碳水化合物在動物的生長發(fā)育過程中扮演著非常重要的角色,是動物主要的能量來源,生理機能也是多種多樣的。在豬的日糧中,碳水化合物的比例可達55%~70%,為動物提供了充足的能量。在飼料原料日益緊缺的現(xiàn)實背景下,飼料研究的一個重要環(huán)節(jié)就是如何高效利用碳水化合物,提高其利用率。因此,本文以促進豬群生理健康狀態(tài)為目的,分析不同生長階段豬對日糧中碳水化合物的利用特點,為豬日糧碳水化合物的科學利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
1 碳水化合物的定義
碳水化合物,是包含多羥基醛、多羥基酮及其多聚物衍生物的統(tǒng)稱。碳水化合物作為三大必需營養(yǎng)物質(zhì)之一,不僅僅是動物的基本需求,更是動物重要的能量供給來源。
2 碳水化合物的分類
2.1 按結(jié)構(gòu)分類
根據(jù)其形態(tài)特征,碳水化合物可分為兩大類:結(jié)構(gòu)碳水化合物和非結(jié)構(gòu)碳水化合物。前者主要存在于細胞壁上,包括粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維;后者主要存在于細胞質(zhì)上,包括糖類、淀粉、有機酸。這些特征均能夠反映出其形態(tài)特征。
2.2 按聚合度分類
碳水化合物按分子中碳原子的數(shù)量分為三大類:單糖、低聚糖(寡糖)、多聚糖。單糖是最后的消化物,包括葡萄糖、果糖、半乳糖等;低聚糖(寡糖)是一種新型功能糖源,對動物的生命活動起著至關(guān)重要作用,由2~10個單糖分子以糖苷鍵連接而成,是含支鏈或者直鏈的糖類化合物;多糖是由糖苷鍵連接而成的糖鏈,由10多個單糖組成,主要分為微生物多糖、植物多糖、動物多糖三大類,具有多種生物作用,是聚合糖的高分子碳水化合物。
多糖分為兩大類,一類是淀粉類,另一類是非淀粉多糖類(NSP)。淀粉,是葡萄糖的聚合物,淀粉的消化和吸收主要發(fā)生在單胃動物的小腸中,依賴于內(nèi)源性消化酶。淀粉可分為兩種:直鏈淀粉(AM)和支鏈淀粉(AP),按有無支鏈結(jié)構(gòu)和連接其結(jié)構(gòu)的糖苷鍵來區(qū)分。AM是通過α-1,4這種糖苷鍵連接的長鏈結(jié)構(gòu),分子量在1×105~1×106之間;AP則是由α-1,4這種糖苷鍵連接的主鏈結(jié)構(gòu),分支是由α-1,6這種糖苷鍵和主鏈連接而成的束狀結(jié)構(gòu),分子量在1×107~1×109之間。NSP是指植物中含有多種糖類物質(zhì),如纖維素、半纖維素、糖原、果膠多糖、菊粉等。NSP的組成結(jié)構(gòu)和物理化學性質(zhì)十分復(fù)雜,按其水溶性分為兩種:可溶性NSP和不可溶性NSP。
2.3 按消化性分類
碳水化合物按其消化特性的不同,可分為兩大類:可消化碳水化合物和不可消化碳水化合物。
可消化的碳水化合物包括單糖、雙糖、糖原和淀粉,它們是由豬消化吸收并在前消化道代謝的小腸中通過消化酶水解生成單糖,為動物的生命活動提供所需的能量。
不可消化的碳水化合物包括功能性低聚糖、抗性淀粉、非淀粉多糖(纖維素、半纖維素、果膠等),統(tǒng)稱為纖維。它們無法被動物分泌的消化酶分解利用,只能通過微生物在腸道內(nèi)發(fā)酵利用,產(chǎn)生短鏈脂肪酸,這些脂肪酸可以被腸道上皮細胞吸收和利用。
3 碳水化合物的消化吸收
單糖可以直接在小腸內(nèi)消化吸收,而不需要消化液的參與;而雙糖(麥芽糖、乳糖、蔗糖)需要酶素降解成單糖,才能進行吸收。由于寡糖和多糖要形成以雙糖為主的產(chǎn)物,需通過動物體內(nèi)一系列消化酶的作用,因此在小腸黏膜上需要將一部分寡糖和雙糖酶分解成單糖,從而進行吸收。在小腸不能消化吸收的部位,經(jīng)過微生物發(fā)酵,直到結(jié)腸,才能將其吸收掉。因此,消化吸收碳水化合物主要有兩種途徑:一是小腸消化吸收,二是結(jié)腸發(fā)酵。
4 碳水化合物生理功能
一是儲能、供能,而最主要和最經(jīng)濟的獲取能量的途徑就是碳水化合物。經(jīng)過消化酶分解后,豬體內(nèi)的碳水化合物經(jīng)胃和小腸吸收,最后被吸收并氧化,以葡萄糖的形式供給能量;二是糖脂、糖蛋白等組成機體的重要物質(zhì),與機體的組成有所牽連。同時,還可以調(diào)節(jié)其他營養(yǎng)物質(zhì)的代謝,起到解毒的作用。在肝糖原含量豐富的情況下,可增強對有害物質(zhì)的解毒作用。此外,也可以增加腸胃的充盈性,促進腸道功能的改善。
5 豬碳水化合物營養(yǎng)研究各階段進展
5.1 仔豬階段
碳水化合物在母豬乳汁中的成分以乳糖為主。仔豬消化酶分泌不足的現(xiàn)象,會在仔豬出生后的40d內(nèi)會發(fā)生;斷奶后的仔豬如果得不到合適的碳水化合物供給,就會造成消化不良,從而出現(xiàn)腹瀉的問題。固態(tài)飼料中淀粉含量較高,如果淀粉酶分泌不足,加上仔豬腸道微生物區(qū)系統(tǒng)發(fā)育不完善,必然會導致淀粉消化不良,從而引起腹瀉,使豬的生產(chǎn)性能下降。研究表明,仔豬斷奶時的應(yīng)激反應(yīng)可通過調(diào)控日糧組成得到有效減輕。早期斷奶仔豬的主要能量來源是碳水化合物,它是構(gòu)成日糧的重要成分,在斷奶仔豬的生長中,其種類和劑量都扮演著至關(guān)重要的作用。譚碧娥等人研究,在仔豬的飼糧中添加6%的乳糖,效果明顯優(yōu)于蔗糖組和玉米淀粉組,可以減少它們的腸桿菌數(shù)量,增加它們的乳酸菌數(shù)量,對斷奶仔豬腸道微生物區(qū)系有明顯的改善。研究表明,Yan等人在仔豬飼糧中添加殼寡糖,不僅有助于提升仔豬的生長性能和消化率,而且還可以改善其腸道結(jié)構(gòu),有效降低其腹瀉率。以上研究都表明,通過添加不同碳水化合物的日常飼糧,可以緩解斷奶仔豬的應(yīng)激反應(yīng)。
5.2 生長豬階段
膳食纖維是重要的營養(yǎng)成分,分為兩大類:木質(zhì)素和非淀粉多糖。研究表明,這些物質(zhì)的理化特性會影響動物體內(nèi)消化道的吸收,進而影響飼糧養(yǎng)分消化率和能量利用率。據(jù)羅有文等人的研究表明,當乳酸桿菌的濃度提高時,150 mg/kg的低聚木糖可以有效地降低沙門氏菌的比例,這是由于將相應(yīng)的低聚木糖添加到生長豬的飼料中所致。
5.3 育肥豬階段
育肥豬的胃容量明顯超過其他豬,這使得它們更容易適應(yīng)環(huán)境;而且在飼料中添加碳水化合物可以有效地降低成本,節(jié)省飼料資源;但是它們?nèi)匀恍枰欢ǖ奶妓衔餇I養(yǎng),以滿足自身的營養(yǎng)需求。在育肥豬的飼料中,提高飼料中碳水化合物的含量,可以有效促進腸胃發(fā)育,使腸胃保持正常蠕動,保證正常的消化功能,從而對飼料中的營養(yǎng)物質(zhì)起到有益的消化吸收作用。研究結(jié)果表明,LeGoff等人提出的玉米麩皮飼糧(TDF200 g/kg干物質(zhì))作為育肥豬的飼料,其能量消化率高達83%,而對照組飼糧(TDF100 g/kg干物質(zhì))的能量消化率為91%。
5.4 后備母豬階段
隨著年齡的增長,后備母豬在5~8月存欄達到115 kg以上,體重達到115 kg時進入繁殖期。在碳水化合物缺乏時,生產(chǎn)母豬會表現(xiàn)出發(fā)情延遲或著完全不發(fā)情。血檢后發(fā)現(xiàn),可能是黃體素分泌減少,血清中葡萄糖和膽固醇含量過低所致。因此,后備母豬的飲食需要保證其正常的生理狀態(tài),即需要通過不同的碳水化合物含量來進行調(diào)整。通過在70~100 kg重量的后備母豬的飼料中添加30%的葡萄糖,可以明顯促進胰島素、雌二醇、促卵泡激素和促黃體素的生成,從而使其發(fā)生性早熟的時間提前26 d。
5.5 妊娠母豬階段
在母豬懷孕期間,通過添加不同水平的碳水化合物,可以顯著提高它們的生產(chǎn)性能。碳水化合物與孕酮相互作用,促進胚胎的附著和發(fā)育,并且還可以調(diào)節(jié)印跡基因的表達,從而促進胎盤的營養(yǎng)轉(zhuǎn)運和胎兒的宮內(nèi)生長。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),當在妊娠飼料中添加32%的玉米淀粉時,母豬的胎死率顯著下降,而且初產(chǎn)0.8~1.0 kg體重的仔豬的比例也有所減少。
5.6 圍產(chǎn)母豬階段
在懷孕期間,母豬會經(jīng)歷許多生理上的改變,包括胎兒的成長、乳房的發(fā)育、筑巢、生產(chǎn)和哺乳等,都會造成母豬對營養(yǎng)需求的增加。研究表明,胎程延長會提高死胎率。母豬的血糖水平作為產(chǎn)程長短的關(guān)鍵指標,被認為是一種功能,主要是衡量生產(chǎn)前母豬的能量狀態(tài)。在母豬臨產(chǎn)前食用碳水化合物飼料,血糖濃度會升高,其效果是能夠有效地減少助產(chǎn)和降低胎死率。盡管良好的營養(yǎng)攝入可以提高母豬的生育力,但如果攝入的營養(yǎng)不足,就可能引起妊娠期延長、死亡率增加,甚至出現(xiàn)流產(chǎn)的情況。此外,攝入碳水化合物含量較少的飼糧也可以使妊娠期的母豬出現(xiàn)腹瀉,從而影響到仔豬的生存。因此,對于圍產(chǎn)期的母豬來說,日糧碳水化合物能量水平的適宜程度是至關(guān)重要的。
5.7 泌乳母豬階段
當血糖不足時,泌乳母豬就會分解脂肪進行能量供給,血液中的葡萄糖就是最先被利用起來的。研究表明,通過外源葡萄糖灌注處理生產(chǎn)的母豬,母豬的胎死率由16.1%降到7.4%,助產(chǎn)比例由21%降到9.0%。通過將5%的葡萄糖摻入到泌乳飼料中,可以大大降低母豬的營養(yǎng)流逝,同時也能夠促進仔豬的生長和發(fā)育,并且可以大大縮短母豬斷奶-發(fā)情的間隔。
6 小結(jié)
動物飼糧的主要組分是碳水化合物,它是維持機體能量、參與機體代謝的重要物質(zhì)。由于碳水化合物的豐富性和復(fù)雜性,探索出能夠提升它們使用價值的最佳營養(yǎng)方法顯得尤為必要。因此,深入探討和評估豬日糧中碳水化合物的利用特性,將為業(yè)內(nèi)人士提供一條可持續(xù)的、科學的、可行的路徑,以期望更好地滿足畜牧業(yè)的需求,實現(xiàn)更加可持續(xù)的發(fā)展。
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