第三章-2-饲料化学.

饲料化学第三章本章学习要点：了解饲料的基本化学组成、基本的名词概念。一、水的作用二、水的存在形式：游离水(freewater)与结合水(boundwater)。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。第一节水分概念：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50%-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(核糖、木糖等)、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。第二节碳水化合物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。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。OCH2OHOHHOHHHOHHOHOHOHHOHOHHOHHHCH2OHα-d-吡喃半乳糖α-L-吡喃半乳糖OCH2OHHOHOHHOHHOHHβ-D-吡喃甘露糖OCH2OHHOHOHHHOHHOHOH2COHOHHOHHCH2OH蔗糖(sucrose)常见糖结构式OHHOHHOHHHOHHOHα-D-xyloseOHPH2COHOHOHα-L-arabinoseOHHOCH2OHOHOHOHα-D-glucoseOHHOHHHOHOHHCH2OHOHα-D-fructoseOCH2OHHOHOHHHOHHOCH2OHHOHHHOHHOHO麦芽糖(malltose)OOOHOHHCH2OHHHOCH2OHHHOHHOHHOHOHHHH乳糖(lactose)OCH2OHHOHOHHHOHOHOHHOHHHOHOHHOH纤维二糖(cellobiose)OHHOHHOHOHOHHHO-PO3HCH2-OHO3P-O-H2CHOHHOHOHHCH2-O-PO3O3P-O-H2CHOHHOHOH其它衍生糖类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(%)牛乳猪乳马乳山羊乳人乳4.5-5.54.96.14.64.0-5.0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)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（mannanoligosaccharides,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。低聚糖应用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（soybeanoligosaccharides）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。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对微生物影响病源菌作用有益菌作用大肠杆菌抑制长双歧杆菌促进鼠伤寒沙门菌抑制干酪乳酸菌促进肉毒梭菌抑制嗜酸乳酸菌促进生孢梭菌抑制德氏乳酸菌促进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。甘露寡糖的附着细菌效果菌株阳性菌数测试菌株数大肠杆菌54118肠炎沙门氏菌44伤寒沙门氏菌45鼠伤寒沙门氏菌413摩氏变形菌1111多种柠檬酸细菌3636肺炎克雷伯氏菌1516粘质杀雷氏菌1212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。3.刺激免疫反应指由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）3、多糖（polysaccharides)OCH2OHHOHHHOHOCH2OHOHHHOHHHHOOOOCH2OHOHHHOHHHO部分直链淀粉结构OCH2OHOCH2OHOHHHOHHHOOHCH2OHHOHHOOHOHOHHOHOH部分纤维素结构淀粉特性：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。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。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。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。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（polyuronicacid）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。果胶有三种形态：原果胶、果胶与果胶酸。OOOOOCOOCH3COOCH3COOH果胶的α－1，4结合构造»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。OHOOOHOHOOHH2COHH2COHNH.COCH3NH.COCH3OH甲壳素β－1，4结合的结构式OOHOHNHCOCH3OHH2COH氨基葡糖一、蛋白质分类：种类多而复杂1、单纯蛋白（simpleprotein)：清蛋白、球蛋白、谷蛋白2、复（结）合蛋白(conjugatedprotein：脂蛋白、核蛋白、糖蛋白、色蛋白、磷蛋白、金属蛋白3、衍生蛋白(derivedprotein)：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。第三节含氮化合物氨基酸天然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二、氨基酸（aminoacid,AA)寡肽又称小肽，是由2－3个氨基酸残基组成的二肽或三肽。三、寡肽施用晖(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%。生物活性肽作用：1、促进氨基酸吸收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。ZamboninoInfante(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。2、促进矿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。CruzSoto(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。3、促进瘤胃微生物对营养物质吸收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)。4、提高生产性能与其它作用一、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（simplelipide)、复合脂类(compoundlipide)、萜类(terpene)、类固醇(steroid)、衍生脂(de