脱酚处理对棉籽粕蛋白质消化性的影响研究_徐婧婷.pdf
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1、 ,收稿日期:;修回日期:作者简介:徐婧婷(),女,高级工程师,研究方向为植物蛋白加工利用。:脱酚处理对棉籽粕蛋白质消化性的影响研究徐婧婷,赵灵芝,高伟,连运河,宋伟光,郭顺堂(植物蛋白与谷物加工北京市重点实验室 中国农业大学食品科学营养工程学院,北京 ;晨光生物科技集团股份有限公司,河北 邯郸 )摘要:为明确脱酚处理对棉籽粕消化性的影响,采用甲醇脱酚处理获得不同游离棉酚含量的棉籽粕,比较了各棉籽粕的蛋白质体外消化性,并进一步以豆粕为对照,比较了市售高温脱酚棉籽粕、市售甲醇脱酚棉籽粕和自制脱酚棉籽粕的蛋白质体内外消化性差异,确定游离棉酚的含量与棉籽粕蛋白质消化性的平衡关系,明确脱酚处理对棉籽粕
2、消化性的影响。结果表明:将高温棉籽粕进行甲醇处理可有效降低其游离棉酚含量(从大于 降至 以下),并提高其消化率(从 升至),但并不是游离棉酚含量越低其蛋白质消化性最高。当自制脱酚棉籽粕的游离棉酚含量在 时,其体内外消化率均可达 以上,而市售甲醇棉籽粕的游离棉酚仅为 ,但体内外消化率为 。这说明适度的脱酚处理在降低游离棉酚的同时,也有利于蛋白质消化率的提升。由此建议企业在实际的生产中,适度进行脱酚处理(约 ),既可以有效保障产品的安全性,更可以提升蛋白质的消化性。关键词:棉籽粕;游离棉酚含量;脱酚处理;蛋白质体外消化率;蛋白质表观消化率中图分类号:文献标志码:文章编号 (),(,;,):,()(
3、),(),:;棉籽粕是棉籽仁经提油后获得的副产物,富含蛋白质(约 ),可被作为豆粕替代物用于畜禽蛋白饲料。然而棉籽粕里含有棉酚、植酸、单宁等多种抗营养因子,特别是棉酚的存在,使棉籽粕徐婧婷等:脱酚处理对棉籽粕蛋白质消化性的影响研究 年第期 的应用受到了较大的限制。棉酚是一种黄色多酚物质,主要存在于棉花的根、茎、叶和籽粒的色素腺体中,根据存在形式可分为游离棉酚(,)和结合棉酚(,),其中游离棉酚是棉籽粕中主要的有毒有害物质,摄入过量会导致机体胃黏膜损伤、神经系统紊乱,严重者会中毒死亡;当游离棉酚与棉仁中的磷脂、蛋白质、糖等结合生成结合棉酚后,其毒性消失,因此国家对饲料中游离棉酚的限量作出了明确规
4、定。而通过有效的手段降低或除去棉籽粕中游离棉酚的含量,俗称“脱毒”,是棉籽粕生产加工中最重要的环节之一。目前对于棉籽粕的“脱毒”技术国内外学者展开了大量的研究,其方法包括化学脱毒法、物理脱毒法、微生物发酵脱毒法等。其中高温膨化法和甲醇萃取法是目前工业化应用最为普遍的两种方法。高温脱毒是通过高温膨化作用破坏腺体色素,使游离棉酚与赖氨酸发生反应形成结合棉酚,从而降低游离棉酚的含量。而甲醇脱毒则是根据棉酚易溶于醇类的特点,通过甲醇正己烷混合萃取的方式将棉酚提取出来达到脱毒的效果。在棉籽粕“脱毒”的过程中,其蛋白质会发生变性从而影响其消化性。尤其是高温脱酚棉籽粕(以下简称高温棉籽粕)采用不当的高温处理
5、在降低游离棉酚含量的同时会引起蛋白质变性,造成必需氨基酸损失,进而影响蛋白质消化性、降低氨基酸利用率等;甲醇脱酚棉籽粕(以下简称甲醇棉籽粕)虽然生产全程温度相对较低,但甲醇也会引起蛋白质变性,进而影响其消化性。为明确两种游离棉酚的“脱毒”过程对棉籽粕蛋白质消化性的差异,本研究以甲醇处理棉籽粕获得不同游离棉酚含量的棉籽粕,分析了它们的蛋白质体外消化性,并进一步比较了市售高温脱酚棉籽粕、市售甲醇脱酚棉籽粕的游离棉酚含量和蛋白质体内外消化性差异。以此明确两种脱棉酚棉籽粕各自的营养优势。材料与方法 材料与仪器市售高温棉籽粕(、)、脱壳生棉仁、豆粕()市售;市售甲醇棉籽粕(),晨光生物科技集团股份有限公
6、司提供;胃蛋白酶(,酶活效价 )、胰蛋白酶(,酶活效价 )、糜 蛋 白 酶(酶 活效 价 )、淀粉酶(酶活效价 )、脂肪酶 (酶活效价 ),北京索莱宝科技有限公司;甲醇、磷酸氢二钠、盐酸磷酸二氢钾、碳酸氢钠、氢氧化钠、丙烯酰胺、甲叉双丙烯酰胺、过硫氨酸、脲素、甘油、异丙醇、正已烷,国产分析纯;纤维素透析袋,生工生物工程(上海)股份有限公司;透析袋夹,上海谱科生物技术有限公司;蛋白喂养饲料,南通特洛菲饲料科技有限公司;级雄性大鼠,斯贝福(北京)生物技术有限公司(许可证号:(京)。型电子天平,日本岛津公司;型全自动凯氏定氮仪,济南海能仪器股份有限公司;型电热鼓风干燥箱,天津市泰斯特仪器有限公司;型
7、高速粉碎机,天津泰斯特股份有限公司;型酸度计,上海三信仪表厂;型冷冻干燥机,宁波新芝生物科技股份有限公司;型低速大容量离心机,上海安亭科学仪器厂;型数显恒温水浴锅,上海博迅实业有限公司医疗设备厂;型恒温磁力加热搅拌器,天津市华北实验仪器有限公司;型旋转蒸发器,上海申生科技有限公司;型紫外可见分光光度计,日本岛津公司;新型代谢笼,深圳市瑞沃德生命科技有限公司。实验方法 脱脂棉籽粕的制备结合相关文献及晨光公司的棉籽粕生产工艺,在实验室条件下制备脱脂棉籽粕 。将脱壳生棉仁破碎后过 目筛,将过筛后的生棉仁粉与正己烷按照料液比()混合,在室温下搅拌浸提后抽滤去除脱脂废液并获得第一次脱脂棉籽粕;之后将第一
8、次脱脂棉籽粕与正己烷按照料液比()混合,在室温下搅拌浸提 后抽滤除去脱脂废液,并如此往复次后获得最终的脱脂棉籽粕,将脱脂棉籽粕置于通风橱中自然挥发去除溶剂后即为脱脂棉籽粕。同时,每一次处理后的脱脂废液 于 下 旋 蒸 回 收,可 实 现 正 已 烷 的 重 复使用。脱酚棉籽粕的制备按王成涛等 的方法略加修改。以 中所获脱脂棉籽粕为原料,()甲醇为脱酚溶剂,按照料液比()混合,在室温下搅拌浸 徐婧婷等:脱酚处理对棉籽粕蛋白质消化性的影响研究 年第期提 后,抽滤除去脱酚废液,如此多次重复脱酚(最多次),分别收集不同脱酚次数下的脱酚棉籽粕,将其置于通风橱中自然晾干,获得不同脱酚次数下的自制脱酚棉籽粕
9、。高温棉籽粕的脱酚处理将两种市售的高温棉籽粕、经高速粉碎机破碎后过 目筛,筛下物混合均匀后收集待用。以()甲醇为脱酚溶剂,按照料液比()混合,室温下搅拌浸提 后抽滤除去脱酚废液,将再脱酚高温棉籽粕置于通风橱中自然晾干,获得再脱酚处理的高温棉籽粕,分别记为 和 。粗蛋白含量的测定参照 饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法。游离棉酚含量的测定参照 饲料中游离棉酚的测定方法。蛋白质溶解度的测定参照 饲料原料 豆粕 附录的方法测定。体外模拟消化实验本实验参照赵峰等 的实验方法,略有改动,具体实验步骤如下:模拟胃液:称取适量胃蛋白酶,用 溶液()配制成的胃蛋白酶盐酸溶液。模拟 小 肠 消 化 液:用 溶液配制成
10、淀粉酶活性 ,脂肪酶 ,胰蛋白酶 ,糜蛋白酶 的小肠消化液,现配现用。胃蛋白酶水解过程:根据样品的蛋白质含量称取适 量 待 消 化 样 品(总 蛋 白 质 含 量 )置于具塞三角瓶中,加入 的胃蛋白酶盐酸溶液,用 调至 ,在 水浴锅中平衡 置于恒温振荡箱中,转速 ,温度,后计时,振荡。人工小肠液酶水解过程:胃消化阶段结束后,取出三角瓶,用 中和,加入 人工小肠液,调节至 ,继续在,下振荡。消化产物透析实验消化产物透析方法参照黄瑞林等 的方法略有改动,具体步骤如下:透析袋预处理:将透析袋剪成 的小段,在()的 和 ()中煮沸 ,取出透析袋用蒸馏水清洗干净,再放在 ()中煮沸 后用蒸馏水彻底清洗。
11、将清洗完的透析袋置于 酒精溶液中保存,随用随取。消化产物透析:小肠消化阶段结束后,取出三角瓶,置于 水浴锅中灭酶 ,将消化产物全部转移至透析袋,用透析夹夹紧后置于 透析液中,透析,期间每 更换一次透析液。不同样品蛋白质体外消化率的测定透析结束后,将透析袋内的残渣全部转移至干净的玻璃培养皿中,烘干至恒重后将消化残渣全部刮下,称重后转移到已知绝干重量的玻璃砂芯坩埚中,置于 烘箱中烘干至恒重,记录重量后测定粗蛋白含量,计算蛋白质体外消化率(消化产物中分子量小于 的组分所占的比例)。蛋白质体外消化率的计算公式如下:蛋白质体外消化率()式中,表示空白组中的粗蛋白含量,;表示样品中的粗蛋白含量,;表示透析
12、残渣中的粗蛋白含量,。饲料配制参考美国分析化学家协会(,)中蛋白质功效比值(,)测定方法中的饲料配方要求设计蛋白喂养饲料,并委托特洛菲饲料科技有限公司制作。饲料(蛋白质含量 )配方如下:玉米淀粉 ,糊精 ,试验蛋白样品,蔗糖 ,粉状 纤 维 素 ,豆 油 ,矿 物 质 混 合 物 ,复 合 维生 素 ,酒 石 酸 氢 胆 碱 ,半胱氨酸 ,。动物实验 只 级雄性大鼠,周龄,体重 。将 只大鼠按照区组设计法分成组,每组只。大鼠单独饲养在笼中,适应期每天饲喂豆粕配合饲料,自由饮水。大鼠经适应期后禁食,清理干净料槽中的饲料。随后正试期饲喂相应实验组饲料,限量,自由饮水。在给徐婧婷等:脱酚处理对棉籽粕
13、蛋白质消化性的影响研究 年第期 予实验组饲料的第一天对每只大鼠进行墨汁灌胃,当动物开始出现黑便后收集粪便。连续,每天收集粪便于 保存。实验期室内温度 ,湿度 ,光照 明暗交替。组 为 参 比 组,饲 料 中 蛋 白 质 来 源 为 豆 粕();组饲料中蛋白质来源为市售高温棉籽粕();组饲料中蛋白质来源为市售高温棉籽粕();组饲料中蛋白质来源为市售甲醇棉籽柏();组饲料中蛋白质来源为自制脱酚棉籽粕()。采食量测定:每天上午点投喂对应实验组饲料,同时将每天笼中的撒料、剩料收集烘干称重记录,计算动物每天的进食量、平均日采食量。粪便收集及处理方法:每日中午 点和下午点收集粪便,收集到的粪便置于 冰箱内
14、保存。正试期结束后将粪便合并,去除毛发、饲粮碎屑 等 杂 物 后 混 合 均 匀 称 重,取 总 粪 的 于 烘箱内烘干至恒重,自然回潮 后称重,回潮样 品 作 为 粪 样 保 存 在 冰 箱 待 测 粪 氮含量。蛋白质表观消化率测定参照 饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法 测定饲料和粪便中粗蛋白的含量,计算每种蛋白饲料的蛋白质表观消化率,计算公式如下:蛋白质表观消化率 式中,表示老鼠平均每日进食量,;表示老鼠平均每日粪便重量,;表示饲料中蛋白质的含量,;表示粪便中蛋白质的含量,。数据处理所有实验均进行重复实验,结果取其平均值。数据采用 软件、软件和 软件进行统计分析。结果与分析 甲醇脱酚处理对高温
15、棉籽粕蛋白质体外消化性的影响甲醇处理是利用游离棉酚易溶于甲醇的这一特点而对棉籽粕中的棉酚进行去除的方法。为明确脱除游离棉酚后的棉籽粕蛋白质消化性,本研究首先以两种游离棉酚含量较高(约为 )的市售高温棉籽粕为原料,将其进行甲醇脱酚处理,并比较了脱酚前后两种棉籽粕的体外蛋白质消化性差异,其结果如表和图所示。表高温棉籽粕经甲醇脱酚处理后的基本成分比较指标 粗蛋白质 游离棉酚含量 注:、为两种市售高温棉籽粕;为甲醇再脱酚处理的样品;为甲醇再脱酚处理的 样品。由表可知,经甲醇再脱酚处理后,两种高温棉籽粕的粗蛋白含量变化不显著,但游离棉酚含量分别 从 和 降 低 至 和 ,分 别 减 少 了 和 ,说明高
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