关于豆粕质量氢氧化钾蛋白质溶解度与大豆胰蛋白酶抑制剂

剪刀客 · 发表于 2022-3-21 14:34:33

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今日出诊遇到养殖户问关于豆粕氢氧化钾蛋白质溶解度的高低与吸收利用率，和价格的关系问题。因为90年代末有过饲料配方的经验，初略了解过一些。知道蛋白溶解度与豆粕加工工艺有关，溶解度高相对吸收利用率也会较好，相应豆粕质量会相对好一点，价格也会有相应变化。但具体数值不清楚。于是看了一下养殖户料房豆粕标签显示氢氧化钾蛋白溶解度为70%。后又考虑大豆胰蛋白酶抑制剂的问题，也与加工工艺密切相关，于是回来后在网上查了一些资料简单复制如下。供大家参考。

氢氧化钾蛋白质溶解度越高越好
蛋白质溶解度：在一定的氢氧化钾溶液中溶解的蛋白质质量占试样中总蛋白质量的百分数.通常采用氮溶解指数（NSI）和蛋白质分散指数（(PDI)来表示.
原理：用一定浓度的氢氧化钾溶液提取试样中的可溶性蛋白质,在催化剂作用下用浓硫酸将提取液中可溶性蛋白质的氮转化为硫酸铵.加入强碱进行蒸馏使氨逸出,用硼酸吸收后,再用盐酸滴定测出试样中可溶性蛋白质含量；同时,测定原始试样中粗蛋白质含量,计算出试样的蛋白溶解度

豆粕的KHO蛋白质溶解度是表示豆粕加热程度的指标。在一定的氢氧化钾溶液中溶解的蛋白质质量占试样中总蛋白质质量的百分数，生豆粕的KHO溶解度在70-85%之间为正常。如果小于70%则表示加热过度，就会发生美拉德反应，蛋白质变性，降低其利用率，如果大于85%则表示加热不足，豆粕的一些抗营养因子还未完全失去活性，降低了豆粕的品质。

为什么豆粕的蛋白溶解度在70—85%之间算正常？

豆粕的蛋白质溶解度是表示豆粕加热程度的指标。豆粕加热过度，赖氨酸会发生美拉德反应，降低蛋白质利用率。豆粕过生，抗胰蛋白酶活性高，也影响蛋白消化率，所以豆粕不能过生或过熟。
豆粕在加热过程中，抗胰蛋白酶等抗营养因子失去活性，同时赖氨酸也在发生美拉德反应。

蛋白溶解度是代表豆粕加热程度是否过生或者过熟的指标，范围在70~85%为适宜，如果小于70%则表示加热过度了，就会发生美拉德反应，蛋白质变性，降低它的利用率。如果大于85%，则表示加热过生，豆粕的一些抗营养因子还未完全失去活性，使用起来估计会影响消化。

0.2%氢氧化钾蛋白质溶解度是衡量大豆粕过熟的很好指标.20世纪60年代末,Rinehart先生在为Purina公司工作时,首先采用该方法来评定大豆粕加工的适宜程度,之后很快在巴西推广开来.由于该方法简单、易学,重复性和再现性都较好,所以被世界各国广泛采用.我国大型制油企业,也在近几年把该项目列为每批大豆粕的必检指标,检测数据基本在73%以上.据报道:蛋白质溶解度的最佳值在73%～85%之间(Dale等,1987).Araba和Dale(1990)研究的结论是:蛋白质溶解度低于70%的大豆粕营养价值已受到破坏,蛋白质溶解度低于65%,可以肯定大豆粕加热过度.Parson(1998)认为70%～85%是可以接受的蛋白质溶解度范围.近年来,随着加工技术的不断改进和完善,完全可以生产出蛋白质溶解度超过85%甚至达到90%,而尿素酶活性接近于零的优质大豆粕.

１大豆中胰蛋白酶抑制剂的分布    胰蛋白酶抑制剂在大豆中的各部位均有分布，但主要存在于大豆的种子中。大豆种子中胰蛋白酶抑制剂的含量可达总蛋白的６％～８％。
２大豆中胰蛋白酶抑制剂的生化特性
2.1胰蛋白酶抑制剂的结构与功能胰蛋白酶抑制剂是分子量较小的、具有生理活性的功能性蛋白质，大豆中胰蛋白酶抑制剂可分为以下两类：
2.1.1Ｋｕｎｉｔｚ类抑制剂。主要对胰蛋白酶直接地、专一地起作用，这类抑制剂与胰蛋白酶的结合是定量地进行的，即１g分子的抑制剂可以结合１g分子的胰蛋白酶。
2.1.2ＢｏｗｍａｎＢｉｒｋ类抑制剂。可分别与胰蛋白酶和糜蛋白酶结合，由于抑制剂分子内有两个活动中心，故被称为双头抑制剂。    Ｋｕｎｉｔｚ类和ＢｏｗｍａｎＢｉｒｋ类抑制剂是大豆中最主要的两类胰蛋白酶抑制剂，它们在大豆中的含量分别为1.4％和0.6％。这两类胰蛋白酶抑制剂对热、酸、碱的稳定性有所差异，纯化的Ｋｕｎｉｔｚ类抑制剂在30℃以下温度和ｐＨ1～12范围内保持其活性，在80℃短时间加热能使它可逆地变性，而在９0℃加热则使它不可逆地失活。ＢｏｗｍａｎＢｉｒｋ类抑制剂比Ｋｕｎｉｔｚ类抑制剂对热、酸、碱的稳定性强，当在干燥状态、105℃加热或用其０.02％水溶性在100℃加热10ｍｉｎ，仍可保持它们的活性（Ｆｅｎｎｅｍａ１９８５）。关于它们对热的稳定性也有相反的报道，认为ＢｏｗｍａｎＢｉｒｋ类抑制剂比Ｋｕｎｉｔｚ类抑制剂对热更不稳定（Ｄｉｌｉｅｔｒｏｈ和Ｌｉｅｎｅｒ２１１９８９）。
2.2胰蛋白酶抑制剂与靶酶的反应机理    大豆中的胰蛋白酶抑制剂属于丝氨酸蛋白酶抑制剂，它可以和胰腺分泌的丝氨酸蛋白酶系发生反应，胰蛋白酶抑制剂与靶酶相互作用，通常如酶与底物之间的相互作用一样，属于互补型作用机理。两者反应时，抑制剂暴露在外的活动中心与靶酶的活动中心通过氢键相连接，形成稳定的共价型复合物，从而导致酶活动中心的闭锁，使靶酶的活性丧失，与通常的酶催化反应相比，蛋白酶与抑制剂之间反应的米氏常数很低，故蛋白酶与抑制剂的亲和力大，二者可以迅速结合形成复合物。与一般酶的底物不同，抑制剂与酶结合后其活动中心的肽链并不裂解或裂解速度极慢。因此，该复合物虽然可以分解成游离的酶和变性或未变性的抑制剂，但解离速度非常缓慢。    以上说明抑制剂从某种意义上讲可以看作是酶的底物，其与酶的接触部位主要集中于抑制剂活动中心附近的氨基酸残基。
３大豆中胰蛋白酶抑制剂的毒理    胰蛋白酶抑制剂对动物的有害作用主要是引起生长抑制和使某些动物引起胰腺肥大。    胰蛋白酶抑制剂对动物生长产生抑制作用，一般认为有以下两方面的原因：
3.1胰蛋白酶抑制剂能和小肠中的胰蛋白酶及靡蛋白酶结合，形成稳定的复合物，使酶失活，导致食物蛋白质的消化率降低，引起外源性氮的损失。
3.2胰蛋白酶抑制剂可引起胰腺分泌活动增强，导致胰蛋白酶和靡蛋白酶的过度分泌。由于这些蛋白酶含有非常丰富的含硫氨基酸，所以使用于合成体组织蛋白的这些氨基酸转而用于合成蛋白酶，并与抑制剂形成复合物而最终通过粪便排出体外，从而导致内源性氮和机体含硫氨基酸的大量损失。大豆蛋白质本来就缺乏含硫氨基酸，加上抑制剂所引起的含硫氨基酸的额外损失，导致体内氨基酸代谢不平衡，因而阻碍了动物的生长。有研究认为，摄入含有蛋白酶抑制剂的日粮时，通过含硫氨基酸的内源性损失对机体氮平衡的影响，比通过日粮中氨基酸的损失（外源性损失）所致的影响要大（Ｂａｒｔｈ等，１９９４）。
４大豆中胰蛋白酶抑制剂的去除方法
4.1热处理法大豆中胰蛋白酶抑制剂本身为蛋白质或蛋白质的结合体，对热不稳定，充分加热可使之变性失活，从而消除其有害作用。    大豆的加热处理方法有煮、蒸汽处理（常压或高压蒸汽）、烘烤、红外辐射处理、微波辐射处理、挤压膨化（干法或湿法挤压膨化）等。湿法加热（蒸汽、煮等）。通过采用常压蒸汽加热３０ｍｉｎ或９８ｋＰａ压力的蒸汽处理１５～２０ｍｉｎ，可使胰蛋白酶抑制剂失活。此外，挤压膨化的效果也比较好。