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研究表明，麦类是饲料工业可开发利用的新资源，但是麦类作物中存在抗营养因子（指对人和动物的生长和健康有不利影响的非纤维性天然物质，Anti-nutritionalfactors，ANFs）。ANFs通过干扰养殖动物体内消化过程起到抗营养作用，主要表现在以下几个方面：降低饲料蛋白质消化利用率；降低微量元素的溶解度；增加微生素的需要量等。如何降低麦类作物中的ANFs，改善饲料的营养价值，是饲料界亟待解决的一个重要课题。韩建林等（1999）、贺英等（1996）先后报道了相关的方法，包括物理方法、化学方法、生物方法等。1954年Jenson最早将酶用于鸡饲料中，取得了良好效果。随后顾岱芳等（1996）、陈勇等（1998）、克利福德?亚当斯（1998）、史钧等（1999）、 一、麦类作物的抗营养因子 小麦、大麦等麦类作物都含有多种ANFs，非淀粉多糖(Non-starchpolysaccharide，NSP）是最重要的一类。NSP不易被畜禽肠道的消化酶消化，并且增加消化道内容物的粘性，限制胃肠道消化液的分泌，影响肠道中微生物菌群的正常状态，从而降低动物的采食量，抑制生长。 1、主要抗营养因子 早在1952年PreceI.A和Macrenziek.G就已证实麦类作物中主要含有两类非淀粉多糖物质-β-葡聚糖和木聚糖。 （1）β-葡聚糖（β-glucosan） β-葡聚糖是自然合成的多聚糖，由右旋葡萄糖以β-构型连接而构成的多聚物，依次通过β-（1-3），（1-4）糖苷键线性连接而成，即通常所说的混合链β-葡聚糖。 β-葡聚糖中β（1-3）和β（1-4）键的排布无一定的规则，崦对某一种来源的β-葡聚糖来说，其β（1-3）与β（1-4）的比例是较为恒定的。Bengtsson等（1990）指出大麦中β-葡聚糖约含70%的β（1-4）和30%的β（1-3）键，它们的分子量和构型因大麦品种的不同而不同。Edney等（1991）也得到相似的结论。 β-葡聚糖的理化特征与其结构密切相关，由于β（1-3）和β（1-4）混合键的存在，其溶液呈现许多独特的物理化学特性，如粘度增大、表面活性增强、吸水性和持水性增高、吸附阳离子和有机物等，从而影响动物的消化过程。AnnisonandChoet(1991)，Marpuardt(1995)的研究认为：β-葡聚糖的粘稠性是它的主要抗营养特性。 （2）戊（木）聚糖（Xylan） 木聚糖及其衍生物是一些植物及其籽实体的重要组成部分，是自然界主要的可再生有机资源，它是由D-木糖单位主干[以β（1-4）键相连]和L-阿拉伯糖分枝[以α（1-2）键和α（1-3）键相连]所组成的聚合物。由于它是由阿拉伯糖和木糖组成，也叫阿拉伯木聚糖或戊聚糖。自然界中的木聚糖主要是由木糖通过β（1-4）糖苷键连接成链状结构，这种链状木聚糖含有乙酰其、阿拉伯糖残基、葡萄糖醛酸残基等侧链，通常以氢键与纤维素结合共存于植物中或种子中。高吸水性、粘稠性是它的主要抗营养特性，易在肠道内形成较高的粘度，阻止肠道消化液与食糜的充分混合，从而阻止蛋白质、脂肪的消化吸收，降低饲料的转化率。 （3）β-葡聚糖、木聚糖在麦类作物中的含量 因品种、生长环境、生长阶段、加工储存条件等因素的影响，不同麦类作物中，β-葡聚糖和木聚糖含量不一样，水溶性木聚糖、水溶性β-葡聚糖以及总木聚糖和β-葡聚糖的比值均有不同。（见表1）。 表1麦类作物中主要抗营养因子含量 作物种类总木聚糖β-葡聚糖总木聚糖/β-葡聚糖水溶性木聚糖水溶性β-葡聚糖大麦5.694.391.310.722.89燕麦7.653.372.270.512.13小麦6.630.6510.21.040.67黑麦8.491.894.612.450.68小黑麦7.060.6510.91.300.52 由表1可见，黑麦中的总木聚糖含量最高，大麦和燕麦中的β-葡聚糖含量较高。从总木聚糖与β-葡聚糖的比值看，大麦和燕麦中的NSP以β-葡聚糖为主，小麦、黑麦、小黑麦中含量高，而大麦和燕麦中的水溶性β-葡聚糖较高。总之，β-葡聚糖是大麦和燕麦的主要抗营养因子，木聚糖是小麦、黑麦和小黑麦的主要抗营养因子。 （4）β-葡聚糖和木聚糖的抗营养效应 Patel等（1980）、Philp（1995）研究资料表明，β-葡聚糖和木聚糖能结合大量水分，增加消化道内容物和粘稠度，由于食糜在消化道停留时间的延长，微生物大量增殖，使动物可吸收养分减少，导致动物生产性能下降。Irish（1993）和Campbell（1983、1986）等研究表明，β-葡聚糖和木聚糖能直接结合消化道中的蛋白酶、脂肪酶等消化酶，使其活性降低，由于代谢补偿作用，增加了蛋白质、脂类和电解质等内源物质的分泌，降低它们在体内的储备。另有试验表明，β-葡聚糖和木聚糖的含量，直接影响到饲料的表观代谢能值，Choct等（1990）检测了NSP和表观代谢能的关系，发现随着NSP含量的增加，饲料表观代谢能呈线性降低。 2、其它抗营养因子 （1）植酸 ①植酸的结构及其在麦类作物中的含量 植酸及其盐类存在于麦类作物中，既是难消化利用的磷源、又是一种抗营养因子，它的结构复杂，在自然界中最常见的结构。 植酸分子含有6个磷酸基因，能与许多阳离子如Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+等结合形成螯合物，该螯合物不易分解，因而植酸分子上的磷和阳离子不易被动物所利用。sharma(1975）指出，植酸盐浓度最高期是在植物成熟时期，植酸以不同含量广泛在于各种植物果实，在大多数植物原料中60-80%的磷以植酸磷形式存在（见表2）。 表2麦类作物及加工产品中植酸磷含量 饲料小麦大麦燕麦粗小麦粉小麦麸总磷0.360.340.360.471.37植酸磷0.240.190.200.350.96植酸磷比例6756567470 ②植酸的抗营养效应 由于非反刍动物不能或很少分泌植酸酶，磷的利用率低且植酸磷在胃肠道的消化过程中，还可与多种金属离子如Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+等螯合成相应的不溶性复合物。Mihailovic(1965)指出，植酸及其前体，从1-植酸环已酯（IP1）到6-磷酸环已酯（IP6）皆可显著影响矿物元素的利用率。Cawley等（1968）报道：在发芽小麦中，植酸通过与钙结合，抑制植物淀粉酶活性，此外还抑制蛋白酶、脂肪酶的活性，从而影响动物对蛋白质和碳水化合物的消化吸收。黄遵锡等（1998）、聂国兴等（1999）研究也得到相似的结论。另有研究表明，植酸以金属阳离子为介质生成植酸-金属阳离子-蛋白质三元复合物，从而降低饲料蛋白的消化利用率。 （2）抗VB1酶及抗VB6因子 麦类作物中也存在使维生素失活或引起维生素需要量增加的抗VB1酶及抗VB6因子，该类物质的化学结构多样，按抗营养作用可分为两类：一类是破坏维生素的生物活性，从而降低其效价；另一类是化学结构与某种维生素相似，在动物体消化吸收过程中与该维生素竞争，从而干扰动物对某种维生素的利用，引发相应的维生素缺乏症，近年来因内外对这些抗营养因子的研究还比较少。 二、抗营养因子降解酶研究进展 饲料中抗营养因子水平太高，会给养殖动物的健康生长带来很多负面影响，所以必须采取相应的措施，使其副产品或原料的有害组分失效或脱毒，以提高饲料利用率。目前，众多研究表明，采用NAFs降解酶是降解麦类作物ANFs的有效技术。 酶作为一种新型的饲料添加剂，为开辟新的饲料资源和挖掘畜禽最大生产性能提供了可能性，大量的试验表明，酶制剂主要通过以下途径发挥其作用：参与细胞壁降解，使酶与底物充分接触，增进现有养分的消化；水解非淀粉多糖（NSP），降低消化道内容物的粘度；消除抗营养因子；补充内源酶不足，改进动物自身肠道酶的作用效果；使某些成分在消化道内的消化位点转移，如NSP的消化由大肠转入小肠，使消化后的营养素更易于吸收；改变消化道内菌群分布（Dierik，1996）。酶作为一种新型饲料添加剂，不仅能降低饲料成本、改善饲料品质，还可以增强动物免疫力、改善内分泌、提高动物生产性能、减少疾病与环境污染。所以，饲用酶制剂的应用越来越受到人们的重视。 1、β-葡聚糖酶在饲料中的应用 Classen等（1998）和MeNab（1992）的研究表明，大麦对家禽饲养价值较低，主要与其中含有β-葡聚糖有关。刘燕强、韩正康等（1998）对肉鸡的研究发现，粗酶制剂加到大麦为基础的饲料中，能使胸肌率显著提高，腿肌率显著降低，肝脏体重比和心脏体重比显著提高（P<0.05）。Jensen等（1957）在含3.5%珍珠大麦的基础饲料中分别添加0.1%和0.45%两种水平的粗酶制剂饲喂鸡，结果使1周龄-4周龄）的试验鸡增重和饲料转率明显提高，Wang等（1992）和Friesen等（1992）进一步证实了上述结果。越来越多的试验结果表明，酶制剂之所以提高家畜对大麦消化率和代谢能，与酶制剂中含β-葡聚糖酶有关，White（1981，1983）证明，酶制剂改善鸡生产性能的原因，并不是提高来自β-葡聚糖的葡萄糖的利用率，而主要与降低大麦饲料中β-葡聚糖在鸡肠道产生的粘性有关。 β-葡聚糖酶在以大麦为基础的家禽饲料中应用的效果比较一致，但在以大麦为基础的猪饲料中，应用效果比较一致，但在以大麦为基础的猪饲料中，应用效果不很一致。Befold（1995）以屠宰方式研究添加β-葡聚糖酶对仔猪大麦型日粮的影响，结果表明：β-葡聚糖酶显著提高了结肠和小肠后3/4段蛋白质消化率和仔猪增重率，对淀粉消化率没有影响。 总之，β-葡聚糖酶对β-葡聚糖的降解，降低了肠道食糜的粘性，为体内各种消化酶提供了有利的作用环境，使各种营养物质消化吸收率明显提高。 2、戊（木）聚糖酶在饲料中的应用 Halpin等（1936）断言，黑麦中含有非特异性抗营养因子-木聚糖，不适合喂家禽，ChocltandAnnison、PartridgeandWytt等（1992）研究证明在黑麦饲料中加入木聚糖酶后，肉鸡的增重增加。木聚糖酶属水解性酶，包括内切β-葡聚糖酶、外切β-葡聚糖酶和β-木二糖苷酶，能打破木聚糖的分支结构，使木聚糖成为分子量较小的聚合物，然而纯木聚糖酶加入黑麦饲料，不如使用粗酶制剂效果好，酶的添加无法完全消除木聚糖在肠道内产生的粘性。大量研究表明：把木聚糖酶添加在黑麦饲料中，对肉仔鸡生长性能有正面疚。与加入黑麦饲料相比，添加木聚糖酶于小麦饲料中能明显提高小麦饲料的表观代谢能和蛋白质消化率，使用效果比用在黑麦中更为显著，并且能够消除不同来源和不同品种小麦的差异性。 3、植酸酶分为内源性植酸酶和外源性植酸酶。 Nelson等（1976）发现，植酸酶以高浓度天然存在于Aspergillus、Ficuum、黑曲霉和小麦麸的培养物中。Eeckhout等（1994）对51种饲料的植酸酶活性进行分析，发现有明显植酸酶活性（>100μ/kg）的很少。Simons等（1997）报道，通过肉仔鸡试验证明，日粮中添加植酸酶可使磷的利用率显著提高，特别是添加在低磷饲料中有将磷的利用率提高60%。黄忠等（1997）、但堂胜等（1997）报道，用添加植酸酶的方式代替向饲料中添加无机磷，鸡的产蛋性能不变，而产蛋率、蛋重、饲料报酬等都有改善。Jackson等（1996）在斑点叉尾鱼回鱼饲料中用灞涂法添加植酸酶进行试验，结果表明，添加植酸酶能促进鱼体骨骼中磷的沉积，粪磷较对照组降低33%。 三、结束语 近年来，国内外对麦类饲料中β-葡聚糖、木聚糖、植酸等ANFs结构、作用机理等方面都有了比较清楚的认识，在动物饲料中添加适量的酶可提高饲料的利用率，如NSP降解酶能提高燕麦、大麦、黑麦、小黑麦和小麦的营养价值，植酸酶在控制环境污染方面也发挥了很大的作用。研究表明，酶制剂对饲料资源的开发利用有重要的意义，但是酶制剂作为一种新型饲料添加剂，其许多作用机制目前尚不十分清楚。而且对一些抗营养因子的研究还不够深入，如对养殖动物饲料中抗营养因子还没制订出相应的限制指标；不同饲料中ANFs的含量等方面还有必要进行更深入的研究。 |
