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动物营养中的抗营养因子


《动物营养学》

抗营养因子
河南农业大学 夏素银

一、概念
? Gontzea和Sutzescu(1968) :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):抗营养因子的抗营养作 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。 把具有抗营养

作用的这些物质称为抗营养 因子。 ? 现在:把对饲料中营养物质的消化、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。

抗营养因子与毒物
没有明确界限,一般将饲料固有的 、主要产生抗营养作用的,归为抗营 养因子;主要产生毒性作用的或饲料 污染产生的,归为毒素。

常见植物中的抗营养因子
抗营养因子 蛋白酶抑制因子 硫葡萄糖苷 外源凝集素 单宁 棉酚 植酸磷 皂角苷 分布 豆科籽实、甜菜高粱等 油菜籽、白菜和甘蓝等 豆科籽实 豆科籽实及其饼粕等 棉籽及其饼粕 豆科籽实、谷实 豆类、牧草
主要抑制作用 抑制胰蛋白酶、胃蛋白酶的活性,促进胰腺 分泌,胰腺肥大 抑制生长、心脂增加,血小板减少,影响适 口性 损害肠壁,内源蛋白分泌损失增加,影响生 长 影响蛋白质、碳水化合物的消化吸收等 刺激胃粘膜,破坏铁和蛋白质的代谢 干扰矿物元素生物有效性,形成蛋白复合物 影响养分的正常吸收

木质素 生物碱
非淀粉多糖

牧草 牧草
谷物饲料

影响养分的消化吸收,降低适口性 降低适口性,影响生长
促使消化道内容物粘稠,影响日粮的消化吸 收

二、研究意义
? 传统营养学的深化和提高 ? 促进饲料加工工艺的改进 ? 开发新的饲料资源

三、分类
抑制蛋白质消化和利用的物质 降低能量利用率的物质 降低矿物质溶解度和利用率的物质 拮抗维生素、增加其需要量的物质 其他抗营养物质

按作用

分类
豆类 甘蓝类植物 植物中 根和块茎类植物 棉花类植物 谷类
动物副产品中

按来源

四、作用及机理
? ? ? ? 降低蛋白质利用率 降低能量利用率 降低矿物质利用率 降低维生素利用率

降低蛋白质利用率
胰蛋白酶抑制因子作用机理
? 导致饲料中的蛋白质消化率下降
和小肠液中胰蛋白酶结合,生成无活性的复合物,
?

引起动物体内蛋白质内源性消耗
粪便排出 胰腺机能亢进 胰蛋白酶中含硫氨基酸(胱氨酸) 内源性丢失 小肠粘膜肠促胰酶肽

植物血凝素作用机理
不被蛋白酶水解,和小肠壁上皮细胞表面 的特定受体(多糖)结合,破坏小肠粘膜功能。

多酚类化合物的作用机理
酚基及其氧化产生的醌基——饲料中氨基 酸残基上的活性基团结合生成不溶性复合物 多酚类化合物——肠道分泌的蛋白质水解 酶结合,抑制其活性。

降低能量利用率
? 降低表观代谢能
非淀粉多糖(NSP)引起淀粉、脂肪消化率下 降,日粮表观代谢能下降。

? 降低养分消化率
水溶性非淀粉多糖具有高度粘性,可减缓消 化酶及其底物的扩散速度,阻碍消化后的营养物 质接近小肠粘膜表面因而阻碍养分的吸收,引起 消化道形态和生理变化。

降低矿物质、微量元素利用率
? 植酸

与钙、锌、镁、铜、锰、钴、 铁等形成稳定的螯合物,降低动物 对其吸收和利用。
? 单宁

降低维生素利用

?破坏维生素的生物活性,降低其效价 抗维生素A因子催化不饱和脂肪酸生成过氧化物, 进而破坏维生素A和胡萝卜素。 抗维生素B1因子可分解维生素B1 抗维生素B6因子可和维生素B6磷酸化生成的磷 酸吡哆醛结合,而使维生素B6失活。
?结构相似,代谢过程中竞争,引起维生素的

缺乏症
如双香豆素与维生素K

五、豆类中的抗营养因子
? ? ? ? ? ? ? ? 蛋白酶抑制因子 植物凝集素 抗原蛋白 皂角苷 脲酶 胀气因子 生氰葡萄糖苷 抗维生素因子

1.蛋白酶抑制因子
胰蛋白酶抑制因子 胰凝乳蛋白酶抑制因子, 在动物营养学上有意义的有两种 1. KTI主要抑制胰蛋白酶 2. BBI同时抑制胰蛋白酶与胰凝乳蛋白酶

2.植物凝集素
结合红细胞、淋巴细胞或小肠壁表面 绒毛上的特定糖基,使绒毛产生病变和 异常,干扰消化吸收过程。
大豆和菜豆—小肠前段上皮细胞 豌豆—小肠后段的上皮结合

3.抗原蛋白
? 为大分子蛋白质或糖蛋白 ? 部分以大分子蛋白质吸收,激活免疫 系统而增加维持需要。 ? 因慢性局部过敏反应增加内源蛋白分 泌。 ? 因急性过敏反应导致腹泻甚至死亡

4.皂角苷
一类糖苷,存在于豆类、豆科植物、 牧草中,可抑制消化酶和代谢酶,具有溶 血作用,可和锌离子形成不可溶复合体。

5.胀气因子
为棉籽糖和水苏糖,不被消化酶水解 ,在大肠被微生物发酵而产气,引起消 化不良和腹泻。

6.抗维生素因子
? ? ? ? ? ? ? ? ? 抗维生素A 抗维生素E 维生素D拮抗物 抗B12因子 抗维生素K——草木樨 抗维生素B1——动物性饲料、菜籽 抗维生素B6——亚麻仁 抗维生素B5——谷物 抗尼克酸——谷物

六、甘蓝类植物
(油菜类) 硫葡萄糖苷
其本身无毒,水解产物有恶唑烷硫酮、异硫 氰酸酯、硫氰酸酯、腈等。恶唑烷硫酮、硫氰酸 酯阻碍甲状腺素的合成,导致甲状腺肿大;异硫 氰酸酯有辛辣味,长期或大量饲喂会引起肠炎; 腈与氢氰酸相似。

七、根和块茎类
甘薯 包括有蛋白质抑制因子、呋喃配糖体 、毒素等,多数毒素是在受伤、应激或疾 病条件下产生,如真菌感染产生造成急性 肺水肿的毒素。 土豆 龙葵素,可使胃肠功能和神经系统紊 乱 。

木薯
生氰葡萄糖苷是主要毒素,本身不表现 毒性,但经过与共存酶的作用,水解产生 氢氰酸( HCN )而引起动物中毒。 还有少量胰蛋白酶抑制因子和糜蛋白酶抑 制因子。

八、棉花副产品
游离棉酚
? 活性醛基和羟基可以和蛋白质结合,降低蛋白质 的利用率。 ? 细胞、血管和神经的毒物。 ? 与铁结合,损害血红蛋白中铁的作用,引起缺铁 性贫血。 ? 破坏睾丸的生精上皮,影响雄性动物生殖机能 ? 蛋黄就会变色 ,影响鸡蛋品质。

棉籽饼粕中游离棉酚含量(mg/kg) 棉籽饼: 682 棉籽粕: 437 带壳夯榨饼:1580
环丙烯类脂舫酸 降低鸡蛋商品价值,使鸡蛋蛋清变 红、蛋黄变硬,降低受精率和孵化率。

九、谷物和谷物副产品
非淀粉多糖(NSP) 植物细胞壁成分,可溶性的NSP(葡聚 糖、木聚糖)影响消化酶与底物接触和消 化产物向小肠上皮绒毛渗透,影响吸收; 可与消化酶或其活性成分结合,降低其活 性。

谷物中主要抗营养因子含量
作物 种类
小麦 大麦 燕麦 黑麦
小黑麦

总木 聚糖
6.63 5.69 7.65 8.49 7.06 4.30 1.35 2.80

总葡 聚糖
0.65 4.39 3.37 1.89 0.65 0.10 0.11 0.10

总木聚 糖/总葡 聚糖 10.02 1.31 2.27 4.61 10.9 12.27

水溶性 木聚糖 1.04 0.72 0.51 2.45 1.30 0 0.37

水溶性 葡聚糖 0.67 2.89 2.13 0.68 0.52 0 0.61

玉米 稻谷 高粱

植酸
与金属离子Ca、Mg、Fe、Cu、Zn形成络 合物—植酸盐,该盐可结合蛋白质、脂肪 、淀粉,使内源酶活性降低,影响消化。

麦类作物及加工产品中植酸磷含量
饲料 总磷
植酸磷 植酸磷 比例

小麦 0.36
0.24 67

大麦 0.34
0.19 56

燕麦 粗小麦粉 小麦麸 0.36 0.47
0.20 0.35 56 74

1.37
0.92 60

单宁
水溶性多酚类物质,主要存在于高粱 和豆科籽实中。单宁与胰蛋白酶和淀粉酶 或酶的底物反应,降低蛋白质和碳水化合 物的利用率;单宁也可以与金属离子等化 合形成沉淀;单宁还可以与维生素B12形 成络合物而降低其利用率。 中国高梁单宁含量为 0.03%-3.274%

淀粉酶抑制因子
谷实类籽实的细胞壁中,抑制消 化酶向底物的扩散,提高小肠内容物 黏度,与消化酶结合,引起肠黏膜形 态和功能变化。

十、动物副产品中的抗营养因子
微生物分解蛋白质时产生的生物胺和氨对 动物有毒害作用。

十一、饲料抗营养因子的消除方法 物理方法
? ? ? ? 水浸法 热处理:大豆,温度 微波处理:微波(波长1~2nm)辐射 膨化处理:

化学方法
? 化学钝化
尿素(NH3和OH- )——胰蛋白抑 制因子二硫键断裂 硫葡萄糖苷的水解酶——硫酸铜灭活 亚铁离子——游离棉酚

? 加入酶制剂:植酸酶,NSP酶

微生物发酵法
一些细菌和真菌可消除硫葡萄糖甙 及其降解产物 棉籽饼发酵后,游离棉酚含量降低 59.70%。 处理后的菜籽饼,硫葡萄糖苷的毒害 作用可以减少90%左右。

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。
低单宁高粱,无色素腺体棉花,双低油 菜

饲料调配
? 限量饲喂
我国饲料中游离棉酚的允许量(mg/kg) 棉籽饼粕 肉用种鸡、生长鸡配合饲料 产蛋鸡配合饲料 生长肥育猪配合饲料 1200 100 20 60

? 调节饲料组成和性质
强化营养 改善适口性

抗营养因子研究问题与展望
? ? ? ? 阈值 作用机理 活性成分 分析方法

The End!


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