4第四章碳水化合物

第二节 碳水化合物的消化、吸收与代谢
一、 单胃动物对碳水化合物的消化、吸收和代谢
（一）碳水化合物在胃肠道中的消化
胃中不进行 碳水的消化
糊精和麦芽糖
挥发性的 脂肪酸、 二氧化碳 和甲烷
碳水 化合物
十二指肠淀粉酶把淀粉分解成麦芽糖和糊精 在麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶的作用下分解成单糖，被吸收 。单糖的吸收速度不同，半乳糖、葡萄糖、果糖、戊糖依次降低。
大多数淀粉含直链淀粉10％～12％，含支链淀粉80％～90％。 玉米淀粉含27％直链淀粉；马铃薯淀粉含20％直链淀粉；糯米淀粉几乎 全部是支链淀粉；有些豆类的淀粉则全是直链淀粉。
图1-1纤维素分子结构示意图
图1-2 纤维素分子内和分子间氢键示意图
纤维素结构与直链淀粉结构间的差别在于D－葡萄糖单 位之间的连接方式不同，纤维素由7000～10000个葡萄糖分 子组成。分子之间由大量相邻羟基形成的氢键相结合，形 成“带状”双迭螺旋结构。纤维素难于溶解和降解，具有 很强的化学稳定性。不溶于水和碱液。
图1-wk.baidu.com 混合链β-葡聚糖结构示意图
图1-5 半乳糖醛酸初级结构示意图
图1-6 鼠李糖醛酸结构示意图
果胶多糖又称半乳糖醛酸或鼠李糖醛酸，主要由α-1,4半乳糖醛酸主链组成主要存在于豆科植物的中层和初生 细胞壁中。
4、其他化合物
几丁质（N-乙酰氨基糖、CaCO3聚合物)
硫酸软骨素（葡萄糖醛酸、N-乙酰氨基 半乳糖硫酸脂聚合物） 糖蛋白质 糖脂 木质素（苯丙烷衍生物的聚合物）


1927年国际化学名词重审委员会建议用 “糖类(glucide)”代替“碳水化合物 (carbohydrates)”。
这类营养素在常规分析中包括无氮浸出 物和粗纤维。 碳水化合物是动物的主要能量来源。


碳水化合物的概念和分类
1. 单糖 ：丙糖、丁糖、 戊糖（核糖）、
己糖（葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖）
3. 精粗饲料比例对产乳的影响
①饲粮中碳水化合物种类的不同影响瘤胃内挥发 性脂肪酸（VFA）的产量和比例。 ②饲粮中粗饲料比例越高，瘤胃液中乙酸比例越 高，甲烷的产量也越高。反之，饲粮中精饲料 比例越高，丙酸的比例越高，乙酸、丁酸及甲 烷的比例越少。 其中的乙酸、丁酸在体内主要用于合成乳脂， 丙酸主要用于合成体脂和乳糖。
2. 促进消化道发育
①适量添加可以促进胃肠道蠕动，刺激消化液
分泌；
②如果粗纤维过量添加，则造成便秘。
妊娠母猪饲粮中适宜的小麦麸含量（8
％～12％），可以促进排粪；但小麦麸含量
过高（15％以上），增加母猪排粪难度。
3. 粗纤维可降低有机化合物的消化率
① 随饲粮粗纤维含量的增加，饲粮蛋白质的消化率逐渐下降， 也间接地影响有机物质的消化率。 ② 单胃动物前段消化道没有消化粗纤维的酶类，纤维素吸水 力又较强，加快了食糜的流通速度，影响消化道消化酶与 食糜的混合，增加内源蛋白质和脂肪的损失，从而降低了 诸如蛋白质、淀粉和脂肪等有机物质的消化率。
③瘤胃内挥发性脂肪酸的组成一般为：乙酸65% 、 丙酸20% 和丁酸15%，在这种情况下，乙酸的供 给量足以使乳脂产量最大化，但使奶牛的产奶量 下降。 ④正常情况下，瘤胃内乙酸与丙酸的比例应大于 2.2∶1。 ⑤奶牛在不同产奶量情况下，饲粮中精粗饲料比有 一定的变动范围。高产奶牛60∶40；中等产量 50∶50；低产奶牛40∶60。

2. 激素对血糖调节机理的间接控制
ACT H Ad Gl I GH 分解 肝糖原 血糖 I 肌糖原 I Ad I GH 分解
血乳酸 图10-13 激素对糖代谢的调节
图中： 促进； 抑制；I:胰岛素；ACTH:促肾上腺 皮质激素；Ad:肾上腺素；Gl:高血糖素；GH:生长激素
3. 神经系统对血糖浓度的控制
图1-3阿拉伯木聚糖结构示意图
阿拉伯木聚糖主链为β-1,4木聚 糖组成的直链结构，侧链主要 为α-1,2或α-1,3-阿拉伯糖。阿拉 伯木聚糖主要存在于小麦、黑 麦的初生细胞壁中，分为水溶 性和非水溶性两种。
β-葡聚糖是以混合β-1,3和β1,4-糖苷键连接而成的Ｄ型 葡萄糖聚合物。分为水溶性 和非水溶性两种。β-葡聚糖 主要存在于大麦和燕麦中， 含量为2%～10%。
（二）非反刍动物
1. 提供能量
①非反刍草食动物盲肠和大肠发达，能量的30％ 来源于粗纤维发酵产生的挥发性脂肪酸。 ②非反刍杂食动物盲肠和大肠不够发达，粗纤维 在盲肠和大肠中发酵产生的挥发性脂肪酸只占 能量需要的10％左右。 ③母猪妊娠期间，为减少体况过肥，常用的办法 是在饲粮中加入大量的粗饲料，以降低饲粮的 能量浓度。
第一节
碳水化合物的概念、分类与作用
一、碳水化合物的概念和分类

碳水化合物（carbohydrates)：是多羟基的醛、酮
或其简单衍生物以及能水解产生上述产物的化合物
的总称。

元素组成主要为碳、氢、氧，符合经验分子式 (CH2O)n。 少数糖类不遵循这一结构规律，甚至个别衍生 物含其他元素如氮、硫或磷等。
肝 脏 中 枢 神 经 激 素 血 糖 浓度
二、 反刍动物对碳水化合物的消化、吸 收和代谢
（一） 反刍动物胃肠道内的消化 1. 降解糖类的微生物和酶类
产琥珀酸厌氧拟杆菌、居瘤胃拟杆菌、溶纤维拟杆菌、 溶纤维丁酸菌、反刍兽新月单胞菌和贫毛虫等能够分泌纤维素 酶、纤维二糖酶、半纤维素酶、果聚糖酶、木聚糖酶、异麦芽 糖酶等。 这些细菌、纤毛虫也能够分泌α-淀粉酶、麦芽糖酶、蔗糖酶 等，但是不能分泌分解木质素的酶类。



丙糖：甘油醛、二羟丙酮 丁糖：赤鲜糖、苏阿糖等 戊糖：核糖、核酮糖、木糖、木酮糖、阿拉伯糖等 已糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等 庚糖：景天庚酮糖、葡萄庚酮糖、半乳庚酮糖等 衍生糖：脱氧糖（脱氧核糖、岩藻糖、鼠李糖）， 氨基糖（葡萄糖胺半乳糖胺）、 糖醇（甘露糖醇、木糖醇、肌糖醇等）、 糖醛酸（葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸）、 糖苷（葡萄糖苷、半乳糖苷、果糖苷）
3、多聚糖（10个糖单位以上）
（1）同质多糖（由同一糖单位组成） 糖原（葡萄糖聚合物） 淀粉（葡萄糖聚合物） 纤维素（葡萄糖聚合物）
木聚糖（木糖聚合物）
半乳聚糖（半乳糖聚合物）
甘露聚糖（甘露糖聚合物）
淀粉的结构
支链淀粉
直链淀粉
麦芽糖
异麦芽糖
麦芽糖
麦芽糖
天然的淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，直链淀粉又称可溶性淀粉， 溶于热水后成胶体溶液，容易被人体消化。支链淀粉是一种具有支链结构的 多糖，它不溶于热水中。
（二）动物体内的能量贮备物质
1. 肝糖原和肌糖原。 2. 糖原在动物体内经常处于合成贮备与分解消耗 的动态平衡。 3. 采食的碳水化合物在合成糖原后有剩余时，将 用以合成脂肪贮存于体内。 4. 在肥育期，采食大量碳水化合物，转变成体脂 肪贮存。 5. 调节肌间脂肪的沉积量，有助于肉品质的提高。
（三）合成动物产品的原料
大鼠
猫 兔 仓鼠 人 鸽子 蛙 鱼
109
90 82 88 122 115 107 97
42
35 16 67 55 46 62
21
12 33 51 -
20
28 37 29 57
12
60 10 16 49
（三）糖在单胃动物体内的代谢
全身各组织
供能
•无氧酵解： •有氧氧化： •磷酸戊糖循环
碳 水 化 合 物
2. 瘤胃降解糖类的过程
第一阶段 将复杂的碳水化合物消化生成各种单糖。
第二阶段
将第一阶段所生成的各种单糖在瘤胃中立即被微生物 吸收并进行细胞内代谢，代谢的终产物为乙酸、丙酸和丁
酸，还有二氧化碳和甲烷。
单糖
丁酰COA 乙酰COA 乙酰—P 丙酮酸 甲 酸 CO2+H2 丁 酸 乙 酸 甲 烷 丙 酸 乳 酸 草酰乙酸
1. 母畜利用葡萄糖合成乳中的乳糖，
来源于血液的葡萄糖及瘤胃中发酵产生 的丙酸所合成的葡萄糖。奶牛吸收葡萄糖 50％～85％用于合成乳糖。血糖进入乳腺 中的量是奶产量限制因素之一。
1. 单胃动物主要利用葡萄糖合成乳脂。
反刍动物利用碳水化合物在瘤胃中发酵 产生的乙酸合成乳脂中的脂肪酸，乳脂中 的甘油主要由血液中葡萄糖合成。
（2）杂多糖（由不同糖单位组成）
半纤维素（葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木 糖、鼠李糖、糖醛酸）
阿拉伯树胶（半乳糖、葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖） 菊糖（葡萄糖、果糖） 果胶（半乳糖醛酸的聚合物）
黏多糖（N-乙酰氨基糖、糖醛酸为单位的聚合物）
透明质酸（葡萄糖醛酸、N-乙酰氨基糖为单位的聚合物）
葡萄糖
门静脉 肝脏
合成糖原
转变成脂肪 糖尿

血糖的浓度处于血糖来源与去路两个过程的动态 平衡之中。
1.

调节血糖水平的细胞化学和物理机制
血糖浓度低于正常值，则肝糖原加速分解，或经 糖原异生作用形成葡萄糖，进入血液以补充血糖 的不足； 若血糖浓度超过正常值，则葡萄糖加速合成糖原， 贮于肝脏与肌肉中。血糖浓度低于160 180mg/100ml时，肾小管能重新吸收肾小球滤液 中的葡萄糖，高于160180mg/100ml时，由肾排 出。
二、营养性多糖的营养生理作用
（一）动物体内的主要能量来源
1. 体内代谢所需能量的70％来自于糖的氧化。 2. 有些组织器官只能直接利用葡萄糖，动物大脑完
全依赖血糖供给能量。 3. 葡萄糖供给不足，小猪出现低血糖症：昏迷，休 克。 4. 长期缺乏营养性多糖，牛易产生酮病，羊产生妊 娠毒血症。
5.是肌肉、脂肪、胎儿发育、乳腺等组织代谢 活动的主要能量来源。 6.在无氧情况下，葡萄糖也能酵解产能，氧化 过程中耗氧少。 7.缺氧环境下、高强度运动情况下，氧化葡萄 糖比氧化脂肪更有利。
的分解供能，同时ATP的大量合成有利于氨基
酸代谢和蛋白质的合成，从而提高饲料蛋白质
的利用率。
2. 核糖及脱氧核糖是细胞中遗传物质核酸的组成 成分。
三、结构性多糖的营养生理作用
（一）反刍动物
1. 提供能量 ①瘤胃微生物对非淀粉多糖进行有效发酵，产生挥 发性脂肪酸，可提供反刍动物需要能量的70％～80 ％。 ②非淀粉多糖尤其是纤维素是反刍动物重要的能量 物质。挥发性脂肪酸可以在反刍动物体内合成葡萄 糖、乳脂等营养物质；
第四章
碳水化合物的营养
•碳水化合物的概念、分类与作用 •碳水化合物的消化、吸收与代谢
•非淀粉多糖抗营养作用和寡糖的益生作用
本章内容

碳水化合物的概念、分类与作用 碳水化合物的消化、吸收与代谢 非淀粉多糖抗营养作用和寡糖的益生作用
学习目标
1. 碳水化合物的概念、种类及其营养功能；
2. 碳水化合物消化、吸收及代谢的特点； 3. 非淀粉多糖的概念及抗营养作用； 4. 寡聚糖的概念及益生作用等。
（二）肠道对单糖的吸收
饲料中的碳水化合物被降解为单糖后，在 小肠的前段被吸收，十二指肠和空肠对单糖的吸 收最强，回肠吸收较少。大肠和胃对单糖的吸收 极少。 单糖的吸收是消耗能量的主动过程。 肠道对于不同单糖的吸收速率有很大差异
各种家畜对糖的选择性吸收
家畜 半乳糖 糖吸收的速度（以葡萄糖为100） 果糖 甘露糖 木糖 阿拉伯糖
3.糖在分解代谢过程中形成的中间产物是提供
合成脂类和蛋白质的原料。葡萄糖分解代谢 的中间产物丙酮酸可以转化为丙氨酸，丙酮 酸转化为乙酰辅酶A是合成长链脂肪酸和胆固 醇等脂类的原料。 4.葡萄糖也参与部分奶蛋白质中非必需氨基酸合 成。
（四）营养性多糖的其他营养生理作用
1. 适量的碳水化合物，可以减少动物体内蛋白质
2、低聚糖或寡糖（2-10个糖单位）
二糖：蔗糖（葡萄糖+果糖）
乳糖（半乳糖+葡萄糖） 麦芽糖（葡萄糖+葡萄糖）
纤维二糖（葡萄糖+葡萄糖）
三糖： 棉籽糖（半乳糖+葡萄糖+果糖）
松三糖（2葡萄糖+果糖） 龙胆三糖（2葡萄糖+果糖） 洋槐三糖（2鼠李糖+半乳糖）
四糖：水苏糖（2半乳糖+葡萄糖+果糖） 五糖：毛蕊草糖（3半乳糖+葡萄糖+果糖） 六糖：乳六糖
③可以为微生物合成菌体蛋白提供碳架。
2.粗纤维是反刍动物的必需营养素
①营养性多糖在瘤胃内发酵速度太快，短时间内 产生大量的挥发性脂肪酸，能迅速降低瘤胃的 pH值。引起奶牛、绵羊等动物的酸中毒、瘤胃 黏膜溃疡、瘤胃不完全角质化、蹄叶炎等。 ②纤维素在瘤胃的降解速度较慢，可以吸附酸， 减缓酸中毒的发生。 ③美国NRC（2001）推荐在奶牛的饲粮中按干物 质计，至少25％的酸性洗涤纤维（NDF），其 中必须有19％来源于粗饲料。 ④粗纤维可以刺激咀嚼、反刍和瘤胃蠕动，促进 消化道的正常发育。