动物从外界环境摄取营养物质直接或经加工成为可利用状态的过程。营养物质分为蛋白质、糖类、脂肪、维生素、无机盐和水分等6类, 一般都含于食物和饮水中, 除水分、无机盐和某些维生素能以自然存在的状态被利用以外, 绝大多数因分子结构复杂、难溶于水不能直接吸收, 必须经消化过程使其转变成结构简单的可溶性物质,才能吸收。
在动物进化过程中, 消化机能由简单到复杂, 不断发展和完善。单细胞的原生动物和低等的多细胞动物如海绵动物没有分化的消化器官, 消化靠细胞内酶的作用完成, 称胞内消化。较高等的多细胞动物开始形成消化管, 食物可在消化管内靠细胞分泌的消化酶或其他化学物质进行消化,称腔内消化或胞外消化。高等动物包括家畜和家禽, 消化过程几乎完全在消化管内靠胞外消化完成, 但体内仍保持有某些胞内消化的特点, 如白细胞的吞噬作用。
饲料在消化管内的变化 饲料在家畜消化管内可因咀嚼、胃肠道运动、消化液分泌和微生物作用等而发生变化。咀嚼和胃肠道运动使饲料磨碎、与消化液混和, 并将其从消化道前部向后部推送以及促进营养分吸收等, 称物理性消化。消化腺分泌的消化液含有能分解蛋白质、糖类、脂肪等多种消化酶, 在它们作用下, 饲料被分解成为可被吸收的小分子物质, 称化学性消化,在消化管的一定部位如反刍动物瘤胃和马、兔等大肠有大量微生物栖居, 微生物及其所产生的酶对饲料成分的分解作用, 称微生物消化。三种消化过程并非彼此孤立、单独进行, 而是相互联系共同作用的, 取决于饲料的性状和消化管本身的结构特点, 在消化管不同部位或不同消化阶段某一消化过程可居主导地位。如口腔以物理性消化为主, 小肠主要进行化学性消化, 微生物消化则主要发生在反刍动物的瘤胃和单胃草食动物的大肠。
消化酶的作用 饲料在消化管内的化学性消化主要靠消化酶的催化作用。消化酶有多种, 它们多数存在于消化腺所分泌的消化液中, 少数则存在于肠粘膜脱落细胞或肠粘膜内。消化酶有高度的特异性, 某种酶只对某种营养物质起分解作用。根据其作用的营养物(底物)不同,消化酶分为三类,每类又包括数种。①蛋白分解酶。包括胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧基肽酶、氨基肽酶等; ②脂肪分解酶。主要有胰脂酶、肠脂酶等; ③糖分解酶。包括唾液淀粉酶、胰淀粉酶、胰麦芽糖酶、肠双糖酶等。有些消化酶在腺体细胞内产生后贮存或分泌时并无催化活性, 称酶原, 必需在一定条件下经某种物质的作用才具有催化活性, 这一过程称酶原的激活。能使酶原激活或增强酶的活性的物质称激动剂, 反之, 阻止酶原激活或降低以至使酶的活性完全丧失的物质, 称抑制剂。消化酶的作用除受激动剂或抑制剂的影响以外, 还受温度、酸碱度等多种因素的影响。
消化管平滑肌的生理特性 消化管的运动机能是由构成消化管的平滑肌的活动完成的, 其作用是实现对饲料的物理性消化, 同时对饲料的化学性消化和营养分吸收也有促进作用。消化管平滑肌具有下列特性:①兴奋性较低, 收缩缓慢; ②有较大的伸展性, 可容纳比本身体积大好几倍的食物; ③持续的收缩或紧张性, 使胃肠能保持一定的形状和位置, 并使消化管内保持一定的基础压力; ④自动节律性收缩;⑤对化学、温度和机械刺激较为敏感:⑥具有几乎持续的电活动,呈现两种电波, 即慢波和峰电位。
消化机能的调节 在整体条件下, 消化腺分泌和消化管运动都受神经和体液因素的调节,支配消化管的外来神经为自主性神经系统,包括副交感神经和交感神经。副交感神经通过迷走神经支配胃、小肠、盲肠和结肠前段,通过盆神经支配结肠后段和直肠,它们都是节前纤维;而交感神经则在腹腔神经节、肠系膜神经节和腹下神经节经过交换神经元,而以节后纤维支配整个胃肠道。一般情况下,刺激副交感神经,可引起胃肠肌肉兴奋,消化腺分泌增加;而刺激交感神经则相反, 可引起它们活动的抑制。此外,在从食管中段至肛门的绝大部分消化管壁内,还分布有内在神经丛,包括神经节和大量的神经纤维,后者又包括进入壁内的交感与副交感神经纤维和内在神经纤维,形成一个完整的局部神经反应系统,当切断外来神经后,能单独起作用,形成一些局部反射。体液调节主要是通过胃肠激素实现的, 胃肠道粘膜中含有多种内分泌细胞,在食糜中某些化学成分或者神经递质的作用下可产生多种胃肠激素,促进或抑制消化液分泌,加强或减弱消化管的运动。如胃幽门和十二指肠粘膜中的G细胞受蛋白质分解产物和乙酰胆碱的刺激分泌胃泌素,促进胃液分泌和胃运动;小肠粘膜中的S细胞和Ⅰ细胞,在盐酸、蛋白质分解产物和脂肪等的作用下,分别产生促胰液素和胆囊收缩—促胰酶素(CCK-PZ),促进胰液分泌量和其中酶含量增加,还能分别促进胆汁的分泌和排放;脂肪作用于小肠粘膜的K细胞,产生肠抑胃肽,可抑制胃液分泌和胃运动等。除胃肠激素外,食物、消化液或血液中某些化学物质也参与消化液分泌的体液调节,如胆汁中的胆酸盐,在肠道被重吸收,经血液循环到达肝脏,对肝细胞生成胆汁有显著的刺激作用,称为胆酸盐的肠肝循环。