抗营养因子
水产动物饲料原料—抗营养因子和饲料毒素
➢常压加热的温度低，一般在100℃以下。
➢常压蒸汽处理30min左右，大豆中的抗胰蛋白酶可降低90%左右 ，而不破坏赖氨酸的活性。
➢高压蒸汽处理时，加热时间随温度、压力、pH及原料性质而不 同。
➢全脂大豆在120℃蒸汽加热7.5min,抗胰蛋白酶从2.06%降低到 0.33%。
➢190℃时10〜60s即可使大豆中的植物凝集素彻底破坏。
➢甲壳类对大多数农药特别敏感。
➢农药对水生动物幼体的毒性最大，可引起性腺发育不良或不育症 、体弱、呆滞、 神经失常、食欲不振，甚至死亡。
➢我囯饲料标准规定，水生动物饲料中“六六六”的含量不得超过 O.3mg/kg，DDT的含量不得超过0.2mg/kg。
霉菌毒素和藻类毒素及其他海产毒素
➢一、黄曲霉毒素 ➢二、单端孢霉毒素 ➢三、藻类毒素及其他海产毒素
➢有些植物性饲料类的抗营养因子（蛋白酶抑制因子、凝集单宁等 ）的作用在于保护籽实免遭微生物、昆虫、鸟类及其他天敌的破 坏。
➢种子萌发后，抗营养因子被内源酶破坏。
➢Tan-Wilson等(1982)报道，在萌发的第13天时，子叶中的胰蛋 白酶抑制因子BBI活性降到0。
➢另有报道植物凝集素在萌发的第4天活性降低90%。
➢它们除使动物中毒和致死外，更重要的是使机体免疫机能下降， 生长受阻。
➢这是霉菌毒素中最重要的毒素，它主要由黄曲霉和寄生曲霉产生 ，最易被污染的是花生、玉米、大豆、棉籽及其饼粕，小米和高 粱次之。
➢实际上，几乎所有的谷物和油料籽实都可能被该毒素污染。
➢鱼类对该毒素中毒的一般症状是生长缓慢，贫血，血液凝固性下 降，对外伤敏感，肝脏和其他器官受伤，免疫力下降，死亡率升 高。
虹鳟对呕吐素十分敏感，当饲料中呕吐素的浓度从1mg/kg增加到 13mg/kg时，鱼的摄食量下降，当浓度达到20mg/kg时，鱼拒绝摄食。
第8课 抗营养因子和外来污染物质
3、植酸
作用机理：
（1）大豆蛋白中约有70%的磷是以植酸态存在，由于水产动 物不能或很少分泌植酸酶，因此对这些磷的利用率很低。
（2）植酸也可和蛋白质碱性残基结合，抑制胃蛋白酶、胰蛋 白酶的活性，导致蛋白质的利用率降低
（3）植酸在消化道螯合矿物质（如钙、锌、镁、铜、钴、铁 等），形成不溶性和不易被肠道吸收的螯合物，从而降低这些 矿物质的利用率。
2、植物凝集素
植物凝集素在豆类植物中广泛存在，大豆植物凝集素 是由两个不同的亚基构成的糖蛋白。
作用机理：
（1）损害小肠绒毛结构：凝集素是一种蛋白质，以高度 特异的构象与糖和配糖体（糖脂、糖肽、低聚糖或氨基葡 聚糖）结合，能结合小肠微绒毛表面的糖蛋白使绒毛发育 异常，阻碍小肠吸收养分，使葡萄糖、氨基酸、VB12吸 收不良，干扰离子的正常转运。
三、饲料原料中抗营养因子的消除
物理法、化学法和生物法
（一）棉籽饼（粕）中棉酚的消除
1、化学脱毒法
（1）硫酸亚铁脱毒法
该法的机理是将硫酸亚铁中的亚铁离子与棉酚螯合，使棉酚中的活性 醛基和活性羟基失去活性，所形成的螯合物“棉酚铁”不易被动物吸收而迅 速排出体外。 （2）碱处理法
该法是在棉籽饼粕中加入烧碱、纯碱水溶液或石灰乳等，经蒸炒，使 饼粕中的游离棉酚进一步破坏或结合。 （3）溶剂浸出法
游离棉酚对动物的毒性作用机理如下：
（1）棉酚的活性羟基和醛基可以和蛋白质结合，降低蛋白 质的利用率。也可以与铁离子结合，从而干扰血红蛋白的 合成，引起缺铁性贫血。
（2）在棉子榨油过程中由于受湿热的作用，棉酚的活性醛 基可以与赖氨酸的氨基结合，使赖氨酸失去效能，而大大 降低棉饼中赖氨酸的有效性。
（3）游离棉酚是细胞、血管和神经性的毒物，大量棉酚进 入消化道后，可刺激胃肠粘膜，引起胃肠炎，吸收入血 后，能损害心、肝、肾等实质器官。此外棉酚还可溶于磷 脂，在神经细胞中积累，使神经细胞的功能发生紊乱。
抗营养因子
蔬菜水果类食物中抗营养因子的分布及含量
蔬菜水果类食物中抗营养因子的分布
• 叶部：富含蛋白质抑制剂、生物碱类等 • 果实：富含多糖类、植物酸等 • 茎部：富含膳食纤维、植物胶等
蔬菜水果类食物中抗营养因子的含量
• 菠菜：含有草酸、膳食纤维等 • 苦瓜：含有苦瓜素、植物酸等 • 苹果：含有果胶、膳食纤维等
• 导致营养物质利用率降低 • 影响机体健康
抗营养因子的种类及其来源
抗营养因子的种类
• 蛋白质抑制剂：如豆腥素、胰蛋白酶抑制剂等 • 多糖类：如植物胶、膳食纤维等 • 生物碱类：如茶碱、咖啡碱等 • 脂肪酸类：如植物酸、氧化脂肪酸等
抗营养因子的来源
• 谷物类：如小麦、大豆、玉米等 • 蔬菜水果类：如菠菜、苦瓜、苹果等 • 肉类食品：如鸡肉、猪肉、牛肉等
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烹饪过程中抗营养因 子的去除与降低方法
• 烹饪过程中抗营养因子的去除与降低方法 • 浸泡：如浸泡谷物、蔬菜水果等，降低抗营养因子含量 • 煮沸：如煮沸肉类食品，破坏蛋白质抑制剂结构，降低活性 • 发酵：如发酵谷物、蔬菜水果等，分解抗营养因子
膳食干预对抗营养因子的影响及建议
膳食干预对抗营养因子的影响
抗营养因子的作用机制及其研究进展
抗营养因子的作用机制
• 影响营养体的免疫反应
抗营养因子的研究进展
• 抗营养因子的分离、纯化和鉴定技术不断提高 • 抗营养因子的生物活性研究逐渐深入 • 抗营养因子的消除和降低方法研究取得进展
02 抗营养因子在食物中的分布及含量
05 抗营养因子在食品工业中的应用
抗营养因子在食品添加剂中的
应用
• 抗营养因子在食品添加剂中的应用 • 酶制剂：如使用胰蛋白酶、纤维素酶等降解抗营养因子 • 酸度调节剂：如使用柠檬酸、乳酸等降低植物酸含量 • 抗氧化剂：如使用BHA、BHT等防止脂肪酸类物质氧化
营养因子
抗营养因子摘要：在很多饲料原料中都存在一些抗营养因子，这些物质对养分的消化、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。
饲料中的抗营养因子导致饲料营养价值降低,所以在配合饲料生产中，要采取各种加工或抗营养因子钝化技术，提高含抗营养因子的饲料原料的营养价值。
关键词：抗营养因子、分类、作用机理、抑制生长、消化酶活性前言：抗营养因子(Antinutritional factors)是指饲料中所含的一些对养分的消化、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的统称。
这些物质可以降低饲料的营养价值，影响动物生产性能的发挥。
诸如蛋白酶抑制剂、单宁等可与蛋白质、碳水化合物结合形成不易消化的复合物，严重影响养分的消化、吸收利用[1]。
1 抗营养因子分类及主要的抗营养因子1.1 分类饲料所含抗营养因子主要分为两大类：热不稳定抗营养因子和热稳定抗营养因子。
热不稳定抗营养因子主要有胰蛋白酶抑制因子、外源血凝集素和脲酶等；热稳定性抗营养因子主要有抗原蛋白（球蛋白和β - 聚球蛋白）和大豆寡糖（棉籽糖和水苏糖）等。
1.2 主要抗营养因子1．2．1 胰蛋白酶抑制因子胰蛋白酶抑制因子（Trypsin Inhibitor：TI）主要存在于主要存在于大豆、豌豆、菜豆和蚕豆籽实及饼粕中，大豆籽实主要存在于子叶中，尤其以子叶的外侧含量丰富。
自然界中已发现数百种蛋白酶抑制因子，其中最重要的是 Kunitz 胰蛋白酶抑制因子（Kunitz Trypsin Inhibitor：简称 KTI）和 Bowman - Birk 胰蛋白酶抑制因子（Bowman - Birk Inhibitor：简称BBI）。
Kunitz 胰蛋白酶抑制因子主要存在于大豆中；而 Bowman - Birk 胰蛋白酶抑制因子主要存在于菜豆和豌豆中。
大豆中 Kunitz 和 Bowman - Birk 胰蛋白酶抑制因子的平均含量分别为 1. 4 %和0. 6 %。
饲料原料中的抗营养因子
饲料原料中的抗营养因子几乎所有的饲料原料均含有抗营养因子，如果抗营养因子含量过高，对畜禽的生产性能和健康会产生不利影响。
了解抗营养因子的一般常识，通过降低添加水平、配合技术、加工处理或添加酶制剂等方法可减少和避免抗营养因子引起的负作用。
1植物中的抗营养因子植物体内存在的抗营养因子包括蛋白酶抑制因子、致甲状腺肿素、生物碱、草酸盐和植酸。
采食后将削弱营养物质的吸收，抑制动物的生长。
有些抗营养因子则由真菌和细菌代谢产生或植物在抗损伤和感染过程中产生。
对原料进行适当加工可中和抗营养因子的毒性或脱毒。
1.1豆蛋白豆类如大豆、花生、雏豆、蚕豆等是很好的蛋白源，但均含有抗营养因子，因而限制了在饲料中的用量。
豆类中的抗营养因子包括蛋白酶抑制因子、植物疑集素、脲酶、脂肪氧合酶、生氰葡萄糖苷和抗维生素因子。
所有豆类均含一定量的胰蛋白酶抑制因子。
胰蛋白酶抑制因子与动物小肠中胰蛋白酶结合，使胰蛋白酶失活，胰腺分泌大量胰蛋白酶，使胰腺代偿性增生。
饲喂生大豆的动物表现为胰腺肥大，伴随生长受阻，饲料效率下降。
由于胰蛋白酶抑制因子的特殊结构加热极易变性。
许多人认为，胰蛋白酶抑制因子并非是豆类的主要抗营养因子。
植物凝集素在豆类植物与固氮菌的共生关系中起重要作用。
不同物种其毒性也有差异。
四季豆植物凝集素的毒性强于大豆植物凝集素。
植物凝集素是一种蛋白质，以高度特异的构象与糖和配糖体(如糖脂、糖肽、低聚糖或氨基葡聚糖)结合。
植物凝集素与小肠微绒毛表面的糖蛋白结合，使微绒毛发育异常，从而影响营养物质的吸收。
有研究报道，植物凝集素破坏小肠结构，使葡萄糖、氨基酸、维生素B12吸收不良和铁转运受阻。
植物凝集素破坏小肠表面，使碳水化合物和蛋白质未被消化便进入结肠，并在结肠中发酵。
此外，植物凝集素能与小肠刷状缘和细菌的糖蛋白受体结合，使小肠内壁与细菌粘连。
研究表明，在饲喂生大豆和纯化植物凝集素的小鼠和鸡体内大肠杆菌大量繁殖。
植物凝集素使小肠表皮受损后，细菌和细菌内毒素进入血液循环，从而损伤有机体。
专题2-抗营养因子
四、消除方法
• 物理方法：加热法、膨化法、机械加工法、水浸泡法 • 化学方法 • 生物技术方法：酶制剂法、发酵法 • 育种法 • 控制用量
4.1加热法
• 例：秦贵信等（1995）报道，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。全脂大豆在 120℃蒸汽加热7．5分钟，胰蛋白酶抑制因子从20．6毫克/克降 到3．3毫克／克。
• 据CROMWELL等（1990）报道，在猪日粮（玉米-豆粕型）中添加植酸 酶，粪便中的“磷排泄量减少34～54％。
• SIMONS等（1990）在肉鸡的玉米-豆粕型日粮中添加植酸酶，粪便中 的磷排泄量减少17～42％。
4.7发酵法
• 发酵法是一种古老而有效的使抗营养因子钝化和毒素脱毒的方 法，它具有以下几个特点：
缺点：存在药物残留，影响适口性，对环境造成污染。生产上一 般很少用。
4.6酶制剂法
• SEBASTIA等（1996）报道，日粮中添加植酸酶会增加钙、镁、磷等的 沉积量。
• OFFICER等（1992）和BATTCHAM等（1993）报道，在猪日粮中添加植 酸酶能够使猪回肠的蛋白质和必需氨基酸表观消化率提高7～12％。
• 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。
• SCHMIDT（1987）报道，采用炒烤处理，190℃时，10～60秒即 可使大豆中的植物凝集素被彻底破坏。
豆类蛋白源中的抗营养因子
抗 营 养 因子 种 类
作用机理 ： ①损害小肠绒毛结构 。 凝 集素是一种蛋 白质 ，以高度特异的构象
森
与小肠微绒毛表面的糖蛋白结合 ，使绒 毛发育异 常， 阻碍小肠 吸收养分 ， 使葡萄
糖、 氨基酸 、 ＶＢ ， 吸收不 良 ， 干 扰离子 的
酸盐的费用 ，也 可减少水产动物粪便 中
排 出的 磷对 环境 的污 染 。 ２ ． 热 不 稳 定 性抗 营 养 因子 的灭 活
螯合物 ， 从而降低这些矿物质的利用率。
４ ． 单 宁
单宁可分 为缩合单 宁和水 解单 宁。
作用机理 ： ①缩合单宁不能水解 ， 有较强
酶结合生成无活性的复合物 ，降低 了胰
蛋 白酶的活性 ，导致蛋 白质的消化率 和
Ｏ
利用率降低 。②和消化道内的胰蛋 白酶 结合后 ， 通过粪便排 出体外 ， 引起胰腺机
能亢进 ， 大量补偿性分泌胰蛋 白酶 ， 引起 内源性氮损失 。
２ ． 植 物凝 集素
李
冰 冰
冯
酚等 动物性原料 中的
３ ６ 一
漓紫致富柏南 Ｉ － ’ ’ Ⅱ ｗ… － ２ ０ １ ３ — ２ １
在消化道后段集 中，被微生物发酵而丧 失营养价值 ， 从而表现为碳水化合物 、 蛋
定义 ： 又可称为维生素拮抗物 ， 是指 那些具 有和维生 素相似 的分 子结构 ， 却 不具有维生素生理功能的物质 。抗维生
维生素相似 ，在动物代谢过程 中与维生
素竞争 ，从 而干扰动物对该维生素的正 常利用 ， 引起该维生素的缺乏症。
二、 抗 营 养 因 子 的 消 除
抗营养因子名词解释
抗营养因子名词解释
抗营养因子指的是一种特殊的蛋白质质子，它和某些具有丰富营
养价值的物质（如某些维生素、矿物质等）在体内形成化合物，从而
无法被生物体利用。
它们可以将具有营养价值的部分物质包括在内，
从抑制或使其无法摄取价值营养性物质的角度而言，这些物质可以被
视为一种抗营养因子。
一般来说，当营养物质进入细菌或病毒的体内，它们会通过两种形式被抑制：第一种是在营养物质本身的化学反应作用，而另一种是抗营养因子作用。
具体而言，抗营养因子是一类特定的蛋白质或脂类物质，它们可
以抑制体内营养物质，从而影响机体这些物质的吸收，形成一种非正
常的代谢状态。
抗营养因子可被称为“营养负调控因子”，这些负调
控因子包括膳食限制、肝肾损害、病原体毒素、营养不良和免疫异常等，都可能影响体内营养物质的吸收与利用。
例如，微生物毒性抗营养因子可能会抑制体内某些营养物质，如
维生素，即通过复合分子形式，将该营养物质与抗营养因子包围起来，使其不能被生物体利用，从而影响机体对营养物质的吸收，从而影响
机体对该营养物质的利用以及细胞对其所产生的反应。
此外，一些饮
食结构不均衡导致的代谢性疾病，如糖尿病、脂肪肝、胆结石等；药
物毒性和放射性抗营养因子也可引起营养素的损失。
总的来说，抗营养因子的作用会影响体内营养物质的吸收，将营
养物质及其生理功能降低甚至抑制，从而导致营养不良的状态。
因此，把握抗营养因子的作用，对治疗和预防营养不良是有重要意义的。
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饲料中抗营养因子的处理
抗营养因子是指一系列具有干扰营养物质消化吸收生物因子。
抗营养因子存在与所有的植物性食物中，也就是说，所有的植物都含有抗营养因子，这是植物在进化过程中形成的自我保护物质，起到平衡植物中营养物质的作用。
抗营养因子有很多，已知道抗营养因子主要有蛋白酶抑制剂、植酸、凝集素、芥酸、棉酚、单宁酸、硫苷等。
一些抗营养因子对人体健康具有特殊的作用，如大豆异黄酮、大豆皂苷等，这些物质在食用过多的情况下，会对人体的营养素吸收产生影响，甚至会造成中毒。
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。
一、玉米-豆粕型饲料原料中的抗营养因子
1.非淀粉多糖（NSP）
NSP是植物组织中由多种单糖和糖醛酸经糖苷键连接而成的，大多有分支的链状结构，常与无机离子和蛋白质结合在一起，是细胞壁的主要成分，一般难于被单胃动物自身分泌的消化酶所分解。
非淀粉多糖主要分为水溶性非淀粉多糖（SNSP，如木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、果胶等）和非水溶性非淀粉多糖（NNSP，如纤维素、木质素等）。
由于植物细胞内的营养物质被细胞壁包被，植物细胞壁由各种聚合物组成，含有大量纤维素组成的微纤维，埋在木质素、半纤维素和果胶的连续链状结构中，形成稳定坚固而且极其复杂的细胞外壳。
饲料粉碎工序难以破坏细胞壁，单胃动物消化酶也无法消化细胞壁物质。
因此，植物细胞壁阻止了消化酶与其包裹着的淀粉、蛋白质、脂肪等营养物质的接触，降低了动物对营养物质的消化吸收。
2.退化淀粉
玉米淀粉主要为支链淀粉，支链淀粉在高温制粒时易糊化，而且部分糊化淀粉在冷却和贮存过程中发生聚合，形成和蛋白质、纤维交联在一起的“退化淀粉”。
退化淀粉抵抗消化酶的消化，未经消化就转移到后肠道中，使玉米淀粉回肠消化率降低。
添加支链淀粉酶，降解“退化淀粉”，可使淀粉回肠末端消化率几乎提高15％，从而提高肉仔鸡的生产性能。
3.植酸
植酸（Phytic acid）又称为肌醇六磷酸酯，广泛分布于植物性饲料中，其中以禾本科和豆科籽实的含量最丰富。
植酸的抗营养作用是因为它在很宽的pH值范围内均带负电荷，是很强的螯合剂，能牢固地粘合带正电荷的Ca、Zn、Mg、Fe等金属离子和蛋白质分子，形成难溶性的植酸盐螯合物，导致一些必需矿物元素的生物学效价降低（尤其是锌和铁）。
因此，饲粮中植酸盐的含量过高时，可使钙、锌等元素（特别是锌）的利用率大为降低。
另外，高含量的植酸可使单胃动物对钙的吸收率降低达35％。
同时，植酸还能与动物消化道中的胃蛋白酶结合，使其活性降低，结果导致蛋白质消化利用率降低。
4.大豆抗营养因子
生大豆中含有蛋白酶抑制剂、植物凝集素、球蛋白、皂甙、致甲状腺肿物质、α-半乳糖苷低聚糖、果胶、植酸等多种抗营养因子，对人和动物的生长、健康及生理有不良影响，对婴儿和消化道发育欠佳的幼龄动物更甚，是限制大豆蛋白营养价值的关键因素。
其中胰蛋白酶抑制因子可引起动物生长抑制、胰腺肥大和胰腺增生，对家禽影响最大。
另一抗营养因子是大豆抗原，其中主要抗原是大豆球蛋白和b -伴大豆球蛋白，它们引起仔猪和犊牛肠道过敏反应，这是仔猪腹泻的主要原因。
虽然豆粕中胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素等抗营养因子在大豆热处理过程中被钝化，但其中难以消化的碳水化合物如NSP、寡糖等仍然是影响其营养价值的因素。
二、对抗方法
1) 酶水解法
将粉碎的谷粒或糠麸在热水中浸泡，通过饲料中内源性植酸酶、戊聚糖酶对相应底物的作用，既可消除其抗营养作用，而且生成的盐和非淀粉多糖分解成的小分子聚合物能作为底物被利用，提高了营养价值。
添加外源性酶制剂也可获得同样的效果，外源性酶制剂不仅可以补充、保持动物体内的酶活性，维持动物对酶的需求，提高饲料利用率，而且还可以灭活和钝化饲料中的抗营养因子。
利用分离霉菌可以使生大豆中的蛋白酶抑制剂KTI和BBI失活。
饲料中加入适量植酸酶，即可使植酸对金属离子的螯合作用消除，又可使植酸生成磷酸盐被动物吸收利用。
饲料中添加的酶制剂有单一酶制剂和复合酶制剂。
植酸酶是应用最广泛的单一酶制剂。
添加植酸酶可降低蛋鸡日粮中无机磷的添加量，增加钙、镁、磷等在体内的沉积。
复合酶制剂是由一种或几种酶制剂为主体，加上其它单一酶制剂混合而成的，可以同时降解多种需要降解的底物(抗营养因子或营养成分)，能最大限度的提高饲料的营养价值。
由β-葡聚糖酶、果胶酶、阿拉伯木聚糖酶、甘露聚糖酶、纤维素酶组成的非淀粉多糖酶就能对多种饲料起作用，可以根据原料的不同来选择合适的复合酶。
例如，大麦(燕麦)-豆粕型饲粮添加以β-葡聚糖酶和果胶酶为主，辅以纤维素酶和α-半乳糖苷酶的复合酶，可以提高饲料养分的利用率。
添加β-葡聚糖酶能提高大麦＋豆粕日粮的粗蛋白、能量和大部分氨基酸的消化率；也能提高小麦＋豆粕日粮的能量消化率。
而在含有米糠、麦麸和次粉的日粮中则考虑添加具有阿拉伯木聚糖酶的酶制剂。
2) 微生物法
利用微生物的发酵可以对饲料中的亚硝酸盐、游离棉酚、羽扇豆中的生物碱、苜蓿中的皂甙、草木樨中的双香豆素等进行消除处理。
一些细菌和真菌可消除硫葡萄糖甙及其降解产物的抗营养作用。
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