亞麻籽粕脫毒工藝及其在動物飼料中的應(yīng)用

翟雙雙， 楊 琳

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，廣東廣州 510642）

亞麻亦稱胡麻，是世界上十大油料作物品種之一。亞麻籽有多種功能，其經(jīng)過壓榨之后生產(chǎn)的亞麻油中含有豐富的亞油酸和亞麻酸，二者都是人體及動物必需的脂肪酸。亞麻籽經(jīng)過榨油之后的殘?jiān)褪莵喡樽哑桑捎谄浜锌範(fàn)I養(yǎng)因子和有毒成分，而大部分被丟棄，造成資源的浪費(fèi)。采用合適的方法對其進(jìn)行脫毒處理可以增加其利用價(jià)值，從而擴(kuò)大蛋白質(zhì)飼料的來源。

1 亞麻籽粕的營養(yǎng)價(jià)值

亞麻籽粕是亞麻籽經(jīng)過加工后的副產(chǎn)品，其蛋白質(zhì)含量豐富，可以作為動物的蛋白質(zhì)飼料來源之一。陳立業(yè)等（2013）用近紅外光譜技術(shù)（NIRS）對胡麻餅的營養(yǎng)成分進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，50個(gè)不同來源胡麻餅中干物質(zhì)（DM）、粗灰分（CA）、粗蛋白質(zhì)（CP）、粗脂肪（EE）和能量（GE）的變化范圍分別為 90.51%～93.74%、3.83% ～ 9.75%、30% ～ 34.90%、4.37% ～16.12%、17.89%～20.00%。亞麻籽粕中賴氨酸含量不足，而精氨酸含量較高，因此在使用亞麻籽粕作為動物飼料時(shí)要與賴氨酸含量高的飼料搭配使用，以保證日糧氨基酸平衡（Megnis等，2002）。亞麻籽粕中的核黃素、泛酸和尼古酸含量豐富，但是缺乏維生素 A、維生素 D、維生素E、維生素 B12（Wanasundara，1993）。 亞麻籽經(jīng)過壓榨提取后核黃素和硫胺素的含量下降，但是磷酸的含量無變化，此外粕中亞麻酸的含量占總的脂肪酸含量的50%（Giacomino等，2013）。有研究表明，經(jīng)過壓榨的亞麻籽粕不僅可以提高養(yǎng)分消化率，還能夠使部分抗?fàn)I養(yǎng)因子失去活性（Frias等，2011）。

2 亞麻籽粕的抗?fàn)I養(yǎng)因子及有毒成分

2.1 亞麻籽膠 亞麻籽中含有5%～10%的亞麻籽膠，主要存在于亞麻籽表皮，一般在亞麻籽殼中。亞麻籽膠有持水性、穩(wěn)定性、黏性、乳化性以及發(fā)泡性等多種特性（崔寶玉等，2010）。亞麻籽膠由中性多糖和酸性多糖組成，其中酸性多糖與中性多糖的摩爾比是2∶1，并含有少量蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)的天然高分子復(fù)合膠 （劉勇和劉惠軍，2001）。Fedeniuk和Biliaderis（1994）發(fā)現(xiàn)亞麻籽膠中性多糖具有較高的特性黏度，在pH 5.0～9.0表現(xiàn)出穩(wěn)定的黏性，但是加入電解質(zhì)后可大大降低黏度。正是因?yàn)閬喡樽涯z的黏性存在使得被包裹的蛋白質(zhì)不能被單胃動物有效利用。有研究表明，亞麻籽的蛋白質(zhì)利用率較低的主要原因就是亞麻籽膠的存在（Shen 和 Chavez，2003）。

2.2 亞麻亭、植酸、胰蛋白酶抑制因子 亞麻亭是谷氨酸二肽，在亞麻籽粕中的含量為100 mg/kg，其水解產(chǎn)物能夠與吡哆醛和磷酸吡哆醛縮合生成穩(wěn)定的化合物，所以是維生素B6的抑制因子，采用熱處理可以減少亞麻亭的含量 （魏長慶等，2012）。所以經(jīng)過壓榨的亞麻籽粕其亞麻亭的含量降低，但是在作為畜禽日糧時(shí)仍然要注意維生素B6的適量添加。

植酸大多以植酸鈣、植酸鉀、植酸酶等形式存在于植物的種子中，能與蛋白質(zhì)形成復(fù)合物，并且可以與礦物質(zhì)和部分微量元素絡(luò)合，從而減少動物體對這些營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用。

胰蛋白酶抑制因子能夠抑制胰蛋白酶的活性，從而使得胰蛋白酶的消化吸收降低。亞麻籽粕中該抑制因子對動物及人的影響不大。

2.3 生氰糖苷 亞麻籽的生氰糖苷主要有二糖苷和單糖苷，主要存在于亞麻籽的殼和仁中，生氰糖苷的含量與亞麻籽的收獲季節(jié)、氣候條件、種植方式和亞麻的品種有關(guān)，亞麻籽含油少則生氰糖苷含量就高，如果含油多則生氰糖苷含量就低。亞麻籽在貯藏過程中氰化物的含量會下降 （孫蘭萍和許暉，2007）。生氰糖苷本身并沒有毒性，但是被動物采食含有生氰糖苷的食物后，經(jīng)過動物的咀嚼、混合，植物的組織結(jié)構(gòu)遭到破壞，在適宜的條件下（適量的水，pH 5左右，溫度40～50℃），生氰糖苷和酶作用產(chǎn)生氫氰酸引起動物中毒。氫氰酸被動物吸收后，隨血液循環(huán)進(jìn)入組織細(xì)胞，透過細(xì)胞膜進(jìn)入線粒體，氰離子能夠與氧化型細(xì)胞色素氧化酶的Fe3+結(jié)合，形成高鐵細(xì)胞色素氧化酶，從而導(dǎo)致細(xì)胞色素氧化酶失去傳遞電子，激活分子氧的能力，因此組織細(xì)胞不能利用氧，導(dǎo)致細(xì)胞中毒性缺氧癥（王建華和張樹方，2002；王俊東和董希德，2001）。

3 亞麻籽粕中生氰糖苷的去除方法

3.1 蒸煮法 蒸煮法是在高溫、高壓下進(jìn)行的，β-葡萄糖苷酶活力隨反應(yīng)溫度的升高而升高，但超過一定的溫度則失活，生氰糖苷容易在酶的作用下釋放出氫氰酸，此外，高壓也能夠使生氰糖苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)遭到破壞，或使其他的抗?fàn)I養(yǎng)因子化學(xué)結(jié)構(gòu)破壞，從而起到脫毒的效果。楊宏志等（2008）通過研究表明，蒸煮法的最佳脫毒工藝參數(shù)為蒸煮溫度120℃，蒸煮時(shí)間25 min。但是該種方法會造成營養(yǎng)物質(zhì)的損失。

3.2 溶劑法 溶劑法脫毒技術(shù)是根據(jù)生氰糖苷溶于有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，從而達(dá)到除去生氰糖苷的目的。楊宏志（2005）研究了溶劑系統(tǒng)、加水量、浸提次數(shù)和浸提溫度對脫毒效果的影響，結(jié)果表明，由85%乙醇、5%氨水和10%的水 （按容積計(jì)），組成的溶劑系統(tǒng)來除去生氰糖苷是最合適的，其中最佳溫度為40℃，最佳浸提次數(shù)是3次。李高陽和丁霄霖（2010）用實(shí)驗(yàn)室串級模擬四級逆流萃取工藝使得亞麻籽粕中的生氰糖苷殘余量少于0.7mg/kg。由此看出溶劑脫毒法效率較高，但是有機(jī)溶劑不易回收，而且成本較高，易對環(huán)境造成污染，所以要選擇合適的溶劑進(jìn)行脫毒。

3.3 微波法 微波法脫毒的原理是微波加熱時(shí)水吸收能量快所以升溫快，就不會引起其他物質(zhì)升溫過快，這樣使得亞麻籽中的水分迅速升溫，激活了糖苷酶的活性，使生氰糖苷轉(zhuǎn)化為氫氰酸與水分一起釋放。馮定遠(yuǎn)（2000）用微波法（輸出功率750 W，200 g亞麻籽鋪成20 cm×20 cm）對亞麻籽進(jìn)行脫毒處理，結(jié)果表明微波處理能夠顯著降低亞麻籽的生氰糖苷，能有效改善亞麻籽的代謝能、氮存留率和營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率。楊宏志和毛志懷（2004）、湯華成和趙蕾（2007）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別表明，微波法對生氰糖苷的除去率分別是82%和95.57%。

3.4 烘烤法 烘烤法是將含有生氰糖苷的作物放于烘箱內(nèi)在一定溫度下保持一定時(shí)間，借以酶的作用達(dá)到除去生氰糖苷的目的，其原理是：溫度升高，使酶的活性升高，加之氫氰酸的沸點(diǎn)較低容易揮發(fā)（劉義軍等，2013）。田偉和楊宏志（2008）以氫氰酸為指標(biāo)，研究了烘烤法對亞麻籽的脫毒工藝，結(jié)果表明最佳脫毒工藝參數(shù)為烘烤時(shí)間30 min和烘烤溫度100℃。李笑春（2010）用烘烤法對木薯中氫氰酸進(jìn)行脫毒，在75℃下脫毒8 h可以使脫毒率達(dá)到62%。

3.5 水煮法 生氰糖苷能夠溶于水，隨著水溫的升高生氰糖苷的溶出速率增加，在糖苷酶的作用下產(chǎn)生氫氰酸，由于氫氰酸的沸點(diǎn)低而釋放出來。張郁松（2008）通過試驗(yàn)證明，水煮法的最佳溫度為80℃，最適宜的溶劑倍量和浸提時(shí)間分別是10 min 和 120 min。 Bradbury和 Denton（2011）將木薯葉置于料液比為1∶10（W/V）的水溶液中50℃煮2 h，總的生氰糖苷的除去率達(dá)到93%。楊宏志等（2008）的試驗(yàn)結(jié)果表明，水煮法的最佳脫毒工藝參數(shù)為水煮溫度100℃，水煮時(shí)間20 min，料水比為 1∶20（W/V）。 但也有研究表明，當(dāng)溫度超過100℃時(shí)，可以完全除去生氰糖苷，但是亞麻籽中的蛋白質(zhì)和氨基酸會有一定的損失 （Madhusudhan 和 Singh，1985）。

3.6 生物法脫毒

3.6.1 微生物發(fā)酵法脫毒 采用微生物發(fā)酵的方法對亞麻籽粕中的生氰糖苷進(jìn)行去除，是因?yàn)槲⑸镌谧陨泶x的過程中可以產(chǎn)生β-葡萄糖苷酶，能夠降解生氰糖苷。梅鶯等（2013）在試驗(yàn)中采用微生物發(fā)酵的方法對亞麻餅粕進(jìn)行脫毒，確定微生物的最佳發(fā)酵條件為：釀酒酵母Saccharo myces cerevisiae CICC31077，接種量為3%，含水量為50%，發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間分別為28℃和72 h，在這種條件下，生氰糖苷的脫除率為76.91%。微生物發(fā)酵方法脫毒具有條件溫和、安全高效、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。Sornyotha（2010）采用纖維素酶和木聚糖酶處理木薯后，亞麻仁苦苷的脫去率達(dá)到96%，并且處理的時(shí)間較短，是一種較好的處理方法。

3.6.2 轉(zhuǎn)基因技術(shù) 轉(zhuǎn)基因脫毒技術(shù)是將作物內(nèi)的生氰糖苷表達(dá)基因進(jìn)行剔除或?qū)⑵渲踩敫弑磉_(dá)產(chǎn)酶基因從而進(jìn)行脫毒處理。范明霞（2010）采用基因表達(dá)的技術(shù)成功構(gòu)建了HNL24b基因表達(dá)的載體等，從而使得該基因可以在植株中完成表達(dá)，達(dá)到減少植株中氰化物含量的目的。吳酬飛（2012）利用基因工程技術(shù)構(gòu)建出畢赤酵母分泌表達(dá)載體并與基因組DNA同源重組，第一次構(gòu)建了可同時(shí)在體外分泌表達(dá)氰化物水合酶和β-葡萄糖苷酶的畢赤酵母工程菌株并用其進(jìn)行亞麻籽發(fā)酵脫毒研究，其發(fā)酵條件是pH 6.3，發(fā)酵溫度和時(shí)間分別為46.8℃和48 h，其生氰糖苷的降解率高達(dá)99.26%。

4 亞麻籽粕在動物飼料中的應(yīng)用

4.1 亞麻籽粕在反芻動物飼料中的應(yīng)用 由于反芻動物能夠在微生物發(fā)酵的作用下將生成的有毒有害物質(zhì)分解釋放，亞麻籽粕大部分都用于反芻動物，是良好的能量和蛋白質(zhì)飼料，我國不少地區(qū)在反芻動物日糧中使用的亞麻餅占20%。Petit和Gaghon（2009）在奶牛的日糧中添加亞麻籽粕（0、50、100、150 g/kg），其結(jié)果表明，采食量、產(chǎn)奶量和牛奶成分與對照組相似，所以亞麻籽粕是產(chǎn)奶中期奶牛的良好蛋白質(zhì)原料來源。Zhou等（2009）的研究結(jié)果表明，在淮南羊的飼料中添加亞麻木酚素可以提高瘤胃對碳水化合物和含氮化合物的代謝能力，并且可影響羊瘤胃微生物菌群的組成。

4.2 亞麻籽粕在禽類飼料中的應(yīng)用 亞麻籽粕在禽類中的應(yīng)用，除了要考慮其營養(yǎng)物質(zhì)含量、平衡性和有效性以外，更要注意其毒副作用。有研究表明，用水洗亞麻籽粕能夠滿足雞50%～75%的蛋白質(zhì)需要（吳靈英，2002）。Anjum 等（2013）研究表明，隨著壓榨亞麻籽粕（5%、10%、15%）在肉仔雞日糧中添加量的增加，肌肉中脂肪和ω-3脂肪酸的含量增加，但是降低了肉品質(zhì)的氧化穩(wěn)定性。

4.3 亞麻籽粕在其他動物飼料中的應(yīng)用 木酚素已經(jīng)被證明具有一定的抗癌作用，亞麻籽是木酚素前體物質(zhì)最豐富的來源。Serraion和Thompson（1991）對小鼠的研究結(jié)果表明，在雌性小鼠的日糧中添加亞麻籽粉或者是亞麻籽粕可以使乳腺上皮細(xì)胞的增殖減少38.8%～55.4%，并且使得核畸變的發(fā)生率減少58.8%～65.9%，這些情況的出現(xiàn)都可能是亞麻籽或是亞麻籽粕中存在的木酚素前體物質(zhì)引起的。Willams等（2007）的試驗(yàn)結(jié)果表明，亞麻籽粕和亞麻油可以減少由氧化偶氮甲烷誘導(dǎo)形成的異常隱窩灶的發(fā)生率。Juarez等（2010）的研究結(jié)果表明，在生長肥育豬的日糧中添加經(jīng)壓榨的亞麻籽粕水平達(dá)到15%，飼喂時(shí)間為8周時(shí)，對其活體表觀性能無顯著影響，飼喂時(shí)間超過12周時(shí)會降低平均日增重，但是隨著飼喂水平的增加飼料轉(zhuǎn)化率提高。

5 小結(jié)

亞麻籽粕作為一種蛋白質(zhì)飼料原料，但由于其含有大量的抗?fàn)I養(yǎng)因子，限制了其在生產(chǎn)上的應(yīng)用。所以要讓其發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值就應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)姆椒▽⒖範(fàn)I養(yǎng)因子去除，合理調(diào)配動物日糧，提高動物生產(chǎn)性能，使亞麻籽粕在畜禽生產(chǎn)中有更廣闊的應(yīng)用。

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