β-伴大豆球蛋白對仔豬抗營養閾值的研究進展

冷兆澤，鮑 男，孫澤威*

（1.吉林農業大學動物科學技術學院，吉林長春 130118；2.吉林農業大學動物營養與飼料科學吉林省重點實驗室，吉林長春 130118）

大豆是人類食品和畜禽飼料中主要的優質植物蛋白來源，在畜牧業生產和國民經濟發展中具有重要的戰略地位。降低大豆抗營養因子對畜禽健康和日糧養分利用效率有良好的改善作用，同時也是節約大豆蛋白資源的有效途徑。研究表明，零抗原或低抗原大豆制品的飼用價值可達到動物蛋白水平，每噸去抗原大豆蛋白飼料與動物蛋白相比可降低1 000 元成本[1]。

β-伴大豆球蛋白是大豆抗原蛋白中熱穩定性較高、致敏性較強的一種，可引起仔豬等幼齡動物產生過敏反應，破壞動物腸道形態結構，降低飼料利用效率[2-3]，是限制大豆蛋白安全、高效利用的主要瓶頸。多年來，人們采用物理、化學、生物學等方法對大豆抗原蛋白的去除進行了深入探索，但目前豆粕等常規大豆蛋白飼料中仍殘留不同程度的大豆抗原蛋白。因此，以熱穩定性較高、致敏性較強的β- 伴大豆球蛋白為標尺，評估大豆抗原蛋白對仔豬等幼齡畜禽的抗營養閾值，科學選擇大豆制品、安全的添加水平，對于避免大豆抗原蛋白的負面影響、提高大豆蛋白源在仔豬日糧中的科學配置具有重要意義。

1 β-伴大豆球蛋白的理化性質及對仔豬致敏機制

1.1 β-伴大豆球蛋白的理化性質 β-伴大豆球白約含糖基4%～5%，為三聚體糖蛋白，分子量為140～180 ku，由α（67 ku）、α′（71 ku）和β（50 ku）3 種亞基組成。β-伴大豆球蛋白的組成中發現6 種聚合形式，為ααα、ααα′、ααβ、αα′β、α′ββ 和 αββ[4]，有些大豆品種還含有β′亞基。β-伴大豆球蛋白的3 個亞基都富含亮氨酸、精氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸和天門冬酰胺，且α 和α′亞基的氨基酸組成相似，都僅有少量蛋氨酸。β-伴大豆球蛋白可引起動物機體出現致敏反應和炎癥反應，降低其生長性能[5-8]。

1.2 β-伴大豆球蛋白對仔豬的致敏機制 β-伴大豆球蛋白對仔豬產生致敏反應主要是由特異性抗體IgE 介導的急性過敏反應（I 型過敏反應）和由特異性T 淋巴細胞介導的遲發型過敏反應（IV 型過敏反應）[9-10]。當仔豬采食含大豆抗原蛋白的日糧后，大部分β- 伴大豆球蛋白以小肽和氨基酸的形式被分解，僅少量β-伴大豆球蛋白穿過小腸上皮細胞進入機體。抗原刺激機體產生IgE，大量IgE 抗體立即與胃腸道和其他組織中肥大細胞表面上的相應受體結合，從而引起肥大細胞脫粒和釋放活性介質，如組胺、5-羥色胺和一些細胞因子，導致典型的超敏反應[11]，這些活性物質可使腸道通透性增強，引起組織局部水腫、食糜流動速度加快等反應。T淋巴細胞介導的過敏反應由多種細胞因子參與完成，并導致血清型IgM、IgG 等升高，并結合抗原產生復合物沉積在腸壁上，持續對腸道黏膜造成損傷[12]。β- 伴大豆球蛋白對仔豬造成不同程度的致敏反應，最終會導致仔豬生長性能降低、養分消化吸收能力下降、腸道健康受損等不良影響[13-17]。

2 大豆制品中β-伴大豆球蛋白含量

目前檢測大豆制品中β-伴大豆球蛋白含量的常用方法主要包括聚丙烯凝膠電泳（SDS-PAGE）法、高效液相色譜法、ELISA 法[18-21]。其中高效液相色譜法（包話色譜-質譜聯用法）操作繁瑣，檢測成本高，在實際生產中使用較少。SDS-PAGE 法是根據大豆抗原蛋白的特征條帶染色后顏色的深淺來估算β-伴大豆球蛋白含量，雖然該方法具有操作簡單、檢測成本低等優點，但不能區分抗原蛋白是否具有活性，定量不夠精確，既不利于生產企業對大豆及其副產品質量進行精準監控，又不利于飼料和養殖企業對其開展合理評價和選擇。ELISA 法具有敏感度高、特異性強、快速簡單、易操作等優點，被廣泛應用于大豆抗原蛋白的檢測。

近年來不同大豆制品中β-伴大豆球蛋白的檢測結果見表1。在各類大豆制品中，生大豆中β-伴大豆球蛋白含量最高。加熱可降低具有抗原活性的β-伴大豆球蛋白含量，降低程度與加熱程度有關。豆粕由于熱處理程度低，抗原蛋白下降幅度較小。發酵豆粕由于加工工藝、生產條件、發酵深度以及出廠品控等因素差異而出現β-伴大豆球蛋白含量差別較大。

表1 不同大豆制品中β-伴大豆球蛋白含量 mg/g

3 不同大豆制品對仔豬的飼用效果與β-伴大豆球蛋白的關系

3.1 仔豬日糧中常用大豆制品對仔豬飼喂效果與β-伴大豆球蛋白的關系 眾多研究者采用不同大豆制品，如Song 等[28]以13.33%豆粕+24.18%發酵豆粕和36.26%發酵豆粕、章世元等[29]以16.5%豆粕+17.5%發酵豆粕、劉欣等[30]以24.5%發酵豆粕、劉海燕等[31]以14.27%豆粕+14.27%發酵豆粕和28.54%發酵豆粕、Feng 等[32-33]以24.5% 發酵豆粕和26.5% 發酵豆粕、Jeong 等[34]以39.30%發酵豆粕為主要蛋白源飼喂斷奶仔豬，由于采食含有大豆抗原蛋白的日糧導致仔豬過敏從而引起腹瀉率升高，最終導致采食量下降、消化不良、降低飼料的利用率等；與β-伴大豆球蛋白含量較高的普通豆粕相比，添加發酵豆粕有效改善了仔豬腹瀉率、生長性能、養分表觀消化率、回腸表觀消化率、小腸絨毛形態、小腸消化酶活性和血清尿素氮含量等。

穆曉峰等[35]、Qiao 等[36]、廖珂等[37]分別利用17.5%、18.5%、27.53% 膨化大豆代替普通豆粕飼喂仔豬，結果表明飼喂β-伴大豆球蛋白含量較低的膨化大豆可顯著提高仔豬日增重、降低腹瀉率、改善腸道形態、降低十二指腸和回腸隱窩深度、減緩小腸上皮細胞的遷移率和周轉時間。

此外，Xie 等[38]用含有21%的普通豆粕+6%的膨化大豆作為對照組，試驗組用9%豆粕+6%膨化大豆+15%發酵豆粕作為豆類蛋白源飼喂三元雜交仔豬，發現對照組的日增重、日采食量低于試驗組，耗料增重比、腹瀉率等均高于試驗組，對照組空腸絨毛形態有明顯的破損及脫落，且微絨毛形態不規則，不完整。Cheng 等[39]用含21%普通豆粕+6%膨化大豆作為對照組，試驗組用13%豆粕+6%膨化大豆+10%發酵豆粕作為豆類蛋白源飼喂斷奶仔豬，結果表明，添加發酵豆粕后改善了仔豬生長性能和血清中總蛋白、尿素氮含量。

綜上所述，生物發酵、膨化擠壓等工藝可有效降低β-伴大豆球蛋白含量。隨著日糧中β-伴大豆球蛋白含量的降低，仔豬生長性能、養分表觀消化率、小腸消化酶活性等得到顯著改善。

3.2 日糧添加純化β- 伴大豆球蛋白對仔豬的飼喂效果隨著大豆抗原蛋白領域研究的深入，研究者以純化的大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白及亞基為研究對象開展了深入細致的研究，排除了其他抗營養因子的干擾。黃瓊[40]向無大豆仔豬日糧中添加4% β-伴大豆球蛋白，血清中組胺、IgE、IgG 水平顯著提高。曹程鳴等[41]選用24日齡仔豬為研究對象，對照組飼喂無大豆制品的基礎日糧，試驗組向基礎日糧中分別添加劑量為500、2 000、5 000 mg/kg 體重的β- 伴大豆球蛋白、大豆球蛋白，結果表明β-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白顯著降低了斷奶仔豬小腸緊密連接蛋白 ZO-1 表達量，且降低程度隨抗原蛋白添加劑量的增加而增大。馬良友等[42]在含有25%膨化大豆的基礎日糧中，按照試驗仔豬初始體重分別向試驗組日糧中添加3.9、15.6、39.0 g/kg 的β-伴大豆球蛋白，結果表明，添加15.6、39.0 g/kg 組仔豬血清中IL-2、IL-4、IL-6、IL-8 顯著升高，小腸絨毛高度降低、隱窩深度增加。

表2 日糧中β-伴大豆球蛋白含量與仔豬飼喂效果的關系

結合不同大豆制品中β-伴大豆球蛋白含量的測定結果及其對仔豬的飼喂效果的研究報道，可對β-伴大豆球蛋白在仔豬日糧中的安全劑量做出以下推算（表2）。當仔豬日糧中β-伴大豆球蛋白含量高于2.95%時，其抗營養作用開始顯現；當β-伴大豆球蛋白含量低于2.63%時，在多數試驗中未發現顯著的抗營養作用。

4 小結與展望

大豆抗原會造成幼畜腸道損傷，影響其飼料蛋白質利用率。盡管國內外已開展了很多大豆及其制品以及純化的β- 伴大豆球蛋白對仔豬的生產性能、腸道健康、養分消化率等研究，可初步推算β- 伴大豆球蛋白在仔豬日糧中的安全閾值。但更加精確的抗營養閾值仍有待進一步研究確定。向基礎日糧中梯度添加純化的β- 伴大豆球蛋白，以生產性能、養分消化利用、腸道形態、致敏反應、腹瀉率等參數為評價指標，深入探究β-伴大豆球蛋白對仔豬及其他幼畜的抗營養閾值，進而確定仔豬及其他幼畜日糧中大豆蛋白源的安全用量。研究結果對于有效提高仔豬等幼齡動物的飼料利用效率、合理配置飼料資源、改善動物健康具有重大意義。