幾種飼料抗營養因子的作用機理及消除方法

內蒙古民族大學動物科學技術學院 姜倩倩 王思珍＊ 曹穎霞 高麗南

通遼市嘎達蘇種畜場 季守財

飼料中的抗營養物質是指飼料本身含有，或從外界進入飼料中的阻礙養分消化的微量成分。其不僅對養分的消化、吸收和利用產生不利的影響，對畜禽健康和生產力也會產生不利的影響。飼料中的抗營養因子制約著常規飼料轉化效率的提高及飼料的開發利用，了解抗營養因子對飼料利用的影響，對飼料和畜牧生產具有重要意義。

1 幾種主要抗營養因子的作用機理

1.1 蛋白酶抑制因子 蛋白酶抑制因子主要存在于植物的籽實和某些塊根塊莖類飼料中，能抑制畜禽胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、枯草桿菌蛋白酶、糜蛋白酶、凝血酶等酶類活性（周紅蕾，2006）。自然界中已發現幾百種蛋白酶抑制因子，其中最主要的是胰蛋白酶抑制因子（KTI）和胰凝乳蛋白酶抑制因子（BBI）。蛋白酶抑制因子屬于蛋白質，其活性中心可與蛋白酶形成穩定的物質，抑制酶的活性。胰蛋白酶抑制因子的主要作用機理：（1）抑制胰蛋白酶和糜蛋白酶的活性，降低飼料蛋白質的消化率；（2）抑制因子在腸中誘發小腸黏膜細胞釋放膽囊收縮素（CCK），刺激胰腺細胞分泌過多的胰蛋白酶和糜蛋白酶，增加內源氮的損失，過分刺激胰腺分泌還會引起胰腺的肥大或增生（張明鋒等，1997）。

1.2 植物凝集素 植物凝集素是一種蛋白質，能夠凝集的紅細胞，主要以糖蛋白的形式存在植物籽實中。霍貴成（1996）研究指出，植物凝集素是由兩個略有不同的亞基構成的糖蛋白，能與腸道細胞的刷狀緣相互作用，束縛小腸表面的碳水化合物，引起腸壁損壞，影響機體消化。此外，還能破壞腸道微生物的環境，并對腸道產生的免疫球蛋白有明顯的抑制作用，對免疫系統有破壞作用（馮定遠，2000）。

1.3 植酸 植酸子不僅存在于豆類飼料中，同時也存在于其他植物性飼料中。植酸是肌醇六磷酸的俗稱，其化學名為環已六醇六磷酸酯，分子式為C6H18O23P6，在其分子結構中有6個磷酸基團，是植物磷的重要貯存形式，植物飼料中50%～70%的磷以植酸磷的形式存在，單胃動物體內因缺乏植酸酶，故對植酸磷的利用率很低。黃遵錫（1998）研究指出，豬對玉米和豆粕中磷的生物利用率僅為12%和23%。由于植酸分子中的6個磷酸基團帶有強大的負電荷，在pH為3.5～10的條件下對 Zn2+，Mg2+，Ca2+，Cu2+，Fe2+，Fe3+，Mn2+等具有很強的絡合能力，形成穩定難溶的化合物，從而降低飼料中這些礦物質元素的利用（Morris，1986）。此外，在酸性條件下，帶負電荷的植酸鹽和帶正電荷的蛋白質、氨基酸殘基可結合形成植酸-蛋白質二元復合物。Cosgrove（1980）研究認為，在中性條件下則能形成植酸-金屬離子-蛋白質三元復合物，因此降低了蛋白質的溶解度和消化率。Singh和Korian（1982）研究發現，植酸鹽可與胃蛋白酶、胰蛋白酶結合而降低飼糧蛋白質的消化率。

1.4 多酚類化合物 多酚類化合物包括單寧、酚酸、棉酚和芥子堿等，主要存在于谷實類、豆類籽粒、棉菜籽及其餅粕和某些塊根飼料中。

1.4.1 單寧 單寧是水溶性多酚類物質，主要存在于植物外殼中，可分為縮合單寧和水解單寧，其中縮合單寧為抗營養因子，不能水解，可與胰蛋白酶和淀粉酶的底物反應，使蛋白質和碳水化合物的利用率降低。單寧既可與金屬離子化合物形成沉淀，也可與維生素B12形成絡合物而使其利用率降低。此外，周明（1996）研究認為，單寧還可通過同瘤胃細菌酶結合，形成不易消化的復合物而使纖維素的消化率降低。

1.4.2 棉酚 棉酚為黃色晶體，棉仁餅粕中的棉酚有結合棉酚和游離棉酚兩種形式，結合棉酚基本上無毒害作用，而游離棉酚具有活性醛基與羧基，對動物毒性較大。

1.5 非淀粉多糖 非淀粉多糖（NSP）是指植物中除淀粉以外的多糖類物質，主要有β-葡聚糖、果膠和葡萄甘露聚糖等，是谷物飼料中主要抗營養因子。NSP分為水溶性和非水溶性兩種，水溶性NSP具有明顯的抗營養作用。原因是水溶性NSP具有很高的黏性，這些黏性多糖減緩了消化道中消化酶及其底物的擴散速度，阻止其相互作用，降低底物的消化率，同時通過阻礙被消化的養分接近小腸黏膜，而影響養分的吸收 （Antoniou和Marquardt，1982）。 Annison（1991）在高粱日糧中加入 3%的水溶性NSP，結果表明，肉仔雞的干物質消化率下降8.4%，表觀代謝能下降9.9%，同時產生黏性糞便，降低墊草質量，飼喂蛋雞時易產生臟蛋。

1.6 抗維生素因子 抗維生素因子，如草木犀中的雙香豆素、豆科植物中的脂氧合酶和硫胺素酶，主要包括三種類型的抗營養作用：（1）化學結構與維生素相似，動物利用維生素時被其干擾；（2）破壞維生素活性，從而降低其中效價；（3）與維生素結合或改變其結構從而破壞其生化活性。

2 抗營養因子的消除方法

2.1 物理方法

2.1.1 加熱法 加熱法分為干熱法和濕熱法。干熱法包括烘烤、微波輻射、紅外輻射等；濕熱法包括蒸煮、熱壓、擠壓等。加熱法效率高，簡單易行，無殘留問題，成本也較低，但其僅適用于對熱不穩定的抗營養因子，對熱穩定的抗營養因子如植酸、皂角苷、氰類化合物、低聚糖類等效果不佳。在加熱過程中，加熱不足則不能完全消除抗營養因子，而加熱過度則會破壞其中的精氨酸、賴氨酸和某些含硫氨基酸，在生產中不可取（朱莉等，2008；王吉橋等，2004）。

2.1.2 水浸泡法 某些抗營養因子易溶于水，可以利用這一性質將其除去。如：用水浸泡，可除去可溶性NSP。但水浸泡后必須烘干，成本比較高，生產中不方便。

2.1.3 機械加工方法 包括粉碎、去皮等。大多數抗營養因子集中在植物的某一特定位置，通過機械加工可消除，減輕其抗營養作用。例如，高粱、蠶豆，除去外皮即可除去籽實中的大部分單寧。

2.2 化學方法 包括酸堿處理法、氨處理法以及添加特殊物質的處理方法等。這些方法可去除飼料中部分的抗營養因子。用2%石灰水或1%燒堿水溶液浸泡棉籽24 h，再用清水洗脫，即可除去大部分棉籽醇。張建云（1999）研究表明，用5%尿素和20%水共同處理大豆粕30 d的效果較好，脲酶活性降低90%。在生豆粕中加入10 mmol/L維生素 C和 0.5 mmol/L CuSO4，27℃處理1 h可使40%以上的KTI失活，65℃處理 1 h，可使90%以上的KTI和BBI失活。用化學方法處理雖然能節省設備與能源，但缺點是化學物質的殘留，影響飼料適口性，污染環境。

2.3 生物學方法

2.3.1 酶制劑處理 隨著科學技術和生物技術的不斷發展，酶制劑越來越多的應用于飼料生產，在飼料中添加酶制劑，一方面可以使飼料中抗營養因子失活；另一方面在酶的作用下，可提高飼料的利用率。在現階段應用最廣泛的一種酶制劑是植酸酶。劉軍等（2009）研究指出，植酸酶酶解菜籽餅的優化條件為：溫度45℃，pH 4.7，反應時間90 min，酶濃度2.4%，上述條件下，植酸酶解率可達60%。此外，酶還能降低食糜的黏稠度，有利于雞對淀粉和蛋白質的吸收。

2.3.2 微生物發酵 微生物發酵法的特點是：（1）能夠很好地達到去毒的效果；（2）能對多種抗營養因子產生解毒作用；（3）可以大量的集中加工和處理，要求的工藝設備條件很簡單。由此可見，微生物發酵法是降低蛋白酶抑制因子最可行的方法，并且，微生物發酵同樣可以破壞棉籽餅粕中的棉酚。

3 小結

抗營養因子在飼料中的種類有很多，不同的飼料抗營養因子作用不同，而且相同的抗營養因子對不同品種的動物，作用效果也不同，相同的抗營養因子對同種動物的不同品種的作用影響程度也存在差異。因此，在實踐應根據當地的條件和實際情況，采用合適的去除方法，才能取得良好的效果。今后，應對飼料中抗營養因子的化學結構、活性特點、作用機理做定性定量的研究，以更好的消除飼料中的有毒成分。

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