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1 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 LinguiXIAO 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 andaquatic 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：lilingui，手机电话2 SPC 的生产方法有醇法、酸法、湿热变性法和超滤法，工业生产中常用醇法和酸法。一般 1000 kg 蛋白含量高且可溶性好的豆粕可以制得 750 kg 成品2， 也就是生产 1000 kg SPC 需 1330 kg 豆粕， 结合当前豆粕和 SPC 价格，估计每吨加工成本约 2000 元。 乙醇作溶剂是由于低级脂肪醇水溶液可以溶解豆粕中可溶性糖而不溶解蛋白质； 酸洗涤法是利 用多数大豆蛋白在 pH 为 4.2-4.5（等电区域）时溶解度最低的特性；热变性法是使蛋白质因受热变 性而成为不溶性物质得到分离；超滤膜法是一种新工艺，超滤膜可以选择性去除可溶性非蛋白组分 3。比较四种方法的优缺点见表 1。 表 1 四种工艺优缺点比较4-5 Table 1 The advantages and disadvantages of four technology 工艺 Technology优点 Advantages缺点 Disadvantages 醇法 Aqueous alcohol wash 大豆乳清蛋白损失少；氨基酸含量 和比率几乎没有影响；醇容易清除 醇易燃易爆；氮溶解指数（nitrogen solubility index，NSI）低 酸法 Acid washNSI 高；主要溶剂是水，安全廉价豆粕吸水溶胀， 去除成本高； 风味较差 热变性法 Heat denaturation工艺简单；成本低廉发生美拉德反应；蛋白质不可逆变性 超滤膜法 Ultrafiltration 可保持蛋白质的物理化学特性；蛋 白质回收率高；NSI 高；不需处理 废水 成本较高，畜牧行业难以接受 2 大豆浓缩蛋白的营养组成 2.1 大豆浓缩蛋白的常规营养成分 国内外尚无饲料级 SPC 的标准，从美国 ADM 公司、秦皇岛金海食品工业有限公司、山东三 维集团所属山东长润生物有限公司提供的饲料级 SPC 营养指标数据来看，常规营养指标比较接近： 粗蛋白质 65%、粗纤维 4%、粗灰分 6.5%和脂肪 1%左右，水分低于 9%，可溶性无氮浸出物 1.5-3% 和不溶性无氮浸出物 15%左右，猪代谢能在 4000 kcal/kg 左右。ADM 公司还标明产品菌落总数 50000 cfu/g、大肠杆菌100 cfu/g 和 25 g 样品不得检出沙门氏菌，该公司生产的 SPC 产品已经根 据动物品种做了细分，国内生产企业则尚未做到。 2.2 大豆浓缩蛋白的氨基酸组成 3 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去皮豆粕 Dehulled soybean meal67%鱼粉 Fish meal 粗蛋白% Protein65.047.967.0 干物质% Dry matter93.089.092.4 氨基酸%Amino acid 赖氨酸4.232.994.97 蛋氨酸0.910.681.86 蛋+胱氨酸1.891.412.46 苏氨酸2.731.852.74 色氨酸0.780.650.77 异亮氨酸3.192.102.61 亮氨酸5.203.574.94 精氨酸4.943.433.93 苯丙氨酸3.452.332.61 缬氨酸3.382.263.11 组氨酸1.821.222.01 注：SPC 数据来自公司产品宣传资料，豆粕和鱼粉数据来自中国饲料成分及营养价值表2013 年第 24 版。 2.3 大豆浓缩蛋白的抗营养因子 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-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 4 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、-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 项目 Items 大豆8 Soybean 豆粕8 Soybean meal 大豆分离蛋白8 Soybean protein isolate SPC18SPC2SPC3 脲酶活性 Urease activity, pH-rise2.00.05-0.50.050.05- 胰蛋白酶抑因子 Trypsin Inhibitor, mg/kg 40-501-81233.5 大豆球蛋白 Glycinin, mg/kg180,00066-大豆球蛋白 -conglycinin, mg/kg 60,00016,000-10 55 凝集素 Lectins, mg/kg3,50010-200011- 低聚糖 Oligosaccharides, %141503- 皂苷 Saponins, %0.50.6000- 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 47 g/d， 而脱脂奶粉组仅 5 g/d； 但 3 天之后 SPC 组 ADG 逐渐落后脱脂奶粉组， 5 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 870 g/d，但是 SPC 组 ADFI 却多 了 30g/d，导致 F/G 高了 0.04。Nrgaard 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 50 g/d，ADFI 低于鱼粉组 53 g/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。 6 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-Pahm16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 Table 4 The studies about the replacement of fish meal by SPC in rainbow trout 鱼粉 Fish meal, % 粗蛋白 Crude protein, % 等氮替代比例 Replace ratio, % 最适替代比 Optimal ratio, % 参考文献 References 6543-470、33、67、10010022 -39-420、50、75、1007523 7 5139-420、50、75、1005024 5343、450、63、82、10010025 海水鱼中大菱鲆（Scophthatmus maximus L ）20,26、牙鲆（Paralichthys olivaceus）19、细点 牙鲷（Dentex dentex）27和军曹鱼（Rachycentron canadum）28的替代研究表明，大菱鲆、牙鲆和 细点鲷日粮中，SPC 替代鱼粉的比例不超过 25%，但在军曹鱼中的替代比例却可以达到 75%而不 影响成活率和特定增长率。结果表明，鱼品种不同，替代结果差异较大。此外，甲壳动物如南美白 对虾（Litopenaeus vannamei）29上的替代研究表明，SPC 可以替代 75%的鱼粉而不影响虾成活率 和特定增长率。 4 结语 SPC 的生产工艺主要是醇法和酸法；相比豆粕，SPC 粗蛋白含量更高和抗营养因子更低；在断 奶仔猪日粮中，可以替代豆粕，不能替代鱼粉和血浆蛋白粉，替代脱脂奶粉还需要进一步验证；在 水产日粮中，鱼品种不同导致替代比例差异较大，需要考虑替代后氨基酸平衡和适口性改善来进一 步提高替代比例。未来对 SPC 的开发主要集中在： （1）辅助添加其他物质平衡营养后，使 SPC 的 效果更好发挥； （2）进一步深加工提高 SPC 的利用率。 参考文献： 1 CHAJUSS D. 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