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原载《广东饲料》2013年第12期
作者：扬州大学动物科学与技术学院 胡雅迪
摘要：高粱是世界上第五大粮食作物，年产量大约在560万吨。尤其是在非洲和印度，高粱被用于人类消费和动物生产。高粱在相对干热的环境中也能获得比较好的产量，随着地球变暖和世界谷物存量的不断下降，有必要将高粱作为人类的食品和动物的饲料。高粱型的日粮在肉鸡的生长中表现次佳。高粱中的植酸，高粱溶醇蛋白的含量是独一无二的，并且含有浓缩的单宁，这些对高粱的营养组成都是不利的。单宁和植酸能够使肠蛋白形成络合物，降低蛋白的吸收率，降低饮食中的和内生性氨基酸的吸收。高粱蛋白中大部分是高粱溶醇蛋白，其消化率低，缺乏赖氨酸。因此，随着高粱溶醇蛋白比例的增加，必须氨基酸的消化率以及赖氨酸的浓度将会下降。由于高粱蛋白质中必需氨基酸浓度的多变性，高粱型日粮中氨基水平也不是很精确。高粱溶醇蛋白和坚硬的颗粒质地以及较高的膨化温度有联系，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响肉鸡的生长表现，但是最佳粒度取决于高粱颗粒质地。湿热对谷物的破坏比较大，因为这可以诱导蛋白体边缘的β和γ高粱溶醇蛋白中的二氧化硫发生交联反应，。淀粉颗粒和高粱胚乳中的蛋白体与蛋白基质有着密切的联系，并且二氧化硫交联体的形成降低了淀粉的消化率，还能够阻止淀粉的糊化和酶降解。这使得高温下蒸汽制粒的高粱型日粮降低了营养利用率。确定一种最适合的加工高粱型日粮的方法应该更具有优势了，在日粮中添加能够降解高粱溶醇蛋白的外源性蛋白也变得前途光明。在低单宁酸，添加植酸酶的高粱型日粮中，肉鸡表现不好的一个相对重要的原因可能是高粱溶醇蛋白的含量，多变的氨基酸的消化率和浓度以及谷物粒度结合着不当的加工方法。
关键词：氨基酸 肉鸡 高粱醇溶蛋白肌醇六磷酸 高粱 单宁酸
1. 引言
在澳大利亚，高粱作为日粮起源于肉鸡的生长性能与高粱的营养利用。肉鸡的日粮通常依靠于小麦，高粱或者是小麦和高粱的混合物，也可能是三分之一的谷物粮食作为基础，然而在过去的十年中，证据已经表明相对小麦来说高粱作为日粮提供给肉鸡的性能已经下降。实际上，高粱的饲料转化率低，肉的品质要比依靠小麦作为日粮的肉鸡容易变异，这些参数直接影响鸡肉产品的收益率。
高粱在相对湿热的环境中可以获得比较高的产量，随着全球变暖和世界谷物存量的不断下降，有必要将高粱作为人类的食品和动物的饲料。假设高粱和次佳的肉鸡存在联系，这篇论文的目的考虑到高粱溶醇蛋白、肌醇六磷酸、单宁酸的抗营养性能，以及为了确认在以高粱作为日粮的条件下，将高粱在肉鸡产品中扩大价值。
高粱是世界上第五大粮食作物，年产量大约在560万吨。高粱被用于人类消费和动物生产，尤其是在非洲和印度，然而，高粱的局限性是蛋白的营养质量差，造成这个原因是由于高粱的低溶解度，缺乏包括赖氨酸在内的必须氨基酸和单宁的相互作用，限制高粱的第二个方面是高粱在谷物中最低的谷物消化率,这由于边缘的胚乳层包围着淀粉颗粒。
哈姆斯以及其他科研人员评估玉米和高粱作为家禽饲料，50年以后，在全球范围内高粱仍然不能广泛的作为肉鸡的日粮，和高粱相比小麦作为日粮有重大作用的是，其包含一定的木聚糖酶。这些酶降低了非淀粉多糖，通过增加细胞壁的渗透性和降低内脏粘度从而增加生长性能。高粱作为非粘性谷物，与最近沙库里演示的谷物，不是相似的得天独厚。这可能有助于改变在实践中高粱不及小麦的看法。
根据布莱克的总结，在肉鸡中高粱能量密度的一致性要远远超过小麦，然而，澳大利亚饲养研究中，在肉鸡的体重增加和饲养效率上，相对来说小麦要比高粱做的好，谷物饲料是晶粒粗研磨的，但有证据表明当小麦和高粱被磨得更细的时候，肉鸡的生长性能差异不显著（Mikkelsenetal.，2008）。这个研究也表明高粱能量和蛋白的释放率不可能是同步的，这将导致氨基酸的分解代谢率要比加入蛋白质更有效。
2 高粱醇溶蛋白
2.1 高粱醇溶蛋白的组成
美国科学家（1916）首次发现高粱醇溶蛋白，一个当代的调查表明，赖氨酸是一个限制高粱醇溶蛋白的氨基酸，科学家随后对高粱溶醇蛋白的结构和功能进行了审查，高粱醇溶蛋白由α-高粱醇溶蛋白β-高粱溶醇蛋白和γ-高粱醇溶蛋白组成，根据溶解度，结构和分子质量，α-高粱醇溶蛋白的核心是笼罩位于外围的β-高粱醇溶蛋白和γ-高粱醇溶蛋白成分。
2.2 高粱醇溶蛋白与湿热
在一个关键的评论中, Doudu等人（2003）强调了湿热对高粱蛋白质消化的负面影响是由几个因素共同作用的，包括高粱醇溶蛋白，二硫化交联的疏水性，涉及半胱氨酸，蛋白质二级结构的变化和高粱的植酸含量。然而，研究人员做出结论：二硫化交联γ-高粱醇溶蛋白和β-高粱溶醇蛋白的形成是至关重要的。随后，二硫化物交联键与分子间的增加促进高粱醇溶蛋白聚集和二级结构的变化。
众所周知，高粱在沸水中煮熟或者暴露在湿热的环境中，减少高粱蛋白的消化率以及减少的幅度要比其他谷物更明显，实验证明煮熟的高粱对其蛋白质消化率有不利的影响，这是由于高粱加多酚加剧所导致。Mertzetal发现，煮熟的高粱在体外胃蛋白酶消化不如熟小麦和玉米。同样的，Hamakeretal(1987)的报告指出，高粱在湿热的情况下减少胃蛋白酶的消化。在小鼠的研究中指出，相比，高粱单宁含量较低，煮熟的高单宁高粱品种（23.0g/kg单宁），深刻降低了消化率评定的五个氨基酸（谷氨酸，甘氨酸，赖氨酸，脯氨酸，苏氨酸）。
3. 肌醇六磷酸
肌醇六磷酸是一种混合型的植酸盐，不仅出现在高粱中，也出现在其他类型的植物饲料中。在高粱中，麸皮蛋白微粒是主要储存肌醇六磷酸的部位。在24个高粱样品中，Doherty等（1982）报道，总磷的平均浓度为4.03g/Kg,植酸磷的平均浓度为3.26g/Kg，81%的磷以植酸磷的形式存在。在15个高粱样本中，Selle等（2003）相似地发现总磷的浓度为2.9 g/Kg，植酸磷的浓度为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 单宁
4.1单宁的概述
单宁不仅仅存在于高粱中, 已广泛存在于很多植物和食品里,如麦类、茶 、咖啡和白酒。水果中的单宁尤为明显 ,未成熟的苹果 、柿子的涩口性就是单宁的缘故。随果实的成熟 ,单宁由“活型”转化为“无活型”, 水果的适口性增加。单宁能使皮张转为皮革 ,它的存在使皮张上原胶质链产生叉交联结 ,从而防止蛋白纤维遭受微生物的侵袭 ,并且给皮张更大的对水、热和磨擦的抵抗力。从这个意义上讲,单宁是一种从植物中提取的,能使皮张产生皮革的物质。另有人认为,凡是能从水溶液中沉淀蛋白质的多酚化合物就是单宁。
4.2 蛋白质与单宁的相互结合的有关因素
4.2.1特异性
和单宁结合非常紧密的蛋白不是籽实中的任何一种蛋白，有三部分蛋白极易和单宁结合，其中两部分都是醇溶蛋白，一部分是脯氨酸含量高的蛋白。实验表明：不消化的蛋白质残渣是醇溶蛋白部分，在它们之间有很高的亲和力。也有人认为，单宁与某些蛋白质结合的选择程度，就如同抗原、抗体一样。
4.2.2蛋白质分子质量
蛋白质分子质量越大，和单宁形成的键就越强。如果其他因素相同，2~4个氨基酸的短肽不能形成足够强的键，因而被取消。
4.2.3蛋白质等电点与结构
蛋白质对单宁的亲和力在蛋白质等电点处最高。蛋白质结构越开放，蛋白—单宁的结合就越强。脯氨酸含量多的蛋白质，其结构扩大不紧密，不含α－螺旋结构，它和单宁亲和力就强。球蛋白结构紧密，对单宁亲和力就小。亲和力可通过打开蛋白质折叠而加强。
4.3 消化酶的抑制
基于单宁一蛋白质结合的特性日粮的单宁进入体内可以和消化酶发生交互作用，有很多试验证明,单宁能抑制酶的活性。高单宁含量的高粱能抑制淀粉和胰蛋白的活性,这是通过单宁酶结合沉淀而起的。然而,单宁也可提高某些酶的活性，Click发现用含有5%单宁的日粮喂鼠,其小肠中蛋白酶的活性提高了3~4倍.Tamir也发现喂角豆(含单宁)的鼠盲肠中蛋白酶活性提高.由于某些蛋白酶活性的提高,使动物的内源性蛋白质排泄量增加 ,导致营养问题。也有人认为,单宁减少肠壁通透性,从而影响营养物质的吸收。
5.提高高粱营养价值的主要措施
与其他主要禾谷类作物相比，目前栽培的大多数粒用高粱营养品质较差。分析其原因，主要是高粱籽粒中单宁含量较高，直接影响蛋白质的可消化性，另外，高粱的代谢能（ME）与其中单宁的含量呈极显著相关，二者之间的关系可用公式表达ME/(kcal/kg)=3386-438*单宁含量%（r=0.978）(Jacquin,1985).因此，消除单宁的影响即可提高高粱的饲用价值。消除或降低高粱中单宁含量的常用方法主要有以下几种：（1）作物育种。高粱种皮的颜色和单宁的含量相关，种皮褐色越深，含单宁越多；而白色种皮含单宁很少。高粱单宁的遗传因子是控制颜色遗传的基因，因此，可通过遗传基因控制单宁含量育出单宁含量低的高粱品种。（2）建立科学的饲养制度。增加日粮中的蛋白质或补充相应氨基酸，提高日粮蛋白水平，可有效地减缓或消除单宁的不利影响。有研究表明，对没食子酸甲基化的甲基来源主要是胆碱和蛋氨酸。张润栋（1995）研究表明，给肉仔鸡喂高粱-豆粕型日粮，当蛋白质含量低于最适水平时，在日粮中添加 0.15%的蛋氨酸可改善仔鸡生长但不能改变较低的饲料转化率。总之，添加蛋氨酸可以作为高粱必需氨基酸的补充，也可作为甲基供体使单宁分解，从而克服因单宁引起的生长受阻。（3）物理脱毒。单宁存在于籽实的种皮中，用机械加工脱去外壳，即脱去单宁。然而脱壳也脱去了部分有效成分，因此，脱壳法的使用受到限制。（4）化学脱毒。一种为加水聚合法，模拟高粱在成熟过程中单宁化学变化规律，加水产生高湿，可使单宁由低聚物聚合成高聚物，失去结合蛋白质的能力。除此之外，还有氨化法、氢氧化钠法等。也有研究发现，像聚氧乙烯、山梨聚糖、含油酸基化合物、聚乙烯吡咯酮等非离子型聚合物可解除饲料中单宁的毒性，其作用机理是这类聚合物在消化道内与单宁形成复合物，降低其与蛋白质的结合率。
6.结论
面对世界粮食作物种植面积日益减少，而人口又急剧增加的局面，如何开发利用更多的非常规饲料原料，缓解人畜争粮的压力，提高饲料利用效率，是世界各国亟待解决的重要问题。低单宁高粱是一种可接受的肉鸡饲料，但是以高粱为主的日粮与不一致的增长性能有关，高粱中浓度的变化和氨基酸的消化性可能危及蛋氨酸预先饮食规格的准确性，高粱醇溶蛋白和谷蛋白的比例变化以及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总蛋白中的相对浓度几乎是肯定高粱醇溶蛋白的因素。高粱含有高浓度的植酸，这些可能对高粱的营养品质产生负面的影响。但是这些可以被改变，可以通过减低肌醇六酸酶，用蛋白酶降解肌醇六酸酶可能是有益的。
高粱的质地和最佳颗粒大小这两个因素可能会影响肉鸡的生长性能。一个关键的问题是，是否以蒸汽质粒的高粱为日粮在高温构成足够的湿热去分解蛋白以及在高粱蛋白中通过诱导二硫化物交联的淡粉消化性。不足的调查已经规定高粱作为日粮的处理条件。相关的各个方面相互依赖是比较复杂的。似乎有足够的机会将高粱作为日粮去增加肉鸡的性能，以及增加高粱的产量用于鸡肉产品。
7 参考文献（略）
