SoyaNews - Версия для печати

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

23.03.2011

Источник: SoyaNews

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

Способ	A	D	G	H	I
Измельчение	Валковый измельчитель	Валковый измельчитель	Молотковая дробилка	Молотковая дробилка	Молотковая дробилка
Время кондиционирования	40 мин.	10 мин.	10 мин.	20 сек.	20 сек.
Температура кондиционирования	100 °C	100 °C	100 °C	90 °C	90 °C
Добавка пара кг/т	60	60	60	50	80
Экспандер кВтч/т	-	20	20	25	15
Экспандер с напорной дисковой вставкой	-	-	-	-	Ja
Температура в экспандере	-	120 °C	120 °C	130 °C	120 °C

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

Компоненты	(%)	Качественные показатели	(%)
Молотая кукуруза	54,4	Сырой протеин	22,02
Обработанные соевые бобы	36,0	Сырой жир	9,74
Пшеничная клейковина	5,0	Сырая зола	6,26
Смесь минеральных веществ	3,3	Сырая клетчатка	3,27
Смесь витаминов	1,0	NfE (не содержащие азота экстракционные вещества)	58,71
DL-Метионин	0,2	Метионин	0,548
L-Треонин	0,1	Цистин	0,405
		MJ ME N-korr/kg	13,38

Результаты и дискуссия

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

Таблица 3: Аналитические данные обработки соевых бобов

Способ:	A	D	G	H	I
TIU (единица ингибиторов трипсина) (TIU / мг сух.вещ.)¹	< 1	2,5	3	15	8
TI (ингибиторы трипсина) (мг / g)²	0,070	0,093	0,095	0,322	0,138
Уреаза (мг N / г x мин.)	0,03	0,12	0,22	0,8	0,1
PDI в воде (%)³	25	21	20	40	16

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).