动物营养与饲料学第四章脂肪及脂肪酸的营养.ppt

第四章 脂肪及脂肪酸的营养,1,第一节 脂类性质及其作用 第二节 脂类的消化、吸收和代谢 第三节 必需脂肪酸,2,第一节 脂类性质及其作用,3,1.概念,不溶于水，但溶于乙醚、苯、氯仿等有机溶剂 能量价值高，是动物营养中重要的一类营养素 种类繁多，化学组成各异 常规饲料分析中将这类物质统称为粗脂肪 饲料化学范畴内：乙醚浸出物,一、概述,4,2. 组成,广泛存在于动植物体内的有机化合物 大部分由C、H、O组成 含P、N、S等物质的类脂,5,3. 脂类的分类,真脂肪/中性脂肪/甘油三酯（triglyceride） 类脂（compounds lipide），复合脂类 （磷脂、糖脂、蛋白脂） 腊类（wax）：由脂肪酸和甘油以外高级醇类组成的酯 甾类（steroid）：固醇类化合物 萜类：色素物质,6,真脂肪,C、H、O CH2OH CH2OCOR CHOH + 3RCOOH CHOCOR + 3H2O CH2OH CH2OCOR 甘油 脂肪酸 甘油三酯,7,R为高级脂肪酸的羟基，可相同或不同，分别称为同酸甘油酯 / 单纯甘油酯，以及异酸甘油酯 / 混合甘油酯 已发现100多种脂肪酸，绝大多数为偶数碳的直链高级脂肪酸 脂肪酸通式：Cx：y x：碳原子数 y：不饱和双键数,8,CH2O CO C15H31 CHO CO C17H33 O OH CH2O PO ( CH2 ) 2N (CH3)3 OH,类脂,卵磷脂,9,皂化,油脂用强碱水解，得到脂肪酸的钠/钾盐和甘油，高级脂肪酸的钠盐肥皂！ 皂化：酯的碱性水解过程（不可逆）,10,非皂化脂类,可皂化脂类,脂类,简单脂类,复合脂类,磷脂类,鞘脂类,糖脂类,脂蛋白质,固醇类,类胡萝卜素类,脂溶性维生素,脂类的组成与分类,11,二、脂类的主要性质,1. 脂类的熔点,取决于脂肪酸成分 脂肪酸有固定熔点 饱和度相同，与碳原子数成正比 碳原子数相同，不饱和脂肪酸熔点较低 脂肪硬度直接与其饱和度有关 熔点越低、鱼和虾对其消化率越高,12,13,油/脂？,14,2脂类的水解特性,一切油脂都可被酸、碱 、脂肪酶水解为甘油和脂肪酸 对脂类营养价值没有影响，但水解产生某些脂肪酸有特殊异味或酸败味，可能影响适口性 脂肪酸碳链越短（特别是46个碳原子的脂肪酸），异味越浓,15,3. 脂类氧化酸败,天然脂肪暴露在空气中，经光、热、湿、空气或微生物作用，逐渐产生特有臭味 不饱和脂肪酸的双键被氧化，生成分子量较小的醛、酸及其衍生物的混合物 光、热、高湿可加剧这一反应 高温、高湿、通风不良的情况下，脂肪经微生物作用水解，脂肪酸转化为低级酮 所产生的醛、酮、酸等化合物有剌激性异味，且氧化过程中一些脂溶性维生素被破坏降低饲料适口性和品质,16,脂类氧化酸败,自动氧化 自由基激发的氧化 ，是一个自身催化加速进行的过程 微生物氧化 一个由酶催化的氧化过程 甚至产生毒性（氢过氧化物） 酸败程度可用酸价表示 中和 1 克游离脂肪酸所需的KOH毫克数 酸价大于6的脂肪可能对动物健康不利,17,脂肪的水解型酸败,饲料中的油脂由于微生物、酶的作用而产生臭气 油脂的劣化现象油的耗败 水解型酸败是酸败的一种 植物细胞中的或由霉菌产生的脂肪酶作用，生成酪酸、乙酸、辛酸等低分子脂肪酸 含水、蛋白质的条件下进行,18,影响油脂氧化酸败的主要因素,不饱和脂肪酸的含量，双键的数目以及双键的位置 温度 温度升高氧化速度加快 水分 水分活度控制在0.30.4之间，氧化最慢 重金属的含量 铜铁锌锰在1ppm水平就可催化油脂氧化,19,4.脂肪酸氢化,在催化剂或酶作用下，不饱和脂肪酸的双键得到氢而变成饱和脂肪酸 脂肪硬度增加 不易氧化酸败，有利于贮存 损失必需脂肪酸 碘价：100克油脂所能吸收的碘的克数,20,三、脂类的营养生理作用,1.脂类的供能贮能作用,动物体内重要的能源物质 含能高，适口性好 热增耗低 转化为净能的效率比蛋白质和碳水化合物 高 510 特定动物的主要能源 额外能量效应 脂肪是动物体内主要的能量贮备形式,21,脂肪作为能源物质的优越性,有机化合物如脂肪、碳水化合物、蛋白质氧化分解时，结构中C-H键裂解，释放能量 脂肪化学组成中H较多，O较少，比同等重量的碳水化合物、蛋白质产热能多，约为2.25倍 最佳能量贮备形式,22,动物营养实践中如何考虑利用脂类的特性？,23,脂类的额外能量效应,脂肪的额外能量效应/脂肪的增效作用 饲粮中添中一定水平的油脂替代等能值的碳水化合物和蛋白质，能提高饲粮代谢能，使消化过程中能量消耗减少，热增耗降低，使饲粮的净能增加 额外能量效应的机制 饱和脂肪与不饱和脂肪间存在协同作用 延长食糜在消化道的时间，提高营养素的消化吸收率 脂肪酸可直接沉积在体脂内 影响因素多,24,动物体内主要的能量贮备形式,体内脂肪沉积规律 早期表现为细胞增多，后期表现为细胞容积增大 体内各部分脂肪沉积量和速度不一致： 皮下脂肪（颈部腿部胸部）腹部脂肪肌肉组织 褐色/棕色脂肪 是鱼虾准备越冬利用的最好能量形式,25,2. 脂类可作为机体结构物质,动物体组织细胞的重要组成部分 细胞膜： 细胞器：线粒体、微粒体、高尔基体中的磷脂 组织：肌肉、骨骼、皮肤、血液、神经 内脏器官：肝、肾、肺 遍布各组织器官中，动物生长新组织、恢复旧组织，必须由饲料摄取脂肪或形成脂肪的原料,26,细胞膜结构,二脂类的营养生理作用,27,3. 脂类是机体内、外分泌物质的原料,激素（麦角固醇-VD2；胆固醇-性激素） 动物产品 乳、蛋黄、皮脂、毛,28,3. 其他作用,脂类可供作动物体内的溶剂和载体 脂溶性维生素的吸收、转运 提供必需脂肪酸 作为绝缘、衬垫物质 隔热保温，保护脏器、关节 节省蛋白质，提高饲料蛋白利用率 鱼类对脂肪有较强利用率，分解功能效率达90%以上，减少分解蛋白质功能,29,四、油脂在饲料加工中的作用,提高能量水平 改善适口性 降低粉尘,30,第二节 脂类的消化、吸收和代谢,31,一、脂类的消化、吸收及转运,非极性 水溶性乳糜微粒 脂类水解 水解产物形成水溶性微粒 小肠黏膜摄取微粒 微粒在小肠黏膜细胞中重新合成甘油三酯 甘油三酯进入血液循环,32,乳糜微粒,十二指肠 空肠 血液,小肠黏膜,脂肪,脂蛋白,33,（一）非反刍动物的消化吸收,脂肪酶：胃（酶活性低）、胰、幼小动物口腔 脂类需乳化至直径0.5才便于水解 酸性环境不利于乳化，脂类在胃中不易消化 主要在小肠中被胰脂酶水解 胰液、胆汁作用下，胰脂酶、胆盐协同完成 磷脂、胆固醇也在胆盐和相应酶的作用下水解,1. 消化,34,消化道前段 口腔：幼小动物口腔脂肪酶 胃：胃脂肪酶、逆流进胃中的胰脂酶 十二指肠 ：胆汁激活胰脂酶、乳化脂类 ；甘油三酯水解产生甘油一 酯和游离脂肪酸；磷脂水解成溶血性卵磷脂；胆固醇酯水解生成胆固醇和脂肪酸；胆酸、脂类消化产物、脂溶性维生素、类胡萝卜素等形成混合乳糜微粒 。 消化道后段的消化 大肠：与瘤胃中类似 不饱和脂肪酸变成饱和脂肪酸，胆固醇变成胆酸,35,混合乳糜微粒在与肠绒毛膜接触时即破裂，释放出的脂类水解产物主要在十二指肠和空肠上段被吸收，并释放出胆盐 吸收的长链脂肪酸（12C以上）在肠粘膜上皮细胞中，与甘油一酯重新合成甘油三酯（乳糜微粒CM） 中、短链脂肪酸直接经门静脉血转运 猪、禽吸收消化脂类的主要部位是空肠,2. 吸收,36,胆盐的吸收,猪等哺乳动物 主要在回肠以主动方式吸收 能溶于细胞膜中脂类的未分解胆酸在空肠以被动方式吸收 禽整个小肠都能主动吸收，但回肠吸收相对较少 各种动物吸收的胆盐，经门脉血到肝脏再从胆汁分泌重新进入十二指肠，形成胆汁肠肝循环,37,脂类水解产物的吸收,通过易化扩散过程吸收 鸡的吸收过程不需要胆汁参加 吸收进入细胞是不耗能的被动转运过程，但进入细胞后重新合成脂肪则需要能量 重新合成的甘油三酯、磷脂、固醇与特定蛋白质结合，形成CM和VLDL，经淋巴系统进入血液循环 实际上从肠道吸收脂肪的过程也消耗了能量，只有短链或中等链长的脂肪酸吸收后直接经门静脉血转运而不耗能,38,3. 影响脂类、脂肪酸吸收率的主要因素,C链长度 短链 长链 饱和程度 双键多 双键少 存在形式 游离脂肪酸 甘油三酯,39,瘤胃,脂肪酸,甘油,饱和脂肪酸,异构化脂肪酸,完全氢化,部分氢化,挥发性脂肪酸,微生物分解,支链脂肪酸 奇数碳脂肪酸,微生物合成,混合乳糜微粒,小肠,（二）反刍动物对脂类的消化吸收,40,瘤胃尚未发育成熟的反刍动物，脂类的消化与非反刍动物类同 瘤胃脂类的消化，实质上是微生物的消化 脂类的质和量发生明显变化,1. 消化,41,脂类在瘤胃的消化,不饱和脂肪酸氢化 ，必需脂肪酸减少 部分氢化的不饱和脂肪酸发生异构变化 脂类中的甘油被大量转化为挥发性脂肪酸 微生物酶解的产物是甘油而非甘油一酯 支链脂肪酸和奇数碳原子脂肪酸增加,42,脂类经过重瓣胃和网胃时，基本上不发生变化 在皱胃，饲料脂肪、微生物与胃分泌物混合，脂类逐渐被消化，微生物细胞也被分解 进入十二指肠的脂类由少量瘤胃中未消化的饲料脂类、吸附在饲料颗粒表面的脂肪酸以及微生物脂类构成 由于脂类中的甘油在瘤胃中被大量转化为挥发性脂肪酸，反刍动物十二指肠中缺乏甘油一酯，消化过形成的混合微粒构成与非反刍动物不同,43,脂类在小肠的消化,成年反刍动物小肠中混合微粒由溶血性卵磷脂、脂肪酸及胆酸构成 链长=14C的脂肪酸可不形成混合乳糜微粒而被直接吸收 成年反刍动物小肠粘膜细胞中的甘油三酯通过磷酸甘油途径重新合成 进入十二指肠的脂肪酸总量可能大于摄入量 消化损失小 + 微生物脂类,44,瘤胃中产生的短链脂肪酸主要通过瘤胃壁吸收 其余脂类的消化产物，进入回肠后都能被吸收 空肠前段呈酸性环境，主要吸收混合微粒中的长链脂肪酸 中、后段空肠主要吸收混合微粒中的其他脂肪酸,2. 吸收,45,脂类的转运,血中脂类主要以脂蛋白的形式转运 CM、VLDL、LDL、HDL 中、短链脂肪酸可直接进入门静脉血液 禽类淋巴系统发育不健全，所有脂类基本上都是经门脉血液转运 游离脂肪酸（FA）通过被动扩散进入细胞内，甘油三脂经毛细血管壁的酶分解成游离脂肪酸后再被吸收；未被吸收的物质经血液循环到达肝脏进行代谢,46,脂蛋白的种类,乳糜微粒（CM） 转运外源性脂肪 极低密度脂蛋白质（VLDL） 转运内源性甘油三脂 低密度脂蛋白质（LDL） 转运内源性胆固醇 高密度脂蛋白质（HDL） 将吸收的或肝外组织中合成的胆固醇脂、磷脂运到肝脏,47,三、脂类代谢,饲料脂类在体内代谢极为复杂，受遗传、动物种类和营养的影响 在饲粮脂类和能量供给充足情况下，体内以甘油三酯的合成代谢为主 饥饿条件下则以氧化分解代谢为主,48,脂肪代谢,脂肪细胞中 贮存过多的能量，通过脂肪代谢循环向血浆提供游离FA 肌肉细胞中 氧化供能 肝细胞中 摄取血中游离脂肪酸，合成甘油三酯或脂蛋白，转运至其它组织器官,49,脂肪合成的部位,猪和反刍动物 主要在脂肪组织 人 主要在肝脏 禽 完全在肝脏，过量则沉积于肝中 鼠、兔 肝脏和脂肪组织,肥肝 Foie gras,50,脂肪肝出血综合症,51,脂肪合成与畜体脂构成,饲粮不饱和脂肪酸在猪、禽体内不经氢化直接沉积在体脂肪中 鱼和虾、马、兔体脂肪的饱和程度仍受饲料脂肪较大的影响 反刍动物体脂肪硬度大、熔点高、饱和脂肪酸含量多,52,脂肪的氧化供能,肌肉细胞中的脂肪 饲粮和内源代谢供给的脂肪酸 心肌氧化 -羟基丁酸供能,53,脂类的代谢效率,脂肪沉积的效率 营养素（前体） 脂肪（产物） 效率 饲粮脂肪 体脂肪 70-95 乙酸 棕榈酸酯 72 葡萄糖 三棕榈酸酯 80 蛋白质（鱼粉） 体脂肪 65 脂肪氧化供能的效率 棕榈酸净生成129molATP=(128+75-2)，效率43% 乙酸38，丙酸39，丁酸41，己酸42，硬脂酸43，甘油44,54,第三节 必需脂肪酸,55,1.有关概念,PUFA：高度不饱和或多不饱和脂肪酸 具有两个或两个以上双键的脂肪酸 EFA：必需脂肪酸 凡体内不能合成，必需由饲粮供给或能通过体内特定先体物形成，对机体正常机能和健康有重要保护作用的脂肪酸 动物缺乏在脂肪酸碳链上由羧基端第9位C与末端甲基之间合成双键的能力,一、必需脂肪酸及其生物学作用,56,EFA,亚油酸 linoleic acid -亚麻油酸 -linolenic acid 花生四烯酸 arachidonic acid 二十碳五烯酸及二十二碳六烯酸 亚油酸和-亚麻油酸动物体内不能合成 花生四烯酸和-亚麻油酸在动物体内合成的量可能很少 反刍动物能有效保留饲粮中一定量的EFA,57,水产动物,淡水鱼：罗非鱼n-6；虹鳟n-3 海水鱼：二十碳以上n-3高度不饱和脂肪酸 甲壳类：亚油酸、亚麻油酸 、二十碳五烯酸及二十二碳六烯酸,58,2. EFA结构特点,分子中二乙烯基甲烷链节结构 （- CH = CH - CH2 CH = CH - ）有两个或两个以上双键 双键为顺式构型（两侧基团相同） 羧基远端的双键在C6、C7或C3、C4处,59,亚油酸 -6 CH3(CH2)3(CH2CH=CH)2(CH2)7COOH -亚麻油酸 -3 CH3 (CH2CH=CH)3(CH2)7COOH 花生四烯酸 -6 CH3(CH2)3(CH2CH=CH)4(CH2)3COOH,60,PUFA命名,-编号系统：从脂肪酸碳链的甲基端开始计数，为碳原子编号 -3、-6、-7和-9系列 -6系列 18:2-6（亚油酸）18:3-6(-亚麻油酸）20:3-6C20:4-6（花生四烯酸）C22:4-6C22:5-6 -3系列 18:3-3（-亚麻油酸）18:4-3 C20:4-3C20:5-3C22:5-3C22:6-3,61,2. EFA的生物学功能,细胞膜、线粒体膜和质膜等生物膜脂质的主要成分，在绝大多数膜的特性中起关键作用，参与磷脂的合成 合成类二十烷的前体物质 类二十烷：前列腺素、凝血恶烷、环前列腺素和白三烯等 维持皮肤和其他组织对水分的不通透性 降低血液胆固醇水平,62,1. 动物EFA的来源和供给,非反刍动物和幼龄反刍动物能从饲料中获得所需要的EFA 幼龄、生长快和妊娠动物可能不足，表现出缺乏症 正常饲养条件下，反刍动物不会产生EFA缺乏 瘤胃微生物合成的脂肪能满足宿主动物脂肪需要的20，其中细菌合成占4，原生动物合成占16，后者合成的脂肪中亚油酸含量可高达20 饲料脂肪在瘤胃中未被氢化部分,二、必需脂肪酸来源及供给,63,深海鱼油 主要功效成份：二十二碳五烯酸（）和二十二碳六烯酸（） EPA和DHA属于欧米加 -3(Omega-3)不饱和脂肪酸。EPA是人体合成具有控制血液凝固等功能的前列腺素所需的重要成份。DHA是脑组织和视网膜组织中的一种重要成份，在神经组织的传导中也起着重要作用，有助于提高记忆力，有“脑黄金”之称。,64,2. EFA缺乏症状,病理变化 皮肤损害，出现角质鳞片，体内水分经皮肤损失增加，毛细管变得脆弱，动物免疫力下降，生长受阻，繁殖力下降，产奶减少，甚至死亡 幼龄、生长迅速的动物反应更敏感 生化水平变化 体内亚油酸系列脂肪酸比例下降，特别是一些磷脂的含量减少 细胞水平的代谢变化 影响磷脂代谢，造成膜结构异常，通透性改变，膜中脂蛋白质的形成和脂肪的转运受阻,65,EFA缺乏的判定指标,三烯酸四烯酸比（triene-te-traene-ratio） EFA缺乏时，-6系列的C20:4（花生四烯酸 ）显著下降，-9系列分子内部转化增加，-9系列的C20:3显著积累，C20:3-9/C20:4-6的比值显著增加 比值在一定程度上可反映体内EFA满足需要的程度 建议把0.4作为确定鼠和其他动物亚油酸最低需要标识,66,世界三大美味佳肴,鹅肥肝、鱼子酱、地下菌块 Foie Gras, caviar and truffles,三、动物EFA产品的应用,67,Foie Gras, the symbol of gastronomic luxury. Considered a delicacy through the ages, Foie Gras is graded by the size, color and firmness of the liver produced from Moulards. Grade A is the largest, best-colored and firmest liver. Grades B and C are still entirely wholesome and acceptable for cooking. FRESH - Grade “A“ FRESH - Grade “B“ FRESH - Grade “C“ FROZEN - Grade “C“ Boneless Moulard Breasts,肥肝,68,69,口感细嫩，风味独特，营养丰富，含有大量人体不可缺少的不饱和脂肪酸和多种维生素 不饱和脂肪酸含量高达6070%，每100克鹅肥肝中卵磷脂含量高达4.57克 不饱和脂肪酸可降低人体血液中胆固醇的含量；卵磷脂具有降低血脂、软化血管、延续衰老、预防心脑血管疾病等保健功效，是当今国际市场保健药物和保健食品中必不可少的重要成分,70,肥鹅肝法国名吃,吃的是口感：妙处在于“化”入口即化 特定地区特别品种鹅的填饲 用发育良好、体格健壮的鹅和鸭，经人工强制填饲大量玉米，快速育肥，促使肝脏大量积贮脂肪形成特大的脂肪肝。这种特殊的肥肝比正常的肝要大56倍，甚至10倍以上 与喂填鸭相仿佛，只是目的不在肥鹅而在肥肝：每个细胞里都充溢着脂肪的肝才能达到“化”境,71,肥肝的吃法,肥鹅肝可以原片切薄生吃，也可以原片略煎热吃；最受欢迎的还是加工成鹅肝批冷吃。 在马克西姆餐厅，鹅肝要加工三天：把原片鹅肝捏碎，除去血筋，在牛奶、冰块里泡一天；再用红酒泡一天；最后一天才加调料，压制成形，烘烤。 最高级的肥肝是整块肥肝。经过特定的烹调过程后，等整块肥肝冷却之后藏于冰箱；吃饭前三十分钟取出来，切成半厘米左右的厚片，涂在刚烤香的肥肝专用的特制面包或土司面包上，细细品尝。再配带甜味的波尔多或阿尔萨斯白葡萄酒,72,肥肝的吃法,好的鹅肝批浓