动物营养学-维生素的营养

第九章维生素的营养•第一节维生素的营养概述•第二节脂溶性维生素•第三节水溶性维生素第一节维生素的营养概述•一、维生素的概念•维生素是一类代谢所必需而需要量极少的低分子有机化合物。即不是形成机体各种组织器官的原料，也不是能源物质。它们主要以辅酶和催化剂的形式广泛参与体内代谢的多种化学反应，从而保证机体组织器官的细胞结构和功能的正常，以维持动物正常健康和各种生产活动。缺乏可引起机体代谢紊乱，影响动物健康和生产性能。Scott(1982)指出：•维生素是一类有机物：a.存在于天然的食物或饲料中，与碳水化合物、脂肪、蛋白质和水分不同；b.存在量少；c.为正常组织发育以及健康、生长和维持所必需；d.在日粮中缺乏或吸收、利用不当时，会导致特定的缺乏症或综合症；e.不能由动物合成，必须由日粮提供。二、维生素研究的历史•Wagner和Flokers(1964)将维生素的研究历史粗略分为3个阶段：•1．用特定食物经验治愈某些疾病；2．用动物实验诱发缺乏病；•3．采用合成日粮发现必需营养因子。•第一阶段开始于许多世纪以前，人们逐渐认识到夜盲症、坏血病、脚气病和佝偻病是与日粮有关的疾病。古希腊、罗马和阿拉伯人发现用肝脏可治疗夜盲症。在16世纪和18世纪，分别发现用云杉针(SPrucenee—dles)提取物、桔子和柠檬可治疗坏血病。19世纪末，日本海军发现脚气病与摄食大米有关，而用大麦代替大米，或者增加膳食中的肉和蔬菜可防治该病。此外，还发现用鱼肝油可治疗佝偻病。•第二阶段的特点是用实验动物诱发与日粮有关的疾病,然后治愈。实验动物的应用使系统研究与日粮有关的疾病成为可能。1890年，Eijkman发现以去皮大米为主要成分喂鸡，会诱发多神经炎。这种病与人的脚气病相似。喂未去皮大米，或者去皮大米和米糠一起饲喂可治疗该病。米糠提取物亦具有同样效果。由这些试验提出，脚气病的病因是缺乏一种营养物质。1907年，Hoist和Frohlich报道了用实验诱发的豚鼠坏血病•第三阶段是必需营养因子的发现。这一阶段的主要特点是，给实验动物喂纯化营养成分。1881年，Lunin发现，仅含蛋白质(乳蛋白)、碳水化合物、脂肪、食盐和水分的高纯合日粮不能满足动物需要。认为可能与少量未知物质有关。1909年前后，人们普遍认为人和动物需要微量附加营养因子(辅助生长因子)，缺乏时，会引起某些疾病。•1912年，Hopkins对此做过详细报道。同年，Funk提出名词Vitamines。他对与日粮有关的疾病进行了研究，分离出抗脚气病因子。由于他推测这一因子与其它治疗因子可能含氮，属于胺类，故称这些因子为Vitamines(vitalamines)，意即与生命有关的胺类。后来，这一名词被改写为维生素(Vltamin)。EUkman和Hopkins因在维生素研究研究领域的发现获1929年诺贝尔医学奖。表9-1维生素研究的历史年代•维生素首次分离来源发现分离阐明化学结构合成•A鱼肝油1909193119311947•胡萝卜素胡萝卜、棕榈油183119301950•D鱼肝油、酵母1918193219361959•E小麦胚芽油1922193619381938•K苜蓿1929193919391939•B1米糠1897192619361936•B2鸡蛋白蛋白1920193319351935•B6米糠1934193819381939•B12肝、发酵产物1926194819561972•烟酸肝189419111937•维生素首次分离来源发现分离阐明化学结构合成•泛酸肝1931193819401940•生物素肝1931193819401940•叶酸肝1941194119461967•C肾上腺皮质、柠檬1912192819671933•胆碱猪胆汁1929194919391939三、维生素的分类•按溶解性把维生素（14）分成两类：•1、脂溶性维生素：•包括维生素Ａ、Ｄ、Ｅ、Ｋ•2、水溶性维生素：•包括整个Ｂ族维生素和维生素Ｃ。表9-2维生素的分类及主要的同义词•维生素主要同义词•维生素A1视黄醇（Retinol)•维生素A2脱氢视黄醇（Dehydroretinol)•维生素D2麦角钙化醇(Ergocalciferol)•维生素D3胆钙化醇(Cholecalciferol)•维生素E生育酚(Tocopherol)•维生素K1叶绿醌(Phylloquinone)•维生素K2Menaquinone•维生素K3甲萘醌(Menadione)表9-2维生素的分类及主要的同义词•维生素主要同义词•水溶性维生素•硫胺素（Thiamin）维生素B1•核黄素（Riboflavin）维生素B2•维生素B6吡哆醇(Pyridoxol)、吡哆醛(Pyridoxal)、•吡哆胺(Pyrodoxamine)•维生素B12钴胺素(C0balamin)•烟酸(Niacin)维生素PP，维生素B3•泛酸(Pantothenicacid)维生素B5•生物素(Biotin)维生素H•叶酸(Folacin,Folicacid)维生素M，维生素BC•维生素C抗坏血酸（Ascorbicacids）•胆碱（Choline）gossypine•关于维生素的名称尚有争议。有些并不符合维生素的概念。胆碱只是暂作为B族维生素。与其它B族维生素不同，胆碱在体内可以合成，需要量大，发挥功能是以结构成分而不是辅酶形式。•有些物质虽符合维生素的定义，但仅少数动物需要，视这些物质为类维生素(Vitamin—likesubstances)，主要有：肌醇、肉毒碱、对氨基苯甲酸、黄酮类(Flavonoids)、辅酶Q、葡萄糖耐受因子、硫辛酸、乳清酸、泛配子酸(VB15,Pangamic)、VB17(Laetrile)、VH3(Gerovital)、VU(Cabagin)等。第二节脂溶性维生素•特点：•只含碳、氢、氧三种元素。•脂溶性维生素在消化道内随脂肪一同吸收。•脂溶性维生素以被动扩散的方式穿过肌肉细胞膜的脂相，主要经胆囊从粪中排出。•过量的脂溶性维生素可引起代谢中毒和生长障碍。•缺乏症一般与其功能相联系。一、维生素A(一）特性和效价1、概1念维生素A是含有-白芷酮环的不饱和一元醇。它是一组具有维生素A活性的物质，有多种形式，包括视黄醇、视黄醛、视黄酸、脱氢视黄醇，每种都有顺、反两种结构，反式视黄醇效价最高。凡具有视黄醇活性的ß—芳香酮衍生物，都可称之为维生素A。2、维生素A只存在于动物体中，植物中不含维生素A，含有维生素A原-胡萝卜素。1分子的-胡萝卜素可转化成两分子的视黄醇。不同动物转化-胡萝卜素为维生素A的能力不同。表9-1不同动物将-胡萝卜素转化成维生素A的效价•动物每1mg-胡萝卜素转化-胡萝卜素•转化为维生素A的量（IU）为维生素A的能力（%）•标准1667100•肉牛40024•奶牛40024•绵羊400~45024~30•猪50030•生长马55533.3•繁殖马33320•家禽1667100•狗83350维生素A的结构•见图维生素A的稳定性•易被氧化破坏，尤其在湿热和与微量元素及酸败脂肪接触的情况下。在无氧黑暗处较稳定。•在动物日粮中都超量添加，防止被破坏造成维生素的缺乏。3、单位•维生素A的单位用国际单位表示，IU表示。维生素A的标准形式是全反式视黄醇乙酸酯。•表7-1不同维生素A的效力（ug/IU）•视黄醇0.30•维生素A醋酸酯0.344•维生素A棕榈酸酯0.55•ß—胡萝卜素0.6•混合类胡萝卜素3.6(二）吸收与代谢•食入的维生素A和胡萝卜素，在胃蛋白酶和肠蛋白酶的作用下，从与之结合的蛋白质上脱落下来。游离的维生素A被脂化后吸收。•胆盐促进ß—胡萝卜素的溶解和进入小肠细胞。ß—胡萝卜素通过小肠细胞后被分解成两分子的视黄醛，再还原为视黄醇。•50~90%的维生素A被吸收，ß—胡萝卜素吸收率为50~60%。维生素A代谢•吸收的维生素A以酯的形式与维生素A结合蛋白相结合，经肠道淋巴系统转运至肝脏储存。•当周围组织需要时，水解成游离的视黄醇并与视黄醇蛋白结合，再与血浆中别的蛋白结合，形成视黄醇-蛋白质-蛋白质复合物，通过血液转运到达靶器官。（三）功能与缺乏症•1、视觉防止夜盲症和干眼病。11-顺视黄醇与蛋白质结合生成视紫红质，它是对弱光敏感的感光物质。•2、维持上皮组织的正常•维生素A是维持一切上皮组织健全所必需的物质。缺乏时，皮肤、消化道、呼吸道和生殖泌尿系统，眼角膜及周围软组织都可能发生鳞状角质化。•3、繁殖•维生素缺乏，鸡和其他动物可能发生胎儿吸收、畸形、死胎、产蛋率下降、睾丸退化。维生素A酸（视黄酸）在胚胎的发育中起重要作用。•4、骨的生长发育•维生素缺乏，软骨上皮的成骨细胞和破骨细胞的活动受到影响而使骨变形。•5、免疫力•维生素A在机体的免疫力以及抵抗疾病的非特异性反应方面起重要作用。A缺乏导致胸腺发生萎缩，鸡的法氏囊过早消失，骨髓中骨髓样和淋巴样细胞的分化受到影响；使抗体抗原的应答反应下降，黏膜免役机能下降，影响非抗原系统的免役功能。•6、维生素A促进肾上腺皮质酮的分泌。A缺乏导致肾上腺萎缩和糖原异生作用大大加强。•7、维生素A具有某些类固醇激素相同的功能，视黄酸与细胞内的受体结合，促进DNA的转录，调节新陈代谢和胚胎发育。维生素A可调控分泌生长激素的基因的活性，促进组织分化，机体生长。（四）来源与需要•来源•维生素A主要来源于动物性产品，主要为鱼肝油，多以酯的形式存在。•植物性饲料中主要为ß—胡萝卜素；豆科牧草和青绿饲料中含量较多。在干燥、加工和储藏的过程中损失很大。•商品来源—视黄醇棕榈酸酯。畜禽对维生素A的需要量•肉鸡对维生素A的需要量在900~2200IU/kg之间。最近研究的结果比以前的研究结果低。NRC肉鸡三阶段的需要量为1500IU/kg，•来航鸡在18周及开产以前为1500IU/kg，褐壳蛋鸡为1420IU/kg，白壳蛋鸡在产蛋期如采食量为100克/天，则需要量为3000IU/kg。•畜禽对维生素A的需要量在1000~5000IU之间。•影响维生素需要量的因素：•动物的类别、品种和不同生理状况，胡萝卜素转化为维生素A的效率，类胡萝卜素异构体的含量和类型，体内胆汁的适量与否，微量元素以及不饱和脂肪酸的所产生的氧化破坏，疾病和寄生虫的干扰，环境状况和温度，日粮中脂肪、蛋白和抗氧化剂的含量。制粒、储存和集约化的饲养方式都增加对维生素的需要。维生素营养状况的判定•生长反应、肝脏维生素A的含量、血浆维生素A的浓度及脑脊髓液压都可反应维生素A的营养状况。•肉牛血浆中低于0.2ug/ml表示缺乏，奶牛肝中A含量低于1IU表示临界缺乏，•猪血浆中低于1ug/ml表示缺乏，鸡每克肝储备2~5IU则不会缺乏。（五）缺乏症和中毒症•A缺乏症：•1、夜盲症或全盲及干眼病，引起角膜上皮细胞的脱落、增厚和角质化，使透明的膜变得不透明。•2、免疫力下降。上皮组织对外来感染和侵袭的抵抗力下降，易患感冒、肺炎、肾炎和膀胱炎。•3、产蛋率下降、种蛋受精率下降；胚胎血液循环系统发育障碍，孵化48小时后发生死亡。肾、眼及骨骼异常，孵化率下降。维生素A的中毒症•维生素A中毒造成骨骼强度降低，变形。•器官退化，生长缓慢，失重，皮肤受损以及先天畸形。眼水肿，眼睑结痂，鼻及鼻黏膜发生炎症。•非反刍动物，包括禽和鱼类，A的中毒剂量是需要量的4~10倍，反刍动物30倍于需要量。二、维生素D•（一）特征和效价•1特征•维生素D有多种活性的形式，D2、D3、D4、D5、D6、D7。•天然的维生素D主要为维生素D2（麦角钙化醇）和维生素D3（胆钙化醇）。D2存在于植物中，由植物中的麦角固醇转化而来。D3存在于动物中，来自于动物的7-脱氢胆固醇。•7-脱氢胆固醇在动物中可由胆固醇和鲨烯转化而来，后两者大量存在于皮肤、肠壁和其他组织中。•结晶的胆钙化醇是一种白色针状物，在低温和暗环境下稳定，紫外线的照射、酸败的脂肪以及矿物元素均可使之氧化失效。•2、单位•维生素D的单位用国际单位表示，IU表示。1IU维生素D活性相当于0.025μg胆钙化醇。•对于哺乳动物，D2