Transcript 脂肪的生理功能
营养对实验动物的影响 一、实验动物的营养 二、各种实验动物的营养需要特点 三、影响营养需求的因素 四、饲料的配方和制备 五、影响饲料品质的因素 一、实验动物的营养 营养素：对食物或饲料中所包含的各种 营养物质统称为营养素（nutrients）。 动物需要的营养物质达数十种， 可以概括为六大类 水 矿物质 蛋白质 维生素 脂肪 碳水化合物（包括纤维素） 水 1.水的生理功能 2.缺水对实验动物的危害 1.水的生理功能 任何生物都离不开水,水对实验动物的 生存至关重要。 水约占实验动物体重的50-70%,是一切 组织、细胞和体液的组成成分。 体内物质的输送、组织器官形态的维 持、渗透压调节和体温调节、生化反 应与排泄等活动的进行,都有赖于水的 参与。 2.缺水对实验动物的危害 当实验动物体内水分减少8%时, 就有失水 表现, 严重干渴、食欲丧失、黏膜干燥、 抗病力下降、蛋白质和脂肪分解加强; 水分减少10%时,会引起严重的代谢紊乱; 水分减少20%, 将导致动物死亡。 因此, 缺水比缺饲料对实验动物健康的危 害更严重。一定要保证给实验动物供应充 足的饮水。 实验动物的饮水 实验动物的饮用水应符合卫生部门颁发的人饮用水的质 量和卫生指标。 实验动物饮用水应由新鲜、纯净的水源直接提供。 微生物质量等级不同的动物应供应与其级别相适应的饮 用水，这些饮用水通常都采用高压、过滤、酸化等灭菌 处理措施。 对于清洁级及其以上级别的实验动物来说，其饮用水必 须经过高温高压灭菌处理。亦可应用酸化水（pH2.53.0）。 各种动物每日的饮水需要量 动 物 品 种 饮水需要量 小鼠（成熟龄） 4～7ml 大鼠（成熟龄） 40～90ml 豚鼠（成熟龄） 85～150ml 兔 （1.4-2.3kg） 金黄地鼠（成熟龄） 60～140ml/kg(体重) 8～12ml 小型猪（成熟龄） 1000～1900ml 狗 （成熟龄） 25～35ml/kg(体重) 猫（2-4kg） 100～200ml 红毛猴（成熟龄） 200～950ml 蛋白质及氨基酸 蛋白质是生命的起 源，一切生命过程 都与蛋白质代谢有 关。蛋白质是动物 维持生命、生长发 育、繁殖不可缺少 的营养物质。 蛋白质由氨基酸组成，饲料中的蛋白质 必须分解成氨基酸，才能被吸收。 氨基酸又分为必需氨基酸和非必需氨基 酸两大类。前者是动物体内不能合成或 合成速度及数量不能满足正常生长需要， 必须由饲料中供给的氨基酸；后者是体 内能合成，不需要由饲料中供给的氨基 酸。不同动物对必需氨基酸需求的种类 存在差异。 必需氨基酸 异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 蛋氨酸 苯丙氨酸 苏氨酸 色氨酸 缬氨酸 组氨酸 精氨酸 半胱氨酸 酪氨酸 蛋白质的生理功能和缺乏症 蛋白质的生理功能 １、构成生物体组织的基本成分，包括 肌肉，血液、皮肤和各种身体器官。 帮助身体制造新组织以替代坏死的组 织，帮助伤口愈合。 缺乏症 肠粘膜和消化腺较早累及，临床表现为 消化吸收不良，腹泻；肝脏不能维持正 常结构与功能．出现脂肪肝；肌肉蛋白 合成不足，而逐渐出现肌肉萎缩，容易 疲劳；胶原合成发生障碍，使伤口不易 愈合；幼龄时期出现骨骼生长缓慢，智 力发育障碍。 ２、构成体内许多有重要生理作用的物 酶的活性下降：抗体合成减少，抵抗力 质，如酶、激素，抗体、血红蛋白等。下降；肾上腺皮质功能减退，很难克服 应激状态。 ３、体内水分的正常分布，体液酸碱平 衡的调节、遗传信息的传递等。 血浆蛋白合成障碍。蛋白质长期摄入不 足。可导致逐渐形成水肿。 ４、供给能量 每克蛋白质可产 生.16.7千焦耳（4千卡）热能。 如合并其他产能营养素的摄入不足，可 导致消瘦等问题．严重时导致死亡。 氨基酸平衡与氨基酸失衡 氨基酸平衡，是指日粮氨 氨基酸失衡，一种或 基酸组分之间的相对含量 几种必需氨基酸过多 与动物机体氨基酸需要量 或过少，相互间比例 之间比值较为一致的相互 比例关系。 与动物的需要不一致， 从而造成饲料利用率 降低，生长迟缓、繁 殖力下降的现象。 蛋白质（氨基酸）的互补作用 不同饲料含的必需氨基酸比例不同。将不 同饲料混合应用，取长补短，可以提高其 营养价值，使其必需氨基酸的比例符合机 体的需要。这种作用称为蛋白质（氨基酸） 的互补作用。 氨基酸含量(mg/g蛋白质) 氨基酸评分 蛋白质来源 赖氨酸 含硫氨酸 苏氨酸 色氨酸 (限制氨基酸) 理想模式 55 35 40 10 100 稻谷 24 38 30 11 44（赖） 豆 72 24 42 14 68（含硫） 奶粉 80 29 37 13 83（含硫） 谷/豆/奶粉 51 32 35 12 88（苏） 来源: 实验动物学教程(2009) 脂 1. 脂肪分成真脂肪和类 脂。 2. 真脂是指甘油和脂肪 酸组成的甘油三酯。 3. 类脂除了C、H 、O元 素以外还有N 、S 、 P。 肪 脂肪的生理功能 必需脂肪酸的功能 脂肪的功能 磷脂的功能 胆固醇的功能 必需脂肪酸的功能 定义:指机体不能合成的一些多不饱和脂肪 酸,如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等。 功能：必需脂肪酸缺乏引起发育缓慢、停 止，生殖能力下降，泌乳量减少，脱毛等。 也是磷脂的重要组成部分，通过它而发挥 生理功能。花生四烯酸是体内合成前列腺 素、血栓素、白三烯的前体，而前列腺素、 血栓素、白三烯又是广具生理功能的物质。 胆固醇与之结合后才能在体内运转、正常 代谢。 脂肪的生理功能 氧化供能：脂肪是生物体所需能量的一种来源。 储存能量：储存于皮下、大网膜、肠系膜等处。 脂肪作为储能物质有它的优越性： ①储存量大 ，（一般可占体重的10％～20 ％），储存量可高达10多公斤。 ② 单位重量的脂肪所占的体积小。 ③ 单位重量的脂肪产能又多。所以脂肪是理 想的储能物质。 保护机体：减少摩擦、御寒等。 脂肪的生理功能 1g脂肪在体内彻底氧化约产生37.7KJ能量， 比氧化1g糖或蛋白质所产生17KJ的能量要多 一倍以上 脂肪的生理功能 脂肪储存时很少与水结合。每储存1g脂肪仅 占体积1.2ml，而以糖原形式储存的糖，以 亲水形式存在，含水量多，储存1g糖原其所 占体积约是脂肪的四倍。 脂肪的生理功能 脂肪储存在皮下，又因脂肪不易导热，可 防止热量的散发，从而保持体温，所以胖 人不怕冷；又因脂肪储存在大网膜等重要 的脏器的周围，像一个软垫，起缓冲作用， 从而对内脏起保护作用。 磷脂的生理功能 与蛋白质结合形成脂蛋白，构成各种膜， 维持细胞或细胞器的形态功能。 由于存在不饱和脂肪酸，生物膜具有良好 的流动性和通透性。 与神经兴奋有关，脑磷脂与血液凝固有关。 是血浆脂蛋白的组成成分，稳定脂蛋白。 其他 胆固醇的生理功能 是细胞和细胞器膜的成分，与膜的通透性 有关，保持酶促反应。 血浆脂蛋白的组成成分，携带甘油三酯和 胆固醇酯在血液中运输。 合成维生素D3胆汁酸的原料。 是维持“噬异变细胞白细胞”不可缺少的 物质，抗癌功能。 是神经纤维间重要的绝缘体。 碳水化合物 碳水化合物是由碳、 氢、氧三种元素组成 的一类化合物，其中 氢和氧的比例与水分 子中氢和氧的比例相 同，因而被称为碳水 化合物，又称糖类。 根据分子结构的繁简， 碳水化合物分为单糖、 双糖和多糖三大类。 单糖是最简单的碳水化合物， 易溶于水，可直接被人体吸收 利用。最常见的单糖有葡萄糖、 果糖和半乳糖。 双糖是由两分子单糖脱去一分 子水缩合而成的糖，易溶于水。 它需要分解成单糖才能被身体 吸收。最常见的双糖是蔗糖、 麦芽糖和乳糖。 多糖是由许多单糖分子结合而 成的高分子化合物，无甜味， 不溶于水。多糖主要包括淀粉、 糊精、糖原和膳食纤维。 碳水化合物的生理功能 1、 保护蛋白质不被蛋白酶消化 2、 控制细胞膜的通透性 3、 起节省蛋白质的作用 4、 保证脂肪的充分氧化 5、 解毒作用 6、 作为合成生物大分子的前体 7、 提供膳食纤维 维 生 素 维生素是一大类化学结构 与生理功能各不相同的物 质。它们既不参与机体组 成也不提供热能、主要起 控制、调节代谢作用的有 机物。实验动物对它们的 需要量甚微，但却是必不 可少的物质 维生素种类很多，各种维 生素也各具独特作用，营 养学常按其溶解性分为脂 溶性与水溶性维生素二大 类。脂溶性的有维生素A、 D、E、K，水溶性的有维生 素B族，包括B1、B2、B6、 B12、烟酸、叶酸、泛酸、 胆碱，另有维生素C等。 维生素的生理功能、缺乏症和来源 脂溶性 生理功能 缺乏症 来 源 维生素A 维持正常视觉，参与上皮细胞正 常形成，促进生长发育 视觉损害、夜盲症、 上皮粗糙、角化、 骨发育不良，生长 迟缓 肝脏、鱼肝油、 蛋黄、 牛奶 维生素D 促进钙吸收，与骨骼的形成有 关 软骨病 鱼肝油、蛋、苜 蓿干草 维生素E 与胚胎发育及繁殖有关，保持心 血管系统结构功能的完整性 水溶性 维生素B1 生殖系统损害，睾 油脂，如花生油、 丸萎缩、肌肉麻痹、 玉米油；绿色植 瘫痪、红细胞溶血 物、蛋、鱼肝油 参与糖代谢 多发性神经炎 谷类、豆类、酵 母 维生素B2 参与生物氧化、晶状体及角膜的 呼吸过程，维护皮肤粘膜完整性 生长停止、脱毛、 白内障、角膜血管 新生 动物内脏 维生素C 参与糖、蛋白质代谢，参与胶原 齿质及骨细胞间质生成 坏血病 新鲜蔬菜 矿 饲料在550－600℃高温下灼烧 后，剩下的灰分即为矿物质。 到目前为止，已知其中有二十 种左右的元素对动物机体有重 要作用，是构成机体组织，维 持生理功能和生化代谢所必不 可少的物质。 物 质 矿物质元素按其在动物机体内 的含量可分为常量元素和微量 元素。机体中含量大于0.01%者 为常量元素，如钙、磷、钠、 钾、氯 、镁与硫等。 机体中含量小于0.01%者为微量 元素，已确认维持正常生命活 动不可缺少的必需微量元素有 铜、钴、氟、铁、碘、锰、钼、 镍、硒、硅、锡、钒和锌等。 矿物质的功能 矿物质是构成机体组织的 重要材料。 矿物质可调节体液平衡。 矿物质可维持机体的酸碱 平衡。 矿物质是酶系统的活化剂， 如氯离子于唾液淀粉酶， 镁离子于磷酸化酶等。 矿物质在动物维持生理功 能和生化代谢过程中起着 必不可少的作用。 如：缺钙会造成幼畜的佝 偻病 缺铁易患贫血 缺硒引起鸡的渗出性素质， 白肌病 二、各种实验动物的营养需要特点 各种实验动物营养需要 各种实验动物营养需要特点 各种动物营养需要(维持饲料) 动物种类 大小鼠 兔 豚鼠 犬 猴 水 分， %≤ 粗蛋白，%≥ 粗脂肪，%≥ 粗纤维，%≤ 粗灰分，%≤ 钙，% 磷，% 钙：磷 VA,IU/kg ≥ VD,IU/kg ≥ VE,IU/kg ≥ VK,mg/kg ≥ VB1,mg/kg ≥ VB2,mg/kg ≥ 10 18 4 5 8 1.0-1.8 0.6-1.2 1.2-1.7:1 7000 800 60 3 8 10 11 14 3 10-15 9 1-1.5 0.5-0.8 1.3-2.0:1 6000 700 50 0.3 7.0 8.0 11 17 3 10-15 9 1-1.5 0.5-0.8 1.3-2.0:1 7500 700 50 0.3 7.0 8.0 10 20 4.5 3 9 0.7-1 0.5-0.8 1.2-1.4:1 8000 2000 40 0.1 6 4 10 16 4 4 7 0.8-1.2 0.6-0.8 1.2-1.5:1 10000 2200 55 1 4 5 各种动物营养需要(生长繁殖) 动物种类 大小鼠 兔 豚鼠 犬 猴 水分，%≤ 粗蛋白，%≥ 粗脂肪，%≥ 粗纤维，%≤ 粗灰分，%≤ 钙，% 磷，% 钙：磷 VA,IU/kg ≥ VD,IU/kg ≥ VE,IU/kg ≥ VK,mg/kg ≥ VB1,mg/kg ≥ VB2,mg/kg ≥ 10 20 4 5 8 1.0-1.8 0.6-1.2 1.2-1.7:1 14000 1500 120 5 13 12 11 17 3 10-15 9 1-1.5 0.5-0.8 1.3-2.0:1 12500 1250 70 0.4 10 15 11 20 3 10-15 9 1-1.5 0.5-0.8 1.3-2.0:1 12500 1250 70 0.4 10 15 10 24 6.5 3 9 1.0-1.5 0.8-1.2 1.2-1.4:1 10000 2000 50 0.9 13 5 10 21 5 4 7 1.0-1.4 0.7-1.0 1.2-1.5:1 15000 2200 65 1 16 16 各种实验动物营养需要特点 大小鼠: ☆大鼠和小鼠对营养需要大致相同。 ☆粗蛋白质要求在20%以上，消化能15910KJ/kg。 ☆为提高繁育母鼠的受孕率，饲料中应有足够 的维生素E。 ☆大小鼠自身能够合成维生素C，无须在饲料中 特意添加。 各种实验动物营养需要特点 豚鼠 ☆属草食动物，怀孕期长，成熟较晚。 饲粗蛋白含量要求20%左右。 ☆由于盲肠发达，能有效地消化利用粗 纤维，饲料粗纤维在16%左右。如果 粗纤维量不足，豚鼠会出现排粪障碍 和脱毛现象。 ☆豚鼠体内不能合成维生素C，必须在 饲料中添加。豚鼠对维生素C缺乏特别 敏感，缺乏时可致坏血病，生殖力下 降，甚至造成死亡。每只豚鼠每日需 补10mg维生素C，繁殖阶段需补充30mg。 各种实验动物营养需要特点 兔 ☆亦属草食动物。兔饲料中粗纤 维含量不低于15%，一般饲料 中加入一定量干草，以提高粗 纤维比例，这对防止兔腹泻至 关重要。粗蛋白质比例也在 15%左右。 ☆兔日粮应补充精aa和赖aa。对 缺钙有较强的耐受能力。虽然 其肠道微生物可以合成维生素K 和大部分B族维生素，但繁殖时 仍需额外补充维生素K。 各种实验动物营养需要特点 犬 ☆肉食动物，饲料中粗蛋白含 量要求达到25-30%，饲料中 动物性蛋白应占全部蛋白质 食物的1/3。犬能耐受高脂 肪日粮，要求日粮含有一定 量的不饱和脂肪酸。而粗纤 维相对比例低一些。 ☆犬对维生素A、D、B1、B2 需要量较大。 各种实验动物营养需要特点 猴 ☆属于非人灵长类，食性与人相近， 对营养要求比较高。 ☆一般以面粉、豆粉、玉米粉、鸡蛋、 食盐等制成饼干作为主食。 ☆猴饲料中粗蛋白质含量占24-26%左 右。猴对维生素C特别敏感，如果 缺乏可造成牙龈出血，精神萎靡， 长期缺乏或不足会导致死亡。 ☆每天定量供给新鲜水果和蔬菜，或 在主食中加入维生素添加剂，可以 避免猴维生素缺乏症的产生。 三、影响营养需求的因素 1.遗传因素 一些突变系动物，如ODS大 鼠因为基因突变造成L_谷 传基因的表达程度不同而 氨酸氧化酶的缺乏，使ODS 影响营养的需求，例如近 大鼠无法合成维生素C，这 交系小鼠与封闭群小鼠 ， 个品系的大鼠也就与其它 对蛋白质饲料的需求，近 品系的大鼠不同，需补充 交系小鼠要更高些 。 维生素C。 不同品种品系的动物因遗 2.生理状况 在实验动物中如产后发情 动物在不同的生理状 配种的小鼠，如带仔多， 况中，如生长、怀孕、 创伤或泌乳时，对营 营养供应不上，母鼠会发 养需求会有所不同， 出信号，使受精卵停留于 个体需从饲料中获取 输卵管而不在子宫着床， 额外的营养，以满足 这样就使小鼠的怀孕期大 胎儿的生长、发育， 大延长，而营养好带仔少 组织的合成或修补， 的母鼠，则会在19—21天 吸取制作乳、蛋、毛 内，按正常的怀孕期产仔。 的原料。 3.环境因素 环境因素会改变动物的营 又如动物可由镀锌的笼盒 养需求。就恒温动物而言， 表面接触到锌元素，而饲 若暴露在较低的温度下， 养在平板底网上的动物， 动物必须产生较多的热能 就有更多的机会摄取到粪 以维持体温的恒定。反之， 便中的额外养分。 在高温环境中，动物采食 欲望会下降，此时应提供 高营养水平的饲料，使动 物获得足够的养分。 4.微生物状态 在正常饲养条件下，动物肠道 中存在大量的微生物，这些微 生物在肠道中栖生、繁殖、代 谢，产生许多营养物质，如水 溶性的维生素B1，维生素K及氨 基酸等，这些物质通常通过食 粪行为被动物再吸收和利用。 这些物质被利用的情形，会因 动物种类、饲料成分、饲养条 件不同而有所差异。 无菌动物因肠道内微生物 状态与一般动物不同因此 在配制饲料时，必须调整 饲料成分及配制方法，以 满足动物的需求。 5.研究条件 实验操作如外科手术或于饲料中添加测试药物时，会造成 动物紧张或改变饲料的适口性，使动物食欲减退，进而影 响饲料的采食。此时就必须给予适口性较好的饲料或提供 高营养成分的饲料。 6.营养成分的相互作用 在调制饲料时要留意营养 成分间的相互作用，因为 某种养分摄取量增加时往 往会影响到另外营养成分 的吸收和利用。 另外不同的矿物质饲料会 竞争同一吸收门户或同一 运送系统，而影响到彼此 被吸收的效率，例如钙、 磷、镁及维生素D间的关系。 因此在调配饲料时，若存 在不寻常的养分浓度时， 则应考虑它对其它养分的 影响，并相应调整其它营 养成分的含量。 四、饲料的配方和制备 饲料原料的来源 1. 天然饲料原料：如谷物、脱水蔬菜、草粉、鱼粉、骨粉、 矿物质、酵母等 2. 加工饲料原料：如玉米淀粉作为饲料糖类来源，牛奶中 提取酪蛋白作为蛋白质来源等 纯化学物质：如氨基酸、必需脂肪酸等 3. 饲料的配合 任何单一的饲料都不能满足不同动物的不同生长时期对营 养的需要，因此需要进行配制，使其含有全面而均衡的各 种营养素，以满足动物生长繁殖或特殊实验的需要。这种 饲料叫“全价营养饲料”。 饲料标准化 实验动物饲料的组成和营养标准主要参照人和农 畜。 饲料时动物实验中难以控制的一种主要因素。A： 组成、饲喂方式影响实验动物的健康状况、行为 和代谢过程。B:不同牌号之间和不同批号之间的 变化降低实验结果精确性。 解决之道:a:检索文献。B：尽可能选择广泛应用的 饲料，以便实验项目能有效地进行重复。 设计配合饲料时应考虑的因素 1. 必需参考各类动物的营养需要量，并根据饲养实践经验加 以应用； 2. 尽可能选用营养丰富，价格低廉，本地区来源较充足的原 料； 3. 要注意饲料的适口性； 4. 要考虑动物的生理特点选用适宜的饲料。 5. 天然存在或人为带入的污染物会影响实验动物的生理过程， 以及实验数据的准确性。 饲料的分类 饲料按物理性状的分类 1. 2. 3. 4. 5. 颗粒料 粉料 膨化料 凝胶料 液体饲料 大、小鼠配合颗粒饲料 根据所含营养成分进 行分类 1. 配合饲料 2. 浓缩饲料 3. 添加剂预混料 4. 代乳饲料 按所饲喂的动物种类及 生理阶段进行分类 1. 2. 按所饲喂的动物种类分类 按生理阶段分类：育成料、繁 殖料、维持料 按饲料的用途或功能分 类 1. 2. 3. 缺锌饲料 高胆固醇饲料 蛋白质缺乏料 颗粒饲料的优点 1. 加工过程中高温作用使蛋白质变性和淀粉α 化，容易消 化吸收。 2. 加工过程中高温具有杀菌作用，使细菌数大量减少，饲料 不易变质。 3. 加工过程中高温能灭活原料中有害物质。 4. 颗粒饲料便于运输、储存、饲喂。 5. 颗粒饲料适合于啮齿类动物啃咬习性。 6. 易掌握每日摄食量，不易造成浪费 饲料消毒 首选γ射线照射消毒（25kGy）：饲料预先分成定 量小包装（一般每包2kg），密封、抽真空， 然后用一定剂量的Co60照射。由于射线穿透 力强、灭菌效果好，饲料中营养成分保持完好。 动物实验首选这种小包装辐照料，使用方便， 储藏时间也相对要长一些。 干热、湿热消毒对营养成分破坏较多： A. 预 真空灭菌（俗称“干消毒”）：131℃4’；适合于饲料、 笼具、手术器械等； B.一般高压灭菌（俗称“湿消毒”）： 121℃25’左右； 药物熏蒸法会有化学残留：环氧乙烷灭菌，方 法简单，可能污染环境。 微波灭菌：采用专用工业微波炉，小规模也可以使用家用 微波炉进行饲料灭菌。磁控管发生高频微波（108-11 / 秒），微波具有对金属固体产生反射、对非金属固体产生 穿透、对液体产生吸收作用。饲料含有8-10%水分，吸收 微波后水分子产生高频震荡，在产热的同时达到了灭菌作 用 干烤：在80-100℃下烘烤2-3小时。 干烤方法简单，但时间较长，容易造成饲料变色、焦黄， 并使营养成分受到破坏。 饲料质量管理的内容 配方的选择 原料管理 生产设施的管理 贮运管理 饲料的质量检测 感官检查 营养成分测定 饲料卫生指标的测定 五、影响饲料品质的因素 1. 光线：核黄素、叶酸及维生素B12等。 2. 空气：加工过程中，搅拌过度，会增加如维生素Ａ的 氧化。 3. 加工过程：碾磨、颗粒成型、膨化处理、灭菌等都有 影响 4. 运输：挤压、包装破坏、运输环境不良等导致丢失、 变质或污染。 5. 饲料储存区的环境条件：产品中水分含量、温度、空 气氧程度、产品PH值、储存期限。 加工过程对饲料的影响 碾磨：提高可消化性。提高油脂濠败过程。 颗粒饲料：增加自由采食量，减少浪费和 粉尘，保持成份稳定。 膨化饲料：减少浪费，增加采食量，对营 养的破坏大于颗粒饲料，但是贮存时变质 速度小于颗粒饲料。 灭菌处理 热处理（80度）：破坏多种微生物、害虫、 寄生虫，但不能破坏细菌芽孢。>100度： 有效灭菌，营养损失少，但要求升温和冷 却时间短，能抽真空处理。 Co60辐照：非常有效，但对设备和安全要 求较高，饲料中如果有水汽存在，经照射 后会产生自由基，不仅使维生素氧化增加， 动物吃下后，对组织器官造成损害。可真 空密封。