第一章--动物与饲料的化学组成-课件.ppt

第一章动物与饲料的化学组成,主讲 袁施彬,本章学习目的,了解动物与饲料，特别是植物性饲料的化学组成与动物之间的相互关系，为学习动物营养学打下重要的基础。掌握动物饲料中的主要营养物质，特别是饲料概略养分分析方案中六大养分的概念。,第一节 食物链与动物及饲料,一、食物链（food chain）食物链：指以植物为来源的食物，通过动物的摄食及被摄食，动植物最后均被微生物所分解等一系列生物能量转移和物质循环而形成的系统，是各种生物之间，由于食物关系而形成的一种联系，反映出生产者、消费者、分解者和还原者之间，在营养上的连锁关系。或简述为：由于食物关系而建立的植物与动物、动物与动物、动植物与微生物之间链锁系统）。,自然界生物能量转移与物质循环,动物,植物,微生物,无机物：CO2、H2O、N、矿物质等,自然界,二、动物与植物（饲料）在食物链中的位置（一）基本概念1、自养生物：能利用太阳能和土壤、大气中的无机物（水、CO2、N等）合成自身需要的有机物，不需从外界环境中获取有机物的生物。如植物、光合细菌等。2、异养生物：自身不能生产有机物，需从体外环境中获取体内所需有机物的生物。如动物。,（二）动物与植物（饲料）在食物链中的位置 植物属自养生物，是食物链中的生产者；动物属异养生物，是食物链中的消费者。动物和植物是自然界生态系统中两个重要组成部分。它们以营养为纽带，构成不同的食物链，把生物与生物，生物与环境紧密地联系在一起。不同动物其消费层次又不同。1、草食动物：以植物为食，是一级消费者，如牛、羊、马、兔、骆驼、鹿等。2、肉食动物：以动物为食，是二级或三级、四级消费者，主要根据其食性划分。其中以草食为主的为二级消费者，如狐狸、黄鼠狼等，以肉食为主的为三级、四级消费者，如虎、豹。,食物链,植物,草食动物,杂食动物,肉食动物,微生物分解,第二节 植物（饲料）与动物体化学组成比较,动植物体的化学组成，既有密切联系，也有明显差别，可从其所含化学元素与成分加以比较。,一、化学元素比较（一）植物（饲料）中的化学元素 在已知的100多种化学元素中，目前认为有26种元素是动物必需的，它们参与各种饲料养分的构成。其中有11种是宏（巨）量元素，15种是微量元素。,必需元素：动物缺乏时可引起生理功能和结构异常，并发生病变或疾病。常量矿物质元素：指在动物体内含量高于（）0.01%的元素。微量矿物质元素：指在动物体内含量低于（）0.01%的元素。,动物体必需元素(26种),宏量元素（11种）,有机元素：碳、氢、氧、氮（非矿物质元素）,常常量矿物质元素：钙、磷、钾、钠、氯、硫、镁,微量元素（15种）：铜、铁、锰、锌、钴、碘、硒、镍、钒、氟、钼、锡、砷、硅、铬,此外，锶、钡、溴、硼和其它一些元素，也可能是必需元素。注：有的认为必需的微量元素为铜、铁、锰、锌、钴、碘、硒、钼、氟、铬、硼等12种。而铝、钒、镍、锡、砷、铅、锂、溴等8种元素在动物体内的含量非常低，在实际生产中基本上几乎不出现缺乏症，但实验证明可能是动物必需的微量元素（参见杨凤主编动物营养学P102）。,（二）植物与动物体化学元素比较,动物与植物虽然营养方式不同，但在化学组成上却十分相似。在已知的109种化学元素中，动植物体内已发现60多种。其中，以C、H、O、N含量最多（又称有机元素），占总量的95%以上，矿物质元素较少，只占5%左右。构成动植物体的化学元素并非都以游离形式存在，绝大多数构成复杂的有机和无机化合物。饲料养分：饲料中凡能被动物用以维持生命、生产产品、做功等，具有类似化学成分和性质的物质称为饲料养分。也称为营养物质或营养素。,二、动植物体化学组成及元素比较,水分,饲料养分,干物质,碳水化合物,蛋白质,维生素,脂肪,有机物,无机物（矿物质）,1、植物体化合物名称及元素组成,植物,水分（H、O）,干物质,蛋白质单蛋白、复蛋白、酶、色素、B族维生素（C、H、O、N、P、S、Co，其它无机元素）,含氮化合物（粗蛋白质）,有机物质,醚浸出物（粗脂肪）中性脂肪、脂肪酸、色素（叶绿素、胡萝卜素及其它），蜡质，树脂，维生素A、D、E，磷脂，固醇，挥发油（C、H、O及其它无机元素）,无氮化合物,灰分（干物质燃烧残余物）（K、Na、Ca、Mg、S、Cl、P、Fe、Cu）,氨化物氨基酸、酰氨类、有机碱、生物碱，某些糖配体（C、H、O、N、P、S、Cu等）,粗纤维纤维素、半纤维素、木质素，其它镶嵌物质（C、H、O）,无氮浸出物淀粉、糖、多缩戊糖、果胶物质、配糖体、单宁物质、维生素C（C、H、O）,2、动物体化合物名称及元素组成,动物,水分（H、O）,干物质,体蛋白单蛋白、复蛋白、血红色素、B族维生素（C、H、O、N、P、S、Co，其它无机元素）,含氮化合物（干燥脱脂、脱灰肌肉）,有机物质,粗脂肪中性脂肪、脂肪酸、胡萝卜素、VA、VD、VE、VK、磷脂、固醇、性腺激素（C、H、O及其它无机元素）,无氮化合物,灰分（干物质燃烧残余物）（K、Na、Ca、Mg、S、Cl、P、Fe、Cu）,氨基酸氨基酸、激素（甲状腺素、肾上腺素及其它），B族中的维生素（胆碱）（C、H、O、N、P、S、Cu等）,碳水化合物糖原、葡萄糖、低级羧酸类、维生素C（C、H、O）,3 饲料（植物）与动物体的化学成分比较,（1）共同点1）都以水分含量最高。但植物体水分变异范围大，595%，动物体水含量较恒定，约占体重的6070%。2）干物质中都含有一定的蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质和维生素。但动植物体内，同名化合物的理化性质及生物学作用极不相同。,2、不同点,第三节 饲料养分的一般功能,饲料养分对动物体约有四项一般功能，其中三项基本功能，一项附加功能。,一、基本功能（一）作为动物体的结构物质 是动物机体每一个细胞和组织的构成物质。是动物维持生命和生长过程中不可缺少的物质。,（二）作为动物生存和生产的能量来源提供维持体温、随意活动和生产产品等所需的能量。主要能量来源：碳水化合物、脂肪和蛋白质脂肪除功能外，储能,（三）作为动物体正常机能活动的调节物质 如维生素、激素、酶、矿物质、某些氨基酸、脂肪酸等,二、附加功能 产乳、产蛋、产毛等。,第四节 饲料养分和表示方法,一、养分测定1 方法（1）概略养分分析法（饲料常规成分分析法,food proximate analysis）由德国Hanneberg 1864年提出，将饲料中的养分分为六大类，即水分（或干物质）、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、无氮浸出物、矿物质。该法经济、适用，已使用100多年。其测定的是饲料中的概略养分（或称为粗略养分），每种成分均包括多种物质，而且不完整，没有维生素。,概略养分与饲料组成之间的关系 水分饲料 无机物（矿物质）干物质 含氮物（粗蛋白）有机物 乙醚浸出物（粗脂肪）无氮物 粗纤维 碳水化合物,无氮浸出物,各种养分及其功能在后面章节中再介绍。,（2）纯养分分析 测定的是某种单一物质（或成分），而且随着分析手段的更新，分析的成分越来越具体，如粗纤维、氨基酸、脂肪酸中的各种成分。该种方法通常费用较高，时间长。但现在随着分析仪器的发展，已实现快速、低廉的分析（FOSS、近红外分析等）。,2 水分,各种饲料均含有水分，其含量差异很大，最高可达95%以上，最低可低于5%。游离水：含于动植物体细胞间、与细胞结合不紧密、容易挥发的水，称为游离水或自由水，又称初水。结合水：与细胞内胶体物质紧密结合在一起、形成胶体水膜、难以挥发的水，称结合水或束缚水，又称吸附水,初水(Primary Moisture)即自由水、游离水或原始水分。测定方法：将新鲜饲料样品切细，放置于饲料盘中，在60-70烘箱中烘小时，取出在空气中冷却分种，再同样烘干小时，取出，待两次称重相差小于0.05g时，所失重量即为初水。,鲜饲料重（克）-风干饲料重（克）,鲜饲料重（克）,初水（%）=,100,吸附水(Absorption Water)即结合水或束缚水。测定方法：测定初水后的饲料、经自然风干的饲料或谷物饲料（一般含14%左右的吸附水），放入称量皿中，在100-105烘箱内烘干h后取出，放入干燥器中冷却30min，再重复烘干h，待两次称重小于0.002g时,即为恒重，失去的重量为吸附水。,除去初水和吸附水的饲料为绝干饲料(Dry Matter,缩写DM）。绝干物质是比较各种饲料所含养分多少的基础。,风干饲料重（克）-烘干后饲料重（克）,吸附水（%）=,风干饲料重（克）,100,不同基础的养分含量换算,某基础的养分（%）另一基础时的养分（%）此时的干物质（%）同基础的干物质（%）如：某饲料含粗蛋白5%，此时含水70%；计算风干基础（此时含水10%）的粗蛋白含量。设风干基础的粗蛋白含量为X，则：5%X 1-70%90%X=15%,例,经测定饲喂态玉米含水8%，CP 9.6%、Ca 0.03%、P 0.29%，问绝干状态时（此时含水2%）CP、Ca、P？,3 粗灰分(Ash),粗灰分是饲料、动物组织和动物排泄物样品在550-600高温炉中将所有有机物质全部氧化后剩余的残渣。灰分重(g)粗灰分(%)=100 饲料样品重(g),4 粗蛋白质(Crude Protein,缩写CP),粗蛋白质是常规饲料分析中用以估计饲料、动物组织或动物排泄物中一切含氮物质的指标，它包括了真蛋白质和非蛋白质含氮物(Non-protein Nitrogen,缩写NPN)两部分。NPN包括游离氨基酸、硝酸盐、氨等。,常规饲料分析测定粗蛋白质，是用凯氏定氮法测出饲料样品中的氮含量后，用N6.25计算粗蛋白质含量。6.25称为蛋白质的换算系数，代表饲料样品中粗蛋白质的平均含氮量为16%（100/16=6.25）。饲料样品含N(g)6.25粗蛋白质(%)=100 饲料样品重(g),5 粗脂肪(Ether Extract,缩写EE),粗脂肪是饲料、动物组织、动物排泄物中脂溶性物质的总称。常规饲料分析是用乙醚浸提样品所得的乙醚浸出物。乙醚浸出物重(g)粗脂肪(%)=100 饲料样品重(g),6 粗纤维(Crude Fiber,缩写CF),粗纤维是植物细胞壁的主要组成成分，包括纤维素、半纤维素、木质素及角质等成分。常规饲料分析方法测定的粗纤维，是将饲料样品经1.25稀酸、稀碱各煮沸30min后，所剩余的不溶解碳水化合物。,其中纤维素是由-1，4葡萄糖聚合而成的同质多糖；半纤维素是葡萄糖、果糖、木糖、甘露糖和阿拉伯糖等聚合而成的异质多糖；木质素则是一种苯丙基衍生物的聚合物，它是动物利用各种养分的主要限制因子。该方法在分析过程中，有部分半纤维素、纤维素和木质素溶解于酸、碱中，使测定的粗纤维含量偏低，同时又增加了无氮浸出物的计算误差。,Van Soest(1976)提出了用中性洗涤纤维(Neutral Detergent Fiber,缩写NDF)、酸性洗涤纤维(Acid Detergent Fiber,缩写ADF)、酸性洗涤木质素(Acid Detergent Lignin,缩写ADL)作为评定饲草中纤维类物质的指标。,饲料,中性洗涤剂处理,pH7,中性洗涤可溶物（neutral detergent solution,NDS）,中性洗涤纤维（neutral detergent fiber,NDF）,酸性洗涤剂处理,酸性洗涤可溶物（ADS）,酸性洗涤纤维（ADF）,KMnO4处理,pH3,纤维素和残余矿物质,纤维素被燃烧,灰分,木质素氧化损失,72H2SO4 处理,纤维素被溶解,木质素和矿物质,木质素被燃烧,灰分,Van Soest（1976）粗纤维分析方案,7 无氮浸出物(Nitrogen Free Extract,缩写NFE),无氮浸出物主要由易被动物利用的淀粉、菊糖、双糖、单糖等可溶性碳水化合物组成。常规饲料分析不能直接分析饲料中无氮浸出物含量，而是通过计算求得：无氮浸出物%=100%-（水分+灰分+粗蛋白质+粗脂肪+粗纤维）%,二、养分的一般表示方法,1.百分比（）在100份（g、mg、g、Ib等）饲料总量中，某种养分所占的比例。2.ppm 在1 000 000（一百万）份（g、mg、g、Ib等）饲料总量中，某种养分所占的比例。ppm与%表示的区别，仅在于小数点的位置。由于一百万是10000100，由%变为ppm，将其乘10000即得，或将小数点往右移四位即可。由ppm变为%，将其除以10000即得，或将小数点往左移四位即可。例如：5%=50000 ppm 500 ppm=0.05%ppb，ppt,例,生产猪全价饲料时，每吨配合饲料加入了600g FeSO47H2O（含Fe 20%）、200g MnSO4H2O(含Mn 29.5%)、700g ZnSO47H2O（含Zn 22.3%）、700g CuSO45H2O（含Cu 25.2%），问此饲料中分别添加了多少ppm的Fe、Cu、Mn、Zn？(纯度85),3 mg/kg 在1kg饲料总量中，某种养分所占的毫克数。由于1kg1 000 000mg，故mg/kg相当于ppm。4 mg/Ib(毫克/英镑)1Ib 454 g，1kg2.21Ib在1Ib饲料总量中，某种养分所占的毫克数。,三、养分不同干物质基础的表示方法,（一）饲喂基础（潮湿基础、新鲜基础）即是不加以任何处理的基础。饲料干物质含量的变化范围为0.0100%。动物获得的干物质量100%水分%。（二）风干基础（半干基础）即是实际的或采食干物质含量的基础。其干物质含量约占90%，水分约为10%。绝大多数饲料在风干基础饲喂。,（三）绝干基础 即是去水或100%DM状态。这是理论化的，实际难于实现。其利于比较饲料养分的含量和对饲料进行营养价值评定。,第五节 影响饲料养分的主要因素,一、植物生长所处的条件（一）土壤 黑土：由于其有机质含量高，土质肥沃，通透性好，所以可生产出优质饲料。粘土：通透性差，常偏酸性，有机质含量少，生产出的饲料较为粗糙。籽实CP含量低，茎叶CF含量高。泥炭土、沼泽土、干爆砂土则生产出的饲料营养价值更低。（二）肥料 施用不同的肥料可改变草地植被的植物组成。另外，肥料还影响饲料中元素的含量。如土壤缺Se则饲草中相应也缺乏。（三）气候 雨量、气温、光照等对植物的收获期及其养分含量都有很大影响。,二、植物的品种、收获期和贮存时间,品种收获期 幼嫩时：水分高，CP高，CF低。枯老时：水分低，CP低，CF高。贮藏时间 由于植物细胞的呼吸、酶、微生物发酵等作用使饲料养分减少或发生变化（如糖分增加）。贮藏时间愈长，养分总量减少的程度愈大。,作业,1.名词：CP、EE、CF、ADF、NDF。2.饲料概略养分分析对饲料养分如何分类，各种养分如何测定或计算？3.简述养分一般的营养生理功能。4.试比较动植物体组成成分的异同？,