第七章能量代謝

第七章能量代謝第一頁，共五十八頁，2022年，8月28日本章目的：了解和熟悉能量來源與測定，掌握飼料能量在動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化過程和各種能值的概念及影響因素。本章重點：１、能量及各種能值的概念２、飼料能量在動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化過程３、影響能量轉(zhuǎn)化的因素本章難點：飼料能量效率第二頁，共五十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)能量的概念及其來源、衡量與測定第二節(jié)飼料能量在動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化第三節(jié)動物能量需要的表示體系第四節(jié)飼料能量效率主要內(nèi)容第三頁，共五十八頁，2022年，8月28日第一節(jié)能量單位及能量來源一、能量的基本概念二、動物的能量來源三、能量的衡量單位四、能量的測定第四頁，共五十八頁，2022年，8月28日1、能量：做功的能力（或物質(zhì)運(yùn)動的動力）。以熱能、光能、機(jī)械能、電能和化學(xué)能等不同形式表現(xiàn)出來。2、有效能：飼料能量不能完全被動物利用，其中可被動物利用的能量——（化學(xué)能）稱為有效能。有效能的含量反映飼料能量的營養(yǎng)價值，稱為能值。動物要維持生命和進(jìn)行生產(chǎn)，需要能量供給，只有貯存于飼料營養(yǎng)物質(zhì)分子中的化學(xué)能才是動物可利用的唯一形式。一、能量的基本概念第五頁，共五十八頁，2022年，8月28日

化學(xué)能是物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中吸收或放出的能量。物質(zhì)在體內(nèi)代謝中，同時伴隨能量的代謝轉(zhuǎn)換過程。動物通過采食飼料能量，將植物能轉(zhuǎn)化為動物能，尤其反芻草食家畜，可以利用人類不能利用的秸稈等農(nóng)副產(chǎn)品，轉(zhuǎn)化為動物能供給人類。一、能量的基本概念第六頁，共五十八頁，2022年，8月28日1.主要來源主要來源于碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)。CHO：是哺乳動物和禽類能量的主要來源，因其含量最高，來源豐富。各種單糖、寡糖和淀粉是單胃動物能源；以上+纖維素+半纖維素是反芻動物主要能量來源。蛋白質(zhì)：在體內(nèi)不能完全氧化，用作能源價值昂貴，產(chǎn)氨多，不宜作能源。但它是魚類的主要能源物質(zhì)。EE、FA：可以完全氧化，能量含量高，但飼料含量少不是主要能量來源，而是重要來源。二、能量來源第七頁，共五十八頁，2022年，8月28日第八頁，共五十八頁，2022年，8月28日2、特殊來源——體貯糖元、脂肪和蛋白動物在絕食、饑餓、產(chǎn)奶、產(chǎn)蛋時飼料來源的能量無法滿足需要，只可緩沖臨時需要，保持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，能量利用效率很低。二、能量來源第九頁，共五十八頁，2022年，8月28日二、能量來源第十頁，共五十八頁，2022年，8月28日1、國務(wù)院1984年2月27日發(fā)布《關(guān)于我國實行法定計量單位的命名》中規(guī)定，以焦?fàn)枺↗）作為能量、功和熱的法定計量單位。為了方便采用倍數(shù)計量單位，用千焦（KJ）或兆焦（MJ）表示。1MJ=103KJ=106J三、能量的衡量單位第十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日2、其它單位卡（calorie）1克水從14.5℃——17.5℃需量lcal=4.184J1J=0.239cal熱姆（Therm）≈1Mcal表示飼料的凈能和生產(chǎn)能，模棱兩可，使用少。淀粉價（SE）德國等歐洲，凈能體系1㎏大麥=2356Kcal肥育凈能飼料單位（FU）北歐，凈能體系，1㎏大麥=1650Kcal肥育凈能三、能量的衡量單位第十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日1、方法營養(yǎng)學(xué)中采用燃燒法測定物質(zhì)釋放的化學(xué)能，即燃燒熱或總能。2、儀器氧彈式熱量計（Oxygenbombcalorimeter）四、能量的測定第十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日四、能量的測定第十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日有機(jī)物CHON其它燃燒（kJ/g）碳水化合物446500017.50脂肪7712110039.54蛋白質(zhì)5272216323.64二、能量來源3、三大營養(yǎng)物質(zhì)能量第十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日4、燃燒熱與體內(nèi)生物氧化產(chǎn)熱比較（誤差）CHO和脂肪在體內(nèi)完全氧化時，所產(chǎn)熱量與熱量計測定值完全相同，蛋白在體內(nèi)氧化時首先脫氨基，使其轉(zhuǎn)變成尿素、尿酸或肌酸酐等，隨尿排出體外，使一部分能量損失。每克蛋白比熱量計測值少5.44KJ≈CHO，脂肪產(chǎn)熱≈2.25×CHO或蛋白。四、能量的測定第十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日第二節(jié)能量代謝一、飼料能量在動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化（分配）二、各種能量含義及測定第十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日總能GE消化能（DE）糞能（FE）①未消化飼料②糞代謝產(chǎn)物（MFP）代謝能（ME）尿能（UE）①養(yǎng)分代謝產(chǎn)物②集體分解產(chǎn)物氣體能（Eg）凈能（NE）熱增耗（HI）①發(fā)酵熱（HF）②養(yǎng)分代謝熱（HNM）生產(chǎn)凈能（NEp）維持凈能（NEm）①基礎(chǔ)代謝②隨意運(yùn)動③體溫維持動物總產(chǎn)熱一、飼料能量在動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化第十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日1、概念：總能是指飼料有機(jī)物質(zhì)完全氧化燃燒生成二氧化碳、水和其他氧化物時釋放出來的能量。即：飼料完全燃燒所釋放的能量或：飼料養(yǎng)分中所含的化學(xué)能。主要是碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)能量的總和。二、各種能值含義及測定（一）總能（GE，grossenergy）第十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日2、測定（1）直接測定：氧彈式測熱計（2）間接推算：（無條件情況下）GE=CP×5.7+EE×9.4+CF×4.2+NFE×4.2Kcal/㎏GE=CP×23.64+EE×39.54+(CF+NFE)×17.5KJ/㎏一、總能（grossenergy，GE）第二十頁，共五十八頁，2022年，8月28日3、應(yīng)用總能取決于三大有機(jī)物含量，與分子中C/H、O、N含量相關(guān)，C/H高，O越低，則能量越高。不能反應(yīng)飼料學(xué)價值的差異。一些低質(zhì)飼料與優(yōu)質(zhì)飼料有相同的GE值，但被動物利用能量價值不一樣?？偰苤槐砻黠暳辖?jīng)完全燃燒后化學(xué)能——熱能的多少，并不說明被動物利用的有效程度。總能是評定代謝過程中其它能值的基礎(chǔ)。一、總能（grossenergy，GE）第二十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日

概念：

消化能：飼料可消化養(yǎng)分所含能量的總和，即動物攝入飼料的總能與糞能之差。消化能（DE）=總能（GE）-糞能（FE）由于糞中含糞代謝產(chǎn)物，按上式計算的消化能為表觀消化能（ADE）

二、消化能（digestibleenergy，DE）第二十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日

糞能：糞中所含的能量（不能消化的養(yǎng)分隨糞便排出）。糞能的來源：未消化的飼料

內(nèi)源性物質(zhì)：

-消化酶

-消化道脫落組織

-消化道微生物及代謝產(chǎn)物二、消化能（digestibleenergy，DE）內(nèi)源性物質(zhì)所含的能量稱為代謝糞能（FmE）第二十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日真消化能

=總能-（糞能-內(nèi)源物質(zhì)所含的能量)

即:TDE=GE-（FE-FmE）

FmE：代謝糞能表觀消化能（ADE）（TDE）真消化能TDE反映飼料的值比ADE準(zhǔn)確，但測定困難二、消化能（digestibleenergy，DE）第二十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日

2、表觀消化能測定（1）直接測定：消化試驗GE-FE（2）間接推算：

DE=【CP×CP消化率×5.7+EE×EE消化率×9.4+CF×CF消化率×4.2+NFE×NFE消化率×4.2】×4.184J/㎏DM二、消化能（digestibleenergy，DE）第二十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日

3.影響消化能的因素（1）動物種類反芻動物糞能損失20～50%，豬20%。（2）年齡與個體幼齡吮乳動物糞能損失<10%。（3）日糧組成低質(zhì)粗料糞能損失高反芻動物采食粗料糞能損失40～50%，精料20～30%。消化率取決于CF含量：DE（MJ/Kg）=17.15-0.41CF（4）飼料給量多，糞能損失多。（5）測定方法直接法或間接法；動物頭數(shù)、取樣、分析二、消化能（digestibleenergy，DE）第二十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日

1.概念：

代謝能：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物體所吸收和利用的營養(yǎng)物質(zhì)的能量（可利用能）。

ME=DE-（UE+Eg）=GE-FE-UE–EgEg主要針對反芻動物甲烷（CH4）的損失，對于單胃動物氣體能可忽略不計三、代謝能（metabolizableenergy，ME）第二十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日尿能（UE）：被吸收的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)一步參與機(jī)體代謝，其中飼料蛋白質(zhì)和代謝機(jī)體蛋白質(zhì)不能充分被氧化，以含氮化合物的形式排出，這些由尿中排出物質(zhì)中的能量被稱為尿能?！蚰苋Q于蛋白質(zhì)的高低和AA平衡。※測定不同動物尿中含N量，就能測出尿能豬：尿素UE=28MM為尿素含量禽：尿酸UE=34MOMO為尿酸含量反芻動物：尿素UE=31MM為尿素含量三、代謝能（metabolizableenergy，ME）第二十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日氣體能（Eg）：消化道發(fā)酵產(chǎn)生氣體所含能量。甲烷能占總能3%~10%。綿羊：甲烷（g）=2.14x+9.80x為可消化碳水化合物的百分?jǐn)?shù)牛：甲烷（g）=4.012x+17.68x為可消化碳水化合物的百分?jǐn)?shù)三、代謝能（metabolizableenergy，ME）第二十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日AME=GE-FE-UE-EgTME=總能-糞能-代謝糞能）-（尿能-內(nèi)源尿能）-氣體能即：TME=GE-（FE-FmE）-（UE-UeE）-Eg內(nèi)源尿能（UeE）：

尿中能量除來自飼料養(yǎng)分吸收后在體內(nèi)代謝的產(chǎn)物外，還有部分來自體內(nèi)蛋白質(zhì)動員分解的產(chǎn)物，后者稱為內(nèi)源氮，所含能量為內(nèi)源尿能（urinaryenergyfromendogenousoriginproducts）。2.表觀代謝能（AME）和真代謝能（TME）三、代謝能（metabolizableenergy，ME）第三十頁，共五十八頁，2022年，8月28日

ME受體內(nèi)N沉積的影響氮校正代謝能：根據(jù)體內(nèi)氮沉積進(jìn)行校正后的代謝能。、主要用于家禽。校正公式：AMEn=AME-RN*34.39TMEn=TME-RN*34.39RN：家禽每日沉積的氮量3.氮校正代謝能（MEn）三、代謝能（metabolizableenergy，ME）第三十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日（1）直接法：代謝試驗（2）間接法：反芻動物：ME=DE×0.82豬：ME=DE×｛96-(0.202×CP%)｝/100

式中：0.202CP每增1%尿能增加0.20296%ME/DE基本百分?jǐn)?shù)。雞：ME=GE×GE代謝率（%）4.代謝能測定三、代謝能（metabolizableenergy，ME）第三十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日

ME=總能-糞能-尿能-氣能⑴影響飼料消化的因素（CF）糞能⑵碳水化合物含量氣體能⑶蛋白質(zhì)水平尿能⑷AA平衡尿能5.影響代謝能的因素三、代謝能（metabolizableenergy，ME）第三十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日能夠真正用于動物維持生命和生產(chǎn)產(chǎn)品的能量，即飼料代謝能扣除飼料在體內(nèi)的熱增耗后剩余的那部分能量。絕食動物飼給飼糧后，產(chǎn)熱量增加，增加的那部分熱量損失掉了，這個部分熱量就叫熱增耗。體增熱=采食動物產(chǎn)熱量-絕食動物產(chǎn)熱量1.定義NE=ME-HI=GE-DE-UE-Eg–HI2.熱增耗（HI）四、凈能（NetEnergy，NE）第三十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日⑴消化過程產(chǎn)熱，消化道運(yùn)動產(chǎn)熱。⑵營養(yǎng)物質(zhì)的代謝做功產(chǎn)熱。⑶營養(yǎng)物質(zhì)代謝增加了器官肌肉活動所產(chǎn)生的熱量。⑷腎臟排泄做功產(chǎn)生熱量。⑸飼料在胃腸道發(fā)酵產(chǎn)熱。3.產(chǎn)生熱增耗的原因四、凈能（NetEnergy，NE）第三十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日⑴動物種類主要體現(xiàn)在反芻動物和單胃動物的區(qū)別。⑵養(yǎng)分組成不同的營養(yǎng)素?zé)嵩龊牟煌ｏ暳现械鞍踪|(zhì)或AA過高，會引起熱增耗增加。脂肪體增熱最低。脂肪轉(zhuǎn)化為體脂的效率高。碳水化合物居中。4.影響熱增耗大小的因素四、凈能（NetEnergy，NE）第三十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日⑶飼養(yǎng)水平熱增耗隨飼養(yǎng)水平的增加而增加，夏季動物本能地降低采食量。飼料中的CF和飼料形狀飼料中缺乏某些礦物元素或維生素時，熱增耗增加。四、凈能（NetEnergy，NE）第三十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日指飼料能量用于沉積到產(chǎn)品中的部分，也包括用于勞役做功的部分。根據(jù)其目的的不同，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。維持動物生命活動，適度隨意運(yùn)動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、凈能（NetEnergy，NE）第三十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日體溫恒定產(chǎn)熱：飼料，體組織散熱：蒸發(fā)散熱、呼吸、皮膚出汗非蒸發(fā)散熱傳導(dǎo)、對流、輻射環(huán)境溫度影響兩個過程的強(qiáng)弱比例，也影響飼料的能量分配1、通過影響動物的熱調(diào)節(jié)來影響飼料能量的利用效率。五、環(huán)境溫度對能量代謝的影響第三十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日2、等熱區(qū)：在環(huán)境溫度的某一范圍內(nèi)，動物不需要提高代謝率，只靠物理調(diào)節(jié)（蒸發(fā)、傳導(dǎo)、對流、輻射），即可維持體溫的恒定，通常將這一溫度范圍稱為等熱區(qū)。等熱區(qū)內(nèi)動物的代謝率最低。3、臨界溫度:等熱區(qū)的下限點溫度叫下限臨界溫度，或簡稱臨界溫度。4、上限溫度：等熱區(qū)的上限點溫度叫上限溫度。五、環(huán)境溫度對能量代謝的影響第四十頁，共五十八頁，2022年，8月28日

等熱區(qū)能量利用最高。環(huán)境溫度超過等熱區(qū)高限，動物產(chǎn)熱可能有點下降，但隨著環(huán)境溫度升高，動物機(jī)體代謝加快，產(chǎn)熱增加。環(huán)境溫度低，動物本能增加采食。環(huán)境溫度高于一定值，動物本能降低采食量，減少體增熱。通過飼養(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)境溫度對能量代謝的影響第四十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日一、表示體系二、能量體系間的轉(zhuǎn)化關(guān)系第三節(jié)動物能量需要的表示體系第四十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日考慮了糞能損失，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的基礎(chǔ)上，考慮了尿能和氣體能的損失，比消化能準(zhǔn)確，但測定困難。代謝能體系主要用于家禽。1、消化能體系一、表示體系第四十三頁，共五十八頁，2022年，8月28日不但考慮了糞能、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。但測定難度大，費(fèi)工費(fèi)時。

反芻動物多采用凈能體系。凈能體系是動物營養(yǎng)學(xué)界評定動物能量需要和飼料能量價值的趨勢。3、凈能體系一、表示體系第四十四頁，共五十八頁，2022年，8月28日各種動物的適用能量體系：豬：DEME一般用DE禽：AMETME一般用AME反芻動物：NE

DEMENE

反芻動物（牛）1008250-60單胃動物（豬）1009670二、能量體系間的轉(zhuǎn)化關(guān)系第四十五頁，共五十八頁，2022年，8月28日

TDN是可消化粗蛋白、可消化粗纖維、可消化無氮浸出物和2.25倍可消化粗脂肪的總和.TDN=X1+X2×2.25+X3+X4X1：可消化粗蛋白;X2：可消化粗脂肪

X3：可消化粗纖維;X4：可消化無氮浸出物可消化總養(yǎng)分（TDN）二、能量體系間的轉(zhuǎn)化關(guān)系第四十六頁，共五十八頁，2022年，8月28日

1kgTDN=18.4MJDE=15.1MJME

由于TDN沒有考慮氣能的損失，因此過高估計動物，尤其對反芻動物利用粗飼料能量價值。TDN可換算成DE或ME二、能量體系間的轉(zhuǎn)化關(guān)系第四十七頁，共五十八頁，2022年，8月28日第四節(jié)飼料能量效率一、營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)的分解及合成的能量效率二、生產(chǎn)中飼料能量利用效率三、影響飼料能量利用率的因素第四十八頁，共五十八頁，2022年，8月28日動物采食飼料經(jīng)消化吸收后，營養(yǎng)物質(zhì)：（1）氧化產(chǎn)生ATP——氧化供能效率：指1mol營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)氧化產(chǎn)生ATP鍵能總和與該物質(zhì)的燃燒熱之比。（2）合成產(chǎn)品——產(chǎn)品合成能量效率：產(chǎn)品的燃燒熱/用做合成的養(yǎng)分燃燒熱。由于理論計算沒有考慮營養(yǎng)物質(zhì)周轉(zhuǎn)代謝和貯存前的轉(zhuǎn)運(yùn)以及內(nèi)分泌系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)等所耗能量，所以實際用動物實驗測定的能量效率低。一、養(yǎng)分在體內(nèi)分解及合成的能量效率第四十九頁，共五十八頁，2022年，8月28日

（一）基本概念1、飼料能量效率：動物利用飼料中能量轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品凈能的效率。即投入能量與產(chǎn)出能量比率。2、能量總效率：產(chǎn)品產(chǎn)出中所含能量與進(jìn)食飼料的有效能（消化能或代謝能）之比?？傂?產(chǎn)品能值/進(jìn)食有效能3、能量凈效率：動物在飼喂維持以上能量水平時產(chǎn)出的產(chǎn)品能值與扣除用于維持所需有效能之比。消除體重影響。

凈效率=產(chǎn)品能值/（進(jìn)食有效能-維持有效能）二、生產(chǎn)中飼料能量利用效率第五十頁，共五十八頁，2022年，8月28日

（二）各種動物不同生產(chǎn)目的對DE、ME的利用率1、不同動物豬：少數(shù)國家采用消化能評定飼料的能量價值，大多數(shù)采用代謝能。一般DE→ME96%，ME→NE66～72%。禽：采用代謝能，ME→NE75～80%反芻動物：凈能（我國）和代謝能DE→ME76～86%

ME→NE30～65%二、生產(chǎn)中飼料能量利用效率第五十一頁，共五十八頁，2022年，8月28日

（二）各種動物不同生產(chǎn)目的對DE、ME的利用率2、不同生產(chǎn)目的，能量利用效率不同一般，維持>產(chǎn)奶>生長、肥育>妊娠、產(chǎn)毛ME：反芻動物生長肥育效率40～60%，妊娠合成10～30%豬：生長71%妊娠合成41～50%二、生產(chǎn)中飼料能量利用效率第五十二頁，共五十八頁，2022年，8月28日

（一）動物的種類、性別、年齡及個體不同種類動物能量代謝強(qiáng)度不同，ME用于生長育肥的效率豬禽等非反芻動物要比反芻動