研究表明米糠的營養(yǎng)價值高富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和膳食纖維,發(fā)酵后能更好的儲存,口感更好
摘要:米糠是一種非常規(guī)能量飼料,其資源豐富,且富含γ-谷維素、生育酚和植物甾醇等天然抗氧化物質(zhì)。但米糠極易酸敗,限制了其在飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用,米糠中脂解酶和脂氧合酶的存在是導(dǎo)致米糠快速酸敗的主要原因。本文就米糠對動物的營養(yǎng)價值、米糠酸敗作用機(jī)制以及比較近5年國內(nèi)外穩(wěn)定米糠的方法進(jìn)行重點(diǎn)論述,為探索新的穩(wěn)定方法,促進(jìn)米糠在未來畜牧業(yè)中的科學(xué)利用提供理論參考。
關(guān)鍵詞:米糠、動物營養(yǎng)價值、脂解酶、脂氧合酶、酸敗、穩(wěn)定
水稻是總產(chǎn)量達(dá)到20 961萬t。米糠是稻全球第二大糧食作物,2019年我國水稻谷加工過程中的副產(chǎn)物,占稻谷總重量的5%~7%,由外果皮、中果皮、交朕層、種皮及糊粉層組成,集中了64%的稻米營養(yǎng)素及90%以上的人體必需元素,包括豐富的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、膳食纖維以及谷維素、植物甾醇、生育酚等抗氧化物質(zhì)。稻谷原料和加工技術(shù)的差異直接導(dǎo)致米糠中各種成分的含量變化,米糠根據(jù)其加工方式可分為普通米糠、脫脂米糠和細(xì)米糠。米糠是一種很好的能量飼料,但因其油脂含量較高,在米糠高活性脂解酶的作用下產(chǎn)生大量揮發(fā)性脂肪酸,這些產(chǎn)物又在脂氧合酶(lipoxygenases,LOX)的作用下發(fā)生氧化酸敗變質(zhì),限制了其在飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用。為提高對米糠營養(yǎng)價值、酸敗機(jī)制及解決方式的系統(tǒng)認(rèn)知,本文結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究資料,從米糠的營養(yǎng)價值、米糠酸敗危害、脂解酶和LOX的作用機(jī)制、國內(nèi)外穩(wěn)定米糠的方法等方面進(jìn)行綜述,為米糠在飼料工業(yè)中的高效利用提供一定的理論依據(jù)。
1、米糠的營養(yǎng)價值
1.1 米糠中營養(yǎng)成分及限制因素
米糠富含粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、維生素E等營養(yǎng)物質(zhì),相比較玉米,氨基酸構(gòu)成更合理,米糠脫脂后的蛋白質(zhì)含量高達(dá)15.1%,是一種豐富而價廉的植物蛋白質(zhì)資源。米糠蛋白中約70%為可溶性蛋白質(zhì),與大豆蛋白相似,必需氨基酸種類齊全,具有低過敏性及良好的溶解性,蛋白質(zhì)效率比為2.0~2.5,蛋白質(zhì)消化率大于90%。經(jīng)胃腸道消化的米糠蛋白可產(chǎn)生抗氧化肽和游離多酚,是一種潛在的抗氧化劑來源。但是,米糠在脂解酶和LOX的作用下產(chǎn)生的脂質(zhì)氫過氧化物可誘導(dǎo)米糠蛋白氧化,影響營養(yǎng)價值。米糠油中含有35%~45%的油酸、30%~35%的亞油酸、1%~2%的亞麻酸以及單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸、棕櫚酸、飽和脂肪酸等,其中油酸、亞油酸含量均比玉米高2~6倍,然而米糠油完全利用受到游離脂肪酸大量積累的影響(約占總油脂的80%),這歸因于米糠中脂解酶的存在;米糠油中不皂化物含量(3.0%~4.5%)相比較其他普通植物油(1%)具有獨(dú)特優(yōu)勢,不皂化物含有獨(dú)特的天然抗氧化物復(fù)合物,如植物甾醇(1.8%)、γ-谷維素(1.6%)和生育酚等。但是在傳統(tǒng)精煉過程中,谷維素、甾醇會隨著米糠油加工所得的副產(chǎn)物皂腳被帶走。米糠含有200~350 g/kg的膳食纖維,主要是由粗纖維素、木質(zhì)素和果膠組成,在調(diào)節(jié)宿主代謝、免疫系統(tǒng)和細(xì)胞增殖中起著重要作用。但是米糠中可溶性膳食纖維只占米糠膳食纖維的1%~2%,不溶性膳食纖維難以被單胃動物內(nèi)源酶消化吸收。米糠含有豐富的B族維生素及維生素E,但維生素A、維生素D、維生素C含量則較少;鈣磷比例不平衡,磷含量較高,但屬于植酸磷,錳、鉀、鎂、硅含量也較多;米糠還含有抗胰蛋白酶抑制因子、糜蛋白抑制劑、植酸、過氧化酶和脂解酶等抗?fàn)I養(yǎng)因子。
1.2 米糠在動物飼糧中的應(yīng)用
玉米和豆粕是提供能量和蛋白質(zhì)的主要原料,然而玉米和豆粕價格每年都在波動,為了經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢,非常規(guī)飼料原料已被用來替代傳統(tǒng)飼料原料。米糠是較好的能量飼料,營養(yǎng)水平見表 1,米糠中粗蛋白質(zhì)含量比麩皮低但比玉米高;必需氨基酸中賴氨酸、蛋氨酸含量均高于玉米和麩皮;粗脂肪含量比玉米、麩皮都高;粗纖維含量低于小麥麩但高于玉米,且價格低于玉米和小麥麩,在配合飼料中可以部分或大部分替代玉米使用。
1.2.1 米糠在豬飼糧中的應(yīng)用
氨基酸是豬新陳代謝的重要營養(yǎng)物質(zhì),報道米糠中粗蛋白質(zhì)、賴氨酸、蛋氨酸的標(biāo)準(zhǔn)化回腸消化率分別為74.4%、78.5%、85.3%,而且米糠中的粗脂肪含量可以提高豬對氨基酸的消化率。適宜的飼糧粗纖維水平不會降低豬的生長性能,有的甚至有提高作用。在豬小腸中,飼糧中粗纖維不能被內(nèi)源性酶消化,在后段腸道被微生物發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸,不僅為機(jī)體供能,還使腸道pH降低。這個過程促進(jìn)了腸道有益菌增殖成為優(yōu)勢菌,抑制大腸桿菌等有害菌增殖。伴隨后段腸道微生物的快速生長繁殖,其對氮的需求增加,從而減少豬氮排放。郝帥帥用34.8%的米糠替代部分玉米飼喂蘇淮豬的研究發(fā)現(xiàn),米糠對日增重、屠宰性能和肉品質(zhì)指標(biāo)等與對照組均無顯著差異。龍際飛等以48頭寧鄉(xiāng)豬為試驗(yàn)對象,發(fā)現(xiàn)飼喂在肥育前期米糠替代量為6.00%、中期為5.50%、后期為7.00%的碎米-米糠型飼糧,對胴體品質(zhì)和肉品質(zhì)未產(chǎn)生不良影響。添加34.8%米糠的高粗纖維水平飼糧還可提高蘇淮豬的大腸占整個腸道質(zhì)量的比重,同時有助于蘇淮豬的十二指腸和空腸絨毛生長,加深空腸隱窩深度。報道,當(dāng)飼喂膳食纖維水平為19.10%的脫脂米糠時,與對照組相比表觀消化率沒有顯著變化,但是增加了遠(yuǎn)端腸道微生物群的多樣性和代謝能力,促進(jìn)糧纖維降解菌數(shù)量的增加,提高了揮發(fā)性脂肪酸的含量。在斷奶仔豬飼糧添加10%穩(wěn)定化米糠可提高仔豬飼料轉(zhuǎn)化率,還伴隨著結(jié)腸雙歧桿菌數(shù)量的增加。研究表明,飼糧中用脫脂米糠替代玉米降低了血清中的炎癥生物標(biāo)記物含量;并通過上調(diào)結(jié)腸中黏蛋白2(MUC2)基因表達(dá)水平,下調(diào)結(jié)腸中核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)、醌煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸脫氫酶1(NQO1)和血紅素氧合酶1(HO-1)基因表達(dá)水平顯示出調(diào)節(jié)腸屏障的潛在功能;但是,添加脫脂米糠水平與腸道健康之間并不總是呈正相關(guān)。在脫脂米糠等量替代飼糧中部分玉米的研究中發(fā)現(xiàn),飼喂含28%脫脂米糠飼糧可提高蘇淮豬血清和肝臟中抗氧化酶活性。
1.2.2 米糠在家禽飼糧中的應(yīng)用
米糠中植酸鹽與結(jié)構(gòu)性碳水化合物會影響家禽對礦物質(zhì)和粗蛋白質(zhì)的消化吸收,在家禽飼糧中用米糠替代玉米的飼養(yǎng)效果會隨著米糠替代水平的增加而降低,但可通過添加復(fù)合酶制劑的方法提高其利用率。米糠油中的不飽和脂肪酸和生物活性物質(zhì)有改善家禽生長性能、免疫應(yīng)答等功能的作用。Sun等研究發(fā)現(xiàn),飼喂28日齡四川鵝含18%全脂米糠的飼糧會抑制28~42日齡鵝的采食量,但在生長后期出現(xiàn)補(bǔ)償性生長,對57~70日齡四川鵝生長性能有積極影響;此外,飼喂含18%全脂米糠的飼糧可降低鵝肉皮下脂肪含量,增加多不飽和脂肪酸含量,提高肉質(zhì)營養(yǎng)價值。試驗(yàn)表明,當(dāng)飼糧脫脂米糠水平超過20%就會影響揚(yáng)州鵝生長性能、屠宰性能和內(nèi)臟發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn),在30%全脂米糠飼糧中添加復(fù)合多糖酶(200 mg/kg)和植酸酶(50 mg/kg)時,肉雞對氮、能量和氨基酸的利用效率會得到提升。在雛雞基礎(chǔ)飼糧分別添加不同水平(5、10、20 g/kg)米糠油的研究發(fā)現(xiàn),隨著米糠油添加水平的增加,雛雞的日增重(線性和二次曲線)、飼料轉(zhuǎn)化率(線性)、血清中免疫球蛋白G(lgG)含量(線性)顯著提高,膽固醇含量(線性)顯著降低。
1.2.3 米糠在反芻動物飼糧中的應(yīng)用
在反芻動物飼糧中加入脂肪可提高能量利用效率,還可防止瘤胃酸中毒,促進(jìn)脂溶性營養(yǎng)的吸收。γ-谷維素是米糠油中主要的生物活性物質(zhì),已經(jīng)證明對動物健康有許多益處。趙倩明采用瘤胃尼龍袋法和飼養(yǎng)試驗(yàn)相結(jié)合,分析了在泌乳奶牛飼糧中添加玉米胚芽粕和全脂米糠對奶牛生長性能的影響,結(jié)果顯示在泌乳中期飼糧中加入6.80%玉米胚芽粕和3.40%米糠,有利于降低飼料成本,提高奶牛產(chǎn)奶量。發(fā)現(xiàn)飼糧中添加22.5%的全脂米糠對羔羊干物質(zhì)和養(yǎng)分的表觀消化率、氮平衡、瘤胃液氨氮濃度和pH均無顯著影響。在評估澳大利亞初生羔羊?qū)μ砑佣嗖伙柡椭舅釓?qiáng)化顆粒飼料反應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn),添加米糠油可改善羔羊的生長性能和胴體品質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),在羔羊的精料中添加40 g/kg鈣皂形式米糠油(脂肪酸鈣鹽)可提高斷奶羔羊的胴體性狀。在每日補(bǔ)充33 mg/BW0.75的γ-谷維素對公羊陰囊隔離引起的睪丸變性的研究中發(fā)現(xiàn),米糠中的γ-谷維素可通過降低氧化應(yīng)激保護(hù)精液和睪丸,但是補(bǔ)充γ-谷維素也會導(dǎo)致精子有更多的異常形態(tài)。
2、米糠的酸敗危害
盡管米糠對動物健康有很大益處,但其在儲存過程中極易酸敗,仍是限制其作為飼料原料的關(guān)鍵因素。有報道稱,當(dāng)新鮮米糠在25 ℃、相對濕度85%環(huán)境下貯藏0~10 d時,酸值由4.31 mg·KOH/g上升到38.72 mg·KOH/g,過氧化值由2.84 Meq/kg上升到15.58 Meq/kg,丙二醛含量由6.22 μg/g上升到28.99 μg/g。目前,關(guān)于米糠酸敗對米糠品質(zhì)的影響主要圍繞米糠油、米糠蛋白、米糠膳食纖維來展開,在我國新鮮米糠往往難以第一時間進(jìn)行加工處理,使得米糠毛油酸值過高。吳偉等將新鮮米糠貯藏0、1、3、5、10 d后發(fā)現(xiàn),米糠毛油酸值和過氧化值分別從0天的4.03 mg·KOH/g和1.22 mmol/kg增加到第10天的30.38 mg·KOH/g和6.65 mmol/kg。制油后的脫脂米糠含有20%以上粗蛋白質(zhì),可以制備米糠蛋白。以新鮮米糠為原料,貯藏0、1、3、5、10 d后制備米糠蛋白,結(jié)果表明,隨著米糠貯藏時間的延長,米糠清蛋白亞基、谷蛋白酸性亞基和球蛋白亞基完全被胃蛋白酶消化降解的時間先提前后延遲,米糠谷蛋白堿性亞基和醇溶蛋白亞基則表現(xiàn)為更難被胃蛋白酶消化。米糠酸敗過程中形成的米糠蛋白氧化聚集體會使米糠蛋白結(jié)構(gòu)特征和功能性質(zhì)發(fā)生改變,抑制米糠蛋白體外胃蛋白酶消化;隨著米糠酸敗程度的增加,米糠蛋白體外胃蛋白酶消化產(chǎn)物的抗氧化性也會發(fā)生降低。將新鮮米糠經(jīng)穩(wěn)定化和脫脂后制備米糠可溶性膳食纖維,在室溫下貯藏0、1、3、5、10 d發(fā)現(xiàn),短期貯藏可以改善米糠不溶性膳食纖維的部分功能;新鮮米糠貯藏5 d制備米糠可溶性膳食纖維的還原能力、螯合金屬能力和清除2, 2′-聯(lián)氨-雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二胺鹽自由基(ABTS+·)、二苯代苦味肼基自由基(DPPH·)、羥基自由基(·OH)能力最強(qiáng),新鮮米糠貯藏1 d制備米糠可溶性膳食纖維的清除超氧自由基(O2-·)能力最強(qiáng),但是長期儲存則會引起米糠不溶性膳食纖維部分功能和結(jié)合水力下降。
3、造成米糠的酸敗酶類
3.1 脂解酶
脂解酶是一種能夠催化酯類物質(zhì)水解合成物質(zhì)的總稱,主要包括酯酶(EC3.1.1.1)和脂肪酶(EC3.1.1.3),盡管二者序列差異很大,但大多數(shù)都含有1個以絲氨酸(Ser)為活性位點(diǎn)的保守催化三聯(lián)體[Ser-組氨酸(His)-天冬氨酸(Asp)/谷氨酸(Glu)],都具有1個特殊的序列-G X1 S X2 G-(其中X是任何氨基酸)。根據(jù)形成含氧陰離子洞(能穩(wěn)定反應(yīng)中間體的活性位點(diǎn)的氨基酸)和催化三聯(lián)體的結(jié)構(gòu)和殘基,微生物脂肪酶、酯酶和相關(guān)蛋白質(zhì)可分為38個超家族和112個同源家族。酯酶催化小分子酯類,而脂肪酶催化三?;视椭鉃楦视秃椭舅?;酯酶傾向于水解少于10個碳的短鏈脂肪酸的酯鍵,而脂肪酶水解多于10個碳的長鏈脂肪酸酯鍵;酯酶能夠水解水溶性底物,而脂肪酶能夠水解油水界面上的底物;脂肪酶具有界面活性而酯酶沒有。
米糠中除了脂解酶以外還含有3種類型的磷脂酶,分別是磷脂酶A(A1和A2)以及磷脂酶C、磷脂酶D。這4種類型酶的相對活性比為100 ∶ 24 ∶ 35 ∶ 39,磷脂酶作用于磷脂單分子層,是種子儲存脂質(zhì)萌發(fā)動員的關(guān)鍵酶。脂肪酶-Ⅱ是活性最高的脂解酶,它是一種堿性蛋白質(zhì),催化三聯(lián)體為Ser175-Asp231-His292,近些年報道的米糠中的脂解酶見表 2。
3.2 LOX
LOX是不飽和脂肪酸代謝的關(guān)鍵酶類,可將花生四烯酸、亞油酸及其他多不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩锘钚缘拇x產(chǎn)物,從而影響細(xì)胞結(jié)構(gòu)、代謝及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。稻谷中LOX主要存在種胚和種皮中,含量很低。稻谷中的亞油酸、α-亞麻酸和花生四烯酸是LOX催化氧化反應(yīng)的底物,產(chǎn)生共軛雙烯過氧化氫,這種由LOX催化的脂解過程稱為脂質(zhì)氫過氧化。水稻基因組編碼14個LOX,其中5個已被克隆和鑒定,包括3種LOX同工酶(LOX-1、LOX-2和LOX-3)和HI-LOX。LOX-1、LOX-2和LOX-3在水稻種子壽命中具有不同的功能,而其他的則參與生物脅迫反應(yīng)。其中,LOX-1和LOX-2是影響種子壽命的關(guān)鍵基因,LOX-3是影響水稻抗蟲性的關(guān)鍵基因。在3種LOX中,LOX-3占總LOX活性的80%。LOX-1和LOX-2氧化不飽和脂肪酸主要產(chǎn)物是13-氫過氧化物(HPOD),米糠變質(zhì)過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性產(chǎn)物的主要成分是13-HPOD的降解產(chǎn)物1-己醛,但是揮發(fā)性的13-HPOD及其裂解物1-己醛對害蟲是有毒的;LOX-3氧化不飽和脂肪酸主要產(chǎn)物9-HPOD,LOX-3的存在可以將LOX-1、LOX-2產(chǎn)生的13-HPOD轉(zhuǎn)化為不利于13-HPOD裂解酶的物質(zhì),還可能會與LOX-1和LOX-2競爭脂肪酸,從而減少13-HPOD的產(chǎn)生,因此,LOX-1、LOX-2含量少的米糠可提高耐儲性,LOX-3含量少的米糠可提高抗蟲害性。
4、米糠酸敗機(jī)制
糙米中油脂含量相對穩(wěn)定,因?yàn)樵谕暾墓攘?nèi)脂解酶主要位于種皮的交叉細(xì)胞中,而大部分油脂儲存在糊粉層和胚芽中,經(jīng)過研磨操作,將這種相互隔離穩(wěn)定狀態(tài)破壞。稻谷中的脂質(zhì)主要集中在種胚中,其次是種皮糊粉層,所以脂質(zhì)主要分布在由種胚和種皮構(gòu)成的米糠中。這些脂質(zhì)在米糠中活性較強(qiáng)的脂肪酶、酯酶、LOX的作用下,發(fā)生水解、氧化等反應(yīng)形成自由基和揮發(fā)性羰基化合物,使米糠酸價迅速升高,未酯化的脂肪酸賦予食物苦味和霉味,而氧化化合物會產(chǎn)生腐臭的異味,米糠酸敗機(jī)制如圖 1。此外,米糠酸敗速度還與微生物作用、稻谷品種以及總酚類物質(zhì)、總黃酮和總花青素含量有關(guān)。
4.1 米糠水解酸敗
碾米后,當(dāng)脂解酶和油水界面接觸,在疏水殘基和親水殘基作用下,α-螺旋蓋打開,酶的活性中心暴露并與底物接觸,米糠中脂解酶活性最高的脂肪酶-Ⅱ,它的結(jié)合位點(diǎn)是1個淺碗結(jié)構(gòu),底物可從頂部進(jìn)入與活性中心Ser結(jié)合,在形成的氫鍵與脂肪酶疏水作用的穩(wěn)定下發(fā)生?;磻?yīng)。在活性中心His殘基參與下,Ser被激活,羥基上的質(zhì)子氫轉(zhuǎn)移到His殘基的咪唑環(huán)上,Ser羥基殘基隨后增加了親核性,攻擊底物的羰基形成四面體中間復(fù)合物,在羰基的氧上帶負(fù)電荷,氧陰離子洞通過形成穩(wěn)定的電荷分布,降低了四面體中間復(fù)合物態(tài)能,然后發(fā)生脫酰化步驟,親核試劑攻擊酯鍵的碳原子,使得酯鍵斷裂,His咪唑環(huán)再度將質(zhì)子氫轉(zhuǎn)移給Ser的陰離子氧,從而釋放出大量的揮發(fā)性脂肪酸和甘油。米糠脂解酶催化效率與酶的結(jié)合位點(diǎn)、Ser羥基與裂解甘油三酯酯鍵的距離有關(guān)。
4.2 米糠氧化酸敗
米糠水解酸敗產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸、亞油酸和亞麻酸等不飽和脂肪酸,作為氧化酸敗的底物進(jìn)一步被LOX催化。LOX催化含有1, 4異戊二烯結(jié)構(gòu)的多不飽和脂肪酸特定位置并定向雙加氧,生成具有共扼雙鍵的脂氫過氧化合物再被脂氫過氧化物裂解酶和脂氫過氧化物異構(gòu)酶降解為具有揮發(fā)性的己醛、戊醛和戊醇等羰基類低分子化合物,從而產(chǎn)生酸敗味。不飽和脂肪酸也是自氧化反應(yīng)的主要反應(yīng)物,自氧化是一種由光、熱、氧、水分、金屬和類金屬等各種環(huán)境因素作用發(fā)生的非酶脂質(zhì)氧化過程,米糠中的脂質(zhì)過氧自由基不斷攻擊新的脂質(zhì)分子發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),直到因氫源不可用而終止。不飽和程度決定了脂肪酸的氧化穩(wěn)定性,3個雙鍵的亞麻酸去除氫原子所需的活化能最小,更容易氧化,據(jù)報道,亞麻酸、亞油酸、油酸和硬脂酸的氧化速率比為2500∶1200∶100∶1。
4.3 微生物作用
微生物作用也是米糠變質(zhì)的重要原因。米糠富含蛋白質(zhì)和油脂等營養(yǎng)物質(zhì),極易受濕、熱、氧、霉等影響而變質(zhì)。飼料霉變的主要因素有:飼料水分含量高(或水活度大)、熱量的產(chǎn)生、遭雨水淋濕、保管不當(dāng)?shù)?。而且米糠中脂肪含量較高,稻谷中的優(yōu)勢霉菌如黃曲霉、黑曲霉、煙曲霉快速增殖,產(chǎn)生大量微生物源脂肪酶等其他酶類與米糠自身酶類共同作用分解米糠中脂質(zhì)、淀粉、蛋白質(zhì),加速米糠酸敗。有報道稱,米糠在50 ℃、相對濕度70%的環(huán)境下儲存6 d引起的米糠發(fā)熱霉變會造成米糠油色澤明顯加深。米糠被霉菌污染后,除了會引起霉變變質(zhì)外,更為嚴(yán)重的是這些霉菌可以產(chǎn)生具有致癌、致畸、致突變效應(yīng)的霉菌毒素,而且其中具有相當(dāng)強(qiáng)耐受力的毒素,在飼料加工過程中無法去除。
5、解決米糠酸敗的研究進(jìn)展及建議
脂解酶失活,只是一種暫時性小規(guī)模穩(wěn)定方法;紫外線照射處理引起蛋白質(zhì)變性從而使酶失去催化活性,而且與熱處理方法相比能耗更低,對酸值、過氧化值以及γ-谷維素、生育酚含量影響不大,有成為適用于大規(guī)模低成本穩(wěn)定方法的潛力;經(jīng)磁性固定化處理的木瓜蛋白酶重復(fù)利用性得到提高,拓寬比LOX具有更高的熱穩(wěn)定性,而且儲存的谷物水分含量較低時,LOX活性較低。因此,針對米糠脂解酶活性設(shè)計(jì)穩(wěn)定方法,是延長米糠貨架期的科學(xué)方法。本文比較了近5年國內(nèi)外10種抑制脂解酶效果較好的穩(wěn)定米糠方法(表 3),主要包括了熱處理(紅外輻射、擠壓膨化、流動微波輻射)、非熱處理(紫外線、低溫、有機(jī)酸、磁性固定化、木瓜蛋白酶)和基因法(酶缺陷、底物缺乏、增加天然抗氧化劑含量)。熱處理中紅外輻射、擠壓膨化、流動微波輻射都可用于工業(yè)中的大規(guī)模加工,微波和擠壓處理的便利高效性更加適合工業(yè)化生產(chǎn)。但是,有報道稱熱處理分解了一些膜結(jié)構(gòu),從而使一些極性脂質(zhì)暴露于降解酶下以及使熱不穩(wěn)定抗氧化劑失活,從而產(chǎn)生更高水平的揮發(fā)性氧化產(chǎn)物。非熱處理中低溫(-80 ℃)處理并沒有使脂肪酶蛋白酶的pH范圍及降低了對溫度的敏感性;從基因角度培育脂肪酶缺陷/底物缺乏/含天然抗氧化劑的稻谷品種無疑是最經(jīng)濟(jì)的方法,但是還需要進(jìn)一步深入研究。
雖然,以上穩(wěn)定方法對脂解酶活性抑制都取得了不錯效果,但當(dāng)前米糠的利用率仍然極低,這是因?yàn)樵诎l(fā)展中國家的主要大米加工廠缺乏穩(wěn)定設(shè)備,存在穩(wěn)定成本過高、穩(wěn)定后米糠品質(zhì)下降等問題。從以上的報道可以看出,木瓜蛋白酶抑制脂肪酶活性效果最好,但實(shí)際生產(chǎn)中常因酶的高昂價格、溫度和pH的限制影響其進(jìn)一步大規(guī)模推廣。而生產(chǎn)蛋白酶的另一種生物技術(shù)——微生物發(fā)酵法,其在生產(chǎn)蛋白酶時不僅不受原料約束,且營養(yǎng)需求低、提取工藝快速簡單,蛋白酶回收率高,還可以降低飼料中抗?fàn)I養(yǎng)因子,改善飼料品質(zhì),調(diào)控畜禽腸道健康,增強(qiáng)畜禽機(jī)體免疫力,提高動物的生長性能,更容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動化生產(chǎn)。目前,國內(nèi)外對發(fā)酵米糠的研究主要集中在提取生物活性物質(zhì)、富集米糠蛋白、提高米糠中酚類成分和清除自由基等方面。而利用益生菌中豐富的蛋白酶系抑制米糠脂解酶活性的研究卻尚未報道。因此,尋找可以分解米糠脂解酶的益生菌,利用發(fā)酵工程技術(shù)或許是一種能有效穩(wěn)定米糠酶活性的新方法。除此之外,在發(fā)酵過程中益生菌大量繁殖,還可抑制由于微生物作用引起的米糠酸敗。
6、小結(jié)與展望
米糠富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、膳食纖維,具有獨(dú)特的谷維素、生育酚、生育三烯醇等抗氧化劑。近年來,米糠在功能食品中的應(yīng)用呈增長趨勢,但米糠的穩(wěn)定是其有效利用的前提。綜上所述,為了進(jìn)一步推廣米糠的有效利用,首先必須充分了解脂質(zhì)過氧化過程中涉及的關(guān)鍵基因和酶;其次所選擇的穩(wěn)定方法必須經(jīng)濟(jì)可行,便于實(shí)施,且有效抑制脂解酶活性;最后要盡量減少對米糠中蛋白質(zhì)、淀粉、活性物質(zhì)營養(yǎng)成分的影響,保持米糠的功能性。目前關(guān)于米糠穩(wěn)定化的研究較多,但不同穩(wěn)定化方法對米糠的營養(yǎng)成分、風(fēng)味和氣味的影響研究相對較少,因此有必要在動物模型上評價穩(wěn)定后米糠的營養(yǎng)價值與安全性。在全面禁抗大背景下,發(fā)酵飼料是一種很有應(yīng)用前景的抗生素替代品,是一種創(chuàng)造高附加值產(chǎn)品的同時高效轉(zhuǎn)化低價值資源的可行方法,還可以生產(chǎn)出許多生物活性成分。但是利用益生菌中豐富的酶系實(shí)現(xiàn)抑制米糠脂解酶活性的同時提高其附加值的最佳發(fā)酵工藝有待進(jìn)一步深入研究。
米糠是稻麥等谷類糧食加工后的副產(chǎn)品,稻谷采用剝米機(jī)加工后分三七和二八,水稻的稻谷中無米粒的秕谷加工成粉后的產(chǎn)品,價格便宜,統(tǒng)屬糠麩類。米糠(采用碾米機(jī)加工,其中有不少細(xì)米和米皮油)、麥糠又有區(qū)別:一是其粗蛋白質(zhì)含量低,僅在3.5—4.5%左右,比秸稈的蛋白質(zhì)含量還要低,高于水花生、水葫蘆等。二是從總能量測定,它與米糠、麩皮等相似,但其含粗纖維高達(dá)31%~35%,它的消化吸收率僅為米糠的20%左右,現(xiàn)在通過專業(yè)復(fù)合益生菌+復(fù)合酶制劑的專業(yè)產(chǎn)品如“99多功能飼料發(fā)酵劑”發(fā)酵后能夠變成高品質(zhì)的生物飼料,再運(yùn)用到養(yǎng)豬、鵝、鴨、雞上,則能夠達(dá)到非常好的效果。
將米糠制作高品質(zhì)生物飼料的方法如下:500公斤米糠或粉、1-2包“99多功能飼料發(fā)酵劑”(發(fā)酵劑用量越大發(fā)酵速度越快、香醇度更高,雜菌越少),100公斤玉米粉(可以用200公斤粉碎的生紅薯代替)、50公斤豆粕或菜棉粕(花生麩、茶粕、棕櫚粕等都可以最高可以用到100公斤),食鹽2公斤,紅糖2公斤,300公斤左右的水,混合均勻壓實(shí)密封發(fā)酵10天以上,密封還可長時間保存(可以保存一年以上)。
還可以在發(fā)酵配方中添加一些中草藥等(如防控非洲豬瘟與常見豬病效果很好的“御瘟湯”),形成功能更強(qiáng)的生物發(fā)酵飼料。
通過發(fā)酵后的米糠即可聞到濃郁的香醇味,用來飼喂豬、雞、鴨、鵝、水產(chǎn)動物及草食動物,使用量根據(jù)不同日齡、品種決定飼喂量,一般是10%-30%的使用量配上豬全價飼料進(jìn)行飼喂,后備母豬、空懷母豬、懷孕前期母豬最高可以用到50%(另外50%使用母豬全價飼料),降低成本顯著。你還可以制作這種米糠的高品質(zhì)生物發(fā)酵飼料用于銷售給周邊養(yǎng)殖場。
飼喂效果比你想象中更好,也是令人振奮的,檢測飼喂后的動物糞便與飼喂全價飼料無異,很少有完整的糠皮,證明通過處理的米糠已經(jīng)基本上能被動物良好地消化吸收。全程運(yùn)用一般可以節(jié)約5%-10%的飼料成本;最關(guān)鍵是,使用后豬肉質(zhì)改善,養(yǎng)殖場臭味大幅度減少等優(yōu)點(diǎn)。
此項(xiàng)技術(shù)也適合對統(tǒng)糠、玉米秸稈等農(nóng)作物秸稈、花生殼(要粉碎)、豆秸等進(jìn)行處理,可大大提高米糠和花生殼等的消化吸收率,明顯提高營養(yǎng),這些物料的發(fā)酵處理方法是相似的。也可以將本技術(shù)發(fā)酵后的米糠飼喂其它動物,如雞鴨鵝、牛羊、魚等。
散養(yǎng)戶使用發(fā)酵木糠的設(shè)施投入簡單,只要是非金屬容器都可以發(fā)酵。
發(fā)酵米糠可以根據(jù)自己的實(shí)際情況與其它飼料混合一起發(fā)酵,如可以與豆渣、米粉面條殘?jiān)?、各種食品加工下腳料等都可以,充分利用資源通過發(fā)酵后變成適口性好、吸收性好的優(yōu)質(zhì)飼料。
【視頻】部分發(fā)酵飼料養(yǎng)豬雞鴨帶給你無臭味健康無抗養(yǎng)殖效果
更好的飼料發(fā)酵劑產(chǎn)品相關(guān)鏈接——
99多功能飼料發(fā)酵劑——高濃度乳酸菌為主的固態(tài)飼料發(fā)酵劑,更輕易成功、效果更好的生物飼料發(fā)酵劑,簡單好用的中草藥發(fā)酵劑
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