碳水化合物对猪营养及健康的作用黄瑞林

碳水化合物对猪营养及健康的作用印遇龙 黄瑞林 李铁军 范明哲 唐志如中国科学院亚热带区域农业研究所湖南 长沙 410125 w 一、研究碳水化合物的科学意义w 二、碳水化合物的分类w 三、碳水化合物的消化与吸收w 四、非淀粉多糖(NSP)对猪营养与肠道微 生物发酵的影响w 五、寡糖与抗性淀粉对猪营养健康的影响w 六、结论一、科学意义w 动物的主要供能物质(占生产成本50%)w 糖基化蛋白质合成及各种生命过程w 调控肠道微生物w 调控机体免疫力w 人类保健作用(减肥、防癌)w 糖生物学的兴起二、碳水化合物的分类w 碳水化合物的分类依据:聚合程度 组成糖的特性 糖苷键的类型 在小肠的吸收状态食品碳水化合物的分类(Englyst and Hudson,1996)类型组成成分小肠水解与吸收状况包括在分析的NSP残基Englyst AOACNSP residue糖葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖绝大多数No No糖醇山梨糖醇、木糖醇、乳糖醇、麦芽糖醇很少No NoResistant SC(低聚果糖、低聚半乳糖、焦糊精、多聚葡萄糖)麦芽糖不能能No NoNo No淀粉快速消化淀粉慢速消化淀粉抗性淀粉能能不能No NoNo NoNo Partly存在于植物细胞壁(日粮纤维)其它NSP(如果胶、胶浆，其它分离的NSP)不能不能Yes YesYes Yes体外试验淀粉的营养分类（Englyst等,1992）淀粉类型样品来源小肠中可能的消化状况快速消化淀粉新鲜烤淀粉食品快速慢速消化淀粉大多数生谷物慢，但可完全抗性淀粉 1.生理上不接受的淀粉 2.抗消化淀粉颗粒 3.变性或老化淀粉磨碎不全的谷物与种子生马铃薯、香蕉冷淡烤马铃薯、面包、玉米片抗消化抗消化抗消化食品碳水化合物的分类(Englyst and Hudson,1996)类型组成成分小肠水解与吸收状况包括在分析的NSP残基Englyst AOACNSP residue糖葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖绝大多数No No糖醇山梨糖醇、木糖醇、乳糖醇、麦芽糖醇很少No No短链碳水化合物(SC)溶于80%乙醇Resistant SC(低聚果糖、低聚半乳糖、焦糊精、多聚葡萄糖)麦芽糖不能能No NoNo No淀粉快速消化淀粉慢速消化淀粉抗性淀粉能能不能No NoNo NoNo Partly存在于植物细胞壁(日粮纤维)其它NSP(如果胶、胶浆，其它分离的NSP)不能不能Yes YesYes Yes植物食品NSP的糖组成（Yin等2000；Yin等2001）样品总NSP鼠李糖果糖阿拉伯糖木糖甘露糖半乳糖葡萄糖糖醛酸小麦溶不溶总1.412.6140.030.040.020.040.333.620.175.250.030.170.350.380.172.560.250.55大麦1溶不溶总1.4212.313.70.0190.030.020.030.242.960.124.80.0290.210.220.270.593.680.180.35大麦2溶不溶总2.0910.612.70.090.090.050.070.302.210.233.90.130.200.340.350.743.480.210.30小麦麸溶不溶总3.268.972.10.0760.180.0680.980.6417.30.4732.20100.510.741.420.614.30.52.01米糠溶不溶总3.074.177.140.070.200.051.00.5219.50.4135.20.10.610.641.000.5014.60.412.03三、碳水化合物的消化与吸收w 淀粉的消化（体外试验）根据Englyst等（1992）等体外测定方法，通过控制酶水解，用葡萄糖氧化酶测定释放葡萄糖的量来确定淀粉的类型。分别为总淀粉量(TS)、快速消化淀粉(RSD)、慢速消化淀粉(SDS)、不消化淀粉(RS*)和快速可利用葡萄糖(RAG)*目前欧洲人膳食标准是RS量为34克三、碳水化合物的消化与吸收w 淀粉消化指数：SDI =(RDS/TS)100 人类食品营养学采用血糖指数反映碳水化合物的生糖效率并指导特殊适用人群食品的生产。一些食物中碳水化合物消化率（体外）(g/100gDM)(Englyst等1992)样品RDSSDSRSTSSDIRAG小麦面粉40392814940玉米7323789481燕麦5762658849白稻米60126789381煮熟稻米7811799886马铃薯淀粉619759965香蕉粉315577546大豆2716649558豌豆122520609葡萄糖100100100100三、碳水化合物的消化与吸收w 回肠末端消化率 日粮纤维类型影响NSP、ADF和NDF的回肠末端消化率。饲喂水平、取样技术亦有影响。生长猪饲喂一些饲料原料，日粮纤维回肠末端消化率(数据来源Yin等1993，1994，2000，2001；Bach Knudsen等1991)日粮NSPADFNDF日粮NSPADFNDF稻米粉2338玉米3962花生饼粉3241Jack bean2564菜籽粕3746Mung bean1566棉籽粕4044脱壳大麦20大豆3846粗小麦粉30豌豆3152燕麦麸36小麦麸153858甜菜渣37三、碳水化合物的消化与吸收w 糖和淀粉的吸收 研究糖和淀粉吸收最直接的方法是门静脉-动脉插管技术。(与血糖指数比)该方法由Rerat等(1980)和Yen等(1987)建立，但手术难度大且费时。我们对该技术作了些改进，使得该项技术更容易操作（Huang等2003；黄瑞林等2003；Yin等2003）。门静脉-动脉插管技术 插管位置图门静脉-动脉插管技术 实际操作图采食不同种类碳水化合物后8小时内门静脉血液中葡萄糖含量(g)(数据来源Rerat等1984；Yin等2003*)CHO摄入量CHO种类不同时间出现在门静脉中的葡萄糖含量(g)2h4h6h8h400葡萄糖65.2156.3195.4207.5400蔗糖48.496.2123.6137.0400乳糖25.750.567.277.4400玉米淀粉61.7110.7148.0183.2800葡萄糖133.2304.6413.9509.7800蔗糖69.2162.1237.1283.5800乳糖20.539.657.473.5800玉米淀粉88.7185.9254.0309.0337玉米淀粉52.591.3123.9131.2(7h)293玉米淀粉+8%果胶39.967.293.799(7h)四、非淀粉多糖(NSP)对猪营养与胃肠道微生物发酵的影响w NSP(特别是可溶性NSP)有抗营养特性 增加消化道的粘性；隔离养分，降低其消化率；增加内源性氮的排出；增加胃肠道细菌的发酵。可溶性果胶对猪日粮有机物、粗蛋白、氨基酸表观消化率与粪氮排出的影响(数据来源Mosenthin等1994)（*p0.05;*p0.01）对照组果胶（7.5%）标准误有机物85.974.1*0.22粗蛋白83.869.0*2.36精氨酸91.583.3*1.21组氨酸88.574.6*0.96异亮氨酸84.969.5*0.78亮氨酸85.071.5*0.92赖氨酸86.572.8*0.85蛋氨酸80.470.2*0.89苯丙氨酸82.667.7*1.36苏氨酸77.257.4*1.72缬氨酸82.565.1*1.11总氮2.394.15*0.06细菌氮1.772.98*0.13非细菌氮0.621.17*0.09仔猪腹泻发生率与日粮可溶性NSP含量间的关系（资料来源Pluske等1996）测定肠到道微生物区系的PCR-DGGE方法w 细菌细胞样品的收集w DNA提取与纯化w PCR扩增w DGGE分离（基因指纹）w 克隆w 测序w 基因银行对比分析微生物微生物DNA提取和纯化过程提取和纯化过程五、寡糖与抗性淀粉对猪营养、健康的影响w 寡糖 寡糖的研究历史 寡糖的分类和结构特点 寡糖的生理功能 寡糖的营养功能寡糖的分类与结构特点名 称单糖分子分子间结合特点异麦芽寡糖(iso-maltooligosaccarides)葡萄糖-1,6糖苷键麦芽低聚糖(maltooligosaccharides)葡萄糖-1,2糖苷键果寡糖(fructooligosaccharides,FOS)果糖-1,2糖苷键+蔗糖龙胆二糖(gcatiooligosaccharides)葡萄糖-1,6糖苷键寡乳糖(galactooligosaccharides,GAS)半乳糖-1,6糖苷键+蔗糖寡木糖(xylooligosaccharides)D-木糖D-木糖或其它碳糖与D-木糖第4位羟基生成糖苷键寡甘露糖(mannanoligosaccharides,MOS)甘露糖-1,2或1,3或1,6糖苷键+葡萄糖寡糖的生理功能w 改善消化道微生物区系w 提高免疫力 促进双歧杆菌的增殖 具有免疫佐剂的功能 激活体液免疫和细胞免疫系统检测免疫应答取样新方法 淋巴导管插管技术导管位置五、寡糖与抗性淀粉对猪营养、健康的影响w 抗性淀粉 抗性淀粉具有寡糖相同的功能，但更能影响微生物的代谢，刺激大肠乳酸杆菌的繁殖。增加粪便体积，减少结肠癌的发生率。结 论w 碳水化合物是主要能量来源。w 某些成分能限制采食、影响消化吸收、生产性能。但这些成分可被用来开发功能性食品。w 生命细胞中糖基化作用，与蛋白质一样在生命过程中有相同的生物功能。w 寡糖和抗性淀粉能调节胃肠道微生物区系、增强免疫力、保健防癌（结肠）w 提示我们在稻米和玉米深加工时可以“各取所需，各得其利”。谢 谢！