碳水化合物的營養與價值

追夢赤子心ubuq 2018-06-14

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碳水化合物是多羥基醛或多羥基酮，以及水解所產生這類結構的物質，含C、H、O，有些含N、P、S，通式(CH2O)n。動物飼料中2/3為(CH2O)n，但動物產品中(CH2O)n含量不足1%，主要起供能的作用。動物對(CH2O)n沒有特殊的要求。因此，飼養標準中不列(CH2O)n的需要量。

碳水化合物及其營養生理功能

碳水化合物分類

化學分類：

單糖
由一個分子組成的最簡單而不能水解的碳水化合物，食物中重要的單糖有葡萄糖、果糖和半乳糖。

低聚糖或寡糖（2～10個糖單位）
由3—9個糖分子聚合而成；
常見的幾種重要的寡糖：低聚果糖（存在于水果蔬菜中，是雙歧桿菌的增殖因子）、大豆低聚糖（存在于豆類中，是雙歧桿菌的增殖因子）。
多聚糖（10個糖單位以上）：
由10個及以上的單糖分子聚合而成，可水解成各種單糖
種類來源有：淀粉見圖1（單胃動物的主要能源，主要來源于玉米，和其他禾本科植物籽實。）；結構性多糖分為纖維素、半纖維素、果膠、木質素和非淀粉多糖
其他衍生物

非淀粉多糖

(nonstarch Polysaccharides, NSP)

1、非淀粉多糖概念：主要由纖維素、半纖維素、果膠和抗性淀粉(阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖、甘露聚糖、葡糖甘露聚糖等)組成。

2、NPS的分類：不溶性NSP(如纖維素)；可溶性NSP(如β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖)。

3、可溶性NSP的性質和抗營養作用：

豬雞消化道缺乏相應的內源酶而難以將其降解；其與水分子直接作用增加溶液的黏度，且隨多糖濃度的增加而增加。

多糖分子本身互相作用，纏繞成網狀結構，引起溶液黏度大大增加，甚至形成凝膠。

因此，可溶性NSP在動物消化道內能使食糜變黏，進而阻止養分接近腸黏膜表面,最終降低養分消化率。

圖1 谷物豆類中非淀粉多糖類型含量（％）

碳水化合物的營養生理功能

1. 供能和貯能：

直接氧化供能
轉化為糖元（肝臟、肌肉）-短期存在形式
轉化為脂肪長期貯備能源

2. 構成體組織：

戊糖構成核酸
粘多糖，結締組織的重要成分
糖蛋白，細胞膜的組成成分糖脂、幾丁質、硫酸軟骨素

3. 作為前體物質

為反芻動物瘤胃利用非蛋白氮（NPN）合成菌體蛋白或重組合成菌體蛋白和動物體內合成非必需氨基酸（NEAA）提供碳架。

4. 形成畜產品

奶、肉、蛋

單胃動物碳水化合物營養

消化吸收

主要部位在小腸，在胰淀粉酶作用下，水解產生麥芽糖和少量葡萄糖的混合物。
α-淀粉酶只能水解α-1.4糖苷鍵，因此，支鏈淀粉水解終產物除了麥芽糖外，還有支鏈寡聚糖，最后被寡聚1,6-糖苷酶水解，釋放麥芽糖和葡糖。
水解產生的單糖經主動轉運吸收入細胞，順序為：半乳糖>葡糖>果糖>戊糖。
未消化吸收的C·H2O進入后腸，在微生物作用下發酵產生VFA。
幼齡動物乳糖酶活性高，斷奶后下降，蔗糖酶在幼齡很低，麥芽糖酶斷奶時上升。

圖2 碳水化合物的消化吸收

代謝

葡萄糖單胃動物的主要能量來源，是其他生物合成過程的起始物質；
血液葡萄糖維持在狹小范圍內

單胃動物： 70-100 mg/100ml

反芻動物： 40-70mg/100ml

禽： 130-260 mg/100ml

血糖維持穩定是二個過程的結果:

（1）葡萄糖從腸道、肝和其他器官進入血液；

（2）血液葡萄糖離開到達各組織被利用（氧化或生物合成）。

血糖來源：

（1）從食物消化的葡糖吸收入血；

（2）體內合成，主要在肝，前體物有AA、乳酸、丙酸、甘油、合成量大，但低于第(1）途徑；

血糖去路：

1)合成糖原；

2)合成脂肪；

3)轉化為AA，葡糖代謝的中間產物為非EAA提供C骨架；

4)作為能源：葡糖是紅細胞的唯一能源，大腦、N組織、肌肉的主要能源。

纖維物質的作用

1. 營養作用：

單胃動物用一定量纖維物質，起填充消化道的作用，產生飽感。
刺激胃腸道發育，促進胃腸運動，減少疾病。
提供能量，單胃動物CF在盲腸消化，可滿足正常維持需要的10%~30%。
改善胴體品質（瘦肉率、乳脂率）。
改善母豬繁殖率降低飼料成本。

2、缺點：

適口性差，質地硬粗，減低動物的采食量。
消化率低(豬為3%~25%)，且影響其它養分的消化，與能量、蛋白的消化呈顯著負相關。
過量飼喂影響生產成績，實質是影響能量的利用率

日糧纖維的作用效果

生長肥育豬：降低屠宰率、增加瘦肉率、減少下痢
繁殖母豬：改善繁殖性能、改變乳成分、促進仔豬生長、填充作用（動物福祉）、減少母豬異常運動

纖維飼料的適宜用量

生長肥育豬
干物質：±20%、粗纖維：7~10%、NDF ：±25%、維持能：15-30%
繁殖母豬
干物質：±50%、粗纖維：13~15%。

反芻動物碳水化合物營養

消化吸收

反芻動物消化C·H2O與單胃動物不同，表現在：消化方式、消化部位和消化產物。

飼料C·H2O→葡糖→丙酮酸→揮發性脂肪酸（volatile fatty acid, VFA)，單糖很少；
瘤胃是消化C·H2O的主要場所，消化量占總C·H2O進食量的50-55%。

反芻動物瘤胃內碳水化合物消化過程見下圖所示

圖3 反芻動物瘤胃內碳水化合物消化過程

1．消化過程

C·H2O降解為VFA有二個階段：

1)復合C·H2O（纖維素、半纖維素、果膠）在細胞外水解為寡聚糖，主要是雙糖（纖維二糖、麥芽糖和木二糖）和單糖；

2)雙糖與單糖對瘤胃微生物不穩定，被其吸收后迅速地被細胞內酶降解為VFA，首先將單糖轉化為丙酮酸，以后的代謝途徑可有差異，同時產生CH4和熱量。

飼料中未降解的C·H2O占采食C·H2O總量的10%~20%，這部分在小腸由酶消化，其過程同單胃動物，未消化部分進入大腸發酵。

2．瘤胃發酵產生的VFA種類及影響因素

奶牛瘤網胃每天的VFA產量3-4kg，綿羊300-400g
主要VFA包括乙酸(acetate)、丙酸(propionate)、丁酸(butyrate)，其比例受日糧因素影響很大，如日糧組成（精粗比）、物理形式（顆粒大小）、采食量和飼喂次數等。
還有少量VFA，包括有異丁酸(isobutyrate)、戊酸(valerate)、異戊酸(isovalerate)等
乙酸是主要酸，喂粗料時產量高，喂谷物時丙酸產量高；乙酸丙酸比是衡量日糧精粗比的重要指標，正常情況下在2.5-3.5:1。
加瘤胃素可提高丙酸比例，有利于肉牛育肥。
飼料磨粉或制粉可提高丙酸產量
VFA的濃度受吸收和產出的平衡調節