反刍动物碳水化合物代谢及瘤胃调控技术研究进展

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1、反刍动物碳水化合物代谢及瘤胃调控技术研究进展杨在宾(山东农业大学动物科技学院,泰安,271018)摘要本文综述了碳水化合物被瘤胃微生物降解成单糖，并进而分解成VFA的途经。反刍动物葡萄糖来源主要是丙酸糖异生。综述还阐述了甲烷能产生量估测、控制和过瘤胃碳水化合物调控技术。关键词：碳水化合物，代谢规律，调控技术，反刍动物。RECENTDEVELOPMENTONMETABOLISMANDCONTROLTECHNOLOGYOFCARBOHYDRATESFORRUMINANTS(CollegeOfAnimalScienceAndTechnology,S

2、handongAgriculturalUniversity,Taian271018,China)YANGZai-binAbstract:Thispaperbrieflyreviewedthemetabolicpathwaysthatallthedietarycarbohydratesareconvertedtoglycoses,andtheglycosesarepromptlyconvertedtoVFA,propionateacidislargelyconvertedtoglucosebytheliver,anditistheprimary

3、sourceofglucoseforruminants.Thispaperalsodiscussedthewaysofestimateandcontrolonmethaneenergyproducedinrumenandthetechnologyofbypasscarbohydrates.Keywords:carbohydrate,metabolism,controltechnologyandruminant改革开发20余年,我国畜牧业发展迅速,生产结构已改变了长期以来以猪为首的传统饲养格局,实现了猪、鸡、牛、羊全面发展的新局面。然而由于饲料

4、资源的限制，迅速发展的牛、羊业仍然以低质秸秆为主要饲料，奶牛主要靠提高精饲料维持产奶量，因此，能量饲料的均衡供应是制约牛、羊业生产水平的主要因素。碳水化合物是最低廉的供能物质，根据反刍动物消化生理特点，弄清碳水化合物的代谢规律，对提高反刍动物生产水平和饲料转化效率意义重大。1.瘤胃碳水化合物代谢机理碳水化合物在瘤胃中的代谢可分为两个阶段，第一个阶段是将各种复杂的碳水化合物降解成各种单糖，这一过程是在细胞外微生物酶催化下完成的；第二阶段是微生物将第一阶段降解产生的各种单糖立即吸收进入细胞内进一步分解。1.1瘤胃微生物细胞外消化饲料中的各种复杂碳

5、水化合物，包括结构性和非结构性碳水化合物均被瘤胃微生物分泌至细胞外的各种酶，进行不同程度降解，最终形成各种单糖（如图1所示）。饲料中的纤维素被一种或几种β—1，3—葡萄糖苷酶降解成纤维二糖，并进一步分解成葡萄糖或在磷酸化酶的作用下转变成葡萄糖—1—磷酸。淀粉和糊精经淀粉酶作用转变成麦芽糖，再经麦芽糖酶、麦芽糖磷酸化酶或1，6—葡萄糖苷酶催化生成葡萄糖或葡萄糖—1—磷酸。果聚糖被相应酶水解成果糖。饲草中的半纤维素、戊聚糖和果胶，可被相应酶降解为木糖及其他戊糖或糖醛酸，并进一步进入糖代谢。木质素是一种特殊结构物质，基本上不能被分解。8纤维素淀粉纤

6、维二糖葡萄糖—1—P麦芽糖葡萄糖葡萄糖糖醛酸果糖—6—P果聚糖、蔗糖戊糖果胶果糖—1，6—二P果糖纤维素戊聚糖丙酮酸图1：瘤胃中碳水化合物第一阶段降解（D.Lewis.及K.J.Hill,1983）Fig.1Themetabolicpathwaysthatcarbohydratesisconvertedtosingleglycoses1.2瘤胃微生物细胞内代谢碳水化合物在细胞外降解产生的各种单糖在瘤胃液中很难检测出来，它们会立即被微生物吸收进入细胞内代谢。进入细胞内的单糖代谢途径和动物体内相似，首先被细胞内的酶分解成丙酮酸，并进而分解成VFA

7、（乙酸、丙酸、丁酸）和气体（CH4、CO2、、H2）.单糖丁酰COA乙酰COA丙酮酸草酰乙酸乙酰—P甲酸乳酸CO2+H2丁酸乙酸甲烷丙酸图2挥发性脂肪酸（VFA）产生的代谢途径（D.Lewis及K.J.Hill,1983）Fig.2ThemetabolicpathwaysthatglycosesareconvertedtoVFAVan.Soest（1977）根据Wolin（1974）提出的反刍动物消化代谢概念，把葡萄糖发酵生成VFA的过程归纳如下方程：乙酸：C6H12O6+2H2O2C2H4O2+2CO2+8H丙酸：C6H12O62C3H6O

8、2+2[O]丁酸：C6H12O6C4H8O2+2CO2+4H由此证明，每摩尔葡萄糖降解成乙酸将产生8个H，丁酸4个H，丙酸4个H。因此，在VFA产生过程中，中间产物