碳水化合物的營(yíng)養(yǎng)與價(jià)值

追夢(mèng)赤子心ubuq 2018-06-14

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碳水化合物是多羥基醛或多羥基酮，以及水解所產(chǎn)生這類(lèi)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，含C、H、O，有些含N、P、S，通式(CH2O)n。動(dòng)物飼料中2/3為(CH2O)n，但動(dòng)物產(chǎn)品中(CH2O)n含量不足1%，主要起供能的作用。動(dòng)物對(duì)(CH2O)n沒(méi)有特殊的要求。因此，飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中不列(CH2O)n的需要量。

碳水化合物及其營(yíng)養(yǎng)生理功能

碳水化合物分類(lèi)

化學(xué)分類(lèi)：

單糖
由一個(gè)分子組成的最簡(jiǎn)單而不能水解的碳水化合物，食物中重要的單糖有葡萄糖、果糖和半乳糖。

低聚糖或寡糖（2～10個(gè)糖單位）
由3—9個(gè)糖分子聚合而成；
常見(jiàn)的幾種重要的寡糖：低聚果糖（存在于水果蔬菜中，是雙歧桿菌的增殖因子）、大豆低聚糖（存在于豆類(lèi)中，是雙歧桿菌的增殖因子）。
多聚糖（10個(gè)糖單位以上）：
由10個(gè)及以上的單糖分子聚合而成，可水解成各種單糖
種類(lèi)來(lái)源有：淀粉見(jiàn)圖1（單胃動(dòng)物的主要能源，主要來(lái)源于玉米，和其他禾本科植物籽實(shí)。）；結(jié)構(gòu)性多糖分為纖維素、半纖維素、果膠、木質(zhì)素和非淀粉多糖
其他衍生物

非淀粉多糖

(nonstarch Polysaccharides, NSP)

1、非淀粉多糖概念：主要由纖維素、半纖維素、果膠和抗性淀粉(阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、葡糖甘露聚糖等)組成。

2、NPS的分類(lèi)：不溶性NSP(如纖維素)；可溶性NSP(如β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖)。

3、可溶性NSP的性質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)作用：

豬雞消化道缺乏相應(yīng)的內(nèi)源酶而難以將其降解；其與水分子直接作用增加溶液的黏度，且隨多糖濃度的增加而增加。

多糖分子本身互相作用，纏繞成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，引起溶液黏度大大增加，甚至形成凝膠。

因此，可溶性NSP在動(dòng)物消化道內(nèi)能使食糜變黏，進(jìn)而阻止養(yǎng)分接近腸黏膜表面,最終降低養(yǎng)分消化率。

圖1 谷物豆類(lèi)中非淀粉多糖類(lèi)型含量（％）

碳水化合物的營(yíng)養(yǎng)生理功能

1. 供能和貯能：

直接氧化供能
轉(zhuǎn)化為糖元（肝臟、肌肉）-短期存在形式
轉(zhuǎn)化為脂肪長(zhǎng)期貯備能源

2. 構(gòu)成體組織：

戊糖構(gòu)成核酸
粘多糖，結(jié)締組織的重要成分
糖蛋白，細(xì)胞膜的組成成分糖脂、幾丁質(zhì)、硫酸軟骨素

3. 作為前體物質(zhì)

為反芻動(dòng)物瘤胃利用非蛋白氮（NPN）合成菌體蛋白或重組合成菌體蛋白和動(dòng)物體內(nèi)合成非必需氨基酸（NEAA）提供碳架。

4. 形成畜產(chǎn)品

奶、肉、蛋

單胃動(dòng)物碳水化合物營(yíng)養(yǎng)

消化吸收

主要部位在小腸，在胰淀粉酶作用下，水解產(chǎn)生麥芽糖和少量葡萄糖的混合物。
α-淀粉酶只能水解α-1.4糖苷鍵，因此，支鏈淀粉水解終產(chǎn)物除了麥芽糖外，還有支鏈寡聚糖，最后被寡聚1,6-糖苷酶水解，釋放麥芽糖和葡糖。
水解產(chǎn)生的單糖經(jīng)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)吸收入細(xì)胞，順序?yàn)椋?/span>半乳糖>葡糖>果糖>戊糖。
未消化吸收的C·H2O進(jìn)入后腸，在微生物作用下發(fā)酵產(chǎn)生VFA。
幼齡動(dòng)物乳糖酶活性高，斷奶后下降，蔗糖酶在幼齡很低，麥芽糖酶斷奶時(shí)上升。

圖2 碳水化合物的消化吸收

代謝

葡萄糖單胃動(dòng)物的主要能量來(lái)源，是其他生物合成過(guò)程的起始物質(zhì)；
血液葡萄糖維持在狹小范圍內(nèi)

單胃動(dòng)物： 70-100 mg/100ml

反芻動(dòng)物： 40-70mg/100ml

禽： 130-260 mg/100ml

血糖維持穩(wěn)定是二個(gè)過(guò)程的結(jié)果:

（1）葡萄糖從腸道、肝和其他器官進(jìn)入血液；

（2）血液葡萄糖離開(kāi)到達(dá)各組織被利用（氧化或生物合成）。

血糖來(lái)源：

（1）從食物消化的葡糖吸收入血；

（2）體內(nèi)合成，主要在肝，前體物有AA、乳酸、丙酸、甘油、合成量大，但低于第(1）途徑；

血糖去路：

1)合成糖原；

2)合成脂肪；

3)轉(zhuǎn)化為AA，葡糖代謝的中間產(chǎn)物為非EAA提供C骨架；

4)作為能源：葡糖是紅細(xì)胞的唯一能源，大腦、N組織、肌肉的主要能源。

纖維物質(zhì)的作用

1. 營(yíng)養(yǎng)作用：

單胃動(dòng)物用一定量纖維物質(zhì)，起填充消化道的作用，產(chǎn)生飽感。
刺激胃腸道發(fā)育，促進(jìn)胃腸運(yùn)動(dòng)，減少疾病。
提供能量，單胃動(dòng)物CF在盲腸消化，可滿(mǎn)足正常維持需要的10%~30%。
改善胴體品質(zhì)（瘦肉率、乳脂率）。
改善母豬繁殖率降低飼料成本。

2、缺點(diǎn)：

適口性差，質(zhì)地硬粗，減低動(dòng)物的采食量。
消化率低(豬為3%~25%)，且影響其它養(yǎng)分的消化，與能量、蛋白的消化呈顯著負(fù)相關(guān)。
過(guò)量飼喂影響生產(chǎn)成績(jī)，實(shí)質(zhì)是影響能量的利用率

日糧纖維的作用效果

生長(zhǎng)肥育豬：降低屠宰率、增加瘦肉率、減少下痢
繁殖母豬：改善繁殖性能、改變?nèi)槌煞帧?nbsp;促進(jìn)仔豬生長(zhǎng)、填充作用（動(dòng)物福祉）、減少母豬異常運(yùn)動(dòng)

纖維飼料的適宜用量

生長(zhǎng)肥育豬
干物質(zhì)：±20%、粗纖維：7~10%、NDF ：±25%、維持能：15-30%
繁殖母豬
干物質(zhì)：±50%、粗纖維：13~15%。

反芻動(dòng)物碳水化合物營(yíng)養(yǎng)

消化吸收

反芻動(dòng)物消化C·H2O與單胃動(dòng)物不同，表現(xiàn)在：消化方式、消化部位和消化產(chǎn)物。

飼料C·H2O→葡糖→丙酮酸→揮發(fā)性脂肪酸（volatile fatty acid, VFA)，單糖很少；
瘤胃是消化C·H2O的主要場(chǎng)所，消化量占總C·H2O進(jìn)食量的50-55%。

反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)碳水化合物消化過(guò)程見(jiàn)下圖所示

圖3 反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)碳水化合物消化過(guò)程

1．消化過(guò)程

C·H2O降解為VFA有二個(gè)階段：

1)復(fù)合C·H2O（纖維素、半纖維素、果膠）在細(xì)胞外水解為寡聚糖，主要是雙糖（纖維二糖、麥芽糖和木二糖）和單糖；

2)雙糖與單糖對(duì)瘤胃微生物不穩(wěn)定，被其吸收后迅速地被細(xì)胞內(nèi)酶降解為VFA，首先將單糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸，以后的代謝途徑可有差異，同時(shí)產(chǎn)生CH4和熱量。

飼料中未降解的C·H2O占采食C·H2O總量的10%~20%，這部分在小腸由酶消化，其過(guò)程同單胃動(dòng)物，未消化部分進(jìn)入大腸發(fā)酵。

2．瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生的VFA種類(lèi)及影響因素

奶牛瘤網(wǎng)胃每天的VFA產(chǎn)量3-4kg，綿羊300-400g
主要VFA包括乙酸(acetate)、丙酸(propionate)、丁酸(butyrate)，其比例受日糧因素影響很大，如日糧組成（精粗比）、物理形式（顆粒大?。?、采食量和飼喂次數(shù)等。
還有少量VFA，包括有異丁酸(isobutyrate)、戊酸(valerate)、異戊酸(isovalerate)等
乙酸是主要酸，喂粗料時(shí)產(chǎn)量高，喂谷物時(shí)丙酸產(chǎn)量高；乙酸丙酸比是衡量日糧精粗比的重要指標(biāo)，正常情況下在2.5-3.5:1。
加瘤胃素可提高丙酸比例，有利于肉牛育肥。
飼料磨粉或制粉可提高丙酸產(chǎn)量
VFA的濃度受吸收和產(chǎn)出的平衡調(diào)節(jié)

甲烷的產(chǎn)生及其控制（見(jiàn)圖4、5、6）

4 H2 HCO3- H → CH4 3H2O
各種瘤胃菌均可進(jìn)行此反應(yīng)。
甲烷產(chǎn)量很高，能值高（7.6kcal/g）不能被動(dòng)物利用，因而是巨大的能量損失，甲烷能占食入總能的6%~8%。

圖4 提高動(dòng)物生產(chǎn)性能控制溫室效應(yīng)

瘤胃甲烷產(chǎn)生

能量效率：2％~15%的飼料能量損失
溫室效應(yīng)：全球變暖

圖5 溫室氣體產(chǎn)生的來(lái)源

圖6 瘤胃內(nèi)甲烷生成及其控制

3. VFA的吸收

C·H2O分解產(chǎn)生的VFA有75%直接從瘤網(wǎng)胃吸收，20%從真胃和瓣胃吸收，5%隨食糜進(jìn)入小腸后吸收。
VFA吸收是被動(dòng)的，C原子越多，吸收越快，吸收過(guò)程中，丁酸和一些丙酸在上皮和細(xì)胞中轉(zhuǎn)化為β-羥丁酸和乳酸。
上皮細(xì)胞對(duì)丁酸代謝十分活躍；丁酸是上皮細(xì)胞生長(zhǎng)的重要能源。

4.VFA的代謝

合成：乙酸、丁酸→ 體脂、乳脂·丙酸→ 葡萄糖

5 VFA的氧化：

奶牛組織中體內(nèi)50%乙酸，2/3丁酸， 1/4丙酸被氧化；其中乙酸提供的能量占總能量需要量的70%。

葡萄糖的代謝

1、葡萄糖合成：反芻動(dòng)物所需葡糖主要是體內(nèi)合成，部位在肝臟。

2、葡萄糖的生理功能：

是神經(jīng)組織和血細(xì)胞的主要能源。
肌糖原和肝糖原合成的前體。
反芻動(dòng)物泌乳期、妊娠期需要葡萄糖的量高，葡萄糖作為乳糖和甘油的前體物。
是合成NADPH所必需的原料。

圖7 奶牛乳腺內(nèi)葡萄糖的利用

圖8 荷斯坦奶牛的葡萄糖代謝

乳汁合成

1.對(duì)乳腺的葡萄糖供應(yīng)是影響產(chǎn)奶量的決定因素；

2.影響乳腺合成效率的決定因素是乳腺組織對(duì)長(zhǎng)鏈脂肪酸的利用。

參考文獻(xiàn)：

中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)成教授主編《動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)》

浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)劉建新教授《動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)》

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來(lái)自：追夢(mèng)赤子心ubuq > 《動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)方面》

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