饲料抗营养因子

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第二节 植物凝集素 （lectin）
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植物凝集素称为植物性红细胞凝集素 （phytohemagglutinin）或称为红细胞凝集素 （hemagglutinin），是一种能凝集动物红细 胞的蛋白质
目前以及发现有800多种植物具有凝集活性， 其中600多种属于豆科植物
非免疫球蛋白本质的蛋白质和糖蛋白 具有凝集红细胞、淋巴细胞、真菌和细胞原生 质体以及促进淋巴细胞转化的作用
胃肠道结构和功能的影响 植物凝集素可与胃肠道上皮细胞结合，减 少酶作用的机会 凝集素本身的糖蛋白结构不易被酶降解 免疫系统的影响 肠道黏膜免疫系统被抑制 抑制机体对抗原产生免疫反应
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四、毒性及钝化方法
生长：仔猪 > 大鼠；胰腺增生：雏鸡 > 仔猪 毒性：蓖麻毒蛋白、相思子毒蛋白毒素最强；
Trypsin inhibitor (mg/g) 0.24a
0.08c
1.77 0.19b
0.18b
1.78 0.19b
0.02
0.03 0.01
Tannins (mg/g)
a, b, c
0.49a
0.29c
0.37b
0.03
Values of the same row with different superscript differ (p<0.05). 1 Standard error of means.
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KTI抑制因子明显影响饲料采食量、饲料转化率 和日增重
BBI导致胰腺的大量分泌和胰腺肥大和增生（鼠、
禽） 猪、牛、犬则相反：无胰腺肿大、分泌没有增 强、胰蛋白酶分泌下降、胰蛋白酶抑制因子作 用 → 蛋白质消化利用效率下降
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五、危害
敏感性：仔猪、犊牛、雏鹅 > 雏鸡、小鼠、大鼠
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(a): ground lupine; (b): expanded lupine; (c): flaked lupine
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Table 3. Effects of different processing method on anti-nutritional factors in lupine (n = 3 per lupine) Items Alkaloids (%) Phytic acid (%) Stachyose (%) Raffinose (%) Ground 0.03 0.58a 1.81 0.23a Expanded 0.01 0.16c Flaked 0.02 0.44b SEM1 0.01 0.06
饲料抗原蛋白
胀气因子 植酸 抗维生素因子
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第一节 蛋白酶抑制因子 （protease inhibitors, PIs）
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一、分布及分类
植物中，大豆、豌豆、菜豆、蚕豆等
生大豆中，蛋白酶抑制因子含量30 mg/g
蛋白酶抑制因子包括胰蛋白酶抑制因子和胰凝
乳酶抑制因子
分类：Kunitz抑制剂（KTI）、Bowman-Birk抑 制剂（BBI）和Kazal抑制剂
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四、抗营养作用及其机理
胰蛋白酶抑制因子可与小肠液中胰蛋白酶结合，
生成无活性的复合物，降低胰蛋白酶的活性
引起动物机体内蛋白质内源性消耗。胰蛋白酶 与胰蛋白酶抑制因子结合而排出体外，引起胰 腺进一步分泌更多的胰蛋白酶。胰蛋白酶中含 硫氨基酸高，造成机体S-AA缺乏不平衡
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KTI和BBI与蛋白酶结合形成稳定化合物，使胰蛋
> 兔、成年反刍动物；幼龄 > 成年；限制饲喂 >
自由采食 耐受量：鸡3-4 mg/g日粮；猪1.4-6.2 mg/g日粮
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六、蛋白酶抑制因子处理方法
热处理时最成功的蛋白酶抑制因子钝化处理方法；
KTI比BBI热敏感度高
传统的蒸煮、高温高压和烘烤的加热方法以外， 其他的热处理方法包括红外线处理、微波处理和 膨化处理 非热处理的去处蛋白酶抑制因子的方法包括射线 辐射照处理、酶处理、发芽处理等
超凝集素：至少2个以上的糖结合结构域组 29 成，可识别不同的糖基
二、化学结构及理化性质
二级或四级结构，由1个或多个亚基组成 每个亚基有1个与糖特异性结合的专一位点，可与 红细胞、淋巴细胞或小肠上皮细胞的特定糖基结合 大豆凝集素为四级结构，由4个亚基组成，并都有1 个共价连接的含有9个甘露糖的寡糖链 不耐湿热，> 95 ℃湿热条件下完全失活；耐干热
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凝集素的来源分类：


植物凝集素
动物凝集素 微生物凝集素
凝集素亚基的结构特征分类： 部分凝集素：单一多肽蛋白，只含有1个糖 结合结构域，不能凝集细胞和沉积复合糖 全凝集素：至少2个相同或高度同源的糖结 合结构域，能凝集细胞和沉积复合糖


嵌合凝集素：1个或多个糖结合结构域及1个 具有酶活性或其他生物活性的结构域组成
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二、化学结构
Kunitz胰蛋白酶抑制因子 181个AA组成，含有4个Cys，形成2个二硫键 相对分子量21500左右 一个活性中心，位于第63号Arg和第64号Ile 之间 对胰蛋白酶直接、专一的起作用
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Bowman-Birk蛋白酶抑制因子
结构类似于蛋白质
相对分子量6000-10000
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四、单宁的营养意义 植物的一种保护物质 低浓度的单宁可降低饲料蛋白质的瘤胃内
降解，提高饲料含N物质的利用率
抑制线虫生存能力，抵抗肠道寄生虫 减少瘤胃鼓胀的发生
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第 四 节
非 淀 粉 多 糖
（non-starch polysaccharide, NSP）
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多糖从化学上分为两种类型即贮存多糖和结构多 糖。贮存多糖主要为淀粉，而结构多糖通常称为 非淀粉多糖。 植物组织中除淀粉以外的所有的碳水化合物的总
水解单宁： 糖和有机酸聚合形成的低聚物 相对分子量500-3000 酶解（单宁酶、苦杏仁酶）或酸解产物： 单糖、没食子酸或逆没食子酸
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缩合单宁： 羟基黄烷类单元构成的聚合物 相对分子量1900-28000
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缩合单宁：
不易水解
水解产物：红色的花色素（花青素、飞燕草色
含有大量的Cys
2个独立的活性中心，可以和不同的酶结合 亚型（I-V）
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Kazal抑制剂
相对分子量6000
含有3个二硫键
牛胰蛋白酶抑制因子
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三、理化性质
Kunitz：
不溶于乙醇；遇酸和蛋白酶易失活；热不稳定：
80 ℃时短时间加热变性；90 ℃不可逆失活 Bowman-Birk： 不溶于丙酮；对热、酸较稳定；105 ℃干热 10min仍可保持活性；不易被蛋白酶水解
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造成胃肠道的损伤


损伤小肠黏膜和肝脏
与胃肠道中蛋白质结合，形成不溶性的鞣酸蛋 白质 降低肠道上皮细胞的通透性，吸收能力下降 肠道毛细血管收缩引起肠液分泌减少，肠内容 物流通速度减慢，出现便秘 水解单宁可刺激胃肠道黏膜，引起出血性与溃 疡性肠胃炎

影响骨骼有机质的代谢，蛋鸡出现腿扭曲或胫 跗关节肿大
强酸强碱、Al3+、Pb2+、Ca2+、Mg2+、Ag+抑制作用
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三、抗营养作用及其机理
作为抗原，与小肠壁黏膜结合，引起机体产生
变态反应，影响养分吸收；
影响饲料适口性，降低动物采食量； 增加体内糖原，脂肪组织和蛋白质分解代谢； 导致消化酶活性改变以及内源性蛋白质大量分 泌丢失。
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甘薯、马铃薯和茶叶
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二、化学结构和理化性质 无定形固体，有涩味、吸湿性，对热稳定， 水溶液呈弱碱性 极性强：溶于水、甲醇、乙醇、丙酮等；微 溶于乙酸乙酯；不溶于乙醚、石油醚、氯仿、 苯等极性弱的溶剂
可与蛋白质、碳水化合物形成难溶或不溶性 的沉淀；富含Pro的蛋白质有很强的亲和力
重金属盐（乙酸铅、乙酸铜）、碱土金属的 氢氧化物或生物碱等溶液作用生成沉淀 与铁盐（Fe3+）反应，呈现蓝色或绿色 与维生素、果胶、淀粉及无机金属离子结合 生成复合物 38
白酶的活性被抑制
使胰黏膜的内分泌细胞释放更多的CCK-PZ激素， 能促使胰腺产生更多的消化酶（胰蛋白酶原、糜 蛋白酶原、弹性蛋白酶原、淀粉酶原等），造成 动物的胰腺代偿性增大 KTI明显影响动物的生长，这是由于降低了采食量， 影响氮的消化、吸收和沉积，内源氮损失大 引起胆囊排空速度加快，降低脂肪的吸收
素、花葵素等）
部分游离形式存在；部分以与蛋白质或细胞壁 中碳水化合物结合的形式存在 体外：游离的缩合单宁可抑制蛋白质和纤维的 消化
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二、抗营养作用及其机理 影响适口性，降低采食量
味苦涩，适口性差 咀嚼过程与唾液黏蛋白结合并沉淀，降低 唾液的润滑作用，使口腔干涩 降低营养物质的消化率 与蛋白质、碳水化合物有很高的亲和力， 特别是缩合单宁，形成不溶物质，不能被 消化酶充分消化 与肠道消化酶结合，影响酶的活性和功能 与金属离子Ca2+、Fe2+、Zn2+发生沉淀反应 干扰Vit B12吸收
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一、分布及分类
植物中，豆科、茄科、大戟科、禾本科、百合
科和石蒜科等
大豆、菜豆、野豆、刀豆、花生、蓖麻等
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凝集素和糖结合的特异性分类： D-葡萄糖或D-甘露糖：伴刀豆凝集素A N-乙酰氨基葡萄糖：麦胚凝集素 N-乙酰基半乳糖胺：大豆凝集素 D-半乳糖：蓖麻凝集素 L-岩藻糖：荆豆凝集素 N-乙酰神经氨酸：马蹄蟹凝集素
番茄、豌豆凝集素最低
植物凝集素比胰蛋白酶抑制因子对热更敏感， 很容易被热处理消除； 蒸煮，高温高压，膨化和辐射等处理均能有效 钝化其活性；
但干热处理如烘烤的效果相对较低。
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第 三 节
单 宁
（tannin）
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一、分类及分布

结构和活性不同：水解单宁和缩合单宁 水解单宁：毒物；缩合单宁：抗营养因子 植物中：高粱籽实、豆类籽实、油菜籽实、
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维生素拮抗物或引起动物维生素需要量增加的抗营
养因子如双香豆素、硫胺素酶等。
刺激免疫系统的抗营养因子如抗原蛋白质等。 综合性抗营养因子如水溶性非淀粉多糖、单宁等。
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四、各种饲料抗营养因子的作用与处理方法
1. 2. 3. 4.
蛋白酶抑制因子 植物凝集素 单宁 非淀粉多糖
5.
6. 7. 8.
3
三、抗营养因子的分类
对蛋白质的消化利用有不良影响的抗营养因 子如胰蛋白酶和胰凝乳酶抑制因子、植物凝 集素、酚类化合物、皂化物等 对碳水化合物的消化利用有不良影响的抗营 养因子如淀粉酶抑制剂、酚类化合物、胃胀 气因子等 对矿物质的消化利用有不良影响的抗营养因 子如植酸、草酸、棉酚、硫葡萄糖苷等
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反刍动物的影响

与瘤胃细菌酶或植物细胞壁碳水化合物结合，
形成不易消化的复合物而降低粗纤维的消化 率

对蛋白质的保护作用：缩合单宁与蛋白质结 合形成难溶性物质，避免瘤胃细菌对蛋白质
的降解和脱氨作用，提高EAA和N的吸收
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三、单宁的处理方法 高温蒸煮、高温高压对去除单宁有一定的作用， 可提高饲料能量和蛋白质消化率。但烘烤、微 波和红外线等热处理方法作用不大。 去除单宁的最有效方法是脱壳处理 克服单宁抗营养作用的另一种方法是在日粮中 添加动物脂肪
第四章 饲料抗营养因子 （antinutritional factors, ANFs）
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一、抗营养因子的定义
饲料中某些阻碍营养成分消化、吸收和 利用的物质称为饲料的营养因子
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二、研究饲料抗营养因子的意义
对深化传统的营养研究有重要意义，通过探 讨营养机理，阐明营养物质的消化、吸收、 代谢和利用。 有助于提高饲料加工处理的效果和效率，促 进饲料加工工艺的改进。 可以开辟新的饲料资源，开发和利用更多的 非常规饲料原料。 研究抗营养因子的机理，对开展动物营养调 控理论的研究有重要意义。
三、抗营养作用及其机理
抑制胸腺生长，导致但藏，胰腺，小肠增生肥
大；
大量摄入植物凝集素时，进入血液循环系统， 导致特异性IgG凝集素抗体的产生，致使动物体 重迅速下降，乃至中毒死亡。 降低肠道某些酶如肠激酶的活性，改变肠道微
生物生态环境，并对免疫系统有破坏作用。
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采食量的影响
植物凝集素（菜豆、翼豆、刀豆、蚕豆、 大豆）影响胆囊收缩素等激素的分泌，促 使采食量和胃排空速率下降