几种饲料抗营养因子的作用机理及消除方法

内蒙古民族大学动物科学技术学院 姜倩倩 王思珍＊ 曹颖霞 高丽南

通辽市嘎达苏种畜场 季守财

饲料中的抗营养物质是指饲料本身含有，或从外界进入饲料中的阻碍养分消化的微量成分。其不仅对养分的消化、吸收和利用产生不利的影响，对畜禽健康和生产力也会产生不利的影响。饲料中的抗营养因子制约着常规饲料转化效率的提高及饲料的开发利用，了解抗营养因子对饲料利用的影响，对饲料和畜牧生产具有重要意义。

1 几种主要抗营养因子的作用机理

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实和某些块根块茎类饲料中，能抑制畜禽胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、糜蛋白酶、凝血酶等酶类活性（周红蕾，2006）。自然界中已发现几百种蛋白酶抑制因子，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）。蛋白酶抑制因子属于蛋白质，其活性中心可与蛋白酶形成稳定的物质，抑制酶的活性。胰蛋白酶抑制因子的主要作用机理：（1）抑制胰蛋白酶和糜蛋白酶的活性，降低饲料蛋白质的消化率；（2）抑制因子在肠中诱发小肠黏膜细胞释放胆囊收缩素（CCK），刺激胰腺细胞分泌过多的胰蛋白酶和糜蛋白酶，增加内源氮的损失，过分刺激胰腺分泌还会引起胰腺的肥大或增生（张明锋等，1997）。

1.2 植物凝集素 植物凝集素是一种蛋白质，能够凝集的红细胞，主要以糖蛋白的形式存在植物籽实中。霍贵成（1996）研究指出，植物凝集素是由两个略有不同的亚基构成的糖蛋白，能与肠道细胞的刷状缘相互作用，束缚小肠表面的碳水化合物，引起肠壁损坏，影响机体消化。此外，还能破坏肠道微生物的环境，并对肠道产生的免疫球蛋白有明显的抑制作用，对免疫系统有破坏作用（冯定远，2000）。

1.3 植酸 植酸子不仅存在于豆类饲料中，同时也存在于其他植物性饲料中。植酸是肌醇六磷酸的俗称，其化学名为环已六醇六磷酸酯，分子式为C6H18O23P6，在其分子结构中有6个磷酸基团，是植物磷的重要贮存形式，植物饲料中50%～70%的磷以植酸磷的形式存在，单胃动物体内因缺乏植酸酶，故对植酸磷的利用率很低。黄遵锡（1998）研究指出，猪对玉米和豆粕中磷的生物利用率仅为12%和23%。由于植酸分子中的6个磷酸基团带有强大的负电荷，在pH为3.5～10的条件下对 Zn2+，Mg2+，Ca2+，Cu2+，Fe2+，Fe3+，Mn2+等具有很强的络合能力，形成稳定难溶的化合物，从而降低饲料中这些矿物质元素的利用（Morris，1986）。此外，在酸性条件下，带负电荷的植酸盐和带正电荷的蛋白质、氨基酸残基可结合形成植酸-蛋白质二元复合物。Cosgrove（1980）研究认为，在中性条件下则能形成植酸-金属离子-蛋白质三元复合物，因此降低了蛋白质的溶解度和消化率。Singh和Korian（1982）研究发现，植酸盐可与胃蛋白酶、胰蛋白酶结合而降低饲粮蛋白质的消化率。

1.4 多酚类化合物 多酚类化合物包括单宁、酚酸、棉酚和芥子碱等，主要存在于谷实类、豆类籽粒、棉菜籽及其饼粕和某些块根饲料中。

1.4.1 单宁 单宁是水溶性多酚类物质，主要存在于植物外壳中，可分为缩合单宁和水解单宁，其中缩合单宁为抗营养因子，不能水解，可与胰蛋白酶和淀粉酶的底物反应，使蛋白质和碳水化合物的利用率降低。单宁既可与金属离子化合物形成沉淀，也可与维生素B12形成络合物而使其利用率降低。此外，周明（1996）研究认为，单宁还可通过同瘤胃细菌酶结合，形成不易消化的复合物而使纤维素的消化率降低。

1.4.2 棉酚 棉酚为黄色晶体，棉仁饼粕中的棉酚有结合棉酚和游离棉酚两种形式，结合棉酚基本上无毒害作用，而游离棉酚具有活性醛基与羧基，对动物毒性较大。

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类物质，主要有β-葡聚糖、果胶和葡萄甘露聚糖等，是谷物饲料中主要抗营养因子。NSP分为水溶性和非水溶性两种，水溶性NSP具有明显的抗营养作用。原因是水溶性NSP具有很高的黏性，这些黏性多糖减缓了消化道中消化酶及其底物的扩散速度，阻止其相互作用，降低底物的消化率，同时通过阻碍被消化的养分接近小肠黏膜，而影响养分的吸收 （Antoniou和Marquardt，1982）。 Annison（1991）在高粱日粮中加入 3%的水溶性NSP，结果表明，肉仔鸡的干物质消化率下降8.4%，表观代谢能下降9.9%，同时产生黏性粪便，降低垫草质量，饲喂蛋鸡时易产生脏蛋。

1.6 抗维生素因子 抗维生素因子，如草木犀中的双香豆素、豆科植物中的脂氧合酶和硫胺素酶，主要包括三种类型的抗营养作用：（1）化学结构与维生素相似，动物利用维生素时被其干扰；（2）破坏维生素活性，从而降低其中效价；（3）与维生素结合或改变其结构从而破坏其生化活性。

2 抗营养因子的消除方法

2.1 物理方法

2.1.1 加热法 加热法分为干热法和湿热法。干热法包括烘烤、微波辐射、红外辐射等；湿热法包括蒸煮、热压、挤压等。加热法效率高，简单易行，无残留问题，成本也较低，但其仅适用于对热不稳定的抗营养因子，对热稳定的抗营养因子如植酸、皂角苷、氰类化合物、低聚糖类等效果不佳。在加热过程中，加热不足则不能完全消除抗营养因子，而加热过度则会破坏其中的精氨酸、赖氨酸和某些含硫氨基酸，在生产中不可取（朱莉等，2008；王吉桥等，2004）。

2.1.2 水浸泡法 某些抗营养因子易溶于水，可以利用这一性质将其除去。如：用水浸泡，可除去可溶性NSP。但水浸泡后必须烘干，成本比较高，生产中不方便。

2.1.3 机械加工方法 包括粉碎、去皮等。大多数抗营养因子集中在植物的某一特定位置，通过机械加工可消除，减轻其抗营养作用。例如，高粱、蚕豆，除去外皮即可除去籽实中的大部分单宁。

2.2 化学方法 包括酸碱处理法、氨处理法以及添加特殊物质的处理方法等。这些方法可去除饲料中部分的抗营养因子。用2%石灰水或1%烧碱水溶液浸泡棉籽24 h，再用清水洗脱，即可除去大部分棉籽醇。张建云（1999）研究表明，用5%尿素和20%水共同处理大豆粕30 d的效果较好，脲酶活性降低90%。在生豆粕中加入10 mmol/L维生素 C和 0.5 mmol/L CuSO4，27℃处理1 h可使40%以上的KTI失活，65℃处理 1 h，可使90%以上的KTI和BBI失活。用化学方法处理虽然能节省设备与能源，但缺点是化学物质的残留，影响饲料适口性，污染环境。

2.3 生物学方法

2.3.1 酶制剂处理 随着科学技术和生物技术的不断发展，酶制剂越来越多的应用于饲料生产，在饲料中添加酶制剂，一方面可以使饲料中抗营养因子失活；另一方面在酶的作用下，可提高饲料的利用率。在现阶段应用最广泛的一种酶制剂是植酸酶。刘军等（2009）研究指出，植酸酶酶解菜籽饼的优化条件为：温度45℃，pH 4.7，反应时间90 min，酶浓度2.4%，上述条件下，植酸酶解率可达60%。此外，酶还能降低食糜的黏稠度，有利于鸡对淀粉和蛋白质的吸收。

2.3.2 微生物发酵 微生物发酵法的特点是：（1）能够很好地达到去毒的效果；（2）能对多种抗营养因子产生解毒作用；（3）可以大量的集中加工和处理，要求的工艺设备条件很简单。由此可见，微生物发酵法是降低蛋白酶抑制因子最可行的方法，并且，微生物发酵同样可以破坏棉籽饼粕中的棉酚。

3 小结

抗营养因子在饲料中的种类有很多，不同的饲料抗营养因子作用不同，而且相同的抗营养因子对不同品种的动物，作用效果也不同，相同的抗营养因子对同种动物的不同品种的作用影响程度也存在差异。因此，在实践应根据当地的条件和实际情况，采用合适的去除方法，才能取得良好的效果。今后，应对饲料中抗营养因子的化学结构、活性特点、作用机理做定性定量的研究，以更好的消除饲料中的有毒成分。

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