大豆粕與魚粉中離胺酸有效性之探討
摘要
試驗目的在探討以斜率法(slop-e-ratio assay)及化學方法(FDNB method)測定大豆粕與魚粉所含離胺酸的有效性,以及瞭解斜率法與化學法之間的相關。
豬隻生長試驗(斜率法)採用體重約25kg豬隻50頭,逢機分配於十種飼料處理中,其中基礎飼料含0.4%可消化離胺酸,其餘9種飼料分別由合成離胺酸、大豆粕與魚粉各提供0.1、0.2與0.3%之可消化離胺酸加入基礎飼料中,使可消化離胺酸含量分別為0.5、0.6與0.7%。大豆粕與魚粉的離胺酸有效性由比較合成離胺酸(標準組)的斜率決定之。此外,試驗亦以增重分割法計算離胺酸之有效性。
試驗結果顯示大豆粕與魚粉的離胺酸有效性因採用不同測量指標而不同,如以活體增重為指標,則大豆粕與魚粉的離胺酸有效性分別為94與144%,以屠體增重為86與127%,以飼料/活體增重為96與104%,以飼料/屠體增重為96與102%。當以後腿瘦肉率與腰眼面積為指標時則因相關係數不顯著而不具意義。如根據增重分割法計算結果仍以活體增重為指標時,大豆粕與魚粉分別為93與114%,以屠體增重則為84與94%。以化學方法測定結果,大豆粕與魚粉的離胺酸有效性分別為86.1與85.8%,此結果與斜率法的結果相關性不高。(關鍵語:離胺酸有效性、大豆粕、魚粉、豬)。
緒言
提高瘦肉生產與飼料利用效率為飼養肉豬的兩大目標;飼料原料的胺基酸含量與能真正被豬隻所利用的比例,對瘦肉生產效率有很大的影響。離胺酸通常為穀物的第一限制胺酸,當飼料中的離胺酸量不足或量雖夠但有效性(能真正被豬隻所利用的比例)太低,雖可提高飼料的蛋白質含量來改善瘦肉的產量或飼料的利用效率,但成本亦相對增加。為正確瞭解胺基酸能為豬隻利用的數量,胺基酸的迴腸消化率常被人作為豬隻胺基酸需要量的計算基礎。但是胺基酸的消化率並不代表有效性。飼料加工過程中,過度加熱或化學反應如Maillard reaction(Finot et al, 1982);polyphenols reaction(Hurrell et al, 1981);alkali and heat reaction(Hurrell and Carpenter, 1974);lipid oxidation reaction(Nielsen et al, 1985)都可能使部分離胺酸與其他必需胺基酸雖被吸收,但卻無法被利用來合成蛋白質,而隨尿液排出體外(Hurrell and Finot, 1985)。因此以迴腸之消化率來取代有效性,有時會高估胺基酸的利用效率。
測定胺基酸有效性的方法包括實驗室方法(in vitro)如微生物法(Ford et al., 1983),和化學方法(Carpenter, 1960;Kakade and Liener, 1969)或活體方法(in vivo)之斜率法(Batterham et al, 1979, 1986;Yu, 1988)。本試驗的目的即以斜率法與化學法探討兩種蛋白質原料離胺酸的有效性,並比較兩法之間的相關性。
材料與方法
一、試驗飼料之配製
試驗採用10種飼料,基礎飼料以67.2%玉米和19.8%玉米蛋白(corn gluten)為主,可消化離胺酸為0.4%,消化能為3524 kcal/kg。其他9種飼料之胺基酸則添加合成離胺酸0.1、0.2和0.3%或大豆粕3.46、6.91和10.36%,或魚粉1.98、3.94和5.91%,分別提供0.1、0.2和0.3%之可消化離胺酸,使三種原料之飼料處理都各含有0.5、0.6與0.7%之可消化離胺酸,飼料中添加大豆油與麩胺酸鈉調整飼料能量與蛋白質;各組除離胺酸濃度不同外,10種飼料之其他營養成分均盡可能相同,且其他必需胺基酸之濃度與離胺酸比例都達到或超過Wang and Fuller(1990)所建議之理想蛋白質胺基酸平衡比例。試驗原料與基礎飼料之營養成分分析列於表1。
表1. 大豆粕、魚粉與基礎飼料的測定營養組成
魚粉a | 大豆粕b | 基礎飼料d | |
粗蛋白質,% | 64.7 | 44.3 | 18.3 |
粗脂肪,% | 10.3 | 3.6 | 2.78 |
粗纖維,% | 1.3 | 7.0 | 1.90 |
灰分,% | 15.6 | 6.1 | 3.65 |
乾物質,% | 91.0 | 88.0 | 88.0 |
總能 | 4435 | 4098 | 3960 |
必需胺基酸 | |||
離胺酸 | 5.22c | 2.64c | 0.40c |
甲硫氨酸+胱胺酸 | 2.90c | 1.67c | 0.51c |
羥丁胺酸 | 3.24c | 1.78c | 0.63c |
色胺酸 | 0.75c | 0.60c | 0.15c |
苯丙胺酸+酪胺酸 | 5.61 | 3.27 | 2.21 |
組胺酸 | 3.18 | 1.70 | 0.37 |
異白胺酸 | 3.10 | 1.83 | 0.66 |
白胺酸 | 5.48 | 5.81 | 2.95 |
纈胺酸 | 3.33 | 1.91 | 0.78 |
a. 日本白魚粉:
b. 以溶劑法提油後之產物:Soybean meal, solvent extracted.
c. 可消化胺基酸,其迴腸消化率參考NRC(1988)標準
d. 基礎飼料消化能為3524 kcal/kg
二、試驗豬隻之營養與飼養
50頭豬隻經過適應後,試驗一開始(平均體重25kg)即屠宰10頭(10種飼料處理組各屠宰一頭),求取平均屠宰率(67%),其餘40頭逢機分配於上述10種飼料處理中。豬隻採個別飼養,每日餵量按顏與吳(1986)任食量的90%,每日上下午各餵飼一次,水任飲。豬隻於體重達60kg時屠宰,作長生性能(每日活體增重、每日屠體增重,飼料/活體增重與飼料/屠體增重)及屠體性能(後腿瘦肉率與腰眼面積)測定,大豆粕與魚粉的離胺酸有效性由比較兩組的迴歸直線與標準組迴歸直線的斜率決定之。迴歸直線又分別來自測試指標(如增重、飼料利用效率……等等)與離胺酸用量(levels)和測試指標與每日離胺酸攝取量(daily lysine intake)間之迴歸。試驗結果之每日活體與屠體增重亦參照增重分割法(partitioned weight gain ; Burns and Baker, 1976),將每日增重來自基礎飼料與離胺酸添加的部分分開計算,再以斜率法比較三者之斜率,求出大豆粕與魚粉之離胺酸有效性。
三、化學分析
化學法測定離胺酸有效性乃根據Carpenter(1960)的方法以1-fluor-2,4-dinitrobenzene(FDNB)結合飼料中離胺酸形成ε-DNP-lysine的原理測定飼料原料的離胺酸有效性。飼料的一般營養成分之化學分析,乃參考AOAC(1984)方法,胺基酸分析則以胺基酸分析儀(Biotronik, 1986)測定。
四、統計分析
試驗之生長與屠體性能皆根據Snedecor and Cochran(1980)書中所列的統計分析法,進行ANOVA相關與直線迴歸分析。當測試原料與測試指標間相關達顯著水準以上,且離胺酸含量與測試指標間成顯著直線關係時即求出迴歸方程式,並比較三種測試原料在各性狀間之斜率。
結果
二種測試原料組(大豆粕與魚粉)與標準組(合成離胺酸)在不同離胺酸用量下之每日活體和屠體增重、飼料/活體增重、飼料/屠體增重,後腿瘦肉率與腰眼面積測定值列為表2與表3。合成離胺酸,大豆粕與魚粉的迴歸分析結果列於表4,大豆粕與魚粉的離胺酸有效性以化學法與斜率法測定結果列為表5。增重分割法測試之離胺酸有效性列於表6與表7。
表2. 20~60公斤豬隻在不同離胺酸濃度下之活體增重,飼料/活體增重與後腿瘦肉率測定結果
離胺酸量 | 合成離胺酸組 | 大豆粕組 | 魚粉組 |
活體增重 Live-wt gain, g/d |
|||
0.4 | 334 | 334 | 334 |
0.5 | 389 | 348 | 375 |
0.6 | 440 | 444 | 453 |
0.7 | 507 | 497 | 582 |
SEM=14 飼料/活體增重 |
|||
0.4 | 4.20 | 4.20 | 4.20 |
0.5 | 3.43 | 3.71 | 3.72 |
0.6 | 3.11 | 2.89 | 3.29 |
0.7 | 2.77 | 2.89 | 2.74 |
SEM=0.09 後腿瘦肉率,% |
|||
0.4 | 53.1 | 53.1 | 53.1 |
0.5 | 56.1 | 57.0 | 57.2 |
0.6 | 57.1 | 59.1 | 58.2 |
0.7 | 58.8 | 56.6 | 58.7 |
SEM=0.54 |
表3. 20~60公斤豬隻在不同離胺酸濃度下之屠體增重,飼料/屠體增重與腰眼面積測定結果
離胺酸量 | 合成離胺酸組 | 大豆粕組 | 魚粉組 |
每日屠體增重 |
|||
0.4 | 281 | 281 | 281 |
0.5 | 312 | 302 | 308 |
0.6 | 357 | 363 | 370 |
0.7 | 410 | 386 | 443 |
SEM=10 飼料/活體增重 |
|||
0.4 | 4.99 | 4.99 | 4.99 |
0.5 | 4.36 | 4.44 | 4.52 |
0.6 | 3.83 | 3.91 | 4.01 |
0.7 | 3.43 | 3.71 | 3.60 |
SEM=0.09 腰眼面積㎝2 |
|||
0.4 | 23.3 | 23.3 | 23.3 |
0.5 | 27.3 | 27.1 | 27.5 |
0.6 | 26.2 | 28.3 | 30.6 |
0.7 | 31.3 | 27.5 | 26.0 |
SEM=0.60 |
表4. 合成離胺酸、大豆粕與魚粉之迴歸分析結果
迴歸方程式 | 迴歸係數之P值 | 迴歸係數之SE值 | 相關係數 | |
每日增重,g | ||||
STD: | Y=104+570X | 0.0014 | 144 | 0.73** |
SOM: | Y=119+537X | 0.0011 | 128 | 0.76** |
FM : | Y=-17+823X | 0.0001 | 135 | 0.85** |
每日屠體增重,g | ||||
STD: | Y=102+432X | 0.0051 | 130 | 0.66** |
SOM: | Y=128+373X | 0.0034 | 104 | 0.70** |
FM : | Y=49+547X | 0.0001 | 103 | 0.82** |
飼料/活體增重 | ||||
STD: | Y=5.9-4.6X | 0.0001 | 0.7 | 0.86** |
SOM: | Y=5.9-4.4X | 0.0001 | 0.7 | 0.86** |
FM : | Y=6.1-4.8X | 0.0001 | 0.6 | 0.89** |
飼料/屠體增重 | ||||
STD: | Y=6.7-4.5X | 0.0024 | 1.2 | 0.70** |
SOM: | Y=6.7-4.3X | 0.0001 | 0.7 | 0.86** |
FM : | Y=6.8-4.6X | 0.0001 | 0.7 | 0.85** |
後腿瘦肉率,% | ||||
STD: | Y=46.3+18.0X | 0.06 | 8.7 | 0.49NS |
SOM: | Y=49.3+12.8X | 0.07 | 6.5 | 0.48NS |
FM : | Y=47.0+17.8X | 0.03 | 7.4 | 0.54* |
腰眼面積,㎝2 | ||||
STD: | Y=14.5+22.7X | 0.005 | 6.8 | 0.69** |
SOM: | Y=19.0+13.5X | 0.136 | 8.6 | 0.39NS |
FM : | Y=20.6+11.3X | 0.272 | 9.8 | 0.29NS |
註:1. STD:合成離胺酸 L-Lysine;SOM:大豆粕Soybean meal;FM:魚粉 Fish meal.
2. **:P<0.01 *:P<0.05 NS:P>0.05.
表5. 大豆粕與魚粉之離胺酸有效性以斜率法與FDNB法測定結果
測試方法與採用指標 |
離胺酸有效性,% | |
大豆粕 | 魚粉 | |
FDNB法 | 86.1 | 85.8 |
斜率法 | ||
每日增重 | 94 | 144 |
每日屠體增重 | 86 | 127 |
飼料/增重 | 96 | 104 |
飼料/屠體增重b | 96 | 102 |
a. 迴歸分析是取生長反應(增重、飼料利用效率)與離胺酸用量作迴歸分析
b. 屠體增重=〔屠體重-(試驗開始活體重×0.67)〕÷試驗天數
表6. 以增重分割法計算三種測試蛋白質原料的離胺酸與增重
離胺酸攝取量,g/日 | 屠體增重,g/日 | |||||
總攝取量 | 來自基礎飼料a | 來自添加 | 總攝取量 | 來自基礎飼料a | 來自添加 | |
1. 基礎飼料 | 5.58 | 5.58 | 0 | 281 | 272 | 9 |
2. 基礎+0.128%合成離胺酸c | 6.54 | 5.23 | 1.31 | 312 | 260 | 52 |
3. 基礎+0.255%合成離胺酸d | 8.10 | 5.40 | 2.70 | 357 | 265 | 92 |
4. 基礎+0.383%合成離胺酸e | 9.78 | 5.59 | 4.19 | 410 | 272 | 138 |
5. 基礎+3.46%大豆粕c | 6.31 | 5.05 | 1.26 | 302 | 253 | 49 |
6. 基礎+6.91%大豆粕d | 8.42 | 5.61 | 2.81 | 363 | 273 | 90 |
7. 基礎+10.36%大豆粕e | 9.94 | 5.68 | 4.26 | 386 | 275 | 111 |
8. 基礎+1.98%魚粉c | 6.86 | 5.49 | 1.37 | 308 | 269 | 39 |
9. 基礎+3.94%魚粉d | 8.88 | 5.92 | 2.96 | 370 | 284 | 86 |
10. 基礎+5.91%魚粉e | 11.06 | 6.32 | 4.74 | 443 | 298 | 145 |
a. 計算方法為總攝取量×〔基礎離胺酸量/(基礎離胺酸量+添加離胺酸量)〕
例如 2:6.54×〔0.4/(0.4+0.1)〕=5.23
b. 代入迴歸方程式Y(屠體增重,g/日)=74.45+35.39X(離胺酸攝取量,g/日),此迴歸方程式來自基礎組(飼料1~4)的總增重與總離胺酸攝取量的迴歸)。
c. 提供0.1%可消化離胺酸。
d. 提供0.2%可消化離胺酸。
e. 提供0.3%可消化離胺酸。
表7. 以增重分割法計算結果作迴歸分析求離胺酸有效性
離胺酸來源 | 迴歸等式 | 相關係數 | 離胺酸有效性 |
合成離胺酸 | Y=8.06+31.46X | 0.79 | 100 |
大豆粕 | Y=6.43+26.50X | 0.85 | 84 |
魚粉 | Y=2.41+29.70X | 0.88 | 94 |
由生長試驗結果顯示,二種測試原料組與合成離胺酸之每日活體與屠體增重均隨著離胺酸的用量增加而呈直線(P<0.01)增加,飼料/活體增重與飼料/屠體增重隨著離胺酸用量增加而呈直線(P<0.01)的改善。而屠體性能測定結果(表4)顯示只有魚粉組與後腿瘦肉率間,或標準組與腰眼面積間呈直線相關,但是標準組、大豆粕組與後腿瘦肉率間以及大豆粕組、魚粉組與腰眼面積間則沒有直線相關。
二種測試蛋白質原料與標準組在不同測試指標間均無顯著差異存在。經與標準組比較結果顯示,大豆粕與魚粉的離胺酸有效性隨著採用不同指標而不同,當測試指標與離胺酸用量作迴歸分析,而以活體增重為指標時,大豆粕與魚粉離胺酸有效性為94與144,以屠體增重為86與127。以活體飼料效率為96與104,以屠體飼料效率為96與102。同樣的,如測試指標與每日離胺酸攝取量(daily lysine intake)作迴歸分析而以每日活體增重為指標時,大豆粕與魚粉的離胺酸有效性分別為94與109,以每日屠體增重為指標時為84與91,以活體飼料利用效率為指標時為100與96,以屠體飼料利用效率為指標時為81與74。如以增重分割法將每日活體與屠體增重的來源區分為來自基礎飼料以及添加的部分,則大豆粕與魚粉的離胺酸有效性以活體增重為指標時為93與114,以屠體增重為指標時為84與94。化學方法測試結果,大豆粕與魚粉的離胺酸有效性分別為86.1與85.8%。
討論
以斜率法測定原料離胺酸有效性常會隨著採用不同的測試指標及測試方法而不同,試驗嘗試以腰眼面積或後腿瘦肉率為指標,但由於測試結果直線相關不顯著而無法得到理想值。基本上採用屠體為指標會比採用活體為指標來的更可靠,因為以屠體為指標,可以消除胃內容物及胃腸道本身重量不同所造成的誤差(Batterham et al, 1981)。本試驗的離胺酸有效性以屠體增重為指標時略低於以活體增重為指標,此結果與Batterham et al., (1979,1981)研究報告相類似。此外,飼料採食量會因測試原料嗜口性與胺基酸平衡與否而異,影響到增重,進而影響到有效性的測定。因此,以飼料利用效率為指標時,可同時考慮到增重與採食量,而使結果比較可靠。
飼料成分的控制方面,在本試驗中,採用麩胺酸鈉、大豆油與玉米澱粉來調整飼料的粗蛋白質與消化能含量,盡可能使用一離胺酸含量之三組飼料的粗蛋白質與能量維持一致,以避免兩者不同而造成的影響。此外本試驗採限食方式飼養以降低因測試原料之嗜口性或其他原因造成採食量不同可能造成的影響;且飼料每日分兩次給予,以避免合成離胺酸(標準組)在每日低於兩次餵飼下,可能造成利用效率降低的問題。(Batterham, 1974;顏與王,1987)。基本上,在斜率法的試驗中所採用的離胺酸量必須使相對應的指標(每日增重、飼料利用效率……等)呈直線反應,假使所採用的指標不呈直線而呈曲線,則該項指標即變成無意義。本試驗中離胺酸用量由0.4%提高至0.7%,其最高用量接近但仍低於肉豬體重20~60kg的推薦用量(0.85%,台灣地區飼養標準,1990)可預期其為直線反應,試驗結果顯示每日增重與飼料利用效率均呈極顯著直線反應。而在合成離胺酸組與大豆粕組之後腿瘦肉率以及在大豆粕組與魚粉組之腰眼面積則呈二次或二次以上曲線反應,顯示這二須指標在此試驗並不適用,如將離胺酸用量再降低是否會使這兩項指標呈直線反應則有特進一步研究探討。
以離胺酸用量或以離胺酸攝取量與測試指標作迴歸所得到的離胺酸有效性不同。Cave and Williams(1980)認為以離胺酸攝取量作迴歸較為適當,而Batterham et al(1986)則採相反的意見。當以離胺酸用量與試驗指標作迴歸分析時,大豆粕的有效性在試驗中隨著不同指標而異,但其值與其他報告(Batterham et al., 1978;1979;1984)的結果相近,魚粉則除了以活體飼料利用效率為指標時其值104與106(Batterham et al., 1979)較接近外,在其餘指標都比其他報告(如Batterham et al., 1978;1979)偏高。由於斜率法之蛋白質原料離胺酸有效性乃以合成離胺酸的有效性為100時之相對比值,原則上其值超過100以上即可假設其有效性為百分之百,唯本次測定結果,魚粉之有效性超出合成離胺酸甚多,其真正原因仍有待進一步研究。
以增重分割法計算離胺酸的有效性可以將來自添加的離胺酸以及增重從總離胺酸攝取量與總增重區分開來再作迴歸分析,基本上,當試驗採用任食飼養而致採食量不同時,此法具有充分的保護作用。在限食情況下此法也未分開時更具代表性(Hirakawa and Baker, 1986)。
以化學法測定大豆粕與魚粉的離胺酸有效性時,兩者之測定值非常接近,且低於以斜率法測定的結果,兩者之間,顯不出有相關性存在。Boctor and Harper(1968)指出,FDNB法(Carpenter, 1960)不適合用於測定受加熱被破壞的蛋白質原料,且其反應中間產物DNP─Lysine在測試蛋白質原料含較多量碳水化合物時,會受到干擾而很不穩定。本次測試所用之蛋白質原料雖不含高量碳水化合物,但大豆粕與魚粉在加工過程中皆需經100~200℃的加熱處理(烘焙或乾燥),可能因此影響到FDNB法的測定結果。
綜合本試驗結果,以斜率法測定蛋白質原料的離胺酸有效性隨採用不同的測試指標而不同,而採不同的方法(增重分割法,化學法)也會有不同的結果出現。基本上,增重分割法將離胺酸來自添加的部分從總離胺酸攝取區分出來,其結果似乎較易為人所接受,而化學法測定的結果似乎無法與斜率法的測定結果相吻合。有關飼料原料中離胺酸有效性的測試尚需更多的試驗,期由實驗室(in vitro)或活體(in vivo)方法加以探討,尋找一套最適當的試驗模式,以便能精確提供豬隻真正能利用的胺基酸用量。
(轉載自中國畜牧學會會誌)
參考文獻略
飼料營養雜誌(p.21~30)─游義德、吳繼芳、顏宏達.九三年第一期