飼料原料中的抗營養因子
發布日期:2020-12-22
幾乎(hū)每種飼料原料中都有某種潛在的抗營(yíng)養因子。對飼料(liào)原料中抗營養因子的了解有助於設計飼料配方時科學地應用各類飼料原料,把不良影響減小到最(zuì)低。通過(guò)限量添加含有抗營養因子的(de)飼料原料(liào)、合理的配製技術、加工處(chù)理工藝或添加酶(méi)製(zhì)劑可減少或消除抗營養因子的不良影響(xiǎng),秸稈(gǎn)顆粒機、秸(jiē)稈壓塊機是壓製顆粒飼料很不錯的選(xuǎn)擇。
1、植物原料及其抗營養因子
植物中天然存在的這類化合物有:蛋白(bái)酶抑製因子、促甲狀腺腫素、生物堿、草酸(suān)鹽和植酸(suān)鹽等,這些成分影響(xiǎng)飼料中養分(fèn)的利用和畜禽生長。飼料中其它抗營養因子大都是真菌或微生(shēng)物代謝的(de)產物,或(huò)植物自身為抵禦損傷(shāng)或感染產生的天然物質。一(yī)些副產品和廢棄物中存在毒素並不影(yǐng)響其作為飼料來利用,因為許多可行的加工工藝可以有效脫毒。沒(méi)有一種毒性物質在任(rèn)何攝食水平下都是有害的,即使是強毒物質如果(guǒ)其濃度足夠(gòu)低,人畜也都可以耐受而且無不良作用。1.1豆科植物豆科植物的種(zhǒng)子,如黃豆、花生、豌豆、蠶豆(dòu)等均是優良(liáng)的(de)植物蛋白源,但因其含(hán)有抗營養因子,所以(yǐ)在日糧(liáng)中的用量受到限製。這些抗營(yíng)養因子(zǐ)包(bāo)括:蛋白酶抑製因子、植物凝血素、脲酶、脂溶性(xìng)氧化酶、生氰(qíng)糖苷和抗維生素因子等。
所有的豆科植物(wù)均含有一定量的(de)胰(yí)蛋白酶抑製因子,胰蛋(dàn)白酶抑製因子在小腸中可以和胰蛋白酶結合成無活性複合物,破壞正(zhèng)常情況下的負反饋機製,導致胰腺合成過(guò)量胰蛋白酶。如(rú)果(guǒ)給動物飼喂未加工過的生大豆產品,則出現胰腺的異(yì)常增生,並伴(bàn)隨生長(zhǎng)受阻和飼料轉化率降低。由於胰蛋(dàn)白(bái)酶抑製因子是一種蛋白(bái)質,因此很容易通過熱(rè)處(chù)理使其變性。
胰蛋白(bái)酶抑製因子不是豆(dòu)科植物中的主要抗(kàng)營養因子。植物凝血(xuè)素亦稱植物凝集素,在豆類植物中廣泛存在,被認為在豆科植物和固氮(dàn)細(xì)菌(jun1)的共生關(guān)係中發揮決定性作用。植物凝集素毒性的大小因植物種類(lèi)不同而不同,菜豆中的毒性(xìng)比黃(huáng)豆中的(de)毒性大得多。凝集素是一種蛋白質,以高度特異的構象與糖和配糖體(糖脂、糖肽、低聚(jù)糖或氨基(jī)葡聚糖)結合,能結合小(xiǎo)腸微絨毛表麵(miàn)的糖蛋白使絨毛發育異常(cháng),阻(zǔ)礙小腸吸收(shōu)養分。使葡萄糖(táng)、氨基酸、VB12吸收不良,幹擾離子的正常轉(zhuǎn)運,這些都證明凝集素(sù)對小腸結構有嚴重(chóng)的損害作用。其它的影響是(shì)由於凝集素損害了小腸上皮細胞,使養分在消化道(dào)後(hòu)段集中,被微生物發酵而(ér)喪失,從而表(biǎo)現為(wéi)碳水化合物、蛋白質的消化吸收障礙(ài)。凝集素的不良影響並不局限在通(tōng)過腸道吸收上。通過呼吸吸入蓖麻(má)種子中的蓖麻毒將導致呼吸係統粘膜炎症並伴隨肺髒的內出血。另外,凝(níng)集素既可與小腸絨毛刷狀緣中的糖(táng)蛋白受體位點結合,也可與腸道(dào)細菌表麵的糖(táng)蛋白受體位點(diǎn)結合,從而(ér)在小(xiǎo)腸和小腸細(xì)菌之間起連接作用。給小(xiǎo)鼠和雞飼喂含生大豆或從生大豆中提取的凝集素的日糧,導致小鼠和(hé)雞體(tǐ)內大腸(cháng)杆菌(jun1)顯著過度繁殖。凝集素可導致腸道上皮細胞的損害性病變,使細菌及其產生的內毒素有進入血液的機會,導致機體組織器官的損害。幼齡家禽對凝(níng)集素特別敏感,尤其是要求高(gāo)蛋白質日糧以滿足其氨基酸需要的雛火雞。
在豆類植物種子中還存在(zài)許多其它抗營養因子。大(dà)豆中的脲酶可把尿素水解(jiě)為氨和二氧化碳,過量的脲酶會導(dǎo)致尿素循環中的氨濃度升高。甲狀腺腫素是一種幹(gàn)擾甲狀腺功能(néng)的化合物,在花生和大豆中含量較(jiào)高。氰糖苷是(shì)一(yī)種能水解氰化(huà)物(wù)的水解酶,廣泛存在於豆科(kē)植物中,在利馬豆中的含量最高。菜豆(dòu)含(hán)有一種VE的頡頏物,在雞表現為肌肉營養不良。生大豆粉引起禽類對VBl2的需求量增加和佝僂病。生大豆中的脂(zhī)肪(fáng)氧化酶(méi)通過破壞飼料中的類胡蘿卜素降低VA的利用率。
蛋白酶抑製因子(zǐ)、凝集素、脲酶(méi)、抗維生素因子和(hé)脂肪(fáng)氧化酶都可以通過加熱破壞,被破壞的程度與加熱溫度、時間、顆粒大小和水分含量有關。發(fā)酵也被證明是減少胰蛋白酶抑製(zhì)因子的可行辦(bàn)法。發芽也可以增加大(dà)豆和菜豆(dòu)的營養價值,經發芽處理8d後大豆(dòu)中的胰蛋白酶抑製因子水平沒有變化,而菜豆中的胰蛋白酶抑製因子水(shuǐ)平反而升高l倍。所以發芽後的豆類飼料能提高畜禽生產性(xìng)能的原因是減(jiǎn)少了(le)其(qí)它抗營養因子。
豆類植物也含有極(jí)難消化的碳水化合物類抗營養因子。豆粕約有40%是由粗纖維和(hé)各種多糖及低聚糖(táng)組成(chéng)。業已確認多糖(15%~22%)是由8%~10%的酸性多糖、5%的阿拉(lā)伯半乳糖、1%~2%的纖維素類物質(zhì)及0.
5%的澱粉組成(chéng),家禽極難消化這些多糖(táng)。甘露糖對禽類(lèi)的抗營養作用較大且對溫度(dù)較敏感,在大豆中的含量較少。半(bàn)乳甘露糖是單(dān)位重量多糖中粘性最高的(de)多糖之一。豆粕中的低(dī)聚糖是較易消(xiāo)化的(de)碳水化合物,即使如此也降低豆粕在禽(qín)類中的氮校正真代謝能、纖(xiān)維素消化率和通過消化道的時(shí)間。1.2甘藍類植物油菜籽,包括Canola油菜,是第三大油料作物。提油後的(de)粕類副產品可作飼料(liào),但由於含有毒物(wù)質,在飼料(liào)中的(de)用(yòng)量受到限製。在蛋雞(jī)日糧中最多添加5%,肉雞日(rì)糧中最多15%,由於Canola菜籽粕的低毒性,在日糧中的添加量可以大得多。
在甘藍、羽衣甘藍、蘿卜、花椰(yē)菜、抱子甘藍、油菜籽和芥菜籽中的最主要毒物為促甲狀腺腫的芥子(zǐ)油苷(葡萄(táo)糖異(yì)硫氰酸鹽)。大鼠、禽、豬和(hé)牛采食上述飼料(liào)後,生長受阻、甲狀腺(xiàn)對碘的攝入下降,導致甲狀腺腫大以及其它全身(shēn)器官的(de)病變。
完整的葡萄(táo)糖異硫氰酸鹽是無毒的,其被(bèi)水解酶水解後的產物毒性很大。葡萄(táo)糖異硫氰酸鹽(yán)水解產物為硫氰酸根離子、異硫氰酸根離(lí)子、腈、甲(jiǎ)狀腺腫(zhǒng)因子(zǐ)和其它惡唑酮類。當植物中存在(zài)葡萄(táo)糖異硫氰酸鹽及其水解酶類時,便水解釋放出有(yǒu)毒物質。
對菜籽(zǐ)粕正確的加工可以減少葡萄糖異硫氰酸鹽的不良影響。熱處理能(néng)降低芥子水(shuǐ)解(jiě)酶的(de)活性並防止無毒的葡萄糖異硫氰酸鹽水解(jiě)成有毒的產物。添加碘也可減少(shǎo)這些粕類的不良影響。雙低菜籽(canola),由於葡萄糖異硫氰酸鹽含量低而被廣泛地應用於(yú)動物(wù)飼料(liào)中。1.3塊根和塊莖類木薯(shǔ)、馬鈴薯、紅薯及其加工副產品在畜禽日糧中的應用日益增加,特別是在發展中國家。以幹物質計(jì)算,土豆的粗(cū)蛋白質含(hán)量比玉米、大米高,與小麥相當;紅薯澱粉由於膠化溫度低,在應用上優於玉米澱(diàn)粉,蛋白質質量等效於酪蛋白。然而,由於含有抗營養因子,故在飼喂前必(bì)須加工處理。
生氰葡(pú)萄糖苷是木薯中的主要毒物,是抵禦天然害蟲和昆蟲的防(fáng)禦(yù)物質。生(shēng)氰葡萄糖苷(gān)有(yǒu)兩大類:亞麻苦(kǔ)苷和百脈根苷,它們存在於生木薯根細胞液的液泡中。存在於木(mù)薯細胞質中的水解(jiě)酶(p葡萄糖(táng)苷(gān)酶)可(kě)水解上述有毒物質產(chǎn)生丙酮、葡萄糖和氫氰酸(HCN);機械磨碎、咀嚼或浸泡等破壞了(le)細胞結(jié)構的完整性也可產(chǎn)生(shēng)毒性(xìng)。加熱很容易使之失去毒性,不再具有釋放氫氰酸的能力。木薯(shǔ)中低含量的胰蛋白酶抑製因子和糜蛋白酶抑製因子在加熱中也可以被破壞掉。動物應飼喂經剁碎(suì)、曬幹的木(mù)薯,因為在處理過程中氫氰酸可以揮發掉而使其脫毒。
馬鈴薯植株,包(bāo)括它的塊莖,均含有一種稱為配糖生物堿的天然毒物(wù)。在馬鈴薯中最主要的配糖生物堿是龍葵堿,它的含量在馬鈴薯的種屬間有差異,通常隨馬鈴(líng)薯受外傷(shāng)、細菌和真菌(jun1)感染程度的加強而增(zēng)加。人或家畜攝食後,產生嚴重的消化係(xì)統(tǒng)障礙及神經係統失(shī)調(diào)。某(mǒu)種配糖生物堿還是膽堿脂酶的抑製(zhì)因子,在馬鈴薯中毒時引起精神萎糜、錯亂、精神抑鬱。與木薯中的毒物相反,馬鈴薯中的毒物不易通過(guò)加熱或煮沸破壞。所有的馬鈴薯新品種都應監控生物堿含量,若(ruò)新鮮馬鈴薯(shǔ)中生物堿含量(liàng)超過20mg/l00g,則不能用作食品或飼料。
紅薯含有多種抗(kàng)營養因子,包括蛋白酶抑製因子、呋喃配(pèi)糖體和乳膠類化合物等。胰蛋白酶抑製因子的活性(xìng)在加熱溫度為75~85時可(kě)減(jiǎn)少50%,煮沸15
min可降至10%以下,13030
min可完(wán)全滅(miè)活(huó)。有毒的呋(fū)喃配糖體在紅薯的塊根中產生並聚集在受傷組織,以抵抗機械外傷(shāng)、細菌和真菌的侵襲。紅薯中的許(xǔ)多毒(dú)物(wù)是在應激或(huò)疾病(bìng)條件下產生的,如受Fusarium
Solani感染而產(chǎn)生的肺水腫毒素是最致命的。牛(niú)采食超過9mg/kg BW的(de)肺(fèi)水腫毒素,在采食24
h內產生牛非典型性呼吸道間質炎症繼(jì)而發生急性肺水腫,在最後幾天由於呼吸(xī)室息(xī)而死亡。用烘烤(kǎo)和蒸煮的方法可以減少紅薯(shǔ)組織(zhī)中的肺水腫毒素,棄去受傷組織也是能把毒(dú)素減少(shǎo)至(zhì)允(yǔn)許(xǔ)範圍之內的方法之一。
1.4棉花副產品
棉籽粕是反(fǎn)芻動物廣泛應用的蛋白質飼料,在一些國家棉籽粕在家(jiā)禽和其它單胃(wèi)動物飼料(liào)中的用(yòng)量也在不斷增加。在棉花籽實、葉片(piàn)、莖和根當中存在單獨的色素腺體,腺(xiàn)體中的棉酚是棉花抵禦天然害蟲的武器,而棉酚對單胃動物(wù)和未成年的反芻動物是有毒的,所以在飼料中的應用比例受到限製。棉酚可引起禽(qín)和(hé)其它動物心髒、肺髒以及肝髒病變,使飼(sì)料利用(yòng)率、產蛋率下(xià)降,蛋在儲存過程(chéng)中蛋黃的品質下降。但是反芻動物瘤胃的發酵作用可以降低(dī)棉(mián)酚的活性。
遊離棉酚是有(yǒu)生理毒性的,而結合狀態的棉酚不具活性。對棉籽粕加工的目的為,使遊離(lí)的、有生理毒性(xìng)的棉酚成為結合狀態的、不具活性的棉酚。各種(zhǒng)以加熱為基礎的處理方法均是使棉酚的(de)甲酰基與賴(lài)氨酸、精氨酸的氨(ān)基或半胱氨酸的硫醇基結合,使之(zhī)甲酰化。棉籽粕中的非蛋(dàn)白質(zhì)成分(fèn)也能和棉(mián)酚結(jié)合,結合物在熱處理過程(chéng)中發生(shēng)分子內變(biàn)化,成(chéng)為難溶、難消化的多聚體。這種脫毒方法顯著降低賴氨酸的(de)可利用率。添加含金屬離子的鹽類可降低畜禽對棉(mián)籽粕不良(liáng)影(yǐng)響的敏感度。當添加鐵離子與遊離棉酚的比例(lì)為2:1或3:1時不(bú)但能降低其毒性,還能減少肝(gān)髒中棉酚的水平,防止蛋黃品質下降。1.5穀物及其副產品一些穀物,如小麥(mài)、大麥、燕麥、黑麥和小黑麥中包含各種抗營養因子,但非澱粉多糖(NSP)是最常見的抗營養成分。NSP為戊聚糖的各種聚合物,主要是阿拉伯木聚糖、木聚糖和p葡聚糖,不被禽類的內源消化酶所消化。NSP可增加胃腸道中食糜的粘性,從而影響生產性(xìng)能。大多數情況下,這類穀物的抗營養特性主要表現在其粘性上,但NSP也能改變(biàn)胃腸道(dào)及消化腺(xiàn)的分(fèn)泌和腸道內的微生物區係。NSP在增加腸道消化物粘度的同時,亦降低消化酶(méi)的活性,幹擾養分的釋放和吸收。未被充分消化的食糜到達後腸後,加強了(le)那(nà)裏的微生(shēng)物發酵作用。所有這些不良影響均可通(tōng)過添加微生物複合酶製劑克服。1.6單寧單寧是許多植物,包括(kuò)角豆(dòu)、油菜、蠶豆和高粱中存在的多(duō)酚類物質,常和飼料中必(bì)需的微(wēi)量元素、蛋白質和碳水化合物結合成難溶的(de)複合物(wù),降低飼料的營養價(jià)值。單(dān)寧含量越高畜禽生長受抑製(zhì)程度越大。在以菜籽粕和canola為蛋’白質源的飼料(liào)中,鐵與苯酚形成不可(kě)溶(róng)的複合結構,嚴重阻礙鐵離子的吸收(shōu)。單寧亦阻礙胰蛋白酶及(jí)a一澱(diàn)粉酶與底物(wù)形成可溶性複合(hé)物或降低這(zhè)些酶的活性。單寧也和VB12形成複合體從而降低VBl2吸收。用甲醇、氨、水/己烷浸提出部分(fèn)單寧後可提高高粱及菜籽粕(pò)的營養價值。1.7皂苷存在於豆科植物、某些香料、牧草、新鮮的(de)豆(dòu)子和(hé)牛角花(huā)的種子(zǐ)中,對真菌、某些(xiē)細菌和許多昆蟲(chóng)具有很高的毒性(xìng),是植物(wù)的防禦武器。皂苷抑製消(xiāo)化、降低代謝酶的活性,和鋅離子形成不可溶複(fù)合(hé)體。皂苷是苜蓿草粉在(zài)單胃動物飼料中用量受(shòu)限製的因素。在雞日糧中加(jiā)20%的苜蓿粉(含皂苷0.3%)時,生(shēng)長顯著下降。有趣的是,皂苷對人類的營養卻是有益的,食物中的苜蓿皂(zào)苷可以和內源性膽(dǎn)汁酸中的膽(dǎn)固醇結合,通止防止重吸收,降低血液中的膽固醇含量。1.8氨腈和(hé)山黧(lí)豆中毒物質香豌豆、鷹嘴(zuǐ)豆和(hé)野豌豆含有氨腈類(lèi)神(shén)經毒素,在人、牛和馬可導致多種山黧豆中毒反應及性(xìng)發育遲緩,伴隨麻痹和失調等症(zhèng)狀。家畜吸收了帶香味的山黧豆(dòu)毒素還可出現骨和結締組織發育失調。如果在火雞日糧中含高劑量的豆類(lèi)飼料,其中的山黧豆毒素可幹擾(rǎo)連接組織的膠原纖維的功能,增加主動脈(mò)破裂的機率。把脫殼的種子在熱水中浸泡幾乎可以完全(quán)脫毒,在15烘烤20
min可除去85%的毒物。
2、動物(wù)和海產副產品中的(de)抗營養因子
動物副產品一直被認為是畜(chù)禽高品質的蛋白源,其品質在很大程度上取決於其受微生物降解的程度及產生的有毒(dú)代謝產(chǎn)物的(de)含量。在內髒和胴體開(kāi)始腐敗之前及時采取措還可以利用。內源酶和細菌可以促(cù)使(shǐ)蛋白質水解為氨基酸,降解為氨基酸後還(hái)可以通過細菌的脫羧或脫氨基作用分別產生生物胺或氨,生(shēng)物胺和氨(ān)對動物都是有毒(dú)的。大多數動物能及時有效地分解一定量的生物胺,但(dàn)是過量的生物胺動物不能及時分解便產生毒性。生物胺有兩大類:作用於中樞神經係統的神經胺和作用於外周血液循環係統的組織胺(àn)。酪胺(àn)、酚乙胺和色胺可通過促進釋放組織儲存(cún)的去甲腎上腺素而(ér)增加血壓。組(zǔ)胺是一(yī)種強烈的擴張血管(guǎn)降低血壓(yā)的物質,能導致低血壓。給雛雞喂組胺引起生長受阻、羽毛發育差、死亡率(lǜ)增加(jiā)、肌胃病(bìng)變率及組織水腫和脾萎縮率上升。由於水(shuǐ)生動物比陸生動物有(yǒu)較多的組氨(ān)酸,所以它們易產(chǎn)生更多的組胺。組胺被證明是食物中(zhōng)最有毒性的胺(àn)類。腐胺及屍胺通過抑製內源酶(二胺氧化(huà)酶和組胺-N-甲(jiǎ)基轉移酶)的活性增加組胺的毒性。腐(fǔ)胺及屍胺是產生高濃度(dù)組胺的條件下的副產物(wù),所以組(zǔ)胺的存在常被認為是降低飼料品質的重要因素。加熱和蒸煮加工對組胺及其它生(shēng)物胺不產生影響,所以防止飼料中的組胺隻能從防止飼(sì)料原料中的生物胺著手。
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