳猪教槽料对蛋白原料的要求 由于初生仔猪消化系统尚未发育完善 对饲料原料有其特殊要求 1 好的适口性 利于采食 2 低抗营养因子和过敏原 3 高外源酶活性 4 利于消化道
6、发育因子 5 利于免疫力提高因子 发酵豆粕的主要功效 1 通过发酵处理 对豆粕中热敏性的抗营养因子予以彻底清除 2 通过微生物的代谢作用 将大豆球蛋白7S 11S亚基中糖基进行分解 使其空间结构发生改变 抗原活性得以钝化 3 微生物在繁殖代谢过程中 产生大量的代谢产物如消化酶及抑菌因子等 更利于日粮的消化吸收 并提高动物的免疫力 4 微生物能利用豆粕中一些不易被幼小动物消化的成分如寡聚糖 纤维素等 相当于预消化作用 5 具有浓郁的天然发酵香味 生产好的发酵豆粕的必备条件 一 优选的菌种 生产菌种必须满足以下基本要求 a安全 无致害因子代谢产物 b高活力 抗逆性强 c消化酶及促生长因子产率高 d
7、与生产环境相适应 生产好的发酵豆粕的必备条件 二 足够大的接种量大量的接种可以确保目标菌在环境中占据竞争优势 即优先占位 生产好的发酵豆粕的必备条件 三 足够的发酵时间细菌的繁殖遵循对数曲线 在生产上一般对数期用于培养大量菌种 稳定期能得到最高的代谢产物 生产好的发酵豆粕的必备条件 四 适宜的烘干温度从理论上看 烘干温度越低越有利于保证产品的高品质 生产好的发酵豆粕的必备条件 五 优质的原料豆粕这是一般容易被忽略却是最重要的一点 最新版的 饲料原料目录 中关于发酵豆粕的定义要求豆粕原料 95 其实好的产品可以 99 原料的参杂使假或者在发酵过程中加入过多的非豆粕原料是导致发酵豆粕品质监控困难的
8、首要原因 它使得检测指标混乱 验收标准失灵 发酵豆粕热点之一 发酵豆粕抗原浓度的高低与SDS PAGE电泳的关系传统理论认为 SDS PAGE电泳能分离不同分子量的蛋白质分子 根据电泳相应条带的显色深浅判断对应的蛋白质的多寡 因此 许多研究者将发酵豆粕的SDS电泳图作为判定抗原去除与否的依据 甚至有厂家将其作为质量判定的第一指标 最近几年 通过大量的电泳实验 我们发现其中藏有巨大漏洞 发酵豆粕SDS PAGE图谱 M 标准品1 豆粕2 100 水煮20分钟豆粕3 11 不同工艺生产的发酵豆粕12 膨化大豆 发酵豆粕分离蛋白 SPI SDS PAGE图谱 M 标准品1 豆粕SPI 2 100 水
9、煮20分钟豆粕SPI 3 12 不同工艺生产的发酵豆粕SPI 13 膨化大豆SPI 大豆多肽电泳图 1标准蛋白 2 3为大豆多肽 4 5为豆粕 从以上两组电泳图对比可见 1 电泳色带颜色的深浅与其蛋白质分子量大小或者抗原的多少没有关系 2 通过进一步实验发现 色带深浅与样品的蛋白质溶解度高度相关 即电泳提取液溶解的蛋白质总量与色带深浅高度相关 3 假设大豆蛋白被分解成小分子多肽 则电泳图上应在大分子区色浅而小分子区色深 不应该是整条空白 4 如上假设成立 电泳图色越浅的样品 其酸溶蛋白 小肽 含量应越高 而实际测定却不是 结论 1SDS PAGE电泳无法判定发酵豆粕抗原的多寡 2通过大量的饲养
10、实验及大批量应用已经证明 发酵豆粕抗原水平远远低于原料豆粕 然而通过SDS PAGE电泳并不能看出其7S 11S球蛋白数量的差异 这说明 通过微生物对糖基的代谢使其空间结构发生改变 从而减少了过敏反应的发生 过敏反应具有高度特异性 通俗理解为 一把钥匙开一把锁 发酵豆粕热点之二 蛋白溶解度与品质的关系发酵豆粕生产过程中每个环节的变化都会导致蛋白溶解度的变化 原料的溶解度与产品的溶解度高度正相关 但是加工工艺的不同造成结果不同 一般来说发酵过程会使溶解度提高 而烘干过程会使其降低 根据我们的研究与生产统计 正常去皮豆粕为70 85 正常发酵豆粕为65 80 发酵豆粕热点之三 对于所谓 小肽 含量
11、与功效的认识从大豆蛋白的特性可以看出 蛋白的变性不涉及一级结构的改变 一般发酵豆粕的生产采用固体发酵的方式 在排除其他原料加入的前提下 测定的 酸溶蛋白 值更多代表的是 大豆清蛋白 量而非 小肽 一般测定值为5 8 要达到将大豆蛋白分子降解为小分子物质 必须在液态环境下充分酶解 参照大豆多肽的生产工艺要求 物料浓度10 细度200目 35 酶解24小时 发酵豆粕热点之四 根据实际生产经验总结 1 正常豆粕TVBN小于20mg 100g 最多不过30 2 正常发酵豆粕TVBN值100以内 最多不过150 3 导致TVBN值升高的因素 a发酵时间延长 b添加过多的非蛋白氮 c添加动物加工废弃物 d添加氨基酸废液等等等等TVBN检测系统误差偏大 不同实验室往往结果差异较大 特别鸣谢 华南理工大学大豆蛋白质研究中心杨晓泉教授及其研究团队
