Снижение антипитательного фактора ANF в соевых бобах путем гидротермической обработки в экспандере

Х.В.Лухт, Амандус Каль ГмбХ & Ко., 21465 Райнбек, Германия

Антипитательные факторы (ANF) в соевых бобах

Соевые и другие бобы содержат антипитательные факторы (далее ANF), что  делает невозможным использование необработанных бобов в кормлении животных. Речь идет в первую очередь ингибиторы протеазы, которые влияют на усвоение протеина.  У соевых бобов речь идет в первую очередь о ингибиторах трипсина. Кроме этого имеются еще лектины (фазины), но в меньшем количестве, чем в бобах фасоли. Для понимания необходимости и эффекта обработки необходимо познакомить со следующими понятиями:

·      Трипсин – это присущий животному фермент, вырабатываемый поджелудочной железой (Pankreas) и действующий в первом сегменте тонкого кишечника – в двенадцатиперстной кишке. Трипсин является самым важным ферментом группы протеиназы, задачей которой является расщепление протеина на аминокислоты (например, лизин, метионин, цистин и т.д.).

·      Ингибиторы трипсина являются  веществами растительного происхождения, и принадлежат к группе ингибиторов протеазы. Они образуют в пищеварительном тракте соединение с трипсином. За счет этого фермент меняется таким образом, что принцип «Ключ - замок» между ферментом и субстратом (протеином) на срабатывает, и не происходит расщепления на аминокислоты.

·      Уреаза –это растительный, расщепляющий мочевину фермент (на NH3). Для пищеварения животных этот фермент играет незначительную роль. Уреаза также, как и ингибитор трипсина (оба содержатся в соевых семенах), инактивируются при тепловой обработке. Посколько аналитическое определение активности ингибитора трипсина (TIA) является очень дорогостоящим, то для сравнения используют более простой способ, а именно определение активности уреазы.

·      Индекс дисперсности протеина (PDI - Protein Dispersibility Index):

Ферменты представляют собой белковые вещества, поэтому при тепловой обработке, чтобы инактивировать антипитательные факторы, происходит денатурация протеина, т.е. растворимость протеина в воде  или растворе KOH уменьшается. Эта денатурация протеина означает, следовательно, повреждение аминокислот, а именно лизина. Поэтому уменьшение растворимости используется как масштаб для возможного повреждения протеина.

Ниже приводятся значения PDI:

PDI в воде в %:

Сырые бобы:                                               80 - 90 %

При оптимальной обработке:                    20 - 30 %

При избыточной обработке:                      менее 15 %

Для защищенного протеина для КРС:      менее 10 %

PDI в KOH в %:

Сырые бобы:                               более 90 %

При оптимальной обработке :   80 - 85 %

При избыточной обработке:      менее 75 %

Материал и методы

В университете в г. Геттинген проводили опыты по воздействию 5 различных видов обработки с применением различных методов предварительного измельчения, кондиционирования и механического воздействия. Исследовалось при этом влияние тепловой обработки как на уменьшение антипитательных факторов (ANF) в соевых бобах, так и их влияние на рост бройлеров.

Рис. 1: Различные методы обработки соевых бобов

Используемые параметры обработки приведены в таблице 1:

Способ A:         40 минутная обработка в гидротермическом реакторе

Соевые бобы предварительно подвергнуты грубому дроблению на валковом измельчителе

Способ D:        10-ти минутная обработка в кондиционере плюс обработка в экспандере

Соевые бобы предварительно подвергнуты грубому дроблению на валковом измельчителе

Способ G:        как D, только соевые бобы измельчались в молотковой дробилке

Способ H:        как G, только без 10-ти минутной обработке в кондиционере, но с кратковременной обработкой в смесителе-кондиционере перед экспандером

Способ I:          С измельчением в молотковой дробилке и кратковременным кондиционированием. Использование экспандера с «гибкой» упорной дисковой вставкой (условия близкие к экструдированию)  Эта система вызывает лучшее распределение вносимой энергии, обеспечивает более длительное пребывание в экспандере и более интенсивную обработку продукта паром.

Tab. 1: Параметры обработки соевых бобов

В институте физиологии животных университета Геттинген обработанные продукты испытывались на бройлерах. Для этой цели изготавливались смеси с долей обработанных соевых бобов 36%. Чтобы результаты не смазывались дополнительной тепловой обработкой, корм давался в виде рассыпного. Состав комбикорма и анализ компонентов представлен в таблице 2.

Таблица 2: Рецептура и компоненты базовой смеси

Результаты и дискуссия

Эффект обработки вначале проверялся аналитически. Эти результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3: Аналитические данные обработки соевых бобов

¹ Метод: по KAKADE, модифицированный IFF (необработанное сырье 80 TIU/мг сух.вещ.)

² Метод: van Ort u.a. 1998 (фотометрический)

³ Метод: Сборник методик III, модифицированный IFF (сырье 6 - 8 мг N / г x мин)

Для оценки оптимальной обработки всегда по необходимости брались 2 значения вместе с описанием применяемого метода:

·      Активность уреазы: Это значение показывает достаточна ли инактивация TIU: она должна быть ниже 0,2. Это соответствует нормам Германского права по комбикормам. Рис. 3 показывает, что обработка H была недостаточной.

·      PDI-значение: Это значение показывает, что имело место повреждение протеина или аминокислот. Более низкое значение PDI < 15 % не исключает повреждения протеина. Оптимальное значение PDI, ничего не говорит о том, было ли снижение значения TIU достаточным. То же самое мы видим при способе обработке H. Значение PDI очень хорошее, но показатели TIU и уреазы показывают, что обработка методом I была недостаточной.

·      Анализ TIU, проведение которого технически очень трудоемко, должно подтвердить значения активности уреазы. Как показывает таблица 3, это не всегда имеет место, в особенности при тесте I. Хотя и наблюдается более низкая активность уреазы, но содержание TI здесь выше.

·      К анализу всегда необходимо привлекать показатели сырья, т.к. значение TIU и активности уреазы в зависимости от сорта и района произрастания бобов могут существенно отличаться, поэтому требуются различные параметры обработки.

Общая оценка результатов анализа таблицы 3:

·      Обработка по методу A - D - G - I выявила приемлемые аналитические показатели, обработка по методу H является недостаточной.

·      Обработка по методу D по всем результатам анализа является оптимальной.

В целом можно сказать:

·      Для снижения показателей TIU и активности уреазы необходима влажность

·      Чем суше ведение процесса, тем больше опасность повреждения протеина. Поэтому методы сухой экструзии или обжарки являются неподходящими.

·      Обработка в течение более длительного времени при более низкой температуре всегда является более бережным для продукта методом.

·      Кратковременная обработка при высоких температурах является методом на грани между избыточной или недостаточной обработкой.

Результаты анализов дополняются результатами испытаний по росту бройлеров. На рис. 2 показаны привесы живой массы в течение 21 дня (от 7. до 28. дней).