反芻動物淀粉消化與葡萄糖吸收研究進展

反芻動物淀粉消化與葡萄糖吸收研究進展

谷物是谷物的主要能量組成，對高產(chǎn)反芻動物的日糧含量很高。目前,學(xué)術(shù)界關(guān)于淀粉消化位點對能量利用效率的影響爭議很大。隨著消化道造瘺與食糜指示劑技術(shù)及動靜脈插管技術(shù)的建立與應(yīng)用,目前已可以精確預(yù)測流入消化道不同位點的淀粉數(shù)量及消化產(chǎn)物的吸收與利用狀況。本文將從淀粉消化與葡萄糖吸收的角度,探討淀粉在反芻動物消化道不同位點消化的能量利用效率。1消化酶活性的影響小腸消化淀粉的能力,主要取決于進入小腸的淀粉數(shù)量。增加進入小腸的淀粉數(shù)量,可增加小腸淀粉消失量,但對消化率的影響說法不一。對真胃灌注淀粉和增加磨碎玉米飼喂量的研究表明,增加過瘤胃淀粉量可增加小腸淀粉消失量,但降低消化率。然而,Owens等對11次試驗結(jié)果的總結(jié)表明,進入小腸的淀粉數(shù)量與其消化率呈線性關(guān)系,其平均消化率為55%。Huntington總結(jié)24個關(guān)于谷物來源與加工方法對過瘤胃淀粉消化率影響的試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),過瘤胃淀粉平均消化率為75%,這表明小腸消化淀粉的能力受到限制。因此,研究淀粉在小腸中消化的限制因素,是當(dāng)前研究的重點。目前,有關(guān)瘤胃α-淀粉酶活性的研究較少,尚不清楚瘤胃淀粉水解酶能否在真胃中存活及是否影響腸道淀粉水解等問題。在胰腺分泌的α-淀粉酶參與下,淀粉在十二指腸細胞腔內(nèi)消化。α-淀粉酶是一種細胞內(nèi)葡萄糖苷酶,能攻擊淀粉顆粒的直鏈和支鏈分子,釋放麥芽糖和被稱為α-極限糊精的寡聚糖。支鏈淀粉α-1,6糖苷鍵的分支點,限制了α-淀粉酶的活性,致使糖苷鍵斷裂不完全,形成極限糊精。Huntington認為,胰腺α-淀粉酶是影響小腸淀粉消化的主要因素。Kreikemeier和Harmon將葡萄糖、玉米糊精和生玉米淀粉灌注進安裝有門靜脈-動脈插管和回腸瘺管的閹牛真胃中,研究小腸非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(Nonstructuralcarbohydrate,NSC)的消失與門靜脈葡萄糖消失的關(guān)系,并將回腸食糜中的寡聚糖通過分餾來分級,以估計其平均鏈長,結(jié)果發(fā)現(xiàn),對于玉米糊精和生玉米淀粉,回腸食糜中分別有44%和24%的α-葡萄糖苷(小于9~10個葡萄糖單位)可醇溶,其平均鏈長分別為2.1和2.4個葡萄糖單位,而從小腸末端α-淀粉酶水解產(chǎn)物的積累角度看,α-淀粉酶活性并不限制NSC水解。不過,Kreikemeier和Harmon的推測僅代表底物水解與產(chǎn)物吸收的位點不相匹配。小腸黏膜二糖酶活性的高低與葡萄糖轉(zhuǎn)運能力的強弱在不同腸段表現(xiàn)并不一致。Bauer報道,在小腸末端,黏膜鈉-葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白(Sodium-glucosetransporter,SGLT1)的活性比麥芽糖酶活性下降得更快。Kreikemeier等發(fā)現(xiàn),閹牛小腸黏膜麥芽糖酶和異麥芽糖酶活性保持穩(wěn)定,但葡萄糖轉(zhuǎn)運能力受到限制。因此,在小腸中,要么黏膜葡萄糖轉(zhuǎn)運能力不受誘導(dǎo),要么由于消化酶不足而不能提供足夠的葡萄糖來誘導(dǎo)SGLT1。NSC在反芻動物小腸刷狀緣上的水解尚未受到關(guān)注。淀粉在小腸細胞腔經(jīng)α-淀粉酶水解后,還需要2種刷狀緣蛋白的繼續(xù)作用。蔗糖酶-異麥芽糖酶是非反芻動物的主要黏膜麥芽糖酶。在反芻動物中尚未檢測到蔗糖酶,故不能通過給小腸提供蔗糖來誘導(dǎo)SGLT1,但牛小腸黏膜上存在蔗糖酶-異麥芽糖酶基因。另外,還沒有確定麥芽糖酶-葡糖淀粉酶在反芻動物中是否存在。反芻動物黏膜酶活性不受細胞腔底物的影響,而非反芻動物則相反。因此,需要確定反芻動物小腸黏膜酶是否限制NSC的水解。2細胞旁擴散作用葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白(Glucosetransporter,GLUT)是一類鑲嵌在細胞膜上轉(zhuǎn)運葡萄糖的載體蛋白質(zhì),其在動物體內(nèi)的分布及其與葡萄糖分子的親合力存在顯著差異。根據(jù)轉(zhuǎn)運葡萄糖的方式,GLUT可分為2類:一類是鈉依賴型GLUT,即SGLT1;另一類是易化擴散的GLUT。在小腸上皮細胞內(nèi),葡萄糖主要通過需要能量的主動轉(zhuǎn)運和不需能量的細胞旁擴散方式,從小腸的細胞腔轉(zhuǎn)運到血液中。SGLT1位于細胞膜頂端,在基底外側(cè)膜Na+/K+-ATP酶的作用下,耦聯(lián)葡萄糖或半乳糖和水,將二分子鈉從細胞腔轉(zhuǎn)運到血液中。SGLT1對葡萄糖的親合力很高(Km>100μmol/L)。Leung等報道,SGLT1在轉(zhuǎn)運一分子葡萄糖和二分子鈉的同時,還將210個水分子轉(zhuǎn)運到血液中,導(dǎo)致Na+和尿素的被動轉(zhuǎn)運。葡萄糖穿過細胞間隙從小腸細胞腔進入血液的跨膜動力,是膜兩側(cè)的濃度差,即所謂溶質(zhì)牽引作用。此時,細胞腔葡萄糖濃度很高(>25mmol/L)。若細胞旁吸收占優(yōu)勢,腔內(nèi)葡萄糖濃度必須比腔外高約200mmol/L,而這在生理條件下不可能出現(xiàn)。另外,位于基底外側(cè)膜的GLUT2可使葡萄糖和果糖在小腸上皮細胞與血液之間穿梭,但在反芻動物中活性極低。對于非反芻動物,GLUT5能將果糖從小腸上皮細胞轉(zhuǎn)運到血液中,但不能轉(zhuǎn)運葡萄糖或半乳糖。而反芻動物完全缺乏內(nèi)源性蔗糖酶,小腸內(nèi)蔗糖幾乎不水解,故果糖含量極少,因此GLUT5的作用幾乎可忽略。3影響祖母葡萄糖吸收的因素3.1glut的表達刷狀緣膜囊(Brush-bordermembranevesicle,BBMV)已應(yīng)用于研究刷狀緣膜內(nèi)GLUT的功能。Kaunitz等制備閹牛空腸BBMV,研究了GLUT對Na+的依賴及最大活性。Moe等制備BBMV,研究了牛小腸上皮細胞內(nèi)養(yǎng)分的轉(zhuǎn)運,并探討了SGLT1的作用機制,結(jié)果表明,葡萄糖轉(zhuǎn)運通常不受果糖抑制,僅當(dāng)上皮細胞內(nèi)半乳糖濃度大于木糖濃度時,才出現(xiàn)抑制作用,而100mmol/L根皮苷(SGLT1的競爭性抑制劑)能完全抑制葡萄糖轉(zhuǎn)運;另外,母牛和小公牛上皮細胞內(nèi)的葡萄糖轉(zhuǎn)運速率相近。Crooker和Clark制備荷斯坦閹牛和母牛小腸的BBMV,研究了SGLT1。Zhao等制備了泌乳奶牛多個組織的BBMV,用以研究整個腸道SGLT1的活性及部分組織內(nèi)SGLT1的表達,結(jié)果發(fā)現(xiàn),SGLT1在瘤胃、真胃及十二指腸、空腸和回腸等組織上皮細胞內(nèi)的數(shù)量極為相近。目前,對胃上皮細胞內(nèi)GLUT表達的重要性還不太明了。Wolffram等采集3~4月齡生長綿羊和豬空腸中段的BBMV,比較了反芻動物和非反芻動物GLUT的活性及對葡萄糖和亮氨酸的轉(zhuǎn)運能力,結(jié)果發(fā)現(xiàn),反芻動物GLUT對葡萄糖的轉(zhuǎn)運能力較低,而親合力較高,對亮氨酸的轉(zhuǎn)運能力與非反芻動物相近,而親合力較低。Wolffram等認為,進入小腸上皮細胞的葡萄糖數(shù)量較少,容易適應(yīng)反芻動物GLUT活性的要求。3.2glut和sglt1的轉(zhuǎn)運活性以年齡和瘤胃發(fā)育不同的羔羊為模型動物,估計葡萄糖和半乳糖從離體腸壁的消失,并采用離體回腸切片體外測定葡萄糖吸收量,結(jié)果表明,羔羊在哺乳期對葡萄糖的吸收率較大,隨著年齡的增加,吸收率降低,且小腸末端降低的程度最明顯。Shirazi-Beechey等研究1周齡、3周齡(哺乳期)、5周齡(過渡期)及12周齡(斷奶期)羔羊消化道的BBMV時發(fā)現(xiàn),瘤胃成熟前,SGLT1在小腸的各個區(qū)域都存在,成熟后則不然。Shirazi-Beechey等報道,羔羊2周齡時小腸GLUT活性最高,到8周齡時下降到可忽略的水平;給2~3歲的綿羊十二指腸連續(xù)4d灌注30mmol/L的葡萄糖溶液,結(jié)果BBMV內(nèi)葡萄糖轉(zhuǎn)運活性提高40~80倍。Harmon和McLeod認為,小腸上皮細胞刷狀緣膜內(nèi)SGLT1表達增加時,其活性增強,而腔內(nèi)葡萄糖的數(shù)量可調(diào)控刷狀緣膜內(nèi)GLUT的表達。細胞腔對葡萄糖數(shù)量增加的適應(yīng)表明,反芻動物小腸能消化更多的NSC,但對淀粉的反應(yīng)還不清楚。Bauer給綿羊和閹牛飼喂牛毛草干草,瘤胃(對照組)和真胃(處理組)連續(xù)7d灌注部分水解的玉米淀粉,然后屠宰,綿羊取1m空腸,閹牛取小腸,分成5段,用于BBMV的制備和SGLT1活性的分析,結(jié)果表明,綿羊處理組SGLT1轉(zhuǎn)運速率比對照組高2倍,閹牛處理組和對照組SGLT1活性差異不顯著,均表現(xiàn)為空腸中部SGLT1活性最高,并沿回腸活性逐漸下降。White等研究表明,綿羊小腸不同位點對葡萄糖的轉(zhuǎn)運存在差異。Krehbiel等和Zhao等分別以閹牛和奶牛為試驗動物,也證實了這一點。Harmon和McLeod認為,限制NSC在小腸消化的原因并不是細胞腔內(nèi)葡萄糖的濃度,而是其自身的復(fù)雜結(jié)構(gòu)影響了NSC在腔外的水解。3.3glut、glv1、sglt1的相關(guān)性Lescale-Matys等測定了Shirazi-Beechey等的試驗中,供試羔羊和綿羊小腸SGLT1的mRNA濃度,結(jié)果發(fā)現(xiàn),到8周齡斷奶時,與SGLT1活性急劇降低(降低200倍)不同,mRNA濃度僅降低4倍,而給綿羊十二指腸灌注葡萄糖時,SGLT1的mRNA濃度增加2倍,而活性提高60~90倍。Dyer等認為,GLUT的活性與表達高度相關(guān),而活性與mRNA濃度的變化并不趨于一致,表明細胞腔內(nèi)葡萄糖對GLUT的表達是轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)。Freeman等沿著小腸隱窩絨毛軸檢測了1,14和35d羔羊的SGLT1表達,結(jié)果發(fā)現(xiàn),其與羔羊年齡和隱窩絨毛軸在小腸的位點無關(guān),SGLT1的mRNA僅在隱窩絨毛軸的底端檢測到,其濃度在最底端最高,沿頂端方向不斷下降,說明SGLT1活性與mRNA濃度并不相關(guān),細胞腔內(nèi)葡萄糖對SGLT1表達屬轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)。Bagga等采用不吸收、不水解的葡萄糖類似物,測定了細胞腔葡萄糖對SGLT1表達的誘導(dǎo)。Shirazi-Beechey等給綿羊十二指腸灌注葡萄糖類似物,結(jié)果SGLT1表達量增加,表明葡萄糖通過對細胞腔膜的作用來誘導(dǎo)SGLT1表達。Shirazi-Beechey也發(fā)現(xiàn),不被SGLT1轉(zhuǎn)運的2-脫氧-D-葡萄糖也能誘導(dǎo)其表達。另外,Shirazi-Beechey還發(fā)現(xiàn),不吸收和不代謝的醛醇、D-甘露醇和D-山梨醇對SGLT1表達并無刺激作用,而可吸收但不代謝的葡萄糖類似物如甲基-α,D-吡喃葡萄糖苷和3-O-甲基-α,D-吡喃葡萄糖苷能誘導(dǎo)SGLT1表達。這些研究表明,細胞腔上存在一種糖感受器,負責(zé)誘導(dǎo)SGLT1的表達。3.4egf對腸道養(yǎng)分的轉(zhuǎn)導(dǎo)作用表1列出了已報道的SGLT1活性調(diào)節(jié)物質(zhì)。這些調(diào)節(jié)物質(zhì)的作用對象是葡萄糖,大部分能提高GLUT的活性和表達量。其中,效果最明顯的是兩種肽,即表皮生長因子(Epidermalgrowthfactor,EGF)和類胰高血糖素肽2(Glucagon-likepeptide2,GLP-2)。Schwartz和Pashko報道,EGF影響腸道養(yǎng)分吸收。給老鼠皮下注射EGF時,腸道葡萄糖轉(zhuǎn)運能力對EGF存在劑量依賴效應(yīng)。Hardin等將EGF灌注進兔小腸細胞腔,結(jié)果葡萄糖轉(zhuǎn)運的最大速率提高,且該反應(yīng)能被酪氨酸激酶抑制劑所終止,說明該反應(yīng)借助EGF感受器起作用。Chung等在兔上對EGF的這種反應(yīng)進一步進行研究表明,葡萄糖轉(zhuǎn)運能力的提高,主要通過吸收表面積和從細胞腔內(nèi)插入細胞膜上的SGLT1數(shù)量等的增加來實現(xiàn)。Cheeseman向大鼠血管灌注GLP-2后僅1h,腸道SGLT1活性就升高到最大,此時細胞膜內(nèi)SGLT1的表達量增加。目前,雖然這些調(diào)節(jié)物質(zhì)在反芻動物上的相關(guān)研究很少,但其能調(diào)節(jié)SGLT1的活性和表達,可能會促進反芻動物腸道對淀粉的消化。3.5門靜脈葡萄糖灌注前控制日糧NSC在反芻動物瘤胃內(nèi)大量發(fā)酵,限制了到達小腸的數(shù)量,因而增加了NSC在腸道吸收能力的研究難度。White等報道,成年放牧綿羊的離體小腸對葡萄糖的吸收能力,僅相當(dāng)于1周齡以下羔羊的25%,且從十二指腸到回腸,葡萄糖吸收能力下降;另外,屠宰前增加羔羊乳糖攝入量,其離體小腸的葡萄糖吸收能力增加。Aschenbach等、Shirazi-Beechey等證明,綿羊小腸對NSC的吸收存在適應(yīng)性。Pehrson和Knutsson給奶牛安裝真胃和回腸瘺管,當(dāng)500g葡萄糖灌進真胃4h后,其回腸消失率為73%;而當(dāng)1500g葡萄糖灌進20h以上時,其回腸消失率為77%。Kreikemeier等每天將480,960和1440g的葡萄糖灌入閹牛真胃,其回腸消失率分別為97%,85%和71%。Kreikemeier等給閹牛安裝門靜脈插管,研究從門靜脈回流內(nèi)臟組織(Portal-drainedviscera,PDV)輸出的葡萄糖量,結(jié)果表明,葡萄糖灌注量最高時,從腸道消失的94%葡萄糖出現(xiàn)在門靜脈血中。以上研究說明,飼喂粗料含量高的日糧后,反芻動物腸道吸收葡萄糖的能力明顯較飼喂精料含量高的日糧要強。在上述情況下,葡萄糖到底以何種機制吸收;以上研究中,葡萄糖灌注的濃度相當(dāng)高(166~1300mmol/L),這是否會造成細胞旁吸收能力增強。Krehbiel等將2-脫氧-D-葡萄糖按10%(質(zhì)量分數(shù))的比例添加到葡萄糖灌注液中,再按每天216和432g的數(shù)量灌入閹牛小腸中,結(jié)果門靜脈血中的2-脫氧-D-葡萄糖數(shù)量僅占葡萄糖總數(shù)的0.7%~1.7%,表明在200~400mmol/L的灌注濃度下,經(jīng)細胞旁吸收的葡萄糖很少。Lane等將可吸收但不可代謝和轉(zhuǎn)運的L-葡萄糖添加到葡萄糖灌注液中,再灌入狗空腸中,結(jié)果當(dāng)細胞腔葡萄糖濃度達到150mmol/L時,被吸收的L-葡萄糖僅占吸收總量的2%~5%。Bauer等給閹?；蚋嵫蝻曃管俎８刹莼A(chǔ)日糧,并在真胃灌注部分水解玉米淀粉前,真胃(處理組)和瘤胃(對照組)連續(xù)4~5d灌注部分水解玉米淀粉的可溶物,結(jié)果閹?；蚋嵫蛱幚斫M和對照組對葡萄糖的吸收能力沒有差異,均保持在39或173g/d,表明細胞腔的適應(yīng)對葡萄糖吸收能力沒有影響;但當(dāng)灌注液中添加根皮苷時,閹牛或羔羊門靜脈葡萄糖凈吸收量變化巨大。Cant等向4頭小母牛的十二指腸連續(xù)灌注葡萄糖,灌注數(shù)量以34mmol/(L·h)的速率每3d遞增,同時測定回腸消失量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)灌注數(shù)量每增加1次,吸收能力就增加0.55個單位,但相對于所提供的葡萄糖量來看,吸收能力下降了,說明牛對葡萄糖的相對吸收能力并不隨供應(yīng)量的增加而提高。Croom等發(fā)現(xiàn),小腸吸收葡萄糖的能力與日糧養(yǎng)分如蛋白質(zhì)和淀粉供應(yīng)緊密相關(guān)。Huntington認為,NSC在小腸的酶解是限制葡萄糖吸收的主要因素。4現(xiàn)實動脈血中的葡萄糖與微生物采用安裝有肝臟門靜脈和靜脈插管的動物,測定離開PDV和進入肝臟的葡萄糖數(shù)量,可評估腸道吸收葡萄糖對肝臟或外周組織的貢獻及在代謝葡萄糖中的比例。Reynolds總結(jié)了采用這種方法的眾多試驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn),盡管日糧、動物進食量及生理狀態(tài)存在差異,但葡萄糖凈吸收幾乎為0或負值。但這并不表明腸道不吸收葡萄糖,而是指從腸道吸收的葡萄糖被PDV利用,以致PDV葡萄糖輸出量為0甚至還利用了肝臟輸出的葡萄糖。Bauer等給小母牛真胃灌注葡萄糖和玉米淀粉,發(fā)現(xiàn)有65%的葡萄糖和35%的淀粉可在門靜脈血中以葡萄糖形式回收。Kreikemeier等給閹牛飼喂苜蓿干草,使進入腸道的NSC量最小,然后連續(xù)10h分別以20,40和60g/h的速率真胃灌注葡萄糖、玉米淀粉和玉米糊精,結(jié)果發(fā)現(xiàn),3種NSC在腸道的消失量分別有90%,19%和32%可在門靜脈血中回收。以上試驗說明,微生物發(fā)酵和組織代謝所消耗的NSC占小腸消失量的比例很高,故有必要測定組織代謝和腸道消失的關(guān)系,以精確描述養(yǎng)分消化和吸收的過程。PDV代謝活性很高,造成葡萄糖凈吸收很低。給閹牛飼喂精料含量高的日糧時,從腸道吸收的葡萄糖數(shù)量相當(dāng)高,但仍不能滿足PDV的需要,以致凈吸收為負值。當(dāng)從腸道吸收的葡萄糖數(shù)量為0時,PDV所利用的葡萄糖完全來自肝臟糖異生作用。但是,Balcells等研究表明,通過十二指腸或頸靜脈灌注葡萄糖以增加對外周組織的供應(yīng),會提高PDV對動脈血中葡萄糖的需要量。Richards給閹牛瘤胃或真胃每天灌注800g的部分水解淀粉,結(jié)果表明,淀粉消化位點由瘤胃轉(zhuǎn)移到小腸,增加了PDV葡萄糖需要量、流量及不可逆損失,也提高了所有內(nèi)臟對能量的需要。因此,淀粉消化位點的轉(zhuǎn)移,會促進葡萄糖的吸收和利用,而不會降低肝臟糖異生作用,反而增加了外周組織對葡萄糖的需要量。5對發(fā)酵過程中丙酸糖原異生作用的能量利用效率的探討近年來,關(guān)于淀粉在小腸內(nèi)消化及以葡萄糖形式吸收的能量利用效率,與在瘤胃內(nèi)發(fā)酵及以肝臟中丙酸糖原異生作用的能量利用效率孰高孰低的問題,一直困擾著學(xué)術(shù)界。探討這個問題,需要考慮機體能量代謝過程中的損失,這涉及到瘤胃甲烷形成、發(fā)酵或消化吸收熱、底物吸收效率與葡萄糖利用效率等4個方面的問題。5.1dmi對瘤胃甲烷產(chǎn)量的影響甲烷是厭氧發(fā)酵的終產(chǎn)物之一,不能轉(zhuǎn)化為微生物或宿主動物可利用的底物。反芻動物體內(nèi)90%~95%的甲烷存在于瘤胃中,代表著日糧消化能(Digestibleenergy,DE)轉(zhuǎn)化為動物組織或奶能量時的凈能損失。Hindrichsen等報道,1mol己糖發(fā)酵會生產(chǎn)0.57mol甲烷,但由于10%~30%的己糖直接結(jié)合進微生物細胞,因此生產(chǎn)的甲烷是0.40~0.52mol,這相當(dāng)于13%~18%的可利用碳水化合物作為能量損失掉了。由于日糧組成及干物質(zhì)進食量(Drymatterintake,DMI)的不同,反芻動物體內(nèi)甲烷能占DE的3%~15%。Moe和Tyrrell利用開路呼吸室,進行了404頭奶牛的能量平衡試驗,發(fā)現(xiàn)甲烷產(chǎn)量與日糧可消化碳水化合物關(guān)系密切,以甲烷形式損失的能量分別占可溶碳水化合物、半纖維素和纖維素組分的6.5%,11.5%和33.6%。由于纖維分解對產(chǎn)甲烷微生物區(qū)系的增殖具有刺激作用,反芻動物瘤胃甲烷產(chǎn)量與日糧纖維含量關(guān)系很大。相反,可利用碳水化合物(如淀粉)含量高的日糧改變了瘤胃發(fā)酵模式,導(dǎo)致H2用于丙酸合成而不是與CO2還原為甲烷。DMI對瘤胃甲烷產(chǎn)量的影響,與可發(fā)酵碳水化合物的組分有關(guān)。當(dāng)能量進食量在3.5倍以下時,增加DMI對可溶碳水化合物和半纖維素組分的甲烷產(chǎn)量影響很小,而使纖維素組分的甲烷產(chǎn)量增加3倍。由于給瘤胃提供了大量快速可發(fā)酵碳水化合物,飼喂淀粉含量高的日糧,反芻動物DMI對瘤胃甲烷產(chǎn)量的影響較飼喂纖維含量高的日糧明顯要小。Kreuzer和Hindrichsen通過體內(nèi)試驗估計,每發(fā)酵1mol淀粉會產(chǎn)生0.35mol甲烷;而Beever用谷物含量高的日糧計算,每發(fā)酵1mol碳水化合物會產(chǎn)生0.38mol甲烷,兩者結(jié)果相當(dāng)一致。以淀粉(2822kJ/mol)和甲烷(890kJ/mol)的燃燒熱來計算,這相當(dāng)于11%~12%來自淀粉的DE以甲烷形式損失,高于Harmon和McLeod報道的數(shù)據(jù)。Harmon和McLeod給飼喂典型育肥日糧的閹牛瘤胃灌注部分水解淀粉,結(jié)果8.5%來自淀粉的DE以甲烷形式損失。此時閹牛每日采食6.0kg淀粉,相當(dāng)于每日進食105.8MJ能量,假定瘤胃淀粉消化率為80%,則7.1~10.1MJ的DE或6.8%~9.6%的進食能量以甲烷形式損失。由于小腸甲烷產(chǎn)量極低而可忽略不計,故淀粉消化和吸收沒有以甲烷形式的能量損失,與淀粉在瘤胃內(nèi)消化形成鮮明對比。5.2利益訴求與發(fā)酵熱發(fā)酵熱指底物轉(zhuǎn)化為發(fā)酵終產(chǎn)物時以熱的形式散失的能量,可計算為底物和終產(chǎn)物燃燒熱之差。在嚴格厭氧條件下,單位淀粉發(fā)酵成揮發(fā)性脂肪酸(Volatilefattyacids,VFA)的比例平均為乙酸62%、丙酸22%和丁酸16%,這時6.4%可發(fā)酵淀粉以熱的形式損失。以上計算假定瘤胃微生物群為靜態(tài)的,沒有己糖被微生物捕獲,而實際上,瘤胃內(nèi)30%以上的己糖能結(jié)合進微生物細胞,故高估了發(fā)酵熱損失。此外,瘤胃微生物能捕獲己糖合成多糖和氨基酸,隨后又以熱的形式釋放。應(yīng)用純化底物和混合日糧的體內(nèi)或體外法,估計的發(fā)酵熱占DE的3%~12%。變異主要來源于兩點:一是由于微生物區(qū)系不同,造成VFA比例存在差異;二是量化熱產(chǎn)量的實驗技術(shù)準確性不同。小腸淀粉的發(fā)酵熱通常假定為0,但實際上,在消化酶的作用下,糖苷鍵斷裂時也有熱被釋放,造成能量損失。Baldwin等報道,每水解1mol淀粉,糖苷鍵斷裂的自由能為18.1kJ,以此為依據(jù),估計淀粉在小腸消化釋放的熱相當(dāng)于DE的0.6%。瘤胃和大腸VFA的吸收是被動過程,與吸收有關(guān)的能量消耗可忽略不計。但是,小腸葡萄糖吸收需借助與Na+/K+-ATP酶耦合的SGLT1,是依賴能量過程。每吸收1mol葡萄糖(2881.2KJ),需要使用1molATP(75.6KJ),這就相當(dāng)于2.6%的葡萄糖能量在吸收時被消耗。5.3給成年棉措施對葡萄糖kr的影響Huhtanena和Sveinbjornsson提出,給反芻動物飼喂提供維持能量的基礎(chǔ)日糧,再添加單一養(yǎng)分,可測定該養(yǎng)分提供的代謝能(Metabolizableenergy,ME)轉(zhuǎn)化為機體組織能量的效率(Kr)。采用類似方法,King等發(fā)現(xiàn),給成年綿羊瘤胃和真胃灌注葡萄糖的Kr值分別為0.55和0.72。為避免King等試驗中葡萄糖瘤胃發(fā)酵存在熱損失的問題,Baba等給綿羊瘤胃灌注混合了VFA的葡萄糖,其Kr值平均為0.61。Harmon和McLeod給生長閹牛飼喂超過可代謝蛋白需要20%和1.5倍維持能量的基礎(chǔ)日糧,以滿足消化酶合成與分泌的營養(yǎng)需要,再灌注占總ME進食量20%的部分水解淀粉(灌注量為12.6g/(d·kg體重0.75),結(jié)果其瘤胃和真胃Kr值分別為0.48和0.60。Branco等報道,88%的經(jīng)閹牛十二指腸灌入的淀粉水解產(chǎn)物從小腸消失。Harmon和McLeod采用類似灌注速率,將真胃灌注的部分水解淀粉提供的ME用0.88校正,則小腸淀粉的理論最大Kr值為0.68。因此,有可能小腸淀粉的實際Kr值為0.60~0.68。5.4淀粉消化位點與能量效率間的關(guān)系A(chǔ)schenbach等在2倍維持能量下,給瘤胃發(fā)育健全和完全沒有發(fā)育的生長羔羊飼喂含有85%己糖和15%酪蛋白的純合日糧,結(jié)果己糖轉(zhuǎn)化為可利用能量的效率分別為61%和81%,扣除維持能量消耗后,用于組織增生的能量占能量進食量的11%和31%。Harmon和McLeod