动物营养学课件：第六章 能量与动物营养-教授风采-2008

1、第六章第六章 能量与动物营养能量与动物营养 本章要点本章要点 n总能、可消化能、代谢能、净能、体增热的概念；总能、可消化能、代谢能、净能、体增热的概念；n动物所需能量的主要来源；动物所需能量的主要来源；n饲料能量在动物体内的利用过程及其损失；饲料能量在动物体内的利用过程及其损失；n能量利用效率。能量利用效率。 第一节第一节 能量来源及能量单位能量来源及能量单位一、动物所需能量的来源与衡量单位 ( (一一) )能量的能量的主要来源主要来源 ( (二二) )能量的能量的衡量单位衡量单位二、饲料中的能量 ( (一一) )饲料总能和总能值的饲料总能和总能值的概念概念 ( (二二) )几种几种营养物质和

2、营养物质和饲料中的饲料中的总能值总能值 ( (三三) )饲料饲料能值的能值的测定测定 一、动物所需能量的来源与衡量单位一、动物所需能量的来源与衡量单位(一)能量的主要来源 碳水化合物、脂肪和蛋白质碳水化合物、脂肪和蛋白质 （三大能源物质）（三大能源物质）当能量供给不足时，动用体内的贮备能源物质糖原、体脂肪。严重能量供给不足时，体蛋白也可被分解供能。( (二二) )能量的衡量单位能量的衡量单位n曾以曾以“卡（卡（caloriecalorie）”表示表示 1g1g水从水从14.514.5上升到上升到15.515.5需要的热量需要的热量为为1 1卡卡。 实践中以千卡（大卡）、兆卡（热姆）表示：实践中

3、以千卡（大卡）、兆卡（热姆）表示： 1 1千卡千卡(Kcal)=1000 (Kcal)=1000 卡卡( cal)( cal) 1 1兆卡兆卡(Mcal(Mcal)=1000)=1000千卡千卡(Kcal)(Kcal)n目前目前国际通国际通用焦耳、千焦用焦耳、千焦( (耳耳) )、兆焦、兆焦( (耳耳) )表示：表示： 1 1千焦耳千焦耳(KJ)=1000 (KJ)=1000 焦耳焦耳( J)( J) 1 1兆焦耳兆焦耳(MJ)=1000(MJ)=1000千焦耳千焦耳(KJ)(KJ) 1 1卡卡(cal)=4.184(cal)=4.184焦耳焦耳(J)(J)。二、饲料中的能量二、饲料中的能量（

4、一）饲料的总能和总能值（一）饲料的总能和总能值 1.1.饲料的总能饲料的总能(gross energy, GE) ： 饲料中有机物经完全燃烧(或体内氧化)生成 H2O、CO2 和其他气体时，释放的全部能量； 2.2.饲料的总能值：饲料的总能值： 每单位重量饲料中的总能。3.3.饲料的有效能：饲料的有效能：饲料中可被动物利用的能量饲料中可被动物利用的能量。 主要决定于其中的主要决定于其中的C C、H H含量，特别是含量，特别是C C含含 量量。C、H含量高，有机物的化学潜能多含量高，有机物的化学潜能多。（二）几种营养物质和饲料的总能值（二）几种营养物质和饲料的总能值 (KJ/g(KJ/gDMDM

5、) ) 营养物质或饲料营养物质或饲料 能能 值值 营养物质或饲料营养物质或饲料 能能 值值 葡萄糖 15.73 玉 米 18.54 蔗 糖 16.57 燕 麦 19.58 淀 粉 17.70 三叶干草 18.70 纤维素 17.49 秸 秆 18.41 牛 肉 23.85 植物油 39.04 猪 肉 22.64 猪 油 39.66 酪蛋白 24.52 从上表可见从上表可见: :n脂肪的能值最高，是碳水化合物的2.25倍，蛋白质介于脂肪与碳水化合物之间；n饲料中的能值受脂肪含量影响很大,脂肪含量越高则能值越高；n总能值不能真实地反映饲料的能量营养价值。n三种主要能源物质的平均能值分别为：三种主要

6、能源物质的平均能值分别为： 碳水化合物碳水化合物 17.36 KJ/g17.36 KJ/g 蛋蛋 白白 质质 23.64 KJ/g23.64 KJ/g 脂脂 肪肪 39.33 KJ/g39.33 KJ/g。（三）能值的测定（三）能值的测定氧弹式热量计(bomb calorimeter)氧弹式热量计模式图贝克曼温度计贝克曼温度计搅拌器搅拌器电极电极氧弹氧弹坩埚坩埚外筒外筒内筒内筒第二节第二节 饲料能量在动物体内的转化饲料能量在动物体内的转化* *一、饲料能量在动物体内的一、饲料能量在动物体内的转化转化二、二、消化能消化能三、三、代谢能代谢能四、四、净净 能能( (一一) )饲料能量在动物体内的转

7、化过程饲料能量在动物体内的转化过程饲料总能饲料总能(GE) 粪能粪能(FE)消化能消化能(DE)尿能尿能(UE) (反刍动物占反刍动物占DE3- 5%)气体气体(CH(CH4 4) ) (反刍动物占反刍动物占DE3-10%)代谢能代谢能(ME) (生理有效能生理有效能)体增热体增热发酵热发酵热净能净能(NE)维持净能维持净能生产净能生产净能( (二二) )饲料能量在体内转化过程中的损失饲料能量在体内转化过程中的损失n粪能粪能(FE)(FE)、尿能尿能(UE)(UE)、气体（甲烷）能气体（甲烷）能(Eg(Eg) )以及以及体增热体增热等损失。等损失。n降低这些能量损失，可提高能量的利用效率降低这

8、些能量损失，可提高能量的利用效率。二、消化能二、消化能( (Digestible Energy,Digestible Energy,DEDE) )（一）消化能的概念（一）消化能的概念 DE：食入食入饲料总能减去粪能饲料总能减去粪能(fecal energy)(fecal energy)。 DEDEGE-FEGE-FE 消化能值消化能值：每单位重量饲料中的每单位重量饲料中的DEDE： 食入总能食入总能（MJMJ）粪能粪能（MJMJ） 消化能消化能(MJ/kg)(MJ/kg) 采食量采食量（Kg)Kg)（表观消化能表观消化能(Apparent Digestible Energy,ADE)）（二）真

9、消化能（二）真消化能 (True Digestible Energy，TDE)矫正了矫正了F Fm mE E后的后的DEDE： 食入总能食入总能( (粪能粪能代谢粪能代谢粪能) )TDE(TDE(MJ/kgMJ/kg) ) 采食量采食量 粪能来源粪能来源1.1.未消化饲料未消化饲料2.2.肠道微生物及其产物肠道微生物及其产物3.3.消化道分泌物消化道分泌物4.4.消化道脱落细胞消化道脱落细胞粪代谢产物：含能量为含能量为代谢粪能代谢粪能(FmE)nTDE很难测，很少测,通常指表观消化能;n粪能损失与动物及饲料的性质有关： 哺乳幼畜FE60。（三）影响（三）影响DEDE的因素的因素影响消化率的因素

10、都影响DE。消化、代谢试验山羊、绵羊三位一体瘘管：山羊、绵羊三位一体瘘管：瘤胃、十二指肠、回肠瘤胃、十二指肠、回肠反刍动物微生态营养、反刍动物微生态营养、分子营养课题组分子营养课题组江苏省自然基金项目（江苏省自然基金项目（1）国家自然基金项目（国家自然基金项目（3）国家科技部攻关项目（国家科技部攻关项目（1）国家科技部科技支撑项目（国家科技部科技支撑项目（1）奶牛：奶牛：瘤胃、十二指肠、回肠三位一体瘘管扬州大学扬州大学实验农牧场实验农牧场JAPAN：TOHOKU UNIVERSITY（2002）短期聘请外国专短期聘请外国专家项目（家项目（2 2）诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖三、代谢能三、代谢能（一

11、）代谢能（一）代谢能 ( Metabolizable Energy, ME ) 生理有效能生理有效能。DEDE减去尿能和消化道可燃气减去尿能和消化道可燃气 体体（主要是主要是CHCH4 4）能后剩余的能量能后剩余的能量: MEDE-(UE+Eg)GE-FE-UE-Eg 代谢能值代谢能值: : 每单位重量饲料中的ME: GE-FE-UE-Eg ME(MJ/kg) 采食量采食量 通常通常MEME是指饲料的代谢能值是指饲料的代谢能值（二）表观代谢能与真代谢能（二）表观代谢能与真代谢能1.1.内源尿能内源尿能(UeE)： 尿中来自体内物质的代谢产物含的能量尿中来自体内物质的代谢产物含的能量。2.2.真

12、代谢能真代谢能(TME) ： 矫正矫正了了代谢粪能和内源尿能的代谢能代谢粪能和内源尿能的代谢能 GE-(FE-FmE)-(UE-UeE)-Eg TME(MJ/kg) 采食量采食量3.3.表观代谢能表观代谢能（GE-FE-UEGE-FE-UE）/ /采食量采食量( (三三) )尿中的能量尿中的能量(Energy in Urine)(Energy in Urine)损失损失1.1.主要是蛋白质代谢的能量损失主要是蛋白质代谢的能量损失: : 含氮物不完全氧化，形成尿酸、尿素、肌酐等随尿排出损失。2.2.影响尿能的因素影响尿能的因素： 日粮蛋白质含量、能量蛋白比及AA平衡状况。( (四四) )可燃气体

13、的能量损失可燃气体的能量损失 ( (energyenergy inin gaseousgaseous productsproducts ofof digestiosdigestios) )1.1.可燃气体能的来源可燃气体能的来源: : 消化道微生物作用产生可燃气体，经肠道和口腔排出。反刍:CH4;单胃可忽略。2 2. .反刍动物反刍动物CHCH4 4产量产量: : 与日粮性质、采食量有关，约占与日粮性质、采食量有关，约占GE 3%-10%GE 3%-10%： 低质日粮产生CH4比例大； 采食量增加，CH4损失的比例减少; 维持时CH4损失占DE的8%,高水平饲养占6%-7%; 粗饲料细粉碎或制

14、颗粒可降低CH4产量。代谢试验日本日本筑波国立畜产试验场筑波国立畜产试验场（五）氮校正代谢能 （N-corrected metabolizable energy, MEn）n根据氮在体内沉积来校正的ME。n主要用于家禽n公式： AMEn=AME-RN34.39 TMEn=TME-RN34.39 RN: Total nitrogen retained，用g表示，可正负或零 34.39: 每1g尿氮对应的能量（六）影响ME的因素 DE、UE（猪2-3%、反刍4-5% ）、Eg（占GE的6-8%）的影响因素。四、净能四、净能 ( (一一) )净能净能(Net Energy, NE)(Net Ener

15、gy, NE) 1.NE1.NE:动物维持生命活动和生产产品的能 量，即ME减去HI和微生物HF剩余的能量。 NENEME-HI-HFME-HI-HFGE-FE-UE-EgGE-FE-UE-Eg-HI-HF-HI-HF ME-(HI+HF)ME-(HI+HF) NENE(MJ/Kg) 或 采食量 GE-FE-UE-EgGE-FE-UE-Eg-HI-HF-HI-HF NE(MJ/Kg) 采食量2.2.维持净能维持净能(NEm)(Net Energy for Maintenance) 基础代谢基础代谢(BM)(BM)随意活动随意活动3.3.生产净能生产净能(NEp)(Net Energy for

16、Production)产奶净能产奶净能(NEl)增重净能增重净能(NEg)产蛋、产毛、劳役、繁殖产蛋、产毛、劳役、繁殖产脂净能产脂净能(NEf)（二）体增热（二）体增热( (Heat IncrementHeat Increment, , HIHI) ) 1.1.概念：概念： 饥饿动物采食后数小时内的产热量高于 饥饿时的代谢产热-HIHI； 食后体增热、 体增热、 食物的特殊动力作用、 食物生热效应、 热增耗。2.2.体增热的产生：体增热的产生：(1)(1)主要来自营养物质代谢主要来自营养物质代谢： 约80%来自内脏，主要是肝脏物质代谢过程中的损失。(2)(2)少部分来自采食及食物的消化少部分来

17、自采食及食物的消化(咀嚼、吞咽、消化道蠕动、微生物发酵)、吸收吸收及及废物的排泄等废物的排泄等。3.3.影响影响HIHI的因素的因素: :（）动物的种类（）动物的种类： 反刍比非反刍动物的大、持久：反刍比非反刍动物的大、持久：咀嚼、咀嚼、反刍、瘤胃蠕动和瘤胃内物质代谢产较反刍、瘤胃蠕动和瘤胃内物质代谢产较多能量多能量；（）饲喂水平：（）饲喂水平： 体增热随体增热随MEME进食水平提高而增加。进食水平提高而增加。（）日粮的组成：（）日粮的组成： 营养物质越平衡，营养物质越平衡，HIHI越低；越低； 缺缺CPCP、MgMg、P P、微量元素、微量元素、VitVit都增加都增加HIHI； 单胃动物日

18、粮单胃动物日粮AAAA不平衡也会增加不平衡也会增加HIHI； 日粮中以油脂代替部分日粮中以油脂代替部分CHOCHO可使可使HIHI减少减少。 （脂类的额外能量效应） 饲料的种类、采食及反刍时间饲料的种类、采食及反刍时间（min/kgmin/kgDMDM） 饲料种类饲料种类 采食时间采食时间 反刍时间反刍时间 合计时间合计时间 大麦秸秆大麦秸秆 41-5841-58 94-13394-133 145-191145-191 优质干牧草优质干牧草 27-3127-31 55- 7455- 74 87-10587-105 牧草青贮牧草青贮 31-5831-58 60- 8360- 83 99-1209

19、9-120 大麦秸和精饲料大麦秸和精饲料 6060：4040 1818 4444 6262 4040：6060 1717 3636 5353 2020：8080 1616 2020 3636 0 0：100100 2121 0 0 2121 人工干燥干草人工干燥干草 8-188-18 33-3933-39 44-5344-53 粉碎大麦秸秆粉碎大麦秸秆 15-1815-18 0 -220 -22 15-3715-374.4.发酵热发酵热(heat of fermentation, HF)n饲料在动物胃肠经微生物发酵产生的饲料在动物胃肠经微生物发酵产生的热量热量。n反刍动物反刍动物瘤胃瘤胃，单胃

20、动物单胃动物盲肠、结肠盲肠、结肠。nHIHI与与HFHF很难分开很难分开, , 将二者合并，统称将二者合并，统称HI(HI(进进食后的产热量与进食前的产热量之差食后的产热量与进食前的产热量之差) )。人工气候室人工气候室日本日本筑波国立畜产试验场筑波国立畜产试验场5.5.体增热在营养上的作用和意义：体增热在营养上的作用和意义：（1 1）作用作用： 寒冷时维持体温； 高温时给机体增加额外散热负担。（2 2）意义意义： 代谢能的损失情况。（三）影响净能的因素（三）影响净能的因素1.1.动物种类：动物种类：反刍、单胃2.2.饲料组成：饲料组成：CP、EE、CHO、CF、P3.3.饲养水平：饲养水平：

21、第三节第三节 动物能量需要的表示体系动物能量需要的表示体系一、消化能体系二、代谢能体系三、净能体系四、能量价值的相对单位体系四、能量价值的相对单位体系（一）总的消化养分（一）总的消化养分(Total Digestible Nutrients) TDN = DCP+2.25DEE+DCF+DNFE（二）淀粉价体系（二）淀粉价体系 1kg淀粉在阉公牛体内沉积248g体脂肪。第四节第四节 饲料的能量效率饲料的能量效率一、饲料的能量效率二、日粮能量对饲养实践的影响一、饲料的能量效率一、饲料的能量效率( (一一) )概念概念 动物利用饲料中的能量转化为动物利用饲料中的能量转化为NEpNEp（如如NENEL L等等），这种产出与投入的能量比率关，这种产出与投入的能量比率关系称为能量效率。系称为能量效率。( (二二) )表达方式或指标表达方式或指标1.1.能量总效率能量总效率： 产品能产品能 100%100% 食入有效能食入有效能2.2.能量净效率（纯效率）能量净效率（纯效率）： 产品能产品能 100%100% 食入有效能维持能食入有效能