Антипитательные вещества сои и способы их нейтрализации. Современный технологический взгляд

Антипитательные вещества сои и способы их нейтрализации. Современный технологический взгляд

Материал подготовил Новицкий К., к.вет.н., эксперт по кормлению "Анкорес Украина".

СОЯ – КОРМОВОЙ ЛИДЕР

Соя в животноводстве является кормовым лидером. И это – логично, ведь соя содержит наибольший процент переваримого протеина среди всех кормовых культур. Содержание критической аминокислоты – лизина – в сое больше чем у кукурузы в 10 раз.

Соя – единственная из кормовых культур, являющихся одновременно суперконцентратом белка и валовой энергии.

Бобы сои богаты полиненасыщенными жирными кислотами, фосфолипидами, макро-, микроэлементами, витамином Е, клетчаткой.

АЛЕ..

Соя эволюционно выработала надежную систему защиты от поедания насекомыми, активные вещества, проявляющие выраженную антипитательную активность.

Соя содержит более десятка антипитательных веществ. Ее пищевую ценность для животных в значительной степени снижают ингибиторы протеаз, фитогемагглютинины, фитаты и уреазы.

На первом месте среди антипитательных веществ сои – проявляющие трипсин ингибирующую активность – ТИА у животных и человека.

ИНГИБИТОРЫ ПРОТЕАЗ

Это совокупность веществ белковой природы, доля которых достигает 5-10% от общего содержания белка в бобах сои. Однако важно не их количество, а их активность.

Общее название объединяет ингибиторы трипсина Кунитца, ингибиторы трипсина и химотрипсина Баумана-Бирка и ингибиторы, подавляющие активность сериновых протеаз микроорганизмов.

Все они, взаимодействующие с ферментами поджелудочной железы трипсином и химотрипсином, блокируют их активность. Это ухудшает переваримость как белков сои, так и всех других, которые в форме полипептидов плохо всасываются в кишечнике. Недостаточно переваримый корм поступает в толстый кишечник – служит субстратом для развития патогенной микрофлоры.

Это приводит к перерасходу корма, затратам на лечение острых кишечных расстройств и потерям поголовья (50-70% летальность).

Установлено, что не все животные одинаково чувствительны к ингибиторам протеазы. Наиболее чувствительны к действию ТИА сои рыба и молодняк птицы, менее чувствительны свиньи и КРС, особенно взрослые особи.

Антипитательные вещества сои и способы их нейтрализации. Современный технологический взгляд

Молодые животные, которые кормятся необработанной соей с высоким содержанием антипитательных веществ, теряют потенциал роста. Даже если таких животных потом перевести на безопасные корма – их рост уже не восстанавливается.

Принято считать, что чем более развит организм – тем меньше угнетаются пищеварительные ферменты.

Например, скармливание неподготовленной сои рыбам полностью инактивирует их трипсин и 50% химотрипсинов.

У птицы – инактивируется 2/3 трипсина и 1/3 химотрипсина, что приводит к частичному перевариванию белка и значительному снижению показателей роста и развития.

Птица реагирует на присутствие ингибиторов трипсина выделением большого количества ферментов, что приводит к гипертрофии поджелудочной железы. Избыточное поступление ферментов в ЖКТ приводит к дисбалансу аминокислот, поскольку эти ферменты содержат серосодержащие аминокислоты.

УРЕАЗА

Это фермент, расщепляющий белковые соединения до углекислого газа и аммиака. В необработанных бобах сои уреазы содержится до 6% от общего количества белка.

Уровень активности уреазы важен только в случае одновременного использования сои и мочевины во время кормления, так как при этом образуется отравляющий организм аммиак.

ЛЕКТИНЫ (фитогемагглютинины)

Это гликопротеины, обладающие выраженными агглютинирующими свойствами. Попадая в организм, они связывают участки специфических рецепторов на поверхности клеток энтероцитов кишечного эпителия. Это приводит к неспецифическому угнетению всасывания веществ. Во время скармливания необработанной сои поражается слизистая тонкого кишечника с образованием язв, развивается атрофия ворсинок.

Доля лектинов в составе соевого белка достигает 2-10%.

ОЛИГОСАХАРИДЫ

Преимущественно это рафиноза и стахиоза – углеводы, которые не перевариваются в кишечнике животных и человека из-за отсутствия фермента галактозидазы. Это приводит к сбраживанию их и накоплению в толстом кишечнике газов (углекислого, водорода, азота, метана), что клинически проявляется повышенным метеоризмом.

ФИТАТЫ

Фитиновая кислота сои образует нерастворимые комплексы с минералами и ухудшает их всасывание в кишечнике.

СПОСОБЫ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ АНТИПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ СОИ

Первые принципы борьбы с антипитательными веществами сои были предложены еще 2 тыс. лет до н. Они базировались на замачивании и температурной обработке.

На сегодняшний день предлагают два основных пути уменьшения антипитательных веществ в сое, это селекционный – путем отбора сортов сои с низким показателем ТИА и технологический – путем оброка сырья разными способами.

Кстати, ученые установили, что нет необходимости избавляться в полном объеме от ингибиторов протеаз, достаточно контролировать их активность в сырье.

Убавить ТИА в сое можно целенаправленной селекцией. Известно, что сорта сои существенно отличаются по содержанию ингибиторов протеазы. Используя такие сорта с последующей технологической обработкой, можно существенно снизить содержание ТИА в сырье. Основная проблема такой селекции состоит в одновременном снижении ТИА и сохранении питательной ценности в новых гибридах.

Сорта сои с пониженной ТИА характеризуются меньшей жирностью но более высоким белком. Сорта с повышенной ТИА, напротив, имеют большую жирность, но ниже белок. Агрономы-селекционеры предполагают, что целенаправленная селекция сои позволит получить сорта из ТИА на уровне фасоли и гороха. Но это в будущем.

Кстати, ГМО соя не отличается по содержанию ТИА от обычных сортов.

Из всех известных технологических приёмов обработки сырья самое эффективное – это влияние высоких температур и рН среды.

Для понижения ТИА в бобах хороший эффект дает замачивание, проращивание, варка в щелочной среде, автоклавирование, обработка инфракрасными лучами, обработка СВЧ полем.

Но в кормопроизводстве способы подготовки сои и ее продуктов переработки ограничены.

В качестве корма используются следующие продукты переработки сои:

  • Соевый шрот – продукт обезжиренной сои, полученный путем прямой экстракции масла органическим растворителем или экстрагированием;
  • Соевый жмых – продукт низкой жировой сои, полученный путем прессования с предварительной обработкой в экструдере;
  • Полножировая соя – продукт сои с полным содержанием масла, полученный путем экструзии, жарки, тостирования, микронизации или т.п.
  • Соевый концентрат – продукт глубокой переработки соевого шрота или жмыха с помощью ферментации или путем спиртоводной экстракции.


Среди наиболее технологичных способов переработки сои в корма используется сухая экструзия, эффективно снижающая ТИА в диапазоне температур 110-140оС в течение часа.

Однако потеря незаменимых аминокислот также ощущается: при 110оС – потери до 7%, при 140оС – 15,5%.

Для получения продуктов переработки сои с высоким содержанием протеина и пониженной ингибирующей активностью используют направленную ферментативную обработку соевого шрота и водно-спиртовую экстракцию. В результате получают ферментированный соевый шрот и соевый концентрат.

Сравнение основных показателей питательности и безопасности сои и продуктов ее переработки (Peisker M., 2001)

Показатель

Бобы сои натуральные

Соевый шрот

Ферментированый соевый шрот

Соевый концентрат (водно-спиртовая экстракция)

Протеиновый соевый изолят

Влажность,%

10-12

10-12

6,5

7

6,5

Сырой протеин,%

35,5

42-50

57,5

65

90

Сырой жир, %

19

1-1,5

2,5

1

1

Зола,%

4,7

5,5-6

6,8

6

5

Активность уреазы, (ед.рН)

2,0

00,1-0,3

<0,05

<0,05

<0,05

Ингибитор трипсина, (мг/г)

45-50

1-8

1

2

<1

Лектины, мг%

3500

10-200

1

0

0

Олигосахариды, %

14

15

1

3

0

Сапонины, %

0,5

0,6

0

0

0

Показатели безопасности сои. Что контролируем?

Безопасность продуктов переработки сои оценивают по показателям содержания уреазы и ТИА.

Поскольку в сырых бобах скорость денатурации фермента уреазы и ингибиторов трипсина практически равна, а уреазы технически проще, то на практике этот метод используется для определения качества белка сои.

Показатель активности уреазы является индикатором степени деградации белка, то есть показывает, достаточный ли термический режим был выбран для инактивации антипитательных веществ в соевых продуктах.

Показатель активности уреазы, соответствующий достаточной термической обработке соевого шрота, колеблется в пределах 0,05-0,2 Ед. рН

 Показатели ниже 0,05 Ед.рН свидетельствуют об избыточной термической обработке сырья и потере питательной ценности шрота, а показатель свыше 0,2 Ед.рН – о недостаточном температурном режиме и наличии ТИА.

Показатели содержания ингибиторов трипсина напрямую зависят от показателей активности уреазы. Это объясняется тем, что инактивация этих веществ происходит в одном температурном коридоре.

Связь между содержанием ингибиторов трипсина и активностью уреазы (N.Ruiz, Belalcasar, 2005)

Активность уреазы, Ед. рН Нижняя граница

Содержание ингибиторов трипсина, мг/г

Активность уреазы, Ед. рН Верхняя граница

Содержание ингибиторов трипсина, мг/г

0,050

1,95

0,2

4,3

0,050

2,82

0,146

4,0

0,060

2,18

0,157

4,07

0,047

2,12

0,152

4,0

Однако, не все режимы обработки сои, снижающие активность уреазы до 0,1-0,2 Ед.рН, обеспечивают инактивацию ингибиторов трипсина. Поэтому показатель ТИА также обязателен для контроля сырья, особенно, если это сырье предназначено для скармливания высокочувствительным животным и молодняку птицы.

Для продукта переработки сои (шрот, жмых) ингибиторы трипсина имеют рекомендуемый интервал 1,75-2,5 мг/г.

Например, для цыплят-бройлеров, рацион которых состоит из 27% автоклавированной полножировой сои, ТИА не должна превышать 2,44 мг/г рациона (Волченко Д.С.).

Антипитательные компоненты кормов, в частности продуктов переработки сои, являются неотъемлемой их частью. Поэтому выбор сырья для составления рационов должен учитывать не только питательную ценность, но и возможную опасность. Единственным верным решением будет обязательный контроль сырья на этапе приобретения: сертификат производителя и лабораторный анализ безопасности, полученный в независимой сертифицированной лаборатории.