饲料抗营养因子.pptx
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1、1一、抗营养因子的定义一、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利用的物质称为饲料的营养因子第1页/共137页2二、研究饲料抗营养因子的意义二、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、代谢营养机理,阐明营养物质的消化、吸收、代谢和利用。和利用。有助于提高饲料加工处理的效果和效率,促进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。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可以开辟新的饲料资源,
2、开发和利用更多的非常规饲料原料。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。理论的研究有重要意义。第2页/共137页3三、抗营养因子的分类三、抗营养因子的分类对对蛋白质蛋白质的消化利用有不良影响的抗营养因子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、如胰蛋白酶和胰凝乳酶抑制因子、植物凝集素、酚类化合物、皂化物等酚类化合物、皂化物等对对碳水化合物碳水化合物的消化利用有不良影响的抗营养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、胃胀气因因子如淀粉酶抑制剂、酚类化合物、胃胀气因子等子
3、等对对矿物质矿物质的消化利用有不良影响的抗营养因子的消化利用有不良影响的抗营养因子如植酸、草酸、棉酚、硫葡萄糖苷等如植酸、草酸、棉酚、硫葡萄糖苷等第3页/共137页4维生素维生素拮抗物或引起动物维生素需要量增加的抗营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。养因子如双香豆素、硫胺素酶等。刺激刺激免疫系统免疫系统的抗营养因子如抗原蛋白质等。的抗营养因子如抗原蛋白质等。综合性综合性抗营养因子如水溶性非淀粉多糖、单宁等。抗营养因子如水溶性非淀粉多糖、单宁等。第4页/共137页5四、各种饲料抗营养因子的作用与处理方法四、各种饲料抗营养因子的作用与处理方法1.蛋白酶抑制因子蛋白
4、酶抑制因子2.植物凝集素植物凝集素3.单宁单宁4.非淀粉多糖非淀粉多糖5.饲料抗原蛋白饲料抗原蛋白6.胀气因子胀气因子7.植酸植酸8.抗维生素因子抗维生素因子第5页/共137页6第一节第一节 蛋白酶抑制因子蛋白酶抑制因子(protease inhibitors,PIs)第6页/共137页7一、分布及分类植物中,大豆、豌豆、菜豆、蚕豆等植物中,大豆、豌豆、菜豆、蚕豆等生大豆中,蛋白酶抑制因子含量生大豆中,蛋白酶抑制因子含量30 mg/g30 mg/g蛋白酶抑制因子包括胰蛋白酶抑制因子和胰凝乳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酶抑制因子分类:分类:KunitzKunitz抑制剂(
5、抑制剂(KTIKTI)、)、Bowman-BirkBowman-Birk抑制抑制剂(剂(BBIBBI)和)和KazalKazal抑制剂抑制剂第7页/共137页8二、化学结构KunitzKunitz胰蛋白酶抑制因子胰蛋白酶抑制因子l181181个个AAAA组成,含有组成,含有4 4个个CysCys,形成,形成2 2个二硫键个二硫键l相对分子量相对分子量2150021500左右左右l一个活性中心,位于第一个活性中心,位于第6363号号ArgArg和第和第6464号号IleIle之间之间l对胰蛋白酶直接、专一的起作用对胰蛋白酶直接、专一的起作用第8页/共137页9第9页/共137页10Bowman-
6、BirkBowman-Birk蛋白酶抑制因子蛋白酶抑制因子l结构类似于蛋白质结构类似于蛋白质l相对分子量相对分子量6000-100006000-10000l含有大量的含有大量的CysCysl2 2个独立的活性中心,可以和不同的酶结合个独立的活性中心,可以和不同的酶结合l亚型(亚型(I-VI-V)第10页/共137页11第11页/共137页12KazalKazal抑制剂抑制剂l相对分子量相对分子量60006000l含有含有3 3个二硫键个二硫键l牛胰蛋白酶抑制因子牛胰蛋白酶抑制因子第12页/共137页13三、理化性质KunitzKunitz:不溶于乙醇;遇酸和蛋白酶易失活;热不稳定:不溶于乙醇;
7、遇酸和蛋白酶易失活;热不稳定:80 80 时短时间加热变性;时短时间加热变性;90 90 不可逆失活不可逆失活Bowman-BirkBowman-Birk:不溶于丙酮;对热、酸较稳定;不溶于丙酮;对热、酸较稳定;105 105 干热干热10min10min仍可保持活性;不易被蛋白酶水解仍可保持活性;不易被蛋白酶水解第13页/共137页14四、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,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。胰蛋白酶与引起动物机体内蛋白质内源性消耗。胰蛋
8、白酶与胰蛋白酶抑制因子结合而排出体外,引起胰腺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,造成机体氨基酸高,造成机体S-AAS-AA缺乏不平衡缺乏不平衡第14页/共137页15KTIKTI和和BBIBBI与蛋白酶结合形成稳定化合物,使胰蛋与蛋白酶结合形成稳定化合物,使胰蛋白酶的活性被抑制白酶的活性被抑制使胰黏膜的内分泌细胞释放更多的使胰黏膜的内分泌细胞释放更多的CCK-PZCCK-PZ激素,激素,能促使胰腺产生更多的消化酶(胰蛋白酶原、糜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
9、原等),造成蛋白酶原、弹性蛋白酶原、淀粉酶原等),造成动物的胰腺代偿性增大动物的胰腺代偿性增大KTIKTI明显影响动物的生长,这是由于降低了采食量,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,降低脂肪的吸收引起胆囊排空速度加快,降低脂肪的吸收第15页/共137页16第16页/共137页17KTIKTI抑制因子明显影响饲料采食量、饲料转化率抑制因子明显影响饲料采食量、饲料转化率和日增重和日增重BBIBBI导致胰腺的大量分泌和胰腺肥大和增生(鼠、导致胰腺的大量分泌和胰腺肥大和增生(鼠、禽)禽)猪、牛、犬
10、则相反:无胰腺肿大、分泌没有增强、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蛋白质消化利用效率下降第17页/共137页18五、危害敏感性:仔猪、犊牛、雏鹅敏感性:仔猪、犊牛、雏鹅 雏鸡、小鼠、大鼠雏鸡、小鼠、大鼠 兔、成年反刍动物;幼龄兔、成年反刍动物;幼龄 成年;限制饲喂成年;限制饲喂 自由采食自由采食耐受量:鸡耐受量:鸡3-4 mg/g3-4 mg/g日粮;猪日粮;猪1.4-6.2 mg/g1.4-6.2 mg/g日粮日粮第18页/共137页19六、蛋白酶抑制因子处理方法热处理时最成功的蛋
11、白酶抑制因子钝化处理方法;热处理时最成功的蛋白酶抑制因子钝化处理方法;KTIKTI比比BBIBBI热敏感度高热敏感度高传统的蒸煮、高温高压和烘烤的加热方法以外,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、微波处理和其他的热处理方法包括红外线处理、微波处理和膨化处理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、发芽处理等辐射照处理、酶处理、发芽处理等第19页/共137页20(a):ground lupine;(b):expanded lupine;(c):flaked lupine第20页/共137页
12、21Table 3.Effects of different processing method on anti-nutritional factors in lupine(n=3 per lupine)ItemsGroundExpandedFlakedSEM1Alkaloids(%)0.030.010.020.01Phytic acid(%)0.58a0.16c0.44b0.06Trypsin inhibitor(mg/g)0.24a0.08c0.18b0.02Stachyose(%)1.811.771.780.03Raffinose(%)0.23a0.19b0.19b0.01Tannins
13、(mg/g)0.49a0.29c0.37b0.03a,b,c Values of the same row with different superscript differ(p 95 95 湿热条件下完全失活;耐干热湿热条件下完全失活;耐干热强酸强碱、强酸强碱、AlAl3+3+、PbPb2+2+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、AgAg+抑制作用抑制作用第29页/共137页30三、抗营养作用及其机理三、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;态反应,影响养分吸收;影响饲料适口性,降低动物采食量;影响饲料适
14、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致消化酶活性改变以及内源性蛋白质大量分泌丢失。丢失。第30页/共137页31三、抗营养作用及其机理三、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;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,导大量摄入植物凝集素时,进入血液循环系统,导致特异性致特异性IgGIgG凝集素抗体的产生,致使动物体重凝集素抗体的产生,致使动物体重迅速下降,乃至中毒死亡。迅速下降,乃至中毒死亡。降低肠道某些酶如肠激酶的活
15、性,改变肠道微生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。物生态环境,并对免疫系统有破坏作用。第31页/共137页32采食量的影响采食量的影响l植物凝集素(菜豆、翼豆、刀豆、蚕豆、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使采食量和胃排空速率下降胃肠道结构和功能的影响胃肠道结构和功能的影响l植物凝集素可与胃肠道上皮细胞结合,减植物凝集素可与胃肠道上皮细胞结合,减少酶作用的机会少酶作用的机会l凝集素本身的糖蛋白结构不易被酶降解凝集素本身的糖蛋白结构不易被酶降解免疫系统的影
16、响免疫系统的影响l肠道黏膜免疫系统被抑制肠道黏膜免疫系统被抑制l抑制机体对抗原产生免疫反应抑制机体对抗原产生免疫反应第32页/共137页33四、毒性及钝化方法四、毒性及钝化方法生长:仔猪生长:仔猪 大鼠;胰腺增生:雏鸡大鼠;胰腺增生:雏鸡 仔猪仔猪毒性:蓖麻毒蛋白、相思子毒蛋白毒素最强;番毒性:蓖麻毒蛋白、相思子毒蛋白毒素最强;番茄、豌豆凝集素最低茄、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;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蒸煮,高温高压,膨化和辐射等处理均能有效钝化其活性;化其活性;但干热处
17、理如烘烤的效果相对较低。但干热处理如烘烤的效果相对较低。第33页/共137页34第第 三三 节节 单单宁宁(tannin)第34页/共137页35第35页/共137页36一、分类及分布一、分类及分布结构和活性不同:水解单宁和缩合单宁结构和活性不同: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、植物中:高粱籽实、豆类籽实、油菜籽实、甘薯、马铃薯和茶叶甘薯、马铃薯和茶叶第36页/共137页37二、化学结构和理化性质二、化学结构和理化性质无无定定形形固固体体,有有涩涩味味、吸吸湿湿性性,对对热热稳稳定定,水水溶液呈弱碱
18、性溶液呈弱碱性极极性性强强:溶溶于于水水、甲甲醇醇、乙乙醇醇、丙丙酮酮等等;微微溶溶于于乙乙酸酸乙乙酯酯;不不溶溶于于乙乙醚醚、石石油油醚醚、氯氯仿仿、苯苯等极性弱的溶剂等极性弱的溶剂可可与与蛋蛋白白质质、碳碳水水化化合合物物形形成成难难溶溶或或不不溶溶性性的的沉淀;富含沉淀;富含ProPro的蛋白质有很强的亲和力的蛋白质有很强的亲和力重重金金属属盐盐(乙乙酸酸铅铅、乙乙酸酸铜铜)、碱碱土土金金属属的的氢氢氧化物或生物碱等溶液作用生成沉淀氧化物或生物碱等溶液作用生成沉淀与铁盐(与铁盐(FeFe3+3+)反应,呈现蓝色或绿色)反应,呈现蓝色或绿色与与维维生生素素、果果胶胶、淀淀粉粉及及无无机机金
19、金属属离离子子结结合合生生成复合物成复合物第37页/共137页38水解单宁:水解单宁:糖和有机酸聚合形成的低聚物糖和有机酸聚合形成的低聚物相对分子量相对分子量500-3000500-3000酶解(单宁酶、苦杏仁酶)或酸解产物: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单糖、没食子酸或逆没食子酸第38页/共137页39缩合单宁:缩合单宁:羟基黄烷类单元构成的聚合物羟基黄烷类单元构成的聚合物相对分子量相对分子量1900-280001900-28000第39页/共137页40缩合单宁:缩合单宁:不易水解不易水解水解产物:红色的花色素(花青素、飞燕草色水解产物:红色的花色素(花青素
20、、飞燕草色素、花葵素等)素、花葵素等)部分游离形式存在;部分以与蛋白质或细胞壁部分游离形式存在;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体外:游离的缩合单宁可抑制蛋白质和纤维的消化消化第40页/共137页41二、抗营养作用及其机理二、抗营养作用及其机理影响适口性,降低采食量影响适口性,降低采食量l味苦涩,适口性差味苦涩,适口性差l咀嚼过程与唾液黏蛋白结合并沉淀,降低唾咀嚼过程与唾液黏蛋白结合并沉淀,降低唾液的润滑作用,使口腔干涩液的润滑作用,使口腔干涩降低营养物质的消化率降低营养物质的消化率l与蛋白质、碳水化合物有很高的
21、亲和力,特与蛋白质、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,不能被消别是缩合单宁,形成不溶物质,不能被消化酶充分消化化酶充分消化l与肠道消化酶结合,影响酶的活性和功能与肠道消化酶结合,影响酶的活性和功能l与金属离子与金属离子CaCa2+2+、FeFe2+2+、ZnZn2+2+发生沉淀反应发生沉淀反应l干扰干扰Vit BVit B1212吸收吸收第41页/共137页42造成胃肠道的损伤造成胃肠道的损伤l损伤小肠黏膜和肝脏损伤小肠黏膜和肝脏l与胃肠道中蛋白质结合,形成不溶性的鞣酸蛋与胃肠道中蛋白质结合,形成不溶性的鞣酸蛋白质白质l降低肠道上皮细胞的通透性,吸收能力下降降低肠道上皮细
22、胞的通透性,吸收能力下降l肠道毛细血管收缩引起肠液分泌减少,肠内容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,出现便秘物流通速度减慢,出现便秘l水解单宁可刺激胃肠道黏膜,引起出血性与溃水解单宁可刺激胃肠道黏膜,引起出血性与溃疡性肠胃炎疡性肠胃炎l影响骨骼有机质的代谢,蛋鸡出现腿扭曲或胫影响骨骼有机质的代谢,蛋鸡出现腿扭曲或胫跗关节肿大跗关节肿大第42页/共137页43反刍动物的影响反刍动物的影响l与瘤胃细菌酶或植物细胞壁碳水化合物结合,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形成不易消化的复合物而降低粗纤维的消化率l对蛋白质的保护作用:缩合单
23、宁与蛋白质结合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,提高解和脱氨作用,提高EAAEAA和和N N的吸收的吸收第43页/共137页44三、单宁的处理方法三、单宁的处理方法高高温温蒸蒸煮煮、高高温温高高压压对对去去除除单单宁宁有有一一定定的的作作用用,可可提提高高饲饲料料能能量量和和蛋蛋白白质质消消化化率率。但但烘烘烤烤、微微波和红外线等热处理方法作用不大。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去除单宁的最有效方法是脱壳处理克克服服单单宁宁抗抗营营养养作作用用的的另另一一种种方方
24、法法是是在在日日粮粮中中添加动物脂肪添加动物脂肪第44页/共137页45四、单宁的营养意义四、单宁的营养意义植物的一种保护物质植物的一种保护物质低低浓浓度度的的单单宁宁可可降降低低饲饲料料蛋蛋白白质质的的瘤瘤胃胃内内降解,提高饲料含降解,提高饲料含N N物质的利用率物质的利用率抑制线虫生存能力,抵抗肠道寄生虫抑制线虫生存能力,抵抗肠道寄生虫减少瘤胃鼓胀的发生减少瘤胃鼓胀的发生第45页/共137页46第第四四节节 非非 淀淀 粉粉 多多 糖糖(non-starch polysaccharide,NSP)第46页/共137页47多糖从化学上分为两种类型即贮存多糖和结构多多糖从化学上分为两种类型即贮
25、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糖。贮存多糖主要为淀粉,而结构多糖通常称为非淀粉多糖。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植物组织中除淀粉以外的所有的碳水化合物的总称,由纤维素、半纤维素、果胶等组成。称,由纤维素、半纤维素、果胶等组成。纤维曾被看成是一种不能被哺乳动物消化酶所消纤维曾被看成是一种不能被哺乳动物消化酶所消化的日粮组成成分化的日粮组成成分,后来根据化学方法又把纤维看后来根据化学方法又把纤维看成是成是NSPNSP和木质素的总和。和木质素的总和。第47页/共137页48NSPNSP纤维素纤维素半纤维素半纤维素果胶果胶-葡聚糖葡聚糖 阿拉伯木聚糖
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