饲料中的抗营养因子及消除方法

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1、抗营养因子的概念不断的变化更新。Gontzea和Sutzescll （1968）将抗营养因子定义为：植 物代谢产生的并以不同机制对动物产生抗营养作用的物质。Huisman等（1990）指出，抗营 养因子的作用主要表现为降低饲料中营养物质的利用率、动物的生长速度和动物的健康水平。 总之，将饲料中对营养物质的消化、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，统称为抗营养因子。研究饲料中的抗营养因子对提高动物饲料的利用率和饲 料报酬、开发新的饲料资源、减少环境污染，有重大意义。消除饲料中抗营养因子的方法有 物理法、化学法、生物学方法等。本文就抗营养因子的分类、分布、作用及消除方法

2、作一论 述。抗营养因子的分类、分布及作用对抗营养因子的分类目前没有统一的标准Line（1980）、Chubb（1982）和Cheeke、Shull（ 1985） 根据抗营养因子的不同抗营养作用对其进行分类。抑制蛋白质消化和利用的物质蛋白酶抑制因子蛋白酶抑制因子主要存在于豆类及其饼粕、高粱和某些块根块茎类中，可分 为胰蛋白酶抑制因子和胰凝乳酶抑制因子。蛋白酶抑制因子可：（1）导致饲料中蛋白质的消 化率下降，因其能和胰蛋白酶、胃蛋白酶和糜蛋白酶结合而生成无活性的复合物，降低这些 酶的活性；（2）可引起动物体内蛋白质内源性消耗。Gallaher和Schneerman （1986）指出， 肠道胰蛋白酶

3、由于和胰蛋白酶抑制因子结合而通过粪便排出体外，导致其在肠道内的量减少 从而引起胰腺机能亢进而分泌更多的胰蛋白酶补充到肠道中去。胰蛋白酶中含硫氨基酸特别 丰富，所以过多分泌胰蛋白酶造成含硫氨基酸的内源性丢失，引起含硫氨基酸缺乏而导致体 内氨基酸代谢不平衡，导致生长受阻或停滞。植物凝集素植物凝集素亦称植物凝血素，多为糖蛋白（Etzelter，1986），主要存在于豆类 籽粒及其饼粕和一些块根块茎类饲料中。大多数植物凝集素在肠道中不能被蛋白酶水解，而 以高度特异的构象与糖和配糖体（糖脂、糖肽、低聚糖和氨基葡聚糖）结合，因此它可以和 小肠壁上皮细胞表面的特异受体（多糖）结合，破坏小肠壁刷状缘部膜结构，

4、干扰刷状缘黏 膜的分泌多种酶的功能，使蛋白质利用率下降，动物生长受阻，甚至停滞。Pusztai等（1981） 的研究表明，当给动物饲喂含有较多植物凝集素的菜豆时，尿氮的排除量增加，这可能是由 于植物凝集素阻止体蛋白的合成或加强体蛋白分解造成的。此外，它还会影响动物的免疫系 统。给动物饲喂菜豆时，肠壁内肥大细胞减少，肠壁血管的通透性增加，血清蛋白渗入肠腔， 降低血液中血清蛋白量，使动物免疫力下降。酚类化合物酚类化合物如单宁、酚酸、棉酚等，主要存在于豆科、油料和禾本科作物的籽 实中。单宁主要存在于高粱、油菜籽中，可（1）以其羟基与蛋白质和碳水化合物反应，生 成稳定化合物；又可以与胰蛋白酶和淀粉酶的

5、底物反应或直接与这些酶反应，从而降低了蛋 白质和碳水化合物的利用率；（2）可与金属离子等形成沉淀，降低其利用率；（3）与维生素 b12。形成复合体，从而降低维生素b12。的吸收。酚酸可与蛋白质结合生成沉淀，降低蛋白 质的利用率；也能和钙、铁、锌等离子形成不溶沉淀从而降低这些矿物质的利用率。棉酚主 要存在于棉类植物中，是一种多酚化合物，是棉籽色素腺中的主要色素。游离棉酚是主要的 抗营养物质（结合棉酚没有毒性地棉酚的有害作用是：（1）游离棉酚是细胞。血管、神经毒 素。其活性羧基和羟基可以和蛋白质结合，降低蛋白质的利用率；（2）游离棉酚对胃肠黏膜 有刺激作用，引起胃肠表面都膜发炎，出血，并能增加血管

6、壁的通透性，使血浆、血细胞渗 到外周组织，使受害组织发生血浆性浸润。对能量利用起抑制作用的物质这类物质包括a 一淀粉酶抑制因子等。a 一淀粉酶抑制因子主 要存在于谷物饲料中（大麦、小麦和燕麦等）。饲料中的淀粉是为动物提供能量的主要物质。 a一淀粉酶能将大分子的淀粉水解成中等和低分子物质，产生大量的非还原性末端，有利于 糖化酶进一步水解，糖化酶则将a 一淀粉酶水解出的一些中、低分子产物，从非还原性末 端开始，逐次切了一个个能被动物直接吸收利用的葡萄糖，为动物提供能量。而a 一淀粉 酶抑制因子能阻止a 一淀粉酶从淀粉分子内部水解a1、4糖苷键，使淀粉不能全部水解 成中、低分子产物，影响动物对淀粉的

7、利用。特别是在幼畜自身酶体系不全，酶活力不足， 且又处于快速生长，对能量需求较大的阶段，需要及时补充a一淀粉酶或其他淀粉酶。 对矿物质和微量元素起抑制作用的物质这类物质主要包括植酸、草酸、硫葡萄糖奇等，它们主要存在于成熟的谷物、豆类和油料籽 实中。植酸主要存在于谷物加工副产品和油产饼粕中。植酸是植物饲料中磷的存在形式，其 在pH=3. 510的条件下能与钙、镁、锌、铜、铁、锰等金属元素离子形成稳定的络合物， 从而降低动物对这些矿物质元素的利用率。植酸可在消化道中与蛋白质形成难溶的复合物， 从而减弱蛋白质水解酶对其的作用，导致蛋白质消化率下降。植酸还能使内源淀粉酶、蛋白 酶、脂肪酶的活性下降，进

8、而影响动物对糖、蛋白质。脂肪的消化和吸收。草酸在甜菜，芝 麻饼等饲料中含量较高。草酸与钙结合形成草酸钙，为不溶性物质。草酸在消化道内与钙相 结合而形成不溶性草酸钙，不能被动物体利用，而以原形排除体外。游离草酸在血液中与钙 结合，使酸碱平衡失调，并且在血液中形成不溶性草酸钙沉淀，从而引起胆结石等症。硫葡 萄糖苷多存在于油菜、芥菜及其他十字花科植物的种子及其油饼中，其本身是无毒的配糖体， 但可在芥子酶的作用下水解成有毒性的恶哩烷硫酮、异硫氰酸酯、硫氰酸盐等。其中，与碘 的吸收利用有关的是硫氰酸盐和恶唑烷硫酮。硫氰酸盐中的硫氰离子能与碘离子竞争而浓缩 在甲状腺中，进而抑制甲状腺滤泡浓集碘的能力，结果

9、因甲状腺合成不足，导致甲状腺肿大。 恶唑烷硫酮是由2 一羟基一 3 一丁烯基葡萄糖音酶解再环化形成的，有极强的抗甲状腺素作 用，被称为致甲状腺肿素。但研究者对其作用看法不一，有的学者认为，甲状腺的肿大伴随 着畜禽生理上和生产性能上的失常，致使乳中、蛋中碘含量的下降；也有一些学者认为，甲 状腺的肿大是代偿性的，对其功能和家畜生产性能无不良影响。对维生素起抑制作用的物质抗维生素因子的化学结构多种多样，按其抗营养作用可分为两种类型：（1）破坏维生素的生 物活性，降低其效价，如抗维生素A、抗维生素B12、抗维生素B6等的因子；（2）以其与维 生素相似的化学结构而竞争性抑制维生素的作用而导致该种维生素缺

10、乏，如双香豆素（抗维 生素K，主要存在于草木樨中）。对多种营养成分利用产生影响的综合性抗营养因子如水溶性非淀粉多糖等即属这类物质。非淀粉多糖（缩写为NSP）根据其水溶解性可分为水 溶性NSP和不可溶性的NSP。而具有抗营养意义的是水溶性非淀粉多糖（包括半纤维素和果 胶）。其主要存在于谷物和糠类饲料中，麦类含量高达1. 5%8%。水溶性非淀粉多糖中 最主要的抗营养因子是6 葡萄糖和阿拉伯木聚糖。其抗营养作用是：（1）降低饲料营养物 质的消化吸收，影响日粮的转化效率和动物的生产性能；（2）引起动物消化道形态和生理的 变化，一些水溶性非淀粉多糖可使动物消化器官增大、变重；（3）能与消化道中的某些生理

11、 活性物质结合，例如消化酶、胆汁盐、脂类、胆固醇等;（4）与消化道后段微生物区系相互 作用，造成厌氧发酵，产生大量的生抱梭菌等分泌的某些毒素，抑制动物生长;（5）产生部 性粪便，影响畜舍和周围环境，产蛋鸡还会污染蛋品等。当在谷物饲料中添加6葡萄糖和 阿拉伯木聚糖时，能量利用率可提高10%20%。其它抗营养作用的物质这类物质包括生物碱、抗原蛋白、皂音、胸酶、致甲状腺肿素、气胀因子、类雌性激素、生 物胶等。生物碱在马铃薯及其块茎中称为配糖体生物碱，是一种天然毒物，被人或畜禽摄食 后能导致严重的消化系统障碍及神经系统失调。某种生物碱还是胆碱酯酶的抑制因子，中毒 时引起精神萎靡、错乱等。抗原蛋白存在于

12、大多数豆科作物的粒实中，被吃下后可引起肠壁 反应和免疫反应。皂苷存在于豆科植物。牧草、新鲜的豆子和牛角花的种子中，被吃下后可 抑制消化、降低代谢酶的活性。皂苷能和锌离子形成不溶的复合体，降低锌的吸收率。脲酶 主要存在于豆类植物中，可将尿素分解为氨和二氧化碳，过量的脲酶会导致尿素循环中氨的 浓度升高，引起中毒。抗营养因子的消除方法物理方法加热法加热法的原理是通过加热破坏饲料中对热不稳定的抗营养因子，如蛋白酶抑制因子、 外源凝集素、抗维生素因子、脲酶等。例如，大豆中的胰蛋白酶抑制因子在常压蒸汽处理 30分钟左右，其活性可降低90%左右。秦贵信等（1995）报道，全脂大豆在120蒸汽加 热7. 5分

13、钟，胰蛋白酶抑制因子从20. 6毫克/克降到3. 3毫克/克。Schmidt （1987）报 道，采用炒烤处理，190时，1060秒即可使大豆中的植物凝集素被彻底破坏。Eduarde （1973）报道，用108加热含单宁蚕豆30分钟，蚕豆的代谢能由10. 25兆焦/千克提高 到12. 89兆焦/千克。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

14、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（Li等，1990，1991 ；于伟明等，1991 ；焦 仁彦等，1996）。Merchan （1996）的研究表明，生大豆的胰蛋白酶抑制因子的活性为12. 5 毫克/克干物质，在116C、138C、160C的温度下膨化后，胰蛋白酶抑制因子的活性分别 降低到3. 75、3. 07、1. 20毫克/克干物质。周岩民（1992）指出，膨化豆粕中脲 酶、胰蛋白酶抑制因子的破坏率达95%以上，脲酶活性低于0. 1单位；膨化还可杀死存在 饼粕中的各类细菌，提高饼粕的风味和口感。张明锋1998）报道，干膨化处理可使大豆中 的胰蛋白酶抑

15、制因子活性下降80%，使脲酶和脂肪氧化酶的活性降至较低水平。膨化不仅 仅对饲料中的抗营养因子起作用，对饲料本身的成分如淀粉、蛋白质、粗纤维、维生素和矿 物质都有明显的物理、化学的影响。机械加工法很多抗营养因子集中于籽粒种皮中，通过机械加工剔除该部分就可达到减少抗 营养因子的目的。例如，除去高粱、蚕豆的种皮即可除去大部分的单宁。这种方法简单有效， 但会增加饲料成本。水浸泡法利用某些抗营养因子溶于水的特性，将其除去。缩合单宁（单宁根据其结构可分 为水解单宁和缩会单宁，是水溶性多酚类化合物，高粱中含的单宁是缩合单宁）溶于水，将 高粱用水浸泡再煮沸，可除去70%的单宁。但水浸泡法只对溶于水的抗营养因子

16、有效，而 且水浸后烘干较麻烦，使成本增高。化学方法化学法是指在饲料中加入化学物质，并在一定的条件下反应，使抗营养因子失活或活性降低， 达到钝化的目的。侯水生等（1991）报道用0. 5%偏硫酸钠处理生豆粕可使其中胰蛋白酶 抑制剂活性下降59. 83%，饲喂肉仔鸡后生长速度、十二指肠蛋白水解酶活性、蛋白质真 消化率等都显著提高，脂肪率下降。张建云等（1999）研究目前豆类中常用钝化剂及其效果 时表明，5%的尿素加水20%处理30天来降低生大豆中胰蛋白酶抑制因子活性的效果最好， 胰蛋白酶抑制因子活性由原来的4.01x 104TIU/g降低到0.86 X104TIU / g，降低78.55%； 脲酶活性由2. 05ApH降到0. 2ApH。这种处理方法的原理是：尿素水解生成NH3和OH-， NH3和OH-可使胰蛋白酶抑制因子的二硫键断裂，生成游离巯基，该巯基与其他基团重新结 合为无活性的分子基团，从而使胰蛋白酶抑制因子失去活性。对被黄曲酶污染的饲料，可用 氯仿、甲醇、氢氧化钠、