全脂豆粉用於雞隻日糧時，熱處理時間與
偏重亞硫酸鈉對其營養價值的影響 摘 要 進行兩個為期21天的試驗，評估全脂豆粉用於雞隻日糧時，加熱時間與偏重亞硫酸鈉(sodium metabisulfite)對全脂豆粉營養價值的影響。試驗1，雞隻乃餵飼粗蛋白質19％、代謝能3167仟卡／公斤的玉米－大豆粕(粗蛋白44％)日糧或玉米－全脂大豆日糧。大豆未經熱處理或於121℃加熱10、20、30、40、60或90分鐘。大豆粕日糧並添加大豆油，以使之與全脂大豆日糧等能量。試驗中每個日糧處理組4欄，以欄為重複，每欄8隻雞。結果發現，隨著熱處理時間的延長，大豆中的胰蛋白鋛抑制因子、尿素鋛活性與蛋白質溶解度均下降。體增重則隨加熱時間呈二次曲線增加，採食量／增重與胰臟重量呈二次曲線降低(P＜0.01)。雞隻之增重速率及效率以40分鐘大豆熱處理組者最佳；加熱時間再延長60或90分鐘)則性能惡化。 試驗2則將0、1或2％偏重亞硫酸鈉添加至生大豆或於加熱前添加至121℃熱處理10、20或40分鐘的大豆中。每個日糧處理組4欄，以欄為重複，每欄7隻雞。12個日糧處理組均為粗蛋白質19％、代謝能3144仟卡／公斤的玉米－大豆日糧，為加熱時間與偏重亞硫酸鈉添加濃度的複因子設計。結果發現，當熱處理時間增加，雞隻體增重速度與效率呈線性改善(P＜0.01)，胰藏重量則呈線性減輕(P＜0.01)。偏重亞硫酸鈉添加時，卻達雞隻最大性能與最小胰臟重量僅須較短的加熱時間，故有熱處理時間×偏重亞硫酸鈉交互感用存在(P＜0.05)。在本研究中，雞隻以飼予121℃熱處理40分鐘全脂大豆日糧的性能最佳；欲使胰蛋白鋛抑制因子不活化，添加偏重亞硫酸鈉可節省一半的加熱時間。大豆中胰蛋白鋛抑制因子活性與其營養價值的相關程度比尿素鋛活性來的高。 一、前 言 生黃豆含有許多會降低動物生長的抗營養物質(Liener and Kakade, 1980)。其中以胰蛋白鋛抑制因子被認為最重要，因為此化合物會抑制胰蛋白鋛之蛋白質分解作用(Rackis et al., 1986)。 大豆中的胰蛋白鋛抑制因子可被熱破壞，但熱處理的溫度和時間亦須小心控制，否則容易造成加熱過度或加熱不足(Liener and Kakade, 1980)。一些研究者指出，雞與豬隻飼予由穀物－熱處理過之全脂豆粉日糧時，其性能表現比餵飼補充脂肪成等能量之穀物－大豆粕日糧者來的差(Carew and Nesheim, 1961；Jimenez et al., 1963；Klull et al., 1968；Myer and Froseth, 1983；Herkelman and Cromwell, 1989)。關於全脂豆粉用於豬或雞飼料時，以何種熱處理狀況最佳的研究資料仍相當的少。 亞硫酸鹽離子會裂解二硫酸鏈，而改變大豆製品中胰蛋白鋛抑制因子的蛋白質結構(Friedman et al., 1984；Sessa et al., 1988)。Friedman and Gumbmann (1986)曾指稱，用於小白鼠日糧的大豆粉(soy flour)若於熱處理前添加亞硫酸鹽與未添加者比較起來可改善其營養價值。但亞硫酸鹽對全脂大豆營養價值的影響仍未甚明瞭。本研究的目的，乃評估加熱時間與偏重亞硫鹽對全脂豆粉用於雞隻時，其營養價值之影響。
二、材料與方法
此兩個研究所使用的大豆乃來自不同來源，但加工方法相似。將生黃豆於有5毫米篩網的鎚碎機粉碎，並置於25毫米厚之23公分×33公分的淺盤中，以高壓蒸氣釜於121℃，不同時間長度加熱。高壓蒸氣釜的內部容積為36公分(直徑)×52公分(長度)。加熱處理時間長短乃參考以前的研究報告(Fritz et al., 1947；Borchers et al., 1948；Clandinin et al., 1948；Balloun et al., 1953；Moran et al., 1963)設定於可產生加熱不足及加熱過度的大豆。大豆自熱處理終止至從高壓蒸氣釜移出，共為時3分鐘；且此時高壓蒸氣釜的內部溫度為105℃。取出的大豆置於8毫米厚度的金屬淺盤中，於室溫(22℃)自然風乾。 試驗1與試驗2中所使用的生黃豆及溶劑抽油－大豆粕均根據AOAC (1984)的方法重複分析其乾物質、粗蛋白質(N×6.25)、乙醚抽出物與灰分含量(表1)。生大豆、熱處理後大豆與大豆粕亦重複測定其尿素鋛活性(Caskey and Knapp, 1944)及胰蛋白鋛抑制劑活性(Klamerstrand et al., 1981)；並依據Araba and Dale (1990)的方法分別測定大豆蛋白質於KOH溶液中的溶解度。將75毫升之0.2％KOH溶液與1.5克之大豆樣品粉末倒入250毫升的燒杯中，攪拌20分鐘。取混合溶液50毫升以1450×g離心10分鐘。取上層液15毫升，並以Kjeldahl方法(AOAC, 1984)分析氮含量。蛋白質溶解度乃以(KOH抽出溶液之氮含量／最初大豆樣品之氮含量)×100％來表示。 表一 試驗1、試驗2中大豆樣品之乾物質、粗蛋白、乙醚抽出物與灰分含量| 項 目 | 試 驗 1 | 試 驗 2 | |
| 大 豆 粕 | 大 豆 | 大 豆 | |
乾物質，％ 粗蛋白，％a 乙醚抽出物，％a 灰分，％a |
88.0 44.2 0.8 6.8 |
91.2 37.6 18.2 5.2 |
89.1 34.8 18.8 4.8 |
| 成 分 | 試 驗 1 | 試 驗 2 | |
| 日 糧 1 | 日 糧2∼8 | 日 糧1∼12 | |
玉米粉 大豆粕，44％粗蛋白質大豆粉 大豆油 磷酸氫鈣 石灰石粉 鹽 DL－甲硫胺酸 維生素預拌劑與添加物 礦物質預拌劑 |
57.69 31.50 － 5.95 1.29 1.87 0.50 0.20 0.50 0.50 |
57.66 － 37.18 － 1.99 1.47 0.50 0.20 0.50 0.50 |
53.27 － 41.66 － 2.45 0.92 0.50 0.20 0.50 0.50 |
1.試驗1
本試驗使用的大豆與大豆粕經分析，其化學組成(表1)與NRC (1984)所列資料相似。尿素鋛活性(pH值增值法)隨大豆加熱時間之延長，從生黃豆的2.13呈二次曲線下降至加熱90分鐘的無法測出程度。尿素鋛活性(pH增值法)0.05∼0.20常被用來做為大豆粕適當熱處理之指標(Wright, 1981)。此尿素鋛範圍，於本試驗中大豆約加熱30分鐘即可達到。胰蛋白鋛抑制因子亦隨熱處理時間之延長，呈二次曲線降低，由24.0毫克／克(生黃豆)下降至1.6毫克／克(大豆熱處理40分鐘)。與尿素鋛活性對照來看，熱處理並無法完全除去胰蛋白鋛抑制因子。本試驗中，溶劑抽油之大豆粕，其尿素鋛活性為0.05(pH值增值法)，胰蛋白鋛抑制因子含量為2.1毫克／克，介於熱處理30分鐘與40分鐘的大豆含量之間。延長熱處理時間，大豆蛋白的溶解度則呈線性由75％下降至35％。大豆粕的蛋白質溶解度(78.7％)較全脂大豆來的大。
如我們所預期的，與餵飼大豆粕的雞隻比較起來，生黃豆顯著抑制(P＜0.01)雞隻的生長速度與飼料利用效率(表3)。隨著大豆熱處理時間之延長，雞隻的增重速度與效率，則呈二次曲線改善(P＜0.01)，並以40分鐘大豆熱處理組的雞隻性能最佳。雞隻飼予熱處理40分鐘的大豆日糧時，其增重速率比餵飼大豆粕日糧者稍快，飼料利用效率則二者相當。熱處理時間超過40分鐘，則導致增重速率與效率降低，此為大豆加熱過度的結果，當大豆加熱時間增加時，胰臟重量呈二次曲線下降(P＜0.01)並於熱處理40分鐘達平台階段。
表三 雞隻飼予大豆粕或不同長度熱處理時間之大豆對性能影響(試驗1)
| 大豆來源 | 熱處理時間 ( 分 鐘 ) |
體 增 重克 ／ 隻 | 採食量／增重 | 胰 臟 重 量毫克／100克體重 |
| 大豆粕 大豆 大豆 大豆 大豆 大豆 大豆 大豆 變異係數 |
－ 0 10 20 30 40 60 90 － |
550 302 443 494 531 587 528 373 5.6 |
1.47 1.96 1.70 1.63 1.60 1.55 1.61 1.69 3.3 |
355 933 624 472 352 307 304 345 6.0 |
a每處理4欄，每欄8隻雞，試驗為期21天。 b熱處理時間的二次影響(P＜0.01)。 c大豆粕對生黃豆(P＜0.01)；大豆粕對熱處理大豆之平均(P＜0.01)。
2.試驗2
試驗2中大豆樣品的粗蛋白分析值比NRC (1984)所列的報告值來的小(表1)。在未添加偏重亞硫酸鈉的大豆處理組，當熱處理時間由增加至40分鐘，尿素鋛活性亦從2.12下降至0.04 pH單位。除了20分鐘大豆熱處理組添加2％偏重亞硫酸鈉導致尿素鋛活性降低外，偏重亞硫酸鈉之添加對熱處理大豆或生大豆之尿素鋛活性影響相當小。
偏重亞硫酸鈉添加至生大豆，降低胰蛋白鋛抑制因子活性約3∼4毫克／克，但偏重亞硫酸鈉添加至熱處理10或20分鐘的大豆，導致胰蛋白鋛抑制因子活性約下降1／2。偏重亞硫酸鈉之添加對熱處理40分鐘大豆的胰蛋白鋛抑制因子量，則未造成影響。在未添加偏重亞硫酸鈉的大豆處理組，隨著大豆熱處理時間的延長，大豆蛋白的溶解度則呈線性逐漸降低。添加1％偏重亞硫酸鈉導致不同熱處理大豆的蛋白質溶解度，各自提高4∼7％；但2％偏重亞硫酸鈉之添加則無此效果。
熱處理時間增加，增重速率與效率則呈線性改善(P＜0.01)(表4)。偏重亞硫酸鈉添加至加熱不足的大豆(熱處理10或20分鐘)可改善雞隻性能。無論如何，生大豆或熱處理充足的大豆，添加偏重亞硫酸鈉對雞隻的性能並無影響。故導致體增重(P＜0.01)與飼料效率(P＜0.05)均有偏重亞硫酸鈉×熱處理時間之交感作用存在。2％偏重亞硫酸鈉對採食熱處理10與20分鐘大豆之雞隻，其性能的改善程度比1％的添加量來的大。總結來說，雞隻性能對偏重亞硫酸鈉的添加量乃呈線性反應(P＜0.01)。
表四 偏重亞硫酸鈉添加對飼予不同熱處理長度大豆之雞隻性能的影響(試驗2)
熱處理時間 ( 分 鐘 ) |
偏重亞硫酸鈉 (％) |
增 重
( 克 ／ 隻 ) |
採食量／增重 |
胰 臟 重 量
(毫克／100克體重) |
0
10
20
40
變異係數 |
0 1 2 0 1 2 0 1 2 0 1 2 |
336 346 318 445 463 543 516 555 607 610 620 619 8.1 |
1.92 1.87 1.87 1.69 1.61 1.55 1.61 1.54 1.52 1.52 1.49 1.52 3.4 |
889 918 887 656 578 538 435 340 360 324 313 303 9.7 |
熱處理可破壞大豆中胰蛋白鋛抑制因子的活性，但加熱的溫度與時間亦須小心控制。在試驗1與試驗2，低於40分鐘的大豆熱處理，仍無法獲得最佳的雞隻增重速率與效率或使胰臟重量降低至最大程度。在本研究中所使用的加熱狀況，能降低大豆中胰蛋白鋛抑制因子(與可能其他的抗營養物質)的濃度，而達到最佳增重速率與效率者121℃，40分鐘的大豆熱處理。試驗1中，日糧含熱處理60或90分鐘的大豆時，會降低雞隻的性能，主要可能與大豆加熱過度有關。過度的加熱或過長的熱處理時間，由於梅藍反應(Maillard reaction)會降低胺基酸的可利用率(De Valle, 1981)並有破壞某些胺基酸的現象(Rios-Iriarte and Barnes, 1966；Chae et al., 1984；Skrede and Krogdahl, 1985)。
大豆的加工業者一般乃以大豆粕中的尿素鋛活性來做為熱處理適當與否的指標，因為尿素鋛活性的測定比分析胰蛋白鋛抑制因子簡單的多(Wright, 1981)。但無論如何，在目前的研究中尿素鋛活性並不是大豆中胰蛋白鋛抑制因子的一個非常精確的估計參數(γ2＝0.72)。
試驗1與試驗2結果顯示，雞隻日糧中大豆胰蛋白鋛抑制因子的含量，是雞隻飼料利用效率(γ2＝0.92)的良好指標。大豆的尿素鋛活性與胰蛋白鋛抑制因子比較起來，用於做雞隻飼料效率(γ2＝0.63)或體增重(γ2＝0.74)的指標時，就較不正確。大豆的胰蛋白鋛抑制因子含量與雞隻的胰臟重量有高度的相關(γ2＝0.97)；且尿素鋛亦是胰臟重量一個相當良好的指標(γ2＝0.92)。由於Rackis et al, (1986)指稱，胰蛋白鋛抑制因子與尿素鋛活性對加熱過度之大豆粕來說，是不良的指標，故本研究中並未將熱處理90分鐘的大豆處理組數據列入迴歸計算。
大豆胰蛋白鋛抑制因子的二種主要型態，Kunitz與Bowman-Birk抑制劑各有 2和7個雙硫鏈。我們可切斷這些抑制劑結構中之雙硫鏈，而使其不活化(Steiner, 1965；Hogle and Liener, 1973)。在濕度高的情況下，大豆加熱可使這些抑制物質的雙硫鏈裂解，而失去活性。亞硫酸鹽離子是偏重亞硫酸鈉之作用成分(Sessa et al., 1988)，並能裂解雙硫鏈形成硫醇與S－磺酸衍生物(Cecil and Mchee 1955)。欲使亞硫酸鹽與大豆胰蛋白鋛抑制因子的雙硫鏈作用，似乎須有熱的存在(Friedman and Gumbmann, 1986；Sessa et al., 1988)。試驗2的結果支持此假設，因為添加偏重亞硫酸鈉到生大豆中，對生大豆的胰蛋白鋛抑制因子的影響相當小。但無論如何，在中度熱處理的情況下(10或20分鐘)，偏重亞硫酸鈉可有效降低大豆胰蛋白鋛抑制因子的活性，並改善雞隻性能。DiBella and Liener (1969)建議，熱處理可展開胰蛋白鋛抑制因子的分子，而使得其雙硫鏈暴露出來，故對化學劑的不活化作用相當敏感。
大豆添加2％偏重亞硫酸鈉時，飼予含10或20分鐘熱處理大豆日糧的雞隻，其性能呈線性改善(P＜0.01)。但與1％添加量比較起來，2％偏重亞硫酸鈉對大豆胰蛋白鋛抑制因子的活性並無更進一步的降低作用。事實上，飼予含處理2％偏重亞硫酸鈉並加熱20分鐘大豆日糧的雞隻，其體增重、採食量／增重與胰臟重量均與採食熱處理40分鐘大豆日糧的雞隻差不多。Friedman and Gumbmann (1986)建議，除了對胰蛋白鋛抑制因子的影響外，偏重亞硫酸鈉可破壞大豆蛋白結構中的雙硫鏈而增進大豆蛋白的營養價值。
大豆蛋白質溶解度，隨著加熱時間的增加，呈線性降低。在兩個試驗中，熱處理40分鐘的大豆蛋白質溶解度的50％，且餵予雞隻亦獲得最佳性能。在試驗1中，加熱過度大豆日糧處理組雞隻性能的降低，亦與大豆蛋白質溶解度更進一步之下降有關。這些結果建議，大豆蛋白質於KOH中的溶解度應該可以用來測定大豆是否加熱過度。大豆添加1％偏重亞硫酸鈉導致熱處理大豆的蛋白質溶解度提高，與Friedman and Gumbmann (1986)與Sessa et al., (1988)之研究結果一致。2％偏重亞硫酸鈉對蛋白質溶解度之缺乏改善效果的原因並不清楚。可能是高濃度的偏重亞硫酸鈉會某種程度的改善大豆蛋白質的結構，而妨礙了蛋白質溶解度正確的分析。蛋白質溶解度之改變於營養上的重要性仍未完全明瞭，有待更進一步的研究探討。
(譯自J. Anim Sci. 1991 69：4477∼4486)
飼料營養雜誌(64~74)
92年．第五期─許瓊瑛譯
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