单宁在饲料中的应用与研究

董　敏，胡艳平，谭　静，李海洋，夏天保，陈金永

（雏鹰农牧集团股份有限公司饲料生产中心，河南　新郑　451100）



单宁在饲料中的应用与研究

董敏，胡艳平，谭静，李海洋，夏天保，陈金永*

（雏鹰农牧集团股份有限公司饲料生产中心，河南新郑451100）

摘要：单宁是广泛存在于自然界的酚类化合物，其结构具有多样性并具有较强的生理活性，单宁对反刍动物过瘤胃蛋白具有保护作用，还具有抑菌、抗氧化等作用，目前在医药、农业、化工和材料等众多科学领域得到广泛应用。

关键词：单宁；抗氧化；抑菌；抗营养作用

在动物生产过程中，长期使用抗生素会使病原菌产生耐药性，并且抗生素的残留也会影响动物以及人的免疫效果。限制抗生素的使用，是生产安全食品的需要，因此，寻找可以替代抗生素的产品是目前国内外畜牧工作者的一个研究重点。单宁又叫鞣酸，属于天然酚类化合物，广泛存在于红豆草、油菜籽、葡萄以及高粱等植物的茎秆、树皮或者种子中。单宁具有很强的生物和药理活性，其独特的性质引起广大学者的广泛关注，并且在医药、农业、化工和材料上获得了广泛的应用。目前国内外越来越多的研究表明，单宁具有保护反刍动物过瘤胃蛋白、调节肠道菌群平衡、抑制有害菌生长、抗寄生虫以及抗氧化等方面的作用。因此，单宁替代抗生素在动物生产中的应用具有一定的可行性，但目前在饲料中应用并不普遍。

1 单宁的性质

植物单宁根据其化学性质，可以分为水解单宁和缩合单宁。水解类单宁，可分解为葡萄糖和没食子酸，主要存在于中国五倍子、塔拉果荚和石榴中。

水解单宁是易溶于水、乙醇和甘油的黄色或者淡棕色的轻质无晶粉末或鳞片状物质，味涩、微臭[1-2]。缩合单宁是由聚黄烷醇类多酚，即羟基黄烷醇类单体的组合物。分子中黄烷醇的第二位通过C-C键与儿茶酚或苯三酚结合，性质稳定，在强酸作用下会缩合成不溶于水的物质[3-5]。单宁属于多酚类化合物，因其含有的酚羟基决定了其特有的一系列生理特性，例如保护瘤胃蛋白、抗菌、抗肿瘤和抗氧化等生理特性[6-12]。

2 单宁的作用

2.1 对过瘤胃蛋白质的保护作用

反刍动物瘤胃菌体蛋白质的合成量相对稳定，而饲料中的蛋白在通过反刍动物瘤胃时，会在瘤胃微生物的作用下发生分解。因此对于高产反刍动物来说，仅靠瘤胃菌体蛋白提供氨基酸不能够满足其生产需要。如何提高过瘤胃蛋白量是研究反刍动物营养的重要方面。有研究表明，适当提高反刍动物饲料中单宁的含量，不仅不影响生产性能，并且能提高瘤胃食糜中非氨氮的比例，进而提高总氮沉积率[6]。单宁保护瘤胃蛋白的机理是在瘤胃pH 5～7时，单宁分子中的酚羟基会与蛋白质的氨基等结构结合，使蛋白质凝结、沉淀，形成不易消化的复合物，从而保护蛋白质免受微生物降解。单宁-蛋白质复合物在pH<3.5或者>7.5时，结构不稳定。当这种复合物进入真胃和小肠时，会被胃蛋白酶和胰蛋白酶分解，形成易于吸收的小分子物质，从而起到过瘤胃蛋白的保护作用。

2.2 抗氧化作用

自由基是带有不配对电子的分子、原子和离子，在生物体内呈游离状态。许多疾病的产生都与自由基诱导产生的脂质过氧化相关[13]。研究表明，植物多酚具有清除自由基、抗氧化方面的作用[10, 14-15]。单宁属于植物多酚，在抗氧化方面也有较强的作用。单宁的抗氧化性主要表现在两个方面，可以通过还原反应降低环境中的氧含量；还可以通过作为氢供体与环境中的自由基结合，能捕捉氧负离子和羟基自由体等中断氧化过程[16]。在低密度脂蛋白的氧化体系中加入单宁，可以抑制其脂质过氧化产物的生成，防止体内超氧化物歧化酶、谷胱甘肽转移酶活性的降低[10]。研究表明，单宁在甲基紫体系、水杨酸体系、邻苯三酚自氧化体系和亚油酸脂质过氧化体系中都有很强的抗氧化能力[17]。因此，单宁可保护动物机体免受氧化损伤。单宁的抗氧化机制可能是其能够抑制产生活性氧的细胞色素还原酶，从而起到抗氧化的作用[18]。

2.3 抗寄生虫作用

单宁具有抗寄生虫的作用，能够降低肠道中线虫类和其幼虫对畜主的不良影响[7]。绵羊分别采食含有单宁和不含单宁的牧草后，含有单宁牧草组的生长速度更快，其对寄生虫的抵抗能力也更强，并且在屠宰后发现，牧草中含有单宁组的羔羊粪便中的虫卵数和寄生虫的重量显著低于对照组；单宁抑制寄生虫的生长可能包括两种调控机制，单宁可以提高动物对氨基酸的利用率，从而减少由于寄生虫导致的动物肠道中蛋白质损失，并且提高必需氨基酸的量从而提高动物的免疫能力[19]。此外，单宁可能会使寄生虫幼虫死亡，从而控制寄生虫了的生长。

2.4 抑菌作用

单宁可以抑制肠道内有害菌群的生长，研究表明，单宁可以通过抑制金黄色葡萄球菌的被膜形成进而抑制其生长[20]。单宁对多种细菌、真菌和酵母菌都有明显的抑制能力，但是同样浓度对动物体细胞的生长没有抑制作用[8]。单宁对细菌、真菌的抑制作用的机理主要是抑制细菌、真菌等微生物的氧化磷酸化进而影响其代谢；单宁还可以抑制微生物外源酶的活性影响其生长[3]。因此，单宁具有抑制有害菌生长，调节肠道菌群平衡作用，在改善胃肠道疾病方面具有重大的研究和利用价值。

2.5 生产方面的作用

大量研究表明，适当的单宁浓度对动物的生长性能和健康有着积极的作用。羊毛主要是蛋白质构成，且其中半胱氨酸比例很大，并且产毛的过程中对含硫氨基酸的需求量很高[21]。单宁可以提高绵羊半胱氨酸的量，提高绵羊的产毛率。因此，单宁对绵羊的生产性能具有正面的促进作用。陈宝江等研究表明，虽然单宁对肉仔鸡前期的生长有抑制作用，但对其后期的生长速度、饲料报酬率等方面却有明显的改善作用，在饲料中添加单宁1.5 kg·t-1，肉仔鸡后期肠道中的淀粉酶、胰蛋白酶等消化酶活性得到明显提高[22]。但王琛等研究表明，单宁对肠道中的胰蛋白酶活性具有抑制作用，这表明单宁对消化酶的作用需要进一步的研究[23]。动物的营养状况影响着其排卵率，血液中的胰岛素、胰岛素生长因子和生长激素的浓度随着机体蛋白平衡和能量水平影响着卵巢的功能；此外，血液中的支链氨基酸和必需氨基酸水平也和动物排卵率呈正相关[24]。绵羊采食含有单宁的牧草后，其排卵率提高22%[25]。目前单宁如何影响动物的排卵率机理尚不太清楚，可能与其可以提高动物蛋白质和氨基酸利用率有关。

2.6 在膨胀病方面的作用

反刍动物有一种常见的严重致命的消化紊乱疾病叫膨胀病，是由于动物采食牧草后，牧草在动物体内发酵产生气体，由于可溶性蛋白质的溶解度较高，产生的气体被限制在动物的瘤胃中，然后持续产生泡沫，泡沫阻止动物体内气体的正常排放，使得胃容积以及压强增大，最终导致了动物涨肚死亡。但是动物采食含有单宁的豆科牧草时，其病发生的情况较少。

3 单宁的副作用

3.1 过量影响动物生长

从目前的研究来看，单宁会降低动物采食量。单宁不仅可以与蛋白质、碳水化合物结合，并且能够与唾液粘蛋白结合，产生涩味，影响动物采食量[26]。当大量的单宁与蛋白质等营养物质结合后，影响营养物质在瘤胃中降解，进而影响其消化率[19]。此外，饲料中的蛋白质等营养物质可以和单宁结合，形成不易消化吸收的物质，从而导致饲料中的营养物质消化率降低。单宁是多种酶促反应的抑制剂，其抑制作用同样也是通过单宁与蛋白质的作用实现的，单宁与酶结合，阻止酶促反应的正常进行。消化道中的单宁同时也能够与消化酶结合，降低消化酶活性，酶活性的降低，最终导致营养物质吸收降低。

单宁也能与金属离子结合，体内过量的单宁能够影响金属离子的吸收利用。单宁分子内的酚羟基可以作为多级配位体与金属离子结合，形成络合物，在不同的pH条件下形成沉淀。钙离子在体内是以羟基络合物的形式存在的，单宁分子结构上面的酚羟基能够与羟基形成络合物，形成沉淀，进而影响钙的吸收利用[4]。此外，研究表明，当给小鼠饲喂不同浓度的单宁饲料后，铁在体内的吸收利用率随着单宁含量的变化而降低，同时当单宁含量越高时，对铁的吸收利用率影响也越大[8]。

3.2 毒性作用

当动物采食单宁含量高的饲料时，会引起动物的急性中毒。特别是在反刍动物中，当单宁进入到反刍动物瘤胃中，其在细菌、微生物等作用下分解产生低分子酚类化合物，而这些小分子化合物会直接穿透胃壁或者肠壁进入到血液中，大量的酚类化合物进入血液后，超过机体排毒能力进而引起中毒。

4 小结

动物饲养中长期使用抗生素不仅会导致病原菌产生耐药性，并且抗生素残留会影响人和动物的免疫效果，限制抗生素的使用势在必行。国内外越来越多的研究表明，单宁酸在动物营养上替代抗生素存在可行性。目前对单宁的营养研究不多，研究主要集中在动物的对比试验等方面，对单宁的作用机理尚不清楚，需要进一步研究。

单宁有重要的营养学特性，适量的单宁可以促进动物的生长，但过量的单宁往往有着相反的作用。不同品种、性别的家畜对单宁需要量是不同的，确定单宁的安全添加量对单宁作为饲料添加剂有着举足轻重的作用。因此，单宁对动物抗寄生虫、抗氧化以及免疫等方面有着很大的潜力，能够在一定程度上替代抗生素的使用。

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The Application and Research of Tannin on Diets

DONG Min, HU Yanping, TAN Jing, LI Haiyang, XIA Tianbao, CHEN Jinyong*
（Department of feed production center, Chuying Agro-psatoral Group Co., Ltd., Xinzheng 451100 Henan, China）

Abstract:Tannin is a kind of phenolic compounds, widely found in plant kingdom, with diversity structure and universality biological activity.Tannin has the effect of antibacterial, antioxidant activity and protect the rumen by pass protein of ruminants.The development and application of tannin was described in cosmethes, medicine, food and other industries.

Key words:tannin; antioxidant activity; antimicrobial effects; anti-nutritional effects

中图分类号：S816.8；O625.3

文献标志码：A

文章编号：1001-0084（2016）05-0012-04

收稿日期：2016-03-10

作者简介：董敏（1984-），女，河南新郑人，硕士，研究方向为动物营养与饲料科学。

*通讯作者：硕士生导师，E-mail: chenjinyong@chu-ying.com。