單寧在飼料中的應(yīng)用與研究

董　敏，胡艷平，譚　靜，李海洋，夏天保，陳金永

（雛鷹農(nóng)牧集團(tuán)股份有限公司飼料生產(chǎn)中心，河南　新鄭　451100）

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單寧在飼料中的應(yīng)用與研究

董敏，胡艷平，譚靜，李海洋，夏天保，陳金永*

（雛鷹農(nóng)牧集團(tuán)股份有限公司飼料生產(chǎn)中心，河南新鄭451100）

摘要：單寧是廣泛存在于自然界的酚類化合物，其結(jié)構(gòu)具有多樣性并具有較強(qiáng)的生理活性，單寧對反芻動物過瘤胃蛋白具有保護(hù)作用，還具有抑菌、抗氧化等作用，目前在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化工和材料等眾多科學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：單寧；抗氧化；抑菌；抗?fàn)I養(yǎng)作用

在動物生產(chǎn)過程中，長期使用抗生素會使病原菌產(chǎn)生耐藥性，并且抗生素的殘留也會影響動物以及人的免疫效果。限制抗生素的使用，是生產(chǎn)安全食品的需要，因此，尋找可以替代抗生素的產(chǎn)品是目前國內(nèi)外畜牧工作者的一個研究重點(diǎn)。單寧又叫鞣酸，屬于天然酚類化合物，廣泛存在于紅豆草、油菜籽、葡萄以及高粱等植物的莖稈、樹皮或者種子中。單寧具有很強(qiáng)的生物和藥理活性，其獨(dú)特的性質(zhì)引起廣大學(xué)者的廣泛關(guān)注，并且在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化工和材料上獲得了廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)外越來越多的研究表明，單寧具有保護(hù)反芻動物過瘤胃蛋白、調(diào)節(jié)腸道菌群平衡、抑制有害菌生長、抗寄生蟲以及抗氧化等方面的作用。因此，單寧替代抗生素在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用具有一定的可行性，但目前在飼料中應(yīng)用并不普遍。

1 單寧的性質(zhì)

植物單寧根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)，可以分為水解單寧和縮合單寧。水解類單寧，可分解為葡萄糖和沒食子酸，主要存在于中國五倍子、塔拉果莢和石榴中。

水解單寧是易溶于水、乙醇和甘油的黃色或者淡棕色的輕質(zhì)無晶粉末或鱗片狀物質(zhì)，味澀、微臭[1-2]?？s合單寧是由聚黃烷醇類多酚，即羥基黃烷醇類單體的組合物。分子中黃烷醇的第二位通過C-C鍵與兒茶酚或苯三酚結(jié)合，性質(zhì)穩(wěn)定，在強(qiáng)酸作用下會縮合成不溶于水的物質(zhì)[3-5]。單寧屬于多酚類化合物，因其含有的酚羥基決定了其特有的一系列生理特性，例如保護(hù)瘤胃蛋白、抗菌、抗腫瘤和抗氧化等生理特性[6-12]。

2 單寧的作用

2.1 對過瘤胃蛋白質(zhì)的保護(hù)作用

反芻動物瘤胃菌體蛋白質(zhì)的合成量相對穩(wěn)定，而飼料中的蛋白在通過反芻動物瘤胃時，會在瘤胃微生物的作用下發(fā)生分解。因此對于高產(chǎn)反芻動物來說，僅靠瘤胃菌體蛋白提供氨基酸不能夠滿足其生產(chǎn)需要。如何提高過瘤胃蛋白量是研究反芻動物營養(yǎng)的重要方面。有研究表明，適當(dāng)提高反芻動物飼料中單寧的含量，不僅不影響生產(chǎn)性能，并且能提高瘤胃食糜中非氨氮的比例，進(jìn)而提高總氮沉積率[6]。單寧保護(hù)瘤胃蛋白的機(jī)理是在瘤胃pH 5～7時，單寧分子中的酚羥基會與蛋白質(zhì)的氨基等結(jié)構(gòu)結(jié)合，使蛋白質(zhì)凝結(jié)、沉淀，形成不易消化的復(fù)合物，從而保護(hù)蛋白質(zhì)免受微生物降解。單寧-蛋白質(zhì)復(fù)合物在pH<3.5或者>7.5時，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。當(dāng)這種復(fù)合物進(jìn)入真胃和小腸時，會被胃蛋白酶和胰蛋白酶分解，形成易于吸收的小分子物質(zhì)，從而起到過瘤胃蛋白的保護(hù)作用。

2.2 抗氧化作用

自由基是帶有不配對電子的分子、原子和離子，在生物體內(nèi)呈游離狀態(tài)。許多疾病的產(chǎn)生都與自由基誘導(dǎo)產(chǎn)生的脂質(zhì)過氧化相關(guān)[13]。研究表明，植物多酚具有清除自由基、抗氧化方面的作用[10, 14-15]。單寧屬于植物多酚，在抗氧化方面也有較強(qiáng)的作用。單寧的抗氧化性主要表現(xiàn)在兩個方面，可以通過還原反應(yīng)降低環(huán)境中的氧含量；還可以通過作為氫供體與環(huán)境中的自由基結(jié)合，能捕捉氧負(fù)離子和羥基自由體等中斷氧化過程[16]。在低密度脂蛋白的氧化體系中加入單寧，可以抑制其脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的生成，防止體內(nèi)超氧化物歧化酶、谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶活性的降低[10]。研究表明，單寧在甲基紫體系、水楊酸體系、鄰苯三酚自氧化體系和亞油酸脂質(zhì)過氧化體系中都有很強(qiáng)的抗氧化能力[17]。因此，單寧可保護(hù)動物機(jī)體免受氧化損傷。單寧的抗氧化機(jī)制可能是其能夠抑制產(chǎn)生活性氧的細(xì)胞色素還原酶，從而起到抗氧化的作用[18]。

2.3 抗寄生蟲作用

單寧具有抗寄生蟲的作用，能夠降低腸道中線蟲類和其幼蟲對畜主的不良影響[7]。綿羊分別采食含有單寧和不含單寧的牧草后，含有單寧牧草組的生長速度更快，其對寄生蟲的抵抗能力也更強(qiáng)，并且在屠宰后發(fā)現(xiàn)，牧草中含有單寧組的羔羊糞便中的蟲卵數(shù)和寄生蟲的重量顯著低于對照組；單寧抑制寄生蟲的生長可能包括兩種調(diào)控機(jī)制，單寧可以提高動物對氨基酸的利用率，從而減少由于寄生蟲導(dǎo)致的動物腸道中蛋白質(zhì)損失，并且提高必需氨基酸的量從而提高動物的免疫能力[19]。此外，單寧可能會使寄生蟲幼蟲死亡，從而控制寄生蟲了的生長。

2.4 抑菌作用

單寧可以抑制腸道內(nèi)有害菌群的生長，研究表明，單寧可以通過抑制金黃色葡萄球菌的被膜形成進(jìn)而抑制其生長[20]。單寧對多種細(xì)菌、真菌和酵母菌都有明顯的抑制能力，但是同樣濃度對動物體細(xì)胞的生長沒有抑制作用[8]。單寧對細(xì)菌、真菌的抑制作用的機(jī)理主要是抑制細(xì)菌、真菌等微生物的氧化磷酸化進(jìn)而影響其代謝；單寧還可以抑制微生物外源酶的活性影響其生長[3]。因此，單寧具有抑制有害菌生長，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡作用，在改善胃腸道疾病方面具有重大的研究和利用價值。

2.5 生產(chǎn)方面的作用

大量研究表明，適當(dāng)?shù)膯螌帩舛葘游锏纳L性能和健康有著積極的作用。羊毛主要是蛋白質(zhì)構(gòu)成，且其中半胱氨酸比例很大，并且產(chǎn)毛的過程中對含硫氨基酸的需求量很高[21]。單寧可以提高綿羊半胱氨酸的量，提高綿羊的產(chǎn)毛率。因此，單寧對綿羊的生產(chǎn)性能具有正面的促進(jìn)作用。陳寶江等研究表明，雖然單寧對肉仔雞前期的生長有抑制作用，但對其后期的生長速度、飼料報酬率等方面卻有明顯的改善作用，在飼料中添加單寧1.5 kg·t-1，肉仔雞后期腸道中的淀粉酶、胰蛋白酶等消化酶活性得到明顯提高[22]。但王琛等研究表明，單寧對腸道中的胰蛋白酶活性具有抑制作用，這表明單寧對消化酶的作用需要進(jìn)一步的研究[23]。動物的營養(yǎng)狀況影響著其排卵率，血液中的胰島素、胰島素生長因子和生長激素的濃度隨著機(jī)體蛋白平衡和能量水平影響著卵巢的功能；此外，血液中的支鏈氨基酸和必需氨基酸水平也和動物排卵率呈正相關(guān)[24]。綿羊采食含有單寧的牧草后，其排卵率提高22%[25]。目前單寧如何影響動物的排卵率機(jī)理尚不太清楚，可能與其可以提高動物蛋白質(zhì)和氨基酸利用率有關(guān)。

2.6 在膨脹病方面的作用

反芻動物有一種常見的嚴(yán)重致命的消化紊亂疾病叫膨脹病，是由于動物采食牧草后，牧草在動物體內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)生氣體，由于可溶性蛋白質(zhì)的溶解度較高，產(chǎn)生的氣體被限制在動物的瘤胃中，然后持續(xù)產(chǎn)生泡沫，泡沫阻止動物體內(nèi)氣體的正常排放，使得胃容積以及壓強(qiáng)增大，最終導(dǎo)致了動物漲肚死亡。但是動物采食含有單寧的豆科牧草時，其病發(fā)生的情況較少。

3 單寧的副作用

3.1 過量影響動物生長

從目前的研究來看，單寧會降低動物采食量。單寧不僅可以與蛋白質(zhì)、碳水化合物結(jié)合，并且能夠與唾液粘蛋白結(jié)合，產(chǎn)生澀味，影響動物采食量[26]。當(dāng)大量的單寧與蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)結(jié)合后，影響營養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃中降解，進(jìn)而影響其消化率[19]。此外，飼料中的蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)可以和單寧結(jié)合，形成不易消化吸收的物質(zhì)，從而導(dǎo)致飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)消化率降低。單寧是多種酶促反應(yīng)的抑制劑，其抑制作用同樣也是通過單寧與蛋白質(zhì)的作用實(shí)現(xiàn)的，單寧與酶結(jié)合，阻止酶促反應(yīng)的正常進(jìn)行。消化道中的單寧同時也能夠與消化酶結(jié)合，降低消化酶活性，酶活性的降低，最終導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)吸收降低。

單寧也能與金屬離子結(jié)合，體內(nèi)過量的單寧能夠影響金屬離子的吸收利用。單寧分子內(nèi)的酚羥基可以作為多級配位體與金屬離子結(jié)合，形成絡(luò)合物，在不同的pH條件下形成沉淀。鈣離子在體內(nèi)是以羥基絡(luò)合物的形式存在的，單寧分子結(jié)構(gòu)上面的酚羥基能夠與羥基形成絡(luò)合物，形成沉淀，進(jìn)而影響鈣的吸收利用[4]。此外，研究表明，當(dāng)給小鼠飼喂不同濃度的單寧飼料后，鐵在體內(nèi)的吸收利用率隨著單寧含量的變化而降低，同時當(dāng)單寧含量越高時，對鐵的吸收利用率影響也越大[8]。

3.2 毒性作用

當(dāng)動物采食單寧含量高的飼料時，會引起動物的急性中毒。特別是在反芻動物中，當(dāng)單寧進(jìn)入到反芻動物瘤胃中，其在細(xì)菌、微生物等作用下分解產(chǎn)生低分子酚類化合物，而這些小分子化合物會直接穿透胃壁或者腸壁進(jìn)入到血液中，大量的酚類化合物進(jìn)入血液后，超過機(jī)體排毒能力進(jìn)而引起中毒。

4 小結(jié)

動物飼養(yǎng)中長期使用抗生素不僅會導(dǎo)致病原菌產(chǎn)生耐藥性，并且抗生素殘留會影響人和動物的免疫效果，限制抗生素的使用勢在必行。國內(nèi)外越來越多的研究表明，單寧酸在動物營養(yǎng)上替代抗生素存在可行性。目前對單寧的營養(yǎng)研究不多，研究主要集中在動物的對比試驗(yàn)等方面，對單寧的作用機(jī)理尚不清楚，需要進(jìn)一步研究。

單寧有重要的營養(yǎng)學(xué)特性，適量的單寧可以促進(jìn)動物的生長，但過量的單寧往往有著相反的作用。不同品種、性別的家畜對單寧需要量是不同的，確定單寧的安全添加量對單寧作為飼料添加劑有著舉足輕重的作用。因此，單寧對動物抗寄生蟲、抗氧化以及免疫等方面有著很大的潛力，能夠在一定程度上替代抗生素的使用。

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The Application and Research of Tannin on Diets

DONG Min, HU Yanping, TAN Jing, LI Haiyang, XIA Tianbao, CHEN Jinyong*
（Department of feed production center, Chuying Agro-psatoral Group Co., Ltd., Xinzheng 451100 Henan, China）

Abstract:Tannin is a kind of phenolic compounds, widely found in plant kingdom, with diversity structure and universality biological activity.Tannin has the effect of antibacterial, antioxidant activity and protect the rumen by pass protein of ruminants.The development and application of tannin was described in cosmethes, medicine, food and other industries.

Key words:tannin; antioxidant activity; antimicrobial effects; anti-nutritional effects

中圖分類號：S816.8；O625.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-0084（2016）05-0012-04

收稿日期：2016-03-10

作者簡介：董敏（1984-），女，河南新鄭人，碩士，研究方向?yàn)閯游餇I養(yǎng)與飼料科學(xué)。

*通訊作者：碩士生導(dǎo)師，E-mail: chenjinyong@chu-ying.com。