1、抗营养因子研究进展摘 要：在很多饲料原料中都存在一些抗营养因子，这些物质对养分的消化、吸收和利用产生不利影响的物质以及影响畜禽健康和生产能力。本文就其分类、几种主要抗营养因子的作用机理、钝化与消除方法做一简要介绍，以便指导生产。关键词：抗营养因子，分类，作用机理，消除方法抗营养因子(Antinutritional factors)是指饲料中所含的一些对养分的消化、吸收和利用产生不利影响的物质以及影响畜禽健康和生产能力的物质的统称。这些物质可以降低饲料的营养价值，影响动物生产性能的发挥。诸如蛋白酶抑制剂、单宁等可与蛋白质、碳水化合物结合形成不易消化的复合物，严重影响养分的消化、吸收利用 1。1
2、抗营养因子分类及主要的抗营养因子1.1 分类饲料所含抗营养因子主要分为2大类：热不稳定抗营养因子和热稳定抗营养因子。热不稳定抗营养因子主要有胰蛋白酶抑制因子、外源血凝集素和脲酶等；热稳定性抗营养因子主要有抗原蛋白(球蛋白和J3一聚球蛋白)和大豆寡糖(棉籽糖和水苏糖)等。1.2 主要抗营养因子121 蛋白酶抑制因子蛋白酶抑制因子主要存在于豆类及饼粕和某些块根块茎类中，能抑制胰蛋白酶、胃蛋白酶、凝血酶、糜蛋白酶等十几种蛋白酶。自然界中已发现数百种蛋白酶抑制因子，其中最重要的是胰蛋白酶抑制因子(KTI) 和胰凝乳蛋白酶抑制因子 (BBI)。蛋白酶抑制因子本身即为蛋白质或多肽，可与蛋白酶结合形成稳定的
3、化合物，使酶的活性被抑制。胰蛋白酶抑制因子抗营养作用主要表现在与小肠液中胰蛋白酶结合形成无活性复合物，降低胰蛋白酶的活性，导致瑶白质消化利用率降低。胰凝乳蛋白酶抑制因子引起胰腺肥大和增生，造成消化系统的紊乱和失调，使动物生长受阻 2。122 植物凝集素植物血凝素在豆科械物和固氮细菌之间的共生关系中，起着一种极重要的作用。植物血凝素在所有豆科品种中普遍存在，但其毒性因品种不同而有差异。较之大豆的植物血凝素，菜豆的植物血凝素具有较大的毒性。植物血凝素是以一种非常特异的方式与各种糖和葡糖络合物发生可逆性结合的各种蛋白质，亦可与小肠粘膜上皮的微绒毛表面各种核蛋白结合，引起微绒毛的损伤和发育异常，从而严
4、重损害肠壁吸收养分的功能。大多数植物外源凝集素在肠道中不被蛋白酶水解，而和小肠壁上皮细胞表面的特定受体（多糖）结合，破坏小肠壁刷状粘膜结构，干扰其功能，使蛋白质利用率下降，动物生长受阻，甚至停滞。此外，它对肠道的免疫球蛋白A（IgA）也具有显著的抑制作用 3。l. 23 植酸植酸集中存在于谷粒外层中，故麦麸、米糠中植酸含量尤其高；豆类、棉籽、菜籽及其饼粕中也含有植酸。植酸是植物性饲料中磷的存在形式，能与金属离子形成稳定的络合物一植酸盐。植酸盐与蛋白质、淀粉、脂肪结合，使内源淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶的活性降低，影响消化。124 非淀粉多糖水溶性非淀粉多糖具有明显的抗营养作用，其中最重要的抗营养因子
5、是混合链B一葡聚糖和阿拉伯木聚糖。一般认为，其抗营养作用与黏性对消化道生理和肠道微生物区系组成的影响有关( 刘强等，1999) 。黏性越强，就越影响消化酶与底物接触和消化产物向小肠上皮绒毛渗透 4。另外，非淀粉多糖是细胞壁的组成成分，不易被消化，从而使细胞内容物不能充分利用。125 抗维生素因子抗维生素因子如双香豆索、硫胺素酶主要存在于豆类籽实中，主要抗营养作用有3种类型：1)与维生索具有相似化学结构，干扰动物对维生素的利用。2)能破坏维生素活性，降低效价。3)与维生素结合或改变维生素的结构而破坏其生化活性。126 单宁单宁是许多植物，包括角豆、油菜、蚕豆和高梁中存在的多酚类物质，常和饲料中必
6、需的微量元素、蛋白质和碳水化合物结合成难溶的复合物，降低饲料的营养价值。单宁含量越有高，家禽生长受抑制程度越大。在以菜籽粕为蛋白质源的饲料中，铁与苯酚形成不可溶的复合结构，严重阻碍铁离子的吸收。单宁亦阻碍胰蛋白酶及淀粉酶与底物形成可溶性复合物或降低这些酶的活性。单宁也和VB形成复合体从而降低 VB12吸收。2 抗营养因子的作用机理2.1 降低蛋白质利用率胰蛋白酶抑制因子降低蛋白质消化、吸收、利用有以下两方的原因：(1) 胰蛋白酶抑制因子可和小肠液中的胰蛋白酶和糜蛋白酶结合，生成无活性的复合物，消耗和降低胰蛋白酶和糜蛋白酶的活性，导致蛋白质的消化率和利用率下降；(2)引起动物体内蛋白质内源性消耗
7、。胰蛋白酶抑制因子与胰蛋白酶结合形成的复合物随粪便排出体外，使肠道胰蛋白酶数量减少，引起胰腺机能亢进，分泌更多的胰蛋白酶补充到肠道中，胰蛋白酶中含有丰富的含硫氨基酸，胰蛋白酶的这种大量补偿性分泌和排泄，必然造成体内含硫氨基酸的内源性消化和丢失，使本来就缺乏含硫氨基酸的豆类及其饼粕饲料，在动物体内代谢过程中，不仅不能给机体补充，还要消耗体内内存的含硫氨基酸，从而引起动物含硫氨基酸耗散性减少，出现体内氨基酸代谢不平衡，引起营养性生长受阻或停滞。大多数植物凝集素在肠道内不被蛋白酶水解，首先成为一种抗原，其L亚单位能特异性地与淋巴细胞结合，引起机体中类IgG特定抗体的产生，造成黏蛋白、血浆蛋白的损失，
8、并对肠道产生的IgA 具有拮抗作用，导致体液免疫功能障碍；其次未被水解的植物凝集素可和小肠壁上：皮细胞表面的特定受体结合，损坏小肠壁刷状缘黏膜结构干扰刷状缘黏膜酶(肠激酶、碱性磷酸酶、麦芽糖酶、淀粉酶、蔗糖酶、谷氨酰基等)的分泌，抑制肠道营养物质的消化和吸收，使蛋白质利用率下降，动物生长受阻甚至停滞。22 降低能量利用率一定含量的NSPs有稀释养分，促进胃肠道蠕动及幼畜消化道、消化腺的生长发育，提高小肠中淀粉酶、胰蛋白酶和大肠中脲酶的作用；还可促使畜禽胃肠道微生态菌群定植及具有轻泻作用，这些对幼小的尤其开食阶段的畜禽均有极其重要的意义，但是如果剂量过大，则会出现相反的抗营养作用。饲料中的NSP
9、s 直接影响饲料的表观消化能值，其含量愈高，能量代谢率愈低。NSPs对饲料代谢能的影响受饲料类型、动物品种所处的生理阶段等因素的影响 一般地，牛、猪、鸡( 禽)对它的敏感性依次增加，而幼龄单胃动物敏感性更强，因为反刍动物瘤胃及大肠中的微生物可以分泌降解NSPs的酶。2.3 降低矿物质、微量元素利用率植酸是一种很强的络合剂，在消化道中，能与、锌、镁、锏、锰、钴、铁等多种矿物质元素和微量元素螯合形成 溶性和不易被肠道吸收的植酸一金属络合物，故饲料中植酸含量过高时，这些矿物质和微量元素的生物学效价明显降低，其吸收利用率受到严重影响。特别是植酸和锌形成为极难溶解的植酸锌几乎不被畜禽所吸收，日粮中钙含量
10、过高时，形成植酸钙锌，进一步使锌的生物利用率降低。植酸是植酸磷的一种贮存形式，植物籽实及其副产品中含有大量的植酸磷(谷物中植酸磷占总磷的53，糠麸类占85，油料类占57)，但动物对其利用率很低。单宁等多酚类化合物也和钙、铁、锌等多种金属离子结合形成不溶性化合物，降低其吸收利用率 5。2.4 降低维生素利用率抗维生素的抗营养作用分为两种类型，一种是破坏维生素的生物活性，从而降低其效价；另一种是化学结构和某种维生素相似，在动物代谢过程中与该维生素竞争并取而代之，从而干扰动物对该维生素的利用，引起动物该维生素的缺乏症。2.5 引起仔畜发生超敏反应，导致原发性腹泻抗原蛋白进入肠壁后激活肠道局部免疫系统
11、，如果仔畜对其未能产生免疫耐受性，则发生超敏反应。超敏反应可造成肠道组织损伤，主要表现为小肠绒毛萎缩，隐窝增生。肠道组织的损伤进而引起功能上的变化，即双糖酶数量和活性下降，肠道吸收功能降低，仔畜因而发生腹泻。另外，超敏反应引起肠道损伤后，病原微生物容易大量增殖，仔畜有可能发生病原性腹泻。3 抗营养作用的消除消除抗营养因子的抗营养作用的方法很多,我们应该根据不同种类的抗营养因子,选用不同的消除方法。一般饲料原料中含有多种抗营养因子,我们采用多种方法联合使用,以达到消除多种抗营养因子的抗营养作用。3.1 物理方法3.1.1 加热法:加热法分为干热法( 烘烤法、膨化法、微波辐射法、红外辐射法) 和湿
12、热法( 蒸煮法、热压法、挤压法) 。其原理是通过加热,破坏饲料中对热不稳定的抗营养因子,如胰蛋白酶抑制因子、植物血凝素、抗维生素B12 、抗维生素D 等。对于那些热稳定的抗营养因子,如单宁、植酸等,加热法几乎无效。到目前为止, 热处理仍是消除大豆中胰蛋白酶抑制因子的主要方法。热处理要注意掌握适当的火侯,如热处理过度,会破坏饲料中的营养物质( 如部分维生素、部分氨基酸) ,降低饲料的营养价值。3.1.2 机械加工处理法:很多抗营养因子集中在植物的某一部位(如种子的表皮层、伤口等) ,通过机械加工处理,剔除该部分,可达到减少抗营养因子的目的。如用机械加工方法除去高粱和蚕豆的种皮即可除去大部分单宁。
13、此法简单有效,但会提高饲料成本;3.1.3 水浸泡法:利用某些抗营养因子溶于水的性质将其除去。缩合单宁溶于水,将高粱用水浸泡再煮沸,可除去70%的单宁。麦类中的可溶性非淀粉多糖,也可通过浸泡法除去 6。3.1.4 膨化法膨化处理是在专门的膨化机内进行的，其原理是通过螺旋轴转动而对原料施加很高的压力，使原料发热并从喷嘴喷出，并在喷出时因压力瞬间下降而发生膨化，抗营养因子也因之失活。对全脂大豆及其副产品进行膨化，可降低其所含胰蛋白酶抑制因子的活性；还会改善其所含蛋白质的品质，提高其消化、吸收和利用率，破坏或减轻大豆蛋白中某些球蛋白抗原成分引起的过敏反应，有利于预防仔猪腹泻。3.2 化学方法化学处理
14、法:Hewitt 和Ford(1982) 报道,在饲料中加入适量蛋氨酸或胆碱作为甲基供体,可促进单宁甲基化作用使其代谢物排出体外。添加酸或碱也可降低某些抗营养因子的抗营养作用。添加碘可以减缓或防止甲状腺肿物质的危害作用。ARC(1980) 规定,当饲粮中存在致甲状腺肿物质(如Tis、硫葡萄糖苷等 )时,乳牛饲粮中碘的供给量应为210毫克/千克饲料干物质。金邦荃等(1994) 报道 ,若猪每头每日从日粮中摄入硫葡萄糖苷 300400毫克时,即可引起猪碘代谢异常和甲状腺增生性变化,但如能同时摄入5060 毫克碘,即可达到防治效果;3.3 生物技术方法3.3.1 酶水解法:单胃动物不能分泌植酸酶或分
15、泌量不足,不能降解植酸,导致植酸与多价金属离子等形成螯合物。这不仅降低微量元素的利用率,而且还污染环境(如高磷粪便) 。若在饲料中添加植酸酶,不仅能消除植酸的抗营养作用,还可以提高有机磷的利用率。在日粮中添加非淀粉多糖酶制剂,可以降低非淀粉多糖对畜禽的影响,达到提高生产能力,改善畜舍卫生的作用 7。3.3.2 微生物发酵法目前，在这方面的研究比较活跃,因为这种方法不仅可以除去抗营养因子，还可以将部分植物蛋白转化为菌体蛋白，提高生物效价。但由于此项技术是多学科交叉的研究领域,这方面的研究仅停留在试验室阶段，大都没能形成工厂化生产。李延云(1998) 用菜籽饼与玉米糖化醪混合发酵脱毒法处理菜籽粕，
16、可使异硫氰酸脂和唑烷硫酮分别从11591毫克/克、61181 毫克/ 克降至0132毫克/克、01086毫克/克,脱毒率分别为7919%和9816%，总脱毒率为94178 %，还可以提高7 %粗蛋白含量,即从35 %提高到42 %,并把分植物蛋白变为菌体蛋白 8。3.4 育种法通过植物育种途径,培育低抗营养因子或无抗营养因子的植物品种。Scandic(1989) 报道通过育种可以降低抗营养因子的含量之后,引起了育种专家的浓厚兴趣。到目前为止,已经培育了许多低抗营养因子的品种,如低单宁高粱、低双香豆素的草木樨、无色素腺体棉花等。这种方法可以根本上去除抗营养因子,但也存在一些问题,如产量降低、抗病
17、害能力降低等。通过育种,提高家畜对抗营养因子的耐受性,或通过转基因,培育能分泌消化抗营养因子的品系,达到消除抗营养因子对畜禽的抗营养作用 9。参考文献：1 徐英杰,梁永利.饲料中的抗营养因子及其钝化研究进展J. 山东饲料,2003(10):6-82王进波,刘建新.饲料抗营养因子研究进展J.饲料博览, 2000, (2) : 16183韩建林,闫晓东,关庆坤.饲料中抗营养因子的分类作用机理及应用措施.当代畜牧,1999,(2):124朱爱民,李振玲.饲料抗营养因子机理研究.中国稀料.1996,(21):34365于炎湖.植酸的抗营养作用及植酸酶在饲料中的应用(一).粮食与饲料工业,1999,(2):25276丁贤等.加工工艺对植物性饲料中抗营养因子的影响.饲料工业.2000,21(7) :8107梁威.蚕豆中抗营养因子的作用及处理方法.饲料研究.1993,9:13148王向阳,吴迪,陆治年.大豆胰蛋白酶一直因子及钝化.饲料工业,1996,(6): 699冯定远,刘玉兰.生物技术在抗营养因子和毒物处理、提高饲料利用效率的应用.饲料研究,1998,(2):1316
