維生素與動物營養(二)

Ⅱ．維生素各論

一、維生素A

        維生素A又稱視黃醇(retinol)、抗乾眼醇(axerophthol)、保護上皮組織的維生素、抗感染維生素及生長維生素，嚴格來講是一種醇。

1.天然來源與生物可利用性

        在自然界中維生素A含量最高的是某些魚肝油(鱈魚、鯊魚)、動物的肝、蛋黃，肉及奶含量亦豐。存在於哺乳類及海水魚中的是維生素A₁，維生素A₂比前者在β－ionone環上多了一個雙鍵，又稱3－dehydro-retinol，其生物活性僅為維生素A₁的30～40％左右，存在於淡水魚中，一般所稱為維生素A者為A₁。

        其他的飼料原料中實際上不含有維生素A，某些植物類飼料，如黃色玉米及各種青飼料作物含有維生素A原(β－胡蘿蔔素)。動物只有在放牧或用青飼料作物餵飼時，才能吸收天然飼料中的胡蘿蔔素；至於乾草和青貯料中的胡蘿蔔素，所剩無幾，不必考慮。

2.物理化學性質

        構造式

        醋酸酯R＝COCH₃

        棕櫚酸酯R＝CO(CH₂)₁₄CH₃

        從其結構式中表明，在理論上維生素A可能有16個同份異構物，其中六個已經知道。然而，只有兩個異構物有實際重要性，即有最高生物活性(100％)的全反式維生素A(all-tnans vit. A)；以及又稱新維生素A的13－順式異構物，其相對生物活性為75％。天然維生素A製劑通常約含三分之一新維生素A，而良好的合成品中的含量幾乎為零。

        實驗式     醋  酸  酯：C₂₂H₃₂O₂

                        棕櫚酸酯：C₃₆H₆₀O₂

        分子量     醋  酸  酯：328.5

                        棕櫚酸酯：524.9

        外     觀    醋酸酯：鮮黃色結晶粉末。

                        棕櫚酸酯：黃色油狀或結晶團塊。

        穩定性

        維生素A醇及其酯類對光、紫外線及氧很敏感，很容易受破壞；所以商品都外覆有澱粉，內含有明膠作為保護基質，並添加有抗氧化劑以加強其穩定性。此外，酸、微量元素及溫度都會加速其分解。所以維生素A須貯存於密閉不透光的容器中，並充以惰性氣體；儲放於陰涼乾燥之環境；開封後應儘速用完，以免力價降低。

3.生物單位

        1國際單位(IU)

        ＝0.3微克(μg)     維生素A醇

        ＝0.344微克          維生素A醋酸酯

        ＝0.566微克         維生素A棕櫚酸酯

        ＝0.358微克         維生素A丙酸酯

        ＝1美國藥典(USP)單位

        ＝0.6微克             β－胡蘿蔔素

4.生理功能

        (1)、生化合成視色素，維持正常視力。

        (2)、促進皮膚和黏膜的發育和再生，有保護皮膚和黏膜的作用。

        (3)、促進動物體和骨骼的生長。

        (4)、增進健康、提高繁殖力。

        (5)、增加對傳染病和寄生蟲感染的抗病力。

        (6)、促進免疫球蛋白的產生，增進免疫反應。

        (7)、調節碳水化合物、蛋白質和脂肪的代謝。

        (8)、維持溶菌體的穩定性。

5.缺乏症狀

        (1)、一般缺乏症狀：

        食慾降低，生物緩慢，甚或停滯；皮膚和黏膜發生病變(角化)或功能障礙；不孕、死胎、繁殖力降低；容易感染疾病；乾眼症、視神經收縮、夜盲症。

        (2)、特殊缺乏症狀：

        豬：初生仔豬衰弱或死亡、畸形，脊椎前彎，共濟失調，後肢麻痺，繁殖障礙。

        家禽：羽毛鬆散零亂，口腔及食道表皮組織角質化，眼及鼻孔有水漾排出物，眼臉常黏在一起；腎臟有尿酸鹽沉積，產蛋率、孵化率降低，死亡率增加。

二、β－胡蘿蔔素

        胡蘿蔔素之化學構造與維生素A極相似，帶有二個β－ionone環，從中切半成二分子維生素A。而胡蘿蔔素在動物體內也確實能轉化成維生素A，所以又稱維生素A源，最重要的維生素A原是β－胡蘿蔔素。

1.天然存在和轉化

        植物類飼料特別是青飼料所含的β－胡蘿蔔素數量差異很大。視其收割季節、枯萎程度、保存方法以及貯存期長短，胡蘿素的含量經過三到四個月後，一般都降到收割時的30％以下。在含量降低的過程中，β－胡蘿蔔素的構造也已轉變成生物效價較低的胡蘿蔔素。

        β－胡蘿蔔素的吸收和轉化受肥料(鉀鹽、硝酸鹽)、施肥量及保存方法的影響。

2.物理化學性質

        構造式

        實驗式     C₄₀H₅₆

        分子量     536.9

        外     觀    紅棕色至深紫色結晶粉末。

        穩定性     像維生素A一樣，胡蘿蔔素對光、氧和酸敏感，故必須保存在密閉不透光的容器中，並充以惰性氣體(如氮)。

3.生物單位

        1mg β－carotene＝1667 I.U vit. A 家禽，老鼠

                                     ＝553 I.U vit. A 豬

                                     ＝400 I.U vit. A 牛

4.生理功能

        (1)、作為維生素A原。

        (2)、參與動情素的合成，能改善家畜的受胎率；縮短母豬離乳至首次發情的間距。

        (3)、細胞內抗氧化劑。

5.缺乏症狀

        (1)、與維生素A缺乏症狀相似。

        (2)、發情不明顯。

        (3)、排卵延遲。

        (4)、繁殖力降低。

        (5)、胚胎死亡、早期流產。

        (6)、幼畜抵抗力低、容易感染疾病。

三、維生素D

        維生素D又稱抗佝僂病維生素，以多種形式存在。其中兩個最重要的是維生素D₂(麥角鈣化固醇)和維生素D₃(膽鈣化固醇)，這些化合物分別是由紫外線輻射植物的麥角固醇及動物的7－脫氫膽固醇形成的。

1.天然來源與物物可利用性

        天然維生素D只存在於為數極少的飼料中，如全脂奶粉、魚肝油和陽光曬乾的青飼料。雖然維生素D₃可經陽光直接照射在動物體內形成，但紫外線不能穿過玻璃，故舍飼動物較不易獲得適量照射而得到維生素D。

        由於天然存在的維生素D不多，因此在估算需要量時不應把它計算在內。

2.物理化學性質

        構造式

        維生素D₂．維生素D₃

        實驗式     維生素D₂：C₂₈H₄₄O

                        維生素D₃：C₂₇H₄₄O

        分子量     維生素D₂：396.7

                        維生素D₃：384.6

        外     觀    白色至帶黃色的結晶粉末。

        穩定性     維生素D₂和D₃遇光、氧和酸會迅速被破壞，故需要類似維生素A的處理，以確保其穩定性。

3.生物單位

        1國際單位(IU)＝0.025微克維生素D₂

                                ＝0.025微克維生素D₃

                                ＝1美國藥典(USP)單位

        維生素D₃對所有動物均有相同的活性，而維生素D₂對家畜與維生素D₃具相同效力，但在家禽的效力只有維生素D₃的1／35，所以在實際應用上，主要以維生素D₃為主。

4.生理功能

        (1)、正常生長、骨骼發育所必需。

        (2)、調節鈣與磷的代謝，特別是促進小腸對鈣與磷的吸收。

        (3)、調節腎臟對鈣與磷的排泄。

        (4)、控制骨骼中鈣與磷的貯存，改進骨骼中鈣與磷的轉化率。

5.缺乏症狀

        (1)、一般缺乏症狀

        鈣與磷的代謝功能紊亂，生長、骨骼鈣化受到抑制，骨骼軟弱，食慾不振及精神萎蘼。

        (2)、特殊缺乏症狀

        豬：佝僂症、骨鬆症、關節腫大。

        家禽：骨骼及喙軟化、腿彎曲、產蛋率下降、蛋殼薄、品質差、孵化率降低。     

四、維生素E

        具有維生素E活力的物質有數種，通常稱它們為生育醇(tocopherol)，早期曾被稱為抗不孕維生素，生育維生素及抗營養不良維生素。

1.天然來源與生物可利用性

        維生素E在動物性和植物性飼料中的含量，差別很大。決定因素並不是生育醇的總含量，而是最具有生物活性和對動物營養起主要作用的dl-α-生育醇的含量。自然界有8種不同的生育醇存在。根據它們的化學結構上側鏈分子的飽和或不飽和而分為tocopherol及tocotrienol兩大類；兩者的差異是tocotrienol在側鏈上有三個雙鍵。二者可再用希臘字母α、β、γ、δ來加以細分，其特性係按甲基在第5、7和8之位置而定；相對的生物活性亦差異很大(詳見下表)，其中以α型最具生物活力、分佈也最廣。

        穀類及其副產品中，生育醇總含量的70～90％是維生素E力價較差的β、γ、和δ型化合物；儘管如此，穀物和其副產品連同青飼料和油豆類仍然是天然維生素E的主要來源。榨油後的油粕和釀酒後的穀物則幾乎不含維生素E。此外，單味飼料中的水份和長期儲存對維生素E的穩定性具不良的影響。

2.物理化學性質

        構造式

        dl-α-生育醇：R＝H；dl-α-生育醇醋酸酯：R＝CH₃CO

        實驗式     生育醇：C₂₉H₅₀O₂

                        醋酸酯：C₃₁H₅₂O₃

        分子量     生育醇：430.7

                        醋酸酯：472.8

        外     觀    淡黃色黏稠油狀液或粉末

        穩定性     dl-α-生育醇醋酸酯對大氣中氧相當穩定，在鹼或強酸存在時，遇濕則水解為游離的生育醇，後者在空氣中迅速氧化，顏色變深。

3.生物單位

        1國際單位(IU)＝1mg dl-α-生育醇醋酸酯

                                ＝1.1mg dl-α-生育醇

                                ＝1.49mg dl-α-生育醇

                                ＝1美國藥典(USP)為單位

        目前每公斤飼料含量或每頭動物每天的需要量以毫克表示。一般商品通常含有50％dl-α-生育醇醋酸酯。

4.生理功能

(1)、細胞內的抗氧化劑，保護細胞膜的完整。能穩定細胞代謝中對氧化作用敏感的脂肪酸以及其他敏感的化合物諸如素A、類胡蘿蔔素及碳水化合物代謝的中間產物。

(2)、調節碳水化合物和肌醇的代謝。

(3)、調節肌肉的代謝及肝醣的平衡。

(4)、調節性腺的發育及功能，促成受孕和防止流產。

(5)、透過腦下垂體前葉的功能，促進某些內分泌素的釋放。

(6)、促進免疫球蛋白的形成，加速防禦感染的液遞抵抗力。

(7)、在細胞代謝中發揮抗毒作用。

(8)、防止肝壞死及肌肉退化。

(9)、促進細胞內呼吸。

5.缺乏症狀

(1)、一般缺乏症狀

生長受阻，體脂肪氧化增加，肌肉營養性不良，心肌及骨骼肌退化，貧血，生殖機能失常。

(2)、特殊缺乏症狀

豬：四肢僵硬或跛行，初生仔豬衰弱或死亡，水腫，猝死(突發性心力衰竭或桑椹性心臟病)，肝藏壞死，種豬之繁殖力低，泌乳功能衰退，仔豬對鐵劑注射過敏症。

家禽：營養性腦軟化症，滲出性素質，嗉囊潰爛，產蛋性能衰退，蛋之孵化率降低。

五、維生素K

        維生素K別名為凝血維生素或抗出血維生素。K係丹麥科學家Dam取自丹麥字Koagulation(凝結)的第一個字母。

1.天然來源與生物可利用性

        來自天然的維生素K有K₁及K₂ 兩種，維生素K₁ (phylloquinone)存在於緣葉之牧草中，穀物及油粕僅含微量之維生素K；其穩定性差，力價僅為合成的維生素K₃的1／3。

        動物腸道內的微生物，能合成不同程度的維生素K₂ (menaquinones)人工合成者為K₃ (menadione)，其效力遠大於天然品，飼料添加者均為含K₃之化合物。

2.物理化學性質

        構造式

        MSB：Menadione Sodium bisulfite

        MPB：Menadione dimethylpyrimidinol

        實驗式     Menadione：C₁₁H₈O₂

                        MSB           ：C₁₁H₁₄N_aO₈S

                        MPB           ：C₁₇H₁₈N₂O₆S

        分子量     Menadione：172.17

                        MSB           ：330.29

                        MPB           ：378.41

        外     觀    Menadione：白色結晶粉末

                        MSB           ：白色迄淡褐色結晶粉末

                        MSB           ：白色迄淡黃褐色結晶粉末

        穩定性     維生素K₃在常溫下相當穩定，但在高溫或陽光下會迅速被破壞。預拌劑中對水、微量元素及酸亦相當敏感。

3.生物單位

        每公斤飼料中含有量或每頭動物每天的需要量以毫克的維生素K₃表示。

        一毫克維生素K₃＝2.0毫克純MSB

                                     ＝2.2毫克純MPB

4.生理功能

        (1)、調節及維持正常的凝血素元的形成，使流出之血迅速凝結，以防止流血不止。

        (2)、參加蛋白質的合成。

        (3)、參予細胞內的磷酸化作用(phosphorylation)。

5.缺乏症狀

        (一)一般缺乏症狀

        (1)、凝血機能失調，即使是輕微的創傷或挫傷會造成血管破裂，導致大量出血。

        (2)、凝結時間延長，生長遲緩。

        (3)、貧血。

        (二)特殊缺乏症狀

        豬：過度敏感，仔豬肚臍出血。

        家禽：雞冠蒼白，胸、腿會出現瘀斑性出血。

六、維生素B₁

        維生素B₁因其化學構造中含有一個砼唑(thiazole)及嘧啶(pyrimidine)環的含胺化合物，所以又稱為硫胺素(thiamine)。早期也有人稱其為抗神經炎維生素及抗腳氣病維生素。是B群維生素中第一個被發現者。

1.天然來源及生物可利用性

        維生素B₁廣存於生物界，幾乎所有的單味動、植物飼料都含有豐富的維生素B₁；特別是穀物及其副產品、酵母粉、榨油後的油粕及乳製品。木薯粉、椰籽粕及肉骨粉中的維生素B₁含量則較低。

2.物理化學性質

        構造式

        鹽酸鹽：X＝CL-，HCL

        單硝酸鹽：X＝NO₃

        實驗式     鹽  酸  鹽：C₁₂H₁₇ON₄ CLS．HCL

                        單硝酸鹽：C₁₂H₁₇O₄N₄S

        分子量     鹽  酸  鹽：337.3

                        單硝酸鹽：327.4

        外     觀    鹽  酸  鹽：白色結晶粉末

                        單硝酸鹽：白色結晶粉末

        穩定性     在黑暗及乾燥條件下對高溫及大氣中氧都相當安定，在酸性溶液中也頗穩定，但在中性及鹼性溶液中則易分解。有硫酸亞鐵或碘鹽等還原劑存在時也會遭受破壞。硝酸鹽的穩定性比鹽酸鹽好。

3.生理功能

(1)、以焦磷酸硫胺(thiamine pyrophosphate, TPP)的形態存在，調節碳水化合物的代謝；可使丙酮酸經氧化去羧作用成乙醯輔鋛A。

(2)、維持神經組織和心肌的正常功能。

(3)、對胃腸道有保護作用。

(4)、維持腸蠕動、脂肪吸收及鋛活力所需的正常情況。

4.缺乏症狀

        (1)、一般缺乏症狀

        食慾減退，生長緩慢，消瘦，神經系統失調。

        (2)、特殊缺乏症狀

        豬：仔豬生下衰弱或死亡，脈膊弱、心跳徐緩，突然死亡，下痢。

        家禽、多發性神經炎(初期嗜眠、頭部有腫瘤、繼之頭頸彎向背部仰縮)，死亡率增加，一般性衰弱。

七、維生素B₂

        維生素B₂的特點是由一個黃色素和一個還原形核糖組成，故名核黃素(riboflavin)。奶中核黃素最豐富，所以又稱乳黃素。

1.天然來源及生物可利用性

動物性飼料，特別是脫脂乳粉、乳清粉含有豐富的維生素B₂，酵母、肝臟及綠葉植物亦是良好B₂來源。玉米和其他穀物、木薯粉等核黃素的含量不多。飼料中含有的維生素B₂一般都能很好地為動物所利用。

2.物理化學性質

        構造式

        核黃素：R＝OH；

                                                              ONa

                                                         ／        

        核黃素-5-磷酸鈉：R＝-O-P

                                                    ∥ ＼      

                                                     O       OH

        實驗式     核黃素：C₁₇H₂₀O₆N₄

                        核黃素-5-磷酸鈉：C₁₇H₂₀O₉H₄PHa

        分子量     核黃素：376.4

                        核黃素-5-磷酸鈉：478.4

        外     觀    黃至橙黃色結晶粉末。

        穩定性     兩種化合物均對光及紫外線敏感，但對熱及大氣中氧穩定。在鹼性溶液中，很快分解，特別是在曝光情況下。一般具靜電性及吸濕性。

3.生理功能

(1)、是FMN(黃素單核侫酸)及FAD(黃色嘌呤雙核侫酸)的輔鋛，與氫原子的吸收和釋放的氧化還原作用有關，在細胞呼吸鏈上扮演重要角色。

(2)、為能量及蛋白質代謝所必需。

(3)、為維持鼻、肺和腸道黏膜之完整所必需。

4.缺乏症狀

        (1)、一般缺乏症狀

        食慾不佳，生長緩慢，飼料效率降低，下痢。

        (2)、特殊缺乏症狀

        豬：皮毛粗糙，鱗性皮膚炎、掉毛，下痢，母豬之繁殖能力差，仔豬生下衰弱或死胎，四肢僵硬或跛行。

        家禽：趾捲曲麻痺，產蛋率下降，孵化率差。        

飼料營養雜誌(19~28)－羅氏公司、張克勝編譯．九一年五期

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