Традиционно соя выращивалась как масляничная культура.
Шрот, который получали после экстракции масла, являлся важной белковой добавкой к рациону животных.
Необезжиренная соя сочетает в себе наличие белка и высокое содержание масла, в результате чего кормовая и энергетическая ценность продукта увеличиваются: в одном компоненте корма имеются в большом количестве и белок, и энергия.
Белок-основной строительный материал организма животных.
Белок зерна сои располагает уникальным аминокислотным составом, так как обладает повышенным содержанием незаменимых аминокислот — лизина и триптофана.
В следствие этого, добавки на основе сои вводятся в корма для обеспечения сельскохозяйственных животных полноценным, сбалансированным по аминокислотному составу белком.
Кроме того, с включением в рацион необезжиренной сои, содержащей высококачественное масло, нет необходимости вводить жиры как самостоятельный компонент корма.
Это особенно важно в тех случаях, когда для хранения, переработки и использования жиров нет соответствующей материально — технической базы и технологии.
Усредненный химический состав необезжиренной сои: влажность 12.5%, Сырой протеин-36.0%, Эфирный экстракт-19.5%, Сырая клетчатка-5.0%, Зола-5.0%, Безазотные экстрактивные вещества(БЭВ)-22.5%, Крахмал-1.5%, Сахар-9.0%.
Усредненный аминокислотный состав белка соевого зерна: аланин 4,6-5,2 % ; аргинин 10,3-11,3 % ;аспаргиновая кислота 4,7-6,2 % ; валин 4,3-8,0 % ; гистидин 1.8-3,5 % ; гликокол 3,8-4,3 % ; глютаминовая кислота 14,8-18,1 % ; изолейцин + изолейцин 13,6-14,4 % ; лизин 2,1-6,4 % ; метионин 0,46-1,7 % ; пролин 4,0 % ; серин 3,8-4,4 % ; тирозин 4,0 % ; треонин 3,6-4,5 % ; триптофан 0,36-1,8 % ; фениланин 4,5-6,2 % ; цистин 0,47-1,2.
Некоторые сорта сои обладают повышенным содержанием растительных жиров, доходящих порой до 20,5-21,5 %.
В них содержится порядка 95% глицеридов жирных кислот, из которых 80-90% составляют ненасыщенные и 6-10% насыщенные.
Из них, глицериды линоленовой кислоты составляют 42,8-64%, олеиновой 15-36%), пальминовой 2,4-14%, линоленовой 2-14%, стеариновой 2-1,5% (47).
Содержание углеводов составляет 22-35% от сухой массы зерна.
В том числе: моно-сахаров 0,07-2,2%, сахарозы 3,31-13,5%, раффинозы 1,13%, стахиозы 3,25%, пентазана 3,8-5,45%, галактана 4,6%, арабана 3,8%, клетчатки 3,0-7,0%, гемицелюлозы 1,3-6,5%, декстрина и крахмала 3,1-8,97%о (21,47).
Соя содержит значительное количество каротина-1,2-2 мг/кг, тиамина 3.9-17,5 мг/кг, рибофлавина 2,1-3 мг/кг, пантотеновой кислоты 15 мг/кг, холина 2500 мг/кг, никотинамида 21,1-25 мг/кг, пиридоксина 4,8 мг/кг, токоферола 4,05-4,15 мг/кг, аскорбиновой кислоты 20-100 мг/кг (21, 47).
Содержание минеральных элементов в зерне сои: калий 1,7-2,5% от массы, кальций 0,21-0,96 мг/кг, фосфор н 0,44-1,09 мг/кг, магний 0-0,56 мг/кг, натрий 0,005-0,62 мг/кг, сера 0,48 мг/кг, железо 95-240 мг/кг (40, 47).
Факторы, оказывающие влияние на снижение питательной ценности зерна сои
Среди антипитательных факторов присутствующих изначально в соевом зерне выделяют несколько элементов:
Соединения, подавляющие переваривание или дальнейшее усвоение и использование протеинов в организме.
К ним относят: ингибиторы протеаз; лектины (гемагглютинины); сапонины; полифенольные соединения
Соединения, уменьшающие растворимость или изменяющие использование минеральных элементов: фитиновая кислота; щавелевая кислота.
Соединения, инактивирующие определенные витамины или увеличивающие потребность в них: антивитамин А; антивитамин Б; антивитамин Е; антивитамин В12.
Соединения, обладающие обще ядовитым действием — цианогены (глюкозиды).
Зерно сои может обладать и антипитательными факторами, приобретенными им в процессе переработки сои до конечного продукта: деструкция питательных веществ; загрязненность канцерогенными веществами.
Ингибиторы протеаз
То, что не подвергшаяся температурной обработке соя при скармливании её крысам обуславливает снижение роста и оплаты корма, впервые доказано в 1917 году.
Было замечено, что нагрев сои снимает этот эффект, одновременно увеличивая её питательную ценность, так как происходит процесс разрушения белка-ингибитора трипсина.
В последствии, подобные вещества были обнаружены и в других бобовых культурах, а также в листьях и клубнях картофеля и в эндосперме злаковых.
Вещества, ответственные за подавление протеолитичской активности определенных ферментов, были названы ингибиторами протеаз.
Биологические функции ингибиторов протеаз в зерне сои, проявляются как функции веществ; защищающих семена сои от разрушения при воздействии биологических факторов. Это подтверждается локализацией ингибиторов в оболочке семян сои.
Кроме того, повышенное содержание ингибиторов протеаз улучшает сохранность зерна сои при хранении, то есть они являются консервирующим агентом в процессе кормоприготовления.
Роль ингибиторов протеаз в кормлении животных
Cкармливание крысам зерна сои без предварительной тепловой обработки вызывает эффект подавления роста, что связано со снижением скорости отщепления от молекул протеина, преимущественно метионина, а не других незаменимых аминокислот, под воздействием протеолитических ферментов в присутствие ингибиторов трипсина. В следствие этого всасывание, особенно метионина, замедляется.
У цыплят, по сравнению с крысами снижается использование азота. Было обнаружено, что в отличие от крыс, у цыплят ингибиторы трипсина из соевых бобов замедляют ферментативное расщепление всех аминокислот в одинаковой степени, а не только метионина.
Так же подтверждено многими авторами, что у цыплят при скармливании необработанной сои развивается гипертрофия поджелудочной железы.
Гипертрофия поджелудочной железы, в аналогичных условиях, не развивается у крупного рогатого скота, свиней и собак.
Ростдепрессивная активность ингибиторов трипсина объясняется избыточной эндогенной потерей незаменимых аминокислот в результате повышенной секреции поджелудочной железы, призванной компенсировать влияние ингибиторов трипсина.
Было показано, что на счет ингибитора трипсина можно отнести только 40% гипертрофического влияния сои на поджелудочную железу.
Остальные 60% реакции, выраженной в снижении роста и гипертрофии поджелудочной железы, были обусловлены устойчивостью нативного белка сои к воздействию пищеварительных ферментов.
Механизм воздействия ингибиторов протеиназ на животных
В 1969 году было высказано предположение о том, что у крыс, ингибиторы трипсина сои способствуют образованию и выделению кишечной стенкой, гормонального панкреомизин-подобного соединения, стимулирующего внешнюю секрецию фермента поджелудочной железой.
Таким образом секреция ферментов поджелудочной железой, регулируется при помощи механизма отрицательной обратной связи, в результате которой выделение трипсина и химотрипсина из стенки кишечника подавляет секрецию панкреатических ферментов.
Ингибиторы трипсина, воздействуя на трипсин и химотрипсин в тонком кишечнике, разрывают этот механизм и вызывают выделение ферментов поджелудочной железой.
Низкая чувствительность молодняка крупного рогатого скота и овец к ингибиторам трипсина, а также любое увеличение поджелудочной железы могут обусловливаться прямой зависимостью между размерами поджелудочной железы и чувствительностью её реакции.
Если поджелудочная железа у животного превышает 0,3% массы тела, то она гипертрофирует, если же она меньше, никакой гипертрофической реакции не происходит.
Существует прямая зависимость, между уровнем ингибиторов трипсина в рационе, размерами поджелудочной железы и оплатой корма у цыплят.
В трех недельном возрасте средняя масса поджелудочной железы у цыплят, получающих необработанную сою, была на 80% больше, чем в контроле.
Содержание 45 мг ингибиторов трипсина в100 грациона замедляло рост, вызывало незначительное увеличение поджелудочной железы и существенно снижало оплату корма.
Несушки легче переносят сырую не экстрагированную сою в рационе, чем цыплята.
При увеличении в рационе сырой сои до 15%, не отмечалось существенного снижения яйценоскости, хотя размер яйца уменьшается и прогрессивно увеличивается масса поджелудочной железы.
Соя, подвергнутая тепловой обработке, увеличивала яйценоскость и размер яйца по сравнению с необработанной соей.
Соя, подвергнутая тепловой обработке, существенно увеличивает суточный прирост живой массьг молодняка свиней и улучшает усвоение корма по сравнению с сырой соей. Хотя кормление сырой соей, у свиней не вызывало стимулирующего влияния на рост массы поджелудочной железы .
Жвачные животные способны использовать сырую сою без всякого вреда для себя, однако в ответ на скармливаниеобработанной сои наблюдается большая прибавка удоя и увеличение интенсивности роста.
Низкую пищевую ценность сырых соевых бобов, в отношении содержания в них белка, одно время приписывали содержанию в них ингибитора трипсина.
Последующие исследования подвергли серьезному сомнению истинность этого утверждения.
В настоящее время полагают, что относительно низкая пищевая ценность сырых соевых бобов связана с малым содержанием в них метионина.
Возможно, однако, что наличие соевого ингибитора увеличивает недостаток метионина вследствие уменьшения его количества, высвобождаемого в процессе переваривания.
Соевые ингибиторы трипсина замедляют превращение протромбина в тромбин, и таким образом участвует в регулировании свертывания крови.
Содержание ингибиторов трипсина в различных сортах сои может колебаться в очень широких пределах от 11,2 до 38 г/кг.
Уреаза (карбамид-аминогидролаза)- широко распространенный в природе фермент.
В небольшом количестве содержится в зерновых, вырабатывается примерно 200 видами бактерий, в организме животных синтезируется кишечной микрофлорой.
Уреаза крайне активно катализирует гидролитическое расщепление молекулы мочевины с образованием двух молекул аммиака и одной молекулы углекислого газа. Данная химическая реакция играет важную сельскохозяйственную роль в обеспечении жвачных животных небелковым азотом.
Однако, высокая концентрация карбамид-аминогидролазы в зерне сои при кормлении жвачных животных небелковым азотом, может вызывать симптомы отравления.
Вследствие каталитического выделения ферментом больших количеств аммиака, в течение небольшого времени азот аммиака не успевает утилизироваться микрофлорой преджелудков. и, всасываясь непосредственно в кровь, способен вызывать тяжелейшие отравления.
Гемагглютинины (лектины) — группа антипитательных веществ содержащихся в зерне сои, впервые обнаружена и описана на примере рицина — вытяжки из бобов клещевины в1889 г.
Выделенная токсичная фракция способна вызывать агглютинацию человеческих эритроцитов.
Позднее из семян культурных бобовых растений, а также из других растительных и животных тканей, были выделены сходные активные экстракты, которые также вызывают агглютинацию эритроцитов, хотя их активность зависит от особенностей эритроцитов животных различных видов.
Лектины отрицательно воздействуют на организм животного тем, что нарушают функцию всасывания слизистой кишечника, повышают ее проницаемость для бактериальных токсинов и продуктов гниения, вызывают задержку роста у животных.
Микрофлора пищеварительного тракта способна превращать лектины в определенные токсины.
Не у всех видов животных лектины вызывают одинаковый токсический эффект, так при инъекции лектинов полученных из семян сои, отъемыши морской свинки гибнут, а отъемыши крысы нет.
В желудке пепсин быстро инактивирует лектины. Однако, известны лектины устойчивые к деятельности этого фермента.
Удаление лектинов из необработанной соевой муки, мало влияет на использование протеина, в сравнении с не экстрагированной соевой мукой.
Механизм действия лектинов состоит в прикреплении их к клеткам, выстилающим стенки кишечника, что оказывает неспецифическое влияние на процессы переваривания питательных веществ, в частности протеина.
Содержание лектинов в соевом белке составляет от 2 до 10%, а активность колеблется от 18 до 74 ГАЕ/мг муки.
Сапонины (гликозиды).
В необработанном соевом зерне содержатся гликозиды, характеризующиеся тремя важными признаками: горьким вкусом, способностью к пенообразованию в водных растворах и лизисом при действии на эритроциты.
Присутствие в сои гликозида генистина вызывает гипертрофию поджелудочной железы, а также способствует развитию рахита.
Главный биологический эффект сапонинов характеризуется взаимодействием с компонентами клеточных мембран.
Так, лизис под действием сапонинов является результатом их взаимодействия с холестерином мембран эритроцитов.
Влияние сапонинов на животных
Домашняя птица более чувствительна к сапонинам, чем свиньи.
Содержание в рационе 0,3% сапогенинов вызывает у птицы значительную депрессию роста, а этот же уровень в рационе свиней не оказывает на процесс откорма никакого влияния.
Однако, роль сапонинов как антипитательного фактора сои невелика.
Основной причиной депрессии роста является низкая поедаемость кормов, в которых содержится повышенная концентрация сапонинов. Она объясняется горьким вкусом сапонинов.
У жвачных животных сапонины разрушаются в рубце и депрессию роста не вызывают. Сапонины образуют комплексы с холестерином и тем понижают его уровень в крови.
Кормовой холестерин снижает депрессию роста, вызываемую сапонинами.
Гликозиды — сапонины в соевой муке составляют от 0,5 до 2,2% от ее массы.
Полифенольные соединения
Полифенолы, содержащиеся в зерне сои, гидролизуются ферментами, при этом образуется остаток сахара и полифенолкарбоксиловая кислота, которая может конденсироваться, образуя полимерные флавоиды (конденсированные танины).
Скармливание крысам и цыплятам рационов, содержащих 5% танинов вызывает депрессию роста.
Причина этого состоит в том, что танины препятствуют гидролизу, осуществляемую трипсином и а — амилазой, связывая эти ферменты или образуя с белками корма нерасщепляемые комплексы. Данный эффект снимают соединения, являющиеся донорами метальных групп, например,метионин и холин.
Полифенольные соединения содержатся в зерне сои в незначительных количествах.
Фитиновая кислота и её соли
Известно, что фосфор находится в растениях в форме фитиновой кислоты.
Соли фитиновой кислоты — это комплексы содержащие ионы двух и трех валентных металлов, таких как кальций, магний, железо и медь, цинк, названные хелатами.
Хелаты малорастворимы даже при рН 3-4 и не могут беспрепятственно всасываться из пищеварительного тракта.
Однако, как фитиновая кислота, так и фитаты металлов разрушаются фитазой, которая также содержится в тканях растений.
Цыплята и свиньи плохо используют фосфор фитиновой кислоты, содержание которого в рационе снижает всасывание кальция и фосфора. Высокий уровень витамина Б может улучшать усвоение фосфора фитата.
У крупного рогатого скота и у овец фитиновая кислота гидролизуется Рубцовыми микроорганизмами и не вызывает осложнений .
Фитиновая кислота в больших количествах снижает всасывание железа, магния, кальция и цинка у моногастричныхживотных до 35% за счет образования хелатов.
Содержание фитатного фосфора в зерне сои составляет около 5,8 г/кг.
Щавелевая кислота
Щавелевая кислота обнаружена в связанном и свободном состоянии а составе растительных тканей. Антипитательный эффект оксалатов заключается в основном в образовании комплексов с кальцием. Однако щавелевая кислота в зерне сои содержится в незначительных количествах .
Антивитамин А
Сырая соя содержит фермент липоксигеназу, которая катализирует окисление цис, цис-1,4-пентадиеновых групп и поэтому окисляет и тем разрушает каротин.
Содержание 30% молотой сои в рационе телят молочных пород резко снижает уровень витамина А и каротина в плазме крови.
Антивитамин D
Белок, выделенный из необработанной сои, может вызывать рахит у индеек, цыплят и свиней .
Этот эффект может быть частично снижен 8-10 кратным увеличением витамина в рационе.
Хотя известно, что этот белок может связываться с металлами, добавка кальция и фосфора не устраняет оказываемого им влияния.
Антивитамин Е
Из зерна сои выделена а-токоферолоксидаза.Добавление этого вещества к корму вызывает мышечную дистрофию у ягнят и цыплят .
Это заболевание может быть полностью устранено добавкой витамина Е в рацион.
Антивитамин В12
Сырая соя содержит термолабильное соединение, увеличивающее потребность крыс в витамине Bi2, однако, это вещество не было выделено и идентифицировано .
Цианогены
Цианиды в следовых количествах широко распространены в растительном мире в форме глюкозидов, в незначительных количествах обнаружены они и в соевом зерне.
В неповрежденной ткани растений глюкозиды нетоксичны, однако при повреждении или гниении растений вступает во взаимодействие , при этом образуется глюкоза или альдегиды, или кетоны. Эта реакция может происходить в рубце под воздействием микрофлоры.
Цианогены абсорбируются кровью, из которой они частично выделяются через легкие, а в основном обезвреживаются в печени посредством преобразования в тиоционат.
Избыток ионов цианида может легко вызвать аноксию центральной нервной системы, вызывая падеж животных в течение нескольких секунд.
Жвачные менее устойчивы к отравлению цианогенами, чем лошади и свиньи, у которых цитохромоксидаза разрушается соляной кислотой в желудке .
Деструкция питательных веществ
В процессе переработки зачастую используют высокотемпературные режимы обработки, при этом разрушается множество термолабильных веществ.
При нагревании сои до 150°С разрушается большая часть незаменимой аминокислоты — лизина.
Нагревание соевой мезги до 105 °С приводит к потере 5 % лизина до 115 °С к потере 25 % лизина.
Сухая тепловая обработка снижает содержание в соевом белке не только лизина; но и гистидина, аргинина, треонина и фениланина от 1,1 до 13 %.
В значительной степени (на 11,5 — 13,2 %) разрушается аспаргиновая кислота.
Особенно чувствительны термолабильные соединения к сухому теплу вследствие невозможности точного контроля температуры нагреваемого зерна, а также ускорения окислительных процессов активизируемых высокой температурой и кислородом воздуха.
Кроме аминокислот в зерне сои содержится термолабильные витамины группы В и витамин С.
Температурная обработка, разрушающая ингибиторы трипсина, разрушает примерно 90 % витаминов, содержащихся в сое.
Нагрев до температуры немного выше температуры инактивации антипитательных веществ, приводит к пиролизу соевого зерна с полной потерей им питательных качеств.
Канцерогенные вещества
При неблагоприятных условиях сгорания топлива, в процессе сушки, зерно может загрязняться вредными веществами, в частности бензпиреном.
Бензпирен является одним из канцерогенных углеводородов. Он обладает сильной канцерогенной активностью, весьма устойчив к окислению кислородом воздуха, воздействию воды и разложению микроорганизмами. Бензпирен наиболее распространен среди соединений данного класса, является общепризнанным критерием канцерогенности.
Содержание канцерогена в зерне после его сушки составляет примерно 1,3 мкг/кг.