大豆浓缩蛋白的生产工艺.营养组成及在动物日粮中的应用

大豆浓缩蛋白的生产工艺、营养组成及在动物日粮中的应用1

李林桂肖伟伟葛梦兰

（成都美溢德生物技术有限公司，成都610222）摘要：大豆浓缩蛋白（soy protein concentrate ，SPC ）是豆粕深加工后的一种产品，粗蛋白质含量高和抗营养因子低是其主要特征。本文简述了大豆浓缩蛋白的生产工艺和营养组成，并重点论述了大豆浓缩蛋白在断奶仔猪和水产日粮中的应用。

关键词：大豆浓缩蛋白；生产工艺；营养组成；断奶仔猪；水产

Technology, Nutrition and Application in Animal Diets of Soy Protein Concentrate

LI Lingui XIAO Weiwei Ge Menglan

(Chengdu Mytech Biotechnology Co., Ltd., Chengdu, 610222, China ) Abstract:Soy protein concentrate, which is a product from soybean, has high protein and low antinutritional factors. In this paper, we describe the technology and nutritional composition, as well as the application of soybean protein concentrate in weaned piglets and aquatic feeds.

Keywords:soy protein concentrate; technology; nutrition; weaned piglets; aquaculture 大豆浓缩蛋白（soy protein concentrate ，SPC ）是豆粕除去大量非蛋白成分后的剩余物，以干基计粗蛋白含量应不低于65%（《中国饲料成分及营养价值表》2013年第24版），去除的非蛋白成分主要是可溶性碳水化合物、低分子含氮物和矿物质[1]。自20世纪50年代SPC 工业化生产以来，就广泛应用在食品和饲料工业[2]。SPC 作为植物蛋白原料，在断奶仔猪日粮中主要考虑用来提供氮源，饲料配方中SPC 虽不能完全替代鱼粉和血浆蛋白粉，但可以替代豆粕；在水产日粮中主要考虑对鱼粉的替代，但鱼种不同，替代比例差异较大。本文就SPC 的生产工艺、营养成分和断奶仔猪与水产日粮中的应用做一综述。

1大豆浓缩蛋白的生产工艺简介

收稿日期：

作者简介：李林桂（1987—），男，四川雅安人，硕士，主要从事动物营养与饲料研究工作E-mail ：[email protected]，手机：[1**********]，电话：028-85698303

工艺Technology 优点Advantages

①大豆乳清蛋白损失少；②氨基酸含量

醇法Aqueous alcohol wash

和比率几乎没有影响；③醇容易清除

酸法Acid wash

热变性法Heat denaturation ①NSI 高；②主要溶剂是水，安全廉价①工艺简单；②成本低廉

①可保持蛋白质的物理化学特性；②蛋

超滤膜法Ultrafiltration 白质回收率高；③NSI 高；④不需处理

废水①成本较高，畜牧行业难以接受solubility index ，NSI ）低①豆粕吸水溶胀，去除成本高；②风味较差①发生美拉德反应；②蛋白质不可逆变性缺点Disadvantages ①醇易燃易爆；②氮溶解指数（nitrogen

SPC 是豆粕进一步深加工的产物，如表2所示，和去皮豆粕相比粗蛋白约提高了35.7%，氨基酸的含量也有不同比例的提高；而和鱼粉（粗蛋白质67%）相比，粗蛋白虽然接近，但氨基酸组成却不如鱼粉平衡，尤其蛋氨酸含量不到优质鱼粉含量的一半。

表2SPC 、去皮豆粕、鱼粉的粗蛋白和氨基酸组成

Table 2Protein and amino acid composition of SPC, dehulled soybean meal and fish meal

SPC

粗蛋白%Protein

干物质%Dry matter

氨基酸%Amino acid

赖氨酸

蛋氨酸

蛋+胱氨酸

苏氨酸

色氨酸

异亮氨酸

亮氨酸

精氨酸

苯丙氨酸

缬氨酸组氨酸4.230.911.892.730.783.195.204.943.453.381.822.990.681.411.850.652.103.573.432.332.261.224.971.862.462.740.772.614.943.932.613.112.0165.093.0去皮豆粕Dehulled soybean meal 47.989.067%鱼粉Fish meal 67.092.4

SPC 除了对蛋白进行“浓缩”之外，还大幅度减少了大豆抗营养因子。大豆抗营养因子主要包括两类：第一类是抗原蛋白如蛋白酶抑制因子、大豆凝集素、大豆球蛋白和β-大豆球蛋白等；第二类是低聚糖如蔗糖、水苏糖、棉籽糖等。SPC 加工工艺清除抗营养因子的途径有：（1）溶剂可以清除大部分低聚糖；（2）溶剂可以使蛋白质变性从而破坏大豆抗原蛋白结构；（3）后期加热温度和时间控制可减少热不稳定抗原，如蛋白酶抑制因子、大豆凝集素和皂苷等。Hancock 等[6]报道乙醇提

取后胰蛋白酶抑制因子降低了66.8%，进一步热处理降低幅度可达90%以上。

目前生产中关注的抗营养因子主要是胰蛋白酶抑制因子、大豆球蛋白、β-大豆球蛋白和凝集素，研究证实它们确实阻碍动物对营养物质的消化利用[7]，几种大豆蛋白的抗营养因子含量见表3。

表3几种大豆蛋白的抗营养因子含量

Table 3Antinutritional factors in soy products

大豆[8]

项目Items

Soybean

脲酶活性Urease activity, pH-rise

胰蛋白酶抑因子

40-50

Trypsin Inhibitor, mg/kg

大豆球蛋白Glycinin, mg/kg

β-大豆球蛋白

＞60,000

β-conglycinin,mg/kg

凝集素Lectins, mg/kg

低聚糖Oligosaccharides, %

皂苷Saponins, %3,500140.510-200150.6000＜130＜1-0---16,000-＜10＜5＜5180,00066,000-＜100＜10＜101-8＜12＜3＜3.52.0Soybean meal 0.05-0.5Soybean protein isolate ＜0.05＜0.05--豆粕[8]大豆分离蛋白[8]SPC1[8]SPC2SPC3注：SPC2和SPC3数据来源于公司产品宣传资料。3大豆浓缩蛋白在动物上应用效果

3.1大豆浓缩蛋白在断奶仔猪日粮中的应用

SPC 在早期断奶仔猪上作为蛋白原料应用，针对脱脂奶粉、鱼粉、血浆蛋白粉、去皮豆粕和哈姆雷特蛋白等原料的比较研究表明，断奶仔猪日粮中应用SPC 效果优于去皮豆粕，略优于哈姆雷特蛋白，尚不确定能否替代脱脂奶粉，不能替代鱼粉和血浆蛋白粉。

3.1.1断奶仔猪日粮中大豆浓缩蛋白和脱脂奶粉比较研究

SPC 替代脱脂奶粉日粮设计除了考虑蛋白、赖氨酸平衡还须考虑乳糖平衡。在25日龄断奶仔猪上，SPC 和脱脂奶粉作为日粮中唯一蛋白质来源，SPC 组日粮额外添加乳糖，调节其他物质使两组日粮基本等蛋白、等能量、等纤维、等脂肪、等灰分和等乳糖，SPC 组在断奶后0-3天日增重（average daily gain ，ADG ）为47g/d，而脱脂奶粉组仅5g/d；但3天之后SPC 组ADG 逐渐落后脱脂奶粉组，

0-6天SPC 组ADG 仅达到脱脂奶粉组的40%。进行0-10天全程比较，SPC 组ADG 比脱脂奶粉组少54g/d，整个过程中平均日采食量（average daily feed intake ，ADFI ）无显著差异[9]。但是在相似的日粮条件下，Sohn 等[10]研究结果表明SPC 替代脱脂奶粉对3-5周龄的断奶仔猪ADG 、ADFI 和料肉比（feed/gain，F/G）均无显著性影响。所以，就查阅的文献来看，在断奶仔猪日粮中，SPC 是否能完全替代脱脂奶粉尚不能确定。

3.1.2断奶仔猪日粮中大豆浓缩蛋白和鱼粉的比较研究

Tokach 等[11]配置等氮等赖氨酸的SPC 组和鱼粉组日粮，日粮其余蛋白由粗蛋白为44%的豆粕等量补足，以调节日粮蛋白质、赖氨酸和蛋氨酸基本一致。仔猪21天断奶，过渡7天后饲喂试验日粮，结果发现7-14天SPC 组生长性能显著差于鱼粉组：鱼粉组ADFI 低50g/d，但是ADG 却高90g/d，导致F/G低0.58；7-28天比较来看，两组ADG 相同都为870g/d，但是SPC 组ADFI 却多了30g/d，导致F/G高了0.04。Nørgaard等[12]也采用相似的日粮设计，只是选用的SPC 是哈姆雷特蛋白（HP200，粗蛋白53.2%），不足的蛋白也使用去皮豆粕来补足，仔猪28日龄断奶后直接饲喂两种日粮，7天统计一次结果，发现SPC 组ADFI 、ADG 和F/G比鱼粉组差，全期1-28天ADG 低于鱼粉组50g/d，ADFI 低于鱼粉组53g/d，F/G高于鱼粉组0.04。综合两人的研究得出结论：在断奶仔猪日粮中SPC 不能替代鱼粉。

3.1.3断奶仔猪日粮中大豆浓缩蛋白和血浆蛋白粉的比较研究

21日龄断奶仔猪饲喂包含SPC 和血浆蛋白粉的日粮，统计第10天、2周和4周仔猪的生长指标均显示SPC 组差于血浆蛋白粉组，尤其在断奶初期，差异更加明显。Che 等[13]设计的血浆蛋白粉组日粮血浆用量4%对比SPC 组SPC 用量4.88%，日粮其他蛋白原料还有鱼粉、发酵豆粕、去皮豆粕和膨化大豆，调节两组日粮能量、粗蛋白、钙磷和主要氨基酸含量基本一致，评价0-10天的ADG 、ADFI 和F/G，结果显示血浆蛋白粉组比SPC 组ADG 提高约30%，ADFI 提高约11%，综合来看F/G下降了0.28。Tokach 等[11]设计血浆蛋白粉3.88%对比SPC 5.74%的日粮，其余蛋白由粗蛋白为44%的豆粕等量补足，调节日粮蛋白质、赖氨酸和蛋氨酸基本一致。评价断奶后7-14天和7-28天的生长指标，结果表明7-14天，血浆蛋白粉组ADG 提高约43%，ADFI 提高约13%，F/G下降了0.59，7-28天ADG 和ADFI 分别提高8%和4%，F/G降低0.04。两人的研究日粮基本上是按照等氮替代的方式设计，之所以有量上的差异，推测原因是原料的来源有差异，但是不同来源的原料表现出相似的结果：在早期断奶仔猪日粮中SPC 不能替代血浆蛋白粉。

3.1.4断奶仔猪日粮中大豆浓缩蛋白、去皮豆粕和哈姆雷特蛋白HP300的比较研究

相比豆粕而言，应用SPC 日粮的小猪肠道更健康，营养物质消化率更高[14]，同时具有更低的免疫原性，降低仔猪对大豆抗原的过敏反应[15]。哈姆雷特蛋白HP300，粗蛋白质约55%，比SPC 偏低。Yang 等[14]采用等量等能值的方式设计日粮比较SPC 、豆粕（粗蛋白质约48%）和哈姆雷特蛋白HP300，用量都为8%，日粮还应用了血浆蛋白粉和鱼粉，整个日粮粗蛋白水平基本接近，仔猪23日龄断奶后直接饲喂试验日粮，结果表明SPC 组生产性能指标显著优于豆粕，略优于HP300。

SPC 在断奶仔猪日粮中的进一步研究主要集中在两个方面：一是通过添加其他物质提高SPC 的利用效率，Cervantes-Pahm [16]的研究就证明了SPC 添加大豆油之后日粮利用率得到增加，；二是通过酶解[17-18]或者是微生物发酵[14]等手段对SPC 进一步处理以获取消化利用率更高、更利于动物健康的产物。3.2大豆浓缩蛋白在水产日粮中的应用

SPC 粗蛋白含量和鱼粉接近，价格却比鱼粉便宜，故而众多学者在不同鱼品种日粮中尝试用SPC 替代鱼粉，结果显示品种不同，替代比例差异较大，大多数品种日粮中鱼粉不能被SPC 完全替代。SPC 氨基酸组成不如鱼粉平衡，尤其蛋氨酸含量仅是优质鱼粉的1/2是限制性因素之一，另外SPC 适口性较鱼粉差是另一限制性因素[19-20]。

淡水鱼鲤鱼（Cyprinus carpio ）[21]中的替代研究表明，18℃时，SPC 组比鱼粉组蛋白和脂肪表观消化率高，但在25℃时，只有蛋白表观消化率显著高于鱼粉组，而且钙磷表观消化率两个温度条件下均显著低于鱼粉组；虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss ）日粮中SPC 替代鱼粉的研究较多，表5中列举了4位研究者的替代研究，日粮蛋白质由鱼粉和SPC 提供，不同替代组之间蛋白水平基本一致，从最适替代比来看，在虹鳟日粮中，SPC 可以部分甚至完全替代鱼粉而不影响虹鳟的生长性能和鱼体组成。

表4虹鳟中SPC 替代鱼粉研究鱼粉

Fish meal, %

65

-粗蛋白Crude protein, %43-4739-42等氮替代比例Replace ratio, %0、33、67、1000、50、75、100最适替代比Optimal ratio, %10075参考文献References [22][23]

51

5339-4243、450、50、75、1000、63、82、10050100[24][25]参考文献：

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