1、,掌握碳水化合物的含义、营养生理作用；,碳水化合物的营养 生猪价格 养殖网,比较学习并掌握反刍与非反刍动物饲料碳水化合物的消化、吸收、利用过程及其异同； 非淀粉多糖的概念及营养特性。,第一节 碳水化合物及其营养生理作用,第三节 反刍动物碳水化合物营养,内 容,第二节 单胃动物碳水化合物营养,第四节 非淀粉多糖营养,第一节 碳水化合物及其营养生理作用,二、碳水化合物的营养生理功能,一、碳水化合物的结构与分类,一、碳水化合物的结构与分类,CH2O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。,1、结构,（1）单糖 （2）低聚糖或寡糖(2-1
2、0个糖单位) （3）多聚糖 （4）其它化合物,2、分类,一、碳水化合物的结构与分类,二、CHO的营养生理功能,1.供能和贮能： 直接氧化供能。 转化为糖元（肝脏、肌肉）-短期存在形式。 转化为脂肪-长期贮备能源。,2.构成体组织：,戊糖构成核酸。,粘多糖，结缔组织的重要成分。,糖蛋白，细胞膜的组成成分。 糖脂、几丁质、硫酸软骨素。 3.作为前体物质： 为反刍动物瘤胃利用NPN合成菌体蛋白或重组合成菌体蛋白和动物体内合成NEAA提供C架。 4.形成产品： 奶、肉、蛋,二、CHO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、粗纤维的作用,二、代谢,一、消化吸收,-淀粉酶只能水解
3、-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。,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,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。,未消化吸收的CH2O进入后肠，在微生物作用下发酵产生VFA。,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,二、代谢,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
4、-260mg/100ml,（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；,血糖维持稳定是二个过程的结果:,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。,二、代谢,血糖去路：,三、粗纤维的作用,优点 单胃动物用一定量粗纤维，起填充消化道的作用，产生饱感。 刺激胃肠道发育，促进胃肠运
5、动，减少疾病。 提供能量，单胃动物CF在盲肠消化，可满足正常维持需要的1030%。 改善胴体品质，能提高瘦肉率、乳脂率。 降低饲料成本。,1.营养作用：,缺点： 适口性差，质地硬粗，减低动物的采食量。 消化率低(猪为3-25%)，且影响其它养分的消化，与能量、蛋白的消化呈显著负相关。 影响生产成绩，实质是影响能量的利用率（表1和2）。,三、粗纤维的作用,表1 不同大豆秸粉喂乳猪的结果,三、粗纤维的作用,表2 等能条件下粗纤维对生产性能的影响,三、粗纤维的作用,动物因素：种类、年龄、健康状况。 营养因素：能蛋水平、CF、微量养分(矿物质，维生素)。 饲料加工：物理粉粹；化学加工(高温、高压膨化)
6、，煮熟、生物发酵等。,2.影响CF利用的因素,三、粗纤维的作用,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,（1）饲料CH2O葡糖丙酮酸VFA，单糖很少； （2）瘤胃是消化CH2O的主要场所，消化量占总CH2O进食量的50-55%。,一、消化吸收,反刍动物消化CH2O与单胃动物不同，表现在：消化方式、消化部位和消化产物。,CH2O降解为VFA有二个阶段： （1）复合CH2O（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；,一、消化吸收,1消化过程,（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
7、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CH2O占采食CH2O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。,一、消化吸收,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。,一、消化吸收,2瘤胃发酵产生的VFA种类及影响因素,一、消化吸收,乙酸是主要酸，喂粗料时
8、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。,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%。,一、消化吸收,3甲烷的产生及其控制,绵羊：甲烷（g）=2.41x+9.80牛：甲烷（g）=4.012x+17.68x：可消化碳水化合物的克数,一、消化吸收,（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
9、上抑制维生素生长。,甲烷产量估计式：,降低甲烷产量的措施：,一、消化吸收,4VFA的吸收,CH2O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-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。,二、VFA的代谢,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：,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
10、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。,三、葡萄糖的代谢,1、反刍动物所需葡糖主要是体内合成，部位在肝脏。,第四节 非淀粉多糖的营养,一、非淀粉多糖的概念,二、非淀粉多糖的消化、吸收和代谢,三、非淀粉多糖的营养特性,1、非淀粉多糖的概念,多糖,贮存多糖,结构多糖,淀粉,非淀粉多糖(NSP),NSP与饲料纤维有区别:纤维是NSP和木质素的总和,一、非淀粉多糖的概念,2、非淀粉多糖的种类,2.1 根据结构特点分类 根据结构特点可将NSP分类如下：,NSP,1.纤维素,2.半纤维素,3.果 胶,-葡聚糖,阿拉伯木聚糖,葡萄甘露聚
11、糖,半乳甘露聚糖,阿拉伯聚糖,鼠李半乳糖醛酸聚糖,半乳聚糖,阿拉伯半乳聚糖,一、非淀粉多糖的概念,(1)纤维素 纤维素由-(14）糖苷键结合而成的D葡萄糖单位组成,其葡萄糖单位数一般都在几百至上千个以上,平均8000个葡萄糖单位。 纤维素不溶于水和碱溶液。,一、非淀粉多糖的概念,(2)半纤维素 最早认为半纤维素是能用17.5%NaOH溶液提取的多糖。 1958年以后，国际上认为半纤维素应是非纤维素,非果胶类的物质。 1973年，Bauer认为，半纤维素应是能与纤维素形成氢键结合，与果胶形成共价键结合的多糖。 半纤维素耐受酸碱的能力较纤维素差。,一、非淀粉多糖的概念,(2)半纤维素 -葡聚糖(-
12、glucans) 阿拉伯木聚糖(arabinoxylans) 葡萄甘露聚糖(glucomannan) 半乳甘露聚糖(galactomannan),一、非淀粉多糖的概念,(3)果胶(pectin) 果胶包括鼠李半乳糖醛酸聚糖和、同型半乳糖醛酸聚糖、阿拉伯聚糖、半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖等。,一、非淀粉多糖的概念,(3)果胶(pectin) 实际中，果胶以杂多糖组成更常见，其主骨架是1,4链连接的半乳糖醛酸。 在酸、碱条件下，果胶、原果胶都会发生水解。高温强酸条件下，其中糖醛酸会发生脱羧作用。 一般成熟植物中果胶消化率比未成熟者高。,一、非淀粉多糖的概念,2.2 根据水溶性分类 可溶于水的NSP称为
13、水溶性NSP(soluble NSP,SNSP)； 不溶于水的称不溶性NSP(insoluble NSP,INSP)。 可溶性NSP比不溶性NSP更具明显的抗营养作用。,一、非淀粉多糖的概念,3、饲料中非淀粉多糖的含量与分布,3.1 饲料中非淀粉多糖的含量 3.2 NSP在植物饲料中的分布,一、非淀粉多糖的概念,3.1 饲料中非淀粉多糖的含量 不同种类、不同生长阶段的植物，其NSP 组成的种类和含量不同。一般纤维素含量约占20%40%，可高达 60；半纤维素含量约占1040； 果胶约占110。,一、非淀粉多糖的概念,谷物籽实中NSP的组成,t:痕量,葡聚糖和阿拉伯木聚糖在谷物中的含量(%DM)
14、,3.2 NSP在植物饲料中的分布NSP主要是作为植物细胞壁的成分而存在。植物细胞壁作为结构物质可分为间隔层、初生壁和次生壁等三层。 不同谷物细胞壁中纤维素的结构组成无多少变化，但其中半纤维素和果胶的组成和含量变化很大。,一、非淀粉多糖的概念,4、NSP测定方法,德国学者Henneberg提出测定碳水化合物的粗纤维无氮浸出物传统方案 。 粗纤维是经稀酸、稀碱处理(煮沸),并经烧灼灰化后计算求得的有机物残渣量，包括有纤维素、半纤维素、果胶和木质素等。,一、非淀粉多糖的概念,Van Soest(1976)提出用中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(ADL)，作为测定饲料中
15、纤维性物质的指标：,一、非淀粉多糖的概念,饲料样品中性洗涤剂 pH=7.0中性洗涤可溶物（NDS） 中性洗涤纤维（NDF）酸性洗涤剂 1N H2SO4 酸性洗涤纤维（ADF) 酸性洗涤可溶物（ADS）KMnO4处理，pH=3.0 或72%H2SO4处理 (半纤维素） 纤维素+矿物质 木质素被氧化 纤维素被溶解 木质素+矿物质,Van Soest(1976)的方法,近年提出的一些新方法： 酶比重测定方法，即将日粮不能被淀粉酶、蛋白酶降解的部分因比重不同进行分离测定。 酶化学方法，是根据日粮NSP的化学成分来测定的。总NSP是中性糖和糖醛酸测值的和。,一、非淀粉多糖的概念,单胃动物对纤维素和半纤维
16、素的消化，主要依赖于盲肠和结肠中微生物发酵作用。 草食动物(如马、驴等)盲肠比较发达，其中的细菌区系对纤维素和半纤维素具有较强的消化能力。家禽的盲肠借助于细菌的作用亦可消化少量纤维素和半纤维素，且消化率一般在18%左右。,二、非淀粉多糖的消化、吸收和代谢,1、单胃动物对NSP的消化和吸收,2、反刍动物对NSP的消化和吸收,瘤胃是反刍动物消化NSP的主要场所。 瘤胃产生纤维素分解酶，在纤维酶作用下，纤维素基本上能全部分解； 半纤维素大部分能分解； 果胶在细菌和原生动物作用下可迅速分解，部分果胶可用于合成微生物体内多糖。 反刍动物后肠对NSP的消化吸收与非反刍动物类同。,二、非淀粉多糖的消化、吸收
17、和代谢,3、NSP的代谢,纤维素 半纤维素 果胶单糖磷酸己糖丙酮糖丁酰CoA 乙酰CoA 甲 酸 草酰乙酸乙酰磷酸 H2+CO2丁酸 乙酸 甲烷 丙酸,NSP物质在瘤胃中的代谢,单胃动物后肠微生物对NSP的分解代谢与反刍动物类同。 乙酸可经磷酸化转变为乙酰辅酶A，而后进入三羧酸循环。 丙酸在肝脏转变为葡萄糖 。 丁酸主要是以酮体形态为机体所吸收，然后转变为乙酰辅酶A参与机体的代谢,3、NSP的代谢,二、非淀粉多糖的消化、吸收和代谢,1、NSP的正面营养作用,NSP的供能作用 NSP物质对营养物质摄入的调控作用 NSP的解毒作用 NSP的代谢效应 日粮中NSP物质的物理作用 NSP物质的其他作用
18、,三、非淀粉多糖的营养特性,1.1 NSP的供能作用,NSP经瘤胃和盲肠微生物分解可产生各种挥发性脂肪酸。 乙酸和丁酸是合成脂肪的原料或可氧化供能，丙酸可以合成氨基酸。 研究表明，NSP类物质通过大肠微生物作用，产生的挥发性脂肪酸，可满足生长猪维持需要的10%30%。,三、非淀粉多糖的营养特性,1.2 NSP物质对营养物质摄入的调控作用,常用NSP物质冲淡日粮营养浓度的方法，通过NSP物质对采食量的调控实现对营养物质摄入的调控。 ARC(1967)测知当日粮NSP含量低于100g/kg时，日粮中NSP每提高1%，猪的采食量提高3%。若日粮NSP高于100g/kg时，则猪的采食量反而下降。 NS
19、P物质对营养摄入的调控在实际生产中很有意义，如母猪怀孕前期 。,三、非淀粉多糖的营养特性,1.3 NSP的解毒作用,(1） 日粮中的适量NSP类物质可提高动物对一些不能耐受的物质的耐受程度。（2） NSP可预防仔猪断奶后大肠杆菌引起的肠毒血症，可防止猪胃肠溃炎，但NSP过量时无效。,三、非淀粉多糖的营养特性,1.4 NSP的代谢效应,NSP可增加胆汁排泄,降低胆结石的可能性； 另外有报道指出NSP物质可降低禽类肝中脂肪含量，避免脂肪肝。,三、非淀粉多糖的营养特性,1.5 日粮中NSP物质的物理作用,(1).刺激消化道粘膜,促进胃肠蠕动作用,还可促进胃、肠道的发育和成熟。(2).容积大、吸水力强
20、,且较难消化,从而可充实胃肠使动物食后有饱腹感。,三、非淀粉多糖的营养特性,1.6 NSP物质的其他作用,1.改善畜产品质量2.可提高母畜的生产性能,三、非淀粉多糖的营养特性,2、NSP的负面营养作用,动物种类不同,采食饲料不同,NSP类物质的负面营养作用表现不同。 反刍动物 单胃动物 家禽,三、非淀粉多糖的营养特性,2.1 反刍动物,（1）.对营养物质吸收方面的负效应 NSP物质对反刍动物瘤网胃后营养物质的吸收的负面效应,相对较小。 （2）.降低能值的负效应 饲料NSP物质过多时，使饲料消化率降低，不能提供较多的能量 （3）.增加内源物质损失的负效应,三、非淀粉多糖的营养特性,2.2 单胃动
21、物,(1) 营养物质吸收方面的负效应 NSP物质对单胃动物营养物质吸收方面的负效应要比反刍动物明显得多。生长猪饲料中加入果胶能降低回肠氨基酸的消化率。 (2）降低能值的负效应 猪的试验表明NSP每增加1%，饲料消化能浓度下降0.50.8MJ。 （3）增加内源物质损失方面 猪的试验表明，饲料NSP可通过加速肠粘膜脱落和增加消化液的分泌量来增加内源氮的分泌。,三、非淀粉多糖的营养特性,2.3 家禽,NSP类物质对家禽营养的负效应与单胃动物基本相同。 由于家禽消化道更短，对NSP的耐受性更差，使NSP对家禽营养的负效应更明显。 水溶性NSP对家禽营养的负效应倍受研究者们关注。,三、非淀粉多糖的营养特性,(1）水溶性NSP对禽类的抗营养表现,降低能量利用效率 降低养分消化率 降低生产性能 产生粘性粪便,三、非淀粉多糖的营养特性,（2）家禽日粮中水溶性NSP抗营养机理,增加食糜粘性 引起动物消化道形态和生理变化 和生理活性物质结合 和后肠道微生物区系相互作用,三、非淀粉多糖的营养特性,（3）克服NSP抗营养作用的措施,添加酶制剂 水处理 添加抗生素其他方法，如日粮中添加燕麦壳,三、非淀粉多糖的营养特性,The End,
