动物营养学 碳水化合物的营养

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1、第五章 碳水化合物的营养z概念：碳水化合物（carbohydrates)是多羟基的 醛、酮或其简单衍生物以及能水解产生上述产物 的化合物的总称。z这类营养素在常规分析中包括无氮浸出物和粗纤 维。 z碳水化合物是动物的主要能量来源。第一节 碳水化合物及其营养作用z一、碳水化合物的组成、分类和主要性质 z（一）碳水化合物的组成和分类 z结构上的分类 单糖、低聚糖、多聚糖、其 它化合物 z1、单糖： z 丙糖：甘油醛、二羟丙酮 z 丁糖：赤鲜糖、苏阿糖等碳水化合物的分类-单糖z戊糖：核糖、核酮糖、木糖、木酮糖、阿拉伯 糖等 z已糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等 z庚糖：景天庚酮糖、葡萄庚酮糖、半乳

2、庚酮糖 等 z衍生糖：脱氧糖（脱氧核糖、岩藻糖、鼠李糖 ），氨基糖（葡萄糖胺半乳糖胺）、糖醇（甘 露糖醇、木糖醇、肌糖醇等）、糖醛酸（葡萄 糖醛酸、半乳糖醛酸）、糖苷（葡萄糖苷、半 乳糖苷、果糖苷）2、低聚糖或寡糖（210个糖单位）z二糖：蔗糖（葡萄糖+果糖） z 乳糖（半乳糖+葡萄糖） z 麦芽糖（葡萄糖+葡萄糖） z 纤维二糖（葡萄糖+葡萄糖） z 龙胆二糖（葡萄糖+葡萄糖） z 密二糖（半乳糖+葡萄糖）z三糖：棉籽糖（半乳糖+葡萄糖+果糖） z 松三糖（2葡萄糖+果糖） z 龙胆三糖（2葡萄糖+果糖） z 洋槐三糖（2鼠李糖+半乳糖） z四糖：水苏糖（2半乳糖+葡萄糖+果糖 ） z五糖：

3、毛蕊草糖（3半乳糖+葡萄糖+果 糖） z六糖：乳六糖z3、多聚糖（10个糖单位以上） z（1）同质多糖（由同一糖单位组成） z 糖原（葡萄糖聚合物） z 淀粉（葡萄糖聚合物） z 纤维素（葡萄糖聚合物） z 木聚糖（木糖聚合物） z 半乳聚糖（半乳糖聚合物） z 甘露聚糖（甘露糖聚合物） z z（2）杂多糖（由不同糖单位组成） z 半纤维素（葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖 、 阿拉伯糖、木糖、鼠李糖、糖醛酸） z 阿拉伯树胶（半乳糖、葡萄糖、鼠李糖、阿 拉伯糖） z 菊糖（葡萄糖、果糖） z 果胶（半乳糖醛酸的聚合物） z 黏多糖（N-乙酰氨基糖、糖醛酸为单位的聚 合物） z 透明质酸（葡萄糖醛

4、酸、N-乙酰氨基糖为单 位的聚合物）4、其他化合物z 几丁质（N-乙酰氨基糖、CaCO3聚合物) z 硫酸软骨素（葡萄糖醛酸、N-乙酰氨基半 乳糖硫酸脂的聚合物） z 糖蛋白质 z 糖脂 z 木质素（苯丙烷衍生物的聚合物）多糖从营养的角度分类z营养性多糖和结构多糖 z淀粉、菊糖、糖原等属于营养性多糖，其 于属于结构性多糖，如纤维素、半纤维素 、木质素、果胶等。2、碳水化合物在Weende 常规分 析体系中的分类z1、无氮浸出物 z是易消化的细胞碳水化合物部分 z样本中的无氮浸出物含量（%）=干物质（ %）-（粗蛋白质%+粗脂肪%+粗纤维%+ 粗灰分%） x无氮浸出物中包括一部分纤维素、半 纤维

5、素、木质素和果胶。2、粗纤维z粗纤维是碳水化合物中难消化的成分，包 括纤维素、少量的半纤维素和木质素z日粮中碳水化合物占大部分，在Weende的 常规分析体系中，包括无氮浸出物及 粗纤 维。（二）碳水化合物与动物营养有 关的一些性质z1、直链和支链淀粉 z 直链淀粉呈线性，由250300个葡萄 糖单位组成，以1，4糖苷键连结而成。 z 支链淀粉每隔2430个葡萄糖单位出 现一个分支，分支点以1，6糖苷键连结 ，分支内以1，4糖苷键连结。 z 淀粉在天然状态下呈不溶的晶粒，对 其消化性有影响。z2、糖原每隔1012个葡萄糖单位出现一个 分支。 z3、淀粉与纤维素的消化 麦芽糖由两 分子的-D-葡

6、萄糖以-1，4糖苷键连接而 成。纤维二糖以- 1，4糖苷键连接而成。 动物分泌-淀粉酶仅分解-1，4糖苷键， 不能分解-1，4糖苷键。 z4、半纤维素含有大量的- 1，4糖苷键， 与木质素结合后很难溶于水。z纤维素、半纤维素、木质素和果胶是细胞 壁的主要成分，是结构性多糖。z木质素是苯丙烷的聚合物，动物不能消化 木质素。果胶与纤维素、半纤维素形成不 溶性的果胶，不能被动物消化。非淀粉多糖（NSP）zNSP主要由纤维素、半纤维素、果胶和抗性 淀粉组成（阿拉伯木聚糖、 - 葡聚糖、甘 露聚糖、葡糖甘露聚糖等）。zNSP 分为不溶性和可溶性。z不溶性的NSP具有抗营养作用。可溶性淀粉的抗营养作用z家

7、禽日粮中添加小麦粪便有什么变化？z1、增加粪便的黏度，降低养分的消化率。 z 小麦中含 ，大麦中含 有- 葡聚糖。酶拉德反应z 还原性的羧基与蛋白质或肽游离的氨 基之间的缩合反应，产生褐色，生成动物 不能降解的氨基-糖化合物，影响氨基酸的 吸收利用，降低饲料的营养价值。 z赖氨酸易发生酶拉德反应。z不同颜色的豆饼，调制的干草等。三、碳水化合物的营养生理作用z（一）碳水化合物的供能和储能作用。 z 1、供能作用 z 葡萄糖是功能最有效的营养素。 z 葡萄糖的来源有两个：一是从胃肠道 吸收，二是体内生糖物质的转化，由氨基 酸、乳酸、丙酸和甘油等非碳水化合物经 肝脏的糖异生作用而合成的葡萄糖；肝脏

8、糖原是葡萄糖的储备库。z2、储能作用 糖原和脂肪储存能量。胎 儿在妊娠后期可储存大量的糖原和脂肪供 出生后利用。 z（二）碳水化合物在动物产品形成中的作 用 奶牛合成乳糖，羊奶蛋白质非必需氨 基酸的形成。奶中必需脂肪酸，非必需氨 基酸。z z（三）碳水化合物的其他作用 z1、某些寡糖的作用 z （1）甘露寡糖（MOS，酵母细胞壁的衍生物 ）果寡糖（FOS）等，与肠道中的致病细菌结合 ，使细菌不能在肠壁定植。MOS可防止沙门氏菌 、大肠杆菌和霍乱弧菌在肠上皮的黏附。 z （2）寡糖可选择性地作为某些细菌生长的底物 。 FOS作为乳酸杆菌和双歧杆菌的底物，但沙门 氏菌、大肠埃希氏杆菌和其他革兰氏阴

9、性菌发酵 效率低。 z z2、动物体内糖苷的生理作用 z z 糖苷是指具有环状结构的全糖或酮糖的半 缩醛羟基上的氢，被烷基或芳香集团所取 代的缩醛衍生物。 z 许多糖苷具有解毒作用。许多毒素、 药物或废物，包括固醇类的降解产物可能 通过与D-葡萄糖醛酸形成葡萄糖甘酸而排 除体外。3、结构性碳水化合物的作用z适宜水平的纤维对健康和生产水平有积极 的作用。 z黏多糖是保证许多生理功能的重要物质。 z透明质酸润滑关节 z硫酸软骨素在软骨中起结构支持作用。 z几丁质是节肢动物外壳的重要组成部分。4、糖蛋白质、糖脂的生理作用z在体内物质运输、血液凝固、生物催化、润滑保 护、结构支持、黏着细胞、降低冰点、

10、卵子受精 、免疫和激素发挥活性等方面发挥重要作用。 z细胞质膜糖蛋白，质摸在主动运输、作为病毒、 激素和抗体的受体，参与细胞内的识别和黏着等 功能与糖蛋白有关。 z糖脂是神经细胞的组成成分，对传导突轴刺激冲 动起着重要的作用。第二节 碳水化合物的消化、吸收和代谢z（一）非反刍动物的消化吸收 z 1、碳水化合物在消化道前段的消化和吸收 z 唾液中含有-淀粉酶（猪、兔、灵长目和人等 哺乳动物），将淀粉分解成糊精和饿麦芽糖。禽 类分泌量少，作用微，嗉囊中可能出现淀粉酶的 作用，不具有明显的意义。 z 胃内无淀粉酶。仅将部分淀粉和半纤维素进 行酸解。 z十二指肠是碳水化合物的主要消化和吸收 部位。与胰

11、液、肠液、胆汁混合，把淀粉分解为 麦芽糖和糊精，在麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶的 作用下分解成单糖，被吸收。单糖的吸收速度不 同，半乳糖、葡萄糖、果糖、戊糖依次降低。 z家禽不含乳糖酶，不能消化吸收乳糖。 z2、碳水化合物在小肠后段的消化吸收 z 结构多糖和未消化的营养性碳水化合物， 以微生物消化为主，产生挥发性的脂肪酸 、二氧化碳和甲烷。挥发性脂肪酸扩散进 入体内，气体由肛门逸出。表5-3 不不同动物盲肠碳水化合物发酵产 生的各种VFA比例z动物 乙酸 丙酸 丁酸 z猪 4075 1536 510 z人 4570 1938 514 z兔 7582 811 817 z马 67 14 14 z牛 6

12、575 1823 46（二）反刍动物碳水化合物的消化z幼年反刍动物及成年非反刍动物与非反刍 动物相似。 z反刍动物对碳水化合物的消化和吸收以形 成VFA为主，形成葡萄糖为辅，消化部位以 前胃为主，小肠、盲肠、结肠为辅。1、碳水化合物在前胃消化的实质z前胃微生物消化，7090%，瘤胃消化碳水化合 物总量的5055%。z微生物把可溶性的碳水化合物分解生成低级脂肪 酸、甲烷、氢、二氧化碳等代谢产物，粗纤维等 细胞壁物质在纤维素分解菌的作用下分解成单糖 或其衍生物。纤维素、半纤维素大部分被分 解，果胶可分解，木质素不能被分解。z2、瘤胃中挥发性脂肪酸的形成 z 第一步，复杂的碳水化合物被酶解成短 链的

13、低聚糖，主要为二糖和单糖。 z 第二步，二糖和单糖降解为挥发性的脂 肪酸-乙酸、丙酸和丁酸。单糖先形成丙酮 酸，再形成脂肪酸，同时释放ATP。z见图5-1 P67不同饲料发酵分解的产物是不一样的。z表5-4 部分饲料发酵分解产物的比较 z饲料 乙酸 丙酸 丁酸 戊酸 z纤维饲料 高 很低 很低 z淀粉饲料 很低 比较高 比较高 z 富含可溶 z 性糖的饲料 很低 高 高 极低3、挥发性脂肪酸的吸收z VFA 95%通过瘤胃壁扩散进入血液，约 20%经皱胃和重瓣胃吸收，约5%经小肠吸 收。丁酸丙酸乙酸。 z 部分挥发性脂肪酸在通过前胃壁的过程 中可转化成酮体，其中丁酸的转化可占吸 收量的90%，

14、乙酸转化甚微。酮体多会产 生酮病。4、瘤胃中挥发性脂肪酸的不同比例对能量利用 的影响z甲烷的生成，降低能量的利用。乙酸、丁酸发酵 生成甲烷，甲烷不能被动物利用。要控制甲烷的 生成。 z粗饲料比例越高，乙酸比例越高，甲烷产量越高 ，饲料能量利用效率降低。丙酸发酵可利用H2， 丙酸比例高时，饲料能量利用率也相应提高。当 丙酸比例很高而乙酸比例很低时，乳脂率和奶产 量下降。z瘤胃液VFA中乙酸或丙酸的摩尔比与NDF/OM（ NDF：中性洗涤纤维，OM有机物）呈高度线性 关系。 z 乙酸比（mol/100molVFA)=36.67+0.5480(NDF/OM) R=0.9973 z 丙酸比（mol/100molVFA）=53.8438-55.7091(NDF/OM) z r=-0.9936 z 研究表明，肉用反刍家畜用于产热的代谢能与乙酸的摩尔比 呈高度的正相关，代谢能用于增重的效率与乙酸的摩尔比呈高度 的付相关。 z Kf(%)=71.1485-0.4484*乙酸比（ mol/100molVFA）r=-0.9791 z Kf与丙酸呈正比。 z Kf(%)=25.304