譚 權(quán) ，孫得發(fā)

（1. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究所，四川成都 611130；2. 諾偉司國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司，上海 200080）

抗?fàn)I養(yǎng)因子是指由植物代謝產(chǎn)生的并以不同機(jī)制對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生抗?fàn)I養(yǎng)作用的物質(zhì)。飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要包括蛋白質(zhì)類、非淀粉多糖類、酚類、糖酯、皂甙、丹寧、植酸等[1]。其中蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子主要包括蛋白酶抑制因子、致敏蛋白、植物凝集素和醇溶蛋白等。它們通過(guò)不同方式直接或間接影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用，甚至影響畜禽健康和生產(chǎn)性能[2]。本文主要綜述飼料中的蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子的抗?fàn)I養(yǎng)效應(yīng)及其解決方案。

1 蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子的種類及其抗?fàn)I養(yǎng)效應(yīng)

1.1 致敏蛋白 致敏蛋白根據(jù)超速離心可分為 2S、7S、11S 和 15S 4種成分，其中7S組分主要是β-伴大豆球蛋白（β-conglycinin），而11S組分主要是球蛋白（glycinin），因此常稱glycinin為11S球蛋白，稱β-conglycinin為7S球蛋白。Glycinin和β-conglycinin是大豆中免疫原性最強(qiáng)的2種抗原蛋白[3]。Glycinin含量最高，占大豆籽實(shí)的25%～35%，是大豆中主要的貯藏蛋白。Glycinin是一種聚合蛋白質(zhì)，含糖蛋白較少，具有良好的熱穩(wěn)定性；其分子結(jié)構(gòu)緊密，大量酶切位點(diǎn)位于蛋白質(zhì)分子內(nèi)部，不易被內(nèi)源性蛋白酶識(shí)別和水解。β-conglycinin含量?jī)H次于glycinin，約占大豆蛋白質(zhì)含量的30%，為三聚體蛋白，分子量大，是導(dǎo)致過(guò)敏反應(yīng)的另一種主要抗原蛋白[4]。

Glycinin對(duì)仔豬腸道健康的影響與其影響腸上皮細(xì)胞通透性有關(guān)。韓蕊[5]研究表明，glycinin能使仔豬小腸上皮細(xì)胞通透性增加，并對(duì)仔豬小腸上皮細(xì)胞緊密連接蛋白造成不同程度的損傷。Sun等[6]研究表明，glycinin激發(fā)了系統(tǒng)性免疫反應(yīng)，降低仔豬生長(zhǎng)性能，且glycinin的致敏性具有劑量效應(yīng)。吳莉芳等[7]在魚上的研究中也發(fā)現(xiàn)，飼糧添加一定量glycinin使魚類腸道組織結(jié)構(gòu)完整性出現(xiàn)了不同程度的損傷。β-conglycinin是哺乳動(dòng)物腸道的致敏源，具有很強(qiáng)的致敏作用。Chen等[8]研究表明，β-conglycinin增加腸細(xì)胞應(yīng)激和炎癥蛋白質(zhì)的表達(dá)，導(dǎo)致仔豬腸道損傷。Zhao等[9]用不同濃度的β-conglycinin刺激仔豬小腸上皮細(xì)胞，結(jié)果表明，β-conglycinin顯著減少反式上皮電阻（TEER）、代謝活性和堿性磷酸酶（AP）活性，降低緊密連接蛋白mRNA的表達(dá)，且具有劑量效應(yīng)。Zhang等[10]研究表明，β-conglycinin降低建鯉飼料轉(zhuǎn)化率及體內(nèi)胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、脂肪酶的活性，減少腸細(xì)胞中抗氧化酶的含量，導(dǎo)致腸道消化吸收的功能障礙。郭林英[11]研究表明，β-conglycinin抑制了鯉魚腸上皮細(xì)胞增殖，減少腸上皮細(xì)胞的蛋白質(zhì)沉積，影響鯉魚腸上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性。

1.2 胰蛋白酶抑制因子 胰蛋白酶抑制因子（TrypsinⅠnhibitors，TⅠ）有多種，其組成和含量受品種、產(chǎn)地、氣候等因素影響。黑文靜[4]測(cè)定了927個(gè)大豆樣品，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)區(qū)大豆的TⅠ含量不同，最低在0.5%，最高達(dá)到5%。TⅠ富含二硫鍵，且具有一定的熱穩(wěn)定性，具有與蛋白酶結(jié)合的活性位點(diǎn)。TⅠ的抗?fàn)I養(yǎng)作用主要表現(xiàn)在結(jié)合胰蛋白酶、降低胰蛋白酶活性、導(dǎo)致胰腺增生、降低蛋白質(zhì)消化率、增加內(nèi)源損失等方面。TⅠ與內(nèi)源性蛋白酶結(jié)合，降低其活性，降低蛋白質(zhì)消化率；TⅠ引起胰腺機(jī)能亢進(jìn)，導(dǎo)致胰腺代償性增生和腫大；代償性分泌胰液會(huì)增加氨基酸的內(nèi)源性損失。在生產(chǎn)上往往會(huì)導(dǎo)致軟便、過(guò)料、腹瀉，最終影響動(dòng)物健康和生產(chǎn)性能。

1.3 大豆凝集素 大豆凝集素（Soybean Agglutinin，SBA）主要存在于大豆子葉細(xì)胞中，約為大豆蛋白質(zhì)總量的10%，在大豆籽實(shí)中占0.1%～0.4%[4]。SBA是具有特異性結(jié)合能力的糖蛋白，能特異性與小腸上皮細(xì)胞結(jié)合，破壞小腸正常結(jié)構(gòu)，影響體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收利用。潘麗[12]研究表明，凝集素增加仔豬小腸上皮細(xì)胞膜的通透性，降低緊密連接蛋白的表達(dá)水平，降低小腸上皮細(xì)胞的機(jī)械屏障功能。Buttle等[13]發(fā)現(xiàn)，高劑量SBA會(huì)嚴(yán)重破壞虹鱒和大西洋鮭的腸道結(jié)構(gòu)。Rouanet等[14]將含有0.25%純植物凝集素的飼料飼喂大鼠，發(fā)現(xiàn)其腸黏膜上腸激酶、堿性磷酸酶活性降低。

1.4 醇溶蛋白 醇溶蛋白是普遍存在于谷物原料的一種蛋白，玉米中醇溶蛋白占到玉米蛋白的35%左右，而高粱的醇溶蛋白占高粱蛋白的比例在60%以上。Hamaker等[15]測(cè)定了5個(gè)高粱樣品中的醇溶蛋白含量，約占高粱總蛋白含量的68.1%～72.9%。高粱醇溶蛋白屬于大分子蛋白，含有較多的半胱氨酸和組氨酸，容易形成較多二硫健。而動(dòng)物自身分泌的蛋白酶很難降解含有較多二硫鍵的復(fù)雜蛋白質(zhì)。另外，與玉米醇溶蛋白相比，高粱醇溶蛋白疏水性更高，由于在水溶環(huán)境下疏水蛋白和酶的結(jié)合率較低，因此對(duì)高粱蛋白消化率的影響更大。醇溶蛋白和谷物淀粉包裹在一起，如果醇溶蛋白沒有被消化，谷物淀粉不能充分釋放出來(lái)，谷物淀粉的消化率就會(huì)受到影響[16]。

2 消除蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子的方法

2.1 物理法 物理法包括脫殼、晾曬、蒸煮、焙炒、調(diào)質(zhì)、膨化等。飼料中的部分抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)熱不穩(wěn)定，如蛋白酶抑制劑、凝集素、尿酶等通過(guò)充分加熱即可使之變性失活。席鵬彬等[17]研究表明，125～140 下濕法擠壓加工可顯著降低生大豆的脲酶和TⅠ的活性，改變蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)，暴露出氨基酸殘基和酶切位點(diǎn)，有利于內(nèi)源蛋白酶的消化作用。Glycinin和β-conglycinin是熱穩(wěn)定性蛋白，常規(guī)加熱并不能徹底破壞其抗原活性，加熱處理的豆制品仍具有致敏源性[3]。Li[18]研究表明，膨化處理豆粕能降低仔豬血清中g(shù)lycinin和β-conglycinin的抗體效價(jià)，減輕仔豬的過(guò)敏反應(yīng)。飼料企業(yè)一般并不檢測(cè)豆制品的抗原蛋白含量，而是通過(guò)檢測(cè)脲酶活性和蛋白溶解度來(lái)評(píng)價(jià)豆制品的生熟度。此外，高溫處理會(huì)導(dǎo)致美拉德反應(yīng)和氨基酸損失，影響原料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

2.2 化學(xué)法 化學(xué)法主要是用化學(xué)試劑如乙醇、尿素、硫酸鹽等對(duì)原料進(jìn)行處理，其原理是這類化學(xué)試劑能破壞維持蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵和二硫鍵。侯水生等[19]研究表明，偏重亞硫酸鈉使生豆粕中的TⅠ活性下降50%～60%；用偏重亞硫酸鈉處理后的豆粕飼喂肉雞，肉雞增重、胰腺功能、飼料報(bào)酬、蛋白酶活性及蛋白質(zhì)利用率等各項(xiàng)指標(biāo)均顯著提高。張建云等[20]系統(tǒng)地研究了多種化學(xué)物質(zhì)對(duì)胰蛋白酶抑制因子活性的鈍化效果及其飼喂效果，結(jié)果顯示，用5%尿素處理生豆餅可使TⅠ活性大幅度降低，處理后生豆餅的飼喂價(jià)值與正常豆粕相當(dāng)?；瘜W(xué)鈍化法是去除蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子的有效途徑?；瘜W(xué)法大多都采用化學(xué)試劑浸泡原料，會(huì)導(dǎo)致部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失，還會(huì)有溶劑殘留的安全和環(huán)保問題，并且化學(xué)處理后的原料還需烘干除殘?zhí)幚?，不利于大?guī)模推廣使用。

2.3 生物學(xué)法 生物學(xué)方法主要包括2個(gè)方面，即直接加酶處理和通過(guò)微生物發(fā)酵處理。生物發(fā)酵降解抗原的效果較好，本質(zhì)上講也是利用微生物分泌的蛋白酶來(lái)降解抗原蛋白，但其設(shè)備投入大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、菌種變化大、產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定。從理論上講，蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子應(yīng)該需要蛋白酶來(lái)降解，但是這些蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子的一個(gè)典型特征是分子量較大、二硫鍵多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)物內(nèi)源性的蛋白酶對(duì)其降解效率低，因此需要特殊的蛋白酶來(lái)分解這些抗?fàn)I養(yǎng)因子。選擇具有高效降解蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子的蛋白酶，直接添加到飼料配方中，能降解抗?fàn)I養(yǎng)因子，協(xié)同動(dòng)物內(nèi)源性蛋白酶發(fā)揮作用，提高蛋白質(zhì)消化利用率和動(dòng)物的生長(zhǎng)性能。合理使用飼用蛋白酶制劑具有簡(jiǎn)單、方便、經(jīng)濟(jì)、安全、高效的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于促進(jìn)動(dòng)物腸道健康、提高養(yǎng)分利用率、提升養(yǎng)殖效益也具有重要意義。

3 解決方案

目前飼料工業(yè)去除蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子的方法主要是通過(guò)高溫處理，如膨化、高溫浸提，但是這些方法只對(duì)熱敏性的抗?fàn)I養(yǎng)因子如胰蛋白酶抑制因子等有作用，而對(duì)熱穩(wěn)定的大豆抗原蛋白作用并不明顯[2]。賽和素?DP100（Cibenza?DP100，諾偉司國(guó)際）是由地衣芽孢桿菌產(chǎn)生的耐高溫廣譜內(nèi)切蛋白酶，具有較寬的pH適用范圍和廣泛的原料降解能力。蛋白酶DP100對(duì)大分子蛋白和富含二硫鍵結(jié)構(gòu)的復(fù)雜蛋白具有較強(qiáng)的分解能力，對(duì)抗原蛋白、胰蛋白酶抑制因子、凝集素、醇溶蛋白等蛋白質(zhì)類抗?fàn)I養(yǎng)因子都具有較好的降解效果。譚權(quán)等[21]以豆粕為底物，比較了3種蛋白酶對(duì)豆粕中的glycinin和β-conglycinin的降解效果，結(jié)果表明，DP100蛋白酶能有效降解豆粕中g(shù)lycinin和β-conglycinin（降解率分別為73.3%和52.1%），且降解效果明顯優(yōu)于其他2種蛋白酶。Liu[22]研究表明，添加蛋白酶DP100可使高粱型肉雞日糧的氨基酸表觀消化率提高9.16%。Wang等[23]研究表明，蛋白酶DP100能提高肉雞生長(zhǎng)性能，提高增重和飼料效率，提高肉雞胸肉產(chǎn)量。Wang等[24]發(fā)現(xiàn)在玉米-豆粕型肉雞日糧中添加蛋白酶DP100，可增加肉雞腸絨毛高度，降低隱窩深度，改善腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)。譚權(quán)等[25]研究表明，蛋雞日糧中合理利用蛋白酶DP100和非常規(guī)原料能降低配方成本，提高生產(chǎn)性能，提升經(jīng)濟(jì)效益；且蛋白酶DP100的作用效果具有劑量效應(yīng)，隨著添加量的增加，蛋雞生產(chǎn)性能進(jìn)一步提高，經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步增加。Wang等[26]研究表明，添加蛋白酶DP100顯著降低仔豬腸道食糜中氨態(tài)氮的含量，改善了腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，降低有害菌數(shù)量，增加有益菌數(shù)量，促進(jìn)腸道微生態(tài)平衡，說(shuō)明蛋白酶DP100能促進(jìn)斷奶仔豬腸道健康。李元鳳等[27]在斷奶仔豬上的試驗(yàn)表明，蛋白酶DP100提高了養(yǎng)分表觀消化率，降低了腹瀉率，提高了斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能和經(jīng)濟(jì)效益。

4 小 結(jié)

飼料原料中的蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子通過(guò)不同方式直接或間接影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用，甚至影響畜禽健康和生產(chǎn)性能。由于這類抗?fàn)I養(yǎng)因子具有分子量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，很難被動(dòng)物體內(nèi)的蛋白酶分解，這就需要尋找對(duì)大分子蛋白具有降解能力的蛋白酶。大量體外和體內(nèi)的研究表明，蛋白酶DP100能夠降解這些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的蛋白類抗?fàn)I養(yǎng)因子，消除或減輕其抗?fàn)I養(yǎng)效應(yīng)，提高蛋白質(zhì)的消化率和動(dòng)物腸道健康，進(jìn)而提升生產(chǎn)性能和經(jīng)濟(jì)效益。