飼料中的營養物質進入動物消化道後，經過物理的、化學的、微生物的複雜作用，將大分子的有機化合物分解為簡單的在生理條件下可溶解的物質，才能被動物機體吸收利用。飼料在動物消化道內這種複雜的變化過程，稱為消化。
（一）消化方式動物對飼料的消化方式有物理性消化、化學性消化和微生物消化三種。
1.物理性消化 物理性消化主要指動物採食後，經過咀嚼、吞嚥、胃腸運動等一系列活動，把飼料磨碎，使飼料與消化液充分混合，並使食糜逐漸向後部腸管推移的過程。它為進一步的消化（化學性消化和微生物消化）創造有利條件。物理的、化學的和微生物的消化過程並不是彼此孤立的，而是相互聯繫共同作用的，只是在消化道某一部位和某一階段，某種消化過程居主導地位。例如，口腔消化以咀嚼為主，但同時也有酶的化學作用。
（1）口腔與食管的機械作用。動物採食入口後中，借唇、舌及頰的運動，在臼齒間進行咀嚼磨碎，並使之與唾液混合，形成食團，借吞嚥動作將食團送入食管，經食管蠕動將食團送入胃內。
（2）胃腸的運動形式與作用。食團進入胃內，經胃壁平滑的緊張性收縮和蠕動，使食團變為半流體的食糜（反芻動物尚需經過反芻、咀嚼、再吞嚥，進入瘤胃前庭，再進入網胃和瓣胃，而後到達皺胃），食糜經過胃排空過程進入小腸，在小腸內通過分節運動、鐘擺運動、蠕動等運動形式，使食糜進入大腸，大腸仍有較弱的分節運動和緩慢的蠕動，推動食糜向後移動。
2.化學性消化 化學性消化主要是在酶的作用下進行的。酶是活體內細胞所產生的具有催化作用的一類特殊蛋白質，通常稱為生物催化劑。體內各種物質代謝的化學變化都是在酶的作用下進行的。如果體內缺少了某一種酶，就能引起程度不同的代謝障礙。酶的化學組成可分為兩大類。一類為單純蛋白質的酶，由氨基酸組成，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等；另一類為結合蛋白質的酶，其中蛋白質部分稱為酶蛋白，非蛋白質部分稱為輔酶或酶的輔基，二者結合起來稱為全酶。只有在全酶狀態時，酶才具有催化活性。動物的食物主要來源於植物。食物中的蛋白質、脂肪和糖類主要靠消化器官分泌相應的、脂肪酶、糖酶、澱粉酶等進行消化。不同生長階段的動物，分泌消化酶的種類、數量、酶的活性不同，這是該動物生產上合理組織飼料供應的科學依據。
3.微生物消化 微生物消化主要是由細菌、纖毛蟲等微生物，在反芻動物的瘤胃和單胃草食動物的大腸中，對纖維素及其他糖類進行的消化。反芻動物有容積龐大的瘤胃，它好似一個供厭氧性微生物繁殖的高效率連續接種的活體發酵罐，很適合厭氧性微生物的繁殖。瘤胃微生物的種類複雜，主要為厭氧性的纖毛蟲和細菌兩大類群。其數量隨著飼料種類、飼餵制度、動物年齡等因素的不同而變化。瘤胃微生物除纖毛蟲和細菌外，還有酵母類型的微生物和噬菌體等。瘤胃中微生物能分泌澱粉酶、蔗糖酶、呋喃果聚糖酶、蛋白酶、胱氨酸酶、半纖維素酶和纖維素酶等。這些酶將飼料中的糖類和蛋白質分解成揮發性脂肪酸、氨氣等營養性物質。纖毛蟲蛋白和細菌白的生物學價值基本相同（約為80%），但是二者的消化率不同，前者消化率達91%，後者僅為74%。纖毛蟲蛋白富含賴氨酸等必需氨基酸，其品質優於細菌蛋白。然而，在瘤胃中最主要的微生物是細菌。試驗證明。綿羊由瘤胃轉入真胃的蛋白質，約有82%是菌體蛋白。瘤胃微生物不僅與宿主存在共生關係，而且微生物之間也存在相互制約和共生關係。纖毛蟲能吞食和消化細菌，除了菌體能提供營養來源外，還可利用菌體酶類來消化營養物質。當瘤胃內纖毛蟲完全消失時，細菌數目就大量增加，維持瘤胃內一定的消化水平。據研究，飼料內70%～85%的幹物質和50%的粗纖維在瘤胃內得到消化。
瘤胃微生物具有兩大優點：
一是藉助微生物產生的β-糖苷酶消化宿主動物不能消化的纖維素、半纖維素等物質，顯著增加飼料中總能（GE）的可利用程度，提高動物對飼料中營養物質的消化；
二是微生物能合成必需氨基酸、必需脂肪酸和B族維生素等物質供宿主利用。單胃草食動物的微生物消化也是一種重要的消化方式。如馬的盲腸類似瘤胃，食糜在馬的盲腸和結腸滯留達12小時以上，經微生物充分發酵，飼料中40%～50%的粗纖維被分解為揮發性脂肪酸、氨和二氧化碳。家兔的盲腸和結腸有明顯的蠕動與逆蠕動，從而保證盲腸和結腸內微生物對食物殘渣中粗纖維進行充分的消化。雜食類的豬和家禽也能靠大腸內微生物的發酵利用少量粗飼料。家禽的嗉囊內除貯存食物外，也適宜微生物的生存和活動，飼料中粗纖維在嗉囊內可以進行初步的微生物發酵性消化。
4.消化後營養物質的吸收 飼料被消化後，它的分解產物經消化道黏膜的上皮細胞進入血液或淋巴的過程稱為吸收。在動物營養研究中，把消化吸收了的營養物質視為可消化的營養物質。高等動物對可消化營養物質吸收的能力隨消化道部位和營養物質的種類不同而異。胃只能吸收酒精、少量水分、葡萄糖和無機鹽等，反芻動物前胃還可吸收一些低級脂肪酸。小腸是各種營養物質的主要吸收部位。大腸是草食動物吸收營養物質的主要部位，但肉食動物的大腸只吸收水和鹽類。營養物質在胃腸道內吸收的機理，大致分為被動吸收和主動吸收兩種。（1）被動吸收。主要包括過濾、擴散、滲透等作用。使一些結構簡單、分子量低的營養物質被吸收。（2）主動吸收。胃腸黏膜對各種營養物質的吸收具有明顯的選擇性。比戊糖大，但它的吸收速度反而比戊糖快；又如分子量相同的各種己糖，相同，葡萄糖和半乳糖吸收很快，而果糖卻吸收很慢。
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