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原載《廣東飼料》2013年第12期
作者：揚州大學動物科學與技術學院 胡雅迪
摘要：高粱是世界上第五大糧食作物，年產量大約在560萬噸。尤其是在非洲和印度，高粱被用于人類消費和動物生產。高粱在相對干熱的環境中也能獲得比較好的產量，隨著地球變暖和世界谷物存量的不斷下降，有必要將高粱作為人類的食品和動物的飼料。高粱型的日糧在肉雞的生長中表現次佳。高粱中的植酸，高粱溶醇蛋白的含量是獨一無二的，并且含有濃縮的單寧，這些對高粱的營養組成都是不利的。單寧和植酸能夠使腸蛋白形成絡合物，降低蛋白的吸收率，降低飲食中的和內生性氨基酸的吸收。高粱蛋白中大部分是高粱溶醇蛋白，其消化率低，缺乏賴氨酸。因此，隨著高粱溶醇蛋白比例的增加，必須氨基酸的消化率以及賴氨酸的濃度將會下降。由于高粱蛋白質中必需氨基酸濃度的多變性，高粱型日糧中氨基水平也不是很精確。高粱溶醇蛋白和堅硬的顆粒質地以及較高的膨化溫度有聯系，并且高粱中淀粉的消化性一般次于其它谷物。粒度和高粱磨碎的方法影響肉雞的生長表現，但是最佳粒度取決于高粱顆粒質地。濕熱對谷物的破壞比較大，因為這可以誘導蛋白體邊緣的β和γ高粱溶醇蛋白中的二氧化硫發生交聯反應，。淀粉顆粒和高粱胚乳中的蛋白體與蛋白基質有著密切的聯系，并且二氧化硫交聯體的形成降低了淀粉的消化率，還能夠阻止淀粉的糊化和酶降解。這使得高溫下蒸汽制粒的高粱型日糧降低了營養利用率。確定一種最適合的加工高粱型日糧的方法應該更具有優勢了，在日糧中添加能夠降解高粱溶醇蛋白的外源性蛋白也變得前途光明。在低單寧酸，添加植酸酶的高粱型日糧中，肉雞表現不好的一個相對重要的原因可能是高粱溶醇蛋白的含量，多變的氨基酸的消化率和濃度以及谷物粒度結合著不當的加工方法。
關鍵詞：氨基酸 肉雞 高粱醇溶蛋白肌醇六磷酸 高粱 單寧酸
1. 引言
在澳大利亞，高粱作為日糧起源于肉雞的生長性能與高粱的營養利用。肉雞的日糧通常依靠于小麥，高粱或者是小麥和高粱的混合物，也可能是三分之一的谷物糧食作為基礎，然而在過去的十年中，證據已經表明相對小麥來說高粱作為日糧提供給肉雞的性能已經下降。實際上，高粱的飼料轉化率低，肉的品質要比依靠小麥作為日糧的肉雞容易變異，這些參數直接影響雞肉產品的收益率。
高粱在相對濕熱的環境中可以獲得比較高的產量，隨著全球變暖和世界谷物存量的不斷下降，有必要將高粱作為人類的食品和動物的飼料。假設高粱和次佳的肉雞存在聯系，這篇論文的目的考慮到高粱溶醇蛋白、肌醇六磷酸、單寧酸的抗營養性能，以及為了確認在以高粱作為日糧的條件下，將高粱在肉雞產品中擴大價值。
高粱是世界上第五大糧食作物，年產量大約在560萬噸。高粱被用于人類消費和動物生產，尤其是在非洲和印度，然而，高粱的局限性是蛋白的營養質量差，造成這個原因是由于高粱的低溶解度，缺乏包括賴氨酸在內的必須氨基酸和單寧的相互作用，限制高粱的第二個方面是高粱在谷物中最低的谷物消化率,這由于邊緣的胚乳層包圍著淀粉顆粒。
哈姆斯以及其他科研人員評估玉米和高粱作為家禽飼料，50年以后，在全球范圍內高粱仍然不能廣泛的作為肉雞的日糧，和高粱相比小麥作為日糧有重大作用的是，其包含一定的木聚糖酶。這些酶降低了非淀粉多糖，通過增加細胞壁的滲透性和降低內臟粘度從而增加生長性能。高粱作為非粘性谷物，與最近沙庫里演示的谷物，不是相似的得天獨厚。這可能有助于改變在實踐中高粱不及小麥的看法。
根據布萊克的總結，在肉雞中高粱能量密度的一致性要遠遠超過小麥，然而，澳大利亞飼養研究中，在肉雞的體重增加和飼養效率上，相對來說小麥要比高粱做的好，谷物飼料是晶粒粗研磨的，但有證據表明當小麥和高粱被磨得更細的時候，肉雞的生長性能差異不顯著（Mikkelsenetal.，2008）。這個研究也表明高粱能量和蛋白的釋放率不可能是同步的，這將導致氨基酸的分解代謝率要比加入蛋白質更有效。
2 高粱醇溶蛋白
2.1 高粱醇溶蛋白的組成
美國科學家（1916）首次發現高粱醇溶蛋白，一個當代的調查表明，賴氨酸是一個限制高粱醇溶蛋白的氨基酸，科學家隨后對高粱溶醇蛋白的結構和功能進行了審查，高粱醇溶蛋白由α-高粱醇溶蛋白β-高粱溶醇蛋白和γ-高粱醇溶蛋白組成，根據溶解度，結構和分子質量，α-高粱醇溶蛋白的核心是籠罩位于外圍的β-高粱醇溶蛋白和γ-高粱醇溶蛋白成分。
2.2 高粱醇溶蛋白與濕熱
在一個關鍵的評論中, Doudu等人（2003）強調了濕熱對高粱蛋白質消化的負面影響是由幾個因素共同作用的，包括高粱醇溶蛋白，二硫化交聯的疏水性，涉及半胱氨酸，蛋白質二級結構的變化和高粱的植酸含量。然而，研究人員做出結論：二硫化交聯γ-高粱醇溶蛋白和β-高粱溶醇蛋白的形成是至關重要的。隨后，二硫化物交聯鍵與分子間的增加促進高粱醇溶蛋白聚集和二級結構的變化。
眾所周知，高粱在沸水中煮熟或者暴露在濕熱的環境中，減少高粱蛋白的消化率以及減少的幅度要比其他谷物更明顯，實驗證明煮熟的高粱對其蛋白質消化率有不利的影響，這是由于高粱加多酚加劇所導致。Mertzetal發現，煮熟的高粱在體外胃蛋白酶消化不如熟小麥和玉米。同樣的，Hamakeretal(1987)的報告指出，高粱在濕熱的情況下減少胃蛋白酶的消化。在小鼠的研究中指出，相比，高粱單寧含量較低，煮熟的高單寧高粱品種（23.0g/kg單寧），深刻降低了消化率評定的五個氨基酸（谷氨酸，甘氨酸，賴氨酸，脯氨酸，蘇氨酸）。
3. 肌醇六磷酸
肌醇六磷酸是一種混合型的植酸鹽，不僅出現在高粱中，也出現在其他類型的植物飼料中。在高粱中，麩皮蛋白微粒是主要儲存肌醇六磷酸的部位。在24個高粱樣品中，Doherty等（1982）報道，總磷的平均濃度為4.03g/Kg,植酸磷的平均濃度為3.26g/Kg，81%的磷以植酸磷的形式存在。在15個高粱樣本中，Selle等（2003）相似地發現總磷的濃度為2.9 g/Kg，植酸磷的濃度為2.41 g/Kg，83%的磷以植酸磷的形式存在。因此，高粱比其它谷物含有更多的肌醇六磷酸。
4 單寧
4.1單寧的概述
單寧不僅僅存在于高粱中, 已廣泛存在于很多植物和食品里,如麥類、茶 、咖啡和白酒。水果中的單寧尤為明顯 ,未成熟的蘋果 、柿子的澀口性就是單寧的緣故。隨果實的成熟 ,單寧由“活型”轉化為“無活型”, 水果的適口性增加。單寧能使皮張轉為皮革 ,它的存在使皮張上原膠質鏈產生叉交聯結 ,從而防止蛋白纖維遭受微生物的侵襲 ,并且給皮張更大的對水、熱和磨擦的抵抗力。從這個意義上講,單寧是一種從植物中提取的,能使皮張產生皮革的物質。另有人認為,凡是能從水溶液中沉淀蛋白質的多酚化合物就是單寧。
4.2 蛋白質與單寧的相互結合的有關因素
4.2.1特異性
和單寧結合非常緊密的蛋白不是籽實中的任何一種蛋白，有三部分蛋白極易和單寧結合，其中兩部分都是醇溶蛋白，一部分是脯氨酸含量高的蛋白。實驗表明：不消化的蛋白質殘渣是醇溶蛋白部分，在它們之間有很高的親和力。也有人認為，單寧與某些蛋白質結合的選擇程度，就如同抗原、抗體一樣。
4.2.2蛋白質分子質量
蛋白質分子質量越大，和單寧形成的鍵就越強。如果其他因素相同，2~4個氨基酸的短肽不能形成足夠強的鍵，因而被取消。
4.2.3蛋白質等電點與結構
蛋白質對單寧的親和力在蛋白質等電點處最高。蛋白質結構越開放，蛋白—單寧的結合就越強。脯氨酸含量多的蛋白質，其結構擴大不緊密，不含α－螺旋結構，它和單寧親和力就強。球蛋白結構緊密，對單寧親和力就小。親和力可通過打開蛋白質折疊而加強。
4.3 消化酶的抑制
基于單寧一蛋白質結合的特性日糧的單寧進入體內可以和消化酶發生交互作用，有很多試驗證明,單寧能抑制酶的活性。高單寧含量的高粱能抑制淀粉和胰蛋白的活性,這是通過單寧酶結合沉淀而起的。然而,單寧也可提高某些酶的活性，Click發現用含有5%單寧的日糧喂鼠,其小腸中蛋白酶的活性提高了3~4倍.Tamir也發現喂角豆(含單寧)的鼠盲腸中蛋白酶活性提高.由于某些蛋白酶活性的提高,使動物的內源性蛋白質排泄量增加 ,導致營養問題。也有人認為,單寧減少腸壁通透性,從而影響營養物質的吸收。
5.提高高粱營養價值的主要措施
與其他主要禾谷類作物相比，目前栽培的大多數粒用高粱營養品質較差。分析其原因，主要是高粱籽粒中單寧含量較高，直接影響蛋白質的可消化性，另外，高粱的代謝能（ME）與其中單寧的含量呈極顯著相關，二者之間的關系可用公式表達ME/(kcal/kg)=3386-438*單寧含量%（r=0.978）(Jacquin,1985).因此，消除單寧的影響即可提高高粱的飼用價值。消除或降低高粱中單寧含量的常用方法主要有以下幾種：（1）作物育種。高粱種皮的顏色和單寧的含量相關，種皮褐色越深，含單寧越多；而白色種皮含單寧很少。高粱單寧的遺傳因子是控制顏色遺傳的基因，因此，可通過遺傳基因控制單寧含量育出單寧含量低的高粱品種。（2）建立科學的飼養制度。增加日糧中的蛋白質或補充相應氨基酸，提高日糧蛋白水平，可有效地減緩或消除單寧的不利影響。有研究表明，對沒食子酸甲基化的甲基來源主要是膽堿和蛋氨酸。張潤棟（1995）研究表明，給肉仔雞喂高粱-豆粕型日糧，當蛋白質含量低于最適水平時，在日糧中添加 0.15%的蛋氨酸可改善仔雞生長但不能改變較低的飼料轉化率?？傊?，添加蛋氨酸可以作為高粱必需氨基酸的補充，也可作為甲基供體使單寧分解，從而克服因單寧引起的生長受阻。（3）物理脫毒。單寧存在于籽實的種皮中，用機械加工脫去外殼，即脫去單寧。然而脫殼也脫去了部分有效成分，因此，脫殼法的使用受到限制。（4）化學脫毒。一種為加水聚合法，模擬高粱在成熟過程中單寧化學變化規律，加水產生高濕，可使單寧由低聚物聚合成高聚物，失去結合蛋白質的能力。除此之外，還有氨化法、氫氧化鈉法等。也有研究發現，像聚氧乙烯、山梨聚糖、含油酸基化合物、聚乙烯吡咯酮等非離子型聚合物可解除飼料中單寧的毒性，其作用機理是這類聚合物在消化道內與單寧形成復合物，降低其與蛋白質的結合率。
6.結論
面對世界糧食作物種植面積日益減少，而人口又急劇增加的局面，如何開發利用更多的非常規飼料原料，緩解人畜爭糧的壓力，提高飼料利用效率，是世界各國亟待解決的重要問題。低單寧高粱是一種可接受的肉雞飼料，但是以高粱為主的日糧與不一致的增長性能有關，高粱中濃度的變化和氨基酸的消化性可能危及蛋氨酸預先飲食規格的準確性，高粱醇溶蛋白和谷蛋白的比例變化以及α-高粱醇溶蛋白、β-高粱醇溶蛋白和γ-高粱醇溶蛋白在高粱總蛋白中的相對濃度幾乎是肯定高粱醇溶蛋白的因素。高粱含有高濃度的植酸，這些可能對高粱的營養品質產生負面的影響。但是這些可以被改變，可以通過減低肌醇六酸酶，用蛋白酶降解肌醇六酸酶可能是有益的。
高粱的質地和最佳顆粒大小這兩個因素可能會影響肉雞的生長性能。一個關鍵的問題是，是否以蒸汽質粒的高粱為日糧在高溫構成足夠的濕熱去分解蛋白以及在高粱蛋白中通過誘導二硫化物交聯的淡粉消化性。不足的調查已經規定高粱作為日糧的處理條件。相關的各個方面相互依賴是比較復雜的。似乎有足夠的機會將高粱作為日糧去增加肉雞的性能，以及增加高粱的產量用于雞肉產品。
7 參考文獻（略）
