全脂大豆、油與脂肪在家禽之營養(上)
1. 諸言
雖然禽群僅在生產條件(如內在因子)正確控制下方能有良好成績，不過家禽業遍及全世界各地，此代表提高密集飼養，以生產肉與蛋形式供給人類高品質之蛋白質。內在因子可視為是遺傳形，而環境、健康狀態與飼糧能量與營養分之供給，均是為了達到良好的生產量與最大的經濟收益。密集地飼養家禽必須飼與高營養濃度之飼料，使用高品質材料提供營養需要。混合飼料配方主要發展之一是取得可使用飼料的材料之營養價值，特別是材料來源與加工影響間之可能變異。本文提供作為家禽飼料原料之全脂大豆(FFSB，提供能量與蛋白質原料)與脂肪／油(提供能量)的利用資訊。特別強調在飼料配方中這些原料的詳細特性說明。
2. 全脂大豆
大豆是世界上最重要的油籽類作物之一，於諸多產業及農業均有使用。作為動物飼料，傳統萃取油的豆餅是最廣泛作為高蛋白質之原料，但最近使用來萃取油之大豆(全脂大豆，FFSB)漸增，全脂大豆是兼顧蛋白質與含油之高飼糧熱能價值原料，在家禽營養是一相當有價值之原料。
2.1. 化學組成
一般成分分析(如表1)僅是任何原料之一營養價值之指標，FFSB僅由蛋白質含量(一般為380g／kg)無法顯示胺基酸之情況，胺基酸情況是更為準確的指標。家禽特別需要一些胺基酸，這些胺基酸必須存在於飼料中，不僅是其品質且須彼此間有一定比例，此為"理想蛋白質"之理念，理想蛋白之定義是胺基酸在質與量均符合家禽的需要，在家禽胺基酸理想之平衡及全脂大豆蛋白質之平衡例如表2所示。此分析顯示FFSB雖然甲硫胺酸相對地較缺少，但在胺基酸平衡仍屬適當良好的，不過，在飼料中廣泛使用合成甲硫胺酸，使得此項問題實際上顯得不重要。
表1. 全脂大豆(FFSB)之一般分析
| 乾物質 粗蛋白質 油 粗纖維 灰分 |
(g／kg) (g／kg乾物質) (g／kg乾物質) (g／kg乾物質) (g／kg乾物質) |
900 390 195 65 50 |
表2. 全脂大豆蛋白質之胺基酸平衡及與家禽"理想"平衡之需要比較與離胺酸(100)之相對比例
| 胺基酸 | FFSB蛋白質 | "理想"蛋白質 (育雛料) |
| 離胺酸 甲硫胺酸＋胱胺酸 羥丁胺酸 色胺酸 白胺酸 異白胺酸 纈胺酸 組胺酸 苯丙胺酸＋酪胺酸 精胺酸 |
100 49 61 20 120 75 75 40 136 121 |
100 76 63 17 126 72 79 40 121 108 |
| Boorman與Brugess，1986. | ||
全脂大豆之油含量高，約為200g／kg，大豆油極為不飽和，具高飼糧能量價值，其代謝能(ME)值在較老家禽為38MJ／kg，而在年青家禽約為37MJ／kg。研究證實不飽和度越大者，其飼糧能量含量越高(Wiseman與Lessire，1987)，依據此理論，全脂大豆的ME值亦反映此現象。添加1kg大豆油將可含約500g亞麻仁油酸(linoleic acid)(表3)，亞麻仁油酸為一種家禽之必需脂肪酸。
表3. 大豆油之脂肪酸組成
| 主要脂肪酸 | g／kg油 |
| C16：0(棕櫚酸) C18：0(硬脂酸) C18：1(油酸) C18：2(亞麻仁油酸) C18：3(次亞麻仁油酸) |
105 40 250 520 70 |
2.2. 營養分可利用率
全脂大豆之全部化學組成為一營養價值有用之指標，尤其是不同之批次。因此一般均花相當大的注意力於此材料品質之維持，及實驗室之分析檢視其變異是否顯著。
對動物營養分的可利用率非常重要，眾所熟知生全脂大豆含有許多自然存在的有毒因子，會干擾營養分的可利用率。
2.3. 抗營養因子
某些化合物會干擾動物採食量、營養分可利用率與代謝者即為一種抗營養因子，在植物界中存在為數極多的此種自然生產的化合物，具有抗營養活性。抗營養因子即使在採食量很少的情況，其生物影響亦會由中等時減低生產性狀至嚴重時死亡之範圍，其影響情形很複雜，動物品系與年齡不同會呈現不同反應，另外雖相同之抗營養因子，而來自不同之植物亦有不同之生物影響。
雖然可說因各實驗室分析技術不同，使原本複雜的物質更為複雜，但最近分析化學的發展使原本具相似作用方式且適度均勻構造之因子，顯現出相當程度之複雜性，此現象對於調查研究飼料中這些因子的生物影響，在基礎上存在困難；另外很顯然地，在相同原料中可能存在不同之因子，致使很難將它們之影響分開，生長期之環境條件對植物中這些因子含量之影響亦很重要。
由於這些問題，本文旨在測定全脂大豆中主要之抗營養因子，並與可能存在於家禽飼料中，來自其他豆科之抗營養因子進行比較。
2.3.1. 蛋白𠕇抑制因子
豆類可能均含有一些數量的蛋白𠕇抑制因子，有時單寧(在全脂大豆中含量不高)具有抗蛋白𠕇的活性，因其會干擾大部份𠕇的功能，不過本文所談之蛋白𠕇抑制因子，僅限於某一類的𠕇，主要為胰蛋白𠕇與胰凝乳蛋白𠕇，其含量依據報告，胰蛋白𠕇抑制因子為0.15至10.3(𠕇被抑制單位／mg豌豆)、胰凝乳蛋白𠕇抑制因子為0.74至10.24(Valdebouze等，1980；Griffiths，1984)。在faba豆中一般含量較低，但在生大豆常發現含較其他二種為高之量(表4)。
表4. 豆類蛋白質抑制因子之含量(𠕇被抑制單位／mg)
| 胰蛋白𠕇抑制因子活性 | 胰凝乳蛋白𠕇抑制因子活性 | |||
| 整粒 | 帶殼種子 | 子葉 | 整粒種子 | |
| Faba豆a | 3.3~6.2 | 0 | 6.9 | |
| 冬 | 4.1 | |||
| 春 | 4.5 | |||
| Faba豆b | 1.41~1.56 | 0.38~0.77 | ||
| 豌豆a | 2.9~10.8 | 0.6 | 7.8 | |
| 豌豆a | ||||
| 冬，平滑 | 10.3 | |||
| 冬，皺皮 | 7.9 | |||
| 春，平滑 | 4.9 | |||
| 冬，皺皮 | 2.7~3.7 | |||
| 豌豆b | ||||
| 平滑 | 0.15~1.07 | 0.74~3.86 | ||
| 皺皮 | 0.66~4.62 | 2.44~10.24 | ||
| 生大豆粉a | 59.4 | |||
a Valdebouze等(1980)，資料以乾物質為基礎。 b Griffiths(19840，資料以新鮮重為基礎。 |
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飼料中蛋白質抑制因子之影響為使蛋白質消化率降低，及因補償作用而使胰臟腫大，但這些因子的作用方式尚未完全瞭解。Rackis(1974)指稱胰蛋白𠕇抑制因子致使生長遲緩之一種可能理由，除了降低蛋白質消化率外，這些抑制因子會促進含高量含硫胺基酸之胰臟酵素之合成增加。因豆類蛋白質相對的缺乏這些胺基酸，因此將造成滿足動物營養需要量之問題更加惡化。此外，胰蛋白𠕇負有刺激其他蛋白𠕇之分泌，假使本身受抑制，則蛋白質之消化亦將受害。
2.3.2. 植物性血球凝集素
植物性血球凝集素是一大團化合物稱之為血球凝集物(lectins)之重要組成分，為可凝集紅血球細胞之化合物。純的化合物具有劇毒，注射於動物會導致急速死亡，由口攝食對家禽生產性狀仍會造成嚴重的影響。Lectins可能僅含有一連結位置而不會凝結紅血球，但它們可能連結在其他部位，如連結在消化管壁，則可能損傷腸黏膜及干擾營養分的吸收。
與其他抗營養因子比較，不同來源的血球凝集素，其他學分析並不足以鑑定其對生物反應嚴重性之不同，尤其是當以凝集活性廣泛應用於鑑定上時。另外如上述，lectins不具這種特性，但仍然是一種很重要的抗營養因子，數種豆類之植物性血球凝集素含量列示於表5。
表5. 數種豆類之植物性血球凝集素含量(以兔紅血球測定，單位／mg)
| Faba豆 豌豆 生大豆粉 |
25~100 100~400 1600~3200 |
Valdebouze等(1980) |
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2.4. 加工
去除或使以上所述之抗營養因子不活化是相當重要的，尤其是假使這些因子含量高時。當然這些因子含量低時，則不需要加工。很不幸的是這些抗營養因子我們無法正確描述其安全量，以及原料中因抗營養因子量很低無法顯現由加工獲得利益，例如豌豆含蛋白𠕇抑制因子常低於影響到其營養價值，但偶而有些豌豆含抗營養因子較高，則加工將很重要。
很重要的是，在決定加工前要有關於抗營養因子今量與分佈之資料。很多加工的效果似乎不一，此可歸咎於原始原料抗營養因子含量不同所致。全脂大豆的抗營養因子含量相當高，但當在加入家禽飼料前如先加工通常不會發生問題。
相當重要的是過度加熱也會如未加工受到損害，因其會伴隨蛋白質的破壞。
加工效果的評估，通常是測定抗營養因子，或間接檢定加熱的程度(例如使用酚紅)。使用生物測定(包括生長速率、生產成績與能量值)顯然是最敏感的，但極為費時，對動物飼料業的品質管制價值不高。因此建議使用實驗室測定，例如測定加工後豆類存在之抗營養因子的含量。另外設計間接的化學檢定評估營養價值，例如使用全脂大豆產品的脂肪可利用率。
基於此點，故本文為探討加工在提高全脂大豆之營養價值所扮演的角色。
2.4.1. 全脂大豆的加工
生大豆的蛋白𠕇抑制因子含量高，因此此種原料在加入非反芻動物飼料前，總會考慮先加工。假使豆類未經萃取油脂就使用於飼料，則加工的另一目的是提高油脂的可利用性。不同加工方法的效益，多年來已有相當多的資訊，其結論是沒有一種方法一定優於其他加工方法。此因許多變數與加工有關，其中包括加工溫度、時間、濕度等。假使以單一種加工方法(例如擠壓)就能達到這些目的，將是加工處理最有效的方法(見表6)。豆類擠壓時，小心控制操作條件非常重要，這是確保適當營養價值之關鍵，且這些情況僅應用在特定的某些樣品之評估。
表6. 加工處理全脂大豆之表面代謝能(AME)與氮滯留(NR)量
| 全脂大豆加工方法 | AME(MJ／kg)2.5週齡 | NR(％) |
| 濕擠壓 乾擠壓 細磨 噴射爆裂 烘焙 未處理 |
17.9 17.4 15.4 14.7 15.6 13.5 |
54 59 48 61 57 30 |
此資料顯示因加工方法不同，全脂大豆在年青家禽的營養價值有很大的差異。但必須強調的是，每一種加工處理之操作條件可能會改變，以上的結果僅是在特種情況下，樣品的分析值，而並非各種處理間均是如此不同，且以上的資料是以飼料用作為計算基礎，其各種處理間乾物質具有相當大的變異，真正比較時應以乾物質為基礎計算。全脂大豆加工處理進一步的效益是使油脂能為動物或禽類利用。非反芻動物無法咀嚼細磨其食物，並缺乏酵素消化內含油脂的細胞之細胞壁，因此物理加工處理在提高飼糧能量值是很重要的，物理處理全脂大豆有很多方法，例如擠壓，屬熱處理的一部份。假使熱處理不會使豆類遭受嚴重物理破壞，則必須分開導入其他加工方法，例如滾壓、粉碎及打粒。有趣的是這些加工處理常是飼料廠正常操作之一部份，因此對全脂大豆而言，這些特種的加工就無需要。表6之結果與其他之研究顯示物理處理對全脂大豆的營養分與油脂可利用率之益處的結果一致(Kan et al., 1986)。
因此以熱處理為基礎，再結合物理處理，可獲得相同的品質，如表7所示。甚而整個混合飼糧處理也會改變大豆的營養價(見表8)。總之，很顯然的許多變數與每一處理有關，包括溫度、時間與濕度及物理損害的程度，不管是當熱處理時(如擠壓)或水煮前後(如壓片、粉碎或滾壓)均是。最後強調的是不同產品ME的比較應以乾物質(Du)為基礎，因原料中乾物質量之變異很大。
表7. 熱加工處理後物理處理對全脂大豆表面代謝能值之影響
| 全脂大豆加工方法 | AME(MJ／kg) 2.5週齡 |
| 水煮 水煮，打粒，粉碎 水煮，壓片，粉碎 水煮，壓片，打粒，粉碎 |
14.0 15.7 15.1 15.7 |
表8. 含全脂大豆的全飼糧經物理處理對全脂大豆表面代謝能值(AME)之影響
| 全脂大豆加工方法 | AME(MJ／kg 2.5週齡) 含全脂大豆全飼糧之加工方法 |
|
| 未加工 | 打粒／粉碎 | |
| 加熱 加熱，打粒 擠壓 烘焙 |
14.4 15.5 16.0 15.1 |
15.1 15.3 14.4 15.2 |
這些結果顯示，全脂大豆在熱處理後進一步物理加工，可改善AME值，此可能是提高油脂的可利用率所致。
以下顯示含全脂大豆的全飼糧進一步加工會改變全脂大豆的營養價值。
2.4.2. 適當的加工
加工適當與否之測定，以評估破壞蛋白𠕇抑制因子活性為依據，雖然抗營養因子總破壞量可顯示產品蛋白質之被破壞量，但亦可用簡單估測大豆樣品中胰蛋白𠕇活性而得知。過度加熱將使蛋白質變性，而導致胺基酸之利用率降低。一般熱處理破壞蛋白質不致使消化率顯著降低，除非是破壞非常嚴重；另方面，過熱處理可能使原有蛋白質之胺基酸的吸收利用大為降低，這是因為胺基酸與其他分子結合成複雜結構致降低其可利用率。
以上的結果在傳統上實際預期可破壞蛋白𠕇抑制因子90至95％，而獲得適當的營養價值(圖1)。間接方法檢測，例如以酚紅測定亦已被應用，過度加工資料甚易建立，如圖所示約超過4.0時即表示受損害(見圖2)。在實驗室甚難估測油脂的可利用率，一項頗為人喜歡應用的是以石油醚萃取油脂與乙醚酸化水解萃取油的比率作為估測依據，此乃基於前者僅分離動物可利用的油脂，而後者則萃取總油脂。但成功的報告甚少(表9)，此可能在萃取的時間是一重要關鍵。
表9. 實驗室估測與使用雞隻測定油脂可利雨率之相關
| 全脂大豆之處理 | 油脂可利用率 | |
| 石油醚萃取1小時 | 雞 | |
| 壓片 粉碎 粉碎 擠壓 粉碎 粉碎／打粒 |
99.5 86.5 88.9 98.6 86.1 92.6 |
92.8 77.0 81.0 87.0 68.0 78.0 |
(黃豆協會提供)(待續)
飼料營養雜誌(p.25∼32)─許振忠、九八年第二期