大豆用作為人膳食中的蛋白質來源已有五千多年的歷史(Central Soya Co.,Inc., 1990)。公元前2800年左右，中國的炎帝神農氏首先提倡種植大豆。在本世紀初傳人美國以前，大豆主要在中國種植。起初，美國主要關心大豆的含油量，提出油以后的大豆粕和大豆皮僅僅是副產品。不久，大豆粕中蛋白質的優異品質被人們所認識。從此，大豆粕成了豬、雞日糧中補充蛋白質的主要來源。全世界來說，動物飼料中所用的所有植物性餅粕中62％為大豆粕(其次為油菜籽粕，占12％)；在美國，大豆粕總量中用于豬、雞日糧的分別占52％和29％(Chandler, 1999)。

    當大豆加工時，大豆的74％是大豆粕（SBM）。大豆粕蛋白質的質量優異，也就是說，其氨基酸組成與動物的需要相接近。當往單胃動物日糧的谷物中補加大豆粕時，它可彌補谷物中氨基酸的不足，特別是賴氨酸。如果有商業生產的賴氨酸，補充蛋白質的水平可以下降。

    大豆粕用作飼料

    在大豆粕可以有效地用作蛋白質補充料之前，必須對脂肪提取后剩下的大豆粕進行熱處理，使其中抑制生長的成分失活。這主要是會在動物腸道中干擾蛋白質消化的胰蛋白酶抑制因子（Vohra and Kratzer, 1991）。脂肪提取后剩下的大豆粕還含有尿酶。胰蛋白酶抑制因子和尿酶都會在加熱時失活，而且尿酶的失活是檢驗熱處理是否已足以使胰蛋白酶抑制因子失活的依據。但是，尿酶試驗不能測定大豆粕是否加熱過度。另一種檢驗大豆粕加熱是否合適的方法是測定大豆粕蛋白質在0.2%KOH(0.0356N)中的溶解度（Araba and Dale, 1990b）。這個方法也可以測定大豆粕是否加熱過度，因為大豆粕蛋白質在0.2%KOH的溶解度低于59％時雞的生長效率就會下降（Araba and Dale, 1990a; Parson et al, 1991）。有人也提出了測定熱處理對大豆粕影響的其他方法（Vohra and Kratzer, 1991）。

    反芻動物對蛋白質的利用

    關于當前對反芻動物利用氮方面的概念已有所綜述（NRC，1985）。當反芻動物進食粗蛋白，它被瘤胃微生物用來合成微生物蛋白質。有些蛋白質由于其化學組成或在瘤胃中停留時間短暫而不能被瘤胃微生物充分降解，因而被稱為過瘤胃蛋白（bypass protein）或不降解進食蛋白（CP）后，不論是完整的蛋白質還是非蛋白氮（NPN），瘤胃微生物都將蛋白質降解為肽類、氨基酸以及終產物氨。這種蛋白質稱為可降解的進食蛋白質（degradable intake protein, DIP）質（undegradable intake protein, UIP）。這些不降解的蛋白質通過瘤胃而進入真胃和小腸。因此，供動物消化和吸收的蛋白質是微生物蛋白和不降解飼料蛋白的混合物。

    由于反芻動物中存在這兩種蛋白質利用過程，因而實際上必須滿足兩種蛋白質需要量，即瘤胃微生物對可降解蛋白質（氮）的需要量和反芻動物在數量和質量上對蛋白質的需求。研究表明，為使動物發揮最大效率，首先應滿足瘤胃微生物的蛋白質需求，因此首先需要有適量的DIP。

    厭氧瘤胃發酵的結果是瘤胃微生物產生了能量（揮發性脂肪酸，主要是乙酸、丙酸和丁酸）和微生物蛋白，但是蛋白質與能量相比往往不能在數量上滿足反芻動物對蛋白質的需求，特別是青年動物和高產奶牛（Orskov et al, 1980）。這一點最好用蛋白能量比來表示（Preston, 1966）。在采食維持能量的情況下，反芻動物需要的可消化蛋白（DP）對可消化能量（DE）之比為12克DP/Mcal DE。快速生長的反芻動物需要22－24克DP/Mcal DE，高產奶牛需要31－32克DP/Mcal DE（Preston, 1972），而瘤胃發酵產生的DP與DE之比只有18（Purser, 1970）。這些關系說明，DIP可以供應維持、低速生長和低產奶量所需要的蛋白質。但是，對于快速生長，所進食蛋白質中至少應有25％[100(24－15)/24]是UIP；對于高產奶牛，至少44％[100(32－18)/32]的進食蛋白必須是UIP。根據最新的NRC肉牛營養需要（1996），對于采食高粗飼料日糧的低速生長牛，UIP的需要量是進食蛋白質需要量的12％；而對于采食高精飼料日糧快速生長圍欄肥育肉牛，UIP應占56％。根據最新的NRC奶牛營養需要（1989），泌乳牛的UIP需要量應占進食蛋白質的37－44％。

    反芻動物對大豆粕的利用

    關于大豆粕在反芻動物日糧中的應用已發表了三篇很好的綜述（Satter et al, 1991; Lin and Kung, 1997; Stallings, 1999）。

    瘤胃微生物對大豆粕蛋白質的降解力相當高（CP的64－68％是DIP；Hillman, 1998; Preston, 1999），這說明其UIP相對較低（CP的32－36％）。如上所述，DIP是第一位需要，是為滿足維持、低速生長或低產奶量所需的全部所有。但是，最新的數據表明，在高精料、高增重的圍欄肥育型日糧中DIP也可能是重要的，特別是如果日糧中的谷物是經過熱加工的。這可能用來解釋，為什么在CP含量適當的高谷物日糧中加入大豆粕以提供釋放率比尿素緩慢的DIP后圍欄肥育牛的生長率和飼料轉化率可以得到提高（Trenkle, 1994）。當往以蒸汽壓片高粱粒為基礎的、CP含量適當的圍欄肥育牛日糧中加入尿素后也能觀察到這種反應（Preston et al, 1993）。對上述數據進行重新評估后得出的結論是，高谷物的圍欄肥育牛日糧應含有7％DIP和最多達6％的UIP。

    但是，日益引人注意的是提高大豆粕中UIP含量，使其更適用于高產反芻動物特別是泌乳牛日糧的加工工藝。在敘述這些工藝之前必須指出的是，有可能發生加工過度，上面說過的雞方面的數據就是證明（Araba and Dale, 1990a; Parsons et al, 1991）。目標是既要提高大豆粕的UIP值，又不降低蛋白質在真胃和腸道中的消化率（Van Soest, pp. 294-296, 1994）。

    用螺旋壓榨法生產大豆粕與溶劑提取法不同，螺旋壓榨過程中產生熱，使所得大豆粕的UIP值（CP的38－70％）高于溶劑提取大豆粕（CP的34％）。雖然在某一加工廠內螺旋壓榨大豆粕的UIP值可能比較一致，但在不同加工廠之間由于螺旋壓榨過程中條件不一，UIP值可能有很大差異（Brederick, 1987）。螺旋壓榨大豆粕飼喂生長牛的效果優于溶劑提取大豆粕（圖2），特別是在試驗的頭57天（Coenen and Trenkle, 1989），每采食1公斤螺旋壓榨大豆粕的蛋白質使增重提高1.41公斤，而每采食1公斤溶劑提取大豆粕的蛋白質則增重提高0.80公斤（前者為后者的1.75倍）；試驗98天的反應分別為0.77和0.57（增比為1.35）。這個例子很好地說明，用數量較少的高UIP值飼料原料即可滿足對CP的需要。瘤胃尼龍袋試驗結果表明，螺旋壓榨大豆粕的蛋白質在瘤胃中降解較慢。用螺旋壓榨大豆粕（50％CP為UIP）代替血肉粉（高UIP值）或溶劑提取大豆粕后，產奶量、乳脂率和乳脂校正奶產量都得到提高，乳蛋白質含量有下降趨勢，說明蛋氨酸可能不足（Shirley et al, 1997）。

    研究過幾種提高大豆粕UIP值的加工方法（Waltz and Stern, 1989; Broderick et al, 1991），有些已取得專利并在飼料工業中采用。最通常的加工方法是擠壓、加熱或焙烤、木質磺酸鹽處理、甲醛處理等。熱處理的加工方法是使飼料中的碳水化合物和氨基酸（特別是賴氨酸）組分之間發生美拉德反應（褐化）（Van Soest, pp.173-176, 1994）。

    對大豆粕進行熱處理可以提高其UIP值（Hillman, 1998），這是時間和溫度協同作用的結果（Satter et al, 1991; Chandler, 1999）。由于大豆粕加熱的時間和溫度條件各不相同，因此動物生產中所得到的結果也有差異。將溶劑提取大豆粕在轉筒中于102、128、144、159和185℃焙烤2分鐘,隨后立即冷卻，通過飼養試驗觀察雞生長效率和羔羊對蛋白質的消化率，結果表明，當焙烤溫度超過144℃后蛋白質的可利用率就會下降；尼龍袋瘤胃蛋白質降解試驗結果表明最適的焙烤溫度是144－159℃，在159－185℃進行焙烤會使酸性洗滌劑不溶性氮（acid detergent insoluble nitrogen, ADIN）增加（表4；Plegge et al, 1982）。在ADFCP和雞只生長之間存在高度負相關（ =－0.99）。這些作者的結論是，在128－144℃對溶劑提取大豆粕進行焙烤可以增加瘤胃不降解蛋白質的數量，而這些蛋白質在達到反芻動物小腸后仍能被消化。隨后的研究（Plegge et al, 1985）表明，在130或145℃焙烤大豆粕可以使其UIP值提高100％（即從CP的34％ 提高到68％）。

    木質磺酸鹽處理大豆粕可以提高其UIP值。木質磺酸鹽是酸性亞硫酸鹽木材加工業的一種副產品，含有各種木材糖類，尤其是木糖。處理方法是往大豆粕中加入5％木質磺酸鈣，在95－100℃加熱3分鐘后在90－95℃保持45分鐘，然后烘干。用尼龍袋方法測定UIP，未處理大豆粕和木質磺酸鹽處理大豆粕的蛋白質UIP值分別為29－42％和59－65％（Windschitl and Stern, 1988; Stanford et al, 1995）。在一個相似的研究中（Calsamiglia et al, 1995），大豆粕的UIP從22％提高到77％，而UIP的腸道消化率并未降低（93％）。木糖似乎是木質磺酸鹽中對加強美拉德反應起作用的一種重要成分（Windschitl and Stern, 1988; Cleale et al, 1987a;Cleale et al, 1987b）。用木糖處理大豆粕可以使生長羔羊對蛋白質的利用效率改進100％（Cleale et al, 1987c）。用木質磺酸鹽處理大豆粕按未處理大豆粕喂量的一半飼喂，母牛產奶量沒有改變（Nakamura et al, 1992）。這些結果說明了處理蛋白質飼料的評定工作中的復雜因素之一。常常遇到的一個情況是當用一種蛋白質飼料取代另一種蛋白質飼料時生產性能并無變化，這可能是因為對照日糧含有足夠的蛋白質（不論是DIP或UIP），本來就可以用較少的處理蛋白質來維持生產。

    甲醛（HCHO）處理也可提高大豆粕的UIP值（提高80％，Hillman, 1998）。作者用甲醛處理溶劑提取大豆粕（用量為大豆粕的0.6%或CP的1.4%），并通過生長牛試驗將其與溶劑提取大豆粕進行比較（Preston and Smith, 1974）。飼喂甲醛處理的溶劑提取大豆粕后，增重和飼料效率相當于溶劑提取大豆粕的一倍，特別是在試驗的最初26天。這樣的結果和上面提到的用木質磺酸鹽處理大豆粕飼喂奶牛的效果相近似。Ferguson（1975）曾對用甲醛處理來保護某些飼料蛋白質寫過綜述。甲醛用量在CP的1.5%以內不會顯著降低總的腸道蛋白質消化率，但是如果甲醛用量達到CP的2％或更多就會降低消化率。

    能夠提高大豆蛋白質UIP值的其他方法包括用以下物質進行處理：單寧、油、鈣皂、鈉膨潤土和鋅鹽（Broderick et al, 1991）。用乙酸、丙酸或氫氧化鈉進行處理也表現出一定的希望（Waltz and Loerch, 1986）。

    飼喂整粒大豆

    近來，飼喂整粒大豆受到越來越多的注意，尤其是在泌乳母牛日糧中使用整粒大豆。這是因為大豆所含有的高質量蛋白質可以通過處理來提高其UIP值，同時由于大豆含油18％，有高的能值，因此可以形成高能日糧，這對泌乳初期的母牛尤為重要。上面關于UIP的作用和通過加工來提高大豆粕UIP的所有論述同樣適用于整粒大豆。上面提到的有些綜述同樣也包括整粒大豆的內容（Waltz and Stern, 1989; Satter et al, 1991; Broderick et al, 1991; Lin and Kung, 1997; Stallings, 1999）。

    焙烤和擠壓是加工整粒大豆最常用的兩種方法。焙烤時，旋轉的帶鰭片烘筒把大豆提升通過火焰噴嘴。

    焙烤大豆的典型UIP值為CP的40－45％，但是商業生產的焙烤大豆的UIP值范圍為CP的36－58％，平均為48％（Faldet and Satter, 1991）。如表6所示，在140℃焙烤90分鐘或在150℃焙烤60分鐘或在160℃焙烤30分鐘可以使大豆具有幾乎是最佳的UIP值和有效賴氨酸值（Faldet et al, 1992a）。把焙烤過的大豆保溫一段時間，使熱量透入豆中，可以改進UIP值并使賴氨酸在通過瘤胃后有較好的效率（Faldet et al, 1992a; Faldet et al, 1992b）。作者們的結論是，焙烤適當的大豆在離開烘筒時的溫度約為146℃并在焙烤后保溫大約30分鐘。焙烤大豆在飼喂前一般要破碎。擠壓（膨化）是把大豆喂入擠壓機膛，機膛內由旋轉的螺桿用剪切力將大豆擠壓通過一塊模板，形成薯條或薯片狀的產品，一般還要進行破碎或磨碎。擠壓過程中摩擦產生的熱量足以破壞胰蛋白酶抑制因子，但是在擠壓過程中還經常注入蒸汽。擠壓大豆的UIP值為CP的35％，此值的高低取決于擠壓時產生的熱量。

    Orskov, pp. 45-54, 1982; Blethen et al, 1990; Broderick et al, pp. 552-558, 1991; Michalet-Doreau and Ould-Bah, 1992; 等等）。顯然，最準確的方法是在體內測定到達真胃或小腸的UIP的數量，但這不是一個簡單的手續。用尼龍袋方法可以測定蛋白質降解的速率和程度，但是這也不是一個可以容易地應用于飼料樣品質量控制的方法。在實驗室中于體外測定瘤胃微生物發酵過程中從飼料釋放的氨也不是常用的方法。我們用消化的DM和殘余氨來改進產生氣體的方法，用以評判蛋白質的降解率（Bartle et al, 1986）。抑制蛋白質合成和氨基酸脫氨基作用的方法已被接受為一個標準的體外方法（Broderick, 1987）。在各種溶劑中測定蛋白質溶解度也經常被作為實用而快速的方法而廣泛使用，但是這些方法評估UIP值的可預報性并不穩定。還經常測定蛋白質在水中的溶解度（蛋白質彌散指數，protein dispersibility index, PDI）。對于熱處理大豆，PDI值9－11％被認為可以表示加熱適當，而超過這個范圍則表示加熱不足（Satter et al, 1994）。

    早先，在0.2%（.0356N）KOH中的溶解度被認為是評估大豆粕加熱程度的一種方法（Araba and Dale, 1990a; Parson et al, 1991）。我們測定了幾種飼料蛋白質在水（PDI）、0.01 和 0.02 N KOH中的溶解度，并且計算測定值與表中UIP值的相關性（Rossi and Preston, 1990）；與水的相關系數最高（－0.93），然后是 0.01N KOH (－0.52) 和 0.02N KOH (－0.48)。但是，當用不同數量的甲醛來處理大豆粕和棉籽粕時，發現溶解度明顯下降，特別是在0.01和0.02N KOH中測定用0.25% 或更多的甲醛（或超過CP的0.6%）處理這些蛋白質飼料后的溶解度。當大豆粕蛋白質的溶解度用不同濃度的NaOH進行滴定時（Preston, 1995），用0.0025N NaOH可以達到溶解度60％，這相當于大豆粕的DIP值。當用0.005N NaOH測定各種飼料蛋白質溶解度時，大豆粕和棉籽粕的溶解度測定值幾乎與它們的DIP值相符。由于大豆粕和大豆蛋白質在弱堿溶液（0.0025－0.005N NaOH）中的溶解度與它們的DIP值相近似，因此可以作為一種簡單的實驗室方法來測定加工對這些飼料的影響。

    最近（Tremblay et al, 1996），在用近紅外光譜分析（NIR）和體外抑制法（Broderick, 1987）評估焙烤大豆的UIP值進行的多元回歸分析中顯示了高的置信系數（ =0.90），在DM、CP和PDI方面的置信系數也很高，分別為0.97、0.99和0.71；但是，PDI與體外測定的UIP相關較差（ = 0.28）。根據一套焙烤大豆樣品的驗證測定，UIP的多元回歸置信系數為0.70，PDI的為0.52。因此，NIR法可以作為快速而簡便的方法來測定飼喂反芻動物的大豆的最佳焙烤條件。

    結 論

    正確熱處理的大豆粕和整粒大豆是反芻動物和豬的優良飼料。對于反芻動物，大豆粕和整粒大豆中的蛋白質很容易為瘤胃微生物所降解（DIP較高），在某些飼養條件下，它們能很好地滿足瘤胃微生物對氮的需要。但是，對于高產奶牛和年青的生長牛，則需要較低的降解率（高的UIP）以滿足動物對CP（UIP）的需要。可以用多種方法來提高大豆粕和整粒大豆的UIP值，包括加熱、焙烤、擠壓、木質磺酸鹽處理和甲醛處理。本文敘述、討論了這些方法的使用結果。評估UIP的快速實驗室方法對于質量控制是有用的，但是可能還不能可靠地用于比較不同類型的飼料。

     作者：R. L. Preston 博士，美國德州理工大學 (周鼎年 翻譯)