第1页：第六节碳水化合物与动物营养
第六节 碳水化合物与动物营养
- 碳水化合物及其营养生理作用
- 单胃动物碳水化合物营养
- 反刍动物碳水化合物营养
- 粗纤维的合理利用
第2页：碳水化合物的结构
一、碳水化合物结构与分类
- 结构
- 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。
第3页：碳水化合物的分类
- 无氮浸出物
- 单糖：葡萄糖、果糖
- 双糖：麦芽糖、蔗糖、乳糖
- 多聚糖：淀粉
- 粗纤维
- 包括纤维素、半纤维素以及镶嵌物质等。
第4页：碳水化合物的营养功能
二、碳水化合物营养功能
- 1. 供能和贮能
- 直接氧化供能。
- 转化为糖原（肝糖原、肌糖原）——短期存在形式。
- 转化为脂肪——长期贮备能源。
- 2. 构成体组织
- 核糖和脱氧核糖构成核酸。
- 粘多糖，结缔组织的重要成分。
- 糖脂、几丁质、硫酸软骨素。
- 糖蛋白，细胞膜的组成成分。
第5页：前体物质与产品形成
- 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非必需氨基酸提供 C 架。
- 4. 形成产品
- 肉、蛋、奶。
第6页：单胃动物碳水化合物的消化吸收
三、单胃动物碳水化合物营养
（一）消化吸收：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。
α-淀粉酶只能水解 α-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，释放麦芽糖和葡萄糖。
第7页：单糖吸收与后肠发酵
- 水解产生的单糖经主动转运吸收入细胞，顺序为：半乳糖 ＞ 葡萄糖 ＞ 果糖 ＞ 戊糖。
- 未消化吸收的碳水化合物进入后肠，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。
第8页：血糖水平
（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。
不同动物的血液葡萄糖浓度（mg/100ml）| 动物类别 | 血糖浓度（mg/100ml） |
|---|
| 单胃动物与人 | 70—100 |
|---|
| 反刍动物 | 40—70 |
|---|
| 禽 | 130—260 |
|---|
第9页：粗纤维的营养作用
（三）粗纤维的营养作用
1. 营养作用——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 10—30%。
- 改善胴体品质，能提高瘦肉率、乳脂率。
- 降低饲料成本。
第10页：粗纤维的缺点
缺点：
- 适口性差，质地硬粗，降低动物的采食量。
- 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（见表 1）。
第11页：不同大豆秸粉喂乳猪的结果
不同大豆秸粉水平饲喂乳猪的结果| 项目 | 5% | 10% | 20% | 40% | 60% |
|---|
| 豆秸秆粉（%） | 5 | 10 | 20 | 40 | 60 |
|---|
| CF（%） | 4.9 | 5.9 | 7.8 | 14.3 | 20.3 |
|---|
| DE（Mcal/kg） | 3.03 | 2.94 | 2.77 | 2.41 | 2.05 |
|---|
| 采食量（Mcal） | 4.68 | 3.80 | 2.80 | 2.10 | 1.45 |
|---|
| ADG（g） | 387 | 309 | 236 | 193 | 152 |
|---|
说明：数据引自源文本「表1 不同大豆秸粉喂乳猪的结果」，随豆秸秆粉比例提高，粗纤维含量上升，消化能、采食量与日增重均呈下降趋势。
第12页：影响CF利用的因素
2. 影响 CF 利用的因素
- 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
- 物理粉碎；化学加工（高温、高压膨化），煮熟、生物发酵等。
第13页：反刍动物碳水化合物的消化吸收
五、反刍动物碳水化合物营养
（一）消化吸收：反刍动物消化碳水化合物与单胃动物不同，表现在消化方式、消化部位和消化产物。
- 饲料 CHO → 葡萄糖 → 丙酮酸 → VFA，单糖很少；
- 瘤胃是消化碳水化合物的主要场所，消化量占总碳水化合物进食量的 50—55%。
第14页：VFA生成的第一阶段
1．消化过程：碳水化合物降解为 VFA 有二个阶段。
- 复合碳水化合物（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；
第15页：VFA生成的第二阶段
- 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碳水化合物占采食碳水化合物总量的 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。
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第17页：瘤胃发酵产生的VFA种类
2．瘤胃发酵产生的 VFA 种类：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 24hrs VFA 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。
第18页：
第19页：VFA种类及影响因素
3. 瘤胃发酵产生的 VFA 种类及影响因素
- 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。
第20页：甲烷的产生及其控制
4．甲烷的产生及其控制
反应式：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（7.6 kcal/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%。
第21页：VFA的吸收
5．VFA 的吸收
- 碳水化合物分解产生的 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。
第22页：挥发性脂肪酸的代谢
（二）挥发性脂肪酸的代谢
- 1、合成
- 乙酸、丁酸 → 体脂、乳脂；丙酸 → 葡萄糖。
- 2、氧化
- 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%。
第23页：葡萄糖的代谢
（三）葡萄糖的代谢
- 1、来源与部位
- 反刍动物所需葡萄糖主要是体内合成，部位在肝脏。
- 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。
