1、1第五章第五章 碳水化合物的營養碳水化合物的營養(yngyng)第一頁，共五十八頁。碳水化合物營養目的目的(md)要求：要求：l掌握碳水化合物的含義、營養生理作用；掌握碳水化合物的含義、營養生理作用；l比較學習并掌握反芻與非反芻動物飼料碳水比較學習并掌握反芻與非反芻動物飼料碳水化合物的消化、吸收、利用過程及其異同；化合物的消化、吸收、利用過程及其異同；l非淀非淀粉粉(dinfn)多糖的概念及營養特性。多糖的概念及營養特性。第二頁，共五十八頁。碳水化合物營養主要主要(zhyo)內容：內容：l第一節第一節第三頁，共五十八頁。碳水化合物營養l 定義：多羥基的醛、酮、醇或酸及它們定義：多羥基的醛、酮、

2、醇或酸及它們的簡單衍生物和經水解能產生上述的簡單衍生物和經水解能產生上述(shngsh)(shngsh)那那些多羥基化合物的總稱。些多羥基化合物的總稱。 常規營養分析包括：無氮浸出物和粗纖常規營養分析包括：無氮浸出物和粗纖維維 動物營養中把木質素也包括在碳水化合動物營養中把木質素也包括在碳水化合物中。物中。第四頁，共五十八頁。碳水化合物營養第一節第一節 碳水化合物及其營養生理碳水化合物及其營養生理(shngl)作用作用l一、碳水化合物的組成、分類和主要性質一、碳水化合物的組成、分類和主要性質 組成：組成：CHO = 121 CHO = 121 通式（通式（CHCH2 2O O）n n分類分類(

3、 (單糖數目單糖數目) )： 單糖：戊糖和己糖單糖：戊糖和己糖 低聚糖或寡糖（低聚糖或寡糖（2 21010個單糖單位）：蔗糖、乳個單糖單位）：蔗糖、乳糖糖(r tn)(r tn)、麥芽糖、纖維二糖。、麥芽糖、纖維二糖。 多聚糖（多聚糖（1010個單糖以上）：淀粉、纖維素、半纖個單糖以上）：淀粉、纖維素、半纖維素。維素。第五頁，共五十八頁。碳水化合物營養l其它化合物：木質素、糖蛋白、糖脂。其它化合物：木質素、糖蛋白、糖脂。從營養從營養(yngyng)(yngyng)角度上分類：角度上分類： 營養性多糖：淀粉、糖元營養性多糖：淀粉、糖元 結構性多糖結構性多糖( (細胞壁的成分細胞壁的成分) )：纖

4、維素、半：纖維素、半纖維素、木質素、果膠纖維素、木質素、果膠第六頁，共五十八頁。碳水化合物營養 淀粉、糖原淀粉、糖原：基本組成單位：基本組成單位(dnwi)(dnwi)葡萄糖，以葡萄糖，以a a1 1，4 4或或a a1 1，6 6連接而成。連接而成。第七頁，共五十八頁。碳水化合物營養第八頁，共五十八頁。碳水化合物營養第九頁，共五十八頁。碳水化合物營養淀粉：單胃動物淀粉：單胃動物(dngw)的主要能源，主要來源于玉米，的主要能源，主要來源于玉米，和其他禾本科植物籽實。和其他禾本科植物籽實。L. SAULNIER, INRA阿拉伯- 1,3(4)-葡聚糖（30）第十頁，共五十八頁。碳水化合物營養

5、l纖維素：纖維素：純纖維素是一種高分子量的，以纖純纖維素是一種高分子量的，以纖維二糖為重復維二糖為重復(chngf)(chngf)單位的高葡聚糖。在結構單位的高葡聚糖。在結構上，其葡萄糖殘基是經上，其葡萄糖殘基是經-1.4-1.4位鍵鍵合的。位鍵鍵合的。第十一頁，共五十八頁。碳水化合物營養第十二頁，共五十八頁。碳水化合物營養 半纖維素：半纖維素：不同不同(b tn)(b tn)種類植物其結構不同種類植物其結構不同(b tn)(b tn)。主要由主要由D-D-葡萄糖，葡萄糖，D-D-半乳糖半乳糖 ，D-D-甘露糖，甘露糖，D-D-木糖和木糖和L-L-阿拉伯糖單位經各種糖苷鍵和不同阿拉伯糖單位經各

6、種糖苷鍵和不同(b tn)(b tn)的結合方式連的結合方式連接到一起的，含有大量的接到一起的，含有大量的-糖苷鍵。糖苷鍵。第十三頁，共五十八頁。碳水化合物營養（1 1）-葡聚糖葡聚糖l-（1313）（）（1414）葡聚糖）葡聚糖l類似于纖維素分子，但存在類似于纖維素分子，但存在-（1313）鍵，鍵，使其主鏈呈不規則形，阻止使其主鏈呈不規則形，阻止-葡聚糖緊密葡聚糖緊密連接在一起，使水分子易于連接在一起，使水分子易于(yy)(yy)滲入滲入-葡聚葡聚糖分子束中，比纖維素易溶于水。糖分子束中，比纖維素易溶于水。l大麥和燕麥中含量較高大麥和燕麥中含量較高第十四頁，共五十八頁。碳水化合物營養（2 2

7、）阿拉伯木聚糖（戊聚糖）阿拉伯木聚糖（戊聚糖）l主鏈為主鏈為-（1414）木聚糖）木聚糖，側鏈為，側鏈為-（1212，3 3）阿拉伯糖）阿拉伯糖，側鏈數量增加則水，側鏈數量增加則水分子容易滲入，溶解度增大。可吸收分子容易滲入，溶解度增大。可吸收1010倍重倍重量量(zhngling)(zhngling)的水。的水。l小麥中的小麥中的NSPNSP主要是阿拉伯木聚糖，黑麥中主要是阿拉伯木聚糖，黑麥中很高。很高。l與與AMEAME負相關負相關第十五頁，共五十八頁。碳水化合物營養（3）葡糖甘露聚糖）葡糖甘露聚糖l主鏈為主鏈為-（14）鍵連接鍵連接(linji)的葡萄糖和甘的葡萄糖和甘露糖殘基，側鏈為半

8、乳糖殘基。露糖殘基，側鏈為半乳糖殘基。 （4）半乳甘露聚糖）半乳甘露聚糖l主鏈為主鏈為-（14）鍵連接的甘露聚糖，側鏈鍵連接的甘露聚糖，側鏈為為-（16）鍵連接的半乳糖。鍵連接的半乳糖。l具有很強的吸脹和保持水分能力。具有很強的吸脹和保持水分能力。第十六頁，共五十八頁。碳水化合物營養（5）-甘露聚糖甘露聚糖l豆科植物細胞壁所固有的組分，占豆粕的豆科植物細胞壁所固有的組分，占豆粕的1.3-1.6。l使肉雞生長速度使肉雞生長速度(sd)下降，蛋雞采食量、蛋下降，蛋雞采食量、蛋重和產蛋量下降。重和產蛋量下降。第十七頁，共五十八頁。碳水化合物營養l果膠：果膠：是一類緊密締合的多糖，高等植物的是一類緊密

9、締合的多糖，高等植物的細胞壁和細胞間隔的主要組成細胞壁和細胞間隔的主要組成(z chn)(z chn)成分。成分。第十八頁，共五十八頁。碳水化合物營養l-（14）連接的連接的D-半乳糖醛酸半乳糖醛酸直鏈，在直鏈，在其骨架內含有其骨架內含有(hn yu)少量的少量的鼠李糖鼠李糖。l側鏈中常見的糖類是側鏈中常見的糖類是半乳糖和阿拉伯糖半乳糖和阿拉伯糖。l豆科飼料中主要的豆科飼料中主要的SNSP，禾本科中較少。，禾本科中較少。第十九頁，共五十八頁。碳水化合物營養木質素：木質素： 來源于苯丙烷的三種來源于苯丙烷的三種(sn zhn)(sn zhn)衍生物的一類聚合物，衍生物的一類聚合物，這三種這三種(

10、sn zhn)(sn zhn)化合物為：香豆醇、松柏醇和芥子酸。化合物為：香豆醇、松柏醇和芥子酸。 由于木質素與植物纖維素鑲嵌在一起，使纖維素由于木質素與植物纖維素鑲嵌在一起，使纖維素很難與能使其正常消化的酶接觸。很難與能使其正常消化的酶接觸。第二十頁，共五十八頁。碳水化合物營養l非淀粉多糖（非淀粉多糖（NSPNSP）：）：纖維素、半纖維素、纖維素、半纖維素、( (阿拉伯木聚糖、阿拉伯木聚糖、葡聚糖、甘露聚糖、葡聚糖、甘露聚糖、葡萄甘露聚糖等）、果膠和抗性淀粉（生產葡萄甘露聚糖等）、果膠和抗性淀粉（生產加工產生加工產生(chnshng)(chnshng)的）組成。的）組成。第二十一頁，共五十八

11、頁。碳水化合物營養不溶性不溶性NSP:NSP:纖維素、半纖維素纖維素、半纖維素可溶性可溶性NSP:NSP:（阿拉伯木聚糖、阿拉伯木聚糖、葡聚糖）葡聚糖）抗營養作用，在動物消化道內使食糜變粘，抗營養作用，在動物消化道內使食糜變粘，阻止阻止(zzh)(zzh)養分接近腸粘膜表面，降低養分消化養分接近腸粘膜表面，降低養分消化率。率。第二十二頁，共五十八頁。碳水化合物營養主要谷物(gw)及豆類中非淀粉多糖的類型及含量（）總NSP不溶性NSP可溶性NSP主要的NSP小麥11.49.02.4戊聚糖大麥16.712.24.5葡聚糖黑小麥16.314.61.7戊聚糖玉米8.18.00.1纖維素等高粱4.84.

12、60.2果膠，戊聚糖豆粕19.216.52.7半乳糖，果膠菜籽粕46.134.811.3果膠，戊聚糖豌豆34.732.22.5果膠，戊聚糖第二十三頁，共五十八頁。碳水化合物營養NSPNSP抗營養作用的機理：抗營養作用的機理：q動物不能消化：缺乏相應的內源酶。動物不能消化：缺乏相應的內源酶。q增加食糜粘度：多糖分子互相增加食糜粘度：多糖分子互相(h xing)(h xing)纏繞成纏繞成網狀結構，與水分子作用，增加溶液黏度，網狀結構，與水分子作用，增加溶液黏度，且隨多糖濃度的增加而增加且隨多糖濃度的增加而增加第二十四頁，共五十八頁。碳水化合物營養l影響消化酶活性：與消化酶或消化酶發生作影響消化酶

13、活性：與消化酶或消化酶發生作用所必需的成分（如膽汁酸或無機離子等）用所必需的成分（如膽汁酸或無機離子等）結合。結合。l降低降低(jingd)(jingd)養分消化率：阻止養分接近腸粘膜養分消化率：阻止養分接近腸粘膜表面表面, ,對對細胞內容物形成包被細胞內容物形成包被。第二十五頁，共五十八頁。碳水化合物營養l二二 碳水化合物的營養生理作用碳水化合物的營養生理作用 1.碳水化合物的供能貯能作用碳水化合物的供能貯能作用 2.2.組織結構物質及其它營養作用組織結構物質及其它營養作用 3.碳水化合物的其它作用碳水化合物的其它作用 a.調整腸道微生態：阻礙細菌調整腸道微生態：阻礙細菌(xjn)(xjn)

14、定植，定植，選擇性地作為有益菌生長的底物。選擇性地作為有益菌生長的底物。第二十六頁，共五十八頁。碳水化合物營養 b. b.糖苷具有解毒糖苷具有解毒(ji d)(ji d)作用作用 c.c.纖維對動物生產性能和健康的積極作用；飼料纖維對動物生產性能和健康的積極作用；飼料中甲殼素可促進蝦、蟹的生長。中甲殼素可促進蝦、蟹的生長。 d.d.糖蛋白、糖脂生理作用：糖蛋白、糖脂生理作用：物質運輸、血液凝固、物質運輸、血液凝固、生物催化、潤滑保護、結構支持、降低冰點、免疫和生物催化、潤滑保護、結構支持、降低冰點、免疫和激素。激素。第二十七頁，共五十八頁。碳水化合物營養一、消化吸收一、消化吸收 （一（一）非反

15、芻動物非反芻動物(fn ch dn w)(fn ch dn w)的消化吸收的消化吸收 消化道前段（口腔到回腸）主要是營養性碳水消化道前段（口腔到回腸）主要是營養性碳水化合物消化吸收的部位，后段（回腸未端以后）主要化合物消化吸收的部位，后段（回腸未端以后）主要是微生物消化結構性碳水化合物的場所。是微生物消化結構性碳水化合物的場所。第二節 碳水化合物的消化(xiohu)、吸收和代謝第二十八頁，共五十八頁。碳水化合物營養前段：前段：口腔口腔：淀粉酶分解淀粉為糊精：淀粉酶分解淀粉為糊精(h jn)(h jn)和麥芽糖，和麥芽糖，胃：部分淀粉和半纖維素酸解胃：部分淀粉和半纖維素酸解小腸小腸：營養學多糖分

16、解為二糖，二糖酶作用分解：營養學多糖分解為二糖，二糖酶作用分解為單糖。為單糖。后段后段：微生物發酵微生物發酵, ,產生揮發性脂肪酸產生揮發性脂肪酸（Volatile acidsVolatile acids：乙酸、丙酸、丁酸：乙酸、丙酸、丁酸) )。 總的來看，豬、禽以淀粉形成葡萄糖為主，以總的來看，豬、禽以淀粉形成葡萄糖為主，以粗纖維形成粗纖維形成VFAVFA為輔，馬、兔相反。為輔，馬、兔相反。第二十九頁，共五十八頁。碳水化合物營養（二）反芻動物的消化吸收二）反芻動物的消化吸收 1.1.碳水化合物在前胃的消化碳水化合物在前胃的消化 以形成以形成VFAVFA為主，葡萄糖為輔，消化道的部位為主，葡

17、萄糖為輔，消化道的部位(bwi)(bwi)以瘤胃為主，小腸、盲腸、結腸為輔。以瘤胃為主，小腸、盲腸、結腸為輔。 70-90%70-90%的碳水化合物在此被消化。的碳水化合物在此被消化。 實質實質: :微生物消化可溶性碳水化合物，產生纖維微生物消化可溶性碳水化合物，產生纖維素素第三十頁，共五十八頁。碳水化合物營養第三十一頁，共五十八頁。碳水化合物營養 纖維素基本上能全部分解；半纖維素大部分能分纖維素基本上能全部分解；半纖維素大部分能分解；果膠迅速分解；木質素基本上不能分解，且半纖解；果膠迅速分解；木質素基本上不能分解，且半纖維素維素- -木質素復合程度越高，消化效果越差。木質素復合程度越高，消化

18、效果越差。2.VFA2.VFA的比例及能量的利用效率的比例及能量的利用效率 甲烷甲烷(ji wn)(ji wn)：乙酸、丁酸發酵產生的氫氣被甲烷產乙酸、丁酸發酵產生的氫氣被甲烷產氣菌利用合成甲烷，以甲烷損失的能量平均占飼料總氣菌利用合成甲烷，以甲烷損失的能量平均占飼料總能的能的7 7。第三十二頁，共五十八頁。碳水化合物營養乙酸乙酸：用于乳脂的合成，乙酸的比例（摩爾比）與：用于乳脂的合成，乙酸的比例（摩爾比）與NDF/OMNDF/OM呈高度正相關，乙酸比例越高，能量利用率呈高度正相關，乙酸比例越高，能量利用率低。低。丙酸：丙酸：體內合成葡萄糖，丙酸發酵利用體內合成葡萄糖，丙酸發酵利用H H2 2

19、，丙酸比丙酸比例高時，能量利用率相應提高。丙酸的比例例高時，能量利用率相應提高。丙酸的比例（摩爾比）與（摩爾比）與NDF/OMNDF/OM呈高度負相關。呈高度負相關。 研究研究(ynji)(ynji)表明：代謝能用于增重的效率與乙酸之表明：代謝能用于增重的效率與乙酸之比呈高度負相關。比呈高度負相關。第三十三頁，共五十八頁。碳水化合物營養二、碳水化合物代謝二、碳水化合物代謝(dixi)(dixi)反芻動物碳水化合物代謝：反芻動物碳水化合物代謝： 1.1.糖原異生：主要前體物質糖原異生：主要前體物質丙酸、生糖氨基酸。丙酸、生糖氨基酸。極其重要的碳水化合物代謝途徑，極其重要的碳水化合物代謝途徑，90

20、90葡萄糖或更多葡萄糖或更多來自糖原異生。來自糖原異生。 大量采食纖維性飼料時，消化道吸收的葡萄糖幾為大量采食纖維性飼料時，消化道吸收的葡萄糖幾為零，糖異生的前提物丙酸的數量和比例都很小。零，糖異生的前提物丙酸的數量和比例都很小。 飼喂劣質飼草時：乙酸飼喂劣質飼草時：乙酸: :丙酸丙酸100100：1616 飼喂精糧型飼料：乙酸飼喂精糧型飼料：乙酸: :丙酸丙酸100100：7575第三十四頁，共五十八頁。碳水化合物營養l糖原異生不能滿足時的后果糖原異生不能滿足時的后果(hugu)(hugu)： a.a.導致體脂合成與沉積量下降：導致體脂合成與沉積量下降：NADPHNADPH和和甘油的生成量減

21、少甘油的生成量減少 脂肪合成的原料脂肪合成的原料長鏈脂肪酸（長鏈脂肪酸（LCFALCFA）來源：一是飼料，二是由乙酸和丁酸合成。來源：一是飼料，二是由乙酸和丁酸合成。 乙酸和丁酸合成乙酸和丁酸合成LCFALCFA需要需要NADPHNADPH，但，但7070NADPHNADPH由葡萄糖經磷酸戊糖途徑產生。由葡萄糖經磷酸戊糖途徑產生。 葡萄糖又是甘油的主要前提物。葡萄糖又是甘油的主要前提物。 第三十五頁，共五十八頁。碳水化合物營養 所以采食大量粗飼料，產生乙酸的代謝所以采食大量粗飼料，產生乙酸的代謝利用率低，影響體脂合成，造成無法上膘。利用率低，影響體脂合成，造成無法上膘。 b.b.導致蛋白質代謝

22、更加導致蛋白質代謝更加(gnji)(gnji)惡化：氨基酸生惡化：氨基酸生糖糖c.c.導致母畜泌乳量下降：乳糖合成減少，導致母畜泌乳量下降：乳糖合成減少，5050的乳糖由葡萄糖合成。的乳糖由葡萄糖合成。第三十六頁，共五十八頁。碳水化合物營養l2、揮發性脂肪酸的代謝、揮發性脂肪酸的代謝l氧化功能：反芻動物由氧化功能：反芻動物由VFA供能占供能占2/3，50乙酸，乙酸，2/3丁酸和丁酸和25丙酸氧化供能。丙酸氧化供能。l 乙酸可用于合成體脂和乳脂肪乙酸可用于合成體脂和乳脂肪(zhfng)，丁酸，丁酸也用于脂肪也用于脂肪(zhfng)合成，丙酸用于合成葡萄糖合成，丙酸用于合成葡萄糖和乳糖。和乳糖。第

23、三十七頁，共五十八頁。碳水化合物營養 第三節、第三節、粗纖維的利用粗纖維的利用 粗纖維能阻礙底物與消化酶接觸，增快食糜粗纖維能阻礙底物與消化酶接觸，增快食糜在消化道中的流通速度在消化道中的流通速度(sd)(sd)，所以日糧中粗纖維，所以日糧中粗纖維的含量超過一定的比例、日糧干物質的消化率與的含量超過一定的比例、日糧干物質的消化率與粗纖維的含量呈副相關，隨飼料中粗纖維含量的粗纖維的含量呈副相關，隨飼料中粗纖維含量的增高，動物消化道內源養分的損失增加。增高，動物消化道內源養分的損失增加。第三十八頁，共五十八頁。碳水化合物營養一、反芻動物一、反芻動物1.1.維持維持(wich)(wich)瘤胃的正常

24、功能和動物的健康瘤胃的正常功能和動物的健康2.2.維持維持(wich)(wich)動物正常的生產性能動物正常的生產性能3.3.利用粗纖維為動物提供大量的能源利用粗纖維為動物提供大量的能源, ,但動物利但動物利用粗纖維的程度受纖維質量的影響，變化范圍較用粗纖維的程度受纖維質量的影響，變化范圍較大（大（0 09090）。）。第三十九頁，共五十八頁。碳水化合物營養二、非反芻動物二、非反芻動物1.1.維持腸胃正常功能維持腸胃正常功能2.2.提供能量提供能量3. 3. 飼糧纖維的代謝效應飼糧纖維的代謝效應(xioyng)(xioyng)：降低膽固醇、：降低膽固醇、減少直腸癌的發生。減少直腸癌的發生。4.

25、4.解毒作用解毒作用5.5.改善胴體品質改善胴體品質第四十頁，共五十八頁。碳水化合物營養纖維(xinwi)在消化道中的物理狀態l結晶纖維素：l不水化、不吸脹，不酶解，保持原狀l可溶性多糖：l水分子作用下，或周圍養分降解下，粘性膠體(jio t)l中間：l不易溶，可以水化，具有吸脹能力第四十一頁，共五十八頁。碳水化合物營養有益作用:(一)是草食動物的主要能源來源,可滿足(mnz)維持需要。(二)體積大,吸水性強,可填充胃腸道,產生飽感。(三)粗纖維對胃腸道具有刺激作用,促進胃腸道蠕動。(四)稀釋作用。有害作用:細胞壁含量高,不利于酶的消化作用。纖維在動物營養纖維在動物營養(yngyng)中的作用

26、中的作用第四十二頁，共五十八頁。碳水化合物營養纖維的有益(yuy)作用l控制采食量ARC（1967） CF100g/kg, diet fiber 1%, 采食量 3% CF100g/kg, diet fiber ， 采食量機理不詳，現象(xinxing)確實第四十三頁，共五十八頁。碳水化合物營養l影響微生物區系和微生態環境根據添加抗生素后生產性能(xngnng)的變化(Choct & Annoson,1992)VFA產量和比例(Drochner等,1993)膽酸、膽固醇在腸道的演化 (Costa等,1994) 第四十四頁，共五十八頁。碳水化合物營養l維持腸胃正常蠕動(rdng)Fior

27、amonti & Bueno(1980), 麥麩對結腸的前進式蠕動有促進作用Cherbut等(1991)日糧纖維不發酵部分通過機械作用可發酵部分通過發酵產品影響腸道蠕動和食糜流通速度第四十五頁，共五十八頁。碳水化合物營養l提供能量纖維發酵(f jio) VFAs 能量Imoto & Namioka(1978):維持需要的 10%Graham(1986): 30%NRC(1989): 528%第四十六頁，共五十八頁。碳水化合物營養l改善胴體品質日糧纖維提高對生產性能(xngnng)產生不利影響改善了胴體品質第四十七頁，共五十八頁。碳水化合物營養l加快食糜排出速度纖維水平(shupng)升高，排出速度增加纖維類型不同，速度增加不一第四十八頁，共五十八頁。碳水化合物營養l影響(yngxing)消化道發育第四十九頁，共五十八頁。碳水化合物營養l保健作用 降低血糖(xutng) 糖尿病l纖維 降低血脂 心血管疾病 l 降低膽固醇 心血管疾病l降低胃潰瘍的發生率 第五十頁，共五十八頁。碳水化合物營養纖維(xinwi)的保健作用l適量NSP提高動物的耐受程度lNSP可預防仔豬(zi zh)斷奶后大腸桿菌引起的腸毒血癥，但NSP過量時無效l日糧適量的NSP可抑制仔豬胃腸內的細菌，防止仔豬水腫病的發生,可減少仔豬腹瀉第