动物生产专题第一章.ppt
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1、动物生产专题第一章,第一章 饲料营养物质及营养价值评定,能够被动物摄取、消化、吸收和利用,可促进动物生长或修补组织、调节动物生理过程的物质称为饲料(feed)。饲料中凡能被动物用以维持生命、生产产品的物质叫养分(养分,营养素、营养物质)。养分(nutrients)是由单一种化学元素所构成或由若干种化学元素相互结合所组成,能够被有机体用以维持生命或生产产品的一切化学物质。养分具有维持动物生命的营养作用,存在于任何饲料之中。饲料是外形,养分是内质。,过去概括为六类:水分、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分和无氮浸出物,现已扩展到除能量以外的20多种氨基酸、10多种维生素和10多种矿物元素。有些饲料存
2、在某些能破坏营养成分或以不同机制阻碍动物对营养成分的消化、吸收和利用并对动物的健康状况产生副作用的物质,这些物质被称为饲料抗营养因子(antinutritional factor,ANF)。有些饲料还可能存在对动物产生毒性作用的物质,如棉酚、氰苷等。但在生产实践中ANFs和毒物之间并无特别明显的界限,毒物通常也表现出一定的抗营养作用,有些抗营养因子也表现出一定的毒性作用而给动物造成一定损害。,第一节 动物对饲料的消化,一、动物消化道结构及消化特点动物采食饲料并从中获得所需要的营养物质,但饲料中的营养物质一般不能直接进入动物的体内,必须在其消化道内经过物理、化学和微生物的消化作用后,才能被吸收和
3、利用。饲料在动物体内被消化的程度是养分能否充分利用的关键,了解动物的消化生理过程有助于对饲料营养价值的评定和制定提高饲料利用效率的技术措施。这一点在生产实践中具有十分重要的意义。,一、动物消化道结构及消化特点,各类动物对饲料中养分的消化、吸收和利用的整个过程受其消化道解剖结构和生理特点的影响。根据消化道的组成、结构和功能的不同,可将动物分为非反刍动物、反刍动物和禽类。(一)非反刍动物 非反刍动物分为单胃杂食类和草食类。1.单胃杂食类 如猪,具有简单的消化道,饲料在消化道内的消化起自口腔,依次经过咽、食道、胃、小肠、大肠最后止于肛门。猪消化器官的容积有限,消化道内微生物发酵活动较微弱,对饲料中纤
4、维物质的消化能力差。但是通过消化酶可以大量利用谷物类精饲料和动物蛋白饲料。,一、动物消化道结构及消化特点,2.草食类 草食类有马属动物和兔,它们又被称为非反刍型草食动物。马和兔有发达的盲肠和结肠,其功能类似反刍动物的瘤胃,但功能较瘤胃弱,其间有大量微生物与宿主共生,这些微生物可以利用饲料中的纤维物质,合成营养物质提供宿主利用。3反刍动物 牛、羊属于典型的反刍动物,具有瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃,前三部分合称前胃,前胃壁没有胃腺,只有皱胃能分泌胃液,功能与单胃动物相似,又被称为真胃。反刍动物的复胃占整个消化道总容积的71,可容纳和消化大量的容积性饲料;,一、动物消化道结构及消化特点,同时,瘤胃内还生
5、存有大量微生物,这是反刍动物能大量利用纤维性饲料的主要原因。经瘤胃微生物发酵,饲料纤维物质降解为挥发性脂肪酸,并以此形式在瘤胃内被吸收,进而在体内被利用。反刍动物体内60%-80的能量是以这种形式来提供的。新生反刍幼畜由于瘤胃尚未发育完全,对饲料的消化与非反刍相似。幼年反刍幼畜,吮吸的乳汁通过食管沟直接进人皱胃被消化、吸收。随着年龄增大,瘤胃逐渐发育完全,一些微生物也随着干草进人瘤胃定居,使其具有正常的反刍功能。,一、动物消化道结构及消化特点,(三)家禽 家禽的消化器官与哺乳动物有显著的不同。家禽没有牙齿,靠喙采食饲料,因而也没有咀嚼活动。饲料通过食道直接进人嗉囊,并在其间贮存和浸泡软化,然后
6、再由嗉囊进入腺胃,在那里与腺胃分泌的消化液混合,饲料在腺胃内停留时间很短,随后进人胃壁肌肉坚厚的肌胃,经其间的沙砾研磨,最后经小肠、大肠进入泄殖腔。家禽消化道较短,一般来说,饲料从口腔到泄殖腔,产蛋鸡只需2h,非产蛋鸡则需要8-12 h,由于饲料在消化道内停留的时间短。所以酶和消化微生物的发酵消化都比猪弱。,二、动物对饲料的消化方式,动物将饲料中的大分子有机物分解为简单的、在生理条件下可溶解的小分子物质就是消化。(一)消化方式1物理消化 牙齿和消化道运动,反刍动物的反刍,为化学性消化和生物性消化做准备。2化学消化 主要是酶消化,是消化的主要方式。3微生物消化 反刍动物瘤胃内有大量微生物,主要是
7、厌氧细菌和原生动物,正常饲养条件下,1克瘤胃内容物中有150亿-250亿细菌和60-180万纤毛虫。细菌有二类,一类是可利用纤维素、淀粉、葡糖等养分的细菌,另一类是可发酵第一类细菌的代谢产物的细菌。或者瘤胃厌氧细菌有:纤维素分解菌、蛋白质分解菌、淀粉分解菌、脂肪分解菌、维生素合成菌、产氨菌、产甲烷菌、利用酸菌、利用糖菌。,(一)消化方式,原生动物分纤毛虫纲和鞭毛虫纲,大多数原生动物为纤毛原虫,可吞噬食物和细胞颗粒,并可利用纤维素。微生物消化中,细菌的作用比原生动物更大。瘤胃微生物能分泌a-淀粉酶、蔗糖酶、蛋白酶、半纤维素酶和纤维素酶,这些酶能将饲料中糖类和蛋白质分解成挥发性脂肪酸、氨等物质,同
8、时微生物发酵也产生甲烷、二氧化碳、H2、O2、N2等气体,通过嗳气排出,可见,饲料蛋白质在瘤胃中大部分已转化成菌体蛋白质。,(一)消化方式,微生物消化可将大量不能被宿主直接利用的物质转化成能被宿主利用的高质量营养物质,但也有一定量的能被宿主直接利用的营养物质首先被微生物利用或发酵损失,这种营养物质的二次利用明显降低利用效率,特别是能量利用效率,同时也会使优质蛋白质被降解;但优点是可以合成必需AA,必需FA和B族维生素。瘤胃微生物不仅与宿主存在共生关系,而且微生物之间彼此存在相互制约和共生关系,如原虫靠吞噬细菌合成自身蛋白质,虽可利用纤维素,但使纤维素利用率降低,原虫体积大,在瘤胃滞留时间长,大
9、部分在瘤胃自溶死亡,很少进入真胃和肠道。,(一)消化方式,反刍动物微生物消化非常重要,饲料内70-85%DM和50%的CF在瘤胃内消化,瘤胃微生物的正常消化取决于瘤胃内环境的稳定,包括下列因素。食物稳定地进入瘤胃以不断提供微生物的作用底物;pH在6-7,通过唾液中的NaHCO3来维持;渗透压接近血浆水平,通过内容物与血液的离子交换完成;温度调节机制使T在38-42。非反刍食物动物盲肠微生物消化也十分重要,特点类似于瘤胃微生物消化。,(二)消化后营养物质的吸收,已消化的营养物质经消化道上皮进入血液或淋巴的过程叫吸收。吸收部位主要在小肠及瘤胃,吸收方式有:被动吸收(通过滤过、渗透、简单扩散和易化扩
10、散需载体等形式,不需消耗机体能量,吸收分子量低的物质,高浓度低浓度,如瘤胃吸收氨和VFA,离子、多肽、水)、主动吸收(由低浓度高浓度(葡糖和AA吸收),依靠细胞壁泵蛋白来完成的一种逆电化学梯度的物质吸收)、饱饮作用(细胞通过伸出伪足或与物质接触处的膜内陷从而将这些物质包入细胞内,细胞直接吞噬大分子或离子,如幼龄动物吸收免疫球蛋白),三、饲料养分的可消化性,(一)动物的消化力与饲料的可消化性 动物消化饲料的能力为消化力;饲料被动物消化的程度和性质为饲料的可消化性。用消化率来衡量消化力和可消化性。消化率=(食入养分-粪中养分)食入养分(二)影响动物饲料消化率的因素1.动物的种类和年龄 牛对粗饲料的
11、消化能力最高,羊次之,猪和家禽仅消化粗饲料中极少的部分,幼龄动物的消化器官尚未发育完全,在粗饲料利用方面不如成年动物,老龄动物消化机能减退。,(二)影响动物饲料消化率的因素,2饲料 饲料的来源和种类不同时,其中的养分和性质差异较大。幼嫩青绿饲料的消化性较高,干硬的粗饲料消化性较低。农作物子实的消化性较高而茎秆部分的消化性较低。一般来讲,饲料中的粗蛋白越多,消化率越高;粗纤维越多,消化率越低。投喂量过多时,通过动物消化道速度加快,并使消化酶冲淡,饲料得不到充分的消化,另一方面,消化道中停留饲料过多,胃肠负担过重,有碍于消化器官的正常生生理机能,引起消化不良,食欲不振。因此,只有合理安排饲喂次数、
12、时间和投喂量等,才能加强消化腺的分泌作用,提高消化率。,第二节 饲料中主要营养成分及其营养功能,按照概略养分分析法,饲料中的养分水分、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分和无氮浸出物。一、水与动物营养 水的营养功能:1.水是动物体的基本成分。2.水是动物体的一种良好溶剂。3.水参与体内许多生化反应。4.维持体液平衡5.水有调节体温的功能。6.水是滑液的成分。,二、蛋白质与动物营养,(一)蛋白质的营养功能1蛋白质是构成体组织、体细胞的基本原料。动物的肌肉、神经、结缔组织、皮肤、血液等,均以蛋白质为其基本成分。动物体表的各种保护组织如毛、蹄、角等,均由角质蛋白质与胶质蛋白质所构成。蛋白质也是牛体内的酶
13、、激素、抗体、色素及肉、乳、绒毛等产品的组成成分。2蛋白质是更新、修补组织的必需物质。,(一)蛋白质的营养功能,动物体组织器官中的蛋白质通过新陈代谢不断更新。3蛋白质可以代替碳水化合物及脂肪产热。蛋白质可以在体内经分解,氧化释放热能,以补充碳水化合物及脂肪的不足。糖异生是指从非糖物质合成葡萄糖的过程,即将丙酮酸、甘油、乳酸及某些aa等非糖物质合成葡萄糖。,二、蛋白质与动物营养,(二)蛋白质的消化、吸收和代谢1.单胃动物对蛋白质的消化和吸收(1)蛋白质的消化单胃动物对饲料蛋白质的消化,主要是通过各种蛋白酶将蛋白质分解为氨基酸后再由肠壁吸收。蛋白质进入胃室后,在胃蛋白酶和胃液中盐酸的作用下开始消化
14、分解。在胃中未被消化的蛋白质与消化分解生成的肽和氨基酸,一同进入小肠继续进行消化。蛋白质和大分子肽在小肠中经胰蛋白酶和糜蛋白酶的消化分解,生成大量游离氨基酸和结构简单的肽;,(二)蛋白质的消化、吸收和代谢,后者亦可直接被吸收进人小肠黏膜并被肽酶分解为游离氨基酸,而后被门脉所吸收。在单胃动物蛋白质消化过程中,胰蛋白酶的作用最为重要,若缺乏胰蛋白酶将会严重影响蛋白质的消化率和吸收率。胃蛋白酶的作用相对较小,据测定,胃蛋白酶在蛋白质消化中的作用仅占到20左右。单胃动物所进食的蛋白质,其中有一部分不能被消化(猪占进食量的10%-25%,马占20%-30)。这部分未被消化的蛋白质在大肠中可部分被分解产生
15、吲哚、粪臭素、酚、硫化氢、氨和氮基酸等。,(二)蛋白质的消化、吸收和代谢,细菌可利用氨和氨基酸等合成菌体蛋白。最终均作为粪的组分而排出体外。由粪便排出的蛋白质并非全部来自未被消化的饲料蛋白质,其中尚包括有代谢蛋白质,即肠道脱落黏膜、残余消化液及肠道细菌所含蛋白质。必须指出,马、驴、骡等草食性单胃动物其盲肠、结肠颇为发达。它们在蛋白质的消化过程中具有重要作用。据测定,马在单一采食干草条件下,盲肠和结肠消化的蛋白质,可占到消化道所消化蛋白质总量的50左右。,(2)蛋白质的吸收,单胃动物对蛋白质消化吸收的部位主要是在小肠,小肠不同部位对氨基酸的吸收程度不同,大量的氨基酸是在才二指肠被吸收。随着食靡沿
16、肠道进一步移动,氨基酸的吸收程度亦随之降低。,2.反刍动物对蛋白质的消化和吸收,(1)蛋白质在瘤胃的消化 饲料蛋白质在瘤胃中,主要由细菌和纤毛虫产生的蛋白酶和肽酶两类酶来完成。蛋白质在瘤胃的消化分解可分两个阶段,首先蛋白质在蛋白酶作用下分解为肽,肽在肽酶的作用下分解成游离氨基酸。蛋白质消化分解产生的肽和氨基酸通常很快即被细菌用于合成细菌蛋白。其中部分氨基酸亦可在细菌脱氨基酶作用下而进一步降解,生成氨、二氧化碳和挥发性脂肪酸。此外,饲料中的非蛋白含氮化合物如铵盐和尿素等均可在细菌脲酶作用下生成氨和二氧化碳。所生成的氨可被细菌用于合成细菌蛋白质。,(1)蛋白质在瘤胃的消化,瘤胃细菌区系中有80的细
17、菌可以氮作为生长的唯一氮源,部分细菌既可利用氨亦可利用氨基酸作为生长氮源。仅有少数细菌能较好地利用肽作为氮源。纤毛原虫完全不能利用氨,它们是以细菌和饲料中含有的氮作为氮源生长的。蛋白质在瘤胃中消化分解的同时,尚进行着细菌蛋白的合成过程,因而瘤胃中游离氨基酸浓度并不高。瘤胃氨的浓度则取决于细菌对氨的利用程度、氨的吸收速率,以及瘤胃内容物的转移时间等。通常瘤胃液中氨的浓度变动范围为2-50mg/100mL之间。,(2)蛋白质在皱胃和小肠的消化,进入瘤胃的饲料蛋白质,其中约有70%受到细菌和纤毛原虫的分解,仅有约30的蛋白质未经变化而进入到消化道的下部分。这部分通过瘤胃而未经微生物消化分解的蛋白质通
18、常称之为过瘤胃蛋白质或瘤胃未降解蛋白质。过瘤胃蛋白与瘤胃微生物蛋白一同从瘤胃转移到皱胃,随后进入小肠,继续消化。蛋白质在皱胃和小肠的消化过程,基本上与单胃动物相类似,由胃肠道分泌 各种蛋白酶和肽酶,将蛋白质分解为肽和氨基酸,而后被吸收。,(3)蛋白质的吸收,反刍动物对蛋白质消化产物的吸收主要是在瘤胃和小肠。瘤胃壁具有强烈吸收氨的能力。蛋白质在瘤胃被细菌分解生成的氨,除被细菌合成细菌蛋白外,多余的被瘤胃壁吸收随血液循环进入肝脏用合成尿素。合成的尿素一部分进入肾脏排出体外,另一部分进入唾液腺随唾液返回瘤胃,或通过瘤胃壁从血液扩散回到瘤胃,再次被细菌利用合成菌体蛋白。、由于这一过程不断反复循环,被称
19、作“瘤胃一肝脏的氮素循环”。这在反刍动物的蛋白质代谢过程中意义重大,它可减少食入饲料蛋白质的浪费,并可使食入蛋白质被细菌充分利用合成菌体蛋白以供畜体利用。此外瘤胃亦可吸收部分游离氨基酸。,(三)蛋白质与氨基酸的品质,必需氨基酸 指动物自身不能合成或合成数量不能满足动物的需要,必须由饲粮提供的氨基酸。成年家禽为:赖、色、蛋、亮、异亮、苯丙、苏、缬氨酸。生长家禽还有组、精氨酸。雏鸡还有甘、胱和酪氨酸。半必需氨基酸 是指在一定条件下能代替或节省部分必需氨基酸的氨基酸,如胱氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、丝氨酸。胱氨酸或半胱氨酸、酪氨酸、丝氨酸在体内可分别由蛋氨酸、苯丙氨酸和甘氨酸转化而来,其需要可完全由蛋氨
20、酸、苯丙氨酸和甘氨酸满足,但动物对蛋氨酸、苯丙氨酸的特定需要却不能由胱氨酸、半胱氨酸、酪氨酸满足。目前已证明非反刍动物总含硫氨基酸(蛋+胱)需要量的50%可由胱氨酸代替,芳香族aa(phe+tyr)至少50%可由酪氨酸代替。,(三)蛋白质与氨基酸的品质,非必需氨基酸 可不由饲粮提供,动物体内合成可以满足需要的aa。条件性必需氨基酸 在特定情况下必须由饲粮提供的氨基酸。如生长早期的猪需精氨酸,妊娠母猪需组氨酸,15kg的幼仔猪需脯氨酸。限制性aa 指一定饲料或饲粮所含必需aa的量与动物所需的必需aa的量相比,比值偏低的aa,由于这些aa的不足,限制了动物对其它必需aa和非必需aa的利用。其中比值
21、最低的称第一限制性aa。赖氨酸和蛋氨酸分别为猪和家禽的第一限制性aa。,(四)蛋白质质量的评定方法,1.蛋白质的生物学价值(protein biological value PBV)指动物利用的氮占吸收氮的百分比。PBV=(食入氮-粪氮-尿氮)/(食入氮-粪氮)100%这是表观生物学价值。2.净蛋白利用率(net protein utilization,NPU)指动物体内沉积的蛋白质或氮占食入的蛋白质或氮的百分比。NPU=PBV蛋白质或氮的消化率 3.蛋白质效率比(protein efficiency ratio,PER)指动物食入单位蛋白质或氮的体增重。PER=体增重/蛋白质或氮的食入量 P
22、ER越大,蛋白质品质越好。,(五)理想蛋白质,所谓理想蛋白质是指这种蛋白质的氨基酸在组成和比例上与动物所需蛋白质的氨基酸组成与比例一致,包括必需氨基酸之间以及必需氨基酸和非必需氨基酸之间的组成的比例,动物对这种蛋白质的利用率应为100%。因此,理想蛋白质的实质是将动物所需蛋白质氨基酸的组成和比例作为评定饲料蛋白质质量的标准。,三、碳水化合物与动物营养,(一)碳水化合物的营养功能碳水化合物包括无氮浸出物和粗纤维,在体内提供能量。无氮浸出物(又称可溶性碳水化合物)包括单糖、双糖、淀粉。粗纤维包括纤维素、半纤维素、木质素及其它镶嵌物质。粗纤维(CF)纤维素是由-1,4葡萄糖聚合而成的同质多糖。半纤维
23、素是葡萄糖、果糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖等聚合而成的异质多糖,木质素是一种苯丙基衍生物的聚合物。,(一)碳水化合物的营养功能,1氧化供能 每克17kJ热能。2形成体组织成分及能量贮备 普遍存在于动物各种组织中作为细胞的构成成分。多余的碳水化合物可转变成肝脏中的肝糖原和肌肉中的肌糖原、体脂肪等。3形成乳脂肪。4减少蛋白质和脂肪在体内的消耗。,(二)反刍与单胃家畜利用碳水化合物的特点,1.单胃动物对碳水化合物的消化和吸收 营养性CHO主要在消化道前段(回肠末端)消化吸收,结构性CHO主要在消化道后段。以淀粉形成葡萄糖为主,CF形成VFA为辅。禽对碳水化合物的消化,主要是小肠对淀粉的消化吸收;猪除淀
24、粉外可以消化少量的粗纤维,成年母猪消化粗纤维的能力相对较强。单胃动物采食饲料中的淀粉,在淀粉酶的作用下发生水解,生成麦芽糖和麦芽三糖。麦芽糖酶可使麦芽糖和麦芽三糖水解为葡萄糖。乳糖酶和蔗糖酶可分别使乳糖和蔗糖水解生成半乳糖、葡萄糖和果糖。,(二)反刍与单胃家畜利用碳水化合物的特点,碳水化合物经消化所产生的葡萄糖,大部分可为小肠壁所吸收。剩余部分可被细菌分解而产生有机酸,包括挥发性脂肪酸及乳酸。另外,小肠中未被消化的淀粉和葡萄糖在转移到大肠中时被细菌分解而产生挥发性脂肪酸和气体。淀粉和糖经细菌分解产生的有机酸可为肠壁吸收参与动物体代谢。单胃动物的胃和小肠不分泌纤维素酶和半纤维素酶,对饲料中的纤维
25、素和半纤维素的消化,主要依赖于盲肠和结肠中微生物消化作用。,(二)反刍与单胃家畜利用碳水化合物的特点,2.反刍动物对碳水化合物的消化和吸收 各种碳水化合物在瘤胃微生物酶的催化下消化分解,最终主要以挥发性脂肪酸形式被吸收,其中双糖降解为单糖,单糖通过发酵产生丙酮酸,并进一步发酵产生挥发性脂肪酸。淀粉也在细菌作用下,迅速水解为麦芽糖和葡萄糖,并发酵产生丙酮酸进而生成挥发性脂肪酸。瘤胃内降解纤维素的细菌所分泌的纤维素酶可将纤维素分解为纤维二糖,进而分解为葡萄糖,再生挥发性脂肪酸。降解半纤维素的细菌与降解纤维素的细菌种类相同,某些瘤胃原虫体内也存在半纤维素分解酶;半纤维素经水解产生戊糖与己糖。果胶在细
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- 动物 生产 专题 第一章
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