黃豆在豬飼料中的應用 (上) Whole Soybeans in Pigs' Diets Gonzalo G. Mateos & Rosa Lazaro 台灣動物科技研究所 劉昌宇 博士 譯 |
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只用6%的生豆(每克飼料中含1.18 mg胰蛋白酵素抑制因子)就顯著降低生長(754 vs 825 g/d)，但對飼效沒有影響。在生長肥育公豬料中使用9%生豆就會影響生長和飼效，但4.5%就不會造成顯著的差異(表2)。當飼料採食量未受影響時，生產性能的降低是因養分利用差。此外，餵飼大量生豆的豬肉口感較差。 早期試驗並未發現生豆對懷孕母豬有任何負作用。Crenshaw and Danielson(1985)連續三個產次在懷孕母豬料中用25%的生豆，也沒有明顯的問題。NRC-42豬營養委員會(1991)的試驗，連續二產次餵飼種母豬20%的生豆，對懷孕期繁殖行為沒有觀察到任何影響，但泌乳期採食下降(表3)。因此，泌乳期失重高，仔豬離乳體重較輕。 現有的數據顯示，低產年老動物對豆類抗營養因子的耐受性比高產年青動物強。但豬對飼料中生豆原料反應的遺傳變異性似乎很大，對多數的動物影響較小。若經過處理，黃豆就非常可口易消化，適合在各年齡層的豬料中添加。
黃豆的營養價值 黃豆中的每個成分(蛋白質、能量、纖維、礦物質和維生素)在飼料中都有特殊的功能，但重要性依生產階段而不同。在所有情況下，飼料中黃豆蛋白質和能量的營養價值最顯著。 蛋白質成分 黃豆含35-37%高品質蛋白質，大豬的消化率約85%。其中離氨酸含量高，消化率在83-89%之間。黃豆中的蛋氨酸是限制氨基酸，其他氨基酸對產肉和產乳而言，含量都超過(表4)。雖然結果有些差異，但加熱可改善黃豆蛋白質品質，差異的原因部分是用來提升蛋白質品質方法和加工處理不同所致。對生長肥育豬而言，固體、氮和多數氨基酸的迴腸消化率以擠壓黃豆比烘焙黃豆高，而黃豆粉介於中間。Hancock(2001)指出，飼料中固體(62.0% vs 55.6%)、能量(64.9% vs 57.9%)和生蛋白質(69.2% vs 62.4%)的真迴腸消化率以擠壓黃豆較黃豆粉高。Marty等(1994)發現，烘焙黃豆蛋白質的表迴腸消化率最少有69.5%，但擠壓黃豆高達75.6%。相似的，離氨酸的表迴腸消化率以擠壓黃豆(77.4%)高於滾筒烘焙黃豆(71.3%)、微粉碎黃豆(69.8%)或以高速加熱黃豆(68.4%)。在羥丁氨酸也有相似的差異性。在不同的飼料成分表都指出，擠壓或濕式處理的黃豆蛋白質品質比乾式處理的高。表5為Rhone-Poulenc公司所發表的豬黃豆真消化率係數。 Marty等(1994)發現，含黃豆粉的飼料必需氨基酸消化率比含加工黃豆飼料高(如擠壓黃豆與豆粉離氨酸為81.1% vs 77.4%)。此外，Herkelman等(1992)也觀察到，加熱黃豆(110℃，20分鐘)的消化率比一般豆粉低。所以有些飼料成分表中，黃豆粉(48%蛋白質)氨基酸消化率比烘焙黃豆高。
這些差異可由Rudolph等(1983)的試驗結果來說明。試驗以含33%黃豆的豬料，比較擠壓黃豆和一般黃豆粉的蛋白質、氨基酸在迴腸與糞便表消化率，發現二者間差異以黃豆粉較大(氮和氨基酸表迴腸消化率，豆粉為85.3%和72.8%，擠壓黃豆是89.2%和78.2%)。分析化學成分發現，擠壓黃豆的尿素酵素(1.23 vs 0.11單位△pH)和胰蛋白酵素抑制因子(29.9 vs 7.3 mg/g蛋白質)含量比豆粉高，表示黃豆未經適度的處理。Myer and Froseth (1983)的試驗在豬生長期用20%乾式擠壓黃豆，肥育期用14%，測試22至91 kg的表現，發現在22-54 kg間增重(621 vs 642 g/d)、飼效(3.07 vs 2.69)較差。但試驗人員堅信加工過程沒問題，使黃豆中每毫克蛋白質含53單位胰蛋白酵素抑制因子和22單位凝集素(每日每頭採食分別超過10和4單位)，而黃豆粉對照組分別只有1和2單位。 Qin等(1996)測試加工溫度、時間對烘焙黃豆抗營養因子、30 kg仔豬表迴腸消化率的影響。發現氮的表迴腸消化率為51.1%(102℃，10分鐘)、82.0%(120℃，7.5分鐘)和82.2%(134℃，1.5分鐘)不等，表示加工能量對抗營養因子的重要性，因為短時間高溫(134℃，1.5分鐘)與長時間低溫(102℃，10分鐘)的效果相似。此外，仔豬蛋白質消化率與黃豆中抗營養因子含量呈相關。這些黃豆以110℃處理20分鐘，胰蛋白酵素抑制因子是4.8 mg/g，而一般黃豆粉僅含2.5 mg/g。或許可以解釋為什麼黃豆蛋白質在表迴腸消化率的差異性。 White等(2000)指出，處理黃豆的濕度 (10% vs 20%)、溫度(110℃，60秒 vs 125℃，90秒)對乾式烘焙品質影響很大。餵飼仔豬經110℃處理的黃豆生長較125℃處理的黃豆慢。濕度由10%提高至20%，能改善兩個溫度的處理效果，尤其是溫度不高時(表6)。
表7為產業界常用的豬黃豆蛋白質、氨基酸參考值。一般而言，乾式處理或烘焙產品間的變異較擠壓產品大。 能量成分 黃豆含18-20%高消化率不飽和油脂。所含單糖少，沒有澱粉。不少飼料成分表都指出黃豆澱粉超過7%，導製評估能量時的錯誤。這主要是所應用的分析方法不對所致。黃豆含超過6%非澱粉酥四碳糖和植物蜜糖寡醣，及無法被動物酵素分解的多醣類。最近外源性半乳糖酵素和果膠酵素添加試驗顯示，可改善豬隻黃豆糖類的應用，但此需更多的試驗證實。黃豆含5.3%纖維，會降低能量價值，但其中有限的木質素(0.3%ADL)部分可被大豬利用。
表8是不同加工黃豆的能量評估表。一般而言，濕式擠壓或加熱黃豆的能量比乾式烘焙黃豆高，不過加工品質也有影響。如烘焙而不粉碎，油脂利用率較低，尤其是對幼小動物而言。粉碎和顆粒化能改善乾式烘焙黃豆能量價值，因釋放出脂肪，易於利用。 纖維成分 黃豆含12%中洗纖維(NDF)，豬小腸無法直接利用。但少量的木質素可被盲腸和結腸微生物消化。在發酵過程中，大豬能應用所產生的揮發性脂肪酸。試驗發現，懷孕母豬對固體的消化率為69.4%，蛋白質為47.7%，纖維質是82.1%，酸洗纖維是72.0%。就能量價值而言，纖維含量高的原料以生長豬和公/母豬的較適合。原料NDF含量高時，仔豬和大豬間的能量價值差異較大。這也是為什麼黃豆殼(和黃豆)的能量價值在成熟種畜比仔豬高。 Bayley and Summers(1975)的試驗比較125℃擠壓黃豆和黃豆粉纖維表消化率的差異。擠壓黃豆纖維消化率通常比黃豆粉高，差異以年青動物較大(30 kg，67.5% vs 55.9%和70 kg，77.9% vs 72.5%)。其他試驗也有相似的結果，在生長豬NDF表消化率在黃豆粉為53.8%，在烘焙黃豆是61.9%，在高速加熱黃豆是62.7%，微粒化黃豆是63.3%，乾式擠壓黃豆是76.2%。在60 kg豬也有相似的差異性。利用熱處理(尤其是配合摩擦處理)以破壞纖維結構，可改善酵素作用，提升蛋白質和其它養分的消化率(Clarke and Wiseman, 2000)。 Bowers等(2000)試驗71-122 kg等能量飼料中黃豆殼添加至9%的影響，發現生產表現以添加3%黃豆殼比對照組好(日增重943 vs 921g/d，飼效3.40 vs 3.35)。Kornegay(1978)在16-30 kg豬也發現相似結果。事實上，Kornegay(1981)發現在超過24 kg豬料中添加黃豆殼至15%，對豬生產性能沒有損害。 纖維成分，尤其是對懷孕母豬，可改善動物福利，減少呆板和攻擊行為，還有糞便品質，降低便秘。針對以上問題，多數會建議使用黃豆殼、甜菜渣和麩皮。 近來試驗顯示，含少量木質素的纖維，如黃豆殼和甜菜渣，有利於控制幼小動物腸道腐生菌。纖維能刺激蠕動，改善腸壁的性狀，及消化粘膜。此外，發酵產生揮發性脂肪酸，如丁酸，被腸上皮細胞吸收後，可直接作為能量。與其他甜菜渣、乾苜蓿比較，在仔豬飼料中添加黃豆殼能增加15-30%揮發性脂肪酸(表9)。對結腸炎而言，大腸的發酵特別有利，可修正結腸與盲腸pH值，經能量的輸入，控制微生物生長和修護結腸細胞。因此，黃豆纖維是豬飼料中很重要成分，應在配方中加以考慮。
礦物質與維生素成分 黃豆僅含少量的鈉離子(0.01%)和Cl離子(0.03%)，鉀離子(1.70%)、磷(0.56%)含量高。所含電解質因種植區不同而異，在配方中須注意。過多的鉀離子(>1.3%)會改變電解質平衡，造成稀便。因含有植酸(佔總磷的68%)，黃豆中的磷不太消化(<40%)。添加植酸酵素可改善利用，減少排放。
在豬飼料的應用 在豬隻使用黃豆最主要的考慮因素有，(1)加工對蛋白質品質的影響，(2)加工對脂質能量的影響，(3)亞麻仁油酸對屠體的影響，(4)纖維、抗營養因子對生產的重要性。這些因素影響程度不一，依狀況與動物生理而定。 仔豬黃豆的使用 若加工良好，黃豆是幼小動物很好的飼料原料，尤其是植物油的供給超過消費市場需求時。過去幾年歐盟的用量持續增加，尤其是禁止在動物飼料添加動物性原料以後。與其他原料比較，黃豆有三個優勢：一致的化學成分、適口性、使用彈性。 自同一地區收獲的黃豆成分一致。經加熱、烘培增加適口性，進而應用其蛋白質成分。油脂進一步增加適口性，提高年青動物的採食量。黃豆的使用讓沒有貯存或沒有液體噴射設備的自配戶可以應用油脂。黃豆是替代菜籽油、葵花子很好的能量、蛋白質來源，因容易處理，蛋白質品質好、纖維含木質素低。與固體油脂比較，黃豆易消化，因含有較多的不飽和脂肪。黃豆的最大缺點是有抗營養因子。 蛋白質成分的使用 乳蛋白和LT魚粉對幼小動物是很好的蛋白質來源。很多試驗都證實仔豬的生產性能以餵飼動物性蛋白飼料比植物性蛋白飼料高。Viljoen等(1998)發現，餵飼28日齡仔豬含20%烘焙黃豆飼料的採食、生長較含乳蛋白或LT魚粉飼料低。然而魚粉與黃豆氨基酸的表迴腸消化率差異並不顯著。噴霧乾燥奶粉、LT魚粉和烘焙黃豆離氨酸值分別是97.8、92.0和83.7。 適當加工的黃豆蛋白質適合仔豬應用，尤其是烘培或濕式擠壓的黃豆。濕式擠壓黃豆比微粒化黃豆的氮消化率高(87 vs 82%)。Marty and Chavez(1995)研究發現，必需氨基酸的迴腸消化率以擠壓黃豆優於烘焙黃豆(30 kg，81.2% vs 69.1%)。5-9 kg仔豬代謝試驗比較濕式擠壓黃豆、一般烘焙黃豆和低抗胰蛋白酵素黃豆，氮的表消化率、生物值、氮滯留和代謝能量值都以擠壓黃豆比烘焙的高。對照的黃豆粉數值介於二者間。 不少人注意到加工會降低黃豆消化率的問題。Fan等(1995)表示，餵飼12 kg豬隻含12%黃豆蛋白質飼料，離氨酸與其他氨基酸的表糞便消化率以黃豆粉優於濕式擠壓黃豆(離氨酸，80.8% vs 74.8%)。其中濕式擠壓黃豆的離氨酸表迴腸消化率只有61.4%，比Marty等(1994)在35 kg豬隻所測的值低，也比Viljoen等(1998)烘焙黃豆的84%低。其他人發現，烘焙、膨化、擠壓黃豆的蛋白質消化率比黃豆粉高5單位。老鼠試驗氮試驗也有相似的結果。 差異主要是因加工型式和殘留的抗營養因子，和氨基酸消化率計算、表示方式不同。Fan等(1995)測得擠壓黃豆抗胰蛋白酵素為7.9，黃豆粉只有4.1單位，表示加工有問題。所以黃豆加工很重要，尤其是對幼小動物，才能得到最高的營養價值。 結論是，黃豆濕式加工比乾式處理有較佳的氨基酸利用率。最近資料指出，黃豆與豆粉的蛋白質價值相似，差異在抗營養因子。某些情況下，黃豆迴腸消化率比乳粉、高品質魚粉低，但40日齡以上價值就相似，不應該再使用高價蛋白質原料。 能量成分的使用 飼料能量消化率隨仔豬年齡提高而增加。油脂的差異主要是因：
表10是17日齡仔豬對不同油脂的消化率。黃豆油消化率和椰子油(短鏈三酸甘油酯)相似，比牛油、豬油高。添加卵磷脂可改善牛油消化率。另一試驗發現，黃豆油可提升牛油的消化率，如加了卵磷脂一樣(表11)，表示二者合用的加乘作用。以21日齡仔豬比較黃豆油、豬油添加卵磷脂的影響，得到相似的結論。加卵磷脂可提高豬油消化率，但仍然比黃豆油在28 (84.4% vs 87.3%)及35(88.2% vs 90.2%)日齡仔豬的消化率低。
比較玉米油、黃豆油或葵花油對6 kg仔豬的影響(表12)，黃豆油消化率比玉米、葵花油高(96.9% vs 84.7%和88.9%)；在種子中，則玉米、葵花子較高，黃豆第三(分別是77.6%和75.0% vs 72.1%)。可能是因烘培黃豆粉碎後顆粒大，油脂未完全釋出。Cera等(1990)發現21-28日齡仔豬黃豆油消化率是72.8%，但烘焙黃豆中只有64%。 基於這些觀察可知，黃豆中油脂是仔豬良好的能量來源。為促進消化，油必須以自由態存在，在油脂球體之外。因此，擠壓、烘焙、膨化、粉碎、碎粒化產品的油脂利用率高。一旦釋放出，仔豬黃豆油的消化率很高，可添加至12%而不會有什麼問題。12 kg仔豬黃豆油的代謝能是8,884 kcal ME/kg，牛油僅8,205 kcal，而牛油三酸油脂只有6,558 kcal。30 kg豬隻黃豆油的代謝能9,096 kcal ME/kg，牛油為8,164 kcal。在任何情況下，加乳化劑，如卵磷脂、生黃豆油中的磷脂，可改善飽和脂肪的消化率。這些因素對年青動物更為重要。 抗營養因子的重要性 隨來源和動物而異，飼料植物蛋白對幼小動物的影響程度不同。生黃豆含大量抗營養因子，很多不耐熱，如胰蛋白酵素抑制因子和凝集素。加熱可以降低這些因子的活性，改善黃豆營養價質。黃豆加工方式(擠壓、煮、烘焙、膨化)和條件(黃豆種類、顆粒大小、溫度、壓力和濕度)會影響產品抗營養因子含量、消化率，及適口性。要完全去除抗營養因子並不適當，因過度加熱成本高，且破壞蛋白質品質。 仔豬料中有二個耐熱抗營養因子需特別注意，為菜芽糖(stachyose)、植物蜜糖(raffinose)寡糖，和抗原蛋白(glycinin和β-conglycinin)。寡糖(>5%)對幼小動物有害，因小腸中缺乏消化酵素去分解，到大腸時發酵造成胃腸脹氣或腸道機能失調。應用各種自由態的寡糖或半乳糖酵素可以解決問題，但不一定符合經濟成本。 Glycinin和β-conglycinin具強抗原性，會造成絨毛萎縮、腺窩增生，降低幼小動物的吸收力。對小牛的影響最大，而小豬的影響並不一致。現場上，小豬在30-35日齡後能很快適應黃豆抗原。Stokes et al. (1987)試驗抗原蛋白對離乳前仔豬下痢的影響。將仔豬分為三組，(1)只餵奶，(2)飼料限食(含黃豆)，(3)相同飼料任食。21日齡離乳後全部採任食(含黃豆粉)。發現第二組下痢最嚴重(離乳前接觸少量黃豆)，第一組完全沒有問題(離乳前沒有接觸黃豆)，第三組介於中間(飼料任食)。若仔豬在離乳時接觸含乳製品飼料，就沒有問題發生。表示腸粘膜對黃豆抗原有高度的敏感性，導致採食量下降。因此，超敏感度是造成絨毛縮短、腸道黏膜加深的原因。 加熱無法有效去除這些抗原蛋白，然而濕式擠壓黃豆可以降低抗原性，改善仔豬採食行為，效果比乾式擠壓好。濕式擠壓直接導入蒸氣進入調和/擠壓室，抑制黃豆抗原、破壞作用結構、減少glycinin和β-conglycinin的效果比乾式擠壓、烘焙好。 黃豆加工產業已有技術可改善保育前期仔豬黃豆的使用，如去皮、溶解去油和非澱粉多糖類，使蛋白質含量在50-65%之間。此加工處理包括以酒精萃取，或發酵和酵素處理，以降低抗原活性，改善幼小動物的利用。Caine et al. (1988a)利用枯草桿菌的蛋白酵素改善黃豆蛋白質的消化率，可能是因抗營養因子減少所致。Rooke et al. (1998)以蛋白酵素降低黃豆抗原，改善仔豬前2週的生長。Beal et al. (1998)也以蛋白酵素顯著改善含30%生黃豆飼料的生長、採食。但也有試驗沒有任何效果。 另一項與幼小動物飼養有關的產品是經去皮、以鹼沉澱的分離黃豆蛋白質。此產品蛋白質濃度高(>90%)，可溶解，無抗營養因子。但成本高，限制其使用，較常用來取代乳製品。 加工黃豆和黃豆油、黃豆粉在仔豬的比較 從經濟的觀點來說，比較黃豆和黃豆油、粉的營養價值非常重要。綜合文獻資料顯示，黃豆粉加油脂對7-30 kg豬的效果比烘焙或擠壓黃豆的效果好。但也有試驗顯示，與15%煮過、烘焙、微粒化或擠壓黃豆比較，差異不大(表13)。Albar et al. (1998)以15%擠壓黃豆與12%黃豆粉加3%菜籽油比較餵飼離乳豬的效果，得到相似的結果。表15、16為其他擠壓黃豆的仔豬試驗，都以擠壓黃豆的生產力較好，甚至有一個試驗比10%乳製品好(Aumaitre, 1985)。
以7 kg仔豬比較35%乾式或濕式擠壓黃豆和等量48%黃豆粉、大麥和動物油的差別。擠壓改善增重(452 vs 425 g/d)和飼料效率(1.61 vs 1.75)，對採食沒有影響(表17)。其他試驗的結論是，擠壓黃豆可取代保育料中的黃豆粉和油脂，約可改善飼料效率5-10%。然而，烘焙黃豆沒有任何效益(表18)。各試驗間的差異可能是因加工條件和對適口性、脂肪釋出、氨基酸利用率、抗營養因子殘留量不同所致。
Serrano and Villalbi (1999)比較濕式擠壓和烘焙黃豆對21日齡仔豬的影響(表19)。擠壓黃豆含抗胰蛋白酵素因子比烘焙黃豆低(3.9 vs 7.1 IU/mg)，或許可以說明試驗41天時增重、飼效較好的原因。
擠壓可破壞脂肪粒，易於釋放脂肪與胰脂肪酵素接觸，改善蛋白質消化率。然而加工效果隨日齡而降低。Hancock (2001)的結論是，黃豆的營養價值與黃豆粉/油相近或高3-5%，而擠壓黃豆能量消化率、氮蓄積比烘焙黃豆好。主要是前者的腸絨毛發育較好(表20)。他表示，NRC設定加工黃豆代謝能為3,690 kcal並不適當，尤其是對幼小動物。對21日齡仔豬而言，烘焙黃豆的能量應在3,300 kcal，30日齡為3,400 kcal。而利用新技術生產的擠壓黃豆能量應分別是3,850和4,050 kcal。 所以，加工黃豆在幼小動物飼料中用量可高達20%。加熱不足就無法去除抗營養因子，會降低其營養價值。這就是為什麼要控制抗胰蛋白酵素因子含量的原因。如做不到，就改測尿素酵素。過熱可能降低適口性、氨基酸消化率。這就是為什麼要控制離氨酸可消化率，如做不到，則要控制KOH或水溶解蛋白質。一般而言，濕式(擠壓、烘焙和膨化)比乾式(擠壓、烘焙)好，但豆的來原、顆粒大小、整齊度、壓力、溫度、時間也都有影響。
生長肥育豬黃豆的應用 黃豆是動物飼料很好的原料，因能量、氨基酸含量高。對仔豬應用的原理也可應用在肥育豬，而大豬對抗營養因子的敏感度較低。二個主要問題是(1)各種加工黃豆對等營養黃豆粉和油脂的相對價值，(2)不飽和脂肪對屠體的影響。另一問題是植酸，會減少磷、鋅的利用。此可加植酸酵素降低此問題的影響。 |
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