1、第四章 碳水化合物(carbohydrates) 与动物营养,本章要点碳水化合物在动物体的营养作用；动物对碳水化合物的利用；粗纤维在动物饲养上的作用,第一节 碳水化合物的营养作用,一、饲料中的碳水化合物二、碳水化合物的营养作用三、碳水化合物不足和过多的后果,（一）碳水化合物的相关概念 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； 糖（sugar）：水溶性的单糖和低聚糖，不包括多糖； 单糖：CHO的基本单位，根据官能团分为醛糖和酮 糖；根据碳原子数分为丙糖、丁糖、戊糖、己 糖等。 低聚糖或寡糖：2-10糖单位失水而构成的糖。,一、饲料中的碳水化合物,多聚糖：10个以上单糖
2、脱水以苷键结合的糖；直链淀粉：250-300个glc单位以-1,4糖苷键 连结；支链淀粉：每隔24-30glc单位出现一个-1,6 糖苷键连结。,不溶性：纤维素、半纤维素、果胶NSP 可溶性：-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、 甘露聚糖、葡糖甘露聚糖,非淀粉多糖（NSP） 纤维素、半纤维素、果胶、抗性淀粉（阿拉伯木聚糖、-葡聚糖、甘露聚糖、葡糖甘露聚糖等）,糖分子结构,H-C=O H-C=O H-C=O H-C-OH CH2 H-C-OHH-C-OH H-C-OH HO-C-HH-C-OH H-C-OH H-C-OH CH2OH CH2OH CH2OHD-核糖 2-脱氧-D-核糖 D-木糖,糖分子结构,
3、CHO CH2OH CHO CHOHCOH C=O HCOH HOCHHOCH HOCH HOCH HOCHHCOH HCOH HCOH HCOHHCOH HCOH HCOH HCOH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OHD-葡萄糖 D-果糖 D-半乳糖 D-甘露糖,（二）碳水化合物分类表,1.单糖 丙 糖：甘油醛、二羟丙酮 丁 糖：赤鲜糖、苏阿糖等 戊 糖：核糖、核酮糖、木糖、木酮糖、阿拉伯糖 己 糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等 庚 糖：景天庚酮糖、葡萄庚酮糖、半乳庚酮糖等 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
4、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（2-10个糖单位）,二糖 蔗 糖（葡萄糖+果 糖） 乳 糖（半乳糖+葡萄糖） 麦 芽 糖（葡萄糖+葡萄糖） 纤维二糖（葡萄糖+葡萄糖） 龙胆二糖（葡萄糖+葡萄糖） 密 二 糖（半乳糖+葡萄糖）,三糖: 棉 籽 糖（半乳糖+葡萄糖+果糖） 松 三 糖（2葡萄糖+果糖） 龙胆三糖（2葡萄糖+果糖） 洋槐三糖（2鼠李糖+半乳糖） 四糖： 水 苏 糖（2半乳糖+葡萄糖+果糖） 五糖： 毛蕊草糖（3半乳糖+葡萄糖+果糖） 六糖： 乳 六 糖,3.多聚糖（10个糖单位以上）（1）同质多糖（由同一糖单位组成） 糖
5、 原（葡萄糖聚合物） 淀 粉（葡萄糖聚合物） 纤 维 素（葡萄糖聚合物） 木 聚 糖（木糖聚合物） 半乳聚糖（半乳糖聚合物） 甘露聚糖（甘露糖聚合物）,（2）杂多糖（由不同糖单位组成）,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）阿拉伯树胶（半乳糖、葡萄糖、鼠李糖、阿拉 伯糖）菊 糖（葡萄糖果糖）果 胶（半乳糖醛酸聚合物）粘 多 糖（N-乙酰氨基糖、糖醛酸为单位的聚 合物）透明质酸（葡萄糖醛酸、N-乙酰氨基糖为单位 的聚合物）。,4.其他化合物 几丁质（N-乙酰氨基糖、CaCO3的聚合物） 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） 糖蛋白 糖
6、脂 木质素（苯丙烷衍生物的聚合物）,(三)饲料中的碳水化合物 1.粗纤维: 纤维素、半纤维素、木质素等,植物细胞壁主要成分,最难消化。 -1，4糖苷键 2.无氮浸出物: 可溶性糖(单糖、二糖等)、淀粉(包括糊精)。 单糖主要存于果实,饲料中含量较少； 二糖在甜菜、甘蔗中丰富； 淀粉主要贮存植物籽实和块根、块茎中。 -1，4；-1，6糖苷键 最易消化吸收营养物质。单胃动物日粮比例最大。,二、碳水化合物的营养作用,（一）动物体内能量的主要来源 最经济能源。多余CHO转化为肝糖元、肌糖元和脂肪贮备能量；（二）体内合成NEAA及其他物质的原料 如：糖(-KGA、草酰乙酸、丙酮酸等) -酮酸，参与AA合
7、成。,（三）动物机体的重要成分 如核糖、脱氧核糖;粘多糖存于动物体胶原、结缔组织及粘液中;糖蛋白于血液、粘液、胃粘膜及某些酶、激素中;糖脂于脑蛋白和脑灰质等。（四）畜产品的原料 肉蛋奶等的脂肪主要以CHO为原料,Glc是合成乳糖的原料。 乳牛1.2kgGlc/d、绵羊200gGlc/d 乳糖,（五）其他作用,1.某些寡糖的作用：化学益生素；2.糖苷的生理作用：解毒；3.结构性碳水化合物的营养生理作用： 营养、促进肠道蠕动、便通、饱感；4.糖蛋白的生理作用： 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、卵子受精、免疫；5. 糖脂的生理作用： 神经细胞的组成。,三、CHO
8、不足和过多的后果,(一)不足 不能满足动物的能量需要,生产性能下降; 严重不足动用体内贮备能量物质。顺序为： 糖元体脂体蛋白 动物消瘦,体重下降、抗病力下降等。(二)过多 动物体内脂肪贮积增加,则肉的品质下降； 种用动物体脂肪贮积过多,繁殖性能下降。,第二节 碳水化合物的消化、吸收和代谢,一、单胃动物CHO的消化利用二、反刍动物对CHO的消化利用,一、单胃动物碳水化合物的消化利用,（一）非草食单胃动物 1.胃和小肠 底物：淀粉、可溶性糖 酶： 淀粉酶、二糖酶（乳糖酶、蔗糖酶、麦芽糖酶） 产物：单糖； 2.大肠 底物：纤维素、半纤维素和少量淀粉、可溶性糖, 酶： 微生物 产物：VFA（二）草食单
9、胃动物 粗纤维为主 单胃肉食动物和水产类动物消化道的淀粉酶活性低,对淀粉类物质 的消化利用能力低。,单胃动物对淀粉和可溶性糖的消化,酶分泌部位 酶 基 质 产 物 口腔 唾液淀粉酶 淀粉 糊精、麦芽糖 胰腺 胰淀粉酶 淀粉、糊精 糊精、麦芽糖 小肠 蔗糖酶 蔗糖 葡萄糖、果糖 小肠 麦芽糖酶 麦芽糖 葡萄糖 小肠 乳糖酶 乳糖 葡萄糖、半乳糖 干淀粉悬于水中并加热时，淀粉粒吸水溶胀发生破裂，淀粉分子进入水中形成半透明的胶悬液，同时失去晶态和双折光性质的过程称为糊化或凝胶化。,(三)幼龄哺乳动物单胃、幼龄反刍动物不能利用CF；可溶性碳水化合物和淀粉的利用能力随年龄变化有很大差异；初生哺乳动物只能
10、利用乳糖；4-5周龄仔猪才对天然淀粉有一定消化能力；8-10周龄仔猪消化道酶活性接近成年动物。,瘤胃内碳水化合物的代谢,Pectin （果胶）,Pentosan(戊糖酸),Cellulose(纤维素),Starch(淀粉),菌体多糖,Uronic acid(糖醛酸),Xylose(木糖),Arabinose(阿拉伯糖),Cellobiose(纤维二糖),麦芽糖,蔗糖,葡萄糖,果糖,单 糖 发 酵,H2,CO2,HCOOH,CH4,乙酸,丁酸,乳酸,Propionic acid(丙酸),丁二酸,CO2,二、成年反刍动物对CHO的消化利用,Xylan(木聚糖),(maltose),(Sucrose
11、),Hemicellulose(半纤维素),反刍动物的碳水化合物和氮化物代谢,蛋白质,蛋白质,微生物,碳水化合物,NH3,VFA,发酵,Glucose,尿素,肽,氨基酸,饲料,主要是瘤胃微生物发酵产生VFA被吸收利用,以单糖吸收的数量很少;日粮组成对瘤胃产生VFA比例有明显影响。CF含量高,生成乙酸比例高,丙酸比例低；日粮中增加谷实,乙酸比例下降,丙酸比例增加;饲料的蒸气处理、制粒、粉碎过细可提高VFA中丙酸比例,降低乙酸、丁酸比例;瘤胃素等添加剂可调节瘤胃发酵,提高丙酸比例,降低乙酸、丁酸比例。,反刍动物利用CHO的特点,三、碳水化合物的代谢,（一）非反刍动物的CHO代谢 1.单糖互变 Gl
12、c、果糖、半乳糖、甘露糖、 木糖、核糖,单糖代谢之间的相互关系,半乳糖 糖原 木糖 核糖 1-磷酸半乳糖 1-磷酸Glc 5-磷酸木糖 5-磷酸核糖 Glc 6-磷酸Glc 磷酸戊糖循环甘露糖 6-磷酸甘露糖 6-磷酸果糖 果糖 1-磷酸果糖 1，6-二磷酸果糖 甘油醛 磷酸二羟丙酮 三磷酸甘油醛 脂肪（肝脏） 继续糖酵解和进入TCA,2.Glc分解代谢,（1）无氧酵解（2）有氧氧化（3）磷酸戊糖循环3.Glc参与的合成代谢（1）糖元合成（2）乳糖合成（3）合成体脂肪,（二）反刍动物的CHO代谢,1.糖原异生 前体物：丙酸 当前体物不足：体脂肪合成与沉积量下降；蛋白质代谢更加恶化；泌乳量下降2
13、.挥发性脂肪酸的代谢 乙酸、丁酸合成体脂、乳脂 丙酸合成Glc和乳糖,（三）体内CHO的代谢效率,1mol Glc及VFA的能量利用效率 总能 代谢耗用 总产ATP 净获能 捕获能 利用率 （kJ/mol） （mol） （mol） （mol） （kJ） （%）Glc 2816 4 40 36 1206 43乙酸 876 2 12 10 335 38丙酸 1536 4 22 18 603 39丁酸 2194 2 29 27 905 41,第三节 家畜饲养中的粗纤维,一、CF在家畜饲养中的主要作用,（一）草食动物重要的营养物质在瘤胃及大肠微生物作用下纤维素、半纤维素产生的VFA是重要能源；其中丙酸
14、是合成Glc、乳糖的原料；乙酸、丁酸是合成乳脂中FA的主要原料。泌乳母牛日粮中粗饲料比例过低,则瘤胃中乙酸、丁酸浓度降低,乳脂率降低,牛奶质量下降。,（二）填充物: 饱腹感（三）适量CF保护胃肠粘膜,并刺激胃肠粘膜, 促进胃肠蠕动,利于消化与粪便的排泄 日粮CF含量不足，动物出现消化不良，积食，便秘，内容物腐败，肠炎，腹泻等。（四）饲料CF过多会降低营养物质消化率 特别是猪、鸡等单胃非草食动物,影响更大。应控制单胃非草食动物日粮中CF含量。（五）刺激幼龄的胃肠道健康生长发育,猪鸡配合饲料中CF最高限量(，%), 饲 料 种 类 前期 中期(产蛋高峰期) 后期 仔猪饲料 4.0 - 5.0 生长
15、肥育猪 7.0 - 8.0 肉用仔鸡饲料 5.0 5.0 5.0 产蛋后备鸡饲料 5.5 6.0 7.0 产蛋鸡饲料 5.5 5.0 6.0,二、影响动物对CF消化率的因素,(一)动物种类 反刍单胃草食(马,驴,兔)单胃(猪,禽)畜禽对CF的消化率(%) 动物种类 消化部位 消化率 牛、羊 瘤 胃 50-90 马 盲 肠 13-40 猪 盲 肠 3-25 兔 盲 肠 65-78 鸡 盲 肠 20-30,(二)饲料因素,一切影响微生物生长、繁殖的因素1.日粮CP水平:适当的CP有助于微生物生 长、繁殖、活力CF消化率2.日粮CF水平：CF水平CF本身消化率， 其他养分消化率也。3.矿物元素：Ca、P、S、Co、NaCI对微生 物生长、繁殖影响较大。,4.某些饲料添加剂：高精料日粮中添加缓冲剂 （如NaHCO3等）、瘤胃素等。5.饲料的加工、处理： (1)过细反刍，瘤胃酸度；通过瘤胃 速度，消化率。 (2)一定的温度、压力、碱化、发酵、加酸、 酶等处理。,复习思考题,1.CF主要包括哪些物质？成年猪禽、成年马兔、成年牛羊、幼龄动物对其消化、利用如何？2.碳水化合物的主要营养作用有哪些？3.为什么日粮中粗饲料比例低(CF低)，乳脂含量会降低？4.影响动物对CF消化率的主要因素有哪些？5.初生哺乳动物对淀粉的消化利用如何?,
