饲料的结构与成分

饲料的结构组织亚类型主要功能细胞类型细胞内容物细胞壁表皮组织表皮保护作用气孔、毛细胞色素、二氧化硅，很少有叶绿素薄，外包有几丁质、蜡质、有时栓化（木栓细胞）周皮保护作用维管组织韧皮部疏导和贮藏养料筛胞、伴胞、纤维细胞、薄壁细胞活的原生质体，有时有分泌作用，如乳胶当功能失去时，细胞壁木质化木质部输导水分管胞、导管分子常在成熟时细胞内容物失去壁厚，木质化，且成雕刻状纹，有时穿孔基本组织薄壁组织代谢和贮藏叶肉、髓、胚乳有活的原生质体，内有叶绿素、各种贮藏产物及大液泡壁薄，未木质化，但有时增厚以贮藏多糖厚角组织支持幼组织有活的原生质体，内有叶绿体壁很厚，初生壁通常木质化厚壁组织支持和加强组织强度纤维细胞、石细胞成熟时无活的原生质体壁厚，且木质化植物组织类型及其主要功能和细胞类型及其结构植物细胞内容物原生质体质膜细胞器胞液植物细胞间物质：细胞壁不同类型细胞的细胞壁的结构1.薄壁细胞细胞壁薄而柔软，存在于植物代谢活跃的组织，或在叶内和其他绿色组织中进行光合作用，或在茎、根、籽实和果实中贮藏营养物质。2．表皮细胞植物表皮细胞的外表面分泌有不可渗透的角质层，其外面还常有结构复杂的蜡质层。表面分布的气孔可供气体交换，包括水蒸气的进出。由于角质层有抗消化作用，它可原封不动地通过消化道而从粪中排出。3．厚壁细胞厚壁细胞具有很厚的细胞壁，有时无细胞内容物。厚壁细胞使得植物器官具有很强的坚韧性。这些细胞间的紧密结合形成纤维束。它们常常与维管组织联系在一起，通过维管组织运送水分和溶解在水中的营养物质及代谢产物。4．韧皮部和木质部维管组织包括韧皮部和木质部，它们是两个复杂的组织。水分是通过木质部运输，营养物质和代谢产物是通过韧皮部输送。木质部抵抗微生物的降解作用比韧皮部强。饲料的成分及其化学性质碳水化合物有机酸脂类维生素蛋白质核酸无机物矿物质有机物干物质水分饲料饲料中的主要成分水分各种饲料均含有水分，其含量差异很大。同一种饲料植物，收割期不同，部位不同，水分含量也不一样。水分含量多不利于饲料的贮存和运输，会因饲料本身的酶的作用和微生物的繁殖活动而变质，一般保存饲料的水分以不高于14％为宜。饲料的含水量对饲料的保存和加工有非常重要的影响。水在饲料中的存在形式自由水：是一种含于动植物体细胞间、与细胞结合不紧密、容易挥发的水，也称为游离水。结合水：是与饲料成分中的蛋白质活性基团(—OH、=NH、—NH2、—COOH、—CONH2)和碳水化合物的活性基团(—OH)以氢键结合而难以挥发的水，也称为束缚水。水分活性饲料中的水分含量都随环境条件的改变而变化。Aw=P/Pmax水果等含水量高的物质，其Aw值为0.98～0.99，而谷物和大豆类等水分少的干燥物质的Aw值为0.60～0.64。微生物可以繁殖的饲料Aw值为：细菌不得低于0.90(多数为0.94～0.99)；酵母为0.88；霉菌为0.80。碳水化合物碳水化合物是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。碳水化合物的分子组成结构可用通式(CH2O)n(n≥3)描述。碳水化合物是植物性饲料中含量最多的营养成分，一般约占植物体干物质总重的40％～80％，如在植物种子中可溶性碳水化合物含量为65％～80％(豆类除外)。碳水化合物根据单糖的聚合度和组成，主要分为单糖、寡糖和多糖三大类。单糖和寡糖通常又称为“糖”(sugar)，并代表典型的碳水化合物。(1)单糖是构成碳水化合物的基本单位，如甘油醛、赤藓糖、木糖、葡萄糖、甘露庚酮糖、氨基糖等。(2)寡糖(低聚糖)是由2～10个单糖分子连接而成，如蔗糖、棉籽糖、甘露寡糖、果寡糖、寡乳糖等。(3)多糖(多聚糖)是由10个以上单糖分子连接而成，如淀粉、纤维素、果胶等。此外，尚含一些糖类衍生物。单糖单糖是不能再被水解的最简单的一类碳水化合物，它构成碳水化合物的基本单位。每种单糖都有醛糖和酮糖，因此单糖有链状结构和环状结构，饲料中普遍以环状结构形式存在。单糖中以戊糖(五碳糖)和己糖(六碳糖)最为常见。戊糖游离状态的戊糖很少，多作为多糖成分(L-阿拉伯糖、D-吡喃木糖)或核酸成分(D-核糖、D-脱氧核糖)存在。戊糖不能被动物直接吸收利用，只有在动物的胃肠道内被微生物发酵成低级脂肪酸后才能被动物吸收利用，如反刍动物可借助瘤胃微生物发酵作用，使90％以上木糖被消化利用。己糖D-葡萄糖。D-葡萄糖以游离和结合型广泛存在于大自然。水果中以游离状态存在；在人和动物的血液中，血糖主要为葡萄糖；天然存在的寡糖中含有葡萄糖的物质很多，而且淀粉、糖原、纤维素、葡聚糖、支链淀粉等多糖都是D-葡萄糖的聚合物。葡萄糖在动物的胃肠道内不需要发生任何变化即可被动物直接吸收利用。D-果糖。D-果糖与葡萄糖一样广泛存在于大自然，以水果中居多。游离型多与葡萄糖、蔗糖共存，在蔗糖、棉籽糖、蜜三糖等寡糖中均存在。果糖的甜度在糖类中是最大的，在饲料工业上颇受重视。果糖也可被动物肠道直接吸收，在体内被磷酸化，生成果糖-1-磷酸，果糖-6-磷酸，果糖-1,6-二磷酸，进入糖类代谢，在供能上与葡萄糖相同。半乳糖。天然存在的半乳糖有D型和L型两种，但没有游离型。D型存在于乳糖和棉籽糖等寡糖中，在半纤维素的组成中也有。L型存在于洋菜主要成分的半乳聚糖和亚麻籽的黏性物中。半乳糖在动物胃肠道内也可直接被吸收，先被磷酸化成半乳糖-1-磷酸后再转变为葡萄糖磷酸而代谢。D-甘露糖。D-甘露糖在橘子皮、发芽种子、糖蜜等中有微量的游离状态的甘露糖，它是多糖槐芋露聚糖的成分，而且以糖蛋白的形式存在于卵白蛋白和血清蛋白中。寡糖寡糖一般是指由2～10个单糖通过糖苷键聚合而成的一类糖，与酸加热反应后可水解成各种单糖。包括双糖、三糖、四糖、五糖等。植物组织中存在的双糖主要有蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖、海藻二糖、蜜二糖等，而动物乳中则含有较多乳糖。寡糖中的糖苷键有α和β两种，结合的位置为(1，2)、(1，3)、(1，4)、(1，6)等碳位，而且有一种或两种以上结合的混合物，因而种类繁多。蔗糖：是由葡萄糖和果糖聚合成的一种非还原性二糖，广泛存在于水果、花和种子中。蔗糖在酸或转化酶作用下水解为D-葡萄糖和D-果糖。麦芽糖：是由2分子葡萄糖以α-1，4糖苷键连接缩合生成，属还原性双糖。广泛存在于植物的叶、发芽的种子中，尤其是麦芽中含量多，故称为麦芽糖。乳糖：是半乳糖以α-1，4糖苷键与葡萄糖结合而成的一种还原性双糖，仅存在于哺乳动物乳中，故称为乳糖。动物种类不同，乳中含量不同。成年动物很容易消化蔗糖和麦芽糖，但动物出生后早期，消化道内蔗糖酶和麦芽糖酶的活性很低，不能消化蔗糖和麦芽糖。而幼龄动物的肠道中乳糖酶的活性很高，能很好地消化母乳或人工乳中的乳糖。但随年龄的增长(如仔猪5周龄以后)，乳糖酶的活性急骤降低。因此，为幼龄动物配制人工乳时应注意对糖的选择。纤维二糖：是2个葡萄糖分子以β-1，4糖苷键连接而形成的，是纤维素的基本构成单位。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。棉籽糖、水苏糖和毛蕊五糖：是豆类中最常见的寡糖。棉籽糖是由D-半乳糖、D-葡萄糖和D-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、成熟的甜菜及豆类植物中有一定含量(约0.5％)，水解后得半乳糖、葡萄糖和果糖。棉籽糖分子中再连接一个半乳糖即为水苏糖(四糖)，在此基础上再连接一个半乳糖即为毛蕊五糖(五糖)。这些寡糖分子中的半乳糖均为α-糖苷键连接，动物肠道中没有相应的消化酶，所以动物本身不能消化这些寡糖，但是大肠中微生物可以发酵产生大量气体(如H2和CO2)。所以动物食入豆类过多，容易发生胀气。甘露寡糖：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α-1，6、α-1，2、α-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(葡甘露寡聚糖)。作为饲料添加剂用的甘露寡糖多为二糖、三糖、四糖等结构的混合物。果聚糖：是一类低分子量的多聚糖，相对分子质量约为8000，由30～35个β-D-呋喃果糖残基通过β-1，2和β-1，6键连接。果聚糖存在于谷物、洋葱、洋蓟等植物中，能抵抗内源酶消化，因此被视作日粮纤维的一部分。多糖多糖是单糖的高分子量聚合物，由10～10000个单糖分子或单糖衍生物缩合、失水，通过糖苷键连接而成。按照单糖的组成，多糖可分为同聚多糖和杂聚多糖。多糖从结构上区分包括直链多糖和支链多糖。支链多糖均含有特征性主链，根据主链上占主导地位的糖来命名为某聚糖。如淀粉和纤维素均由葡萄糖构成，命名为“葡聚糖”；瓜尔胶中由甘露糖构成主链，半乳糖构成侧链，命名为“半乳甘露聚糖”；以糖醛酸为主要糖的多糖，命名为“糖醛酸聚糖”。多糖广泛分布于植物和微生物体内，动物体内也有少量分布(主要为糖原)。从其功能角度考虑多糖可以分成营养性多糖(贮存性多糖，贮藏能量)和结构性多糖(支撑细胞)，如淀粉、菊糖、糖原等属营养性多糖，纤维素、半纤维素、果胶、壳质、硫酸软骨素等属结构性多糖。淀粉淀粉广泛分布于植物根、茎、种子内，是高等植物体内碳水化合物的主要贮藏形式。自然界中以颗粒状存在，淀粉粒的大小和形状依植物的种类不同而异。植物中的淀粉一般是直链淀粉和支链淀粉的混合物。直链淀粉是300～400个葡萄糖分子通过α-1，4糖苷键连接的链状分子形成的螺旋结构，溶于热水，遇碘呈蓝色；在支链淀粉中，葡萄糖分子通过α-1，4糖苷键连接形成主链，在分支处有α-1，6糖苷键与主链形成支链。支链淀粉不溶于热水，但可以在热水中吸收水分，膨胀成糊状，遇碘呈红色。不同植物性饲料所含的直链淀粉和支链淀粉比例不同，大多数情况下以支链淀粉为主，占到淀粉总量的70％～80％。其余为直链淀粉；而糯米、黏高梁中99％的淀粉属支链淀粉。一般，在谷实中，直链淀粉／支链淀粉约为20／80～30／70。不同谷实中直链淀粉／支链淀粉的差异，与品种、土壤、生长季节、生长期长短、贮存时间及条件等多种因素的影响有关。尤其是直链淀粉在淀粉合成中特别容易受到外界环境的影响，从而直链淀粉和支链淀粉比例变异很大。豆类中淀粉含量不高(如大豆仅含0.4％～0.9％)，且全部是直链淀粉。直链淀粉是线性结构，分子内含有大量的氢键，可能形成疏水的晶体结构，从而对抗淀粉水解的酶作用。例如，含量为70％的高直链淀粉玉米中，约30％是抗性淀粉。因此，淀粉中直链淀粉含量越高，单胃动物的消化率越低。对淀粉的悬浮液加热到55℃以上时，淀粉粒突然膨胀，分裂成黏稠的胶体溶液，称为淀粉的“糊化或凝胶化作用”或“淀粉α-化”。淀粉的部分水解产物称为糊精。糊精的存在，使面包皮、吐司和部分膨化的谷类具有特殊的香味。淀粉糊化的实质是淀粉分子间氢键断裂和联系变松散，因此淀粉糊化有利于提高动物的消化率。一般支链淀粉易于糊化。糊化淀粉缓慢冷却或在室温下长期放置后变得不透明，甚至产生沉淀，此现象即称淀粉的老化(或回生)。淀粉老化的实质是相邻分子间断裂的氢键逐渐恢复，部分致密、高度晶化的淀粉分子微束重新形成，老化的淀粉较难以被淀粉酶水解，被称为抗性淀粉。直链淀粉更易老化。淀粉的加热和冷却改变了淀粉的构象，使淀粉抵抗淀粉酶的消化。支链淀粉与直链淀粉的比例大小对抗性淀粉的形成有显著的影响，其比值越小，抗性淀粉的含量越高，动物对淀粉的消化率越低。糖原糖原是动物体内的多糖。除酵母中含量较高外(占干物质的3％～20％)，一般饲料中含量极微。糖原由葡萄糖聚合而成，结构与支链淀粉相似，其直链单位具有11～18个以α-1，4糖苷键连接的葡萄糖分子，分支也是通过α-l，6糖苷键连接。糖原没有还原性，遇碘呈红色。糊精是淀粉和糖原水解过程中的一个中间产物。纤维素纤维素是最主要的植物结构性多糖，是植物细胞壁的主要结构成分。在纤维素分子中，约15000个葡萄糖以β-1，4键连接成直链，以纤维二糖为重复单位，在链的内部和链与链之间的氢键可以延伸，从而形成结实的、键合紧的、强度很大的纤维素结构，