饲料的结构与成分ppt课件.ppt

饲料的结构,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,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0.980.99，而谷物和大豆类等水分少的干燥物质的Aw值为0.600.64。微生物可以繁殖的饲料Aw值为：细菌不得低于0.90(多数为0.940.99)；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 (n3)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4080，如在植物种子中可溶性碳水化合物含量为6580(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210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210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。寡糖中的糖苷键有和两种，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-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-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-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-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-1，6、-1，2、-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3035个-D-呋喃果糖残基通过-1，2和-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1010 000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300400个葡萄糖分子通过-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-1，4糖苷键连接形成主链，在分支处有-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7080。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20803070。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0.40.9)，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-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320)，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1118个以-1，4糖苷键连接的葡萄糖分子，分支也是通过-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-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，可以阻止水分子的进入。因此，纤维素具有不溶于水和极大地抵抗酶消化的特性。哺乳动物体内不产生分解纤维素的酶，但在动物消化道内的细菌、真菌分泌的纤维素酶可以分解纤维素，在实验室内强酸可以使纤维素水解为葡萄糖。纤维素是饲料中最主要的纤维成分。,半纤维素,半纤维素是一种溶于碱的细胞壁多糖，与纤维素共存于植物细胞壁中。在结构上，半纤维素是由D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、D-木糖和L-阿拉伯糖等通过各种糖苷键结合而成。例如，木聚糖是由许多吡喃型木糖以-1，4糖苷键形成的一种半纤维素。有时也含有糖醛酸。半纤维素分为两大类：一类是与纤维素共存的糖聚合物，称为纤维聚糖；另一类是与木质素结合，含有糖醛酸而称为糖醛酸半纤维素。单子叶植物细胞壁的半纤维素基本上是由多条-1，4糖苷键连接的木聚糖长链组成，一些短的碳水化合物侧链通过C2和C3连接于其长链上，它们常是单个阿拉伯糖残基或一个糖醛酸和对碱多酚物质，它们在碱浸提的过程中会消失。双子叶植物的半纤维素在结构上比较复杂，它包括木聚糖、葡甘聚糖、半乳葡甘聚糖和阿拉伯半乳聚糖。在植物细胞壁中，半纤维素与果胶以共价键相结合，与纤维素以氢键相连接，从而更加增强了细胞的坚实度。特别是随着植物生长期的延长和木质素的增多，植物体的坚实度进一步增强。单纯的半纤维素可溶于弱碱，也可被弱酸水解。,果胶,果胶是半乳糖醛酸以-1，4糖苷键连接的胶状多糖类，其中糖醛酸的羧基被不同程度地甲基化。果胶是细胞壁成分之一，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，具黏着细胞和运送水分的功能。果胶溶于水，不溶于有机溶剂。,木质素,木质素并非碳水化合物，但在植物细胞壁中与碳水化合物联系紧密，故在此一并讨论。木质素是一种高分子的苯基丙烷的非晶体聚合物，目前结构尚未完全清楚。在植物生长早期，植物的硬性是由果胶和纤维素结合来提供的。随着细胞的成熟，木质素开始在细胞壁中沉积，木质素与纤维素以酯键(禾本科)或醚键(豆科)结合，并夹杂一些起粘连作用的果胶。在成熟的植物细胞壁中，纤维素、半纤维素、木质素和果胶紧密结合在一起，从而大大降低了动物对细胞壁物质的可消化性。用碱处理高度木质化的秸秆可打破半纤维素与木质素之间的化学键。从而释放出大量的较易被动物消化的半纤维素。,在动物肠道内，没有分解木质素和果胶的酶，所以动物不能利用这两种物质。同时，由于果胶对纤维素、半纤维素的包裹和粘连作用，也阻碍了某些酶对纤维素和半纤维素的利用，只有在果胶分解酶的作用下，分解果胶后才能释放出纤维素和半纤维素。在自然界中某些需氧微生物及动物肠道内微生物分泌的酶可分解果胶和木质素。从这些微生物中提取的果胶和木质素、纤维素、半纤维素分解酶为粗饲料利用开创了广阔的前景。生物处理的主要目的是对木质素及其与纤维素的复合物进行分解，目前只发现少数微生物能同时分解所有植物的聚合物，主要为白腐真菌，而细菌、酵母对底物有选择性，并需对木质纤维素物质进行化学或物理的预处理。,脂类,脂类也称脂质是广泛存在于动植物体内的有机化合物，大部分由碳、氢、氧组成，也有含磷、氮、硫等元素的类脂。 脂类是指饲料干物质中的乙醚浸出物，包括甘油三酯(真脂肪或中性脂肪、三酰甘油)、类脂(包括磷脂、糖脂、脂蛋白)、蜡类、甾类和萜类。,（1）单纯脂类。脂肪酸与各种醇形成的酯称为单纯脂类，包括甘油三酯和蜡质。甘油三酯是由脂肪酸和甘油组成的酯，蜡是由脂肪酸和甘油以外高级醇类组成的酯。(2)复合脂类。复合脂类也称为类脂。其分子中除了脂肪酸和醇外，还含有其他化学基团，如磷脂、糖脂和脂蛋白等。磷脂是含有磷酸基团的脂类，还有含氮碱基和其他成分，如磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸等。,(3)萜类、甾类及其衍生物。此类一般不含脂肪酸，萜类主要是色素物质，甾类主要是固醇类化合物。(4)衍生脂类。衍生脂类是上述脂类的水解产物，如甘油、脂肪酸及其氧化产物、类固醇、前列腺素等。,甘油酯和脂肪酸,动植物油一般以甘油酯为主要成分。天然甘油酯主要由3分子高级脂肪酸与1分子甘油组成，有时也称油脂，一般在常温下为液态者称油，固态者称脂。甘油酯根据R基的不同可以分为三种：R1、 R2 、 R3 都为同一种类的脂肪酸则称为单酸基甘油酯或单甘油酯； R1、 R2 、 R3其中两个或三个全是不同种类的脂肪酸则称为混酸基甘油酯或混合甘油酯。天然存在的甘油酯大部分为混合甘油酯。,脂肪酸的结构,天然存在的脂肪酸分子一般是直链结构，两端为甲基和羧基。天然甘油酯的脂肪酸，除反刍动物产品中(羊脂和奶油)以及微生物中存在碳原子为奇数、呈分支结构的脂肪酸外，一般是偶数碳原子结构的直链脂肪酸，可以是饱和的，也可以是不饱和的。饲料中油脂的性质和营养价值主要决定于构成它的脂肪酸。,饱和脂肪酸分子内都为单键结构，可以看作是以乙酸为基础的一系列脂肪酸，常以Cx:0。表示，其中X表示碳原子数，0表示双键数。饱和脂肪酸一般是C4 C30，在常温下多呈固态。组成油脂的各种饱和脂肪酸中，以软脂酸(C16:0棕榈酸)的存在最为广泛，它存在于绝大多数油脂中，其次是月桂酸(C12:0)、蔻酸(C14:0)、硬脂酸(C18:0)，还有花生酸(C20:0)等。动物脂肪中含硬脂酸较多，低于12个碳原子的饱和脂肪酸比较少见。至目前为止，仅在奶油中发现有丁酸，在某些脂肪中含有少量的乙酸和癸酸。高于18个碳原子的脂肪酸分布虽广，但含量较少。,不饱和脂肪酸分子内至少含有一个双键，双键数可以为16个。常以CX:n表示，其中X表示碳原子数，n表示双键数。双键数为1的脂肪酸称为单烯酸或单不饱和脂肪酸，含有2个或2个以上双键的脂肪酸称为多不饱和脂肪酸。,脂肪酸的性质,饱和脂肪酸一般随着碳原子数增加，溶解度减小，沸点和熔点升高。不饱和脂肪酸的熔点一般随着双键增加而降低，在有机溶剂中溶解度增高。不饱和脂肪酸的化学反应活性比饱和脂肪酸要高，且随双键数目的增加而增高，能被氢化、氧化、卤化。无论饱和或不饱和，脂肪酸的沸点随着碳原子数的增加而提高。,脂肪的酸败,油脂在空气中放置过久，产生难闻的气味，这种变化叫做酸败。酸败是由空气中氧、水分或霉菌的作用引起的，使油脂水解、氧化而产生一些游离脂肪酸，再氧化成醛、酮，低分子脂肪酸(如丁酸)的氧化产物都有刺激性酸味。油脂氧化酸败的程度可用酸价来表示，是指用以中和1g油脂中游离脂肪酸所消耗KOH的毫克数。油脂，尤其是含有大量不饱和酸的油脂易被氧化，随着氧化的进行，它的营养价值下降，最后甚至产生毒性，一般酸价大于6的油脂不能饲喂动物。,类脂,磷脂是动植物细胞的重要组成成分，在动物的各种组织器官如脑、心脏、肝脏、肾脏、骨髓、神经中含量较多，而在植物中以种子含量较多。磷脂的化学结构与甘油酯十分相似，磷脂是甘油、脂肪酸、磷酸和一个含氮化合物的酯。含氮碱是一种含有一个氨基衍生基团的化合物。,卵磷脂的胆碱残基呈亲水性，脂肪残基呈疏水性，因此常以一定方向排列在两相界面上，这对维持细胞膜功能和在配合饲料中作为乳化剂、稳定剂具有重要意义。其水解产物胆碱尚具重要生理功能。脑磷脂性质与组成和卵磷脂相似，水解产物为磷酸、脂肪酸、甘油、胆碱和丝氨酸。此外，磷脂类尚包括肌醇磷脂、神经磷脂等。由于动物体内各组织都能合成和分解磷脂，所以不需从饲料中摄取。如果饲料中缺乏合成磷脂的原料，如甲硫氨酸、胆碱时，可能会形成脂肪肝和其他缺乏磷脂的代谢产物。,糖脂是一类含糖的类脂，其分子结构与卵磷脂相似，特点是不与含氮碱基的磷酸化合物结合，而是与16个半乳糖分子结合。糖脂是禾本科青草和三叶青草中脂肪的主要成分，其中主要是半乳糖脂。 青草的半乳糖脂中可以有1分子或2分子半乳糖，脂肪酸主要是亚油酸。反刍动物瘤胃微生物能将半乳糖脂分解成半乳糖、脂肪酸和甘油。,萜类,萜类化合物广泛分布于动植物界，如植物香精油中的某些成分、植物及动物的某些色素等。它们都属于异戊二烯的衍生物，分子的碳原子数都是5的整数倍。胡萝卜素、叶黄素、玉米黄质、番茄红素、虾黄质以及脂溶维生素A、E、K等都属于萜类。胡萝卜素在动物体内可以转化成维生素A，以-胡萝卜素的生理活性最高。叶黄素及玉米黄质分别是-胡萝卜素和-胡萝卜素的二羟基衍生物，它们都是黄色色素，前者存在于植物叶中，后者存在于玉米籽实中。番茄红素是胡萝卜素的异构体，存在于番茄、西瓜等果实中，为红色结晶。虾黄质是广泛存在于甲壳类动物和肠腔动物体内的一种多烯色素。饲料中的萜类统归粗脂肪，因此含叶绿素多的青绿饲料其粗脂肪的营养价值就相对较低。,甾类,甾类化合物也叫固醇类化合物，是一类广泛存在于生物体组织内的天然物质，可由植物合成，其中有一些具有重要的药理特性；而动物的某些固醇类化合物具有激素的作用。,胆固醇是动物固醇，只存在于动物组织中。在其分子结构的C-7位脱氢可生成7脱氢胆固醇，7脱氢胆固醇在紫外光照射下，可转变成维生素D3这就是动物多晒日光可获得维生素D3的道理。胆固醇是细胞膜的成分，因此是动物正常生理和代谢不可缺少的，但体内胆固醇过多时可能产生动脉硬化等代谢性疾病。动物体内自身可合成胆固醇，但合成量受到严格调控。肝脏是合成胆固醇的主要场所，其合成速度受从饲料中摄入胆固醇的量的调控。由于胆固醇反馈抑制其合成途径中关键酶(羟基甲基二酸单酰CoA还原酶)的活性，反馈抑制此酶合成，因此从饲料中摄入的胆固醇增加时，抑制其合成。血中胆固醇的一部分到组织中，构成细胞结构的成分，另一部分转变为重要的固醇衍生物，如转变为维生素D3、类固醇激素(肾上腺皮质激素、性激素)。,麦角固醇属于植物性固醇，存在于酵母、霉菌及某些高等植物中。与7脱氢胆固醇相比，麦角固醇在C17的侧链上多一个甲基和一个双键，经紫外光照射可转化成维生素D2。,蛋白质、核酸和其他含氮化合物,蛋白质是动植物体内的主要含氮化合物。植物中大部分蛋白质以酶的形式存在，在幼嫩的生长期植物中蛋白质的含量高；随着植物的成熟，蛋白质的含量降低。动物组织和产品，如肌肉、皮肤、内脏、毛发、蛋和乳等主要是蛋白质。此外，动植物体内的含氮化合物还有核酸以及植物体内的生物碱。,蛋白质,蛋白质由长短不同的肽链构成，而组成蛋白质的基本单位是氨基酸。蛋白质主要由C、H、O、N四种元素组成(约占98)，同时还有少量的S、P、Fe等元素。天然存在的氨基酸约200余种，但常见的组成蛋白质的氨基酸仅20种，有时又称为成蛋白氨基酸。所有的成蛋白氨基酸都是氨基酸，即在碳原子上同时含有氨基和羧基，但由于其侧链的R基团不同则形成了不同的氨基酸。由于氨基酸在种类、数量和排列顺序方面的不同，又组成了自然界多种多样的蛋白质。,寡肽也称小肽，主要指由2个或3个氨基酸残基构成的二肽或三肽。除了蛋白质局部水解可以产生各种简单的肽外，在自然界和生物体内还存在许多活性的寡肽。例如，动植物细胞内广泛存在的谷胱甘肽是一种三肽；动物肌肉中存在的肌肽是一种二肽。,蛋白质的种类,(1)纤维蛋白。纤维蛋白通常是不溶性的结构蛋白，如弹性蛋白(血管和肌腱)、角蛋白(动物的毛发、蹄甲和羊毛)以及胶原蛋白(骨骼和结缔组织)等，动物不容易消化。(2)白蛋白。白蛋白又称为清蛋白，存在于血液、乳汁、蛋和植物中，如蛋中的卵白蛋白、乳中的乳清蛋白以及小麦中的谷白蛋白和大豆中的豆白蛋白等。白蛋白是水溶性的，受热后易凝固。动物对白蛋白很容易消化。,(3)球蛋白。球蛋白包括血液中的免疫球蛋白、血球蛋白、乳中的乳球蛋白以及植物种子中的球蛋白等。动物球蛋白遇热凝固，植物球蛋白遇热不凝固。(4)谷蛋白。谷蛋白仅存在于植物组织中，如小麦中的麦谷蛋白和大米中的米谷蛋白等。,(5)醇溶蛋白。如大麦醇溶蛋白和玉米醇溶蛋白。由于醇溶蛋白中赖氨酸含量很低，因此植物性饲料中醇溶蛋白含量越高，意味着蛋白质品质越差。高赖氨酸玉米就是通过作物育种，减少了玉米中醇溶蛋白，但增加了谷蛋白，从而提高子赖氨酸含量。从饲料蛋白质品质的角度来看，清蛋白和球蛋白谷蛋白醇溶蛋白。(6)结合蛋白。结合蛋白由单纯蛋白和非蛋白辅基结合而成。水解时不仅产生氨基酸，而且还会产生其他物质。按辅基不同，结合蛋白一般又可分为：核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白等。,蛋白质的变性和热处理对蛋白质的影响,所谓蛋白质变性是指任何非水解蛋白质作用造成天然蛋白质独特结构的改变所引起的蛋白质物理性质和生物学活性上的变化。加热、冷冻等物理因素以及强酸、碱等化学试剂，均能引起蛋白质变性，主要是蛋白质的三、四级结构被破坏。变性在一定条件下是可逆的，即引起蛋白质变性的条件如果持续时间不长或不太激烈，变性蛋白质还能恢复到原来的天然状态、物理和生物活性；但过度变性的蛋白质通常会降低动物的消化率。,加热引起的蛋白质变化随加热温度和时间及加热的含水量、有无糖共存等情况不同而不同。一方面加热变性可增强酶促分解性能，从而提高饲料消化率；另一方面，加热使蛋白质中的类卵黏蛋白、抗胰蛋白酶、抗生物素蛋白及具有凝固红细胞作用的血细胞凝集素等有害物质失去活性，提高饲料蛋白质的营养价值。但是，加热过度会造成很多不良结果：,(1)迈拉德反应。迈拉德反应也称为非酶促褐变反应，是指在贮藏和加工过程中，饲料成分中的胺类、氨基酸、肽类和蛋白质与还原性糖等还原性物质之间发生的导致饲料品质变劣的反应。在这个反应中，还原性糖等以依赖时间和浓度的方式与氨基酸的N末端或赖氨酸的侧链结合。迈拉德反应破坏了必需氨基酸(尤其是赖氨酸)的结构，降低了氨基酸消化率，从而降低了饲料蛋白质的品质，是加工过程损害饲料蛋白质品质的最重要反应。,化学上“有效的”或“反应性的”的赖氨酸是指赖氨酸的-NH2处于没有与还原糖或其他化合物反应的状态。迈拉德反应的早期，氨基和羧基之间形成Schiffs碱，然后，发生Schiffs碱的重排而形成Amadori化合物(1氨基1脱氧2酮)。Amadori化合物进一步发生烯醇化、脱氢、羧醇缩合和Strecke降解等反应，从而形成一个大分子化合物。这种多聚体的聚合物被称为高级糖基化终产物。采用标准的氨基酸分析方法水解样品时，只有大约30的Amadori产物能水解为赖氨酸和单糖，从而造成过热处理(或受到热损害)的饲料中赖氨酸和还原糖(特别是蔗糖)分析值的降低。在菜籽和大豆等油料的加工过程中，以及长期贮藏在饲料塔中的玉米，都可能发生迈拉德反应，而造成饲料蛋白质品质的降低。,除损失赖氨酸外，迈拉德反应的产物和糖基化蛋白质通过直接抑制消化酶活性而降低热损害蛋白质的消化率；另一方面也可能封闭消化酶与糖基化蛋白质肽键结合而产生影响。迈拉德反应的产物实质上应作为日粮纤维的一部分。,（2）使来自组氨酸的组胺与赖氨酸结合，产生糜烂素。（3）可引起氨基酸键之间发生新的交换，形成新的难以被酶水解的酰胺键(如赖氨酸中的氨基易与天门冬氨酸或谷氨酸发生反应)。,核酸,核酸是一种高分子化合物，易被酸碱水解，水解后生成一种碱性含氮化合物(嘌呤、嘧啶)、戊糖(核糖或脱氧核糖)和磷酸组成的混合物。植物种子中的一些氮、碳和磷酸盐以核酸的形式存在，核糖还以核苷酸辅酶和三磷酸腺苷的形式存在。,其他含氮化合物,(1)胺。大多数动、植物组织中含有少量胺。氨基酸脱羧产生胺，如色胺、组胺、半胱胺等等。有机体腐烂也会产生胺，一般有毒，如腐胺；胺分子结构中只含一个氨基，称为单胺；含有两个及以上氨基，称为多胺。(2)酰胺类。酰胺类包括尿素、天冬酰胺和谷酰胺等。尿素是一种最简单的酰胺，为哺乳动物体内氮代谢的主要尾产物，也是反刍动物的一种非蛋白氮饲料。在多种植物如大豆、小麦、马铃薯和甘蓝等中也含有尿素：天冬酰胺和谷酰胺已被列入氨基酸类。,(3)硝酸盐。硝酸盐存在于植物饲料中，尤其是幼嫩的青饲料。它本身并无毒性，但在一定条件下。如青饲料堆放或焖煮不当(被动物摄食之前)、微生物的作用(被动物摄食之前之后均可能发生)可使其转化为亚硝酸盐，动物食后引起中毒。亚硝酸盐在动物体内可引起急性中毒和慢性中毒，还可参与合成致癌物质。(4)生物碱。生物碱包括毒芹碱、尼古丁、蓖麻碱、可卡因、吗啡、茄碱等，仅存在于某些植物中。部分生物碱具有毒性，如马铃薯中茄碱含量超过0.02即可引起动物中毒。,维生素,维生素是维持动物正常生理机能所必需，且需要量又极微小的一类低分子有机化合物。它们在动物体内数量极少，作用却很大。多数维生素是辅酶的组成成分，从而参与体内物质和能量代谢的各种生化反应，控制新陈代谢。每一种维生素都具有其特殊的作用，相互间不可替代。各种青绿饲料中含有丰富的维生素。随着化学工业和制药工业的发展，各种维生素通过化学合成与微生物发酵的方法均可大量生产，各类工业生产的饲用维生素产品应运而生。维生素按其溶解性可分为脂溶性维生素和水溶性维生素。脂溶性维生素包括维生素A、维生素D、维生素E、维生素K；水溶性维生素包括B族维生素和维生素C。,矿物质,矿物质是动物生命活动和生产过程中起重要作用的一大类无机营养素。现已发现在107种元素中有60种以上的元素能在动物组织器官中找到。矿物质元素按照在动物体内含量的不同，分为常量元素和微量元素。常量元素是指动物体内含量在0.01以上的元素，包括钙(Ca)、磷(P)、硫(S)、氯(Cl)、钾(K)、钠(Na)、镁(Mg)7种。微量元素是指动物体内含量在0.01以下的元素，有铁(Fe)、铜(Cu)、碘(I)、锌(Zn)、锰(Mn)、钻(Co)、钼(Mo)、硒(Se)、铬(Cr)等。,饲料成分的分析,饲料概略分析法现代分析方法,饲料概略分析法,这种分析方法将饲料成分分为六部分：水分、粗灰分、粗蛋白、醚浸出物、粗纤维和无氮浸出物。测定饲料水分含量的方法为：将已知重量的饲料在100的恒温下烘至恒重，所失去的重量即为水分重量。这种方法对于大多数饲料效果很好，但是对于很小一部分饲料，如青贮饲料，挥发物质的严重损失可能被忽略。,测定粗灰分含量的方法为：将已知重量的饲料样品在550下灼烧至除去所有的碳，剩余的残渣即为粗灰分，可用以表示饲料中的无机物的含量。但是，灰分中包含一部分原来有机物的成分，如蛋白质中的硫和磷，而且一些挥发性物质会以钠、氯、钾和硫等形式损失。因此，灰分含量无论是质还是量方面都不能代表饲料中的无机物的真实含量。,粗蛋白的含量是根据100多年前由kjeldahl建立的方法，通过测定饲料中的含氮量计算。这种方法是将饲料用硫酸消化，这样可将饲料中除了硝酸盐和亚硝酸盐之外的氮全部转化成为氨，通过向消化液中加入氢氧化钠并蒸馏，使氨释放出来并收集至标准酸中，再通过滴定或自动比色法来确定氨的含量。一般，蛋白质中的含氮量平均为16，在测定出饲料的含氮量后乘以625(即除以16，称为蛋白质系数)来得到饲料中粗蛋白质的含量。显然，这种方法得到的并不是饲料中真正的蛋白质含量，还包括其他含氮物质，如游离氨基酸、胺和核酸等物质。,醚浸提物是将饲料置入石油醚中，在规定的时间内持续浸提而测定的。石油醚蒸发后的残渣就是醚浸提物。除脂肪以外，其还包括有机酸、乙醇和色素。在最近的官方方法中，使用醚浸提之前先用硫酸水解样品，得到的为酸醚浸提物。,饲料中的碳水化合物包括两部分，即粗纤维和无氮浸出物。前者的测定，是将测定过醚浸提物的饲料残渣相继用规定浓度的沸酸和沸碱处理，所得有机物残渣就是粗纤维。从1000中减去水分、灰分、粗蛋白、醚浸提物和粗纤维的总量(gkg)，其差值就是无氮浸出物。粗纤维包括纤维素、木质素和半纤维素，饲料中不一定都含有这些物质。但它们不同程度地属于无氮浸出物，其含量是可变的，取决于植物的种类和生长阶段。无氮浸出物由多种不同物质组成，包括糖类、果聚糖、淀粉、胶质、有机酸和色素，另外还包含上面提到的部分。,现代分析方法,淀粉和糖,饲料概略分析法在分析无氮浸出物方面的不足，已被测定饲料中非结构性碳水化合物，主要是淀粉和糖类的新方法解决。糖类是以糖与某种试剂如蒽酮混合后再利用比色方法测定。淀粉是用稀酸水解样品后通过旋光法测定释放出的糖来进行测定。这样得出了一个糖总量(淀粉水解后生成的糖加上饲料中的单糖)。每份用蒽酮释放出的单糖，酸化后进行二次旋光测定。淀粉的含量可以通过两次旋光读数之差乘以一个已知的淀粉指数计算出来。,纤维,纤维的测定方法由VanSoest确立。中性洗涤纤维(NDF)是用沸十二烷硫酸钠和EDTA的中性溶液提取后的残渣，主要由木质素、纤维素和半纤维素组成，可以用来衡量植物细胞壁物质组成。测定中性洗涤纤维的方法最初用于饲草，但也可用于含有淀粉的饲料，在测定过程中用淀粉酶处理即可，与上述对NFE的分析类似。非结构性碳水化合物(NSC)成分有时也可以通过从1000中减去粗蛋白、醚浸提物、灰分和中性洗涤纤维的总量(gkg)来分析。,酸性洗涤纤维(ADF)是05molL硫酸和十六烷基三甲基溴化铵回流后得到的残渣，可用于表示植物中的粗木质素和纤维素部分，而且包括二氧化硅。酸性洗涤纤维的测定对于饲草来说是十分有用的，因为它与饲料的消化程度有关。酸性洗涤木质素的测定包括酸性洗涤纤维的准备。酸性洗涤纤维经过72的硫酸处理溶解纤维素后，灰化残渣即得粗木质素，包含角质。,在单胃动物营养学中，经常使用日粮纤维这一术语。其定义为木质素和不能被单胃动物分泌的消化酶所消化的多糖。根据这个定义，日粮纤维在实验室中是很难测定的，因此用非淀粉多糖(NSP)来替代其分析。大部分饲料中的非淀粉多糖与木质素被认为是细胞壁的主要组成部分。非淀粉多糖的测定方法可以分为以下两种：,(1)酶重量分析法：可以测定各种组分，但并不区分具体的多糖类型。分析化学联合会给出的日粮纤维总量的测定方法中，通过加热和用酶处理饲料样品除去淀粉和蛋白质。日粮纤维用醚沉淀，经过风干后称重。,(2)酶色谱分析法：确定日粮中的各种碳水化合物。Englyst分析法可以用来确定总日粮纤维、可溶性的和非可溶性的日粮纤维。这种方法使用支链淀粉酶和淀粉酶除去淀粉来测定非淀粉多糖。用醚沉淀后，用12molL的硫酸将非淀粉多糖残渣水解。每种中性单糖组分可以通过糖醛酸的气液色谱来测定。另外，糖总量可通过与二硝基水杨酸盐溶液反应后进行比色来测定。非淀粉多糖总量和不溶性非淀粉多糖可通过分析不同的子样品来测定，可溶性非淀粉多糖可以通过其差值来计算。,饲料中的非淀粉多糖可在猪的肠中被微生物所降解，生成挥发性脂肪酸，挥发性脂肪酸被吸收后可以作为能量供应。据报道，挥发性脂肪酸之一的丁酸是结肠上皮细胞生长过程中的重要能源物质。因此这种酸可以用于促进肠道细胞的生长和吸收。非淀粉多糖降解的程度依赖于聚合体的结构和它们与非碳水化合物之间结构上的联系。另外，非淀粉多糖的物理性质，如吸水量和离子交换程度，可以影响发酵的程度。成凝胶非淀粉多糖，如葡聚糖，能够降低其他营养物质在小肠的吸收，降低猪粪和鸡粪的黏度。吸水特性能够通过延长进食时间和休息的时间使怀孕母猪受益，并能减少异常行为的发生，从而使猪形成良好的习性。,