能量與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)-2.ppt

第七章 能量與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng),1.動(dòng)物的能量來(lái)源與概念。 2.能量在動(dòng)物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化過(guò)程及能值的測(cè)定。 3.能量體系及其表示方法。 4.影響飼料能量利用率的因素。,本章主要內(nèi)容,第一節(jié) 能量概述及其轉(zhuǎn)化代謝 一、能量的概念及單位 二、能量來(lái)源 三、能量在動(dòng)物體的轉(zhuǎn)化代謝,1.能量的概念 能量是做功的能力，包括光能、化學(xué)能、電能、熱能等。動(dòng)物所需的能量是飼料中能產(chǎn)生能量的營(yíng)養(yǎng)素在體內(nèi)氧化后的一種特性，是動(dòng)物的第一需要，沒(méi)有能量就沒(méi)有動(dòng)物體任何功能活動(dòng)，甚至于維持。,一、能量的概念及單位,(1) 傳統(tǒng): 卡（cal） 1Mcal = 103Kcal =106 cal （2）焦耳（J）: 1MJ = 103KJ = 106J （3）卡體系和焦耳體系的轉(zhuǎn)化: 1cal = 4.184J 1Kcal = 4.184KJ 1Mcal = 4.184MJ,2.能量單位,一、能量的概念及單位,1.主要來(lái)源于三大有機(jī)物： 碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì) 碳水化合物是主要來(lái)源 單胃動(dòng)物：淀粉、單糖、寡糖 反芻動(dòng)物：纖維素、半纖維素、淀粉 脂肪次之：是高產(chǎn)動(dòng)物的能量補(bǔ)充 蛋白質(zhì)作能源物質(zhì)既不經(jīng)濟(jì)也不科學(xué),二、能量的來(lái)源,3. 飼料的能量高低取決于三大有機(jī)物的比例與含量 含脂肪高的飼料含能高：大豆、花生、豆餅 骨粉含有機(jī)物低，能量低,2. 純養(yǎng)分能量高低取決于分子中的C、H含量 C、H比例高能值高。O含量越低，能值越高。C/H越小，氧化釋放的能量越多。各類(lèi)物質(zhì)能值的高低取決于分子中氧化時(shí)能結(jié)合外來(lái)氧的能力。,二、能量的來(lái)源,三大有機(jī)物的分子組成及其能值,三、能量在動(dòng)物體的轉(zhuǎn)化代謝,飼料中大部分養(yǎng)分以糞尿形式損失掉了,總能,糞能,消化能,尿能,甲烷能,代謝能,熱增耗,凈能,維持凈能,生產(chǎn)凈能,動(dòng)物總產(chǎn)熱,飼料能量在動(dòng)物體內(nèi)的分配,三、能量在動(dòng)物體的轉(zhuǎn)化代謝,TID and NE system for pigs (Noblet et al., 1994) 可消化氨基酸體系和凈能體系,（一）總能（gross energy，GE）,飼料中的有機(jī)物完全氧化燃燒生成二氧化碳、水和其他氧化產(chǎn)物時(shí)釋放的全部能量，主要為碳水化合物、粗蛋白和粗脂肪能量的總和。 在體外通過(guò)彈式測(cè)熱計(jì)測(cè)定。,定義,三、能量在動(dòng)物體的轉(zhuǎn)化代謝,2. 飼料的總能取決于三大有機(jī)物的含量，其能量與分子中C/H、O、N含量相關(guān)，C/H低，O越低，則能量越高。 脂肪蛋白質(zhì)碳水化合物 3.各種植物性飼料GE均約為18.5MJ/Kg.DM GE是化學(xué)能，與動(dòng)物無(wú)關(guān)，用GE來(lái)衡量飼料能量?jī)r(jià)值的大小極不準(zhǔn)確，它只是作為其它能量評(píng)定的基礎(chǔ)。,（一）GE,（二）消化能(digestible energy，DE),消化能（DE）=總能（GE）- 糞能（FE） 按上式計(jì)算的消化能為表觀(guān)消化能（ADE）,1.定義： 飼料可消化養(yǎng)分所含的能量，即動(dòng)物攝入飼料的總能與糞能之差。,2.糞能（FE）： 糞中所含的能量（不能消化的養(yǎng)分隨糞便排出）。是飼料能量代謝的第一道損失，也是最大的損失。,內(nèi)源性物質(zhì)所含的能量稱(chēng)為代謝糞能（FmE） FE中扣除FmE后計(jì)算的消化能稱(chēng)真消化能（TDE）,3. 糞能的來(lái)源,（二）DE,4. 表觀(guān)消化能 = 總能-糞能，即： ADE = GE FE 5. 真消化能 = 總能 -（糞能 - 內(nèi)源物質(zhì)所含的能量) 即: TDE = GE-（FE - FmE） TDE=ADE+FmE FmE：代謝糞能 表觀(guān)消化能（ADE）（TDE）真消化能 TDE比ADE能更準(zhǔn)確的反映飼料的有效值，但測(cè)定困難,（二）DE, 總能 影響不大 消化能（Kcal /Kg）= （總能 - 糞能）/進(jìn)食量（DM） 糞能 損失最大的部分 消化率取決于飼料中的粗纖維（CF）含量 DE（MJ/Kg）=17.15 - 0.41CF CF：粗纖維含量 動(dòng)物種類(lèi),6.影響消化能的因素,（二）DE,反芻動(dòng)物 飼喂粗飼料 糞能占總能的40%-50% 飼喂精飼料 糞能占總能的30% 馬 糞能占總能的40% 豬 糞能占總能的20% 哺乳動(dòng)物（其它） 糞能占總能的比例 10% 家禽 因糞尿難分開(kāi)，一般不測(cè)定禽類(lèi)的消化能,（二）DE,(三)代謝能(metabolizable energy，ME),即食入的飼料消化能減去尿能（UE）及消化道氣體的能量（Eg）后，剩余的能量，也就是飼料中能為動(dòng)物體所吸收和利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所含的能量。 ME = DE - （UE+ Eg） = GE - FE - UE Eg,1.定義,2.氣體能（Eg） 消化道發(fā)酵產(chǎn)生氣體所含能量。甲烷能占總能3%-10% （主要針對(duì)反芻動(dòng)物） 。單胃動(dòng)物消化道產(chǎn)氣較少，Eg一項(xiàng)可以忽略不計(jì)。 CH4產(chǎn)量與采食量、營(yíng)養(yǎng)水平、日糧結(jié)構(gòu)有關(guān)。維持水平飼養(yǎng)時(shí)Eg占GE8-10%;高于維持GE6-8%；采食易消化飼料，ECH4比例降低，Eg占 GE3-10%。,（三）E,綿羊 甲烷（g）=2 .14x+ 9.80 x為可消化碳水化合物的百分?jǐn)?shù) 牛 甲烷（g）= 4.012 x + 17.68 x為可消化碳水化合物的百分?jǐn)?shù),（三）E,甲烷產(chǎn)量的計(jì)算,UE：尿中有機(jī)物所含的總能，主要來(lái)自蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物如尿素、尿酸、肌酐等。 UE的高低主要取決于尿中含N物質(zhì)。每gUN的能值： 反芻動(dòng)物 31KJ/g 豬 28KJ（尿素） 禽 34KJ（尿酸） UE損失占GE 的5-8%。一般比較穩(wěn)定：豬占GE 2-3%，反芻動(dòng)物4-5%。日糧蛋白質(zhì)過(guò)高或氨基酸不平衡時(shí)，UE增加。,3.尿能(UE),（三）E,代謝能 = 總能-糞能-氣能-尿能=消化能-氣能-尿能 即：ME = DE-(Eg+UE)= GE-FE-UE-Eg 單胃動(dòng)物氣能可忽略不計(jì) 禽 代謝能 = 總能-（糞能+尿能）=總能-排泄物能量 豬 代謝能 =總能-（糞能+尿能）=DE-UE,（三）E,表觀(guān)代謝能（AME）= 總能（GE）-糞能（FE）- 尿能（UE）-氣能（Eg) 真代謝能（TME）= 總能-（糞能-代謝糞能）- （尿能-內(nèi)源尿能）-氣能 即TME = GE-（FE-FmE）-（UE-UeE）-Eg TME=AME+FmE+UeE UeE：內(nèi)源尿能，來(lái)自于體內(nèi)蛋白質(zhì)動(dòng)員分解的產(chǎn)物所含的能量。,4.表觀(guān)代謝能（AME）和真代謝能（TME）,（三）E,ME受體內(nèi)N沉積的影響，為了比較不同飼料的代謝能值，應(yīng)消除體內(nèi)氮沉積量(RN)對(duì)ME值的影響，即將實(shí)際ME測(cè)值校正到氮沉積為零時(shí)的ME。主要用于家禽。 校正公式：AMEn = AME - RN34.39 TMEn = TME - RN34.39 RN：家禽每日沉積的氮量（+，-，0）,5. 氮校正代謝能（MEn）,（三）E,ME = 總能-糞能-尿能-氣能 影響飼料消化的因素（CF） 糞能 碳水化合物含量 氣能 蛋白質(zhì)水平 尿能 AA含量及平衡狀況平衡 尿能 （5）飼料抗?fàn)I養(yǎng)因子及毒素 糞、尿能,6.影響代謝能的因素,（三）E,（四）凈能(Net Energy，NE),能夠真正用于動(dòng)物維持生命和生產(chǎn)產(chǎn)品的能量，即飼料代謝能扣除飼料在體內(nèi)的熱增耗（HI)后剩余的那部分能量。包括維持凈能和生產(chǎn)凈能。,1. 定義,NE = ME HI NE = NEm + NEp,指絕食動(dòng)物在采食飼料后的短時(shí)間內(nèi)，機(jī)體產(chǎn)熱高于絕食代謝產(chǎn)熱的那部分熱量。 體增熱 = 采食動(dòng)物產(chǎn)熱量 - 絕食動(dòng)物產(chǎn)熱量,2. 熱增耗（heat increment,HI）,（四）NE, 消化過(guò)程產(chǎn)熱，消化道運(yùn)動(dòng)產(chǎn)熱。 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝做功產(chǎn)熱。 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝增加了不同器官肌肉活動(dòng)所產(chǎn)生的熱量。 腎臟排泄做功產(chǎn)生熱量。 飼料在胃腸道發(fā)酵產(chǎn)熱。,3. 產(chǎn)生熱增耗的原因,（四）NE,4. 影響熱增耗大小的因素,（四）NE,HI是不可避免的以熱的形式損失的能量，也是飼料ME轉(zhuǎn)化為NE過(guò)程中的損耗。在寒冷環(huán)境中可用以維持體溫，高溫季節(jié)有害。一般是能量損失。,不同的營(yíng)養(yǎng)素?zé)嵩龊?：Pr HI占ME的30%， CH2O 10-15% ， fat 5-10%,（四）NE,指飼料能量沉積到產(chǎn)品中的部分，也包括用于勞役做功部分。根據(jù)生產(chǎn)目的不同，可分為增重凈能、產(chǎn)蛋凈能、產(chǎn)奶凈能、產(chǎn)肉凈能、產(chǎn)毛凈能等。,指維持動(dòng)物生命活動(dòng)、適度隨意運(yùn)動(dòng)和維持體溫恒定所耗能量。這部分能量最終以熱的形式散失。,5.維持凈能（NEm）,6.生產(chǎn)凈能（NEp）,（四）NE,（五）環(huán)境溫度對(duì)能量代謝的影響,體溫恒定 產(chǎn)熱：飼料、體組織 散熱：a.蒸發(fā)散熱 呼吸、皮膚出汗 b.非蒸發(fā)散熱 傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射 環(huán)境溫度影響兩個(gè)過(guò)程的強(qiáng)弱比例，也影響飼料的能量分配,1.環(huán)境溫度主要通過(guò)影響動(dòng)物的熱調(diào)節(jié)來(lái)影響飼料能量的利用效率。,2.等熱區(qū)：在環(huán)境溫度的某一范圍內(nèi)，動(dòng)物不需要提高代謝率，只靠物理調(diào)節(jié)（蒸發(fā)、傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射），即可維持體溫的恒定，通常將這一溫度范圍稱(chēng)為等熱區(qū)。等熱區(qū)內(nèi)動(dòng)物的代謝率最低。 3.臨界溫度: 等熱區(qū)的下限點(diǎn)溫度為下限臨界溫度，或簡(jiǎn)稱(chēng)臨界溫度。 4.上限溫度:等熱區(qū)的上限點(diǎn)溫度叫上限溫度。,（五）環(huán)境溫度對(duì)能量代謝的影響,等熱區(qū)能量利用最高。環(huán)境溫度超過(guò)等熱區(qū)高限，動(dòng)物產(chǎn)熱略有下降，但隨著環(huán)境溫度升高，動(dòng)物機(jī)體代謝加快，產(chǎn)熱增加。環(huán)境溫度低，動(dòng)物本能增加采食。環(huán)境溫度高于一定值，動(dòng)物本能降低采食量，減少體增熱。 通過(guò)飼養(yǎng)，管理擴(kuò)大等熱區(qū)。 低溫下，每下降1，20kg豬多需13g飼料。,（五）環(huán)境溫度對(duì)能量代謝的影響,第二節(jié) 動(dòng)物能量需要的表示體系,一、能量表示體系,二、能量體系間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,三、有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的要點(diǎn),一、能量體系,考慮了糞能損失，準(zhǔn)確性小于代謝能和凈能，豬多采用消化能體系。 2.代謝能體系,在消化能基礎(chǔ)上，考慮了尿能和氣能的損失，比消化能準(zhǔn)確，但測(cè)定困難。代謝能體系主要用于家禽。,1.消化能體系,不但考慮了糞能、尿能、氣能的損失，還考慮了熱增耗的損失，比消化能和代謝能都準(zhǔn)確。但測(cè)定難度大，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。 反芻動(dòng)物多采用凈能體系。 凈能體系是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)界評(píng)定動(dòng)物能量需要和飼料能量?jī)r(jià)值的趨勢(shì)。,3. 凈能體系,一、能量體系,各種動(dòng)物的適用能量體系： 豬： DE ME 一般用DE 禽： AME TME 一般用AME 反芻動(dòng)物： NE,一、能量體系,TDN是可消化粗蛋白、可消化粗纖維、可消化無(wú)氮浸出物和2.25倍可消化粗脂肪的總和。 TDN = X1 + X22.25 + X3 + X4 X1：可消化粗蛋白; X2： 可消化粗脂肪 X3：可消化粗纖維; X4： 可消化無(wú)氮浸出物,4.可消化總養(yǎng)分（TDN）,一、能量體系,1 kgTDN = 18.4MJ DE = 15.1MJ ME 由于TDN沒(méi)有考慮氣體能的損失，因此過(guò)高估計(jì)了飼料的能量含量，尤其對(duì)反芻動(dòng)物。,TDN可換算成DE或ME,一、能量體系,5.淀粉價(jià)體系（德）Kellner 1924創(chuàng)建 1個(gè)淀粉價(jià)指在1kg淀粉可在閹牛體內(nèi)沉積248g脂肪（相當(dāng)于9.858MJ NE），凡沉積248g脂肪即為1個(gè)淀粉價(jià)。通過(guò)氮碳平衡實(shí)驗(yàn)測(cè)定，為凈能體系，比較直觀(guān)。 6.奶牛能量單位（NND，中國(guó)） 1Kg標(biāo)準(zhǔn)乳所含的凈能值為1個(gè)NND，相當(dāng)于3.138 MJ 凈能（750kcal)。 7.肉牛能量單位（RND，中國(guó)） 1kg中等質(zhì)量的玉米所含的NE值8.08MJ(中等質(zhì)量：DM88.5%,CP8.6%,CF2.0%),一、能量體系,二、能量體系間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,二、能量體系間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,三、有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的要點(diǎn),1.由GE轉(zhuǎn)化為NEp的過(guò)程中有許多環(huán)節(jié)造成的能 量損失，飼料中能轉(zhuǎn)化為畜產(chǎn)品能量的僅是食 入量的極少部分。減少各環(huán)節(jié)的損失就可以提 高能量的利用率 能量轉(zhuǎn)化效率=（產(chǎn)品能/食入能）100% 豬肉17% 、雞肉12% 、雞蛋7%、 牛奶15%、肉牛4% 、羔羊肉5%,降低UE：利用理想AA平衡模式設(shè)計(jì)日糧、降低日糧蛋白質(zhì)水平，減少抗?fàn)I養(yǎng)因子和毒素。 降低Eg：適當(dāng)添加抑制CH4產(chǎn)生的物質(zhì)，反芻動(dòng)物飼料中添加瘤胃素（莫能霉素）。 降低NEm：控制環(huán)境溫度、適度限制動(dòng)物活動(dòng)、提高動(dòng)物健康水平、控制體重、養(yǎng)分分配劑。,三、有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的要點(diǎn),2.評(píng)定飼料能量營(yíng)養(yǎng)價(jià)值或動(dòng)物能量需要時(shí)，GE效果最差，NEp準(zhǔn)確性最高，但考慮到實(shí)用性，一般豬用DE/ME、家禽用ME、反芻用NE體系。 3.動(dòng)物采食飼料能量以后，能量首先滿(mǎn)足或用以非生產(chǎn)NE，只有多出的部分才能用作NEp的攝入量，若飼以維持或維持水平以下的能量，就不可能有動(dòng)物的生長(zhǎng)或生產(chǎn)。,三、有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的要點(diǎn),4.NEm和HI均以熱能