功能性饲料及其功能因子概述.docx

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功能性饲料及其功能因子概述

功能性饲料及其功能因子概述

导读1功能性饲料概述1.1功能性饲料的概念目前，功能性饲料尚无权威定义。

一些研究者认为，功能性饲料相当于保健饲料，具有提高免疫力和抗应激等某一特定功能，仅指有助于畜禽健康的一类饲料。

还有人认为，其能促进动物生长、增强免疫力且改善动物产品品质，同时可减少环境污染的饲料都可称为功能性饲料。

由于饲料中许多营养物质既是营养底物，又具有营养生理调控功能，容易让人们感觉到“功能饲料”一词略有牵强附会之意，在一定程度上阻碍功能性饲料产业的发展。

鉴于此，研究以传统动物营养学的营养需要理论为指导，以“析因法”为手段，对功能性饲料的概念进行进一步明晰。

研究认为，功能性饲料是饲料的一种，是在满足畜禽的维持需要、生长需要和生产需要上，为达到特定养殖目的或生产富含一种或多种功能性组分畜禽产品，且富含功能性成分的专用饲料。

功能性饲料应满足畜禽就某一营养成分在维持、生长、生产和功能4部分的需要，且在安全剂量内，不以治疗疾病为目的，具有靶向调节动物机体机能和新陈代谢，发挥改善动物健康水平、生产功能性畜禽产品及减少环境污染等特定生物学功能。

功能性饲料组分剂量所在区间见图1。

功能性饲料的特点包括能满足动物的维持、生长和生产需要;通过超量或额外添加特定功能的营养组分或功能因子，进入动物体内产生特定的生物学功能;长期饲用对动物、人类及环境符合相关的要求;针对特定动物的特定阶段而言。

1.2功能性饲料的功能和分类功能性饲料的功能包括改善动物健康水平、推动环境改善及满足人类功能性畜产品需求3个方面。

对动物本身来说，功能性饲料具有靶向且显著改善动物生长、提高繁殖效率、增强免疫力、抗应激及提升动物产品品质等一种或多种功能。

对环境来说，通过饲喂功能性饲料可有目的减少畜牧业生产对环境的污染，如减少甲烷、氨气及二氧化硫等气体排放，降低重金属及氮磷的排泄与污染等。

对人类来说，功能性饲料用来生产符合人类需求的功能性动物产品，如富硒蛋、低胆固醇蛋和ω-3畜禽食物（禽蛋、禽肉、猪肉、牛肉和羊肉）等。

按照饲料的功能，功能性饲料可分为功能性生长型饲料、繁育型饲料、保健型饲料、环保型饲料及动物产品型饲料等5大类。

其分别在促进动物生长、改善繁殖性能、提高动物健康水平、减少畜牧污染及生产功能性动物产品等方面发挥重要的作用。

功能性饲料产品不仅具有一种功能，还可同时具有多种功能。

2功能因子及其生物学功能功能性饲料发挥作用的关键是饲料组分剂量的合理添加及具特殊生物学功能的功能因子，主要是功能因子发挥作用。

功能因子来源广泛，包括植物、动物、微生物及其籽实、分泌物、提取物和加工副产物等，还包括相应的人工合成物。

2.1功能性糖类糖类包括单糖、寡糖及多糖。

传统营养学认为糖类的功能主要为供能、构成畜禽机体组织及参与部分新陈代谢等。

随着研究不断深入，诸多研究发现以寡糖、多糖及抗性淀粉（ＲS）为代表的糖类在影响动物生理功能、维持动物肠道微生态平衡、调节蛋白质合成和免疫调节反应上有显著功能，称之为功能性糖类。

2.1.1多糖多糖是至少10个单糖以糖苷键形式组成的聚合高分子糖类。

功能性饲用多糖可分为植物多糖、真菌多糖、细菌多糖和中草药多糖等4类，有陆生和海生2种来源，主要成分包括果聚糖、甘露聚糖、半纤维素、半乳聚糖、半乳糖醛酸、鼠李糖、葡甘露聚糖、葡聚糖、甘露糖和杂多糖等。

多用于生猪、家禽及鱼虾的生产中，反刍动物应用较少，且以多糖提取分离纯化技术、多糖结构与生物学功能、多糖资源开发及其生物学功能等研究为主。

多糖在保健型饲料中具有较大应用潜力，具有增强免疫力、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、降血脂和降血糖等功能。

多糖的作用机制研究主要集中在多糖受体研究、多糖对基因表达和淋巴细胞信息传导影响等免疫作用方面。

对受体研究发现，多糖通过与细胞表面多糖受体结合发挥作用，已知的有CＲ3（补体III型受体）、Dectin－1（C型凝集素－l）、Lactosylceramide（乳糖酰基［神经］鞘氨醇）和Scavenger（清道夫）等4种多糖受体，其中以CＲ3最为常见。

多糖通过若干个寡糖活性中心与受体结合。

活性多糖可影响淋巴细胞的基因表达，具有促进淋巴细胞IL－1（白细胞介素－1）、IL－6（白介素－6）及TNF－α（肿瘤坏死因子－α）等基因表达和相应蛋白质合成的作用。

在细胞信息传导方面，多糖能有效影响淋巴细胞信息传导，包括钙离子通路、信使环磷酸腺苷（cAMP）、环磷酸鸟苷（cGMP）通路和NO（一氧化氮）等多种途径。

2.1.2功能性低聚糖低聚糖又称寡糖，是3～9个糖苷键聚合而成的化合物，常见的有乳酮糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、异麦芽低聚糖、甘露寡糖及壳寡糖等。

低聚糖最主要的特点是不易被动物胃肠消化吸收，甜度和热量均低，基本不增加血糖和血脂。

功能性低聚糖具有促进肠道内双歧杆菌和乳杆菌等有益微生物的定植与增殖，抑制腐败菌增殖并提升益生菌肠道竞争性优势的作用。

借助对肠道微生物的调节机制，功能性低聚糖能显著改善动物肠道微生态环境，并增加维生素合成，进而提高肌体免疫并改善动物体健康水平。

2.2脂类及衍生物目前，研究的热点主要集中在靶向改善动物产品品质、生产功能性动物食物、脂肪代谢调控及作为激素、色素和维生素等的前体调控动物生理代谢等方面，重点包括不饱和脂肪酸、甾醇和萜类化合物等。

2.2.1不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸是功能性饲料的重要物质，分为单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸（PUFAs）。

PUFAs主要包括ω－3系列以及ω－6系列，其中α－亚麻酸（ALA）和亚油酸（LA）分别是合成ω－3PUFAs和ω－6PUFAs的母酸，且二者在高级动物体内不能合成。

不饱和脂肪酸的来源包括植物、动物及微藻等3大类。

富含ω－3PUFAs的植物性原料有亚麻籽、胡桃仁、菜籽、紫苏籽和羽扇豆等籽实及其植物油，银杏叶和杜仲等植物及其粉剂，含有较高ALA。

富含ω－3PUFAs的动物性原料包括各种鱼类及其鱼油，是EPA和DHA的主要来源，但具腥味，易氧化。

微藻类原料主要有螺旋藻属、小球藻属和紫球藻属等，富含EPA、DHA、蛋白质、多糖和细胞色素等多种功能性活性物质。

对人类而言，不饱和脂肪酸具有调血脂、防血栓、提高视力和补脑健脑等作用，尤其是对孕妇和婴幼儿更为重要，所以利用富PUFAs饲料改善动物产品品质，生产功能性畜禽食物是其最重要功能。

当前，已成功以亚麻籽、鱼油和微藻等开发出禽蛋与禽肉、猪肉、牛肉和羊肉等富PUFAs的畜禽食物。

2.2.2甾醇甾醇可分为动物甾醇、植物甾醇和菌类甾醇3类，动物甾醇以胆固醇为主，植物甾醇主要为β－谷甾醇、豆甾醇和菜油甾醇等，而麦角甾醇则属于菌类甾醇。

饲用甾醇主要指植物甾醇和菌类甾醇，广泛存在于植物油、植物籽实、海藻及食用菌中。

植物甾醇具有提高单胃动物的生长性能、胴体性能、饲料转化率及改善奶牛泌乳性能和禽蛋品质的作用。

还有研究认为，植物甾醇或能有效降低油脂的氧化和烹饪环节的氧化速度，具有较好的抗氧化和抗氧化热稳定性。

甾醇的生理作用主要表现在降低胆固醇，抗感染、抗菌和抗肿瘤方面。

研究发现，植物甾醇能在动物机体内替代性抑制胆固醇吸收，可显著降低血液中低密度脂蛋白胆固醇（LDL－C）和总胆固醇（TC）含量，而高密度脂蛋白胆固醇（HDL－C）和三酰甘油（TG）水平未见变化。

甾醇还可通过抗突变、抗增殖和促进细胞凋亡等阻断肿瘤发生过程，发挥抗肿瘤作用。

如麦角甾醇可能成为预防膀胱癌的药物，能剂量依赖性抑制糖精钠、DL－色氨酸、丁基羟基茴香醚及N－丁基－N－（4－羟丁基）亚硝胺（BHBN）的膀胱致癌促进作用。

2.2.3萜类化合物萜类化合物是异戊二烯聚合物及其含氧衍生物的总称，一个异戊二烯单元被称为半萜。

萜类化合物广泛存在于高等植物、微生物、昆虫及海洋生物体内。

作为饲料成分，双萜、三萜和四萜化合物在保健型饲料中具有较好的应用前景。

他们是合成激素、色素和微生物的主要成分。

研究发现，萜类化合物在调节免疫和脂质代谢、抗肿瘤及抗氧化功能方面发挥作用。

在抗肿瘤方面，萜类化合物通过抑制肿瘤细胞增殖、诱导细胞凋亡和诱导细胞分化等方式实现一定的抗肿瘤作用。

对肿瘤细胞产生细胞毒性是抑制其增殖的最直接手段，并伴有增进促凋亡蛋白Bak的作用。

许多具有抗肿瘤活性的三萜类化合物也可直接作用于肿瘤细胞，从而直接诱导肿瘤细胞凋亡和抑制肿瘤细胞增殖而发挥抗肿瘤活性。

在抗氧化方面，番茄红素是极强的抗氧化剂，其淬灭单线态氧速率常数是维生素E的100倍，亦有富番茄红素的鹌鹑蛋生产的报道。

此外，萜类化合物成苷或与糖的结合物对单胃动物和水产动物具有抑制有害微生物生长、降低料肉比、改善蛋品质和提高生产性能的作用等。

2.3功能性氨基酸与肽功能性氨基酸是指除合成蛋白质外还具有其他特殊功能的氨基酸，其不仅对动物的正常生长及维持是必需的，而且对多种生物活性物质的合成也是必需的。

目前研究较多的有精氨酸、谷氨酰胺、亮氨酸、谷氨酸、色氨酸及部分衍生物等，还包括支链氨基酸、甘氨酸、天门冬氨酸、天冬酰胺、鸟氨酸、瓜氨酸、脯氨酸、组氨酸、含硫氨基酸和牛磺酸等。

关于功能性氨基酸的报道集中在单胃动物，以改善畜禽繁殖性能、促进胎儿与新生动物生长、调节畜禽体内蛋白周转和营养代谢、提高动物体免疫及改善肠道功能为主要方向。

反刍动物中，已见过瘤胃γ－氨基丁酸、精氨酸、谷氨酰胺及亮氨酸的研究，其他氨基酸的应用鲜有报道。

功能肽为具有显著生物学功能和定向改善动物机能的活性肽，分为多肽、寡肽和小肽。

小肽和多肽广泛存在于动物、植物及籽实和微生物中，通常以酸碱化学法、酶解法和微生物发酵方法获得。

随着酶工程技术与基因工程技术进步，酶解法和微生物发酵法凭借生产小肽和多肽产品具有条件温和、破坏力小及成本低等诸多优点，在肽产品生产中发展迅速。

功能性肽在饲料中尤以抗生素替代品为主。

研究表明，肽除抗菌、抗病毒和抗真菌等功能外，小肽和多肽还具有提高畜禽生产性能、改善肠道微生态、提高动物免疫力、促进矿物元素和氨基酸吸收利用和调节脂质代谢等多种功能。

2.4抗氧化剂和自由基清除剂抗氧化剂和自由基清除剂主要用于抑制维生素、色素和脂质等组分的氧化，清除机体和动物产品活性氧和活性氮等相关自由基。

抗氧化剂分为酶类抗氧化剂和非酶类抗氧化剂，有水溶性和脂溶性之分。

酶类抗氧化剂主要有超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）等几种，非酶类抗氧化剂一般包括黄酮类、维生素类、酚类化合物、抗氧化肽和矿物元素等（见表1）。

抗氧化剂在饲料中具有延缓或者抑制饲料组分氧化进程的作用，尤其是防止脂质氧化酸败。

在畜牧生产中，抗氧化剂具有提高畜禽生产和繁殖性能、提高免疫力、抗应激、防治疾病和改善畜禽产品品质等诸多功能。

2.5功能性矿物元素功能性矿物元素是指除满足动物正常需要外还具有其他特殊生物学功能的矿物元素。

目前，研究较多的有钙、硒、铁、铜、锌、锰、镁和铬等矿物元素，主要指其氨基酸及其络（螯）合物、酵母类和类氨基酸络（螯）合物等有机矿物元素。

随其矿物元素营养功能的发现和技术发展，以有机矿物质饲料为核心的功能性饲料日益增多。

这些矿物质饲料在促进动物生长发育、提高动物繁殖性能、增强免疫力及抗氧化方面作用明显，并在减排降污、改善动物产品品质和生产功能性动物产品等方面功能日益拓展。

2.6多酚类化合物多酚类化合物因含有多个酚基团而得名，包括黄酮类、单宁类和酚酸类等，其中以黄酮类化合物应用最广。

目前，我国批准作为饲料添加剂使用的多酚类化合物有茶多酚（主要为儿茶素）和大豆黄酮2种，以及以黄酮为有效成分的苜蓿提取物和紫苏子提取物。

在学科研究中，作为饲料添加剂使用的还有槲皮素、芦丁和白藜芦醇等。

在饲料中，多酚类化合物重要的功能是作为饲料抗氧化剂，其能有效阻止或延缓脂质自动氧化，减少氧自由基产生。

研究发现，多酚类化合物还具有免疫调节、广谱抗菌、影响生殖与生长、降血脂和改善畜禽产品品质等多种功能。

2.7皂苷皂苷是一种天然的植物提取物，由皂苷元、糖和糖醛酸（或其他有机酸）组成，在植物茎、叶和根中都有发现。

皂苷存在于植物和中草药中，如苜蓿、大豆、人参、丝兰及海洋生物等。

组成皂苷常见的糖有葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖及其他戊糖类。

根据皂苷元可将皂苷分为三萜皂苷与甾体皂苷，丝兰属皂苷则含甾体皂苷较多。

目前，我国批准的皂苷饲料添加剂或产品有3种，包括源自丝兰的天然类固醇萨洒皂角苷，源自可来雅皂角树的天然三萜烯皂角苷及含有苜蓿皂苷的苜蓿提取物。

以皂苷为功能因子生产功能性饲料具有较大潜力。

研究发现，大豆和人参等皂苷能促使癌细胞凋亡，抑制癌细胞的增殖过程，表现出明显的防癌抗肿瘤特性。

对单胃动物来说，皂苷还能有效降低禽蛋胆固醇含量、增加蛋壳厚度、增强单胃动物肌体免疫和抗氧化功能;对反刍动物来说，皂苷具有通过影响瘤胃内部微生物区系和新陈代谢，调控瘤胃发酵和减少甲烷排放等功能，在提高瘤胃营养物质利用效率和减少温室气体排放上作用明显。

3结论饲料的功能化是动物营养学理论与社会发展和人类需求进步的产物，符合营养学从描述科学向控制科学转变的历史规律，充分体现系统营养学中“营养活性物质组学理论”，同时也对传统营养学的营养需要理论进行进一步拓展。

目前，功能性饲料的开发受理论不明、功能因子开发不足、饲料组分需要量与安全剂量评价不足和功能性饲料标准体系缺失等问题的限制。

因此，如何拓展并运用营养学理论破除功能性饲料理论难题，借助基因工程技术、生化分析技术及现代工业技术来破解功能性饲料的技术发展障碍，促进功能性饲料产业化，使其在促进农业转型升级、满足人们多元需求和改善人类身心健康方面发挥更大的作用是未来的研究重点。

4结论