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谷氨酸菌体蛋白在畜禽生产中的应用

发布时间:2018-04-25 15:54    作者:.    来源:    查看:
    谷氨酸菌体蛋白含有丰富的蛋白质开发利用谷氨酸菌体蛋白不仅可以弥补蛋白质资源短缺,还可以降低成本,减少环境污染。本文主要对其生产工艺、营养价值特性及其在畜禽生产中的应用进行综述。

    随着我国饲料工业的快速发展,蛋白质饲料资源越来越短缺,特别是豆粕和鱼粉等蛋白原料价格大幅上涨,给畜禽饲养带来了很大的成本压力。开发利用非常规蛋白饲料资源替代豆粕和鱼粉等蛋白饲料成为当务之急。谷氨酸菌体蛋白(又称味精菌体蛋白)是味精生产过程中的副产品,是谷氨酸生产菌生产谷氨酸经分离、干燥、磨粉后制成的一种单细胞蛋白,含有丰富的蛋白质和其他营养物质,目前我国谷氨酸菌体蛋白年产量可达上百万吨(赵晓芳,2003)。谷氨酸菌体蛋白含有丰富的蛋白质、核酸、糖类及维生素等多种营养物质,具有非常广阔的开发前景,开发利用菌体蛋白,不仅可以缓解我国蛋白质饲料短缺现象,还可以避免资源浪费,降低养殖成本,减轻对环境的污染,对企业降本增效和环境保护具有重要意义。本文综述了谷氨酸菌体蛋白的生产工艺、营养价值及其在畜禽生产中的应用,为其在畜牧养殖中更广泛的应用提供参考。

    1  谷氨酸菌体蛋白生产工艺

    谷氨酸菌体蛋白是味精发酵生产谷氨酸的副产品,呈粉末状,其颜色因发酵过程中使用的糖质原料不同而不同,通常为灰白色至土黄色或褐色,蛋白质含量高,但因提取工艺的不同,还是有很大的差异(50%~75%),具特有微香,无异臭。目前其提取工艺主要有三种,分别为:从味精发酵液中直接提取、等电废液中提取和等电离交废液中提取,其中以等电离交废液中提取最为常用(楼良旺等,2015)。主要提取方法有高速离心分离法、加热沉淀法、超滤膜法、絮凝沉淀法和气泡捕集法等,其中以絮凝法最为常用。
    2  谷氨酸菌体蛋白营养价值

    谷氨酸菌体蛋白营养成分含量受发酵工艺和原料的不同而有差异。营养特点如下:①粗蛋白质含量高,但其中真蛋白含量较低,真蛋白/粗蛋白的比率大多低于80%;②氨基酸含量高但比例不平衡,谷氨酸含量最高,可提高饲料的鲜味,具有诱食作用;胱氨酸含量最低;多数氨基酸含量低于鱼粉中相应的氨基酸含量,但略高于或相当于豆粕中氨基酸的含量。③含有丰富的B族维生素、酶、未知促生长因子、矿物质和碳水化合物,谷氨酸菌体蛋白是发酵后的产物,富含有益菌、酶类(辅酶A、辅酶Q等)等,有助于提高饲料效率;④不含抗营养因子和药物残留,无副作用,是一种绿色饲料添加剂。

    粗蛋白质含量70.1%、粗脂肪4.3%、粗灰分和粗纤维含量较低,分别为3.1%和0.3%,见表1。孙兴达等(2014)对内蒙某味精厂的谷氨酸菌体蛋白样品进行检测,粗蛋白含量可达75%,真蛋白含量为55%,总能22.18MJ/kg,猪消化能17.47MJ/kg,不同生产厂家影响其氨基酸和总氨基酸含量,具体氨基酸含量见表2。不同地区的味精菌体蛋白的鸡表观代谢能值差异较大,最高12.08MJ/kg,最低6.04MJ/kg,可能与蛋白质的质量和氨基酸的组成不同有关。
    谷氨酸菌体蛋白在饲料中使用还要注意重金属汞含量,其他重金属含量均较低,铅0.41~0.57ppm,砷0.21~0.22ppm,镉0.23ppm,铜19.06~37.95ppm,锌63.80ppm,不会对动物的安全造成威胁。楼良旺等(2015)报道,生产谷氨酸主要原料为玉米和硫酸,离交后浓污菌体含汞0.44ppm,分析得出味精菌体蛋白中的汞约16%来自发酵原料、约84%来自提取工序使用的硫酸。

    3  谷氨酸菌体蛋白在畜禽生产中的应用

    3.1  猪

    猪基本上不能利用非蛋白氮。王莉等(2008)报道,谷氨酸菌体蛋白含有大量非蛋白氮(2929~3672mg/L),主要是因为味精发酵废液中含有高浓度的NH3-N,而目前从味精废液中提取谷氨酸菌体蛋白的提取技术,又很难避免目标菌体蛋白不含有非蛋白氮,这就是谷氨酸菌体蛋白的粗蛋白含量高,而真蛋白/粗蛋白比率低的原因。白志明等(2006)研究在日粮中添加2%、3%和4%的谷氨酸菌体蛋白对浙江嘉兴杂交猪的影响,结果发现用3%~4%味精菌体蛋白饲喂生长猪后,试验组猪群食欲旺盛,猪群表现安静,活动次数比对照组少,猪体皮毛细短油亮,皮肤红润而光滑,可以提高其日增重,降低料肉比。但因谷氨酸菌体蛋白本身的特性导致其适口性差,影响采食量,所以在生长猪饲粮中要控制好其添加比例。刘磊等(2009)研究味精菌体蛋白替代饲粮中20%、40%、60和80%豆粕对生长猪生长性能的影响,用20%的味精菌体蛋白代替中大猪日粮中的豆粕,对其生长性能等各个指标均无显著差异,但可降低育肥猪的饲料成本,建议在猪日粮中豆粕替代比例不超过20%。综上所述,在猪日粮中添加谷氨酸菌体蛋白值得推广应用,能降低饲料成本,又可以为缓解当前蛋白质资源短缺提供一条新途径。

    3.2  鸡

    谷氨酸菌体蛋白粗蛋白质含量高,营养丰富,在家禽中具有较高的饲用价值。研究表明,肉鸡日粮中添加10%的菌体蛋白,与玉米-豆粕型日粮相比,对提高肉鸡的采食量、日增重无显著性,但可以显著降低料肉比,降低腹泻率(柯祥军等,2007)。李梦云等(2009)评估了味精菌体蛋白对鸡蛋白质和氨基酸利用率的影响,试验选用豆粕和玉米蛋白粉作比较,研究表明:味精菌体蛋白的蛋白质和氨基酸利用率低于豆粕和玉米蛋白粉。选用TiO2为外源指示剂研究了味精菌体蛋白粉在肉仔鸡中的能量和回肠氨基酸的表观消化率,结果表明:肉仔鸡对味精菌体蛋白粉中4种限制性氨基酸的回肠末端表观消化率分别为:赖氨酸(44.45±0.04)%、蛋氨酸(64.66±0.11)%、苏氨酸(4:16±0.04)%、胱氨酸(90.12±0.03)%;肉仔鸡对味精菌体蛋白粉中17种氨基酸的回肠末端表观消化率平均值为(48.23±0.62)%。表明肉仔鸡对味精菌体蛋白粉中能量和氨基酸的利用率均较低。

    3.3  反刍动物

    段鹏杰(2017)研究了不同谷氨酸渣添加水平(1.5%、3%和4.5%)对秦川牛肉用新品系(以下简称“秦川肉牛”)生长发育、血液生化指标、产肉性能、肉质性状和养殖效益的影响。结果表明:添加谷氨酸渣可以促进肉牛生长,提高饲料利用率和养殖效益,并对肉牛的健康、产肉量及牛肉品质没有不良影响,以3%的添加水平为宜。

    孙宇等(2010A)评定了日粮中添加5%和15%的味精菌体蛋白对奶牛生产性能的影响。结果表明:夏季奶牛日粮中添加味精菌体蛋白替代日粮中部分蛋白质饲料,可促进奶牛粗饲料采食量的增加,减缓热应激造成的产奶量下降幅度,且对牛奶品质的影响不大。本试验只探讨了添加5%和15%比例,具体合适的添加比例还有待进一步研究。另外孙宇等(2010B)还评定了味精菌体蛋白对初生荷斯坦犊牛生长指标和健康状况的影响,结果表明:味精菌体蛋白适口性强,可改善犊牛采食情况;断奶前、后不同阶段的犊牛料中可添加5%、15%味精菌体蛋白,其中5%时犊牛生长表现稳定。

    4  小结

    谷氨酸菌体蛋白粗蛋白质含量高,营养丰富,在畜禽生产中具有较高的饲用价值,既可以充分利用蛋白资源节约成本,又可以较少浪费较低环境污染。但其在目前实际生产应用中相对较少,主要原因可能是对其营养价值评估还不够系统,尤其是味精生产的原料、生产工艺、生产技术水平以及味精菌体蛋白的提取工艺、提取方法等均会影响谷氨酸菌体蛋白质量。此外,由于其自身特性,在使用过程中添加比例不宜过大,还要注意平衡氨基酸比例。

    张号杰、耿旭  中粮饲料(佛山)有限公司;郭爱红  宏冠畜牧水产饲料有限公司;李孝伟、吴云鹏、秦江帆  中粮饲料(茂名)有限公司

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