第5章脂类的营养 ppt课件

第五章 脂类的营养 n 脂类化学及其作用 n 脂类的消化、吸收和 代谢 n 必需脂肪酸 脂 类 lipide n 广泛存在于动植物体内的有机化合物 n 大部分由 C、 H、 O组成 n 含 P、 N、 S等物质的类脂 n 饲料化学范畴内： 乙醚浸出物 q 甘油三酯（真脂肪或中性脂肪） q 类脂（磷脂、糖脂、蛋白脂） q 蜡类、甾类和萜类 脂类 n 不溶于水，但溶于乙醚、苯、氯仿等有机溶剂 n 能量价值高，是动物营养中重要的一类营养素 n 种类繁多，化学组成各异 n 常规饲料分析中将这类物质统称为 粗脂肪 第一节 脂类化学及其作用 n 脂类的组成、结构和分类 n 脂类的主要性质 n 脂类的营养生理作用 1. 脂类的分类 n 真脂肪 /中性脂肪 /甘油三酯 （ triglyceride ） n 类脂 （ compounds lipide）， 复合脂类 q （磷脂、糖脂、蛋白脂） n 蜡类 （ wax）： 由脂肪酸和高级醇类组成的酯 n 甾类 （ steroid）：固醇类 化合物 n 萜类 ：色素物质 非皂化脂类 可 皂化脂类 脂类 简单脂类 复合脂类 磷脂类 鞘脂类 糖脂类 脂蛋白质 固醇类 类胡萝卜素类 脂溶性 维生素 甘油酯 糖脂类 蜡质 真脂肪 n C、 H、 O CH2OH CH2OCOR CHOH + 3RCOOH CHOCOR + 3H2O CH2OH CH2OCOR 甘油 脂肪酸 甘油三酯 真脂肪 n R为高级脂肪酸的羟基，可相同或不同，分别 称为 同酸甘油酯 / 单纯甘油酯， 或 异酸甘油酯 / 混合甘油酯 n 已发现 100多种脂肪酸，绝大多数为 偶数碳 的 直链 高级脂肪酸 n 脂肪酸通式： Cx： y x：碳 原子数 y： 不饱和双键数 CH2O CO C15H31 CHO CO C17H33 O OH CH2O P O ( CH2 ) 2 N (CH3)3 OH 复合脂类 卵磷脂 2. 脂类的主要性质 2.1 脂类的熔点 n 取决于脂肪酸成分 q 脂肪酸有固定熔点 q 饱和度相同，与碳原子数成正比 q 碳原子数相同，不饱和脂肪酸熔点较低 n 脂肪硬度直接与其饱和度有关 油 /脂？ 2.2 脂类的水解特性 n 一切油脂都可被酸、碱 、脂肪酶水解为甘油 和脂肪酸 n 对脂类营养价值没有影响，但水解产生某些脂 肪酸有特殊异味或酸败味，可能影响适口性 q 脂肪酸碳链越短（特别是 4 6个碳原子的脂肪酸） ，异味越浓 2.3 脂类氧化酸败 n 脂肪中不饱和脂肪酸的双键在光、热、湿、空 气或微生物作用下被氧化，生成分子量较小的 醛、酸及其衍生物的混合物，产生特有臭味。 n 高温、高湿、通风不良的情况下，脂肪经微生 物作用水解，脂肪酸转化为低级酮 n 所产生的醛、酮、酸等化合物有剌激性异味， 且氧化过程中一些脂溶性维生素被破坏 降 低饲料适口性和品质 n 自动氧化 q 自由基激发的氧化 ，是一个自身催化加速进行的过程 n 微生物氧化 q 一个由酶催化的氧化过程 n 氧化酸败的结果是既降低脂类的营养价值，也产生不适宜 的气味 n 酸败程度可用 酸价 表示 q 中和 1 克游离脂肪酸所需的 KOH毫克数 q 酸价大于 6的脂肪可能对动物健康不利 影响油脂氧化酸败的主要因素 n 不饱和脂肪酸的含量，双键的数目以及双键的 位置 n 温度 q 温度升高氧化速度加快 n 水分 q 水分活度控制在 0.30.4之间，氧化最慢 n 重金属的含量 q 铜铁锌锰在 1ppm水平就可催化油脂氧化 2.3 脂肪酸氢化 n 在催化剂或酶作用下，不饱和脂肪酸的双键得 到氢而变成 饱和 脂肪酸 n 脂肪硬度增加 n 不易氧化酸败，有利于贮存 n 损失必需脂肪酸 3. 脂类的营养生理作用 3.1 脂类的供能贮能作用 n 动物体内重要的能源物质 q 含能高，适口性好 q 热增耗低 转化为净能的效率比蛋白质和碳水化合 物高 5 10 q 特定动物的主要能源 n 额外能量效应 n 脂肪是动物体内主要的能量贮备形式 脂肪作为能源物质的优越性 n 有机化合物如脂肪、碳水化合物、蛋白质氧化 分解时，结构中 C-H键裂解，释放能量 n 脂肪化学组成中 H较多， O较少，比同等重量 的碳水化合物、蛋白质产热能多，约为 2.25倍 n 最佳能量贮备形式 脂类的额外能量效应 n 脂肪的额外能量效应 /脂肪的增效作用 q 饲粮中添中一定水平的油脂替代等能值的碳水化合物和蛋白质，能 提高饲粮代谢能，使消化过程中能量消耗减少，热增耗降低，使饲 粮的净能增加 n 额外能量效应的可能机制 q 饱和脂肪与不饱和脂肪间存在协同作用 q 延长食糜在消化道的时间，提高营养素的消化吸收率 q 脂肪酸可直接沉积在体脂内，减少了由饲粮碳水化合物合成体脂的 能量消耗 n 影响因素多 动物体内主要的能量贮备形式 n 体内脂肪沉积规律 q 早期表现为细胞增多，后期表现为细胞容积增大 q 体内各部分脂肪沉积量和速度不一致： 皮下脂肪（颈部 腿部 胸部） 腹部脂肪 肌肉组织 n 褐色 /棕色脂肪：颤抖生热 3.2 脂 类可 作为机体结构物质 动物体组织细胞的重要组成部分 n 细胞膜： n 细胞器： 线粒体、微粒体、高尔基体中的磷脂 n 组织： 肌肉、骨骼、皮肤、血液、神经 n 内脏器官： 肝、肾、肺 q 遍布各组织器官中，动物生长新组织、恢复旧组 织，必须由饲料摄取脂肪或形成脂肪的原料 细胞膜结构 二脂类的营养生理作用 3.3 提供必需脂肪酸 亚油酸、亚麻油酸、花生四烯酸 3.4 协助脂溶性物质的吸收 脂类可供作动物体内的溶剂和载体 如脂溶性维生素的吸收、转运 3.5 维持体温、防护作用 作为绝缘、衬垫物质保护脏器，隔热保温 3.6 调节内分泌功能 3.7 油脂在饲料加工中的作用 n 提高能量水平 n 改善适口性 n 降低粉尘 第二节 脂类的 消化、吸收 和代谢 n 消化、吸收及转运 n 脂类代谢及其效率 1.脂类的消化、吸收及转运脂类的消化、吸收及转运 n 非 极性 水溶性乳糜微粒 q 脂类水解 q 水解产物形成水溶性微粒 q 小肠黏膜摄取微粒 q 微粒在小肠黏膜细胞中重新合成甘油三酯 q 甘油三酯进入血液循环 乳糜微粒 十二指肠 空肠 血液 小肠黏膜 脂肪 脂蛋白 1.1 非反刍动物的消化吸收 n 脂肪酶：胰、幼小动物口腔 n 脂类需乳化至直径 0.5 才便于水解 q 酸性环境不利于乳化，脂类在胃中不易消化 q 主要在 小肠 中被胰脂酶水解 q 胰液、胆汁作用下，胰脂酶、胆盐协同完成 n 磷脂、胆固醇也在胆盐和相应酶的作用下水解 消化过程 n 消化道前段 q 口腔：幼小动物口腔脂肪酶 q 胃：逆流进胃中的胰脂酶 q 十二指肠 ：胆汁激活胰脂酶、乳化脂类 ；甘油三酯水解产 生甘油一 酯和游离脂肪酸；磷脂水解成溶血性卵磷脂；胆 固醇酯水解生成胆固醇和脂肪酸；胆酸、脂类消化产物、脂 溶性维生素、类胡萝卜素等形成混合乳糜微粒 。 n 消化道后段的消化 q 大肠：与瘤胃中类似 q 不饱和脂肪酸变成饱和脂肪酸，胆固醇变成胆酸 吸收过程 n 混合乳糜微粒在与肠绒毛膜接触时即破裂，释放出的 脂类水解产物主要在 十二指肠和空肠上段 被吸收，并 释放出胆盐 q 吸收的长链脂肪酸（ 12C以上）在肠粘膜上皮细胞中，与甘 油一酯重新合成甘油三酯（乳糜微粒 CM） q 中、短链脂肪酸直接经门静脉血转运 n 猪、禽吸收消化脂类的主要部位是空肠 胆盐的吸收 n 猪等哺乳动物 q 主要在回肠以主动方式吸收 q 能溶于细胞膜中脂类的未分解胆酸在空肠以被动方式吸收 n 禽整个小肠都能主动吸收胆盐，但回肠吸收相对较少 n 各种动物吸收的胆盐，经门脉血到肝脏再从胆汁分泌重新进 入十二指肠，形成 胆汁肠肝循环 脂类水解产物的吸收 n 通过易化扩散过程吸收 q 鸡的吸收过程不需要胆汁参加 q 吸收进入细胞是不耗能的被动转运过程，但进入细胞后重新 合成脂肪则需要能量 n 重新合成的甘油三酯、磷脂、固醇与特定蛋白质结合 ，形成 CM和 VLDL， 经淋巴系统进入血液循环 n 实际上从肠道吸收脂肪的过程也消耗了能量，只有短 链或中等链长的脂肪酸吸收后直接经门静脉血转运而 不耗能 影响脂类、脂肪酸吸收率的主要因素 n C链长度 q 短链 长链 n 饱和程度 q 双键多 双键少 n 存在形式 q 游离脂肪酸 甘油三酯 1.2 反刍动物的消化吸收 n 瘤胃尚未发育成熟的反刍动物，脂类的消化 与非反刍动物类同 n 瘤胃脂类的消化，实质上是微生物的消化 n 脂类的质和量发生明显变 化 脂 肪 瘤 胃 脂肪酸 甘油 饱和脂肪酸 异构化脂肪酸异构化脂肪酸 完全氢化 部分氢化 挥发性脂肪酸 微生物分解 支链脂肪酸 奇数碳脂肪酸 微生物合成 混合乳糜微粒 小 肠 脂类在瘤胃的消化特点 n 不饱和脂肪酸氢化 ，必需脂肪酸减少 n 部分氢化的不饱和脂肪酸发生异构变化 n 脂类中的甘油被大量转化为挥发性脂肪酸 q 微生物酶解的产物是甘油而非甘油一酯 n 支链脂肪酸和奇数碳原子脂肪酸增加 n 脂类经过重瓣胃和网胃时，基本上不发生变化 n 在皱胃，饲料脂肪、微生物与胃分泌物混合，脂类 逐渐被消化，微生物细胞也被分解 n 进入十二指肠的脂类由少量瘤胃中未消化的 饲料脂 类 、吸附在饲料颗粒表面的 脂肪酸 以及 微生物脂类 构成 n 由于脂类中的甘油在瘤胃中被大量转化为挥发性脂 肪酸，反刍动物十二指肠中缺乏甘油一酯，消化过 程形成的 混合微粒 构成与非反刍动物不同 脂类在小肠的消化 n 成年反刍动物小肠中混合微粒由溶血性卵磷脂 、脂肪酸及胆酸构成 q 链长 =14C的脂肪酸可不形成混合乳糜微粒而被直 接吸收 n 成年反刍动物小肠粘膜细胞中的甘油三酯通过 磷酸甘油途径重新合成 n 进入十二指肠的脂肪酸总量可能大于摄入量 q 消化损失小 + 微生物脂类 反刍动物对脂类消化产物的吸收 n 瘤胃中产生的短链脂肪酸主要通过瘤胃壁吸收 n 其余脂类的消化产物，进入回肠后都能被吸收 q 空肠前段呈酸性环境，主要吸收混合微粒中的长链 脂肪酸 q 中、后段空肠主要吸收混合微粒中的其他脂肪酸 2.脂类的转运 n 血中脂类主要以 脂蛋白 的形式转运 q CM、 VLDL、 LDL、 HDL n 中、短链脂肪酸可直接进入门静脉血液 q 禽类淋巴系统发育不健全，所有脂类基本上都是经 门脉血液转运 n 游离脂肪酸 （ FA）通过 被动扩散进入细胞内， 甘油三脂经毛细血管壁的酶分解成游离脂肪酸 后再被吸收；未被吸收的物质经血液循环到达 肝脏进行代谢 脂蛋白 的种类 n 乳糜微粒（ CM） q 转运外源性脂肪 n 极低密度脂蛋白质（ VLDL） q 转运内源性甘油三脂 n 低密度脂蛋白质（ LDL） q 转运内源性胆固醇 n 高密度脂蛋白质 （ HDL） q 将吸收的或肝外组织中合成的胆固醇脂、磷脂 运到肝脏 脂类代谢 n 饲料脂类在体内代谢极为复杂，受遗传、动物 种类和营养的影响 n 在饲粮脂类和能量供给充足情况下，体内以甘 油三酯的 合成代谢 为主 n 饥饿条件下则以 氧化分解代谢 为主 脂肪合成的部位 n 猪和反刍动物 q 主要在脂肪组织 n 人 q 主要在肝脏 n 禽 q 完全在肝脏，过量则沉积于肝中 n 鼠、兔 q 肝脏和脂肪组织 肥 肝 Foie gras 脂肪合成与畜体脂构成 n 饲粮不饱和脂肪酸在猪、禽体内不经氢化可直 接沉积在体脂肪中 n 马、兔体脂肪的饱和程度仍受饲料脂肪较大的 影响 n 反刍动物体脂肪硬度大、熔点高、饱和脂肪酸 含量多 脂肪的氧化供能 n 肌肉细胞中的脂肪 n 饲粮和内源代谢供给的脂肪酸 n 心肌 氧化 -羟基丁酸供能 脂类的代谢效率 n 脂肪沉积的效率 营养素（前体） 脂肪（产物） 效率 饲粮脂肪 体脂肪 70-95 乙酸 棕榈酸酯 72 葡萄糖 三棕榈酸酯 80 蛋白质（鱼粉） 体脂肪 65 n 脂肪氧化供能的效率 q 棕榈酸净生成 129molATP=(128+75-2)， 效率 43% q 乙酸 38，丙酸 39，丁酸 41，己酸 42，硬脂酸 43， 甘油 44 第三节 必需脂肪酸和共轭亚油酸 n 必需脂肪酸及其生物学作用 n 动物 EFA的来源和供给 n 动物 EFA产品的应用 n 共轭亚油酸的营养作用 一、 EFA及其生物学功能 n PUFA： 高度不饱和或多不饱和脂肪酸 q 具有两个或两个以上双键的脂肪酸 n EFA： 必需脂肪酸 q 凡是体内不能合成，必需由饲粮供给或能通过体内特定 先体物形成，对机体正常机能和健康具有重要保护作用 的脂肪酸 q 动物缺乏在脂肪酸碳链上由羧基端第 9位 C与末端甲基之 间合成双键的能力 1. 相关概念 2. EFA的种类 n 亚油酸 linoleic acid n -亚麻油酸 -linolenic acid n 花生四烯酸 arachidonic acid n 亚油酸和 -亚麻油酸动物体内不能合成 n 花生四烯酸和 -亚麻油酸在动物体内合成的 量可能很少 n 反刍动物能有效保留饲粮中一定量的 EFA 3. EFA结构特点 n 分子中二乙烯基甲烷链节结构 （ - CH = CH - CH2 CH = CH - ） 中有两 个或两个以上双键 n 双键为顺式构型（两侧基团相同） n 羧基远端的双键在 C6、 C7或 C3、 C4处 n 亚油酸 - 6 CH3(CH2)3(CH2CH=CH)2(CH2)7COOH n -亚麻油酸 - 3 CH3 (CH2CH=CH)3(CH2)7COOH n 花生四烯酸 - 6 CH3(CH2)3(CH2CH=CH)4(CH2)3COOH 4. EFA命名 n - 编号系统：从脂肪酸碳链的甲基端开始计数，为 碳原子编号 q -3 、 -6 、 -7 和 -9 系列 n -6 系列 q 18:2-6 （ 亚油酸） 18:3-6 (- 亚麻油酸） 20:3-6 C20:4-6 （ 花生四烯酸） C22:4-6 C22:5 - 6 n -3系列 q 18:3-3 （ - 亚麻油酸） 18:4-3 C20:4-3 C20:5 -3 C22:5 -3 C22:6 -3 5. EFA的缺乏症状 n 病理变化 q 皮肤损害，出现角质鳞片，体内水分经皮肤损失增加 ，毛细管变得脆弱，动物免疫力下降，生长受阻，繁 殖力下降，产奶减少，甚至死亡 q 幼龄、生长迅速的动物反应更敏感 n 生化水平变化 q 体内亚油酸系列脂肪酸比例下降，特别是一些磷脂的 含量减少 n 细胞水平的代谢变化 q 影响磷脂代谢，造成膜结构异常，通透性改变，膜中 脂蛋白质的形成和脂肪的转运受阻 6. EFA的生物学功能 n 是细胞膜、线粒体膜和质膜等生物膜脂质的 主要成分，在绝大多数膜的特性中起关键作 用，也参与磷脂的合成 n 合成类二十烷的前体物质 q 类二十烷：前列腺素 、 凝血恶烷 、 环前列腺素 和白三烯等 n 维持皮肤和其他组织对水分的不通透性 n 降低血液胆固醇水平 二、动物 EFA的来源和供给 n 非反刍动物和幼龄反刍动物能从饲料中获得所需要的 EFA n 幼龄、生长快和妊娠动物可能不足，表现出缺乏症 n 正常饲养条件下，反刍动物不会产生 EFA缺乏 q 瘤胃微生物合成的脂肪能满足宿主动物脂肪需要的 20，其中细菌合成占 4，原生动物合成占 16 ，后者合成的脂肪中亚油酸含量可高达 20 q 饲料脂肪在瘤胃中未被氢化部分 EFA缺乏的判定指标 n 三烯酸四烯酸比 （ triene-te-traene-ratio） q EFA缺乏时， -6 系列的 C20:4（ 花生四烯酸 ） 显著下降， -9 系列分子内部转化增加， -9 系列的 C20:3显著积累， C20:3-9/C20:4-6 的比值显著增加 n 比值在一定程度上可反映体内 EFA满足需要的程度 n 建议把 0.4作为确定鼠和其他动物亚油酸最低需要 的标识 动物 EFA产品的应用 鹅肥肝 (Foie Gras) 深海鱼油 n Foie Gras, the symbol of gastronomic luxury. n Considered a delicacy through the ages, Foie Gras is graded by the size, color and firmness of the liver produced from Moulards. Grade A is the largest, best- colored and firmest liver. Grades B and C are still entirely wholesome and acceptable for cooking. n FRESH - Grade “