第四章 碳水化合物 (carbohydrates) 与动物营养

1. 第四章 碳水化合物(carbohydrates) 与动物营养 本章要点 • 碳水化合物在动物体的营养作用； • 动物对碳水化合物的利用； • 粗纤维在动物饲养上的作用

2. 第一节碳水化合物的营养作用 一、饲料中的碳水化合物 二、碳水化合物的营养作用 三、碳水化合物不足和过多的后果

3. 一、饲料中的碳水化合物 （一）碳水化合物的相关概念 多羟基的醛、酮或其简单衍生物以及能水解 产生上述产物的化合物的总称； 糖（sugar）：水溶性的单糖和低聚糖，不包括多糖； 单糖：CHO的基本单位，根据官能团分为醛糖和酮 糖；根据碳原子数分为丙糖、丁糖、戊糖、己 糖等。 低聚糖或寡糖：2-10糖单位失水而构成的糖。

4. 多聚糖：10个以上单糖脱水以苷键结合的糖； 直链淀粉：250-300个glc单位以α-1,4糖苷键 连结； 支链淀粉：每隔24-30glc单位出现一个α-1,6 糖苷键连结。

5. 非淀粉多糖（NSP）纤维素、半纤维素、果胶、抗性淀粉（阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、葡糖甘露聚糖等）非淀粉多糖（NSP）纤维素、半纤维素、果胶、抗性淀粉（阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、葡糖甘露聚糖等） 不溶性：纤维素、半纤维素、果胶 • NSP 可溶性：β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖、 甘露聚糖、葡糖甘露聚糖

6. 糖分子结构 H-C=O H-C=O H-C=O H-C-OH CH2 H-C-OH H-C-OH H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH CH2OH CH2OH CH2OH D-核糖 2-脱氧-D-核糖 D-木糖

7. 糖分子结构 CHO CH2OH CHO CHO HCOH C=O HCOH HOCH HOCH HOCH HOCH HOCH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH D-葡萄糖 D-果糖 D-半乳糖 D-甘露糖

10. （二）碳水化合物分类表 1.单糖 丙 糖：甘油醛、二羟丙酮 丁 糖：赤鲜糖、苏阿糖等 戊 糖：核糖、核酮糖、木糖、木酮糖、阿拉伯糖 己 糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等 庚 糖：景天庚酮糖、葡萄庚酮糖、半乳庚酮糖等 衍生糖：脱氧糖（脱氧核糖、岩藻糖、鼠李糖） 氨基糖（葡萄糖胺半乳糖胺） 糖 醇（甘露糖醇、木糖醇、肌糖醇等） 糖醛酸（葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸） 糖 苷（葡萄糖苷、半乳糖苷、果糖苷）

11. 2.低聚糖或寡糖（2-10个糖单位） 二糖 蔗 糖（葡萄糖+果 糖） 乳 糖（半乳糖+葡萄糖） 麦 芽 糖（葡萄糖+葡萄糖） 纤维二糖（葡萄糖+葡萄糖） 龙胆二糖（葡萄糖+葡萄糖） 密 二 糖（半乳糖+葡萄糖）

12. 三糖: 棉 籽 糖（半乳糖+葡萄糖+果糖） 松 三 糖（2葡萄糖+果糖） 龙胆三糖（2葡萄糖+果糖） 洋槐三糖（2鼠李糖+半乳糖） 四糖： 水 苏 糖（2半乳糖+葡萄糖+果糖） 五糖： 毛蕊草糖（3半乳糖+葡萄糖+果糖） 六糖： 乳 六 糖

13. 3.多聚糖（10个糖单位以上） （1）同质多糖（由同一糖单位组成） 糖 原（葡萄糖聚合物） 淀 粉（葡萄糖聚合物） 纤 维 素（葡萄糖聚合物） 木 聚 糖（木糖聚合物） 半乳聚糖（半乳糖聚合物） 甘露聚糖（甘露糖聚合物）

14. （2）杂多糖（由不同糖单位组成） 半纤维素（葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、 阿拉伯糖、木糖、鼠李糖、糖醛酸） 阿拉伯树胶（半乳糖、葡萄糖、鼠李糖、阿拉 伯糖） 菊 糖（葡萄糖果糖） 果 胶（半乳糖醛酸聚合物） 粘 多 糖（N-乙酰氨基糖、糖醛酸为单位的聚 合物） 透明质酸（葡萄糖醛酸、N-乙酰氨基糖为单位 的聚合物）。

15. 4.其他化合物 几丁质（N-乙酰氨基糖、CaCO3的聚合物） 硫酸软骨素（葡萄糖醛酸、N-乙酰氨基 半乳糖硫酸脂的聚合物） 糖蛋白 糖 脂 木质素（苯丙烷衍生物的聚合物）

16. (三)饲料中的碳水化合物 1.粗纤维: 纤维素、半纤维素、木质素等,植物细胞壁主要成分,最难消化。 β-1，4糖苷键 2.无氮浸出物: 可溶性糖(单糖、二糖等)、淀粉(包括糊精)。 单糖主要存于果实,饲料中含量较少； 二糖在甜菜、甘蔗中丰富； 淀粉主要贮存植物籽实和块根、块茎中。 -1，4；-1，6糖苷键 最易消化吸收营养物质。单胃动物日粮比例最大。

17. 二、碳水化合物的营养作用 （一）动物体内能量的主要来源 最经济能源。多余CHO转化为肝糖元、肌糖元和脂肪贮备能量； （二）体内合成NEAA及其他物质的原料 如：糖→(α-KGA、草酰乙酸、丙酮酸等) α-酮酸，参与AA合成。

18. （三）动物机体的重要成分 如核糖、脱氧核糖;粘多糖存于动物体胶原、结缔组织及粘液中;糖蛋白于血液、粘液、胃粘膜及某些酶、激素中;糖脂于脑蛋白和脑灰质等。 （四）畜产品的原料 肉蛋奶等的脂肪主要以CHO为原料,Glc是合成乳糖的原料。 乳牛1.2kgGlc/d、绵羊200gGlc/d乳糖

19. （五）其他作用 1.某些寡糖的作用：化学益生素； 2.糖苷的生理作用：解毒； 3.结构性碳水化合物的营养生理作用： 营养、促进肠道蠕动、便通、饱感； 4.糖蛋白的生理作用： 物质运输、血液凝固、生物催化、润滑保护、结构支持、黏着细胞、降低冰点、卵子受精、免疫； 5. 糖脂的生理作用： 神经细胞的组成。

20. 三、CHO不足和过多的后果 (一)不足 不能满足动物的能量需要,生产性能下降; 严重不足动用体内贮备能量物质。顺序为： 糖元→体脂→体蛋白 动物消瘦,体重下降、抗病力下降等。 (二)过多 动物体内脂肪贮积增加,则肉的品质下降； 种用动物体脂肪贮积过多,繁殖性能下降。

21. 第二节 碳水化合物的消化、吸收和代谢 一、单胃动物CHO的消化利用 二、反刍动物对CHO的消化利用

22. 一、单胃动物碳水化合物的消化利用 （一）非草食单胃动物 1.胃和小肠 底物：淀粉、可溶性糖 酶： 淀粉酶、二糖酶（乳糖酶、蔗糖酶、麦芽糖酶） 产物：单糖； 2.大肠 底物：纤维素、半纤维素和少量淀粉、可溶性糖, 酶： 微生物 产物：VFA （二）草食单胃动物 粗纤维为主 单胃肉食动物和水产类动物消化道的淀粉酶活性低,对淀粉类物质 的消化利用能力低。

23. 单胃动物对淀粉和可溶性糖的消化 酶分泌部位 酶 基 质 产 物 口腔 唾液淀粉酶 淀粉 糊精、麦芽糖 胰腺 胰淀粉酶 淀粉、糊精 糊精、麦芽糖 小肠 蔗糖酶 蔗糖 葡萄糖、果糖 小肠 麦芽糖酶 麦芽糖 葡萄糖 小肠 乳糖酶 乳糖 葡萄糖、半乳糖 干淀粉悬于水中并加热时，淀粉粒吸水溶胀发生破裂，淀粉分子进入水中形成半透明的胶悬液，同时失去晶态和双折光性质的过程称为糊化或凝胶化。

24. (三)幼龄哺乳动物 单胃、幼龄反刍动物不能利用CF； 可溶性碳水化合物和淀粉的利用能力随年龄 变化有很大差异； 初生哺乳动物只能利用乳糖； 4-5周龄仔猪才对天然淀粉有一定消化能力； 8-10周龄仔猪消化道酶活性接近成年动物。

25. 二、成年反刍动物对CHO的消化利用 瘤胃内碳水化合物的代谢 Hemicellulose(半纤维素) Xylan(木聚糖) Pectin （果胶） Pentosan(戊糖酸) Cellulose(纤维素) Starch(淀粉) 菌体多糖 Cellobiose(纤维二糖) (maltose) 蔗糖 麦芽糖 Uronic acid(糖醛酸) (Sucrose) Xylose(木糖) Arabinose(阿拉伯糖) 葡萄糖 果糖 单 糖 发 酵 H2,CO2,HCOOH 乙酸 丁酸 乳酸 丁二酸 Propionic acid(丙酸) CH4 CO2

26. 反刍动物的碳水化合物和氮化物代谢 碳水化合物 VFA 发酵 Glucose 蛋白质 NH3 尿素 微生物 蛋白质 肽 氨基酸 饲料

27. 反刍动物利用CHO的特点 • 主要是瘤胃微生物发酵产生VFA被吸收利用,以单糖吸收的数量很少; • 日粮组成对瘤胃产生VFA比例有明显影响。CF含量高,生成乙酸比例高,丙酸比例低；日粮中增加谷实,乙酸比例下降,丙酸比例增加; • 饲料的蒸气处理、制粒、粉碎过细可提高VFA中丙酸比例,降低乙酸、丁酸比例; • 瘤胃素等添加剂可调节瘤胃发酵,提高丙酸比例,降低乙酸、丁酸比例。

28. 三、碳水化合物的代谢 （一）非反刍动物的CHO代谢 1.单糖互变 Glc、果糖、半乳糖、甘露糖、 木糖、核糖

29. 单糖代谢之间的相互关系 半乳糖 糖原 木糖 核糖 1-磷酸半乳糖 1-磷酸Glc 5-磷酸木糖 5-磷酸核糖 Glc 6-磷酸Glc 磷酸戊糖循环 甘露糖 6-磷酸甘露糖 6-磷酸果糖 果糖 1-磷酸果糖 1，6-二磷酸果糖 甘油醛 磷酸二羟丙酮 三磷酸甘油醛 脂肪（肝脏） 继续糖酵解和进入TCA

30. 2.Glc分解代谢 （1）无氧酵解 （2）有氧氧化 （3）磷酸戊糖循环 3.Glc参与的合成代谢 （1）糖元合成 （2）乳糖合成 （3）合成体脂肪

31. （二）反刍动物的CHO代谢 1.糖原异生 前体物：丙酸 当前体物不足：体脂肪合成与沉积量下降；蛋白质代谢更加恶化；泌乳量下降 2.挥发性脂肪酸的代谢 乙酸、丁酸合成体脂、乳脂 丙酸合成Glc和乳糖

32. （三）体内CHO的代谢效率 1mol Glc及VFA的能量利用效率 总能 代谢耗用 总产ATP 净获能 捕获能 利用率 （kJ/mol） （mol） （mol） （mol） （kJ） （%） Glc 2816 4 40 36 1206 43 乙酸 876 2 12 10 335 38 丙酸 1536 4 22 18 603 39 丁酸 2194 2 29 27 905 41

33. 第三节 家畜饲养中的粗纤维

34. 一、CF在家畜饲养中的主要作用 （一）草食动物重要的营养物质 • 在瘤胃及大肠微生物作用下纤维素、半纤维素产生的VFA是重要能源； • 其中丙酸是合成Glc、乳糖的原料； • 乙酸、丁酸是合成乳脂中FA的主要原料。 • 泌乳母牛日粮中粗饲料比例过低,则瘤胃中乙酸、丁酸浓度降低,乳脂率降低,牛奶质量下降。

35. （二）填充物: 饱腹感 （三）适量CF保护胃肠粘膜,并刺激胃肠粘膜, 促进胃肠蠕动,利于消化与粪便的排泄日粮CF含量不足，动物出现消化不良，积食，便秘，内容物腐败，肠炎，腹泻等。 （四）饲料CF过多会降低营养物质消化率特别是猪、鸡等单胃非草食动物,影响更大。应控制单胃非草食动物日粮中CF含量。 （五）刺激幼龄的胃肠道健康生长发育

36. 猪鸡配合饲料中CF最高限量(＜，%) ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 饲 料 种 类 前期 　中期(产蛋高峰期) 后期 ──────────────────────── 仔猪饲料 4.0 - 5.0 生长肥育猪 7.0 - 8.0 肉用仔鸡饲料 5.0 5.0 5.0 产蛋后备鸡饲料 5.5 6.0 7.0 产蛋鸡饲料 5.5 5.0 6.0 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

37. 二、影响动物对CF消化率的因素 (一)动物种类 反刍＞单胃草食(马,驴,兔)＞单胃(猪,禽) 畜禽对CF的消化率(%) 动物种类 消化部位 消化率 牛、羊 瘤 胃 50-90 马 盲 肠 13-40 猪 盲 肠 3-25 兔 盲 肠 65-78 鸡 盲 肠 20-30

38. (二)饲料因素 一切影响微生物生长、繁殖的因素 1.日粮CP水平:适当的CP有助于微生物生 长、繁殖、活力→CF消化率↑ 2.日粮CF水平：CF水平↑CF本身消化率↓， 其他养分消化率也↓。 3.矿物元素：Ca、P、S、Co、NaCI对微生 物生长、繁殖影响较大。

39. 4.某些饲料添加剂：高精料日粮中添加缓冲剂 （如NaHCO3等）、瘤胃素等。 5.饲料的加工、处理： (1)过细→反刍↓，瘤胃酸度；通过瘤胃 速度↑，消化率↓。 (2)一定的温度、压力、碱化、发酵、加酸、 酶等处理。

40. 复习思考题 1.CF主要包括哪些物质？成年猪禽、成年马兔、成年牛羊、幼龄动物对其消化、利用如何？ 2.碳水化合物的主要营养作用有哪些？ 3.为什么日粮中粗饲料比例低(CF低)，乳脂含量会降低？ 4.影响动物对CF消化率的主要因素有哪些？ 5.初生哺乳动物对淀粉的消化利用如何?