饲料

第一节概述

动物饲料的主要成分包括淀粉、蛋白质、脂肪和纤维等，以谷物饲料为例见图3-1所示。在生产实践中，畜禽对各种养分的消化率，要比理论值低得多，这主要是基于两方面的原因：一方面饲料中含有不溶于水的纤维素，即植物的细胞壁，如图3-2所示，各种养分包裹于细胞壁中，使动物的消化酶难以与之接触，从而被单胃动物自身分泌的消化酶分解；另一方面饲料中含有一些水溶性的非淀粉多糖，这些多糖可以产生抗营养作用，从而 降低死来哦的利用率。

非淀粉多糖（NSP）是植物组织中除淀粉以外所有碳水化合物的总称，由植物组织中多种单糖和糖醛酸经糖苷键连接而成，包括纤维素、半纤维素和果胶等三种类型，是构成植物细胞壁的主要成分。根据NSP在水中的溶解性分为水溶性非淀粉多糖（SNSP）和不溶性非淀粉多糖（INSP）。SNSP包括阿拉伯木聚糖、葡聚糖、甘露聚糖和果胶多糖等，是降低饲料营养价值的主要因素。

大量研究表明水溶性非淀粉多糖具有抗营养性。这种特性在肉用仔鸡生产中尤其显著，研究表明，NSP能够抑制大量营养素的消化，从而导致单胃动物生产性能和含有SNSP饲料利用率的降低，由此有关NSP的研究日益受到关注。尽管NSP的抗营养性机理仍不太清楚。然而，NSP的理化特性显然是引起这种抗性的因素之一，通过直接的方式或通过其他因素的相互影响而发生作用。

一、 植物性非淀粉多糖的概念与分类

多糖通常是指由20个以上单糖聚合而成的糖类化合物，根据来源可分为植物性多糖、动物性多糖、微生物多糖。畜禽的植物性饲料中，除去淀粉以外的所有多糖称为非淀粉多糖（NSP）。根据NSP的结构特点，可将其分为三大类：纤维素、半纤维素、和果胶，它们是构成细胞壁的主要成分。半纤维素主要包括 –葡聚糖、木聚糖和甘露聚糖等。纤维素与 –葡聚糖都由葡聚糖缩合而成，但纤维素是指仅由 -1,4-糖苷键组成的葡聚糖链，而 –葡聚糖则是由-1,3-糖苷键和 -1,4-糖苷键两种糖苷键连接而成。果胶与半纤维素也有很多相似之处，二者的区别在于前者含有大量半乳糖醛酸和鼠李糖，而后者一般不含糖醛酸，主要由中性糖组成。其中半纤维素中的-葡聚糖和阿拉伯木聚糖与饲料的关系最大。

根据NSP的水溶性，将溶于水的NSP称为水溶性NSP（SNSP）、不溶于水的NSP称为不溶性NSP（SNSP），纤维素属INSP，而 –葡聚糖和阿拉伯木聚糖、果胶属于SNSP,SNSP具有明显的抗营养作用。

根据单糖组成可将NSP分为同质多糖和异质多糖，通常植物细胞壁内存在的单糖有己糖如D-葡聚糖、D-半乳糖、D-甘露糖； 糖如L-阿拉伯糖、D-木糖；酸式糖如D-半如糖醛酸、D-葡糖醛酸和4-O-甲基酯。同质多糖由同一单糖组成，如纤维素、 -葡聚糖；异质多糖由多种单糖组成，如阿拉伯木聚糖、果胶等。还可根据单糖环结构

分为 聚糖（五碳单糖组成）和己聚糖（六碳单糖组成）。 二．植物非淀粉多糖的化学结构

1.纤维素

纤维素是发现最早的陆生及海生植物细胞壁的主要组成成分，一些水产动物和细菌也可以产生纤维素。纤维素的化学结构早在20世纪30年代就已清楚，见图3-3。

纤维素的分子式（ ） ，是由D-葡聚糖以 -1,4-糖苷键组成的大分子直链聚合物。植物中的纤维素由7000-10000个葡糖糖分子组成，相对分子质量为50000-2500000。纤维分子链以束状平行排列，分子间由大量相邻羧基形成的氢键相结合，形成“带状”双折叠螺旋结构。纤维素不溶于水及一般有机溶剂，是植物细胞壁的主要成分。

细胞壁的纤维素形成微纤维，宽度为10-30nm，长度有的达数微米。根据电子显微镜观察，链状分子平行排列的结晶性部分组成宽为3-4nm的基本为纤维。推测这些基本微纤维集合起来就构成了微纤维。微纤维的形成场所和控制纤维素排列的机制还不太明白了。另一方面就纤维的分解而言，估计在出生细胞壁伸展生长时，微纤维的一部分由于纤维素酶的作用而被分解，具有可溶性。

2.木聚糖

木聚糖存在于各种陆生植物的几乎所有部位，是植物细胞壁的主要成分之一，占植物碳水化合物总量的三分之一，在自然界中含量仅次于纤维素。木聚糖是一种杂合多聚分子，主链由多个吡喃木糖基通过 -1，4-糖苷键相连，侧链上连着多种不同的取代基：O-乙酞基、4-O-甲基-葡萄糖醛酸残基、L-阿拉伯糖残基等。这些侧链与植物细胞中其他几种结构性多糖（如木质素、纤维素、果胶、葡聚糖等）以工价或非共价键连接，组成植物细胞重要的是结构---细胞壁。不聚糖主要存在于植物细胞的次生壁中，处于木质素及其他多聚糖之间，起着连接作用。也正是由于这些侧链的不同，使得木聚糖的结构变化范围很大。木聚糖的结构见图3-4。

自然界中的木聚糖多为异聚多糖，主链和侧链糖基上有多种取代基团，主要是乙 基、葡萄糖醛 基和阿拉伯糖 基，可进一步与香豆酸、阿魏酸等酚酸相连，使得木聚糖以共价键与木质素相连接。木聚糖同其他碳水化合物的结合除通过化学键连接之外，还有可能通过其他相互作用如氢键等相互连接。同型木聚多糖分布很少，仅见于茅草、烟草和某些种子的外壳中。

一般将木聚糖分为硬木（针叶）木聚糖和软木（阔叶）木聚糖两种。

硬木木聚糖由O-乙 -4-O-甲基葡萄糖醛 木糖聚合而成，含70个以上的吡喃型木糖残基，以 -1,4-葡萄苷键相连，聚合度为150-200.。每隔10个木糖残基就有一个4-O-甲基葡萄糖醛酸基团位于其C2位。硬木木聚糖高度乙 化，每2mol木糖残基就含有1mol的乙酰基