植物蛋白饲料的过敏性及解决办法.ppt

植物蛋白饲料的过敏性及解决办法 Tel:Email: NFERC163.COM 谯仕彦 国家饲料工程技术研究中心 主要内容 n植物蛋白质的过敏原性及其过敏反应 n破坏植物蛋白质过敏原性的工艺措施 v热处理 v膨化 v发酵 v酶解 n减少植物蛋白质用量是克服植物蛋白质过敏的有效 措施 v使用高质量蛋白质原料 v用合成氨基酸配制低蛋白质日粮 植物蛋白质过敏原性及其过敏反应 历史沿革 n1934年，Duck首次观察发现，用大豆粉替代母乳喂婴儿 ，引起婴儿腹泻、虚脱和肠道炎症反应 n1936年，Lippard等发现，未完全消化的牛奶引起婴儿过 敏反应 n到19世纪60年代，随着蛋白质分离、纯化和免疫学技术的 发展，包括大豆蛋白在内的日粮大分子蛋白质的物理化学性 质、生物学特性、免疫学特性得到逐步认识 n20世纪70年代开始，日粮抗原与过敏反应的关系受到重视 大豆抗原的种类与性质 n种类：Glycinin，-Conglycinin nGlycinin v11S球蛋白，占大豆籽实蛋白质总量的25-30%，球蛋白 总量的40%，相对分子量360kDa，由5个亚基构成 v热、尿素、强碱、强酸、十二烷基磺酸钠等物理化学方 法都可亚基中的二硫键和氢键，改变Glycinin的四级结构 n-Conglycinin v比Glycinin过敏原性强 v7S球蛋白，相对分子量180kDa，由3个亚基组成 v对热、酸、碱的抵抗能力强 大豆抗原引起的免疫反应 n大豆抗原的免疫反应：体液免疫和细胞免疫 n过敏反应 vIgE介导的急性过敏反应 v特异性T林报细胞介导的迟发型过敏反应 n保护性反应：免疫耐性 n免疫耐性发生时间：断奶后7-10天 图1 饲喂大豆蛋白和乳蛋白日粮 仔猪血清中抗大豆蛋白抗体效价 （p0.01，Li等，1990） 图2 饲喂大豆蛋白和乳蛋白日粮 仔猪的绒毛高度（p0.01，Li等 ，1990） 图4 饲喂不含大豆抗原（NASP）和 含大豆抗原（ASP）日粮的仔猪肠绒 毛淋巴细胞密度比较（P0.001， Dreau等，1993） 图3 饲喂不含大豆抗原（NASP）和 含大豆抗原（ASP）日粮的仔猪十二 指肠表面积比较（P0.01，Dreau等 ，1993） 图5 饲喂不含大豆抗原（NASP）和含大豆抗原（ASP）日粮的仔猪肠绒毛 噬酸性细胞密度比较（P0.001，Dreau等，1993） 图6 日粮大豆glycinin和conglycinin对 犊牛血清抗glycinin和conglycinin效 价对日粮蛋白质消化率的影响（资料来 源Lalles等，1993） 图6 饲喂含和不含大豆抗原日粮仔猪断奶后腹泻情况（Miller，1994） 大豆致敏蛋白致过敏机理 饲料蛋白质和大分子碳水化合物（大豆） 小肠粘膜和组织产生IgE 肥大细胞释放组胺 绒毛萎缩、上皮细胞通透性增加 营养性腹泻 大肠杆菌 细菌性腹泻 谯仕彦和李德发， 1996 破坏植物蛋白质过敏原性 的技术措施 大豆抗原引起的免疫反应 n热处理与其它措施的结合 n膨化 n外源酶水解 n微生物发酵 表1 皮内注射不同来源蛋白质对牛平均皮肤水肿直径（ mm）的影响a 组别 皮内注射蛋白质名称 脱脂乳蛋白 （SMP） 生大豆蛋白 （SBF） 热处理大豆 蛋白（HSF ） 水解大豆蛋 白（HYSP） SMPHSF SMP HSFSMPHSFSMPHSF 注射后1h1.45.1*2.9 12.6* 4.8 13.4* 4.75.2 注射后4h3.65.01.9 17.0* 1.9 15.9* 0.50.5 注射后8h11.3*0.3 10.7* 0.00.7 a热处理大豆蛋白组与脱脂乳蛋白组差异显著：*P0.05，*P0.01 Lalles等，1993 表2 皮内注射不同来源蛋白质对牛皮褶厚度（cm）的影响a 组别 皮内注射蛋白质来源 脱脂乳蛋白 (SMP) 生大豆蛋白 (SBF) 热处理大豆蛋白 (HSF) 水解大豆蛋白（ HYSP） SMPHSFSMPHSFSMPHSFSMPHSF 注射后第1天0.09*-0.101.07*0.150.00 注射后第2天30.33-0.100.38*0.130.08 注射后第3天0.130.310.160.260.000.260.160.22 注射后第4天0.170.330.000.31-0.200.470.170.24 注射后第5天0.450.330.460.380.240.350.530.24 a热处理大豆蛋白组与脱脂乳蛋白组差异显著：*P0.05，*P0.01 Lalles等，1993 表3 不同加工大豆产品中免疫原性Glycinin和-Conglycinin的 含量（mg/g CP） Herzog Moller等，1998 产产品名称Glycinin- Conglycin in 全脂大豆 粉 100-20010-20 烘烤大豆 粉 100-2001-20 水解大豆 产产品 10010 大豆浓缩浓缩 蛋白 1010 大豆分离 蛋白 1010 表4 不同加工大豆产品中免疫原性Glycinin和-Conglycinin的 含量（mg/g CP） Toullec等，1998 产产品名称CP（%）TUIglycinin-Conglycinin 粗大豆粉57140.0269155.0 烘烤大豆粉5319.939.436.1 烘烤大豆粉535.726.813.4 烘烤大豆粉50 大豆浓缩浓缩 蛋白686.520.425.50 大豆浓缩浓缩 蛋白665.232.914.70 热处热处 理大豆浓缩浓缩 蛋白682.70.030.00 膨化大豆浓缩浓缩 蛋白693.40.000.00 大豆分离蛋白772.50.000.00 热处热处 理大豆粉591.410.50.00 表5 大豆浓缩蛋白的必需氨基酸组成（%） Cambell等，1985 氨基酸大豆浓缩浓缩 蛋白的制备备方法 乙醇浸提法稀酸浸提法 Lys 6.406.67 Met1.401.40 Thr4.363.93 Trp1.601.35 Ile2.642.59 Leu4.805.26 Phe5.205.61 Val5.005.57 His2.642.59 Arg7.986.46 Pro6.005.32 表6 大豆浓缩蛋白对14日龄断奶仔猪生产性能的影响 Herzog Moller等，1998 指标标脱脂奶粉大豆浓缩浓缩 蛋白大豆粕 始重, kg4.404.424.52 日增重, g208205171 日采食量, g260253247 饲料/增重5 表6 大豆浓缩蛋白对21日龄断奶仔猪生产性能的影响 Herzog Moller等，1998 指标标脱脂奶粉+乳清粉大豆浓缩浓缩 蛋白+乳清粉 始重, kg6.76.7 日增重, g388400 日采食量, g691600 饲料/增重1.781.50 表7 大豆浓缩蛋白对28日龄断奶仔猪生产性能的影响 Herzog Moller等，1998 指标标脱脂奶粉+乳清粉大豆浓缩浓缩 蛋白+乳清粉 始重, kg6.36.4 日增重, g449443 日采食量, g799740 饲料/增重1.781.67 p0.01 空 肠glycinin-conglycinin 全脂大豆粉16756.2 大豆粕42.427.8 膨化全脂大豆117.33.6 表8 膨化全脂大豆中免疫原性Glycinin和-Conglycinin的 含量（mg/g CP） P0.05, Qiao等, 2003 空 肠日增重(g)腹泻指数(%) 大豆粕日粮24024.1 膨化全脂大豆日粮31010.7 表9 膨化全脂大豆对21日龄断奶仔猪增重和腹泻的影响 大豆粕日粮 膨化全脂大豆日粮 图7 21日龄断奶仔猪饲喂豆粕和膨化全脂大豆的空肠形态（Qiao等, 2003 P0.05, Qiao等, 2003 空 肠豆 粕膨化全脂大豆 绒毛高度 450523 隐窝深度235218 绒毛宽度11892 单位单位: : mm 表10 膨化全脂大豆对21日龄断奶仔猪小肠吸收功能的影响 豆 粕膨化全脂大豆 迁移速度(um/h) 十二指肠29.6021.55 空 肠21.8515.93 细胞周转率(h) 十二指肠 28.8634.73 空 肠25.1340.42 膨化全脂大豆减少肠黏膜细 胞周转速度，节约肠道维持 能量需要, Qiao等, 2003 表11 膨化全脂大豆对小肠上皮细胞周转的影响 AJAS., 16(1): 63-69 物理化学处理小结 n单纯的热处理不能有效破坏大豆或大豆粕中的抗原蛋白含 量 n大豆浓缩蛋白Glycinin和-Conglycinin的含量较低，热处 理和膨化可进一步降低Glycinin和-Conglycinin的含量 n大豆浓缩蛋白在增重方面可达到脱脂奶粉的效果 n化学处理和热处理相结合是降低大豆Glycinin和- Conglycinin的有效方法 n膨化比单纯的热处理对Glycinin和-Conglycinin的降低更 有效 表12 蛋白酶处理豆粕的效果 作者酶及其处理条件体重 (kg) 试验 天数 与豆粕对照比的结果 日增重采食量回肠N消化率 Rooke 等, 1996 酸性蛋白酶, 0.1% 酶加入含20%水分 的豆粕中, pH4.5, 50C孵育3h, 65 C 烘干 NR21155/ 95(g/d) (P0.05 ) 392/347 (g/d) (P0.05 ) NR Hessin g等, 1996 酸性蛋白酶, 0.1% 酶加入含20%水分 的豆粕中, pH4.5, 50C孵育2h, 湿粉 料 7.514181/ 128 (g/d) (P0.05 ) NRNR 表12(续) 蛋白酶处理豆粕的效果 作者酶及其处理条件体重 (kg) 试验 天数 与豆粕对照比的结果 日增重采食量回肠N消化率 Rooke 等, 1998 碱性蛋白酶, 0.1% 酶加入含20%水分 的豆粕中, pH8.5, 50C孵育2h,湿粉料 7.714153/ 199(g/d ) (P0.05 ) NRNR Cain 等, 1997 蛋白酶, 0.1%酶加 入含50%水分的豆 粕中, 50C孵育16h, 湿料 6.418无显著差异 Beal 等, 1999 蛋白酶, 0.25%酶加 入含67%水分的豆 粕中, 20C孵育24h 湿料 6.418无显著差异 表13 微生物发酵豆粕(肽好)的养分含量 张建东等，2004 指标含量指标含量(%) 水分6.01 %Lys 3.08 (2.87) CP50.75 %Met0.78 (0.67) 粗灰分7.31 %Met+Cys1.68 (1.40) 粗纤维3.67 %Thr2.41 (1.93) 粗脂肪0.6 %Trp0.56 (0.69) 尿酶活性0.06 pHIle2.40 (2.05) 蛋白质溶解度76.39 %Leu4.00 (3.74) 乳酸菌5.2105 Cfu/gPhe2.28 (2.52) Val2.19 (2.15) His1.63 (1.09) Arg3.58 (3.19) Asp6.01 Glu10.26 表14 微生物发酵豆粕(肽好)替代鱼粉对28日龄断奶猪的效果 张建东等，2004 指标对照组5%添加组*15%添加组*P值 初重, kg9.091.479.06 1.349.101.481.00 末重, kg19.993.5319.651.9219.582.870.98 30-43日龄 日增重, g46810545857485520.85 采食量, g6884762872660350.52 饲料/增重1.450.441.370.111.360.220.12 44-58日龄 日增重, g41710340846415600.89 采食量, g7453073011735580.65 饲料/增重1.890.631.810.201.850.300.99 生物处理小结 n酶水解和微生物发酵处理大豆粕制备高质量大豆蛋白是 目前的热点之一 n酶处理大豆粕制备高质量大豆蛋白时，需严格掌握和控 制酶处理的条件：包括酶的性质、用量、加水量、温度 、pH、酶处理时间等 n微生物发酵制备高质量大豆蛋白的实质是利用微生物产 生的酶降解包括抗营养因子在内大豆蛋白质，产品质量 受微生物种类、性质、发酵条件等因素的影响 n需要更多的研究 减少植物蛋白质用量是克服植物 蛋白质过敏的有效措施 使用高质量的蛋白质原料 q动物性蛋白质原料 v血浆蛋白粉 v喷雾干燥鲜血粉 v肠膜蛋白粉 v脱脂奶粉 q植物性蛋白质原料 v膨化全脂大豆 v膨化双低油菜籽 v大豆浓缩蛋白与大豆分离蛋白 v喷雾干燥小麦面筋 v浓缩土豆蛋白 表15 日龄对猪（28天断奶）胰酶活性的影响 单位：水解底物的mmol/min Jensen等，1997 日龄龄胰蛋白酶(trypsin)糜蛋白酶chymotrysin淀粉酶amalase 314.60.942076 722.03.5214666 1433.84.9121916 2132.16.9926165 2855.69.4965051 3542.13.9024730 42150.07.7954516 49349.017.40159516 56515.014.30182106 表16 血浆蛋白粉的典型养分组成 National Research Council，1998 一般养分%氨基酸% 干物质质 DM91.0赖赖氨酸6.84 粗蛋白质质 CP78.0苏苏氨酸4.72 脂肪 Fat2.0蛋氨酸0.75 钙钙 Calcium0.15色氨酸1.36 磷 Phosphorus1.71异亮氨酸2.71 钠钠 Sodium3.02组组氨酸2.55 氯氯 Chloride1.50缬缬氨酸4.94 精氨酸4.55 亮氨酸7.61 苯丙氨酸4.42 胱氨酸2.63 表17 猪血浆蛋白与其它成分的比较(21天以下断奶) 作者头数始重 (kg) 比较对 象用量 (%) ADG (%) ADFI (%) G/F (%) Richert等, 19921323.8干脱脂奶NR+15+22-7 乳清浓缩 蛋 白 NR+14+19-5 干黄油奶NR+24+38-12 Hansen等,19932045.9干脱脂奶10+33+25+6 豆粕10+28+17+9 Hansen等,19931205.3干脱脂奶10+15+28-11 猪血粉10+11+23-10 肉浸出物10+44+22+15 Kats等, 19945346.4干脱脂奶10+55+46+6 Kats等, 19942985.5喷雾 干燥血 粉 100+2-1 Rantanen, 19946264.1干脱脂奶6+28+30-3 Veum等, 19941356.7干脱脂奶10+1+9-8 Veum等, 19941086.8喷干禽副产 品 10-16+6-20 表17（续） 猪血浆蛋白与其它成分的比较(21天以下断奶) 作者头数始重 (kg) 比较对 象用量 (%) ADG (%) ADFI (%) G/F (%) Pendergraft等, 1994 1206.4干脱脂奶NR+10+5+5 小麦面筋NR+13+15-2 Pendergraft等, 1994 1206.4干脱脂奶NR+10+5+5 小麦面筋NR+13+15-2 Coffey和 Cromwell,1995 805.3干脱脂奶8+5+17-10 干脱脂奶8+40+59-12 Coffey和 Cromwell,1995 805.4干脱脂奶8+6+18-10 干脱脂奶8+24+31-5 De roads等, 1995186.1豆粕14+29+21+10 Richert等, 19952305.0鲱鱼 粉8+62+21+10 Smith等, 19954164.3干脱脂奶5+22+8+13 Owen等, 19952164.5干脱脂奶7.5+17+31-11 *试验时间21天, 其余为14天 表17续 猪血浆蛋白与其它成分的比较(21天以下断奶) 作者头数始重 (kg) 比较对 象用量 (%) ADG (%) ADFI (%) G/F (%) Owen等, 1995*1683.2干脱脂奶10+11+7+4 Pierce等, 1995*806.1浓缩 大豆蛋 白 8+3+11-8 Pierce等, 1995*806.1浓缩 大豆蛋 白 8+2+12-9 Pierce等, 1995905.3浓缩 大豆蛋 白 8+34+47-9 Lindemann等, 1996* 2655.7豆粕6+34+9+23 酶水解蛋白6+2-1+4 Pierce等, 1996955.6浓缩 大豆蛋 白 8+53+58-3 Koehler等, 19982186.1鱼粉4+46+34+9 干猪可溶物4+18+14+4 Lindemann等, 1996* 15528豆粕6+17-1+19 干猪可溶物6-10-100 Maxwell等, 1999216NR豆粕4+64+1147 *试验时间28天; *试验时间21天; 其余为14天 表18 猪血浆蛋白与其它成分的比较(21天以上断奶) 作者头数始重 (kg) 比较对 象用量 (%) ADG (%) ADFI (%) G/F (%) Zimmerman等, 1987 185.7鲜干燥血粉10+46+35+5 喷雾 干燥血 粉 10+57+38+18 Gatnau和 Zimmerman,1990 366.9酪蛋白10+6+20-12 肉浸出物10+88+64+9 分离大豆蛋白10+71+72+10 Gatnau和 Zimmerman,1990 366.9豆粕10+81+73+7 干脱脂奶10+50+54+29 Gatnau和 Zimmerman,1990 967.1豆粕10+102+76+12 肉浸出物10+119+61+44 Sohn等, 1991144NR干脱脂奶4+29+24+1 喷雾 干燥全 血 4+13+110 Gatnau等,1991357.1豆粕6+82+34+60 表18续 猪血浆蛋白与其它成分的比较(21天以上断奶) 作者头数始重 (kg) 比较对 象用量 (%) ADG (%) ADFI (%) G/F (%) Gatnau等,1992966.1豆粕8+78+41+31 Hansen等, 19932367.5干脱脂奶10+2-1+4 De Roads等, 1995 1447.2干脱脂奶4+29+24+1 喷雾 干燥血 粉 4+13+11-1 Coffey和 Cromwell,1995 1207.3豆粕5+69540+10 干脱脂奶5+53+57-3 干脱脂奶5+41+34+5 Pierce等, 19961526.4大豆浓缩 蛋 白 8+16+28-9 表19 牛血浆蛋白与其它成分的比较 作者头数始重 (kg) 比较对 象用量 (%) ADG (%) ADFI (%) G/F (%) Hansen等，19931205.3干脱脂奶40+8-8 猪血粉4-4+4-7 肉浸出物4+24+3-8 Rantanen等,19946264.1干脱脂奶6+23+220 Smith等, 19954164.3干脱脂奶5+9+7+3 Pierce等, 1996955.6大豆浓缩 蛋 白 8+12+18-5 Pierce等, 19961526.4大豆浓缩 蛋 白 8+16+28-9 表20 动物血浆蛋白与其它成分的比较 作者头数始重 (kg) 比较对 象用量 (%) ADG (%) ADFI (%) G/F (%) Woodgate, 1997725.5成分不明60-3+3 Bergstrom, 19973004.0豆粕5+3+2+1 Bergstrom, 19973243.9豆粕2.5+6+1+5 Kerr等, 19971805.9土豆蛋白7-12+2-14 Wright等,19972166.2豆粕3.75+8-19+33 Campbell, 19981355.8大豆浓缩 蛋 白 5+19+16+3 Campbell, 19982405.8大豆浓缩 蛋 白 7.5+10+15-4 Carter, 19992166.6鱼可溶物2.5+19+6+12 猪可溶物2.5+15+7+8 Grinstead等, 2000 1805.1豆粕5+27+13+12 乳清蛋白5+5+12-6 Grinstead等, 2000 1805.8干脱脂乳50+4-3 乳清蛋白5+5+12-6 Cromwell等3186.5豆粕5+12-1+13 氨基酸乳糖5+1+4-3 79个试验(8448头猪)总的试验结果 n试验猪 v试验开始体重：5.79 v试验开始日龄：20天 v试验持续时间：15天 n血浆平均用量：7.0 n结果 v79个试验中正效应70个，正效应比重：日增重和采食量 89%；增重/饲料53% v日增重改善25%，采食量提高21%，饲料/增重改善 4% 图8 血浆蛋白在血浆中用量与日增重变化的关系 图9 血浆蛋白在血浆中用量与采食量变化的关系 图10 血浆蛋白在血浆中用量与增重/饲料变化的关系 血浆蛋白粉作