第二章 饲料化学(1)(精品)

单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章、饲料化学,碳水化合物,含氮化合物,脂 类,矿 物 质,维 生 素,水 分,其 他 成 分,11/18/2024,1,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,化学基础,，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基础。,11/18/2024,2,第一节 碳水化合物,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,：一般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。,11/18/2024,3,碳水化合物,的名称来源于法语,de carbone(,氢氧化物，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,三大元素遵循,C:H:O,为,1:2:1,的结构规律构成基本糖单位，可用通式,(,CH,2,O)n,描述不同碳水化合物分子的组成结构。但少数碳水化合物并不遵循这一结构规律。,根据单糖的聚合度,，主要分为,3,大类,(,如图,2,1，,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,),。,11/18/2024,4,一,单 糖,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。,其分子结构特点,：,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，从化学结构特点看，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,(,如果糖,),（如图,2-2,）。,11/18/2024,5,图2-2 醛糖与酮糖的结构式,CHO,CH,2,O,（CHOH）n,CO,CH,2,OH （CHOH）n-1,CH,2,OH,醛糖 酮糖,11/18/2024,6,单糖不仅有,链状结构,，同样还有,环状结构,（如图,2-3,）。一般在单糖分子中碳原子数达,5,个,时可借助“,氧桥,”形成稳定的环。,单糖的链状结构和环状结构实际上是同分异构体。环状结构最重要，例如葡萄糖在晶体状态或水溶液中，绝大部分是环状结构，在水溶液中链状结构和环状结构可以互变。,11/18/2024,7,OH,HC CH,2,OH,（CHOH）n-1,O,HO,C,HC (CHOH),n-1,O,CH,2,OH CH,2,环状醛糖 环状酮糖,图,2-3,环状醛糖与环状酮糖的结构式,11/18/2024,8,所有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指标。,甘油醛为例说明糖的旋光性。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,（如图,2-4,）,11/18/2024,9,CHO CHO,H C OH HO C H,CH,2,OH CH,2,OH,D(+)-,甘油醛,L(-),甘油醛,图2-4,D-,甘油醛和,L,甘油醛的结构式,11/18/2024,10,由于单糖分子中既具有醇的结构（,CHOH,）,，,又有醛基（,CHO）,或酮基（,=,C=O）,的结构，这就使得单糖既可起,多羟醇作用,（如酯化、脱水、脱氧、氨基化等），又可产生,醛,或,酮化学反应,（如氧化还原性）。,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,的还原能力来说明它们的还原性，并作为鉴定还原糖的基础。这些醛糖或酮糖在化学反应或酶促反应中被氧化成糖酸（还原糖）或被还原为醇。,11/18/2024,11,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应转化而来)糖中,最甜,者，供能上虽与葡萄糖相同，但在吸收、运载等营养生理过程中却存在一定的差异，故应注意合理利用。,11/18/2024,12,二、低聚糖,低聚糖,（,oligosaccharide）,一般是指由,2,10个单糖通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。,11/18/2024,13,双 糖,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,：中则含有较多乳糖。,双糖在动物体消化道内需经相应酶作用分解成单糖，才能被动物体吸收利用。,11/18/2024,14,蔗糖,（,sucrose）,是由葡萄糖和果糖组成的一种非还原性二糖。含量较高的有甜菜（,15,20,）、甜高梁,（10,18,）、甘蔗（,10,15,）、枫树（,3,6,）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，若喂蔗、果糖，则可引起乳猪严重下痢，一般乳猪,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发展更,慢，,2,月龄,时才可利用。,11/18/2024,15,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，也属一种还原性双糖。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。,11/18/2024,16,乳糖,（,lactose）,是半乳糖以,-1,4,糖苷键与葡萄糖结合而成的一种还原性双糖，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，除被肠道微生物发酵后吸收外，剩余者排出体外，造成浪费。,11/18/2024,17,纤维二糖（,cellobiose）,纤维素的基本构成单位，也是其它不少多糖和糖甙的组成成分，它是,2,个葡萄糖分子以,-1,4,糖苷键连接的。自然界中无游离态，只有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糖。动物体内无相应水解它的酶,(,-,葡萄糖苷酶,),，故,无法直接利用,。,11/18/2024,18,其他双糖：,蜜二糖、龙胆二糖、松二糖等。,11/18/2024,19,其它常见的低聚糖,主要有棉籽糖、水苏糖等。,三糖,主要的三糖（,trisacoharide,）,有棉籽糖、甘露三塘等。棉籽糖是由半乳糖、葡萄糖和果糖组成的一种无还原性三糖，棉籽中含量较高（约8,.0,），大豆、成熟的甜菜、蔗糖废糖蜜中有一定含量（约,0.5,）。,11/18/2024,20,四糖,（,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,(,Stachys,),植物含量较高。,11/18/2024,21,甘露寡糖,（,manoligosaccharide,MOS）,又称,甘露低聚糖,或,葡甘露寡聚糖,，是由几个甘露糖分子或甘露糖与葡萄糖通过,-1,6、-1,2,或,-1,3,糖苷键连接组成的低聚糖。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。甘露寡糖不为单胃动物消化酶分解。有报道：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生产的作用。,11/18/2024,22,利用低聚糖应注意的问题,1.,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行发酵，但常产生引起胃肠臌气的气体如,CO,2,和,H,2,。,因此，豆类或豆类产品等食入过多时，易发生肠胃臌胀。,2.,低聚糖中，有的有还原性如麦芽糖，有的无还原性如蔗糖。了解还原性的意义在于，原料或成品中单糖或还原性糖的羰基，在加热或长期贮藏过程中，易与氨基酸或胺发生缩合反应,(,羰氨反应,),，并产生黑褐色素称为“褐变反应”或“,美拉德反应,”,(,Maillard,Reaction)。,结果降低了饲料中氨基酸效价。,11/18/2024,23,三、多糖,多糖,（,polysaccharide）,是由,10,个糖单位以上单糖分子经脱水、缩合而成，属一类结构复杂的高分子化合物，一般单糖数多在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）。,从其功能角度，多糖可分成：,营养性多糖,（贮存性多糖）如淀粉、菊糖、糖元等和,结构多糖,，多糖一般不溶于水，只有水解或发酵后才能被动物吸收利用。,11/18/2024,24,淀粉,（,starch）,是由,D,葡萄糖组成的一种多糖，以微粒形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，一般可达,60%70%,；甘薯、木薯、马铃薯中含量约,25,30,。,淀粉分,直链淀粉,(,溶于热水)：葡萄糖以,-1,4,糖苷键连接的链状分子；,支链淀粉,(,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。一般淀粉中，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。豆类淀粉中基本是直链淀粉(如大豆仅含,0.4,0.9,支链淀粉)。,11/18/2024,25,淀粉的特性,可概括为“三化”，即糊化、老化和胶化。,糊化,指天然淀粉颗粒,(,生淀粉、,-,淀粉,),在适当温度,(,不同淀粉、不同温度,),下在水中膨润，分裂成均匀、有粘性的糊状溶液，此现象即称为淀粉的糊化，处于这种状态的淀粉被称为,-,淀粉。一般支链淀粉易于糊化。淀粉糊化的实质是淀粉分子间氢键断裂和联系变松散，故,-,淀粉易于消化利用。,11/18/2024,26,老化,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，此现象即称淀粉的老化。一般直链淀粉易老化。老化的淀粉较难以被淀粉酶水解，不利动物消化利用。淀粉老化的实质是相邻分子间断裂的氢键逐渐恢复。生产中对淀粉的老化特性应特别重视，以防造成浪费。,11/18/2024,27,胶化,是指利用高温或其它手段使,淀粉粒破碎,的过程。淀粉产生胶化的原因是淀粉分子中虽含有很多的羟基，但这些羟基是通过高强度化学氢键结合的，从而使淀粉具有不同程度的抗涨破或抗压碎能力。特别是马铃薯中的淀粉粒，若不经高温处理，猪禽消化道中的酶就无法进入淀粉粒内，从而产生消化障碍。,11/18/2024,28,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粉酶的作用下，降解为多个长短不一的多苷链片段,(,统称糊精,),，然后再变为麦芽糖，最终以葡萄糖的形式被吸收利用。,11/18/2024,29,糊精,（,dextrin),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。据研究，支链淀粉在动物消化过程中可先分解,成,-,极限糊精，,-,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。由于糊精是嗜酸菌的良好培养基，因而在动物消化道内有促进,B,族维生素合成的功效。,11/18/2024,30,糖元,糖元（,glycogen）,结构与支链淀粉相似，是糖在动物