重新審視飼料生產過程中蛋白質原料的評價方法

■李 敬 Alejandro Criado 席鵬彬

（AB Vista Asia Pte Ltd.,新加坡 329682）

隨著飼料工業的快速發展，尋找有效的途徑實現飼料生產過程中各個環節的原料質量把控，評價原料營養成分的有效利用率，使其更精準地用于飼料配方，越來越受到飼料企業的重視。近年來，隨著科技的不斷進步，我們可以從整個飼料生產過程中的分析數據提取到更多有價值的信息，這為生產者提供一個新穎的評價模式，以便精準調整所使用的營養方案，更好地滿足動物營養需求，減少營養浪費。

蛋白質原料是動物飼料的重要組成部分，尤其是植物性蛋白原料，如何通過快速有效的方法評估蛋白原料的優劣尤為重要。本文主要介紹近紅外光譜技術在原料評估中的應用，活性賴氨酸對熱損傷蛋白質原料質量評估的重要性，以及利用近紅外模型測定活性賴氨酸含量，旨在改變熱損傷蛋白質原料評估的傳統觀念以及推動近紅外技術在飼料原料質量評估中的應用。

1 近紅外光譜技術在原料評估中的應用

1.1 傳統分析方法的弊端

傳統的濕化學方法通常用于測定和評估飼料或飼料原料的營養成分含量，但不可避免會存在固有的變異性，如取樣的變異性、實驗室的分析誤差、檢測的變異性和實驗室間的差異等。另外，檢測時間較長，所有營養指標的檢測周期一般為1～2周。通常來說，營養師或配方師也會通過已發表的文獻獲取原料營養價值。然而，已發表的數值僅代表原料的平均營養水平，并不能提供原料變異以及批次和時間變化所引起的營養成分變異。

1.2 近紅外光譜技術的應用

近紅外（NIR）光譜技術提供了一種新的分析方法，以幫助現代營養師更好了解飼料原料的質量和變異。NIR在原料樣品的分子水平上提供了光譜特征，因此可以用于預測樣品的成分信息。過去的NIR預測模型僅限于原料中常規養分，如水分、粗蛋白質、粗纖維和脂肪的預測分析。然而，近紅外光譜數據庫的發展使得人們可以預測更多的參數，如原料和成品飼料中的植酸含量、谷物的表觀代謝能（AME）[1]，以及加工處理蛋白原料（如菜籽粕、豆粕等）的活性賴氨酸含量，檢測原料摻假，確定最佳混合時間等，了解這些參數有助于營養師或配方師靈活使用飼料原料，管理控制生產，監控飼料品質，從而更好地滿足動物的營養需求。

2 活性賴氨酸對蛋白質原料質量評估的重要性

2.1 熱處理過程對蛋白質原料的影響

對于畜禽而言，賴氨酸是一種必需氨基酸，由于其自身不能合成，只能從外界獲取來維持動物的健康成長。然而很多研究發現，測定原料或成品飼料中總賴氨酸含量并不能真實體現動物的生物利用率，只能通過動物試驗來測定賴氨酸利用率。

在單胃動物飼糧中，蛋白質原料的質量優劣常受限于熱處理工藝。賴氨酸的α-氨基在熱處理以及常溫條件長期儲存過程中都會與其它化合物發生反應，生成修飾賴氨酸，如糖胺化合物和美拉德產物，包括糠氨酸和羧甲基賴氨酸，以及高水平的賴丙氨酸[2]。此過程是不可逆的，而這些反應使得賴氨酸不能參與吸收和代謝過程，從而降低原料的營養品質。

2.2 活性賴氨酸水平對熱損傷蛋白質原料質量的影響

活性賴氨酸是指總賴氨酸中未發生美拉德反應的那一部分，可以被動物吸收和代謝。通過酸水解法測定的飼料原料總賴氨酸，包含活性和非活性賴氨酸部分，因此并不能真實地反映原料賴氨酸的營養價值。測定標準回腸可消化（SID）活性賴氨酸需要具有被消化和代謝賴氨酸的特征。活性賴氨酸占總賴氨酸百分比可作為熱損傷的有效測量指標，SID活性賴氨酸可作為體現賴氨酸生物利用率的測量指標[3-4]。豆粕和菜籽粕中SID活性賴氨酸的減少與高溫加工相關，可作為劣質原料的評判指標。測定豆粕和菜籽粕中的SID活性賴氨酸含量，有助于決定是否采購和飼料配方的應用，確保使用蛋白原料的飼糧能滿足動物需要，提高動物生產性能。不同產地豆粕的活性賴氨酸變異如表1所示。

表1 2017年豆粕中平均活性賴氨酸占總賴氨酸比值（%）

通過0.2%氫氧化鉀（KOH）溶液測定氮的溶解度是目前評估加工處理蛋白質原料質量的常用方法。KOH溶解度檢測成本低且易操作，因此普遍被認為是豆粕和菜籽粕質量評估的常規工具，適宜溶解度范圍為78%～84%。然而，KOH溶解度測定結果受樣品粉碎粒度影響非常大，同一個豆粕樣品粉碎粒度由184 μm逐漸提高到939 μm時，對應的KOH溶解度則由89.6%降至70.2%，其變化范圍遠超過適宜溶解度范圍[5]。Batal等（2000）[6]測定經不同時間高壓蒸汽處理大豆餅的KOH溶解度，并飼喂肉雞，發現KOH溶解度測定結果表明過熟的大豆餅（67%），飼喂肉雞時增重和飼料利用效率與飼喂加工適宜（76%～79%）豆餅的肉雞無顯著差異，說明KOH溶解度不適合用于評估熱損傷對豆粕品質的影響（詳見表2）。因此，近紅外（NIR）光譜技術提供了一種新的替代方法，測量蛋白質原料的活性賴氨酸含量，作為熱損傷程度的指標。

表2 高壓處理的大豆餅對肉雞生產性能和蛋白溶解度的影響

3 利用近紅外模型測定活性賴氨酸含量

測定活性賴氨酸含量最常用的方法是胍基化、呋絲氨酸和FDNB方法[7-9]。活性賴氨酸并不能直接通過飼料總賴氨酸含量計算出來，如圖1所示。回腸可消化活性賴氨酸的測定是通過給動物飼喂含有標記物的飼糧，并回收回腸內容物樣本而實現。計算標準回腸消化率，同時考慮內源和飼料相關的活性賴氨酸流量。通過使用前面提到的方法作參考，可利用近紅外光譜技術建立原料中總賴氨酸、活性賴氨酸（圖2）以及標準回腸活性賴氨酸含量的定標模型[10]。

圖1 2010～2017年不同地區的507個豆粕樣品中總賴氨酸和活性賴氨酸含量（g/kg，濕基基礎）

圖2 分析豆粕活性賴氨酸測定值和AB Vista飼料質量服務近紅外模型預測值相關性

4 結語

科學的進步使我們能從飼料生產中獲取到更多有價值的信息，同時也為生產者提供更多的途徑和方式來把控飼料的生產過程。近紅外（NIR）技術的快速發展為評價原料和成品飼料的營養價值帶來了新的機遇，通過近紅外技術可以測定獲得超過傳統分析方法的更多參數信息，從而有效支持采購和配方決定，確保飼糧配方更好滿足動物營養需要。