奶牛饲料与营养书稿.doc

《奶牛营养与饲料》 第三章 奶牛营养代谢与调控 第一节 动植物体组成成分及其差异 一、 动物体和植物体的元素构成 二、 动物体和植物体的化合物差异 三、 由元素到牛奶的转化 第二节 奶牛的消化特征 一、 奶牛的消化系统 二、 奶牛的消化生理过程和特殊现象 第三节 瘤网胃微生物及其与奶牛的共生 一、 瘤胃内环境--内容物的性质 二、 瘤胃微生物种类与功能 三、 瘤胃微生物的生态系统 第四节 碳水化合物在体内的代谢 一、 饲料中碳水化合物的分解 二、 瘤胃内碳水化合物的代谢过程 三、 瘤胃内VFA及其相互转化 四、 瘤胃糖代谢的终产物与反刍动物代谢的关系 第五节 脂类营养与代谢 一、 脂肪的来源及作用 二、 脂肪在瘤胃中的变化 三、 脂肪对瘤胃发酵的影响 四、 肠道中脂的吸收 五、 脂肪在肝脏中的代谢 六、 乳腺对日粮脂的利用 第六节 蛋白质营养与代谢 一、 瘤胃内含氮化合物 二、 饲料蛋白质在瘤胃的分解 三、 瘤胃内氨的产生 四、 瘤胃内氨基酸和蛋白质的合成 五、 微生物蛋白的组成 六、 尿素再循环和蛋白质再生循环 第七节 营养调控 一、 奶牛整体水平的调控 二、 瘤网胃发酵的调控 第三章 奶牛营养代谢与调控 反刍动物在人类食物链上起着举足轻重的作用，当奶牛给人们提供牛奶和牛肉时，奶牛消化道内存在着食物链上一个细小环节，那就是瘤胃微生物活动。这是奶牛在自然生态环境中长期进化的结果。成年奶牛身体高大，需要大量营养以维持生命和哺育后代，自然发育了能够贮存大量食物的消化道。为了逃避天敌，它必须匆匆采食，然后躲在安全处将摄入的粗饲料吐出（逆呕），经咀嚼再吞咽，并利用瘤胃微生物消化（反刍），从而形成了能充分利用各种类型饲料的能力。 奶牛独特的消化系统使其与瘤胃微生物互利共生。一些特定的微生物利用奶牛瘤胃这样一个有利环境生存，降解植物细胞壁、纤维、非蛋白氮等，并利用降解物生产能量和蛋白来繁殖自身；而奶牛则由此获得更丰富的营养，通过真胃消化和小肠吸收利用而维持生存，并大量生产牛奶。多年来，人类为了自身的需要，将奶牛产奶作为第一追求目标。由于奶牛品种改良和饲养方式的改进，奶牛的生产性能越来越高，集约化饲养使奶牛日粮中含有很多有助于提高产奶量的精饲料（如淀粉和脂肪类高能量饲料以及饼粕等蛋白饲料），但是如果日粮配合不平衡或饲喂方法不当，奶牛身体健康、生产性能以及瘤胃功能都会因此受到损害。因此，只有全面理解瘤胃功能及营养物质的消化生理过程，我们才能发挥奶牛复杂的消化系统的作用，维持正常的瘤胃环境，保持奶牛健康，提高生产水平。 第一节 动植物体组成成分及其差异 在研究奶牛营养代谢和消化功能之前，有必要对动物体和植物体的体组织构成和转化作简单了解。 一、 动物体和植物体的元素构成 在已知的许多化学元素中，就植物和动物而言重要的只有20种。其中碳、氢、氧、氮、钙和磷六种元素就占植物或动物体组成的98.5%；其余的仅少量存在，由微量到0.5%不等。这些元素在动植物体中都扮演着不同的作用。其含量由多到少的顺序依次为：钾、硫、钠、氯、镁、铁、碘、氟、硅、锌、镍、钴、铜、锰和铬。其中的一些虽然量很微，但却是维持生命和良好生长所不可缺少的。有些元素在体内的功能至今尚未明了。 二、 动物体和植物体的化合物差异 由以上元素结合在植物体内可形成大量不同的化合物。这些化合物可分为六类：水、灰分、粗蛋白、碳水化合物、脂肪（也被称为醚浸出物）和维生素等其它化合物。图3-1示意了在植物化合物分析时的分类情形。水和灰分为无机化合物，其余的为易燃的有机化合物。 图3-1 饲料养分的分类 （一）水 水，由氢和氧组成，是动植物所必须的化合物。水在动植物体内的含量依动植物种类、生长时期、组织部位等不同而不同。生长期植物含有70～80%的水分，在动物体则高达70～90%。如从发育时期看，刚受精的牛胚水分在95%，新生犊牛74%，成年母牛60%；从组织部位看，奶牛血浆含水90～92%，乳汁85.5%～89.5%，肌肉72～78%，骨头45%，而牙齿珐琅质含水仅5%。水在动物体内有几个重要的功能：它支持动物体组织以增强弹性和硬度，作为溶剂协助分解食物，运输食物和废物，维持体内渗透压，防止体温的过大变化。水也可以分解为氢离子和氢氧根离子，很容易与其他化合物结合。任何影响水的正常摄入的因素，都会导致动物体的代谢紊乱。因此，任何时候水都应大量供应动物。 （二）干物质 干物质是物质在100℃或100℃以上进行加热至恒重时的残留物。损失的量代表湿度或水分。干物质可分为有机物和无机物。 灰分或矿物质：是饲料中的无机物部分。燃烧干物质，当有机物被烧尽时剩余的物质叫做灰分或矿物质。一般地饲料中都含有相当多的灰分。在动物体内骨的组成大部分为矿物质，而其它体组织的干物质，平均而言，矿物质含量为7.1%。然而，人们并不明了这些无机物在体内的分配情况。动物体内最可能缺乏的重要矿物质有钙、镁、钾、钠、铁、磷、氯、氟、碘、硫、铜和钴。而硅、锰、镍和锌通常有足够的数量供应。 矿物质在动物体内的作用是巨大的。（1）它们为新组织，特别是骨骼和乳汁的形成提供矿物成分。这对犊牛、生长母牛和泌乳母牛而言尤其重要。（2）矿物质有助于维持渗透压。细胞膜具有半透性，各种体组织细胞从淋巴以及相邻的其它细胞吸收营养，为了维持细胞原生质正常环境，淋巴液以及血液的渗透压必须保持基本的恒定。稳定的渗透压在很大程度依赖于溶液中的矿物质。（3）矿物质有助于维持体内必须的离子浓度。如果不能维持正常的离子浓度，体内某些重要的反应将不会发生。不同的矿物质解离和产生可保持理想的离子浓度。（4）矿物质可维持体内的中性环境。体内的分解代谢不断地产生酸性物质，尤其是碳酸盐和磷酸盐，易于增加血液的酸度。由蛋白质分解产生的氨则可起到部分的中和作用，其次血清中的盐类，尤其是磷酸钠、碳酸氢钠，在维持中性方面可起到重要作用。血液中有大量短链脂肪酸的盐类，对酸碱平衡也有重要影响。（5）矿物质还有助于呼吸和代谢。血红蛋白是运输氧气到达身体各部的载体，而铁是血红蛋白有机的组成部分；甲状腺素是甲状腺分泌的重要激素，可以影响全身细胞的代谢率，而碘是甲状腺素的必不可少的组成成分。（6）在某些物质进入溶液时，也需要矿物质的协助。例如，特定的蛋白质只有在稀释的盐溶液中才可溶解。一些矿物质也可帮助其消化，特别是脂肪和蛋白质，还有一些在蛋白质和碳水化合物的代谢中起作用。其解离为离子的能力、导电能力，与生命化学有非常密切的关系。 （三）有机物 有机物是干物质中除灰分以外的部分。有机物可分为三个部分：蛋白质、脂肪和碳水化合物。 1.蛋白质：饲料中的粗蛋白不能被人们直接测定。通常的分析方法是测定氮的含量，然后乘以特殊的蛋白质系数，一般为6.25。 蛋白质的组成：所有蛋白质都含有碳、氢、氧、氮四种元素。有许多还含有硫、少数含有磷和铁。蛋白质分子非常复杂，仅极少数组成被人们确知。如血红蛋白的分子式为C758H1203O218N195S2Fe。 蛋白质结构：一般地蛋白质分解时会产生氨基酸，这表明蛋白质由氨基酸组成。不同蛋白质分子所含的氨基酸数目不同。没有两个蛋白质在氨基酸组成上完全相同。一些蛋白质含有动物体所没有的重要氨基酸。这在营养学研究上很重要，因为单胃动物不能合成这些氨基酸，而它们是动物生长所必需的，必须由饲料补给。 蛋白质的功能：蛋白质在动物体内的功能是肌肉的主要成分，同时修复活组织的消耗，供给奶牛产奶，也可用于提供能量。 非蛋白氮：饲料中含有大量含氮物质，它们不构成蛋白，而且很少有复杂的分子结构。这些化合物最重要的有酰胺、胺、氨基酸、尿素和核酸。由于植物是利用这些化合物制造蛋白的，在幼嫩和生长期的植物体内可发现大量的此类化合物。动物则是利用氨基酸在体内合成蛋白质的，非蛋白氮不能被单胃动物所利用，然而反刍动物瘤胃微生物可以利用这些含氮化合物合成完全蛋白质。因此，即使饲料中不含这些氨基酸，非蛋白氮也可作为奶牛体内营养的一部分，在瘤胃细菌和其它微生物的协助下将其转化为菌体蛋白质。奶牛再消化这些细菌、纤毛虫等来保证蛋白质需要。所以，对奶牛而言不必像猪鸡一样大量饲喂较高质量饲料蛋白质。 2.碳水化合物：植物中的碳水化合物是饲料最重要的组成部分。在植物，碳水化合物构成其干物质的75%左右，成为动物能量的主要来源（通常占日粮总能量的60%～70%），并是牛奶中脂类和乳糖的最初前体。而动物体内则主要为葡萄糖和糖原，且只有较少的数量，约占身体结构的1%，存在于肝脏、肌肉和血液中。 碳水化合物可分为结构性碳水化合物和非结构性碳水化合物。 结构性碳水化合物主要为纤维素、半纤维素及木质素。纤维素是由许多β-葡萄糖以β-1，4-糖苷键相连而成的直链多糖，是构成植物细胞壁的主要成分，通常与木质素伴随存在或单一存在，粗饲料中纤维素含量为25%～40%，消化率约为65%；半纤维素主要由聚戊糖和聚己糖所组成，半纤维素也是植物细胞壁的主要构成成分之一，与木质素紧密联系，大量存在于植物的木质化部分；木质素并非碳水化合物，而是一种高分子苯基-丙烷衍生物的复杂聚合物，木质素常与半纤维素或纤维素伴随存在，共同作为植物细胞壁的结构物质，木质素不仅本身不被消化，而且还影响其他营养物的消化利用，植物愈老，木质素含量愈高。 寄居在瘤胃中的微生物能将结构性碳水化合物（即纤维素和半纤维素）发酵产生挥发性脂肪酸，为奶牛提供能量。同时，对于奶牛等反刍动物来说，粗糙的纤维能促进反刍，提高唾液的分泌量。日粮中纤维的缺乏常引起乳脂含量降低和消化紊乱（例如真胃移位及瘤胃酸中毒等）。 非结构性碳水化合物可分为水溶性（包括单糖、双糖、低聚糖和一些多糖）和不溶于水的大分子多糖（如淀粉）。可溶性非结构性碳水化合物，如单糖（葡萄糖和果糖）和双糖（蔗糖和乳糖），可在瘤胃中迅速发酵，并在某些饲料中占有相当比例（如糖蜜、糖用甜菜、高糖玉米粒以及乳清粉等）。 不同种类的牧草含糖量不同。新鲜禾本科和豆科牧草含糖量差异较大，可达10%（以干物质为基础），而干草和青贮饲料则由于发酵和呼吸作用，糖含量较低。同时，不同饲料所含的水溶性非结构性碳水化合物种类亦不相同，如温带牧草贮存在茎、叶中水溶性非结构性碳水化合物为呋喃葡聚糖，而豆科植物则为半乳聚糖，β型葡聚糖已在大麦的糠麸中、燕麦及黑麦草的细胞壁中发现。淀粉是谷物饲料中碳水化合物的主要贮存形式。 非结构性碳水化合物可在瘤胃中迅速降解，并可提高奶牛日粮的能量水平，增加瘤胃微生物蛋白产量。但是，非结构性碳水化合物不能有效刺激反刍及唾液的产生，而且，过量的非结构性碳水化合物还可能影响纤维的发酵。据报道，日粮中性洗涤纤维含量超过45%～50%或少于25%～30%，均将影响产奶量。 脂肪：在营养方面脂肪并没有碳水化合物和蛋白重要，但也扮演一定作用。肉畜可大量地合成并贮存脂肪，但在奶牛饲养中必须加以限制。饲料中脂肪的测定，可采用乙醚提取法，使脂肪及其相关物质溶解，产生所谓的乙醚浸出物，不仅含有脂肪，而且含有色素、树脂、胶和蜡。 脂肪的结构：脂肪是由脂肪酸和甘油化合而成的。它们含有和碳水化合物相同的元素，但氧的比例较小，碳和氢的比例较大。 脂肪的功能：动物体中的脂肪是能量的浓缩形式，由于它每单位重量含有比其它营养更多的能量，故是体内能量贮存的最适形式。在一定程度上，它们也有特定的结构功能。 其它：在植物还含有维生素、叶绿素、植物激素等其它营养成分，虽然量很微，但却有重要作用。维生素和激素也是动物体所必需的。 三、 由元素到牛奶的转化 由元素到牛奶的转化是一个极其复杂的生物链过程。牵涉到自然界物质流（如碳、氮、磷、硫等）、能量流（如化学能、热能、生物能等）和信息流的走向和再生。必须