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第二章 饲料化学

第二章 饲料化学. 本章学习要点： 　　　了解饲料的基本化学组成、基本的名词概念。. 第一节　　水分　. 一、水的作用 二、水的存在形式：游离水 (free water) 与结合水 (bound water) 。 三、水的含量 一般饲料中水分含量要求 12%-14%, 但有些新鲜样水分含量有 60%-90%, 或更高。 饲料中水分含量高则不宜保藏，易发生霉变变质。 四、水分活度 　　饲料所显示的水蒸汽压（ P ）对同一温度下的最大水蒸汽压（ Po ）之比。 　　即： Aw=P/P 0. 第二节　碳水化合物.

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第二章 饲料化学

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  1. 第二章饲料化学

  2. 本章学习要点： 　　　了解饲料的基本化学组成、基本的名词概念。

  3. 第一节　　水分　 一、水的作用 二、水的存在形式：游离水(free water)与结合水(bound water)。 三、水的含量 一般饲料中水分含量要求12%-14%, 但有些新鲜样水分含量有60%-90%,或更高。 饲料中水分含量高则不宜保藏，易发生霉变变质。 四、水分活度 　　饲料所显示的水蒸汽压（P）对同一温度下的最大水蒸汽压（Po）之比。 　　即：Aw=P/P0

  4. 第二节　碳水化合物 　概念：碳水化合物(carbohydrate)是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。植物中含量在40%-80%。动物体内较少。 一、分类： 1、单糖(monosaccharide) 是CHO的基本单位。丙糖、丁糖、戊糖、已糖、衍生糖（脱氧糖、氨基糖、糖醇、糖醛酸、磷酸糖酯等 2、寡糖(oligosaccharide)(低聚糖)是由2-10单糖分子连接而成的化合物，有蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖 ，三糖、四糖、甘露寡糖MOS、低聚木糖等。

  5. 3、多糖(polysaccharide)(高聚糖)是由10个以上单糖分子组成。如淀粉、纤维素。此外，还有糖衍生物几丁质等。3、多糖(polysaccharide)(高聚糖)是由10个以上单糖分子组成。如淀粉、纤维素。此外，还有糖衍生物几丁质等。 二、各类糖简介 1、单糖 (monosaccharides) 具有醇结构(-CHOH-)、醛基(-CHO)或酮基(=C=O)的结构，可发生多羟醇作用如酯化、脱水、脱氧、氨基化作用，也可发生醛或酮化学反应如氧化还原。 单糖中戊糖与已糖最为重要，戊糖是核酸组成，已糖中葡萄糖(D-glucose)是动物最易吸收的糖，动物必需的糖(血糖)。果糖(D-fructose))也可被动物直接吸收。

  6. 　　果糖与葡萄糖在体内磷酸化成果糖-1-磷酸 ，葡萄糖-1-磷酸等进入糖代谢。 　　半乳糖(galactose)有D型与L型。在动物胃肠道可直接吸收，并在体内磷酸化后生成半乳糖-1-磷酸后再转变为葡萄糖酸而代谢。 D-甘露糖(D-mannose)常以糖蛋白形式存在于卵白蛋白和血清蛋白中。

  7. 常见糖结构式

  8. 其它衍生糖类

  9. 2、寡糖 双糖(disaccharides)又称二糖，主要有：蔗糖： 由葡萄糖与果糖组成。 麦芽糖：淀粉与糖元组成成分，二分子葡萄糖缩合而成。 乳糖：半乳糖与葡萄糖结合而成。哺乳动物乳中，幼小动物所必需。 乳中乳糖含量 (%)

  10. 纤维二糖(cellobiose) 　　　二分子葡萄糖以β-1,4糖苷键连接产物，动物没有消化此糖的酶，故无法直接利用。 其它二糖：蜜二糖、龙胆二糖等。 其它常见低聚糖: 三糖(trisaccharides)：棉籽糖(半乳糖+葡萄糖+果糖)、甘露三糖、 四糖( tetrasaccharides)：水苏糖(棉籽糖+半乳糖) 五糖：毛蕊花糖(水苏糖+半乳糖)(五糖)

  11. 低聚糖应用 　　低聚糖或寡聚糖，是由2－10个单糖通过糖苷键形成的直链或支链的一类糖。 　　目前动物营养中所研究的寡聚糖主要是指不能被人或其它单胃动物自身分泌的酶分解，但能对机体微生物区系、免疫等功能有影响的特殊糖类物质。 （一）主要品种 1、甘露寡糖（mannan oligosaccharides,MOS) 　　　由发酵法从富含MOS的酶母细胞壁中提取的葡甘露聚糖蛋白物，30%G，30%M。

  12. 2、果寡糖（Fructooligosaccharides,FOS) 　　有果寡三糖、果寡四糖、果寡五糖，存在于大麦、小麦等植物及酵母中。 FOS由微生物或植物中果糖转移酶作用产生。 3、寡木糖(xylooligosaccharides,XOS) 由D－木糖或木糖与其它糖生成寡聚糖。 4、大豆寡糖（soybean oligosaccharides） 　主要是蔗糖、棉籽糖、水苏糖与少量毛蕊花糖 5、其它寡乳糖、α，β两种寡葡萄糖、低聚焦糖等。

  13. 　　　低聚糖功能作用 　　主要作用机理 1、选择性促进有益菌的增殖 MOS对微生物影响

  14. 2、阻止病原菌定植、促进其随粪的排泄 　　　病原菌与肠粘膜粘接在胃肠道中定植与繁殖而致病。这原理是细菌表面外源凝集素与上皮细胞上特异的糖分子相结合。 上皮细胞上特异糖 细菌表面外源凝集素 外源低聚糖

  15. 　　　用特定的糖来结合细菌的外源凝集素或用特定的外源凝集素来结合肠粘膜上皮细胞表面的糖脂或糖蛋白的残基都可以阻止细菌与肠粘膜的结合，这一过程称为化学益生。　　　用特定的糖来结合细菌的外源凝集素或用特定的外源凝集素来结合肠粘膜上皮细胞表面的糖脂或糖蛋白的残基都可以阻止细菌与肠粘膜的结合，这一过程称为化学益生。 　试验证实：粘合在上皮细胞上的大肠杆菌碰到MOS后可在30min内脱落下来，但葡萄糖与半乳糖没有此作用。

  16. 甘露寡糖的附着细菌效果

  17. 寡聚糖对肠道中菌群的影响

  18. 3.　刺激免疫反应 　　寡聚糖能与一定的毒素、病毒、真核细胞的表面结合作为这些外源抗原的佐剂，能减缓抗原的吸收，增加抗原的养效价。可加强细胞和体液免疫。寡聚糖也具有抗原特性，能够产生特异性免疫应答。 　　甘露寡糖可通过刺激肝脏分泌能与甘露糖结合的蛋白而影响免疫系统。

  19. 低聚糖应用效果的影响因素 1、种类 　　不同源的寡聚糖对双歧杆菌影响不一，甘露寡糖不能作为两歧双歧杆菌增殖因子。大豆寡糖可能对仔猪的生产性能产生负效应。 2、添加量 　增殖、排阻与免疫功能作用需要一定浓度。添加量不足增殖效果不明显，添加量过大，增加成本，同时也起不到有益菌增殖效果，还可能造成动物腹泻。

  20. 3、与抗生素及益生素的协同作用 　适当与抗生素配合可增加饲养效果，同时与益生素作用效果也优。 4、日粮组成 　　大麦、小麦、豆饼中的寡聚糖可起“掩盖或稀释效应”，对试验结果影响。 5、动物种类 　猪、禽作用效果不一，蛋禽与肉禽也不一样。 6、饲养环境 　　良好饲养条件效果可能不明显，只有在影响肠道因素较大时效果显著。 7、其它因素　　适应期等

  21. 3、多糖（polysaccharides) 　　　指由10个糖单位以上单糖分子经脱水、缩合而成的一类结构复杂的高分子化合物。 （1）淀粉(starch) 　　　是D-葡萄糖地聚合体，广泛存在于植物种子、块根茎、果实中。玉米等谷物含量达60%－70%。 　　　直链淀粉（amylose） α－1,4糖苷键连接 淀粉　　　　　　　　　　　　　（溶于水）　 　　　支链淀粉（amylopectin) β－1,6键连接 　　（不溶于水）

  22. 部分直链淀粉结构 部分纤维素结构

  23. 淀粉特性： 糊化：天然淀粉颗粒在适宜温度下在水中膨润，分裂均匀、有黏性的糊状溶液，此过程为之，此时的淀粉被称为α－淀粉 老化：糊化淀粉缓慢冷却或在室温下长期放置后变得不透明，甚至沉淀，此现象为淀粉老化。老化淀粉不易消化。 胶化：利用高温或其他方法使淀粉粒破碎的过程为之。可增加消化性。

  24. 　　　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。然后进一步分解成麦芽糖与葡萄糖，供动物利用。糊精是嗜酸菌的良好培养基，在动物体内能促进B族维生素的合成。　　　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。然后进一步分解成麦芽糖与葡萄糖，供动物利用。糊精是嗜酸菌的良好培养基，在动物体内能促进B族维生素的合成。 3、糖原（glycogen) 动物体内存在形成。 　葡萄糖合成糖原的过程为糖原生成。 4、非淀粉多糖（non-starch-polysaccharides, NSP) 是植物中结构性多糖的总称，植物细胞壁重要成分。

  25. NSP：由纤维素(cellulose)、半纤维素(hemicellulose)、果胶（pectin）和抗性淀粉组成（阿拉伯木聚糖、β－葡聚糖、甘露聚糖、葡甘聚糖等）。纤维素为不溶性多糖；其余为可溶性多糖，具有抗营养作用。NSP：由纤维素(cellulose)、半纤维素(hemicellulose)、果胶（pectin）和抗性淀粉组成（阿拉伯木聚糖、β－葡聚糖、甘露聚糖、葡甘聚糖等）。纤维素为不溶性多糖；其余为可溶性多糖，具有抗营养作用。

  26. 纤维素：β－1,4键连接。动物不能消化。 半纤维素：高聚糖组成的一种异源性混合物，包括戊聚糖、已聚糖等聚合体。其中木聚糖是植物骨架，还有甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖等。 　　　半纤维素与细胞壁中果胶以共价键结合与纤维素的微纤丝以氢键相连增强细胞壁强度。

  27. 果胶(pectin) 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中，具有粘着细胞与运送水分的作用。 果胶是以 α－1，4苷键连接的D－半乳糖醛酸聚糖（或称多聚半乳糖醛酸）为基本结构，其中糖醛酸的羰基可不同程度地甲基酯化，大部分以聚糖醛酸（polyuronic acid）钙盐或镁盐存在，在果胶物质主链上还连接有其它糖类，如L－阿拉伯糖、D－半乳糖、D－山梨糖。L－鼠李糖，有还含有乙酰化羰基。

  28. 果胶有三种形态：原果胶、果胶与果胶酸。

  29. 5、木质素（lignin) 高分子苯丙烷的非晶体聚合物。 　　　木质素与纤维素、半纤维素连接以共价键相连。降低纤维素与半纤维素的营养价值。碱处理高度木质化的秸秆打破木质素与半纤维素之间的化学键，释放出较易消化的半纤维素，以改善秸秆消化性。 6、其它糖类：氨基多糖、蛋白多糖、甲壳素等。

  30. 第三节　含氮化合物 一、蛋白质 分类：种类多而复杂 1、单纯蛋白（simple protein)：清蛋白、球蛋白、谷蛋白 2、复（结）合蛋白(conjugated protein：脂蛋白、核蛋白、糖蛋白、色蛋白、磷蛋白、金属蛋白 3、衍生蛋白(derived protein)：天然蛋白经酸、碱、酶处理后生成的衍生物如蛋白胨、蛋白示、肽、氨基酸、明胶等。

  31. 二、氨基酸（amino acid,AA) 氨基酸天然200多种，常见20种,具有L型与D型。 理化特性：酸性、中性、碱性AA 化学反应： 氧化脱氨基：生成α－酮酸与氨 还原接脱氨基：生成有机酸＋氨 脱羰基：生成胺。主要是动物性饲料在腐败变质时生成的组胺、酪胺、色胺。 氨基羰基反应：美拉德反应 其它：组胺＋赖氨酸生成糜烂素、氨基酸＋金属生成螯合物如Met-Fe

  32. 　　　三、寡肽 　　寡肽又称小肽，是由2－3个氨基酸残基组成的二肽或三肽。

  33. （一）生物活性肽作用： 1、促进氨基酸吸收 施用晖(1996)研究发现，日粮蛋白完全以小形式供给小鸡，赖氨酸吸收速度不再受精氨酸的影响。Boza(1995)研究表明，以小肽形式作为氮来源时，整体蛋白质沉积效率高于相应的氨基酸日粮或完整蛋白日粮。Fanabiki(1990)也观察到小肽日粮组小鼠蛋白合成率较相应氨基酸组日粮组高26%。

  34. 胃到肠的转移率与吸收率 胃到肠的转移率与吸收率

  35. 2、促进矿物质吸收 Maria(1995)报道，肉类水解产物的肽类能使铁离子的溶性、吸收率提高。施用晖(1996)小鸡日粮 中添加小肽制品后，血浆中铁离子、锌离子含量显著高于对照组，蛋壳强度提高。Zambonino Infante(1997)报道，在鲈鱼苗日粮中添加小肽后，能极大地减少骨的畸形。另外在母猪饲喂小肽后，母猪奶中和仔猪血液中铁含量增高。

  36. 3、促进瘤胃微生物对营养物质吸收 　　　饲料蛋白质进入瘤胃后大部分迅速分解成肽以后被微生物利用。Arggde(1998)发现，瘤胃微生物蛋白合成所需的氮大约有2/3来源于肽与氨基酸，肽是瘤胃微生物合成蛋白质的重要底物。Cruz Soto(1994)报道，以可溶性糖作为碳源时，小肽促进可溶性糖分解菌的生长速度比氨基酸的促进作用高70%。Chen(1987)发现奶牛瘤胃液内肽不足是限制瘤胃微生物生长的主要因素。另有一些报道认为肽瘤胃微生物达到最大生长效率的关键因子。

  37. 4、提高生产性能与其它作用 Parisim(1989)在生长猪日粮中添加少量肽显著地提高猪的日增重、蛋白质利用率与饲料转化。另外在蛋鸡(施用晖)、鱼、虾等也得到相似结果。 其它方面：小肽可阻碍脂肪吸收，促进葡萄糖的转运且不增加肠组织的氧消耗。 小肽还可促进细胞生长与DNA合成。肽的生物活性作用与抗菌作用(杆菌肽锌)。

  38. 5、大豆多肽功能 1、营养丰富 2、高吸收率与吸收速度 3、具有较低的抗原性、减少过敏反应 4、可以缓冲血液中血糖的上升（α－葡萄糖苷酶的抑制剂） 5、降低血压和抑制胆固醇作用 6、促进脂肪代谢 7、其它作用：抗氧化、恢复疲劳、调节胰岛素作用。

  39. 三、小肽的生产方法 1.蛋白质水解法 2.微生物发酵法 3.化学合成法 4.重组技术法

  40. 四、其它含氮化合物 1、酰胺(amide)类：天冬酰胺、谷酰胺（归属AA） 　　尿素是哺乳动物体内代谢产物。禽为尿酸 2、硝酸盐(nitrste)：防止亚硝酸盐中毒。 3、核酸(nucleic acid)

  41. 第四节　　脂类(lipide) 一、分类 一般分类： 　　真脂肪：脂肪酸＋甘油 　　类脂物:　游离脂肪酸、磷脂、糖脂、脂蛋白、固醇类、类胡萝卜素、脂溶性维生素 按结构分类： 　　单纯脂类（simple lipide)、复合脂类(compound lipide)、萜类(terpene)、类固醇(steroid)、衍生脂(derived lipide)（前列腺素等）

  42. 二、 脂肪酸性质 挥发性、不溶水、饱和与不饱和性。顺（cis）与反式(tran)结构。熔点、碘价、皂化价、氢化。 必需脂肪酸（essential fatty acide,EFA）与非必需脂肪酸。多不饱和脂肪酸如EPA（C20：5）、DHA（C22：6）。 脂肪酸败：水解酸败与氧化酸败

  43. RHR.＋H. • R．+O2ROO. • RH＋ROO.ROOH＋R. • R．＋R.RR • R．＋ROO.ROOR • ROO.＋ROO.OR＋O2 • ROOH RO. +HO. • 脂肪氧化酸败降低脂肪营养价值，产生不良气味，对肠道刺激引起消化不良等。 • 氧化酸败用酸价表示。以1克脂肪所需要KOH毫克数。酸价大于6动物不能食用。

  44. 三、类脂 1、磷脂（phosphatide）卵磷脂、脑磷脂、肌醇磷脂、神经磷脂。 2、糖脂（glycolipide） 3、萜类 4、固醇（steroid）:动物固醇（zoosterol）、植物固醇（phytosterol）、酵母固醇（ergosterol）。

  45. 第五节　矿物质（mineral element) 分类：常量与微量元素 必需微量元素（essential mineral element ） 1 、普遍存在动物组织并分布均匀含量稳定 2、具有基本生理功能与代谢规律共同 3、缺乏与过量均可出现缺乏症与中毒症 4、补给后可减轻或治疗缺乏症表现

  46. 第六节　维生素（vitamins） 　　　维生素是维持人与动物正常生理机能所必需，且需要量极少的一类小分子有机物。 一、分类：脂溶性 　　　水溶性 二、特点：分子量小、需要量极微、不提供能量、缺乏时引起动物缺乏症，过多时可中毒（脂溶性）、参与体内物质代谢与能量代谢。

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