บทที่ 2 คาร์ โบไฮเดรตและการใช้ ประโยชน์ คาร์ โบไฮเดรตและการใช้ ประโยชน์  ในบทนีน้ ักศึกษาจะได้ เรียนรู้ ถงึ โครงสร้ าง การแบ่ ง ประเภท ความสาคัญของคาร์ โบไฮเดรต การย่ อย และ การใช้ ประโยชน์

Download Report

Transcript บทที่ 2 คาร์ โบไฮเดรตและการใช้ ประโยชน์ คาร์ โบไฮเดรตและการใช้ ประโยชน์  ในบทนีน้ ักศึกษาจะได้ เรียนรู้ ถงึ โครงสร้ าง การแบ่ ง ประเภท ความสาคัญของคาร์ โบไฮเดรต การย่ อย และ การใช้ ประโยชน์

Slide 1

บทที่ 2
คาร์ โบไฮเดรตและการใช้ ประโยชน์


Slide 2

คาร์ โบไฮเดรตและการใช้ ประโยชน์


ในบทนีน้ ักศึกษาจะได้ เรียนรู้ ถงึ โครงสร้ าง การแบ่ ง
ประเภท ความสาคัญของคาร์ โบไฮเดรต การย่ อย และ
การใช้ ประโยชน์ คาร์ โบไฮเดรตในส่ วนต่ างๆของระบบ
ทางเดินอาหารในสั ตว์ เคีย้ วเอือ้ งเนื่องจากคาร์ โบไฮเดรตทา
หน้ าที่ เป็ นแหล่ งพลังงานหลักทีส่ าคัญของร่ างกาย


Slide 3

อาหาร (Food or Feed)
 คือ สิ่ งที่สัตว์ กน
ิ เข้ าไปในร่ างกายแล้ ว มีบางส่ วนของอาหาร

สามารถถูกย่ อย ดูดซึม และนาไปใช้ ประโยชน์ ได้ ส่ วนที่ไม่
สามารถย่ อยและใช้ ประโยชน์ ได้ จะถูกขับออกจากร่ างกาย
 องค์ ประกอบในอาหารคือ โภชนะ (Nutrient)
 โภชนะที่สาคัญคือ นา้ คาร์ โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน ไวตามิน
(สารอินทรีย์) และแร่ ธาตุ ( สารอนินทรีย์ )


Slide 4

องค์ ประกอบทางเคมีของอาหาร
นา้

โปรตีน
คาร์ โบไฮเดรต

อาหาร

อินทรีย์สาร

ไขมัน
วัตถุแห้ ง

ไวตามิน
เถ้ า

อนินทรีย์สาร


Slide 5

หน้ าทีข่ องโภชนะ
โภชนะ

หน้ าที่

คาร์ โบไฮเดรต

แหล่งพลังงาน

โปรตีน
ไขมัน

นา้
ไม่ ให้ พลังงาน

แร่ ธาตุ
ไวตามิน

ดารงชีพ เจริญเติบโต
ให้ ผลผลิต สื บพันธุ์

การเกิดปฏิกริ ิยาทาง
เคมีในร่ างกาย


Slide 6

ความสาคัญของคาร์ โบไฮเดรต
 เป็ นองค์ ประกอบทีส
่ าคัญของร่ างกาย (เซลล์ )
 พืชมีคาร์ โบไฮเดรตประมาณ 70% ของวัตถุแห้ ง
 ในเมล็ดธัญพืชมีคาร์ โบไฮเดรตประมาณ 85% ของวัตถุแห้ ง
 ได้ แก่ นา้ ตาล แป้ง เซลลูโลส ยางไม้ (gums)

 พืชสามารถสั งเคราะห์ คาร์ โบไฮเดรตได้ จาก นา้ และ

คาร์ บอนไดออกไซด์


Slide 7

ความสาคัญของคาร์ โบไฮเดรต
 ให้ พลังงานแก่ จุลน
ิ ทรีย์
 และเป็ นพลังงานสาคัญสาหรับตัวสั ตว์
 ในสั ตว์ เคีย้ วเอือ้ ง

:ซึ่งกินหญ้ า หรือพืชอาหารสั ตว์ เป็ น
อาหารหลักจะได้ คาร์ โบไฮเดรตที่พชื เก็บสะสมไว้ เช่ น ใบ ลา
ต้ น หัว และราก


Slide 8

คาร์ โบไฮเดรตคืออะไร
คือ สารประกอบทีป่ ระกอบด้ วยธาตุ C, H,O

โดยทัว่ ไปอัตราส่ วนของ H:O = 2:1 (CH2O)n ปกติ n > 3
 ในทางอาหารสั ตว์ จะแบ่ งคาร์ โบไฮเดรตออกเป็ น 2 ประเภทคือ
1. คาร์ โบไฮเดรตทีเ่ ป็ นโครงสร้ างหรือเป็ นส่ วนของผนังเซลล์ของ
พืช (cell wall) เช่ น เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และ เพคติน

2.คาร์ โบไฮเดรตที่ไม่ ใช่ ส่วนโครงสร้ าง หรือเป็ นส่ วนประกอบ
ภายในเซลล์ เช่ น นา้ ตาล และ แป้ง


Slide 9

การวิเคราะห์ คาร์ โบไฮเดรต
-

1.

2.

วิธีวเิ คราะห์ แบบ Proximate analysis ไม่ ได้ วเิ คราะห์
คาร์ โบไฮเดรตแต่ ละชนิดโดยตรง แต่ แบ่ งตามการทนต่ อการ
ย่ อยด้ วยกรดและด่ าง ได้
Crude fiber
Nitrogen free extract


Slide 10

ประเภทของคาร์ โบไฮเดรต
 ทางเคมีแบ่ งเป็ น 2 ประเภท

1. คาร์ โบไฮเดรตเชิงเดีย่ ว มีนา้ ตาลเป็ นส่ วนประกอบ
2. คาร์ โบไฮเดรตเชิงซ้ อน มีสารอืน่ เป็ นส่ วนประกอบ


Slide 11

คาร์ โบไฮเดรตเชิงเดี่ยว
- นา้ ตาลเชิงเดี่ยว (Monosaccharide) เช่ น กลูโคส ฟรุกโตส และ
กาแลคโตส

- โอลิโกแซคคาไรด์ (Oligosaccharide) เช่ นนา้ ตาลที่มี 2
โมเลกุลขึน้ ไปถึง 15 โมเลกุลมาต่ อกันด้ วย glycosidic linkage

- โพลิแซคคาไรด์ (Polysaccharide) ประกอบด้ วยนา้ ตาล
จานวนมากมาต่ อกันด้ วย glycosidic linkageเช่ น แป้งและเซลลูโลส



Slide 12

โพลิแซคคาไรด์
- ที่ไม่ ใช่ โครงสร้ าง(Non structure carbohydrate or storage
carbohydrate) ทาหน้ าที่สะสมอาหารในเซลล์พชื และเซลล์
สั ตว์ ได้ แก่ starch, glycogen
- ที่เป็ นโครงสร้ าง(Structure carbohydrate or storage
carbohydrate) ได้ แก่ cellulose, hemicellulose
- โพลิแซคคาไรด์ ชนิดอืน
่ ๆเช่ น ไคติน (chitin), hyalulonic acid,
chondrotin


Slide 13

แป้ ง
ประกอบด้ วย Amylose & Amylopectin (30:70)
 Amylose เป็ นส่ วนของแป้ งทีล
่ ะลายน้า ทาปฏิกริ ิยาทางเคมีกบั I ได้ สี
น้าเงิน
 Amylopectin เป็ นส่ วนของแป้ งทีไ่ ม่ ละลายน้า ทาปฏิกริ ิยาทางเคมีกบ

I ได้ สีม่วงแดง
Enzyme ที่ย่อยแป้งคือ Amylolytic enzyme
 แป้ งในพืชพบมากที่ส่วน เมล็ด หัว ราก และใบ
 แป้ งในสั ตว์ พบที่ ตับและกล้ ามเนือ้



Slide 14

Structure carbohydrate
 1. Cellulose เป็ นส่ วนประกอบของผนังเซลล์ พช
ื ทนต่ อการ

ย่ อยด้ วยกรด และด่ าง เอ็นไซม์ ในตัวสั ตว์ ไม่ สามารถย่ อยได้
 2. Hemicellulose D-glucose, D-manose, D-xylose, Larabinose ต่ อกันด้ วยพันธะต่ างๆ และอาจมี uronic acid


Slide 15

Structure carbohydrate
 3. Pectin ไม่ ละลายในนา้ ร้ อน ประกอบด้ วย D-

galacturonic acid, L- rhamnose, D- galactose, Larabinose, D-xylose
 ปัจจุบันเรี ยกกลุ่มนีว้ ่ า NSP + non-starch polysaccharideมี
การผลิตเอ็นไซม์ ทางการค้ าคือ NSP- enzyme


Slide 16

Lignin




ไม่ ใช่ คาร์ โบไฮเดรต พบอยู่รวมกับ Cellulose (Ligninocellulose)
พืชแก่ ยิง่ มีมาก และย่ อยไม่ ได้ ท้งั เอ็นไซม์ จากสั ตว์ และจากจุลนิ ทรีย์
ยังขัดขวางไม่ ให้ เอ็นไซม์ เข้ าไปย่ อยโภชนะอืน่ ทีอ่ ยู่ภายในเซลล์ ด้วย


Slide 17

คาร์ โบไฮเดรตเชิงซ้ อน
1.
2.
3.

Nucleoside & nucleotide สารที่เกีย่ วข้ องกับการสั งเคราะห์
โปรตีน เช่ น DNA, RNA
Glycoprotein ประกอบด้ วย Polysaccharide &Protein
Glycolipid ประกอบด้ วย Polysaccharide &Lipid


Slide 18

สู ตรโครงสร้ างของ Monosaccharide
- แบบวงแหวน D-isomer หมู่ –OH หันไปทางขวา L-isomer
- แบบเส้นตรง Fischer projection
CHO

C H 2 OH
O
OH
HO

H

OH
OH

C H2 O H

H

C

OH

HO

C

H

H

C

OH

H

C

OH

C

O

HO

C

H

H

C

OH

HO C H 2

O

C H2 O H

HO
OH

H

C

OH

C H2 O H

C H2 O H

D - glucose

D - fructose

OH


Slide 19

สู ตรโครงสร้ างของโอลิโกแซคคาไรค์
C H2 O H

HO C H 2

O
OH

O

HO

HO

HO

C H2 O H

O
OH

O
OH

O

OH

C H2 O H

O
OH

C H2 O H

OH

OH

OH

sucrose

lactose

C H2 O H

C H2 O H

C H2 O H

C H2 O H

O
OH

O
OH

O
OH

O
OH

HO

OH

O

HO
O
OH

OH
maltose

OH

OH
cellobiose

OH


Slide 20

โครงสร้ างของ Amylose และ Amylopectin
C H2 O H

C H2 O H

O

O

OH

OH

... O

C H2 O H

O

C H2 O H

O

OH

O

OH

OH

... O

O ...

O
OH

amylopectin

OH

OH

O

O

OH

O

OH

O
OH

C H2

C H2 O H

O

OH

HO

C H2 O H

O

OH

OH O

C H2 O H

amylose

O ...

O
OH

OH


Slide 21

โครงสร้ างของ Cellulose และ Hemicellulose
C H2 O H

C H2 O H

O

O
OH

O
O

OH

C H2 O H

OH

C H2 O H

O
O

O

OH

OH

O
OH

OH

O
OH

cellulose
H

H
O
H

O

O
H
OH

O

OH

H

H

OH

O

O
HOH 2 C
O

.
hemicellulose

O
O

H

OH
.
O


Slide 22

หน้ าที่ของคาร์ โบไฮเดรต
- เป็ นแหล่งให้ พลังงานเพือ่ ใช้ ในกระบวนการทางเคมีต่างๆใน
ร่ างกาย
- เป็ นองค์ ประกอบของผนังเซลล์ ช่ วยสร้ างความแข็งแรงให้ แก่
เซลล์ พชื คือ เซลลูโลส และเฮมิเซลลูโลส
 แหล่ งพลังงานที่สาคัญในสั ตว์ คอ
ื คาร์ โบไฮเดรตและไขมัน


Slide 23

การย่ อยอาหารในโค และสุ กร ต่ างกันหรือไม่
 ในโค(สั ตว์ กระเพาะรวม)ใช้ เอนไซม์ จากจุลน
ิ ทรีย์ , เอนไซม์

จากระบบทางเดินอาหาร และเอนไซม์ จากตับอ่อนในการย่ อย
อาหาร
 สุ กร(สั ตว์ กระเพาะ)เดีย่ วใช้ เอนไซม์ จากระบบทางเดินอาหาร
และตับอ่อน


Slide 24

การย่ อยคาร์ โบไฮเดรตในกระเพาะรู เมน
 การย่ อยสามารถแบ่ งออกเป็ น 3 ขั้นตอน คือ

(1)การย่ อยคาร์ โบไฮเดรตที่มีขนาดใหญ่ (โพลิแซคคาไรด์ )
ให้ เป็ น นา้ ตาลโมเลกุลเดีย่ ว
(2)การเปลีย่ นนา้ ตาลเชิงเดีย่ วเป็ นไพรู เวท
(3)การเปลีย่ นไพรู เวทเป็ นกรดไขมันทีร่ ะเหยง่ าย


Slide 25

การเปลีย่ นโพลิแซคคาไรด์ เป็ นนา้ ตาลโมเลกุลเดี่ยว
Cellulose
Cellobiose
Glucose
 Hemicellulose
Xylose
 Amylose & Amylopectin
Glucose
(Starch)
 Pectin
uronic acid + xylose



Slide 26

การเปลีย่ นนา้ ตาลโมเลกุลเดีย่ วเป็ นไพรู เวท
1.การเปลีย่ นนา้ ตาลโมเลกุลเดีย่ วที่มีคาร์ บอน 6 อะตอม เช่ น
กลูโคสให้ เป็ นไพรู เวทโดยวิถไี กลโคไลซีส (glycolysis) หรือ
(Embden Mayerhof pathway)
2.การเปลีย่ นนา้ ตาลโมเลกุลเดีย่ วที่มีคาร์ บอน 5 อะตอม เช่ น
เพนโตส (pentose) ให้ เป็ นไพรู เวทโดยผ่ านวิถเี พนโตส
ฟอสเฟต (pentose phosphate pathway)


Slide 27

การเปลีย่ นไพรู เวทเป็ นกรดไขมันระเหยง่ าย, CO2, CH4
 การเปลีย่ นไพรู เวทเป็ น

Acetic acid
 การเปลีย่ นไพรู เวทเป็ น
Propionic acid
 การเปลีย่ นไพรู เวทเป็ น
Butyric acid
 การสั งเคราะห์ CH4
Acetic acid, Propionic acid และ Butyric acid คือ กรด
ไขมันที่ระเหยง่ ายที่พบมากในกระเพาะรู เมน


Slide 28

ผลผลิตทีไ่ ด้ จากการหมักย่ อยคาร์ โบไฮเดรต
 กรดไขมันที่ระเหยง่ าย (Volatile fatty acid, VFA) เช่ น

Acetic acid, Propionic acid และ Butyric acid ถูกร่ างกาย
นาไปใช้ เป็ นพลังงานและสร้ างไขมัน
 ก๊ าซชนิดต่ างๆ เช่ น CO2, CH4, H2, N2, H2S ก๊ าซที่มีมาก
ที่สุดคือ CO2 รองลงมาคือ CH4 ถูกขับออกจากร่ างกาย


Slide 29

การเปลีย่ นกลูโคสเป็ น VFA
Glucose, C6

2 pyruvate, C3
H2O
2 CO2
2 proprionate, C3

CO2

CO2

2 H2

H2

1 butyrate, C4
2acetate, C2

CH4


Slide 30

กรดไขมันทีร่ ะเหยง่ ายถูกใช้ ประโยชน์ อย่ างไร
 Diffusion เข้ าในเส้ นเลือดไปที่ตบ


: Acetic acid

- ถูกนาไปใช้ เป็ นพลังงาน
- นาไปสร้ างไขมันในนม
: Propionic acid – ถูกนา้ ไปสร้ างกลูโคส และ ไขมันซาก
: Butyric acid
- ถูกนาไปใช้ เป็ นพลังงาน(สารคีโตน)


Slide 31

การใช้ VFA เป็ นพลังงาน
 ประมาณ 70-80% ของพลังงานที่ร่างกายต้ องการ
 Acetic acid ทาปฏิกริ ิ ยากับ Coenzyme Aได้ เป็ น acetyl CoA

เข้ า Kreb’s cycleได้ 10 ATP/โมเลกุล
 หรื อ 1 mol glucose ได้ 20 ATP


Slide 32

การใช้ Butyric acid
-

ต้ องเปลีย่ นเป็ น beta-hydroxybutyrate ในระหว่ างที่ถูกดูซึม
ผ่ านผนังกระเพาะรู เมน reticulum
แล้ วถูกเปลีย่ นเป็ น acetyl CoA โมเลกุลก่ อน จะต้ องเข้ าสู่
Kreb’s cycleได้ 25 ATP/โมเลกุล


Slide 33

การใช้ propionic acid
ถูกนาไปใช้ เป็ นพลังงานโดยตรง
- โดยเปลีย่ นเป็ น PEP (phosphoenolphyruvate) ผ่ านเข้ า
acetyl CoA จากนั้นเข้ า Kreb’s cycle
ได้ พลังงาน 18 ATP/mole.
- เปลีย่ นเป็ นกลูโคสก่ อน แล้ วนากลูโคสไปใช้ เป็ นพลังงาน
ได้ พลังงาน 17 ATP/โมเลกุล


Slide 34

คาร์ โบไฮเดรตทีเ่ ข้ าสู่ ลาไส้ เล็ก
ประกอบด้ วย
: คาร์ โบไฮเดรตในอาหารที่ไม่ ถูกย่ อยโดยจุลนิ ทรีย์ ทั้ง
ส่ วนที่เป็ นโครงสร้ างของพืชและส่ วนที่ไม่ เป็ นโครงสร้ าง
: คาร์ โบไฮเดรตที่ไม่ เป็ นโครงสร้ างในอาหาร


Slide 35

การย่ อยคาร์ โบไฮเดรตในลาไส้ เล็ก
ใช้ เอนไซม์ จากตับอ่อน และลาไส้ เล็ก
 เอนไซม์ ที่สาคัญได้ แก่ Amylase, Maltase, Oligo - 1, 6
glycosidase
 มีหน้ าทีย่ ่ อยคาร์ โบไฮเดรตทีไ่ ม่ เป็ นโครงสร้ างได้ ผลผลิตคือ
นา้ ตาลกลูโคส
 กลุ่มคาร์ โบไฮเดรตทีเ่ ป็ นโครงสร้ างไม่ สามารถถูกย่ อยได้ ในลาไส้
เล็กได้ เนื่องจากร่ างกายไม่ สามารถผลิตเอนไซม์ ได้


Slide 36

ความสาคัญของกลูโคส
: ใช้ เป็ นแหล่ งพลังงานในเซลล์ สมอง
: สั งเคราะห์ นา้ ตาลในนม
: สะสมเป็ นพลังงานสารองในรู ปไกลโคเจนหรือไขมัน
: เปลีย่ นเป็ นกรดอะมิโนบางชนิดได้


Slide 37

การใช้ กลูโคสเป็ นพลังงาน
:ผ่ านวิถีไกลโคไลซีส
- เริ่มจาก Glucose เข้ าสู่ วถิ ีไกลโคไลซีสเพือ่ เปลีย่ นเป็ น pyruvate
- การเปลีย่ น pyruvate ให้ เป็ น acetyl CoA
- acetyl CoA เข้ าสู่ วฏั จักรเครบส์ kreb’s cycle
(เป็ นการใช้ กลูโคสให้ เป็ นพลังงานแบบใช้ ออกซิเจน)
: ผ่ านวิถีเพนโตสฟอสเฟต ( pentose phosphate pathway)


Slide 38

Glycolysis หรือ Embden-Mayerh of pathway
 เป็ นกระบวนการที่ไม่ ใช้ ออกซิเจนเกิดขึน
้ ใน cytoplasm
-

เริ่มจาก ใช้ 2 ATP ให้ กบั glucose เพือ่ เปลีย่ นเป็ น fructose-6phosphate
fructose-6-phosphate ถูกเปลีย่ นเป็ นglyceraldehyde-3phosphate & dihydroxyacetone phosphate มี C 3 อะตอม


Slide 39

Glycolysis
- สารทั้ง 2 ชนิดเปลีย่ นแปลงไปมาระหว่ างกันได้ และสุ ดท้ ายจะ
ถูกเปลีย่ นเป็ น สาร phosphoenolphyruvate และ pyruate
Glycolysis = Glucose+2NAD+ +2ADP+2Pi
2Pyruvate+NADH+2H++2ATP
- ในสภาพที่มอ
ี อกซิเจน NADH จะถูกออกซิไดซ์ เป็ น NAD โดย
electron transport system ได้ 3ATP/NADH
- ดังนั้นจะได้ ATP 8 mol/glucose



Slide 40

การเปลีย่ น Pyruvate เป็ น acetyl CoA
- Pyruate ที่เกิดขึน
้ จากไกลโคไลซีสใน cytoplasmจะถูกย้ ายเข้ า

ไปใน mitochondria
-ทาปฏิกริ ิยากับ Coenzyme A ได้ acetyl-CoA โดยจะเสี ย ไป
หนึ่งตัว (decarboxylation)CO2+ NAD
- NAD ถูก reduce ได้ สาร NADH +H+
- NADH เมื่อเข้ าไปในelectron transport ได้ 3ATP


Slide 41

Krebs’ cycle, TCA cycle or Citric acid cycle
-

เกิดใน mitrochondria
Acetyl CoA เข้ าไปใน krebs’ cycle ได้ ผลลัพธ์ คอื
12ATP/acetyl CoA
รวมทั้งหมด 1 glucose ทาให้ เกิดพลังงาน 36 หรือ 38
ATP/mol glucose


Slide 42

วิถีเพนโตสฟอสเฟต ( pentose phosphate pathway)



-

-

หรือ phosphogluconate oxidative partway
หรือ Hexose monopgosphate shute
มีความสาคัญในเซลล์ ของตับ ไขมัน ต่ อมน้านม
Glucose-6-phosphate จานวน 6 mol ถูกเปลีย่ นเป็ น น้าตาลpentose
ทั้งหมด แล้ วได้ ผลสุ ดท้ ายคือ glucose-6-phosphate 5 mol+CO2+
H2O+ Pi
35 ATP/glucose


Slide 43

คาร์ โบไฮเดรตในลาไส้ ใหญ่
ประกอบด้ วย
: คาร์ โบไฮเดรตในอาหารทีไ่ ม่ ได้ ถูกย่ อยในกระเพาะรู เมนและ
ลาไส้ เล็ก และ เซลล์ ของจุลนิ ทรีย์
การย่ อยใช้ เอนไซม์ จากจุลนิ ทรีย์
 ผลผลิตคือ กรดไขมันระเหยง่ าย ก๊ าซ และไวตามินบีรวม
แต่ VFA ถูกดูดซึมไปใช้ ประโยชน์ ได้ น้อย


Slide 44

mouth

concentrate + roughage

NSC = non structurd carbohydrate
CW = cell wall (structurd carbohydrate)

NSC

undegraded

CW

degraded

degraded

undegraded

acetic

VFA
rumen

propionic

fermentation

microbial
biomass

gas (CO

undegraded NSC

undegraded CW

microbial

butyric

2

, CH

4

, H 2)

สรุ ป การย่ อย
คาร์ โบไฮเดรต

polysaccharide

small
intestine
digestion with enzyme

CW
large
intestine

+ microbial

undigested NSC

fermentation

VFA

absorbed

vitamin B - complex

absorbed

microbial biomass

gas

feces

undigested + microbial

glucose