第二章饲料化学1ppt课件

1、碳水化合物碳水化合物含氮化合物含氮化合物脂脂 类类矿矿 物物 质质维维 生生 素素水水 分分其其 他他 成成 分分 动物从外界摄取各种营养物质，主要来自于各种植物性和动物性的饲料。因此，了解饲料中各种营养物质的化学根底，是我们进一步学习饲料营养价值评定、饲料原料、饲料资源开发与饲粮配制技术的根底。 碳水化合物carbohydrate是自然界分布最广的一类有机物质。 植物性饲料：普通约占植物体干物质的50 80。 动物性饲料除乳以外：碳水化合物总量不到1，但却是动物体中重要的组织、能源、贮备物质和合成某些外分泌成分如乳脂、乳糖的原料。 碳水化合物的称号来源于法语 de carbone (氢氧化物

2、，水化物) ，最初用于含有 C、H、O元素的化合物。 碳水化合物主要由碳、氢、氧三大元素遵照 C:H:O 为 1:2:1 的构造规律构成根本糖单位，可用通式(CH2O)n描画不同碳水化合物分子的组成构造。但少数碳水化合物并不遵照这一构造规律。 根据单糖的聚合度，主要分为3大类(如图21，P19)：即单糖(不能被水解的简单化合物)、低聚糖(单糖聚合度10的碳水化合物，又称寡糖)、多聚糖(单糖聚合度10的复杂碳水化合物，又称多糖)。 此外，尚含一些糖类衍生物(如几丁质、甘油等)。l单糖monosaccharide是最简单的一类碳水化合物，包括丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖及衍生糖。l其分子构造特点：

3、1个碳原子的2个共价键分别与1个氢原子和1个羟基相连(HCOH)，余下2个价键再分别与其它碳原子相连；每个糖分子中均含有1个羰基(=CO也称碳氧基)。也就是说，从化学构造特点看，单糖属多元羟基醛、酮或它们的缩合物。故有人又将单糖分成醛糖(如葡萄糖)和酮糖(假设糖)如图2-2。 CHO CH2OCHOHn CO CH2OH CHOHn-1 CH2OH 醛糖 酮糖 单糖不仅有链状构造，同样还有环状构造如图2-3。普通在单糖分子中碳原子数达5个时可借助“氧桥构成稳定的环。 单糖的链状构造和环状构造实践上是同分异构体。环状构造最重要，例如葡萄糖在晶体形状或水溶液中，绝大部分是环状构造，在水溶液中链状构

4、造和环状构造可以互变。 OH HC CH2OH CHOHn-1 O HO C HC (CHOH )n-1 O CH2OH CH2 环状醛糖 环状酮糖 图2-3 环状醛糖与环状酮糖的构造式l 一切糖类都有不对称碳原子，故都具有旋光性。旋光性也是鉴定糖的重要目的。l 甘油醛为例阐明糖的旋光性。凡羟基在甘油醛的不对称碳原子右边者被称为D-型，而在左边的称为L-型l如图2-4 CHO CHOH C OH HO C H CH2OH CH2OH D(+)- 甘油醛 L(-) 甘油醛图2-4 D - 甘油醛和L 甘油醛的构造式l由于单糖分子中既具有醇的构造CHOH，又有醛基CHO或酮基=C=O的构造，这就使

5、得单糖既可起多羟醇作用如酯化、脱水、脱氧、氨基化等，又可产生醛或酮化学反响如氧化复原性。l通常以糖在碱性溶液中对某些金属离子，尤其是铜离子或银离子的复原才干来阐明它们的复原性，并作为鉴定复原糖的根底。这些醛糖或酮糖在化学反响或酶促反响中被氧化成糖酸复原糖或被复原为醇。 单糖中以戊糖(五碳糖)和己糖(六碳糖)最为常见。 对动植物来说是最重要的。 戊糖中的核糖核酸的组成成分。 己糖中的葡萄糖动物体极易吸收的一种糖(胃壁直接吸收)，可为动物组织提供能量。 果糖(由葡萄糖经异构化反响转化而来)糖中最甜者，供能上虽与葡萄糖一样，但在吸收、运载等营养生理过程中却存在一定的差别，故应留意合理利用。l 低聚糖

6、oligosaccharide普通是指由210个单糖经过糖苷键组成的一类糖。其中以双糖分布较广，营养意义较大。 双糖disaccharide又称二糖，是由2分子单糖脱水缩合而成的一类糖。 植物组织：蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖、海藻糖、蜜二糖等， 动物乳：中那么含有较多乳糖。 双糖在动物体消化道内需经相应酶作用分解成单糖，才干被动物体吸收利用。蔗糖sucrose是由葡萄糖和果糖组成的一种非复原性二糖。含量较高的有甜菜1520、甜高梁1018、甘蔗1015、枫树36等。各种果实、根茎类、蔬菜与树木汁液中也有不等含量。初生乳猪小肠和胰脏分泌的蔗糖酶极少，在生后1周内只能利用乳糖或葡萄糖，假设喂蔗、

7、果糖，那么可引起乳猪严重下痢，普通乳猪出生2周后才可喂少量蔗糖或淀粉。犊牛消化道内的双糖酶或胰糖酶开展更慢，2月龄时才可利用。 麦芽糖maltose 为淀粉与糖原的组成成分，由2分子葡萄糖缩合生成，也属一种复原性双糖。大量存在于发芽的谷物中尤其是麦芽中。动物体内含相应的酶，故可被直接吸收利用。 乳糖lactose是半乳糖以-1,4糖苷键与葡萄糖结合而成的一种复原性双糖，主要存在哺乳动物乳中。动物种类不同，乳中含量不同，如牛乳中含4.5%5.5%，猪乳中含4.9%，马乳中含6.1%，山羊乳中含4.6%，人乳中含4.0%5.0%。由于乳糖酶仅存于幼小哺乳动物体内。因此成年家畜如摄取如乳糖过多时，除

8、被肠道微生物发酵后吸收外，剩余者排出体外，呵斥浪费。纤维二糖纤维二糖cellobiose纤维素的根本构成单位，也是其它不少多糖纤维素的根本构成单位，也是其它不少多糖和糖甙的组成成分，它是和糖甙的组成成分，它是 2个葡萄糖分个葡萄糖分子以子以-1,4糖苷键衔接的。自然界中无游糖苷键衔接的。自然界中无游离态，只需当纤维素经微生物发酵、酶离态，只需当纤维素经微生物发酵、酶解或酸水解时，才会产生游离态纤维二解或酸水解时，才会产生游离态纤维二糖。动物体内无相应水解它的酶糖。动物体内无相应水解它的酶(-葡萄葡萄糖苷酶糖苷酶)，故无法直接利用。，故无法直接利用。l其他双糖：l蜜二糖、龙胆二糖、松二糖等。 其

9、它常见的低聚糖其它常见的低聚糖主要有棉籽糖、水苏糖等。主要有棉籽糖、水苏糖等。 三糖三糖 主要的三糖主要的三糖trisacoharide有棉籽糖、甘露有棉籽糖、甘露三塘等。棉籽糖是由半乳糖、葡萄糖和果糖三塘等。棉籽糖是由半乳糖、葡萄糖和果糖组成的一种无复原性三糖，棉籽中含量较高组成的一种无复原性三糖，棉籽中含量较高约约8.0，大豆、成熟的甜菜、蔗糖废糖，大豆、成熟的甜菜、蔗糖废糖蜜中有一定含量约蜜中有一定含量约0.5。 四糖 tetrasaccharide 主要有水苏四糖 ，是一种由1分子果糖、1分子葡萄糖和2分子的半乳糖组成的四糖，常见于多种植物的根茎和籽实中，而以唇形科水苏属(Stachy

10、s)植物含量较高。甘露寡糖甘露寡糖manoligosaccharide,MOS又称甘露又称甘露低聚糖或葡甘露寡聚糖，是由几个甘露糖分子低聚糖或葡甘露寡聚糖，是由几个甘露糖分子或甘露糖与葡萄糖经过或甘露糖与葡萄糖经过-1,6、-1,2或或-1,3糖苷糖苷键衔接组成的低聚糖。甘露寡糖广泛存在于魔键衔接组成的低聚糖。甘露寡糖广泛存在于魔芋粉、瓜儿豆胶、田菁胶及多种微生物细胞壁芋粉、瓜儿豆胶、田菁胶及多种微生物细胞壁内葡甘寡聚糖。内葡甘寡聚糖。目前饲料添加剂用甘露寡糖提取于酵母细胞壁。目前饲料添加剂用甘露寡糖提取于酵母细胞壁。甘露寡糖不为单胃动物消化酶分解。有报道：甘露寡糖不为单胃动物消化酶分解。有报

11、道：甘露寡糖可作为动物肠道内有益微生物如双歧甘露寡糖可作为动物肠道内有益微生物如双歧杆菌、乳酸杆菌等的营养素，有促进消化道有杆菌、乳酸杆菌等的营养素，有促进消化道有益菌株的增殖和抑制有害微生物的作用，同时益菌株的增殖和抑制有害微生物的作用，同时还有促进机体免疫力提高和促进动物消费的作还有促进机体免疫力提高和促进动物消费的作用。用。l利用低聚糖应留意的问题利用低聚糖应留意的问题l1. 动物本身无消化棉籽糖和水苏糖等的酶。动物本身无消化棉籽糖和水苏糖等的酶。大肠微生物虽对其可进展发酵，但常产生引大肠微生物虽对其可进展发酵，但常产生引起胃肠臌气的气体如起胃肠臌气的气体如CO2和和H2。因此，豆类。因

12、此，豆类或豆类产品等食入过多时，易发生肠胃臌胀。或豆类产品等食入过多时，易发生肠胃臌胀。l2. 低聚糖中，有的有复原性如麦芽糖，有的低聚糖中，有的有复原性如麦芽糖，有的无复原性如蔗糖。了解复原性的意义在于，无复原性如蔗糖。了解复原性的意义在于，原料或废品中单糖或复原性糖的羰基，在加原料或废品中单糖或复原性糖的羰基，在加热或长期贮藏过程中，易与氨基酸或胺发生热或长期贮藏过程中，易与氨基酸或胺发生缩合反响缩合反响(羰氨反响羰氨反响)，并产生黑褐色素称为，并产生黑褐色素称为“褐变反响或褐变反响或“美拉德反响美拉德反响(Maillard Reaction)。结果降低了饲料中氨基酸效价。结果降低了饲料中

13、氨基酸效价。 l多糖polysaccharide是由10个糖单位以上单糖分子经脱水、缩合而成，属一类构造复杂的高分子化合物，普通单糖数多在100个以上。多糖广泛分布于植物、微生物体内，动物体内也有少量分布主要为糖元。l从其功能角度，多糖可分成：营养性多糖储存性多糖如淀粉、菊糖、糖元等和构造多糖，多糖普通不溶于水，只需水解或发酵后才干被动物吸收利用。淀粉starch是由D葡萄糖组成的一种多糖，以微粒方式大量存在于植物种子、块茎及干果实中。玉米、高粱、小麦等谷实中含量高，普通可达60%70%；甘薯、木薯、马铃薯中含量约2530。淀粉分直链淀粉(溶于热水)：葡萄糖以-1,4糖苷键衔接的链状分子；支链

14、淀粉(不溶于热水)：除葡萄糖以-1,4糖苷键结合的主链外，尚含有-1,6糖苷键与主链相连的支链。 普通淀粉中，直链淀粉约占15%25，余为支链淀粉。而糯米、粘高梁中99的淀粉属支链淀粉。豆类淀粉中根本是直链淀粉 (如大豆仅含0.40.9支链淀粉) 。淀粉的特性淀粉的特性 可概括为可概括为“三化，即糊化、老化和胶三化，即糊化、老化和胶化。化。糊化糊化 指天然淀粉颗粒指天然淀粉颗粒(生淀粉、生淀粉、-淀粉淀粉)在适当温度在适当温度(不同淀粉、不同温度不同淀粉、不同温度)下在下在水中膨润，分裂成均匀、有粘性的糊水中膨润，分裂成均匀、有粘性的糊状溶液，此景象即称为淀粉的糊化，状溶液，此景象即称为淀粉的

15、糊化，处于这种形状的淀粉被称为处于这种形状的淀粉被称为-淀粉。淀粉。普通支链淀粉易于糊化。淀粉糊化的普通支链淀粉易于糊化。淀粉糊化的本质是淀粉分子间氢键断裂和联络变本质是淀粉分子间氢键断裂和联络变松散，故松散，故-淀粉易于消化利用。淀粉易于消化利用。老化老化 指糊化淀粉缓慢冷却或在室温下长指糊化淀粉缓慢冷却或在室温下长期放置后变得不透明，甚至产生沉淀，期放置后变得不透明，甚至产生沉淀，此景象即称淀粉的老化。普通直链淀粉此景象即称淀粉的老化。普通直链淀粉易老化。老化的淀粉较难以被淀粉酶水易老化。老化的淀粉较难以被淀粉酶水解，不利动物消化利用。淀粉老化的本解，不利动物消化利用。淀粉老化的本质是相邻

16、分子延续裂的氢键逐渐恢复。质是相邻分子延续裂的氢键逐渐恢复。消费中对淀粉的老化特性应特别注重，消费中对淀粉的老化特性应特别注重，以防呵斥浪费。以防呵斥浪费。 动物对淀粉的消化利用动物对淀粉的消化利用 动物采食饲料后，饲料中的淀粉便会在淀动物采食饲料后，饲料中的淀粉便会在淀粉酶的作用下，降解为多个长短不一的粉酶的作用下，降解为多个长短不一的多苷链片段多苷链片段(统称糊精统称糊精)，然后再变为麦芽，然后再变为麦芽糖，最终以葡萄糖的方式被吸收利用。糖，最终以葡萄糖的方式被吸收利用。糊精糊精dextrin)是淀粉消化或加温水解而产生是淀粉消化或加温水解而产生的一系列有支链的低分子化合物。据研讨，的一系

17、列有支链的低分子化合物。据研讨，支链淀粉在动物消化过程中可先分解成支链淀粉在动物消化过程中可先分解成-极极限糊精，限糊精，-极限糊精再在糊精酶作用下进一极限糊精再在糊精酶作用下进一步水解成麦芽糖与葡萄糖，供动物利用。由步水解成麦芽糖与葡萄糖，供动物利用。由于糊精是嗜酸菌的良好培育基，因此在动物于糊精是嗜酸菌的良好培育基，因此在动物消化道内有促进消化道内有促进B族维生素合成的效果。族维生素合成的效果。糖元糖元 糖元糖元glycogen构造与支链淀粉构造与支链淀粉类似，是糖在动物体内存在的另一类似，是糖在动物体内存在的另一种方式。除酵母中含量较高外种方式。除酵母中含量较高外(占占干物质的干物质的3

18、20)，普通饲料含，普通饲料含量极微。量极微。糖元由葡萄糖合成。化学上把由葡糖元由葡萄糖合成。化学上把由葡萄糖合成糖元的过程称为糖元生成萄糖合成糖元的过程称为糖元生成作用。作用。糖元的分解是糖元首先在磷酸化酶糖元的分解是糖元首先在磷酸化酶催化下生成葡萄糖催化下生成葡萄糖-1-磷酸，又在磷酸，又在磷酸葡萄糖变位酶催化下转变成葡磷酸葡萄糖变位酶催化下转变成葡萄糖萄糖-6-磷酸，最后再在葡萄糖磷酸，最后再在葡萄糖-6-磷酸酶催化下在肝、胃中水解为葡磷酸酶催化下在肝、胃中水解为葡萄糖和磷酸，以补充血糖。萄糖和磷酸，以补充血糖。非淀粉多糖non-starch polysaccharides, NSP是植

19、物的构造多糖的总称，是植物细胞壁的重要成分。它主要由纤维素、半纤维素、果胶和抗性淀粉阿拉伯木聚糖、-葡聚糖、甘露聚糖、葡甘聚糖等组成。纤维素属于不溶性NSP，其他的属于可溶性NSP。可溶性NSP的抗营养作用日益遭到关注。大麦中的可溶性NSP主要是-葡聚糖和阿拉伯木聚糖，猪鸡消化道内缺乏相应的内源酶，因此不能将其消化。 非淀粉多糖非淀粉多糖1、纤维素、纤维素 纤维素纤维素cellulose广泛存在于植物界，是植物细胞壁的主要广泛存在于植物界，是植物细胞壁的主要构呵斥分。秸秆饲料中含量高，其量超越其它碳水化合物构呵斥分。秸秆饲料中含量高，其量超越其它碳水化合物的总和。的总和。纤维素的化学构造是由多

20、个纤维素的化学构造是由多个-1，4糖苷键衔接的葡萄糖聚合体，糖苷键衔接的葡萄糖聚合体，呈扁带状微纤维。由于微纤维间与氢键结实衔接，因此使呈扁带状微纤维。由于微纤维间与氢键结实衔接，因此使纤维素具有根本不溶性和极大的抗酶性。哺乳动物体内不纤维素具有根本不溶性和极大的抗酶性。哺乳动物体内不含含-1，4糖苷键水解酶纤维素酶，故无法直接利用，糖苷键水解酶纤维素酶，故无法直接利用，但消化道内共生的细菌、真菌分泌的纤维素酶可分解纤维但消化道内共生的细菌、真菌分泌的纤维素酶可分解纤维素供动物利用。素供动物利用。2、半纤维素、半纤维素 hemicellulose由多个多聚糖组成的一种异源性混合物，包括戊聚糖、

21、己由多个多聚糖组成的一种异源性混合物，包括戊聚糖、己聚糖等各自的聚合体。其中戊聚糖中的木聚糖是构成聚糖等各自的聚合体。其中戊聚糖中的木聚糖是构成植物茎叶、秸秆的骨架。而果聚糖那么为植物体的储植物茎叶、秸秆的骨架。而果聚糖那么为植物体的储存物质存物质(牧草中含量较多牧草中含量较多)。虽然半纤维素总是与纤维。虽然半纤维素总是与纤维素共同存在于植物细胞壁中，但却属于素共同存在于植物细胞壁中，但却属于2种完全不同种完全不同的多聚糖。研讨阐明：半纤维素在细胞壁中与果胶的的多聚糖。研讨阐明：半纤维素在细胞壁中与果胶的共价键相结合，与纤维素那么以氢键相衔接，从而更共价键相结合，与纤维素那么以氢键相衔接，从而

22、更加加强了细胞的坚实度。特别是随着植物生长期的延加加强了细胞的坚实度。特别是随着植物生长期的延伸和木质素的增多，植物体的坚实度进一步加强，其伸和木质素的增多，植物体的坚实度进一步加强，其消化性更随之下降。消化性更随之下降。l 纤维素和半纤维素虽为草食动物重要的营养物质，但对单胃动物却被列为限制因子。为了提高纤维素、半纤维素的消化性，多年来国内外学者先后研讨与推行粗饲料的碱化、氨化、微贮处置以及经过添加-葡聚糖酶、纤维素酶等来提高饲料的利用率。3果胶果胶 pectin属胶状多糖类，是细胞壁成分之一，广泛存在于属胶状多糖类，是细胞壁成分之一，广泛存在于各种高等植物细胞壁和相邻细胞之间的中胶层各种高

23、等植物细胞壁和相邻细胞之间的中胶层中，具粘着细胞和运送水分的功能。中，具粘着细胞和运送水分的功能。 果胶溶果胶溶于水，而在酒精及某些盐硫酸镁、硫酸铵和于水，而在酒精及某些盐硫酸镁、硫酸铵和硫酸铝等溶液中凝结沉淀，通常利用这一性硫酸铝等溶液中凝结沉淀，通常利用这一性质提取果胶。果胶为白色或淡黄褐色的粉末，质提取果胶。果胶为白色或淡黄褐色的粉末，微有特异臭，味微甜带酸，无固定熔点和溶解微有特异臭，味微甜带酸，无固定熔点和溶解度，相对密度约为度，相对密度约为0.7，溶于，溶于20倍的水可构成倍的水可构成乳白色粘稠状液体，呈弱酸性，不溶于乙醇及乳白色粘稠状液体，呈弱酸性，不溶于乙醇及其它有机溶剂，能为

24、乙醇、甘油和蔗糖糖浆润其它有机溶剂，能为乙醇、甘油和蔗糖糖浆润湿，与湿，与3倍以上的砂糖混合后，更易溶于水。倍以上的砂糖混合后，更易溶于水。l植物中的果胶物质普通有3种形状，即原果胶、果胶和果胶酸。原果胶多与纤维素、半纤维素结合，存在于细胞壁中，不溶于水，但可水解成果胶。果胶是羧基不同程度甲酯化与中和的聚半乳糖醛酸苷链，存在植物汁液中。果胶酸是羟基完全游离的聚半乳糖醛酸苷链，稍溶于水，能产生不溶性沉淀。总之，果胶物质是不同程度酯化与中和的-半乳糖醛酸以1，4-糖苷键构成的一类聚合物。l据研讨，软组织中含果胶物质较多，如柑皮干物质中约含3050，胡萝卜约含10，西红柿、马铃薯分别含3和25。大多

25、数植物，特别是水果未成熟时果胶物呈不溶状，成熟后果胶变成水溶状。水溶状果胶物易被消化道微生物分解，供动物利用，而与木质素结合者利用率极低，这点在禾本科牧草中表现更为突出。l 近年来有研讨以为：用含10果胶的饲料喂大鼠，可使大鼠结肠癌发病率减少50，血中胆固醇程度下降2030。产生这一结果的缘由能够是果胶干扰了影响结肠细胞中遗传物质的致癌原；果胶与胆汁结合，抑制了胆汁在小肠的吸收，从而使血脂下降。木质素木质素 lignin 一种高分子苯基丙烷的一种高分子苯基丙烷的非晶体聚合物。与碳水化合物相比较，碳非晶体聚合物。与碳水化合物相比较，碳多多(H:O不是不是2:1)，且常含氮。因此严厉地，且常含氮。因此严厉地来说它不属碳水化合物。木质素的准确化来说它不属碳水化合物。木质素的准确化学构造至今尚不太清楚，但经用同位素标学构造至今尚不太清楚，但经用同位素标志物研讨，木