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 ReportTranscript 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
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