第五章
碳水化合物营养
第一节 碳水化合物及其营养生理功能
第三节 反刍动物碳水化合物营养
内容目录
第二节 单胃动物碳水化合物营养
碳水化合物是多羟基醛或多羟基酮,以及水解
所产生这类结构的物质,含 C,H,O,有些含 N,P、
S,通式 (CH2O)n。
动物饲料中 2/3为 (CH2O)n,但动物产品中
(CH2O)n含量不足 1%,主要起供能的作用。
动物对 (CH2O)n没有特殊的要求。因此,饲养标
准中不列 (CH2O)n的需要量。
在几大类营养物质中,对 (CH2O)n的研
究较少,原因:
1.动物对 (CH2O)n无特殊需要
2,(CH2O)n在饲料中失衡不会对动物生产
造成很大影响
第一节 碳水化合物及其营养生理功能
一、碳水化合物分类
二、碳水化合物的营养生理功能
一 ( CH2O) n分类
1.化学分类:
单糖
低聚糖或寡糖( 2~ 10个糖单位)
多聚糖( 10个糖单位以上)
其衍生物
关于非淀粉多糖 (NSP)
2.NPS的分类:
不溶性 NSP(如纤维素 )
可溶性 NSP(如 β -葡聚糖和阿拉伯木聚糖 )。
1.NSP的概念:
NSP主要由纤维素、半纤维素、果胶和抗性
淀粉 (阿拉伯木聚糖,β -葡聚糖、甘露聚糖、
葡糖甘露聚糖等 )组成。
猪鸡消化道缺乏相应的内源酶而难以将其降解;
其与水分子直接作用增加溶液的黏度,且随多糖
浓度的增加而增加。
多糖分子本身互相作用,缠绕成网状结构,引起
溶液黏度大大增加,甚至形成凝胶。
关于非淀粉多糖 (NSP)
3.可溶性 NSP的性质和抗营养作用:
因此,可溶性 NSP在动物消化道内能使食糜变黏,
进而阻止养分接近肠黏膜表面,最终降低养分消化率,
① 纤维性物质( CF),指植物饲料中难溶于
水、稀酸、稀碱,不易被单胃动物利用的碳水化
合物,一般为细胞壁成分。
CF的两缺点:
a.本身利用率低;
b.是细胞壁,影响细胞内容物的利用
2,饲料概略养分分析法:
一 ( CH2O) n分类
② NFE,细胞内容物,是单胃动物最主要的能
源。
常见饲料 NFE含量,
禾本科籽实,60~ 70% 豆科籽实 30~ 55%
糠麸类,47~ 61% 禾本科干草 40~ 50%
饼粕类, 24~ 33%
一 ( CH2O) n分类
3.粗纤维分析的改进方案, Van Soest 1976
分类 组成 反刍动物 非反刍动物
A类
(细胞内容物)
可溶性糖, 淀粉 完全利用 完全利用
果胶原 完全利用 利用率较高
NPN 利用率较高 利用率较高
蛋白质 较高 较高
脂类 较高 较高
其他可溶性物质 较高 较高
B类
(细胞壁成分)
半纤维素 部分利用 利用率低
纤维素 部分利用 利用率低
木质素 利用率低 几乎不能利用
中性指示剂 酸性指示剂 成分
可溶部分 ( 细胞内
容物 ) NDS
可溶性糖, 淀粉,
果胶原
可溶 Pr,NPN,脂
类, 有机酸等
不溶解部分 NDF
可溶部分 ( ADS) 半纤维素
不溶部分 ( ADF) 纤维素, 木质素,
角质 Pr,硅酸盐
处理方法
3.粗纤维分析的改进方案, Van Soest 1976
1.供能贮能作用,葡萄糖是最有效的供能物质
单胃:葡萄糖 ( 淀粉 )
反刍,VFA( 纤维素 ) 转化为糖原, 脂肪贮能
( CH2O) n作为能源主体的原因,
1) 来源丰富, 价格相对低廉
2) ( CH2O) n 在体内过多不会像其他营养
物质引起代谢紊乱
二 (CH2O)n的营养生理功能
2.作为体成分 戊碳糖( DNA,RNA )是核酸的
组成部分;粘多糖是结缔组织成分;糖脂神经细
胞的组成部分;糖蛋白是细胞膜的组成部分。
3.提供动物产品的重要原料
反刍动物:
葡萄糖 → 乳糖 ( 50~ 85%的葡萄糖 → 乳糖 )
非反刍动物:葡萄糖 → 乳中 FA
二 (CH2O)n的营养生理功能
4.合成 NEAA:
( CH2O) n的某些中间产物可与 NH2结合形成
AA。
α -酮戊二酸 + NH2→ 谷氨 AA
谷 AA+丙酮酸经 NH2转移生成丙 AA
5,CF有重要的营养生理功能
二 (CH2O)n的营养生理功能
( 1)供能作用, 对反刍动物来说,CF可提供其所
需要能量的 50%,非反刍动物 CF经大肠微生物发
酵,可满足维持能量需要的 10~ 30%。
( 2) 维持胃肠道正常功能, 促进胃肠蠕动, 消化
液的分泌, 有利于粪便的排出 。
CF的营养生理功能
反刍动物日粮适宜的 CF对于缓冲瘤胃 pH下降,
防止瘤胃酸中毒, 瘤胃黏膜溃疡和蹄病是绝
对不可缺乏的 。 且 CF可刺激咀嚼和反刍, 促
进唾液分泌 。 在繁殖动物中常用 NDF调节胃
肠道食糜排空速度, 保证胃肠道蠕动 。
CF的营养生理功能
( 3) 刺激胃肠道发育,研究表明,饲喂高水平
苜蓿草 饲粮的猪,其胃,小肠,盲肠,结肠的
重量均显著提高。尤其对幼小动物。种畜胃肠道
的充分发育,保证日后高产时的采食量(现代动
物生产中常用 CF冲淡营养浓度)
( 4) 解毒作用, CF可吸附饲料和消化道中产生的
某些有害物质, 使其排体外 。 ( CF可防止仔猪腹
泻 )
CF的营养生理功能
( 5)改善产品品质,维持动物正常生产,
在猪肥育后期饲粮中增加 CF,可减少脂肪沉
积,提高胴体品质。
奶牛饲粮适宜的 CF可维持乳中较高的乳脂率
和产乳量。
( 6) CF不易消化,吸水量大,可填充胃肠道,
给动物以, 饱腹感,,有利于动物安静便于管理。
( 7)妨碍养分的消化、吸收:
CF的营养生理功能
第二节 单胃动物碳水化合物营养
一、消化吸收
三、小结
二、代谢
2.α -淀粉酶只能水解 а -1.4糖苷键,因此,
支链淀粉水解终产物除了麦芽糖外,还有支链
寡聚糖,最后被寡聚 1,6-糖苷酶水解,释放麦
芽糖和葡糖。
1.主要部位在小肠,在胰淀粉酶作用下,水
解产生麦芽糖和少量葡萄糖的混合物。
一、消化吸收
3.水解产生的单糖经主动转运吸收入细胞,
顺序为:半乳糖 >葡糖 >果糖 >戊糖。
4.未消化吸收的 C·H2O进入后肠,在微生物
作用下发酵产生 VFA。
5.幼龄动物乳糖酶活性高,断奶后下降,
蔗糖酶在幼龄很低,麦芽糖酶断奶时上升
一、消化吸收
1.葡萄糖是单胃动物的主要能量来源,是其他生
物合成过程的起始物质,血液葡萄糖维持在狭小
范围内。
单胃动物与人,70-100mg/100ml
反刍动物,40-70mg/100ml
禽,130-260mg/100ml
二、代谢
( 1)葡萄糖从肠道、肝和其他器官进入血液;
( 2)血液葡萄糖离开到达各组织被利用(氧化
或生物合成)。
二、代谢
( 1)从食物消化的葡糖吸收入血;
( 2)体内合成,主要在肝,前体物有 AA、乳酸、
丙酸、甘油、合成量大,但低于第 (1)途径;
2.血糖维持稳定是两个过程的结果,
3.血糖来源:
( 1)合成糖原;
( 2)合成脂肪;
( 3)转化为 AA,葡糖代谢的中间产物为非
EAA C骨架;
( 4)作为能源:葡糖是红细胞的唯一能源,
大脑,N组织、肌肉的主要能源。
4.血糖去路:
二、代谢
1.单胃动物对( CH2O) n的消化起始于口腔(猪),
尤其是淀粉的消化。
2.消化道前端(从口腔到回肠末端)主要是营养性
( CH2O) n消化的场所。后端(回肠末端以后)主要
是微生物消化结构性( CH2O) n的场所。
单胃动物消化利用( CH2O) n 小结
3.胃对( CH2O) n的消化量很有限,主要是为
后期消化作准备。
4.十二指肠是( CH2O) n消化产物主要吸收部
位,其吸收以直接吸收为主,代谢以葡萄糖代
谢为主,VFA代谢为辅。
单胃动物消化利用( CH2O) n 小结
第三节 反刍物碳水化合物营养
一、消化吸收
二,VFA的代谢
三、葡萄糖的代谢
四、小结
( 1)饲料 C·H2O → 葡糖 → 丙酮酸 → VFA,单糖很少;
( 2)瘤胃是消化 C·H2O的主要场所,消化量占总
C·H2O进食量的 50-55%。
反刍动物消化 C·H2O与单胃动物不同,表现在:消
化方式、消化部位和消化产物。
一、消化吸收
C·H2O降解为 VFA有二个阶段:
( 1)复合 C·H2O(纤维素、半纤维素、果胶)在
细胞外水解为寡聚糖,主要是双糖(纤维二糖、
麦芽糖和木二糖)和单糖;
1.消化过程
一、消化吸收
( 2)双糖与单糖对瘤胃微生物不稳定,被其吸收后
迅速地被细胞内酶降解为 VFA,首先将单糖转化为丙
酮酸,以后的代谢途径可有差异,同时产生 CH4和热
量。
饲料中未降解的和细菌的 C·H2O占采食 C·H2O总量的
10-20%,这部分在小肠由酶消化,其过程同单胃动
物,未消化部分进入大肠发酵。
1.消化过程
主要有乙酸、丙酸、丁酸,少量有甲酸、异丁酸、
戊酸、异戊酸和己酸。瘤胃中 24hrsVFA产量 3-4kg
(奶牛瘤网胃),绵羊 300-400g;大肠产生并被动
物利用了的 VFA为上述量的 10%。
乙酸、丙酸、丁酸的比例受日粮因素影响,日粮
组成(精粗比)、物理形式(颗粒大小)、采食量
和饲喂次数等。
2.瘤胃发酵产生的 VFA种类及影响因素
一、消化吸收
乙酸发酵类型
乙:丙:丁 =70,20,10(正常泌乳型)
丙酸发酵类型
乙:丙:丁 =55,30,15(异常泌乳型)
减少精饲料,增加优质粗饲料可以使 VFA形成
乙酸发酵型,以增加乳脂率。
农村饲喂奶牛精饲料过多,乳脂率低,应加醋
酸钠,双乙酸钠或瘤胃抑制剂来提高。
瘤胃发酵类型
?乙酸是主要酸,喂粗料时产量高,喂谷物
时丙酸产量高,乙 /丙比受日粮处理影响。
?加瘤胃素可提高丙酸比例,有利于肉牛育肥。
?饲料磨粉或制粉可提高丙酸产量。
? VFA的浓度受到吸收和产出的平衡调节。
一、消化吸收
4H2+HCO3-+H+→CH4+3H2O
各种瘤胃菌均可进行此反应。
甲烷产量很高,能值高( 7.6kcal/g)不能被
动物利用,因而是巨大的能量损失,甲烷能占食
入总能的 6-8%。
3.甲烷的产生及其控制
一、消化吸收
绵羊:甲烷( g) =2.41x+9.80
牛:甲烷( g) =4.012x+17.68
x:可消化碳水化合物的克数
( 1)日粮中加入不饱和脂肪酸(相应提高丙酸产
量);
( 2)加添加剂,如氯仿、水合氯醛、铜盐等,在
总体上抑制微生物生长。
甲烷产量估计式:
降低甲烷产量的措施:
一、消化吸收
4,VFA的吸收
C·H2O分解产生的 VFA有 75%直接从瘤网胃吸收,
20%从真胃和瓣胃吸收,5%随食糜进入小肠后吸收。
VFA吸收是被动的,C原子越多,吸收越快,
吸收过程中,丁酸和一些丙酸在上皮和细胞中转
化为 β -羟丁酸和乳酸。上皮细胞对丁酸代谢十
分活跃,相应促进其吸收速度。
一、消化吸收
乙酸、丁酸 → 体脂、乳脂
丙酸 → 葡萄糖
1、合成:
奶牛组织中体内 50%乙酸,2/3丁酸,1/4丙酸
被氧化,其中乙酸提供的能量占总能量需要量
的 70%。
2、氧化供能:
二,VFA的代谢
2、葡萄糖的生理功能:
是神经组织和血细胞的主要能源。
肌糖原和肝糖原合成的前体。
反刍动物泌乳期、妊娠期需要葡萄糖的量高,葡
萄糖作为乳糖和甘油的前体物。
是合成 NADPH所必需的原料。
1、反刍动物所需葡糖主要是体内合成,部位在
肝脏。
三、葡萄糖的代谢
要点,1.前胃是消化 CF的主要场所,是微生物耗可溶
性,不断产生纤维素分解酶与分解 CF的一个连续循环
过程
2,VFA的 75%由瘤胃壁吸收,20%由皱胃瓣胃吸收,5%
由小肠吸收,吸收速度丁>丙>乙
3.饲粮的组成、加工方法、饲喂方法影响 VFA的
组成比例和瘤胃的发酵类型,日粮( CH2O) n中含大
量 CF时,趋于乙酸发酵,大量淀粉时,趋于丙酸发酵;
反刍动物消化利用( CH2O) n 小结
3.( CH2O) n在瘤胃中发酵为微生物提供营养
(能量,C架),发酵为 VFA吸收后又为动物提供营
养(能量)。总体来说,以瘤胃消化为主,以小肠,
盲肠,结肠消化功能为辅,以 VFA代谢为主,以葡萄
糖代谢为辅。
4.瘤胃消化( CH2O) n有利有弊,CF的消化有利,
而大量消化( CH2O) n有能量损失,且容易使瘤胃 PH
降低,抑制微生物发酵,不利于 CF消化。
5.反刍动物所需葡萄糖主要由糖的异生产生而不
是直接吸收,其前提物是丙酸 。
反刍动物消化利用( CH2O) n 小结