单宁的生物学功能及其应用
发布日期:2021/5/10 17:03:29
抗生素等药物添加剂造成的负面影响引起了社会的广泛重视。在禁抗、氧化锌限量使用的行业背景下，绿色安全有效饲料添加剂的开发成为热点。
单宁（Tannin）是除木质素外含量最丰富的一类植物酚类化合物，广泛存在于五倍子、栗木、茶、葡萄、柠条、坚木、百脉根、高粱和咖啡等植物。植物体内的单宁储存于一种源自叶绿体的细胞器中，被包裹在胞液内，不与蛋白质等营养物质相互作用，因而不干扰植物自身代谢。
以往对单宁的认识局限为饲料中的“抗营养因子”，近年来发现单宁对动物肠道具有特殊的收敛抗腹泻作用，能够抑制病原微生物，增强动物机体抗氧化、抗病毒和抗癌能力。饲粮添加适量单宁能够有效提高畜禽的生产性能，改善畜禽营养状况并促进畜禽健康。因此，单宁成为了当前“替抗”的重要关注对象。
目前，美国食品药品监督管理局（FDA）已将单宁作为食品添加剂，可以添加到饮料和肉产品。欧盟于 2016 年批准单宁作为一种新型的饲料添加剂应用于部分畜禽。
1 单宁的化学性质
宁酸、鞣酸、鞣质，是一种重要的植物次级代谢产物。单宁的多个酚羟基能够结合多糖、生物碱、蛋白质和金属离子等发生络合或静电反应，进而改变其理化特性。单宁根据化学性质可分为缩合单宁、水解单宁和复杂单宁。
2 单宁的抗营养与多种生物学功能及其机理
2.1 抗营养作用
单宁味道苦涩，能够结合饲料中淀粉、蛋白质和消化酶形成不溶性复合物，降低了饲料适口性和养分消化率。单宁进入动物消化道后，与胃肠黏膜表面的蛋白质或部分消化酶结合，以减少动物肠道对营养物质的消化吸收，因此单宁具有抗营养活性。
2.2 肠道收敛作用
单宁通过凝固蛋白使肠道黏膜表面形成保护膜，进而促进肠道局部达
到消炎止血镇痛及减少渗出的作用。单宁通过与肠道黏膜蛋白质以疏水键和氢键等方式发生聚合反应，产生肠道收敛作用，并且减弱刺激肠蠕动，减缓食糜在肠道中的推移，促使肠道内水分被充分地吸收利用，进而达到缓解腹泻的作用。
2.3 抗菌、抗寄生虫、抗病毒和抗癌作用
单宁通过结合病原体细胞膜蛋白、多糖和磷脂等聚合形成沉淀，并干扰细菌吸收营养物质和代谢，以及单宁自氧化产生过氧化氢，降低细
菌细胞膜的通透性，进而对大部分细菌、寄生虫和真菌表现为抑制作用。
2.4 提高机体抗氧化能力
单宁具有丰富的邻位羟基，该羟基释放出的氢通过还原 Fe3+、清除自由基（ROS、DPPH、OH·、HO2·、NO·）并阻断其链式反应和抑制脂质过氧化，从而表现出较强的抗氧化能力。单宁的抗氧化作用机理如图 2 所示。体外抗氧化试验表明，单宁对 DPPH 自由基清除效果优于抗坏血酸，并能够提高抗氧化酶活性，降低体内氧化应激水平。
SOD：超氧化物歧化酶；GSH-Px：谷胱甘肽过氧化物酶；CAT：过氧化氢酶；ROS：活性氧；DPPH：1，1-二苯基-2-三硝基苯肼；OH·：羟基自由基；HO2·：过氧化氢自由基；NO·：NO 自由基。
图 2 单宁抗氧化作用机理
2.5 改善肠道微环境
单宁具有缓解肠道炎症、改善肠黏膜形态以及调节肠道微生物菌群等功能。单宁与蛋白质复合形成单宁蛋白，单宁蛋白在小肠碱性环境下分解释放单宁，使肠黏膜炎症表面的蛋白质凝固、炎性渗出物减少，从而起到缓解肠道炎症的作用。
也有研究报道，单宁能够上调乳酸菌中参与氧化应激防御及细胞壁生物转化蛋白质的合成，增殖有益菌（乳酸菌和双歧杆菌等）及适应动物肠道。这提示可应用单宁调控畜禽肠道菌群来发挥促进肠道免疫调节和肠道健康。
3 单宁在动物生产上的应用研究进展
3.1 单宁在单胃动物上的应用
单宁在单胃动物上的应用是一把“双刃剑”。单宁对单胃动物的促生长作用依赖于其作为“抗营养因子”产生的负面影响和促进动物健康（调节肠道菌群、抗炎、抗应激、抗氧化）的平衡。大量研究表明，单宁在单胃动物上的应用效果最终取决于动物的种类、生理状态、饲粮组成、单宁类型及其在饲粮中的浓度。
高剂量单宁对单胃动物生长性能存在负面影响，但适量浓度的单宁和适当方式应用能够缓解单胃动物腹泻、提高抗氧化和免疫力，提高生产性能，有效减少抗生素和 Zn O 的用量。高剂量水解单宁和缩合单宁都不利于单胃动物的养殖生产，但可应用于改善抗氧化和免疫抗应激能力。近年来单宁在单胃动物上的相关研究见表 1。
表 1 单宁在单胃动物上的相关研究
3.2 单宁在反刍动物上的应用
在反刍动物中应用研究主要以缩合单宁为主，在反刍动物营养中，缩合单宁在瘤胃中的水解产物儿茶素通过降低植物性饲料中蛋白质溶解度和表面活性，并降低瘤胃微生物对蛋白质的降解速度，使过瘤胃蛋白数量和小肠消化的蛋白质增加，这个过程被称为瘤胃逃逸蛋白。
4 总结与展望
单宁具有肠道收敛、抗菌、抗寄生虫、抗病毒、抗癌、抗氧化和改善肠道微环境的作用。大量试验表明，低浓度单宁对畜禽生长性能无不良影响，不同水平单宁增加畜禽肠道消化酶活性和对营养物的吸收面积。适量添加单宁可以提高畜禽生产性能、抗氧化和抗应激能力，改善畜禽营养状况和促进畜禽健康。
单宁与微生态制剂、植物精油等联合使用，能够增强畜禽抗病促生长作用，可替代部分抗生素和氧化锌。单宁作为天然植物提取物，具有多种生物学功能，在动物生产上具有广阔的应用前景。目前，缩合单宁在反刍动物上的应用研究较多，而水解单宁酸在仔猪、肉仔鸡、蛋鸡中的应用较多。
致敬本文作者：唐青松，徐娥，蒋宗勇，易宏波
