用于处理高蛋白质籽粒以提高其作为食品的使用的方法

文档序号:1144821 发布日期:2020-09-11 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 用于处理高蛋白质籽粒以提高其作为食品的使用的方法 (Method for treating high protein kernels to enhance their use as food products ) 是由 G·谢诺 M·吉耶维克 A·热尔曼 H·朱安 M·莱西雷 P·沙普托 P·诺齐埃 C· 于 2018-11-20 设计创作,主要内容包括:本发明涉及用于处理高蛋白质籽粒的方法,所述籽粒选自以下籽粒中的一种:蚕豆、豌豆、白色羽扇豆、蓝色羽扇豆、黄色羽扇豆;其特征在于,所述方法特别包括以下连续步骤:a)使用至少一种上述植物物种的籽粒,条件是这些籽粒具有的蛋白质和/或淀粉和/或脂肪含量的值不低于预定值,并且使用含量低于预定含量的以下群组中的至少一种化合物:抗营养因子(FAN)、粗纤维、中性洗涤纤维(NDF);b)将步骤a)的籽粒置于至少10巴的压力下,持续超过10秒钟,直至获得高于80℃的温度。(The present invention relates to a method for treating high protein grain selected from one of the following: broad bean, pea, white lupin, blue lupin, yellow lupin; characterized in that said method comprises in particular the following successive steps: a) using kernels of at least one of the above mentioned plant species, provided that they have a value of the protein and/or starch and/or fat content not lower than a predetermined value, and using at least one compound of the following group in an amount lower than the predetermined content: anti-nutritional Factors (FAN), crude fiber, Neutral Detergent Fiber (NDF); b) subjecting the kernel of step a) to a pressure of at least 10 bar for more than 10 seconds until a temperature above 80 ℃ is obtained.)

用于处理高蛋白质籽粒以提高其作为食品的使用的方法

技术领域

本发明涉及用于处理富含蛋白质的种子以提高其作为食品(特别是动物的食品)的价值的方法。

背景技术

对诸如肉鸡和产蛋家禽的单胃禽畜、猪和反刍动物的饲喂高度依赖于在日粮中包含大豆粉。这种原料主要来自南美,由于特别是与强烈的社会和环境期望有关的竞争性问题,其在蛋白质自主性和可持续性方面并非没有困难。

大豆粉因其蛋白质含量高而已广泛成为动物饲料的蛋白质来源。如今,法国使用的大豆粉主要靠进口和转基因,而其可追溯性受到质疑(Gourdouvelis等人,2012)。

同时,法国正在出现新的社会期望(食品多样性、产品来源、环境影响、产品品质),如今大豆在动物生产中的使用受到新社会危机的风险的威胁(Delanoue等人,2015)。

在畜牧业中,满足蛋白质需求对实现动物技术性能目标至关重要。但是,法国用于动物营养的富含蛋白质的原料中近一半是进口的,其中大部分对应于每年超过300万吨的大豆粉(Bouvarel等人,2014)。

由于亚洲进口量的增加,相对稀缺和大豆价格的波动正在影响农民的收入。因此,动物生产的主要挑战之一是减少对大豆粉的依赖,因此要寻找替代品以减少进口大豆粉的需求(Bourin和Bouvarel,2015年),同时确保农场的经济盈利性,特别是通过力图不仅优化其生产工具的性能,而且更充分地利用其产品。

此外,对于诸如狗和猫等宠物,它们的主人非常关心为它们购买的食品的品质,尤其是用以赋予它们活力并保护它们免受某些代谢和消化疾病或过敏。

西方国家中动物来源的蛋白质覆盖了人的三分之二的蛋白质需求。但是,新的素食要求正在出现,将富含蛋白质的种子直接引入人类饮食变得越来越重要。大豆占了这一供给的大部分,但出于与动物相同的生理原因,人类应该能够获得营养价值改善的种子形式的植物蛋白质源。因此,以下关于动物的描述也符合于人类。在下文和权利要求中,必须理解,人属于单胃哺乳动物。

在法国,作物缺乏多样性,主要是谷类,其蛋白质产量通过使用氮肥和农药而得到保证(Messéan等人,2014)。因此,得益于消耗较少的投入(氮肥、农药)且价格有利的新的轮作主作物,农民正在寻求高效能、可持续并可行的农作系统。

用以满足消费者和公民的多重期望的议题面临许多挑战,即:

-具有营养益处、更加的自然性和生物多样性以及广泛的可得性的可持续膳食;

-农业和食品生产的当地来源;

-非转基因生产方式;

-通过减少温室气体排放来保护环境、使用植物检疫产品等。

最后,食品链中的每个环节均表达出期望,可以将这些期望概括如下:

农民:扩大作物轮作,使作物轮作多样化,使它们的生产系统更加健全;

禽畜农民:动物日粮中蛋白质的当地生产和消费;

宠物主人:均衡健康的膳食;

消费者:“当地”消费,不含转基因生物,营养密度更高。

但是还有影响深远的其它方面,呈现为:

机构:限制大豆进口、氮肥和农药的使用,增加法国和欧洲植物蛋白质的生产;

整个食品链中的公司:在紧张的经济环境中寻求差异化和附加值;

准农业企业:构成广泛的服务和产品网络。

许多途径都可以提供部分解决方案来满足这许多期望,包括:

-对于消费者,例如:

*有机生产…但是它的价格不足以满足最大数量的消费者。

-对于饲养员,例如:

*牧草或豆科饲料替代玉米青贮饲料,但这在许多乳品场中将仅是部分替代品。

*诸如谷物或油饼的副产品也提供额外的蛋白质,但必须加以限制以便保持高效;

*合成的氨基酸代表另一种形式的贡献和策略,但仅解决农民的主要关注问题,而不是生产者和消费者的关注问题。

-对于农民,例如:

*一些地区除谷类和油籽外还有其它轮作主作物,例如甜菜根、土豆、纤维亚麻等,但它们不足以满足个体法国农民。

这些例子表明,每个环节都可以分别提供一些解决方案,但相对于上述许多期望而言,它们仍然是部分解决方案,并且最重要的是没有整合上游和下游,这无法为我们的农民和牲畜饲养员的产品带来附加值,尤其是在确认消费者和公民利益的方面。

然而,整合的解决方案似乎具有“满足”我们的田地(champs)、饲料槽(auges)和盘子(assiettes)的巨大潜力。

的确,蛋白质作物或豆类可以是这样一种有益的策略,即使作物多样化(单独种植或与一年生谷类结合种植),同时满足禽畜农场和地区对蛋白质自主性的要求。

从农事学角度来看,豆科植物在作物轮作中的整合在传统系统和有机系统中都是有益的,并且有助于减缓全球变暖(Magrini等人,2016;Schneider等人,2017)。

事实上,它们因根部的根瘤中含有的细菌而能够将大气氮固定于土壤中,从而可限制氮肥(农业温室气体排放量中的一半由氮肥导致)的使用。

另一方面,豆科植物通过改善植物性状并降低投入成本从而也具有农事和经济价值(Magrini等人,2016;Schneider等人,2017)。***豆类植物有利于以下谷类的产量。因此通过仅保持“产量”和“减少氮肥”效应,与小麦-小麦(即小麦作物接着小麦作物)相比,在种植了蛋白质作物之后的小麦(称为蛋白质-小麦)的毛利润增加约+160€/ha(TerresUnivia,2016;Magrini等,2016)。

富含蛋白质的种子是蛋白质和能量(在豌豆和蚕豆的情况中为淀粉的形式)的重要来源。此外,与谷类相比,这些蛋白质富含氨基酸(例如赖氨酸),这增强了它们在平衡动物日粮方面的价值。

下表示出富含蛋白质的豌豆、蚕豆和羽扇豆种子的营养价值。

Figure BDA0002591870490000031

MAT=总氮

(来源:Table de composition et de valeur nutritive des matières premières destinées aux animaux d’élevage,INRA,2002;HeuzéV.,Thiollet H.,Tran G.,Lessire M.,Lebas F.,2018.Yellow lupin(Lupinus luteus)seeds.Feedipedia,aprogramme by INRA、CIRAD、AFZ and FAO,https://www.feedipedia.org/node/23097最新更新是在2018年5月17日10:41))。

然而,尽管它们具有有前景的营养潜力,但由于消化性低并且存在许多抗营养因子,富含蛋白质的种子仍未充分用于不同物种。

关注于单胃动物和反刍动物从不同种子中的蛋白质摄取能量,可以很快地看出,存在重要的尚未开发的营养潜力,其约为能量的40至50%和蛋白质的20%(根据INRA,2002年)。

这些富含蛋白质的种子具有许多可限制其用途的抗营养因子。它们的存在导致了引入食品的局限性和不佳的技术性能,这可以概述为使由于富含蛋白质的种子相对于其它蛋白质源的竞争性的实际困难(尤其是在单胃物种中)。

报道的主要抗营养因子如下:

鞣酸:

鞣酸是不耐热的酚化合物,位于种子皮中,已知的是因它们在消化前与蛋白质结合,形成不溶性复合物,从而会降低单胃动物对蛋白质的消化性。

鞣酸含量与种子或甚至花朵的颜色有关(Myer等人,2001)。引入富含鞣酸的豆类会导致更低的体外消化性(Bond,1976)和更低的家禽的体内消化性,而不含鞣酸的品种具有更高的蛋白质和氨基酸消化性(Gatel,1994;Crépon等,2010)。鞣酸使得单胃鸟类的日粮中氮份的保持下降,从而导致生长速度和饲料效率(Carré和Brillouet 1986;Garrido等人,1988)下降,并且蛋重量也下降(Martin-Tanguy等,1977)。

存在无鞣酸的蚕豆品种。但是,它们的农事性能很差,如今已舍弃将它们投入生产。

蚕豆种子的鞣酸含量变化很大,其平均值等于0.49g/100g干物质,最大值为1.70。

在豌豆种子的情况中,鞣酸不存在或者以3.9g/100g干物质的平均水平存在。

蚕豆嘧啶葡糖苷和伴蚕豆嘧啶核苷:

蚕豆种子的子叶或核含有蚕豆嘧啶葡糖苷和伴蚕豆嘧啶核苷。它们是热稳定的糖苷类(Muduuli等人,1982),可导致患有葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症的人群豆类中毒。

尚未表明蚕豆嘧啶葡糖苷和伴蚕豆嘧啶核苷会影响猪对豆的消化性,但据报道它们可导致产蛋鸡的蛋重量下降(Lesser等人,2005和Gatta等人,2013)和产蛋强度下降(Muduuli等人,1981)。早期的研究确定了蚕豆嘧啶葡糖苷和伴蚕豆嘧啶核苷使产蛋鸡的产蛋量下降(Guillaume等人,1977;Fru-Nji等人,2007;Olaboro等人,1981)。

存在无蚕豆嘧啶葡糖苷和伴蚕豆嘧啶核苷的品种。与没有鞣酸的品种相比,它们具有的优势在于获得了相当令人满意的农事性能(Duc等人,1999)。

在蚕豆种子中发现的水平为0.02至1.49g/100g(Khamassi等人,2013)。

抗胰蛋白酶因子:

胰蛋白酶抑制剂和胰凝乳蛋白酶抑制剂是与小肠中胰蛋白酶结合的蛋白酶(和淀粉酶)的抑制剂,可阻止蛋白质消化。在鼠、猪中,以及在鸡中(较小程度),它们的摄入伴随着抑制剂-酶复合物形式的内源性蛋白质(富含硫氨基酸类,被排出)的增加的损失(Liener1979)。这种现象加剧了豆类种子在这些氨基酸方面的缺陷,从而使动物的生长缓慢。小肠中较低的酶浓度导致胰腺过度活跃和肥大。这些本质上是蛋白质的分子相对不耐热。

对于豌豆,胰蛋白酶抑制剂是主要的抗营养因子,略低于2%的蛋白质含量(生大豆含有的量是此量的8倍)。抗胰蛋白酶因子的品种差异很大。33个欧洲春豌豆品种的胰蛋白酶抑制活性为1.69至7.56胰蛋白酶抑制单位(TIU),而冬豌豆的胰蛋白酶抑制活性为7.34至11.24TIU(Leterme等人,1998)。对于蚕豆,胰蛋白酶抑制剂含量较低,其平均值为2.9TIU(0.88至6.25)。

凝集素:

这组化合物在植物界广泛分布,是非常多态的。它们是热敏性糖蛋白,其共同特征是与糖的亲和力,这解释了它们在体外的血红细胞凝集特性(凝集素与血红细胞壁上存在的糖基残基结合),在不同程度上取决于凝集素和所考虑的动物物种(Liener 1986)。它们通过结合和破坏上皮细胞来干涉对消化的最终产物的吸收,从而在小肠中起作用(Dixon等人,1992)。它们的摄入导致生长迟缓,迄今没有解释清楚。

它们占豌豆蛋白质的约2.5%(Perrot,1995年)和蚕豆蛋白质的2.0%至13.0%。

生物碱:

羽扇豆的早期品种被认为是苦的。它们含有有毒的生物碱(羽扇烷宁),不建议未经事先处理就用于动物饲料。因此,已知的是高水平的某些含有这些生物碱的羽扇豆品种会导致不良反应,表现为生长性能和饲料消耗下降。

然而,随着遗传学的进步,已经获得了甜品种(具有低的生物碱含量),不再构成适口性问题。

寡聚糖:

这些物质是具有碳水化合物性质的小聚合物并且是热稳定的。禽畜和家养动物不具有α-半乳糖苷酶,α-半乳糖苷酶是水解半乳糖和葡萄糖之间以及两个半乳糖分子之间的键所必需的酶。这些分子不穿过肠壁,因此在结肠中是完整的(在结肠中它们被存在的微生物代谢),从而因摄入减少而导致生长性能下降。所产生的发酵导致有可能使食物摄取减慢的消化不良(肠胃气胀、腹泻)(Diaz等人,2006;Kaysi和Melcion,1992)。当羽扇豆的引入量增加时,这种生长下降加剧。在猪中的实验结果表明,寡聚糖对蛋白质、脂肪和一些矿物质的表观消化产生负面影响。另外,大量的寡聚糖增加了小肠的空重。由于诸如肠道的器官组织在新陈代谢上是非常活跃的,因此需要更多的能量来维持动物的基本代谢,从而使得用于生长的能量变少。

白色羽扇豆种子含有7至14%的α-半乳糖苷,其中最主要的是水苏糖(2.8%),其次是蔗糖(1.8%)、棉子糖(0.4%)和毛蕊花糖(0.3%)(Zdunczyk等人,1996;Saini,1989)。寡聚糖的水平不仅取决于品种,而且还取决于生长和收获条件(Pisarikova等人,2009)。水苏糖和毛蕊花糖含量与肠胃气胀现象之间存在关联,而棉子糖的影响似乎较小。它也存在于蚕豆和豌豆种子中,但以较小的程度存在,如下表所示。

g/100g MS 水苏糖 棉子糖 毛蕊花糖
羽扇豆 2.8-5.3 0.4-1.1 1.4-2.0
豌豆 2.3–2.6 0.5-0.6 2.2-3.4
蚕豆 0.8-1.6 0.1-0.4 2.5-3.4

Opazo等人,2012;Ezierny等人,2010。

肌醇六磷酸:

肌醇六磷酸是许多植物组织中磷储存的主要形式。由于缺乏将肌醇六磷酸分子中的磷分离的肌醇六磷酸酶,因此非反刍动物无法获得这种形式的磷。

肌醇六磷酸是矿物质(例如钙、镁、铁和锌)的重要螯合剂,因此可导致矿物质缺乏。它还以较小的程度与蛋白质和淀粉结合,导致这些营养素在消化道中的利用率降低。

蚕豆中肌醇六磷酸的浓度约为0.2%至0.7%干重。

单胃饲料中引入的肌醇六磷酸酶现已广泛使用,是控制这种抗营养因子的主要方式。

纤维:

通常,单胃动物的纤维消化能力有限。富含蛋白质的种子具有相对较高的纤维:豌豆、蚕豆和白色羽扇豆种子中的粗纤维分别为5.2%、7.9%和11.4%。因此,尤其是在单胃家畜如小鸡、仔猪和鱼中,以及幼小的宠物如猫和狗,这种纤维也是应注意的一类抗营养因子。

这种纤维不仅消化性低,而且还使得蛋白质和其它营养素的消化性变小,因为它可通过限制动物消化酶的可得性而充当动物消化酶的“堡垒”,并且在场内的阻塞作用限制了营养素的吸收。

总之,从以上来看,要考虑到富含蛋白质的种子中存在的全部抗营养因子,以便朝着在单胃日粮中更有限制性地使用这些种子并改善它们的营养和代谢价值的方向发展。

要解决的技术问题

在动物营养中使用富含蛋白质的种子的限制是多种多样的,并与技术和经济壁垒有关。

从技术角度来看,挑战在于降低抗营养因子的影响并改善种子的能量和蛋白质消化性价值。

从经济角度来看,就仅是富含蛋白质的种子在单胃动物中的用途未被充分开发而论,在传统系统和有机系统两者中,现今还没有任何技术实施可成功地满足经济可行性的挑战。

有两种主要方法可改善富含蛋白质的种子的营养:植物育种和种子处理技术。

例如,在品种选择方面,这种方法已经针对于数种抗营养因子,有些获得成功,即在农民中开展这些品种:这种情况尤其针对于豌豆中的鞣酸、蚕豆中的蚕豆嘧啶葡糖苷和伴蚕豆嘧啶核苷、以及羽扇豆中的生物碱。

然而,对于这些植物物种中的许多抗营养因子,遗传方法尚未在该领域证明其价值。此外,某些抗营养因子很低的品种是低产品种。

在进行有关抗营养因子的品种选择工作的同时,已经测试了许多技术方法来减少或消除抗营养因子和/或改善种子的营养和消化性价值。

迄今为止测试的不同方法涉及机械方法或热方法或热机械方法或酶促方法。

应注意的是,有关加工富含蛋白质的种子的技术方法的参考书目非常混杂,不完整,信息不是非常有用且大多是陈旧的。

许多已发表的著作试图将一种技术与未经处理的对照进行比较,或者将技术以成对比较的方式进行相互比较。或者使用通常不同的体外评估技术和/或在不同条件下的体内研究。

实际上,参考书目的部分结果是过时的,在过去30年中没有跟上技术的变化;并且它们只提出了技术之间的比较,并没有真正考虑这些技术的优化,或者更不用说技术的组合。

出于该原因,当前的参考书目绝不能就所使用的技术和相应参数给出明确的结论,特别是对于工业实施而言。

另一方面,通常相当陈旧的体内研究主要是针对生产性遗传较低的动物和不太适应当前食品系统的食品进行的。

实际上,动物遗传选择(其饲料消耗指数每年以2.5%的平均值增长)是针对全球生产而进行的,通过传统上使用的玉米基饲料和大豆基饲料来进行(Schmidt等人,2009;Zuidhof等人,2014年)。

对于在能量和蛋白质源方面更加多样化的原料(例如富含蛋白质的种子)而言,这无法使得附加值最佳。

因此,抗营养因子(FAN)、植物品种和技术的影响可能会从现今的体内动物评估模型中被放大。因为是这种背景下,越来越难以使当前富含蛋白质的种子表现得良好。

从这种意义上讲,尽管过去已经对许多技术处理进行了测试,但其中一些技术处理应该在当前的技术和经济环境下进行重新审查。

到目前为止,对这些富含蛋白质的种子进行测试的主要处理如下:

机械处理:

“传统的”机械处理(研磨、微粉化)通过破碎细胞壁和淀粉颗粒从而破坏种子的初始结构。这些处理通过粗磨(5毫米的颗粒)或细磨(2至3毫米的筛子)(即通过粉碎、破碎(锤磨机)或剪切(刀式粉碎机或刀齿滚筒))而使得分割成较小的颗粒。

所得颗粒的大小及其破坏决定了生化成分暴露于消化剂(瘤胃微生物或肠道酶)的程度,并因此决定了它们的消化速度。组织结构在很大程度上被保留。但是,在凝聚之前用3mm或甚至1mm的筛子进行的研磨会破坏组织结构。

虽然可以通过增加淀粉(在猪和家禽中)和蛋白质(仅在猪中,对家禽没有作用)的消化性来改善消化性(尤其是在微粉化的情况下),但对抗营养因子没有影响。

对种子进行的脱壳/脱包覆层可从种子中除去仅包含纤维素、纤维、某些抗营养因子和污染物的外壳或表皮。

脱壳是将籽粒与壳机械分离,最常用于豌豆、蚕豆和大豆种子。目的是降低纤维素含量以使原料富集,并且通过消除壳中存在的某些FAN(例如鞣酸)来改善种子的回收率。

脱壳包括去除籽粒周围存在的膜(薄膜),具有与脱包覆层相同的优点。

这两种加工会浓缩某些营养素如蛋白质和脂肪,并且仅分离这些膜中包含的一部分FAN。

热处理:

热处理包括颗粒化、烘烤、剥落和高压灭菌:在减压下将热的作用与以水或蒸汽形式的外部水化作用相结合(在中等温度下长时间湿蒸)。与剥落和颗粒化相比,烘烤和高压灭菌的优异效果很显著。

这些加工尤其对能量值产生或多或少的重要积极影响,但由于缺乏盈利性而未在动物营养中广泛应用。

用通过传导、对流和辐射传递的热量在非常高的温度下进行烘烤、“喷射飞溅”、干式短时蒸煮而言,到目前为止尚未证明其有效性。实际上,这种加工几乎不会改变粒度,因此不会改变种子组织的完整性。

热机械处理:

挤出蒸煮是这样一种复合操作,其相当于数个单元操作:混合、蒸煮和成形。通过适当地选择机器控制参数,可以根据要处理的材料和要获得的产品来调整这些操作中的每一者。

在螺杆驱动下,材料在很短的时间内(20至60秒)经受高温(100至200℃)、高压(50至150巴)和或多或少的强烈剪切。在这些物理参数的作用下,使得材料经历物理化学变化和均质化。穿过模具的出口使其具有最终的形状。挤出过程中压力的突然下降引起存在的水瞬时蒸发,这可导致产品的特征性膨胀。

第一挤出-蒸煮机是单螺杆。第二代设备是双螺杆装置(带有两个平行的、切向的或共同贯穿的螺杆,它们以相同或相反的方向旋转);它们使用起来更加灵活,尤其使得更加规律地工作。

这种蒸煮-挤出加工使得破坏部分FAN并且改善种子的消化性,但是如果涉及的许多参数没有得到控制(机器类型(单螺杆/双螺杆)、机械约束条件(螺杆类型、闸门(écluse)、速度、模具...)、加热约束条件(水、蒸汽、持续时间...)、外观约束条件(用于面粉、炸丸子(croquettes)的模具...)),则结果多变且并不总是可重现的。

但是,对于大多数蛋白质作物,热机械加工并不是公知的,尚待开发。

酶处理:

所有动物都会分泌酶来消化食物。但是,动物的消化过程并非100%有效。例如,猪和家禽对所吃食物的15%至25%不消化。动物饲料中的外源酶(尤其是单胃酶)的摄取可改善淀粉、蛋白质、纤维和矿物质的消化性。这种酶贡献使得生长性能变得更好并且减少投向环境的废物。

使用单独的商业酶进行酶补充,针对几种酶活性来选择商业酶。试验已经表明该技术作为改善蛋白质作物的营养价值的一种方式是有益的,但尚未证明其在经济上是可行的。

技术处理与淀粉糊化、蛋白质变性和脂肪利用率

温度、压力和湿度影响食品的成分。在许多加工中,温度是进一步破坏淀粉结构的因素之一(Pan等人,2017;Wang等人,2016a;Zhang等人,2014)。但是,当加热温度固定时,水含量或压力在破坏结构和提高淀粉消化性方面起着同等重要的作用(Wang等人,2017b)。然而,重要的是要考虑所有这些参数,因为可以通过这些参数的不同组合来实现相同的效果,例如蛋白质变性、淀粉糊化和淀粉相互作用。例如,极端地,可以在室温下通过在静水压力下进行处理来实现糊化。在恒定温度和处理时间下,糊化程度随压力增加而增加。温度越高,用于完全糊化的压力越低。在恒定的温度和压力下,糊化程度随处理的持续时间增加而增加。

一个很好的示例是淀粉的糊化,所述糊化对应于基质从固态或颗粒态到玻璃态然后到液态的过渡(Cuq等人,2003)。转变到不同的状态取决于技术参数,例如压力、温度、时间和水含量。固体-玻璃化转变温度可以根据湿度和压力条件而不同。在这个水平,基质从固态变为可移动的橡胶态(Keetels,1995;Behnke,2001)。同样地,从玻璃态到液态的熔融温度也取决于湿度和压力条件。在此温度下,基质变成液体(Keetels,1995)。转变的程度主要取决于加热的持续时间和速度(Mariotti等人,2005;Wang&Copeland,2013)。长时间保持这些技术参数可致使基质完全转变。应当注意的是,糊化发生在基质中水含量足够高的那些部分(Hoseney,1994)。

在加工过程中施用的技术参数将引起物理化学变化,例如淀粉糊化或蛋白质变性。最后,营养素可以相互作用,涉及复杂的变化如美拉德反应(Sylhus,2006),或者可以相互聚合形成新的结构(Svihus等人,2005)。

淀粉糊化和蛋白质变性改变基质的结构,从而改变基质的特性。因此,天然基质与经处理的基质之间的粘度是不同的。这些变化积极地影响动物对营养素的消化性(Champ和Colonna,1993)。对淀粉在压力下糊化的研究表明,经处理的淀粉具有改进的酶消化性(Hayashi和Hayashida,1989)。

当使用脂质基种子时脂肪利用率(MGD)是要被控制以增加其对动物的价值的必要参数,而且由于它们富含脂肪,所以更是如此。利用机械力和热力的技术种子处理加工促进细胞壁和质膜的破裂,从而致使脂质液泡中含有的脂肪被更多地释放。因此,采用合适的技术处理可使这种脂肪释放最大化。后者对动物的益处与脂质消化性的改善有关(Noblet等人,2008),与猪中膳食脂肪酸沉积的效率有关(Chesneau等人,2009),并且与奶牛中脂肪酸的体外生物氢化有关(Enjalbert等人,2008)。

畜牧业的经济参与者所采用的处理:

现今饲养业的观察报告基于以下事实:

1-产生的品种除了农事特征外在营养组成方面没有自己的特征;

2-用于在饲养中使用种子的技术方法是基本方法,因为它们仅使用机械研磨处理(或甚至在鲑鱼类的情况下脱包覆层),用于颗粒化和烘烤的热处理,以及几乎不用的热机械蒸煮和挤出处理。

实际上,目前仅仅存在的用途是基本用途,因此未被充分开发,原因是缺乏技术和经济上的可行性。

总而言之,可以通过遗传学来解除在食品中使用蛋白质作物的一些技术限制,例如特别是某些抗营养因子如抗胰蛋白酶因子、鞣酸、蚕豆嘧啶葡糖苷和伴蚕豆嘧啶核苷。

其它技术限制的解除可以通过诸如进行脱包覆层以去除膜中所含鞣酸的加工方法来完成,或者通过在一定条件下可克服某些热敏性抗营养因子的热加工来完成。

最后,诸如研磨的机械加工有助于改善种子的营养价值,诸如烘烤和颗粒化的热加工、或者诸如蒸煮挤出的热机械加工、或者诸如添加酶的酶促加工也有助于改善种子的营养价值。

因此,参考书目中报道的这些遗传选择途径或技术方法各自分别提出了公知的领域,即用于一方面是在抗营养因子的限制或消除方面加以改善和/或另一方面是对种子的消化性/降解性值加以改善的公知领域,但它们中没有一者在增加技术和经济值方面可足以在技术上具备完整性并在经济上有益,该领域中不存在普遍化的实践表明了这一点。

在历史的市场(动物膳食中植物蛋白质源的选择基本上是基于经济标准)中,相对于现有限制而言,富含蛋白质的种子的地位已减少为零,从而使大豆粉首先受益,其次是油菜籽和葵花籽油饼,甚至合成氨基酸受益。。

在新的市场(趋势是不仅要以有竞争力的价格生产肉或蛋,而且要满足消费者倾向于更高的产品可追溯性和接近性的期望)中,挑战当然是要具有有竞争力的蛋白质源,而且还要是可在当地生产和追溯的蛋白质源。

因此,羽扇豆、蚕豆和豌豆作物具有许多农事益处和环境益处,可提供公知的生态系统服务,并且提供由生产者和消费者公认的利益。

为了成功地以可持续的方式将蛋白质作物重新引入土壤和饲料槽,存在以下有利的背景要件:“政治”激励措施(蛋白质作物援助计划、“生态植物”计划、创新援助…),农事资产(以下谷类的产量、减少投入…),对许多农业期望(蛋白质自主性、经济可持续性…)和社会期望(当地、非转基因、无大豆、生物多样性、环境…)的潜在应对措施。

但是,如果我们的动植物生产系统在技术上不健全且在经济上不可行,那么这种有利环境也不足以增加大都市的油籽和蛋白质作物的使用。因此,必须伴随着在技术上和经济上高效的新技术的发展,以为农业和畜牧业提供最佳解决方案。

畜牧业的经济参与者目前仅仅采用的技术处理就是证明。在现今的畜牧业中,观察报告是基于对技术处理的非最佳使用。如前所述,用于在养殖中使用种子的技术方法仅使用机械研磨处理(或甚至对于鲑鱼类进行脱包覆层),仅热处理(用于颗粒化和烘烤),以及几乎不用的蒸煮和挤出的热机械处理。

实际上,在单胃饲养中目前仅仅存在的用途是基本用途,因此未被充分开发,原因是缺乏技术和经济上的可行性。而且,它们无法作为遗传方法的补充。

因此,目前未解决的需求是提供用于处理蛋白质作物的方法,该方法通过不同方法的组合来避免上述许多缺点,所述不同方法以产生协同效应的方式组合在一起。

另外,除了根据在动物中的使用对这些加工进行评估之外,还有益的是使用方法从用于动物的潜力方面评估技术处理的品质。

从这个意义上来说,已经选择了数种方法来评价与淀粉、蛋白质和脂肪的主要营养成分有关的加工的品质,并在下面示出:

用于评估淀粉糊化率或淀粉破坏率的方法

淀粉取决于处理的温度、压力、湿度和持续时间的转变过程中使其结构从天然结构改变为糊化结构,然后改变为新结构。尽管糊化结构受到淀粉酶的攻击,但是新结构和天然结构都对淀粉酶的作用有抗性。

根据Chiang和Johnson(1977)描述的方法确定出富含蛋白质的种子的淀粉糊化率。该方法基于增加的酶敏感性,即糊化的淀粉颗粒比天然的淀粉颗粒更容易水解。简而言之,在特定条件下用淀粉葡糖苷酶水解总淀粉,使得仅糊化的淀粉被水解。为了确定其比例,根据标准酶法(AFNOR 2005)确定总淀粉,以作为基准值。

用于评估蛋白质溶解的方法

应用于富含蛋白质的种子的技术处理在某些条件下可以使蛋白质变性。这种变性表现为在多肽链之间建立新的连接(交联),使得它们聚集和不溶。所形成的键(通常涉及赖氨酸和谷氨酸残基)对酶水解有抗性。蛋白质的这种不溶性或较小程度的溶解在动物营养领域中是有益的。例如,它通过破坏某些表位来降低致敏性(Toullec等人,1992),并且限制反刍动物的蛋白质降解(Benchaar等人,1992)。

蛋白质溶解度的确定是通过将蛋白质溶解在不同pH值的缓冲液(酸性、中性、碱性)中来评估的。在确定出原料的蛋白质含量(凯氏定氮法)以及在不同缓冲液中溶解的蛋白质之后,建立物料平衡以确定溶解的级分。

用于脂肪利用率的方法

这种内部方法基于预定时间后在溶剂中提取的脂肪比例的评估。该试验的目的是模拟脂肪渐渐逐步释放到动物消化道的不同间室中。

简而言之,该试验分四个步骤进行:

-原料的制备:其包括进行粗研磨以获得不同粒度分布,如在动物饲料工业中进行的研磨的情况;

-提取脂肪:其包括在受控的搅拌下使预先称重的原料与提取溶剂(例如石油醚)接触预定的一段时间,在这种情况下为10分钟。也可以以不同的持续时间进行该提取阶段,从而使得能够实现脂肪的释放动力学。

-通过过滤进行固/液分离:其包括过滤溶解在溶剂中的研磨物,以便在干燥的配衡烧瓶中仅回收液相。

-从提取物中除去溶剂并对干残留物称重:其包括蒸发已溶解脂肪的溶剂。在蒸发、干燥和冷却后,对烧瓶称重。重复该循环直到获得恒定的质量。

因此,可以通过MGD表征种子,MGD的值取决于设置的操作条件。

这种释放的脂肪(其由于可快速获取而被称为可利用的)将通过肠壁被吸收。如此吸收后,动物便可以利用它进行自身的代谢。

以补充性的新颖方式,我们还选择了蛋白质和碳水化合物复合的直接和间接方法。

用于评估蛋白质降解性的方法(DE1)

根据Aufrère等(1989、1991)测量富含蛋白质的种子中蛋白质的酶促降解性(DE1)。简而言之,在40℃,在pH 8的硼酸盐-磷酸盐缓冲液中通过蛋白酶使样品水解1小时。降解的氮的测定在上清液中进行,并与样品中氮的总量关联。

用于评估N-ε-羧甲基赖氨酸(CML)和总赖氨酸的方法

使用Niquet-Léridon和Tessier(2011)的方法确定CML和赖氨酸水平。总的来说,在通过高效液相色谱(HPLC)偶联串联质谱(MS/MS)检测进行分析之前,将每个样品进行还原,然后在酸性介质中水解。通过添加内标来校正任何基质影响,所述内标为CML(CML-D2)和赖氨酸(赖氨酸-15N2)的稳定同位素。

此外,在还原糖(果糖、乳糖等)的存在下加热蛋白质使得形成许多复杂的聚合物,包括赖氨酸。这种反应称为非酶促褐变或美拉德反应,也有助于降低蛋白质的消化性。

用于评估丙烯酰胺的方法

丙烯酰胺是具有经验式C3H5NO的2-丙烯酰胺(丙烯酸酰胺)的通用名称。可以特别是在高温下蒸煮原料的过程中形成丙烯酰胺,所述原料富含与天冬酰胺反应(美拉德反应)的碳水化合物(淀粉、糖类)和蛋白质。丙烯酰胺的形成似乎受蒸煮温度、食品中的水含量以及产品的“褐变”或“碳化”的强烈影响。在120℃或更高的温度下进行蒸煮的过程中形成丙烯酰胺。

简而言之,通过搅拌在水中提取样品中的丙烯酰胺,然后在离心并回收上清液后,在SPE柱上纯化,而后通过UPLC-MS/MS在MRM模式下进行定量。

本发明领域中的最新技术包括以下文献:

JEZIERNY D等人:“The use of grain legumes as a protein source in pignutrition:A review”,ANIMAL FEED SCIENCE AND TECHNOLOGY,第157卷,第3-4期,2010年5月11日,第111-128页,XP027006418,ISSN:0377-8401(D1);

PATRICIO SAEZ等人:“Effects of dehulling,steam-cooking and microwave-irradiation on digestive value of white lupin(Lupinus albus)seed meal forrainbow trout(Oncorhynchus mykiss)and Atlantic salmon(Salmo salar)”,ARCHIVESOF ANIMAL NUTRITION,第69卷,第2期,2015年3月4日(D2);

FR 3 040 588 A1(D3);

FRANCESCO MASOERO等人:“Effect of extrusion,expansion and toasting onthe nutritional value of peas,fava beans and lupins”,ITALIAN JOURNAL OFANIMAL SCIENCE,第4卷,第2期,2005年1月1日(D4)。D1像是用于富含蛋白质的种子的独立处理的“目录”。该文章讨论了通过选择技术或通过本身已知的技术如物理处理来降低抗营养因子水平的可能性。

D2仅关注于通过脱包覆层、蒸煮和微波处理来处理单一种子(白色羽扇豆)。

D3涉及包括种子发芽步骤的种子处理方法。

D4涉及挤出、膨胀和烘烤对某些富含蛋白质的种子的营养价值的影响。

发明内容

因此,本发明涉及用于处理富含蛋白质的种子以提高其作为食料特别是作为动物的食料的价值的方法,这些种子选自以下种子中的至少一种:蚕豆(Vicia fava L.)、豌豆(Pisum sativum L.)、白色羽扇豆(Lupinus albus L.)、蓝色羽扇豆(Lupinusangustifolius L.)和黄色羽扇豆(Lupinus luteus L.),

其特征在于,所述方法包括以下连续步骤:

a)使用至少一种上述植物物种的种子,条件是所述种子具有的蛋白质含量和/或淀粉含量和/或脂肪含量的值大于或等于下表中所示的值:

Figure BDA0002591870490000141

并且,使用低于下表中所示的水平的以下群组中的至少一种化合物:抗营养因子(FAN)、粗纤维、中性洗涤纤维(NDF):

Figure BDA0002591870490000142

b)在至少10巴的压力下向步骤a)中的种子加压超过10秒钟,直至达到大于80℃的温度;

和/或b1)在超过80℃,优选90至150℃之间的温度对种子加热至少15分钟,优选30分钟至2小时的时间。

根据本发明的其它非限制性的有利特征:

-在执行所述步骤a)之后,对所述种子进行分级;

-在进行所述步骤a)之后,如果涉及到不同物种的种子和/或具有蛋白质、淀粉、脂肪、抗营养因子、粗纤维或中性洗涤纤维(NDF)方面的不同组成的种子,则将所述种子混合并分级,或者分级然后混合;

-在步骤b)之前,用蒸汽和/或水基液体进行预备种子的加热步骤,进行大于2分钟,优选15分钟的时间,直到获得在30和90℃之间的温度和大于12%,优选15%的湿度;

-预备的加热步骤是在以下家族中鉴定出的至少一种外源酶的存在下进行的:***呋喃糖苷酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、葡糖淀粉酶、果胶酶、果胶甲基酯酶、肌醇六磷酸酶、蛋白酶、木聚糖酶,优选木聚糖酶、β-葡聚糖酶和果胶酶,所述外源酶已预先添加到种子或混合物中;

-在外源酶存在下进行预备的加热阶段,将湿度设定为大于15%,优选25%,并使所述预备持续至少15分钟,优选60分钟;

-在进行所述加热预备步骤时,搅拌混合物;

-在混合然后分级时,在分级后进行新的混合;

-继续进行所述分级,直到至少90%的所述种子具有小于2000微米,优选小于1500微米的粒径;

-对所述混合物进行所述步骤b1);

-如果下表中列出的至少一种抗营养因子的水平低于也示于以下的水平,则将中断步骤b)或b1):

-在步骤a)之后,将种子脱壳和/或脱包覆层;

-在所述步骤a)之后或在所述脱壳和/或脱包覆层步骤之后,根据选自大小、重量、形状、密度、空气动力学、比色或静电参数中的标准对所述种子进行特定的分级和分离;

-在步骤a)之后或在上游,根据选自大小、重量、形状、密度、空气动力学、比色或静电参数中的标准对所述种子进行分类;

-将选自油籽及其副产品、油、富含蛋白质的种子副产品、谷类及其副产品、简单和复杂的碳水化合物源、油籽饼中的至少一种其它原料与所述种子混合;

-所述原料是脂质源,优选为油质种子;

-具有使所述种子冷却的最后阶段。

具体实施方式

为了支持本发明,对目标单胃物种进行了消化性测试,其中选择了肉鸡、公鸡、猪和鱼。

评估基于:

-能量的利用,其取决于物种而基于不同的方法:家禽的代谢能(EM),猪的能量的消化利用系数(CUD),鱼的能量的表观消化利用系数(CUDa);

-蛋白质的利用,其基于蛋白质的消化利用系数的确定。

还对相同物种(即肉鸡、产蛋鸡、猪和鱼)进行了动物技术生产性能测试。

在这种情况下,目标是显示优良的生长和/或产蛋性能,或检查生长和/或产蛋性能是否与对照相同,条件是本发明产生的解决方案的营养价值是先前由消化性测试确定的值得出的那些值。

本发明的方法由以下步骤的组合组成:

步骤a):使用特定的种子

使用至少一种因以下事实而视为特定的富含蛋白质的种子:所述种子具有高含量的来自蛋白质、淀粉或脂肪中的至少一种(1)种营养成分,优选两种(2)、三种(3)或甚至四种(4)种营养成分,以及低含量的至少一种热稳定的抗营养因子或者低价值的营养成分如粗纤维或中性洗涤纤维(NDF)。

蛋白质、淀粉和脂肪含量高的种子,如果其含量等于或大于以下阈值(右列),则被视为高蛋白质、淀粉和脂肪的种子:

使用蛋白质和/或能量最丰富的种子(特别是蚕豆种子Vicia fava L.或豌豆种子Pisum sativum L.的淀粉;白色羽扇豆种子Lupinus albus L.、或蓝色羽扇豆种子Lupinusangustifolius L.、或黄色羽扇豆种子Lupinus luteus L.的脂质)确实有利于从技术和经济的角度使本发明方法更具竞争力;这不仅是因为有益的营养素的浓度,而且还因为在技术方法的过程中生化反应的积极相互作用(协同效应)。

热稳定FAN或低价值营养成分的含量低的种子,如果其含量低于以下阈值(右列),则被视为具有低含量的热稳定FAN或低价值营养成分的种子:

(MS=干物质)

由于诸如品种、文化路线、土壤气候条件等因素,相同物种内的种子组成存在差异。富含蛋白质的种子依据其营养品质的选择会影响其后实施的工业技术方法。事实上,尤其是通过对淀粉糊化、蛋白质变性和脂肪利用率(已知它们可预测改善的消化性)的分析,可知基质中蛋白质、淀粉和脂质的存在影响“加工性”,从而影响这些营养素的转化。从一种状态到另一种状态(固态、玻璃态、液态)的转变水平取决于上述营养素的比例。

因此,在水热等处理下,相同物种的具有不同组成的两粒种子将发生不同的反应;亦即在相同的水热处理结束时,在本发明的第一阶段留用的特定种子的特征在于与未留用的种子相比其变性的蛋白质、糊化的淀粉和可利用的脂肪增加。

从另一个角度来看,出于蛋白质变性、淀粉糊化和可利用脂肪的相同目的,在本发明的第一阶段选择的特定种子要求在较低的温度、压力、水含量和/或时间下将技术方法应用于它们,亦即由于需要更少的技术约束条件而成为更有效的方法。

另外,豌豆和蚕豆种子中的淀粉和/或蛋白质含量越高以及羽扇豆种子中的蛋白质和/或脂肪含量越高,纤维浓度越低。因此,对于动物来说低价值纤维的这种更低的引入通过促进蛋白质和其它营养素的消化性而使得消化的水平更高。这种纤维通过限制动物消化酶的可得性而充当动物消化酶的“堡垒”;并限制阻碍吸收营养素的肠内堵塞。

步骤b):加压热处理步骤

该步骤包括将种子置于最小10巴,优选20巴,甚至30巴的压力下,持续高于10秒,优选10秒至2分钟的时间,目的是达到高于80℃,优选高于100℃,或甚至包括在100和150℃之间,甚至更有利地在110和140℃之间且不超过160℃的温度;该温度有利地通过以下方式达到:由剪切力、摩擦和压缩引起的自加热,可能还经由传导(传热流体、电阻、电磁场等)或通过添加蒸汽而引起的外源热输入。

能够进行此步骤的加压热处理设备的非穷举性清单如下:挤出机、蒸煮机-挤出机、膨胀机、压缩机。

和/或

步骤b1):无压热处理步骤

该步骤包括无压热处理,与步骤b)相比则延长其持续时间,使得其超过15分钟,优选超过30分钟,或甚至30分钟至2小时,温度高于80℃,优选高于90℃,或甚至在90和150℃之间。以相同的方式,用于该无压热处理的合适设备例如是:干燥机、烘炉、恒温螺杆。

该步骤(这些步骤)b)和/或b1)的目的是减少热敏性抗营养因子并使内源和/或外源酶失活,同时改善能量和/或蛋白质和氨基酸的消化性,尤其是在压力下进行热处理的情况。

最终,使得可以(如果有需要)降低种子的湿度,该湿度将不得超过14%,优选12%的湿度,以使混合物具有良好的保存状态。

表征该步骤(这些步骤)b)和/或b1)的有效性的一种方式是评估至少一种热敏性抗营养因子的减少,其目标列在下表中:

Figure BDA0002591870490000191

(UTI=胰蛋白酶抑制单位)

另一种方式是根据所考虑的种子来评估:对于豌豆和蚕豆,糊化淀粉的比例要达到50%,优选65%,有利地80%的最小值;或对于豌豆、蚕豆和羽扇豆,在碱性pH下溶解的蛋白质比例要达到55%,优选40%,有利地30%的最大值;或对于羽扇豆,可利用脂肪要达到40%,优选50%,有利地60%的最小值;或对于豌豆和蚕豆,1小时的酶消化性要达到50%,优选40%,有利地30%的最大值,并且对于羽扇豆,1小时的酶消化性要达到60%,优选50%,有利地40%的最大值;或在羽扇豆的情况中,可利用脂肪要达到40%的最小值;或美拉德化合物(例如Nε-羧甲基赖氨酸(CML)或丙烯酰胺)的含量。不超过的阈值对于蚕豆和豌豆而言是0.020g/kg干物质,优选0.018g/kg干物质,有利地0.015g/kg干物质的Nε-羧甲基赖氨酸,并且对于羽扇豆而言是0.025g/kg干物质,优选0.020g/kg干物质,有利地0.018g/kg干物质的Nε-羧甲基赖氨酸;以及对于蚕豆和豌豆而言是110g/kg干物质,优选90g/kg干物质,有利地70g/kg干物质的丙烯酰胺,并且对于羽扇豆而言是300g/kg干物质,优选200g/kg干物质,有利地150g/kg干物质的丙烯酰胺。

Figure BDA0002591870490000192

最终步骤:冷却

在加热步骤b)结束时,种子是热的。然后需要对其进行冷却,以将该方法的种子降到使其在一段时间内保持稳定的温度,从而在良好的营养条件下保存和储藏直至被消耗。

例如,温度不应超过在环境温度以上的30℃,优选20℃。

根据本发明的方法的前述步骤也可以以有利的方式首先通过考虑以下所述元素来实现:

种子的混合和分级

尽管该步骤不是强制性的,但是当在本发明方法的步骤a)之后进行分级或甚至混合步骤时,本发明方法得以改进。

该步骤包括选择至少一种机械混合技术(当存在至少两种具有不同性质和/或品质的原料时),和/或用于分级种子或混合物的机械技术,其以一定的方式设置,使得它们首先能够获得富含蛋白质的种子与任何其它原料(如下所述)的均匀混合物,其次能够破坏种子包覆层和籽粒,以使消化酶更加接近营养素从而改善种子的消化性。

一种优选是在分级之前将材料预混合。也可以先将材料分别分级,然后使它们混合,但也可以进行两个混合操作,一个是在分级之前进行,一个是在分级之后进行。

用于完成这些功能的简单和/或组合的机械应力可以通过冲击、切割、压缩、剪切或摩擦来实现。

种子分级的特征在于确定出本发明方法产生的颗粒大小的粒径测量。优选地,这种机械分级产生的90%的颗粒的最大尺寸小于2000μm,优选小于1500μm。

例如,可以使用卧式锤磨机根据以下参数来实现该尺寸:

-对于产量为10t/h和电机为200kW的设备,转速是2800rpm,筛子尺寸是3mm。

也可以使用其它常见设备(例如锤磨机和辊磨机或破碎机、托盘式磨机)来实现该尺寸。

最后,还有其它技术也可以完成此功能:砂轮磨机、盘式磨机、针磨机、切割头磨机、珠磨机或球磨机、叶片式磨机或破碎机、冲击器或冲击式磨机等。

预备的加热处理

在本发明方法的步骤a)之后,或者在先前描述的分级和/或混合步骤之后继续进行加热步骤也是有利的。

同样重要的是要记住,该步骤可以在经脱包覆层的种子和亚麻饼上进行(随后描述的另一个有利步骤)。

该步骤包括选择以使得遵循以下步骤和特征的方式进行参数化的加热技术:

第一种可行性:水热预备步骤

该步骤包括用水蒸汽和/或含水液体浸渍种子,以使预先分级的种子达到30和90℃之间的温度,持续大于2分钟的时间,并达到大于12%的湿度。以优选的方式,可取的是以高于5分钟,或15分钟,甚至30分钟,并且优选低于4小时,甚至8小时,不超过24小时的持续时间浸渍种子,以使湿度高于15%,甚至18%并且优选低于40%,不超过60%。以非常有利的方式,可取的是以高于1小时,甚至2小时的持续时间浸渍种子,以使湿度高于20%,甚至25%。该步骤的目的特别是通过改善热传导能力、引起种子的内源酶的活化以及开始随后的热处理从而在压力下和/或没有压力的情况下促进随后的加热步骤。

以非穷举性的方式,能够进行该步骤的设备为:调制机、预调节器和调节器、蒸煮机、混合器、烘炉、蒸汽浸渍器、熟化器。

或者

第二种可行性:水热酶促预备步骤:

该预备步骤包括应用与第一种可行性中所述的相同预备条件。简单的区别在于,至少一种在富含蛋白质的种子中不存在的外源酶被激活,所述外源酶可以特别地作为加工助剂(酶提取物等)由添加剂、未加工原料或发酵原料等供应,并在本发明方法之前或期间在一个阶段添加到本发明方法中。

然后以一定的方式选择温度特征,使得其与所选酶的活性范围相对应,但保持在30和90℃之间。所需的时间和湿度特征与第一种可行性中描述的相同,但是要考虑到这些外源酶比内源酶需要更有利的条件,因为它们在空间和时间上都没有尽可能地接近其底物。从这个意义上讲,应调整浸渍条件,使得浸渍持续至少15分钟,优选60分钟,并且优选少于4小时,或甚至8小时,但不超过24小时,以使湿度大于15%,优选25%,并且优选小于40%,但不大于60%。待引入的一种或多种酶属于***呋喃糖苷酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、葡糖淀粉酶、α-淀粉酶、果胶酶、果胶甲基酯酶、肌醇六磷酸酶、蛋白酶、木聚糖酶家族,优选属于木聚糖酶、β-葡聚糖酶和果胶酶家族。

它(或它们)由于在使特定化学键水解(动物根本无法完成或者不能完全地或不够快地完成)的方面的有效性,因此被预先选择。

它还可以因如下能力而被选择:分解无法被动物水解或水解不充分的碳水化合物,从而使动物的消化酶更好地接近种子中的其它营养素。

能够进行该步骤的设备例如为:调制机、预调节器和调节器、蒸煮机、混合器、烘炉、蒸汽浸渍器、熟化器、反应器等。

应该注意的是,可以在上述设备中进行水的合理添加(但是也可在种子混合步骤中以全部或部分添加),这对于改善本发明方法是必要的,并且可以在上述设备内进行水蒸汽的添加(但是也可在本发明方法的步骤b)(即在压力和/或无压力下进行加热处理的步骤)中以全部或部分添加),这对于改善本发明方法也是必要的。

在有或没有上述这些有利步骤的情况下,如果有需要,根据本发明的方法的步骤还可以考虑到以下所述基本元素来进行:

分类

该分类步骤根据大小、重量、形状、密度的标准或根据空气动力学、比色或静电特征对种子进行分组。用于进行这些操作的工具特别为:筛分器、清洁器-分离器、筛选机、平筛、密度表、风选机、光学分选器、曝气系统(气柱、抽气机、鼓风机…)、磁性。

该操作的目的可以是分离不同物种的种子,除去杂质,分配相同物种的种子等。种子可以与其它物种分离,或者可以分配给相同物种。

脱壳和/或脱包覆层

该步骤的目的一方面是特别在蚕豆和豌豆的情况下使蛋白质含量和淀粉形式的能量的含量浓缩,而在羽扇豆的情况下使蛋白质和脂质形式的能量的含量浓缩;另一方面是减少种子包覆层中存在的纤维和抗营养因子的比例。

该脱壳和/或脱包覆层步骤的特征在于,根据相关种子的蛋白质浓度的影响所评估出的最低产量,下表是预期浓度水平:

蛋白质浓度
蚕豆 +5%,优选+15%,或甚至+20%。
豌豆 +5%,优选+12%,或甚至15%。
羽扇豆 +5%,优选+15%,或甚至+20%。

去除纤维含量很高(蛋白质含量非常低)的包覆层,将使得经脱包覆层的种子中的蛋白质含量变高。

脱壳和/或脱包覆层通过将机械应力阶段和分离阶段相结合,随后是可能的对种子的籽粒的再水化(如果有需要)来进行,在此之前进行加热预处理的阶段以促进脱壳和/或脱包覆层。

用于进行这些功能的简单和/或组合的机械应力可以为冲击、压缩或摩擦。用于进行这些操作的工具包括,但不限于:辊磨机和锤磨机或破碎机、冲击式压实机或冲击式磨机、抛光机、桨叶式磨机、砂轮磨机、盘式磨机、针磨机、切割头磨机、珠磨机或球磨机、叶片式磨机或叶片式破碎机。

分离可以根据大小、重量、形状、密度的标准或根据空气动力学、比色或静电特征来进行。用于进行这些操作的工具尤特别为:摇筛机、清洁器-分离器、筛分器、筛选机、除石筛机、平筛、密度表、风选机、光学分选器、曝气系统(气柱、抽气机、鼓风机…)、磁性。

特定的分级和分离

为了获得更浓缩的蛋白质、碳水化合物和/或脂肪级分,可以添加特定的分级和分离步骤。它应在脱壳/脱包覆层和/或分级步骤的下游实施或者替代脱壳/脱包覆层和/或分级步骤实施。

该步骤的特征在于最小产率,其表示为所获得的一种或多种级分中蛋白质、碳水化合物或脂质的浓度。蛋白质、碳水化合物或脂质浓缩的级分应优选地含有比原始完整种子多至少25%,优选35%或甚至50%的蛋白质、碳水化合物和/或脂质。

级分的这种分离(如果有需要可通过脱壳/脱包覆层步骤来促进这种分离)首先将通过简单和/或组合的机械应力步骤进行,该机械应力步骤由诸如微粉机、针、辊、锤磨机或冲击式磨机的设备实施。然后通过根据大小、重量、形状、密度标准或根据空气动力学、比色或静电特征的分离步骤,使用诸如筛选器、洗洁器、分离器、筛子、密度表、涡轮分离器、选择器、曝气或磁系统的设备进行。

使用其它原料

使用至少一种原料添加到富含蛋白质的种子中是有利的,所述原料将根据其技术和/或营养和/或经济特性进行选择。事实上,取决于将要使用的由本发明产生的种子或混合物,特别是在动物物种和生理步骤方面的目标,原料的选择将特别涉及原料的营养特征和***格。

但是,它们还必须根据它们的技术优势来进行选择,特别是通过它们的机械特性和因此使本发明方法的机械约束条件更有利的倾向性,它们的流变学和理化特性及因此在湿的条件下与富含蛋白质的种子混合的能力,它们的吸水或吸收能力,在某些情况下它们的与蛋白质结合的能力,它们的酶特性和因此增强酶促活性(特别是用以改善富含蛋白质的种子的消化性)的能力来进行选择。

有利地,当加热技术涉及在压力下的热处理步骤时,富含蛋白质的种子与一部分油籽结合。

例如,为了促进在挤出机中的通过,添加优选来自油籽而不是油(这是因为润滑剂的更加均匀分散的供应)的脂肪使得富含蛋白质的种子在技术上得到更好的处理,并且提高生产能力。

最后,更通常地,其它原料的选择优选基于营养和经济改善的潜力,该潜力可以通过将该方法应用于富含蛋白质的种子来实现。

因此,在其它原料中,将优选首先选择油籽、油类、谷类及其副产品、简单或复杂的碳水化合物源,然后是油籽饼,而后是动物营养中常用的所有其它原料。

在预备的加热处理过程中搅拌

在前述预备的加热处理步骤中,一个优点是将混合物搅拌,使其经受均匀的处理条件。实际上,搅拌:

-利用水和其它可能的额外投入物使分级的种子均质化,目的特别是促进使酶与底物接触的功能;

-使所添加的水和温度在种子或混合物内均匀化;

-避免形成凝聚物,从而有利于种子或混合物的运输条件。

如将在下面所见,根据本发明的方法使得可以实现相对于现有技术的有利技术结果。

实际上,参考书目中没有一个普遍化的方法能实现本发明方法所获得的技术和经济上的改进,特别是就最新的动物生产系统而言,所述动物生产系统的特征在于重大的遗传进步,使其适应于基本上以大豆、玉米粒和谷类的饲喂系统。

上述步骤的组合使得至少一种富含蛋白质的种子同时具有以下特征:

至少一种(1),优选两种(2)营养化合物的含量更高:

Figure BDA0002591870490000241

至少一种,优先两种,有利地三种或甚至四种热稳定抗营养因子或低价值营养成 分的含量降低:

Figure BDA0002591870490000251

至少一种热敏性抗营养因子的含量降低:

Figure BDA0002591870490000252

(UTI=胰蛋白酶抑制单位)

至少一种评价标准的含量改善:

Figure BDA0002591870490000253

(*):在下文中,术语“溶解的蛋白质”意指在碱性pH下溶解的蛋白质。

能量和/或蛋白质及其氨基酸的消化水平改善:-对于单胃动物:

Figure BDA0002591870490000254

(EM:代谢能;CUD:消化利用系数)

对于反刍动物:

Figure BDA0002591870490000261

上表中列出的结果与仅经过类似于上述分级步骤并在低于100℃的温度进行颗粒化步骤的种子获得的结果相比。这些结果也基于当前的动物遗传学,即根据其生产能力选择的品种。

它们是通过肉鸡、鱼和猪的体内测试对单胃物种进行的消化性研究的结果,并且是通过体内测试对反刍动物进行的消化性研究的结果。这些测试如下所示。

消化性测试

a/标准肉鸡消化性测试

在测试场上,进行试验以确定标准肉鸡的消化氮和能量利用系数。目的是评估蚕豆种子选择和如本发明所述提供的技术处理的影响。能量回收率和蛋白质的消化性根据Carré等人,2013定义的差异来计算出。

因此,通过组合从种子选择到机械和热机械加工的最佳技术,我们设法显著改善消化水平:肉鸡的蛋白质消化性增加+8%,能量价值增加+18%,肉鸡是一种在消化性方法高度敏感的物种,使得其成为用于单胃动物的优良模型。当以有利的方式对蚕豆种子进行脱壳时,可注意到在热处理后在蛋白质(+10%)和能量(+24%)的利用值上产生协同效应。这些效果优于简单添加种子选择、使种子脱壳和适当的热处理。

b/猪的消化性测试

在实验场,进行用以确定生长猪的***物和回肠消化性的试验。使用差分法,通过对基本膳食的测量以及对包含基本膳食的一部分和测试产品之一的膳食的测量,获得每种测试材料的消化利用率。

为了确定猪的***物消化性,根据Noblet等人(1989)描述的设备进行测试。简而言之,原理是将35%的待测种子之一引入基本膳食(小麦+大豆粉)中,并将由此制备的每种膳食分配给5头猪。

Figure BDA0002591870490000272

Figure BDA0002591870490000281

Figure BDA0002591870490000291

该试验突出显示了如本发明所公开的,对完整的种子或经脱包覆层的种子应用的技术处理(预备和热处理)的优势,可达到的总氮和能量的消化性水平在统计学上与基于大豆粉的对照膳食相当。应用于种子的两种热处理产生基本上等同的结果。另一方面,在未对选定的蚕豆种子进行技术处理的情况下,对其进行预先脱壳使得可达到由大豆粉获得的饲料的总氮和能量的CUD。在对蚕豆籽粒进行技术处理的情况下,正如本发明在优势方面所描述的那样,CUD在统计学上明显优于大豆粉。

c/虹鳟鱼消化性测试

在实验性养鱼场中,进行用以确定能量和蛋白质的代谢利用的试验。能量利用率和蛋白质消化性根据Choubert等人,1982定义的差异来计算出。下表列出经选择和处理的蚕豆种子及其消化利用系数。

Figure BDA0002591870490000292

在上表和下表中,具有相同上标字母的值在5%阈值没有显著差异。

与未经处理的蚕豆种子相比,通过预备和热处理加工处理所选择的蚕豆种子使得改善干物质、能量、蛋白质和淀粉的消化性。两种热加工产生的结果彼此之间没有显著差异。但是,存在有利于预备和进一步热处理(温度、压力)的数值差异。

在热处理之前对蚕豆种子的脱壳的有利使用可进一步改善营养素(例如能量和蛋白质)的消化性,使其达到大豆粉的水平。

该试验突出显示了本发明在处理蚕豆种子中对营养素的消化性的益处以及脱壳的有利使用,其目的是替代大豆粉。

种子的内在消化性的这些结果虽然表达了与本发明的技术方法有关的效果(种子选择和技术处理的协同效应),但应记住,它们并未在动物的消化水平上表达本发明的协同效应。一些消化性结果是根据前面示例中使用的常规方法获得的。另一方面,其它现象也与动物的消化结果有关,并影响动物的代谢。事实上,如果抗营养因子可以参与种子的消化性价值,它们也是引起消化和代谢紊乱的原因,导致摄取和生产性能下降、生理失调和各种病状。因此,本发明方法的优点在于不仅获得富含蛋白质的种子的高水平的所谓消化性,而且还避免了与抗营养因子的大量存在相关的不良表现和其它健康问题。

例如,蚕豆的蚕豆嘧啶葡糖苷和伴蚕豆嘧啶核苷表现出使得产蛋鸡的蛋重量和产蛋强度降低。另一方面,凝集素具有血红细胞凝集特性,可导致生长迟缓。对于寡聚糖,它们被结肠中的微生物代谢,并且由于其发酵而可在消化水平上引起不适(肠胃气胀、腹泻),这很可能会减少采食量,从而导致生长性能下降。

由于这些优点,本发明产生了在畜牧业中以前所无法相比的动物技术结果。

下面示出在不同的农场用不同的物种进行的数个动物技术试验,从而使本发明获得的技术优点可在生产条件下得到验证。

a/产蛋鸡的动物技术测试

在实验农场中,将15%的来自不同加工的混合物喂给产蛋鸡(Isa-Brown),持续约3个月,所述混合物具有90%蚕豆种子和10%亚麻种子并且具有预先确定的EM和CUD N值。

鉴于所选择的方法(其包括以等营养素(iso-nutritionnels)(代谢能、可消化的必需氨基酸、钙、磷等)配制产蛋饲料,将先前评估的消化性价值的差异考虑进去),本试验的目标是检查由于抗营养因子减少的协同效应(其影响未引入消化性价值中),本发明是否使得能够获得更高水平的动物技术性能。

因此,下表示出:

-由一方面是本发明产生的蚕豆和另一方面是标准蚕豆(仅仅进行研磨)所保持的营养特征;这些值是根据技术人员已知的常规方案通过研究其消化性来预先确定的;

-在蛋重量、生产的蛋质量(考虑产蛋数)和消耗指数(生产蛋的饲料效率)方面的产蛋性能。

与用大豆粉的对照批次(在消化性价值和生产性能方面已经很好的表征)相比,表现为:

用标准蚕豆种子获得的结果(不是本发明的结果)不如“大豆粉”对照,这突出显示了抗营养因子对母鸡产蛋性能的负面影响。实际上,主要的发现是尽管蛋重量相近或甚至略高,这批母鸡具有较低的生产的蛋质量,这意味着它们的产蛋量更少;而且它们必须消耗更多的饲料才能生产相同数量的蛋,这是饲料效率下降(消耗指数增加)的标志。

用经技术处理但水平低于本发明的标准蚕豆种子获得的结果是使得生产性能下降。应用于非经选择的种子的技术处理不足以有效地降低抗营养因子的含量,因此无法显著提高种子的营养价值。

用经选择但未经技术处理的蚕豆种子获得的结果是使得尽管内在营养价值高于非经选择的种子,但性能仍低于用大豆粉的对照批次。未经技术处理的情况下产蛋鸡不能充分利用蚕豆种子。

由本发明产生的蚕豆的营养价值(试验蚕豆种子)已经显著高于标准蚕豆,同时用本发明的蚕豆种子获得的结果显示出蛋重量和生产的质量得以改善,而没有改变消耗指数。

这就是观察根据本发明的选种和方法的优点的方式。在所谓的消化性研究中,所述方法的富含蛋白质的种子不仅具有更高的营养价值的特征,而且还可以抑制抗营养因子的有害影响,同时实现与大豆粉相比更高的生产性能,这是在由动物利用的步骤中所寻求的协同效应的标志。

b/标签肉鸡家禽的动物技术和经济测试

在标签类型的鸡参考农场中,根据两种饲喂程序在两栋相同的建筑物饲养了4400只鸡。将常规的基于大豆粉的程序与本发明的不含大豆且基于富含蛋白质的种子的程序进行比较。

根据消耗量、动物体重、生长、饲料转化率、死亡率和饲料成本对技术和经济性能进行评估。

在该试验中,用于食品配方的蚕豆的营养价值不是基于所谓的消化性价值,而是基于文献中的值。因此,目标是检查鸡的动物技术性能是否确实优于对照批次,如果是,则计算蚕豆种子的营养价值应高出多少。下面示出元素:

因此,由于本发明而获得的技术结果在很大程度上补偿了额外的食品成本。

因此,用根据本发明提出的解决方案代替大豆粉直至多达饲料的8%,可使得技术(重量+7.5%,GMQ+7.6%,IC-5.9%和性能指数+13.9%)和经济性能显著改善。

根据这些动物技术结果,根据本发明的解决方案的消化性价值不能单独解释改善的性能。事实上,通过计算在3313kcal的代谢能和79%的蛋白质的消化利用系数下评估消化性结果的同时,由此获得的性能使得可以估算出代谢能增加11%(即3675kcal)和蛋白质消化利用率增加5%(即83%)。

这表明与在动物的代谢水平上更好的表达相关的协同效应,其可以与抗营养因子的减少关联。

c/标准肉鸡的动物技术、环境和经济测试

在实验场,进行用以确定肉鸡的生长性能的试验。该试验是在饲喂饲料的ROSSPM3雄性鸡上进行的,饲料中的主要蛋白质源是大豆粉或未经选择和未经技术处理的蚕豆种子(生蚕豆)或本发明的称为“经蒸煮的豆”的大豆种子(经选择和技术处理)。这些蛋白质源以至多15%引入生长饲料(EM:2950kcal/kg;可消化的赖氨酸:11g/kg),以至多20%引入育肥饲料(EM:3000kcal/kg;可消化的赖氨酸:10g/kg)。这些饲料具有与大豆相同的营养特征。记录了动物技术性能,并确定了这些产品对环境(ECOALIM)和经济(2018年经济状况)的影响。

Figure BDA0002591870490000361

在大豆粉、生豆和经蒸煮的豆批次中消耗等营养饲料的鸡的生长性能在统计学上是相同的。消耗指数尽管没有显著差异,但显示出在数值上有利于本发明的蚕豆的值。后者的消耗指数(1.444)低于大豆粉(1.456)和生蚕豆(1.460)很多。当标准肉鸡的饲料中的营养价值相同时,观察到的生长性能相同,这意味着这些饲料的营养成分被正确评估。这些结果证实了试验蚕豆特别是本发明中的蚕豆的可消化的EM和LYS含量。并且,以不及产蛋鸡的程度,我们通过动物的表现突出了本发明的协同效应。

用本发明的基于蚕豆的饲料生产鸡的环境影响对气候变化(-41%)、磷消耗(-36%)、化石能源消耗(-22%)和酸化(-18%)是积极的,对富营养化(-2%)呈中立,对土地利用(+13%)是消极的。用非本发明的蚕豆生产鸡的相同环境影响具有中间值。

通过与饲料相关的部分(约占生产成本的三分之二)评估,肉鸡生产的经济影响为40.20欧元和39.45欧元/100千克活重,即下降了-1.9%。根据法国的鸡消耗量(每年19.0千克),该影响同样是中立的,因为它可节省0.14欧元/年。用非源自本发明的种子饲喂的鸡的生产和消耗的经济影响较小。

该试验显示了本发明在蚕豆种子的选择和合适的技术处理方面的双重优势。这种利益既涉及标准肉鸡对本发明产生的蚕豆的利用率,也涉及其对本发明有益的环境权重,以及对法国消费者的经济权重。因此,在标准肉鸡上验证了由本发明产生的富含蛋白质的种子的引入。

d/虹鳟鱼的畜牧业测试

在实验场,进行用以确定虹鳟鱼的生长性能的试验。事先在养鱼场中于17℃饲养的虹鳟鱼幼鱼中评估了如本发明所述选择的蚕豆种子的营养价值,所述蚕豆种子经如本发明所述的技术处理或未经技术处理并且经脱包覆层或未脱包覆层。

等能量(23-24kJ/g MS)和等氮(43-45%MS)食品,包含21%的鱼粉和25%的待测试蚕豆种子或25%的大豆粉作为蛋白质源。将构成鱼饲料的原料混合并研磨后,将鱼饲料在双螺杆挤出机中进行热蒸煮加工,然后制粒。将这些饲料随意分配给鳟鱼批次,持续84天。

Figure BDA0002591870490000381

与大豆对照相比,动物技术性能无差异,但是技术处理显著影响含有源自本发明的种子的饲料的饲料消耗和饲料效率:(i)本发明公开的预备和热处理改善了饲料效率和蛋白质效率,与饲料消耗的减少有关。(ii)脱壳加上热处理还改善了食品效率。

在该试验的背景下,与大豆粉和等营养配方相比,在饲料中引入25%的得自本发明的蚕豆种子使得可以实现相同水平的鳟鱼生长性能。甚至是,某些有利的技术处理组合通过将蚕豆种子的饲料效率提高到优于大豆粉的程度,对蚕豆种子产生了积极影响。更一般地,该例示通过动物能够利用这些经选择和处理的种子来表明本发明的协同效应。

因此,这些结果表明,由本发明产生的蚕豆种子是替代鳟鱼饲料中大豆粉的良好候选者。此外,尽管水产养殖饲料是通过蒸煮挤出制得的,但是,通过在压力下使用热处理,应用于完整或经脱包覆层的蚕豆种子的根据本发明的方法可提供实际附加值,从而改善这些种子的营养价值。

e/对猪肉商的猪的动物技术试验

在育肥猪的参考农场中,我们比较了两批猪的生长性能,它们饲料的区别仅在于本发明产生的解决方案的贡献。

两个批次的生长饲料和育肥饲料均具有等营养摄取量(净能量和可消化氨基酸)。所述解决方案在生长阶段被提供高达10%,在育肥阶段被提供高达5%,以代替蛋白质饼和油籽。

由于饲料配方中使用的蚕豆的营养价值基于消化性价值,因此目标是检查动物的动物技术性能是否相等,如果更高,则查看是否存在可能的与在动物的代谢水平上更好的表达有关的协同效应。

下表显示出获得的技术性能数据。

该试验中记录的技术性能表明,由于摄取量更好并且一公斤饲料的体重增加具有等价的良好增值,因此平均日增重有所增加。

这表明一方面是种子的良好消化性与另一方面是对摄取量的积极作用之间具有协同效应,所述积极作用可能与抗营养因子(它们因为可特别引起消化失调而经常被报道对食品摄取量的消极影响)的减少有关。

如上所述,动物摄取了植物原料后,可能会发生诸如蛋白质和能量的营养素的后消化效应,这取决于它们是否源自本发明。以前的工作报道了由于生理功能和/或消化性改变而导致生产性能下降。这些对健康的改变中,可能发生过敏反应。由于种子中存在主要的过敏原,富含蛋白质的种子有许多在摄入这些种子后反应的记录案例。

f/致狗过敏性测试

这项工作的目的是研究未加工的蚕豆种子或经处理的蚕豆种子在不同条件下的致敏性。使用来自对食物敏感的狗的血清,通过免疫印迹评估致敏性(或反应性)。

从种子中提取蛋白质并从对食物敏感的狗(具有对富含蛋白质的种子具有反应性的免疫球蛋白E型或IgE的狗)中选择血清后,通过免疫印迹研究其反应性。提取的蛋白质在含有IgE的血清中培养。当存在致敏性蛋白质时,它会与血清中的IgE结合,并在膜上出现特定的条带。

Figure BDA0002591870490000412

Figure BDA0002591870490000421

未加工的蚕豆种子显示出很多非常强烈的条带,即很强的过敏反应性。另一方面,由本发明产生的种子,即完整的种子或脱包覆层的种子均未显示出反应性(无可见的条带)。似乎是最初存在于种子中的IgE反应性在本发明的方法结束时被大大降低或甚至被抑制。

g/奶牛的动物技术测试

在实验性奶牛场上,进行试验以测试本发明对瘤胃中蚕豆和羽扇豆种子蛋白质的保护及其在肠中的消化性的作用。

该试验是在八头装有瘤胃插管的泌乳荷斯坦奶牛上进行的。实验设计为4×4双拉丁方阵。每天将日粮分两次喂给母牛,所述日粮由60%的草料和40%的精料(concentrés)组成。草料是玉米青贮饲料(日粮的以MS计的33%)、牧草青贮饲料(17%)、干草(10%)和干甜菜粕(10.75%)的混合物。精料由用于对照膳食的玉米粉和大豆粉组成。根据处理用完整的豆种子代替料饼,所述完整的豆种子分别是生的白色羽扇豆种子(FEV-ENT-CRUE和LUP-NT-CRUE)或根据本发明处理的白色羽扇豆种子(FEV-ENT-INVENTION和LUP-ENT-INVENTION)或根据替代方法(使处理温度超出本发明的建议范围)处理的白色羽扇豆种子(FEV-ENT-ALTER和LUP-ENT-ALTER)。膳食配制为等总氮(MAT)(146g/kg MS)和等净能量(0.99UFL/kg MS),精料提供了日粮MAT的40%。

Figure BDA0002591870490000441

Figure BDA0002591870490000451

在本发明的种子的情况下瘤胃NH3的水平低于在未加工种子的情况下的瘤胃NH3,表明保护氮免受瘤胃降解,其随温度升高而增加,而大豆粉产生最低的值。在未加工种子和本发明产生的种子之间降低的1小时酶促降解性也证实了由于技术处理而对氮有这种保护。

本发明产生的种子中美拉德化合物的含量高于未加工种子,尤其对羽扇豆的丙烯酰胺和CML含量具有更显著的影响。

此外,大豆粉的CML含量比本发明产生的种子的CML含量高四到七倍。

在蚕豆拉丁方阵中,蚕豆膳食中***物的CML含量低于含大豆粉的对照膳食中的CML含量。从数值上讲,相比于来自本发明的种子,来自替代膳食的种子在***物中发现更多的美拉德化合物。这意味着在替代方法中,美拉德反应更可能在皱胃中达到不可逆的步骤,从而导致氮的过度保护。

相比于在来自本发明的种子,来自替代方法的种子中观察到的氮的表观消化性降低证实了这一点。而且,与一方面是得自替代方法的种子和另一方面是大豆粉相比,得自本发明的种子血浆氨基酸含量更高,证实了得自本发明的种子的蛋白质的肠吸收性更好;因此,观察到动物由替代方法产生的种子的蛋白质或由大豆粉产生的蛋白质的利用率较低,因为较高比例的蛋白质不仅会从瘤胃降解中逃脱,而且会从肠消化吸收中逃脱。

这些结果证实,在对蚕豆和羽扇豆种子进行技术处理后,以不同比例发生了美拉德反应。在得自本发明的种子的情况下,这些反应可保护氮免受过度的瘤胃降解,并且在皱胃的酸性pH下是可逆的,从而使得小肠中氨基酸的吸收最佳化。另一方面,在高温(160℃)下,这些反应在皱胃中不再是可逆的,因此“太”受保护的蛋白质也不再在肠中被吸收。

最后,从动物技术上讲,本发明产生的种子是唯一可与大豆粉竞争的种子,因为它们使得能够使奶牛的乳蛋白质产量的潜力表现出来。未加工种子和替代方法的种子并非如此。

h/根据本发明的方法的经济利益研究

为了进行这种经济分析,使用饲料配方软件,使用有关可用原料、原料的营养价值、这些原料的价格以及在生产的不同生理阶段用于肉鸡和产蛋鸡的饲料的营养限制的适当信息。

因此,在获知本发明的最佳组合的营养价值和潜在价格之后,评估了本发明在经济上可行的倾向性。

通过该相同方法,也可以评估从本发明产生的最佳加工组合中开发出来的原料的有益价格。由此可发现本发明在经济上非常有意义,这尤其是因为存在与特定规格有关的配方限制(所考虑的规格涉及饲料配方中是非转基因原料、非进口原料或本地来源的义务)。

以下示出三种用于使肉鸡生长的饲料配方,表明与现有技术的已知原料(在这种情况下为大豆粉和谷物)相比,本发明产生的解决方案(蚕豆和大豆种子的混合物,比例分别为90%和10%)由于在非转基因配方中优化内含物方面的技术经济优势,所以在经济上更有利。

肉鸡的三种非转基因生长饲料配方的比较表:一种未使用本发明产生的解决方案,另两种使用本发明产生的解决方案。

Figure BDA0002591870490000471

通过该配方实践,可以看出,本发明的解决方案在用于肉鸡的非转基因生长饲料配方中得到优化,在试验配方1中为13.5%,导致包含6.3%的菜籽粉并且大豆粉和玉米粉分别大幅下降了12.7%和10.3%。

另外,如果试图从试验配方2中完全去除非转基因大豆粉,则本发明的解决方案的含量为20%,而该配方的***格比初始标准配方低1€/t。

该配方研究证实了本发明的技术和经济可行性。

最后,就应用而言,构成本发明主题的方法旨在促进单胃动物的膳食中包含富含蛋白质的种子以替代其它蛋白质源(例如大豆粉或其它进口粉),因此满足饲养员在区域水平对更大的蛋白质自主性的需求,以及满足消费者获取可更持续的禽畜产品(无转基因生物喂养且其食物为当地来源)的需求。

本发明方法的应用领域可涉及畜牧业的两种用途:

在制备原料中的用途

制备基于蛋白质作物的精料,该精料成为原料,可引入单胃动物的全价饲料或辅助饲料中,旨在用于工业和/或农场饲料制造商。在这种情况下,所述选择的种子的最小引入量为20%,优选40%。

构成精料的其它原料可以经历所述发明的全部或部分步骤,如果步骤使得这些原料获利,则更要如此。

因此,以非限制性方式,优选的原料是种子或任何其它淀粉状产品,例如谷类和油籽。

在制备食料中的用途

为禽畜饲养员制备全价谷物饲料或辅助谷物饲料,以喂养他们的单胃动物。在该另一种情况下,所述选择的种子的最小引入量为5%,优选10%。

此外,本发明产生的食品解决方案根据食品制造商和饲养员的需求而有所不同,这取决于它们一方面定位于非转基因的本地生产的法国或大豆自由区,另一面定位于称为“Bleu Blanc Coeur”(注册商标)的区。

实际上,在法国蛋白质要求的情况下,优选将蚕豆与大都市大豆结合处理。而为满足“Bleu-Blanc-Coeur”的规范,将其与亚麻籽结合起来是有利的。

在第一种情况下,大豆用于浓缩产品的蛋白质含量。在第二种情况下,亚麻籽提供可跟踪和保证的ω-3。这种方法的优点是,在食品制造商使用的框架内,不需要额外的存储单元,而是可以替换另一种基于亚麻的产品,这种产品通常与没有太多技术利益的原料支持相关联(麦麸、谷类…)。

在此是解决方案的示例:

1/非转基因/本地蛋白质供应链的配方:

基于90%的蚕豆种子和10%的大豆;

基于70%的蚕豆种子和30%的大豆。

2/Bleu-Blanc-Coeur方法的配方:

基于75%的蚕豆种子和25%的亚麻籽;

基于50%的蚕豆种子和50%的亚麻籽;

基于25%的蚕豆种子和75%的亚麻籽。

由本发明产生的种子的使用可在家养动物和反刍动物中发现价值。尽管它们被开发用于饲喂单胃禽畜,但是根据本发明处理的种子完全可用于饲喂诸如狗、猫的家养动物和反刍动物。

以反刍动物使用的有利方式,一方面使用碳水化合物降解酶和另一方面使用所谓还原糖来源的益处能够保留。实际上,除热效应外,保护蛋白质免受瘤胃降解同时改善其肠消化性的一种方法包括:1)在该方法的水热和酶促制备步骤中,添加能够将碳水化合物水解为葡萄糖单元或其它更简单的还原糖(对蛋白质具有反应性)的酶;和/或2)在补充步骤中,基于使用额外的原料,保留或多或少的还原糖来源。

本领域技术人员知道在反刍动物中利用富含蛋白质的种子特别需要降低其蛋白质的瘤胃可降解性,实现这种降低的方法之一是引发在蛋白质的胺官能团与糖的还原官能团之间的美拉德反应的第一步。

本发明提出为实施这些反应创造新的条件,这些条件是可逆的,从而使得蛋白质的肠消化性是优良的。

在宠物饲养的情况下使用由本发明产生的种子也是有益的。一方面,由此制备的富含蛋白质的种子提供了多样化和可高度消化的蛋白质和能量源,其抗营养因子降低,并且其蛋白质源具有降低的致敏潜力。实际上,由于在该方法的一个加热步骤中的生化反应,技术人员知晓过敏原的风险显著降低(Franck等人,2008)。

最后,由于该方法为植物蛋白质带来了营养附加值,因此该方法的使用也可扩展到人类食品市场,目前预计发达国家的人群饮食中人的植物蛋白质摄入量会增加,植物蛋白质的致敏性风险降低更是如此。

实际上,法国国家食品安全机构建议恢复人类饮食中动植物蛋白之间的蛋白质源平衡,从而使70/30比例变为50/50比例。

单胃动物中已知的富含蛋白质的种子(也称为豆科粮食)的营养限制与单胃人类相同。这就是为什么我们认为本发明最终针对动物生产领域(单胃和反刍动物),同样也针对人类直接消耗的植物蛋白质的转化领域。

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