比较植物与动物体内的化学元素.doc

比较动物与植物体内的化学元素动物与植物虽然营养方式不同，但在化学组成上却十分相近。目前已知的109种化学元素中，动植物体内已发现60多种，其中绝大多数元素分布于元素周期表中第族和第族，多数处于第14周期内，原子序数较小，是比较轻的元素。这些元素中，以 C、H、O、N含量最多，占总量 95以上。矿物元素的含量较少，约占5。 构成动植物体的化学元素并非都游离存在，绝大部分构成复杂的有机和无机化合物。一、动物体的化学成分 动物体的化学成分依动物种类、年龄、体重、营养状况不同而不同，见表1-1。 （一）水分 动物体内水分含量随年龄的增加而大幅度降低。以牛为例，胚胎期含水分高达95，初生犊牛含水7580，5月龄幼牛含水6672，成年牛体内含水仅4060，相对稳定。动物体内水分随年龄增长而大幅度降低的主要原因，是由于体脂肪的增加。从表1-l可以看出：瘦阉牛体内含脂肪12，含水64；肥阉牛体内含脂肪41，含水43。又如猪从体重8kg至100kg，水分从73下降到49，脂肪则从6上升到36。由此可见动物体内水分和脂肪的消长关系十分明显。 水分是动物体成分之一，不同器官和组织因机能不同，水分含量亦不同。血液含水分9092，肌肉含分水7278，骨骼组织含水分约45，牙齿珐琅质含水分仅5。 （二）有机物质 脂肪和蛋白质是动物体内两种重要的有机物质。动物体内碳水化合物含量极少。 蛋白质是构成动物体各组织器官重要的组成成分。动物体内各种酶、抗体、内外分泌物、色素以及对动物有机体起消化、代谢、保护作用的一些特殊物质多为蛋白质。动物体内的蛋白质是由各种氨基酸按一定顺序排列构成的真蛋白质。 动物种类不同体内的脂肪含量不同。一般说来，猪体脂肪贮量最高，牛、羊次之，鸡、兔、鱼等动物体内脂肪贮量较少。脂肪的含量与营养水平、采食量密切相关。同一种动物用高营养水平，特别是高能量水平饲喂，体脂的贮量则高。动物随年龄和体重的增加，体脂肪和水分含量呈显著负相关（r=-0.89）。动物生产上分割脂肪组织含脂肪3090。分割肌肉组织含脂肪较少。如猪的肌肉组织含脂肪约20；鸡的胸肌组织含脂肪不足20；大理石状的牛腰肉含脂肪1520。 动物体内碳水化合物含量少于1，主要以肝糖原和肌糖原形式存在。肝糖原约占肝鲜重的28，总糖原的15。肌糖元约占肌肉鲜重的0.51，总糖原的80。其他组织中糖原约占5。葡萄糖是重要的营养性单糖，肝、肾是体内葡萄糖的贮存库。 （三）灰分（矿物质） 动物体内灰分主要由各种矿物质组成，其中钙、磷占6575。90以上的钙、约80的磷和70的镁分布在动物骨骼和牙齿中，其余钙、磷、镁则分布于软组织和体液中。据18头不同年龄的阉牛空体成分（除去消化道内容物）分析，主要矿物元素平均百分含量为：Ca 1.33、P 0.74、Mg 0.04、Na 0.16、K 0.19、Cl 0.11、S 0.15。 除以上矿物元素外，含量仅为动物体十万分之几至千万分之几的 Fe、 Cu、Zn、Mn、CO、Se、Mo、F、Cr、Ni、V、Sn、St、As等15种元素，是动物必需的微量元素。Ba、Cd、Sr、Br等元素是否必需，尚无定论。另外还有一些元素在动物体内存在，但生理作用不了解，它们是动物所必需的还是因环境污染而进入动物体内的，尚待进一步研究。 （四）动物活体成分的估计 动物总体成分的分析，是研究动物营养经常要进行的一项工作。鉴于动物总体成分分析耗费大量人力、物力，不少学者进行了大量研究，简化分析程序，获得了一定成效。 根据动物活体成分构成规律，动物总体重=水分重脂肪重脱脂干物质重。水分与脂肪含量呈显著负相关。脱水和脱脂干物质中，蛋白质和灰分含量又相对稳定（表1-2）。因此估计动物的活体成分只需要测出体脂肪或水分含量，即可估测活体其他成分。有人认为用相对密度法可以测定动物活体脂肪含量；用各种染料（如 evans蓝染料）或氧化氘（deuterium oxide）或氚（tritium）等作标记物，静脉注射，然后测定该化合物在动物体内的稀释量，由此估计动物体内水分含量。以牛为例，经测定水分和脂肪存在如下关系： y355.9+0.36x-202.9logx 式中：y为脂肪含量（），X为水分含量（） 蛋白质和灰分含量分别可按占无脂干物质的80.3和19.7计算。 其他动物活体成分的估计，也有类似的推算公式。 二、植物体的化学成分 表l-2上列出了植物及其各部位的化学成分。植物不同部位，化学成分相对比例变异较大。植物整体水分含量随植物从幼龄至老熟，逐渐减少。碳水化合物是植物的主要组成成分。碳水化合物分为粗纤维和无氮浸出物。粗纤维是植物细胞壁的构成物质，在植物茎杆中含量较高。蛋白质、脂肪、矿物质的含量随植物种类不同差异很大。如豆科植物含蛋白质较多，牧草特别是豆科牧草含矿物质相对较多。一般说来，动物体内蛋白质含量较高，植物体内碳水化合物含量较高。 植物不同部位的成分差异较大。植物成熟后，将大量营养物质输送到籽实中贮存，因而籽实中蛋白质、脂肪和元氮浸出物含量皆高于茎叶，粗纤维含量则低于茎叶。如玉米籽实和玉米秸的成分差异较大（表1-2）。植物叶片是制造养分的主要器官，叶片中蛋白质、脂肪、无氮浸出物含量比茎秆高，粗纤维则比茎秆低。如表1-2中苜蓿叶与苜蓿茎相比，成分差异较大。动物生产上，叶片保存完整的饲料植物营养价值也相对较高。三、动植物体组成成分的比较 19世纪初期，科学工作者利用化学分析方法对动植物体化学成分进行研究，并作了比较，发现二者所含化学元素种类基本相同，数量略有差异。植物因种类不同，化学元素含量差异很大。不同种类动物体化学元素含量差异不显著。无论植物或动物所含化学元素，皆以氧为最多，碳和氢次之，钙和磷较少。动物体内的钙、磷、钠含量，大大超过植物，钾含量则低于植物。其他微量元素的含量，相对较稳定。植物则受土壤、肥料、气候条件和收、贮存时间等因素影响而变化。 动物从饲料中摄取由各种化学元素组成的化合物后，在体内代谢过程中，经一系列化学变化合成特定的无机和有机化合物。这些化合物大致可分为三类：第一类是构成机体组织的成分，如蛋白质、脂肪、碳水化合物、水和矿物质；第二类是合成或分解的中间产物，如氨基酸、脂肪酸、甘油、氨、尿素、肌酸等；第三类是生物活性物质，如酶、激素、维生素和抗体等。比较这些化合物可以看出，植物性饲料与动物体化学成分间有以下几方面的差异。 （一）碳水化合物 碳水化合物是植物体的结构物质和贮备物质。植物体中可溶性碳水化合物分布比较集中，如芸苔属植物根的液泡中葡萄糖含量较高，甘蔗、甜菜等茎中蔗糖含量特别高。豆科籽实中棉籽糖、水苏糖含量高。块根块茎和禾谷类籽实干物质中淀粉等营养性多糖含量高达80以上。一些木质化程度很高的茎叶、秕壳中，可溶性碳水化合物含量很低。动物体内的碳水化合物含量却少于1，主要为糖原和葡萄糖。 结构性多糖主要分布于根茎叶和种皮中，主要包括纤维素、半纤维素、木质素和果胶等，是植物细胞壁的主要组成物质。不同种类、不同生长阶段的植物，细胞壁组成物质的种类和含量不同。纤维素含量约占2040，也可高达60；半纤维素含量约1020；果胶约110；木质素是植物生长成熟后才出现在细胞壁中的物质，约占510。动物体内完全不含这一类物质。 （二）蛋白质 蛋白质是动物体的结构物质。构成动植物体蛋白质的氨基酸种类相同，但植物体能自身合成全部的氨基酸，动物体则不能全部合成，一部分氨基酸必须从饲料中获得。用饲料常规分析法获得的饲料粗蛋白质还含有部分非蛋白质性的含氮物，称NPN。而动物体内的蛋白质主要是真蛋白质和少量游离氨基酸、激素和酶。 （三）脂类 脂类是动物体的贮备物质。动物体内的脂类主要是结构性的复合脂类，如磷脂、糖脂、鞘脂、脂蛋白质和贮存的简单脂类等。动物因种类、品种、肥育程度等不同，含脂肪量差异大（表1-1）。植物种