饲料学：第二章 饲料化学

饲料学FeedScience第二章饲料化学

饲料中含有动物所需的各种养分，包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质和水等。这些营养成分需要在动物体内进行或简或繁的生物转化。

了解饲料中各种养分的组成比例、化学性质和生物转化过程，是我们进一步学习饲料营养价值评定、饲料原料性质和饲料资源开发利用与饲料配制技术的基础。动植物体内化合物组成的层次结构化合物分类组成成分机体构成物蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、水合成/分解中间产物小肽、氨基酸、尿素、氨、脂肪酸、甘油和肌酸等生物活性物质酶、激素、维生素和抗体等饲料中各种养分在动物体内的生物转化过程碳水化合物碳水化合物的分类单糖低聚糖多聚糖其它丁糖：赤鲜糖、苏阿糖等戊糖：核糖、核酮糖、木糖、木酮糖、阿拉伯糖等己糖：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、氨基糖、糖醇、糖醛酸、磷酸糖酯等丙糖：甘油醛、二羟丙酮双糖：蔗糖、乳糖、麦芽糖、纤维二糖、蜜二糖三糖：棉籽糖、龙胆三糖、松三糖、洋槐三糖四糖：水苏糖五糖：毛蕊草糖六糖：乳六糖戊聚糖：阿拉伯聚胶、木聚糖葡聚糖：淀粉、糊精、糖原、纤维素果聚糖：菊糖、左聚糖半乳聚糖甘露聚糖均多糖杂多糖：果胶、阿拉伯树胶、半纤维素、黏多糖、透明质酸等几丁质、硫酸软骨素、糖蛋白、糖脂、木质素等重要的碳水化合物数据来源：HudsonHFreezeandAlanDElbein，EssentialsofGlycobiology（SecondEdition）Chapter4（2009）

单糖各种单糖的主要性质单糖名称主要性质葡萄糖己糖，动物体内的主要氧化功能形式，淀粉、纤维素和糖原的基本结构单位果

糖己糖，甜度最高，主要存在于成熟的果实半乳糖己糖，在哺乳动物体内被用于合成乳糖甘露糖己糖，以聚糖的形式存在于植物中阿拉伯糖戊糖，主要构成半纤维素的支链木

糖戊糖，主要构成半纤维素的主链核

糖戊糖，广泛存在于动植物的细胞中，是遗传物质的基本结构

低聚糖

低聚糖(oligosaccharide)是指由2~10个单糖通过糖苷键组成的，能溶于水的一类糖。低聚糖的概念低聚糖的营养学作用

在目前动物营养中所研究的低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，如果寡糖、甘露寡糖等。主要作用机理选择性促进有益菌的增殖；阻止病原菌定植、促进其随粪的排泄；刺激增强细胞和体液免疫反应，并产生特异性免疫应答。低聚糖的抗营养作用

由于动物缺乏分解低聚糖的酶，因此当饲料中含有较高含量的棉籽糖或水苏糖时，大肠微生物可对其进行发酵，产生大量的气体，造成动物胀气。美拉德反应还原性糖：指分子中含有游离醛基或酮基的糖，主要包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖等。美拉德反应：还原性糖的羰基与氨基酸的ε-氨基在加热或长期贮存过程中缩合，产生一种不可消化的褐色的氨基糖复合物的反应。该反应的结果是，降低饲料中氨基酸的利用价值。

非淀粉多糖根据非淀粉多糖在水中的溶解性，可将其可溶性NSP和不可溶性NSP。一般而言，可溶性NSP对动物的抗营养作用比不可溶性NSP的要大很多。非淀粉多糖（NSP,Non-StarchPolysaccharides）是植物结构性多糖的总称，是植物细胞壁的重要组成部分，主要包括纤维素、半纤维素、果胶以及抗性淀粉。非淀粉多糖的概念主要成分化学组成可利用性单胃动物反刍动物抗性淀粉(α–1,4–α–1,6–Glu)n

菊糖(β–2,1–Fru)n–α–1,2–Glu

果胶半乳聚糖

鼠李半乳糖醛酸聚糖

半纤维素β–(1,3)(1,4)-葡聚糖-

木葡聚糖-

甘露聚糖-

阿拉伯木聚糖-

木聚糖-

纤维素无定型纤维素-

结晶纤维素(β-1,4-Glu)n

-

注：

：高；

：中；

：低；-：不可利用。Glu：葡萄糖；Fru：果糖。非淀粉多糖的主要成分及各组分的可利用性碳水化合物在动物体内的消化代谢

单胃动物反刍动物含氮化合物

饲料中的含氮化合物统称为粗蛋白（CP），主要包括真蛋白质和非蛋白氮（NPN,Non-ProteinNitrogen）两类。非蛋白氮的分类类别代表性化合物类别代表性化合物类别代表性化合物氨基酸赖氨酸、蛋氨酸胺半胱胺、精胺核酸嘌呤、核糖小肽谷胱甘肽、肌肽氨无水氨硝酸盐类硝酸钠、亚硝酸钠酰胺类天冬酰胺、尿素铵盐硝酸铵生物碱奎宁碱、龙葵碱重要的含氮化合物小肽小肽的概念小肽(smallpeptide)是指由2～10个氨基酸通过肽键形成的肽。小肽的分类功能性小肽指能参与调节动物的某些生理活动或具有某些特殊作用的小肽，如抗菌肽、免疫肽、抗氧化肽、激素肽和表皮生长因子等。营养性小肽指不具有特殊生理调节功能，只为蛋白质合成提供氮架的小肽。小肽的营养与生理功能促进氨基酸吸收，促进蛋白质的合成与沉积促进瘤胃微生物的生长促进矿物质元素的吸收和利用提高动物生产性能具有免疫活性、神经活性和抗氧化活性等作用氨基酸氨基酸的分类根据氨基酸侧链的R基的性质，可将20种基本氨基酸分为五类：PheIleLeuTrpCysValMetTyrAlaHisGlyThrProSerGlnAsnArgAspGluLys亲水性疏水性非极性Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Phe、Trp、Met极性不带电荷Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn、Gln极性带正电性Lys、Arg、His极性带负电性Asp、Glu芳香环和杂环Phe、Tyr、Trp、His、Pro氨基酸营养动物机体需要蛋白质，但排斥异体蛋白，饲料蛋白不能直接进入动物体内动物需要通过将摄入的蛋白质分解为氨基酸之后，利用氨基酸从头合成自身的蛋白质及其他代谢产物高等动物丧失了从头合成部分氨基酸的能力部分氨基酸可以通过其他氨基酸转化而来氨基酸之间的转化与合成注：图中实线箭头表示是一步反应；虚线箭头表示是多步反应，箭头上的数字表示反应步数。数据来源：SilasG，2005蛋白质的在动物体内的消化代谢氨基酸体蛋白α-酮酸铵盐鸟氨酸循环尿素氨糖及其代谢中间产物脂肪及其代谢中间产物三羧酸循环H2O+CO2蛋白质多肽小肽酶与其他特殊蛋白质

单胃动物反刍动物脂类脂类是指饲料干物质中的乙醚浸出物，包括脂肪和类脂质。脂类的分类脂类单纯脂甘油三酯蜡质复合脂磷脂糖脂脂蛋白衍生脂萜类类固醇前列腺素脂肪酸重要的脂类化合物

多不饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸（PUFA,

PolyunsaturatedFattyAcids）是指含2个或2个以上双键的脂肪酸。多不饱和脂肪酸的概念常见的多不饱和脂肪酸类型脂肪酸名称主要来源脂肪酸类型

3

-亚麻油酸(C18:3

3)植物油EFA二十碳五烯酸EPA(C20:5

3)鱼

油NEFA二十二碳六烯酸DHA(C22:6

3)鱼

油NEFA

6亚油酸(C18:2

6)植物油EFA

-亚麻油酸(C18:3

6)植物油NEFA花生四烯酸(C20:4

6)植物油EFA共轭亚油酸共轭亚油酸（CLA,

ConjugatedLinoleicAcid）是亚油酸的异构体，为一类含有共轭双键的十八碳脂肪酸的总称。共轭亚油酸的种类很多，其中最主要的是cis-9,trans-11CLA和trans-10,cis-12CLA。共轭亚油酸的概念共轭亚油酸的形成

天然的CLA主要存在于反刍动物的乳和肉中，是不饱和脂肪酸在瘤胃细菌（如纤丁酸弧菌）氢化作用过程中形成的中间产物。亚油酸亚麻酸同分异构cis-9,trans-11CLAcis-9,cis-11,cis-15C18:3吸收CLA氢化作用trans-11C18:1cis-9,trans-11,cis-15CLA△9-去饱和脱氢酶脱氢作用硬脂酸（C18:0）氢化作用同分异构氢化作用CLA在反刍动物体内形成过程资料来源：侯俊才，2004共轭亚油酸的营养学作用增强机体免疫力

增加免疫球蛋白IgA、IgG和IgM水平，增加血清溶菌酶浓度；增强淋巴细胞毒活性；增强巨噬细胞吞噬活性。抗癌作用机制：抗氧化特性；细胞毒性作用；类二十烷代谢路径改变；激活免疫防御体系。防止动脉粥样硬化

降低总胆固醇、低密度脂蛋白、甘油三酯的含量，抑制脂质堆积。改善体组成

抑制脂肪沉积，增加体蛋白和腹脂硬度，具抗氧化作用，提高动物产品品质。抗糖尿病作用

机制：提高脂肪细胞对胰岛素的敏感性；加强机体对葡萄糖的利用；加强脂肪细胞的分解异化脂肪的在动物体内的消化代谢

单胃动物反刍动物矿物质

矿物质是动物需要的一类无机养分，一旦缺乏或过量可导致动物的生产性能下降、健康受损甚至死亡。矿物质的分类根据矿物元素在动物体内的含量，可将其分为常量元素和微量元素常量元素

指在动物体内含量在0.01%以上的元素，包括：Ca、P、S、Cl、K、Na和Mg；微量元素指在动物体内含量在0.01%以下的元素，包括：Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo、Se和Cr。动物必需矿物元素的特征普遍存在动物组织并分布均匀含量稳定具有基本生理功能与代谢规律共同缺乏与过量均可出现缺乏症与中毒症补给后可减轻或治疗缺乏症表现维生素

维生素是对动物机体起重要作用的一组有机质，它在动物体内不作为结构物质和能源物质，而是起特殊作用，微量即可满足动物的需要，但一旦缺乏，可导致动物生产性能下降，发病甚至死亡。维生素的分类根据维生素的溶解性，可将其分为脂溶性维生素和水溶性维生素。脂溶性维生素：维生素A、维生素D、维生素E、维生素K水溶性维生素：B族维生素（硫胺素、核黄素、泛酸、烟酸、吡哆醇、生物素、叶酸、胆碱和钴胺素）、维生素C根据维生素的来源情况，可将其分为外源性维生素和内源性维生素。外源性维生素：指由饲料直接提供的维生素。内源性维生素：指可在动物体内合成的维生素。维生素类型合成途径备注维生素Aβ-胡萝卜素

维生素A草食动物在肠壁、肝脏和乳腺转化维生素D7-脱氢胆固醇

胆钙化醇（VD3）通过紫外线照射皮肤合成维生素K消化道微生物

维生素K2反刍动物体内合成烟酸色氨酸

尼克酸单核苷酸鱼类和肉食动物的合成率低胆碱蛋氨酸、丝氨酸、甜菜碱

胆碱主要在动物肝脏内合成维生素C谷氨酸

古洛酮酸

维生素C主要在动物肾上腺、肠、肝脏合成内源性维生素的合成途径水饲料中水的形式饲料中的水分按其形式可分为自由水和结合水。自由水

与普通水一样具有热力学运动能力的水，也称游离水；结合水

与饲料中蛋白质、碳水化合物的活性基团结合而不能自由运动的水。动物体内水的来源与去路分泌（乳汁、眼泪等分泌物）饲料水代谢水动物排泄（粪、尿）蒸发（肺呼吸、皮肤泌汗）饮水水分活度

饲料的水分活度（Aw,wateractivity）是指饲料所显示的水蒸汽压（P）对同一温度下的最大水蒸汽压（P0）之比。水分活度与水分含量之间的关系数据来源：MartinChaplin,2009

饲料中的水分含量与水分活度之间的关系为特定温度下的等温线，并与原料的组成成分有关，即相同水分含量的饲料其水分活度不一定相同。水分活度的应用衡量饲料中细菌、霉菌及酵母菌等繁殖难易程度的重要指标水分活度上限抑制微生物繁殖种类0.95假单胞菌属、埃希氏杆菌属、变形杆菌属、志贺菌属、克雷伯菌属、芽胞杆菌属、产气荚膜杆菌、部分酵母菌0.91沙门氏菌、副溶血性弧菌、肉毒梭菌、沙雷菌属、乳酸杆菌属、片球菌属部分霉菌

、红酵母属

、毕赤酵母属0.87假丝酵母属、球拟酵母属、汉逊酵母属、微球菌属0.80大部分产毒霉菌

、金黄色葡萄球菌、大部分酵母菌属（如德巴利酵母属）0.75大部分的嗜盐细菌、产毒曲霉0.65旱生植物曲霉（如白曲霉）、

酵母孢子

0.60嗜高渗酵母（如鲁氏酵母）、小部分霉菌（如刺孢曲霉、红曲霉）数据来源：Fon