第12章 营养需要及饲料营养价值评定的研究方法

1、第十二章 营养需要及饲料营养价值评定的研究方法评定动物对营养物质的需要和饲料养分利用率是动物营养学的重要内容，经过长时间的发展已形成了一套系统的研究方法。随着动物营养学及相关学科的发展, 研究方法也在不断地改进和完善。对不同的动物，不同的生产目的以及不同的营养物质，其研究方法也不尽一致。本章主要对评定饲料养分利用率及营养需要量中常用的消化实验、平衡实验、饲养实验、比较屠宰实验以及同位素示踪、外科造瘘和无菌技术等作简要介绍。通过对这些方法和技术的认识及了解，掌握研究方法常用的实验设计原理和操作技术。第一节 化学分析法 营养学研究常需对饲料、动物组织及动物排泄物的某些成分，进行定性、定量分析。常用

2、的有pH、光谱、色谱、电泳等物理和化学分析方法。应用最多的是各种比色法、光谱分析及色谱分析。通过有关化学成分的测定，可为动物营养物质需要量的确定和饲料营养价值的评定提供基础数据，为机体营养缺乏症的早期诊断提供重要的参数。在确定营养需要和评定饲料营养价值中，几乎没有不经过化学成分分析的。动物营养研究中常进行的化学成分分析的对象有饲料、动物各种组织以及粪尿。一、饲料成分分析Weende一百多年前提出的常规饲料成分分析方案在营养学中仍然应用最广。随着营养学的发展，除了常规分析的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、无氮浸出物、粗灰分及干物质，此外，有时还要测定真蛋白(TP)、非蛋白氮、氨基氮、氨基酸、各种脂肪酸、

3、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、纤维素、半纤维素、木质素、糖、淀粉、矿物质、维生素、真菌及霉菌产物、生物碱、酶以及其它有毒、有害物质等也纳入了分析的内容。通过上述分析可对饲料的营养价值作出初步的估计。二、粪便成分分析分析粪便成分是消化实验和平衡实验必需的步骤。测定粪便中粗蛋白、粗纤维和粗脂肪等养分的含量，可用于饲料可消化养分及消化能的估计。研究矿物质元素的代谢，由于每日内源矿物质的排泄量大，粪样分析用于测定矿物质元素的吸收率有较大误差，若与同位素示踪法相结合，结果更可靠。三、尿成分分析尿中含有各种无机及有机成分，它们大都是动物体新陈代谢的产物。虽然尿成分的含量受许多因素影响，但正常

4、情况下各种成分都有一定的含量范围，所以通过某些尿成分分析可了解体内代谢和机体营养状况是否正常。有些维生素是以辅酶的形式参与体内物质代谢，它们的缺乏可导致这些有关反应的中断，使尿中一些代谢的中间产物积累和尾产物减少，所以检查这些物质在尿中的排泄量可反映机体的营养状况。例如，叶酸缺乏，尿中亚胺甲基谷氨酸(FIGLV)排泄增加；烟酸缺乏，尿中N甲基烟酰胺减少；维生素B6缺乏，尿中黄尿酸或犬尿酸的含量增加。四、动物组织和血液成分的分析 常用于测定的组织有肝、肾、心、骨骼肌、骨(胫骨)、毛发以及全血、血浆、血清和红细胞，甚至整个机体样品，包括组织中各种营养物质及其代谢产物和相关酶(活性)的测定。它是确定

5、各种营养物质需要量的重要依据，也是评价机体维生素、微量元素等营养状况常采用的标识。结合饲养实验、平衡实验和屠宰实验，可确定动物对各种营养物质的需要。 常用作标识的功能酶及相应的微量元素和维生素有：血浆谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)硒，血清碱性磷酸酶锌，血浆铜蓝蛋白氧化酶铜，血浆黄嘌呤氧化酶钼，血浆中以焦磷酸硫胺素为辅酶的酶-硫胺素，红细胞中含黄素二核苷酸(FAD)的谷胱甘肽还原酶核黄素，红细胞或血浆中酪氨酸和天门冬氨酸转氨酶维生素B6，血浆丙铜酸羧化酶生物素等。用酶活作为评价机体某些微量元素和维生素的营养状况是较灵敏的指标，缺点是有些酶活的准确测定较困难，主要是样品的保存和测定条件要求严格

6、。有关动物组织、血液和尿中维生素及微量元素含量、相关酶活性及代谢产物的水平大多数都不是鉴别缺乏症或确定需要量唯一的指标，对某一种或某些动物敏感的指标，不一定适用于另一种或另一些动物。因此，常常把组织、血液或尿中的含量，结合酶活以及生长反应作综合评定。第二节 消化实验 饲料的化学成分分析只能说明饲料中各种养分的含量，而不能表明它们能被动物消化利用的程度。动物采食的饲料经消化后，从理论上讲，凡是被消化吸收进入体内的养分，只要数量和比例与动物所需完全一致，其利用率应当为100%。但实际上总有一部分营养物质(一般占食入总量的20-30%)不能被吸收，随同消化道分泌物和脱落的肠壁细胞以粪便的形式排出体外

7、。因此，准确测定饲料或饲粮中可消化(可利用)养分的含量具有重要意义，也是评定饲料营养价值的重要方法。 一般将被吸收的养分占食入养分的百分比定为消化率。计算消化率的公式参见本书第二章。养分及能量消化率的测定是通过消化实验来实现的。随着营养学研究的深入, 消化实验也不断改进完善。目前消化实验的内容可用图示(图12-1)剖析说明。考虑营养物质或能量吸收后，一部分经过体内代谢时，从尿中排出，因此，在消化实验的基础上，再增加尿液的收集，测定尿中排泄的养分和能量，即称代谢实验，一般用于饲料的代谢能或养分的代谢率的测定。由于代谢实验只是在消化实验的基础上增加尿液的收集和分析，其它类似消化实验，故不再专门介绍

8、。消化实验图121 消化实验方法剖析人工消化液内源指示剂外源指示剂回肠指示剂肛门收粪指示剂法消化道消化液全收粪法离体（in vitro）消化实验体内（in vivo）消化实验尼龙袋法(nylon bags technique)一、体内消化实验 用动物测定饲料养分经过其消化道后的消化率常称体内(in vivo)消化实验。体内消化实验通常分为全收粪法(常规法)和指示剂法。因收粪的部位不同，全收粪法又可分为肛门收粪法和回肠末端收粪法。指示剂法也可分为内源指示剂和外源指示剂法，进一步仍可分为肛门收粪和回肠收粪。 (一)全收粪法1. 肛门收粪法 传统消化实验都是从肛门收集动物的全部粪便。 其方法、步骤是

9、： (1)实验动物的准备和要求 一般选择健康有代表性的动物，如对性别无特殊要求，常选用公畜，便于粪尿分开。一般可采用拉丁方设计，每测一种饲料，实验动物不得少于3头，一般以4-5头为宜。动物过少，测值代表性差；动物过多，测值准确性虽略有提高，但费用和工作量都增加。测定禽饲料氨基酸的消化率，由于个体间差异大，一般要求16-24只，但为减少测定氨基酸的样品数，可3-4只为一组，测其混合粪样的氨基酸。 (2)测试饲料和饲粮的准备 用于测试的饲料要一次备齐，按每日每头饲喂量称重分装，并取样供分析干物质和养分含量用。按消化实验的目的配制全价的待测饲粮。日饲喂量以动物能全部摄入为原则，一般为体重的35。体重

10、愈大，饲喂量占体重的比例愈小。 (3)实验步骤 实验分预备实验和正式实验两个阶段。预备实验的目的是让动物适应实验饲粮，排空肠道原有的内容物，同时也熟悉动物的排粪规律，了解采食量。一般成年体重较小的动物以及幼龄动物的消化道排空快，实验时间较短。正式实验期收集粪便的天数以偶数为好，可避免动物排粪一天多一天少带来的误差。预饲期和实验期的长短大致规定见表12-6：表12-6 不同种类动物的实验期规定预备实验期正式实验期牛、羊10-14天10-14天马7-10天8-10天猪5-10天6-10天家禽*3-5天4-5天*：一般是进行代谢实验， 采用强饲法，实验期为1-2天。 由于有相当一部分饲料，如粗纤维含

11、量高的砻糠，适口性差的菜籽粕及体积大的青绿饲料，在测定其消化率时，动物很难采食够实验规定的量。所以，按常规法测定其养分及能量消化率时，一般采用顶替法，又称套算法。此法是先配一个正常的基础饲粮，测其消化率，然后用被测饲料顶替基础饲粮的2030，再测其消化率。对适口性不好或喂多了有毒害的饲料，可少顶替一些，但不能低于15。被测饲料某养分或能量的消化率可按下式计算： 100(A-B) D() B F 式中：D为被测饲料养分消化率，A为基础饲粮养分消化率，B为顶替后混合饲粮养分消化率，F为被测饲料养分占混合饲粮该养分的比例。为了减少动物对先喂正常基础料，后喂顶替的混合料的不适应而带来的误差，可用两组动

12、物进行交叉实验，参见表12-1。表12-1 交叉实验步骤示意 第一组 第二组第一次消化实验基础日粮预饲期实验期基础日粮 +被测饲料57天过渡期第二次消化实验基础日粮 +被测饲料实验期基础日粮 被测饲料取代基础饲粮的比例大小，是影响测定准确度的重要因素，特别是测粗纤维、粗蛋白、粗脂肪高的饲料。取代比例过大，会造成第一、二次实验饲粮中养分含量及比例差异太大；取代过少，被测饲料的代表性弱，都将影响结果的准确度。(4)粪的收集和处理 一般是用公畜进行实验，可在动物尾部系一集粪袋收集粪便。对于不宜采用收粪袋的动物可用消化柜或消化栏，实验动物的位置相对固定，使排出的粪能落在集粪盘或清洁的地面上，再收入粪桶

13、。每天定时收集粪便并称重，混匀后按总重的1/10-1/50取样，然后每100克鲜粪加10%的盐酸10毫升，以避免粪中氨氮的损失。2. 回肠末端取样法 此法是通过外科手术在回肠末端安装一瘘管收集食糜，或施以回直肠吻合术，在肛门收集回肠食糜，主要用于猪饲料氨基酸消化率的测定。由于受大肠和盲肠微生物的干扰，从肛门收取粪便所测得饲料氨基酸的消化率偏高(约510)。经大量实验证明，此法比肛门收粪法准确，目前在很多国家已用于猪饲料氨基酸消化率的测定。 对于家禽，由于消化道短，大肠和盲肠微生物影响较小，一般仍采用全收粪法。另一改进的方法是模仿真代谢能的测定，即将动物饥饿36-40小时，强饲相当于体重35的饲

14、料，然后收取36-40小时的粪便。因尿中所含氨基酸很微，一般不超过尿中含氮总量的2%，测氨基酸消化率时可忽略不计。目前也有将鸡、鸭的盲肠切除后，测定饲料氨基酸的利用率。但盲肠切除与否对大多数饲料氨基酸消化率的测值无明显影响，切除盲肠的必要性仍有待进一步证明。 (二)指示剂法 指示剂法的优点在于减少收集全部粪便带来的麻烦，省时省力，尤其是在收集全部粪便较困难的情况下，采用指示剂法更具优越性。用作指示剂的物质必须是不为动物所消化吸收，而且能均匀分布并有很高的回收率。根据指示剂的来源又分外源指示剂和内源指示剂。三氧化二铬(Cr2O3)是常采用的外源指示剂。内源指示剂一般采用2molHC1或4molH

15、C1不溶灰分，故又称为盐酸不溶灰分法。 1.外源指示剂法 外源指示剂是加入饲粮中的指示物质。如用Cr2O3作指示剂，从预备实验期开始就将Cr2O3加入饲粮中混匀饲喂。指示剂法除每日只收集部分粪样外，其它与全收粪法相同。粪样收集期完后将所有收集的粪样混匀，再取样分析粪中营养成分和Cr2O3含量。营养物质的消化率用下式计算： 饲粮中指示剂含量（%） 粪中养分含量（%）饲粮营养物质消化率(%)=100-(- × )×100 粪中指示剂含量（%） 饲粮中养分含量（%） 粪的干湿对计算无影响，但Cr2O3和营养物质含量必须来自同一粪样。外源指示剂法的缺点是很难找到回收率很理想的指示剂

16、物质。Cr2O3的回收率一般在90%以上。为了达到一定的可靠程度，要求指示剂的回收率在85以上才有效。 2.内源指示剂法 内源指示剂是指用饲粮或饲料自身所含有的不可消化吸收的物质作指示剂，如盐酸不溶灰分。内源指示剂可减少将指示剂混入饲粮(饲料)的麻烦，而且用此法测定饲料消化能和蛋白质消化率与全收粪法无显著差异。但是，由于此方法是测定饲料和粪中的盐酸不溶灰分，粪的收集绝不可污染含有不溶灰分的砂粒等杂质。二、尼龙袋法近年来提出的反刍动物蛋白质营养新体系，如美国的可代谢蛋白体系与英国的降解和未降解蛋白体系，都需测定饲料蛋白质在瘤胃的降解率。如采用十二指肠瘘管法测定其内容物的非氨氮和微生物氮，需用同位

17、素进行双重标记以区分瘤胃微生物氮和过瘤胃饲料蛋白氮，难度较大。因此，一些研究者提出了“尼龙袋法”。此法是将被测饲料装入一特制尼龙袋，经瘤胃瘘管放入瘤胃中，48小时后取出，冲洗干净，烘干称重，与放入前的饲料蛋白质含量相比，差值即为饲料可降解蛋白量。目前国际上已普遍采用此法测定饲料蛋白质的降解率。其优点是简单易行，重现性好，实验期短，便于大批样品的研究。需注意的是，尼龙袋的通透性要好，网眼大小要恰当，样品要有一定细度，便于瘤胃液作用而充分发酵。由于饲料的降解速率并不一致，而且受外排速度的影响，在实际测定中，为掌握不同时间的降解情况，往往要测定多个时间点，以分析降解程度与时间的关系。三、离体消化实验

18、 离体消化实验是指模拟消化道的环境，在体外(实验室内)进行饲料的消化(Incubation)。因常规消化实验和指示剂法都要耗费大量人力、物力和时间。尼龙袋法虽有不少优点，但安装瘘管以及操作仍较麻烦，所以近二十年来离体消化实验发展迅速。按照消化液的来源，离体消化实验可分为消化道消化液法和人工消化液法。这两类方法也常混合使用。 (一)消化道消化液法 用安装瘘管的办法收取小肠液或瘤胃液，在试管中进行孵化。 反刍动物离体消化实验一般分为两步，故名“两步法”。先是用瘤胃液消化，然后再用胃蛋白酶加盐酸进一步消化，洗净残渣，测其各种养分含量或能值。目前一种新的检验方法是通过测定消化过程中甲烷和二氧化碳的生成

19、量来估计有机物质的消化率。直接用瘤胃液消化测定饲料蛋白质降解率也有研究。非反刍动物(猪)离体消化实验也是模拟消化道的消化生理过程，分为二步。第一步是用胃蛋白酶加盐酸溶液消化，然后用小肠液在PH7.0的条件下作进一步孵化。用此法测得的结果与全收粪法无显著差异。有研究报道,在用胃蛋白酶孵化前，先用pH5.8的KH2PO4·Na2HPO4·淀粉酶缓冲液处理，效果更理想。 安装收取小肠液的瘘管位置，以离幽门1.5-2米处为宜，此处小肠液中酶的活性最高。收取小肠液前，应饲喂日常的全价饲粮，测定结果较符合实际情况。在一些国家，例如日本，已将猪的小肠液（Porcine Intestina

20、l Fluid，缩写PIF）制成冻干粉作为商品出售，但有时效果不理想。(二)人工消化液法 消化液不是来自消化道，而是采用合成的消化酶，模拟制成消化液。目前主要用于反刍动物饲料消化率以及瘤胃饲料蛋白质降解率的测定。消化率的测定仍分为两步，第一步是用纤维素分解酶制剂加盐酸溶液，第二步仍是胃蛋白酶加盐酸溶液，所以又称为“HCl纤维分解酶法”。瘤胃饲料蛋白质降解率的测定主要是采用“尼龙袋技术”。虽有不少离体消化的尝试，但这些方法的准确性和可靠性还有待进一步研究。第三节 平衡实验研究营养物质食入量与排泄、沉积或产品间的数量平衡关系的实验称平衡实验。平衡实验一般用于估计动物对营养物质的需要和饲料营养物质的

21、利用率。但矿物质元素因受内源干扰大，B族维生素受肠道微生物合成的干扰，平衡实验一般难达到目的。平衡实验主要包括氮平衡实验、能量平衡实验和碳、氮平衡实验。一、氮平衡实验 氮平衡实验主要用于研究动物蛋白质的需要、饲料蛋白质的利用率以及饲料或饲粮蛋白质质量的比较。通过饲料粪氮和尿氮的测定，就可知道体沉积氮。 测定的方法除增加体氮的分析，其它与消化代谢实验相同。实验需在代谢笼(柜)中进行，粪尿分开收集。最好用公畜和颗粒饲料，以便于粪、尿的收集，避免粪尿与饲料的相互污染。 根据食入N、粪N和尿N可进行如下计算： 氮的消化率(食入氮粪氮)÷食入氮 沉积氮食入氮(粪氮尿氮) 氮的总利用率沉积氮&#

22、247;食入氮氮的生物学价值(BV)沉积氮÷吸收氮尤其是单胃动物，氮的沉积除了受动物的性别、年龄和遗传因素的影响外，另一重要影响因素是饲粮蛋白质的数量和质量。通过氮平衡实验确定蛋白质的需要应注意的是，实验饲粮蛋白质水平能满足需要，必需氨基酸的数量足够、比例恰当以及其它营养物质适量，使动物能充分发挥遗传潜力。如果要测定某个饲料或饲粮蛋白质的利用率，则采用限食。原则是食入蛋白质(氨基酸)的量不超过或稍低于动物所需要的量。二、 能量平衡实验 能量平衡实验用于研究机体能量代谢过程中的数量关系，从而确定动物对能量的需要和饲料或饲粮能量的利用率。能量平衡实验也是研究能量代谢的方法。估计能量平衡的

23、途径有两种：一种是根据摄入饲料能量的去向，分为粪、尿、脱落皮屑、毛、营养物质沉积(生长肥育)、产品(奶、蛋、毛)和维持生命活动的机体产热几个部分。只要取得各个组分的能值，能量的需要和各阶段利用率即可算出。除维持机体活动的产热，其它组分的能值都可直接燃烧测定；另一途径是通过碳、氮平衡，因动物能量的来源都是含碳和氮的有机物，只要知道了食入饲料碳、氮的去向，根据碳、氮化合物的产热(常数)也可估计出动物对能量的需要和饲料能量的利用率。 能量平衡实验根据动物机体产热估计方法的不同，常分为直接测热和间接测热法。 （一）直接测热法 将动物置于测热室中，直接测定机体产热。将食入饲料、粪、尿、脱落皮屑和甲烷（反

24、刍动物)收集，取样测其燃烧值。其它步骤同消化实验和氮平衡实验。根据一段时间(一般测定24小时)能量的收支情况，就可估计动物一个昼夜的能量需要和能量的利用率。表12-2为能量平衡的计算例子。直接测热法原理很简单，但测热室(柜)的制作技术却很复杂，造价也很昂贵。世界上采用直接测热法测定机体产热的并不多。表12-2 阉牛每日的能量平衡项 目(KJ)能量摄入(KJ)能量支出(KJ)6,988g梯牧草(猫尾草)(timothy hay)400g亚麻籽16,619g粪4,357g尿37g皮屑脱落物142g甲烷畜体产热机体增重116,0657,581 59,6215,0653687,93748,1102,5

25、45合计 123,646 123,646 维持+生长=48,110+2,545=50,655(KJ)； 饲料能量利用率=50,655/123,646=0.41； 引自 Maynard, L. A. （1979）p.206. （二）间接测热法 间接测热法是根据呼吸熵(RQ)的原理进行测定。因碳水化合物和脂肪在体内氧化产热与它们二者共同的RQ有一定的函数关系，所以，不管碳水化合物和脂肪表12-3 不同的呼吸熵所对应的耗O2和CO2生成的产热量RQ千焦/1升O2千焦/1升CO2千焦/克CO20.700.750.800.850.900.951.0017.09619.82820.08720.34720.

26、60220.85721.11728.00826.43925.10823.93722.89121.95421.117 14.259 13.460 12.782 12.213 11.652 11.175 10.749 引自 Maynard, L. A. (1979)p.211.各自氧化的比例如何，只要测得吸入O2的消耗量和排除CO2的体积，就可求得RQ。表12-3为一定RQ值时，消耗一升O2或生成一升或一克CO2相对应的产热量。O2、CO2和CH4(反刍动物)可通过呼吸测热室（柜)测定。机体蛋白质分解的产热可从尿氮生成量推算。表12-4是间接测热法测定小牛24小时产热(禁食状态产热)的计算例子。表

27、12-4 根据24小时的耗O2、CO2生成量和尿N估计产热基础数据O2消耗CO2生成尿 N蛋白质代谢数据：蛋白质氧化量 (14.8g×6.25)a产 热(92.5g×18KJ/g)aO2消耗(92.5g×0.96L/g)aCO2生成(92.5g×0.77L/g)a碳水化合物和脂肪代谢数据：O2消耗(392L-88.8L)CO2生成(310.7L-71.2L)非蛋白RQ(239.5/303.2)bRQ为0.79时消耗303.2L氧产热总产热(1665+6079)392L310.7L14.8 g92.5g1665KJ88.8L71.2L303.2L239.5

28、L0.796079KJ7744KJ a 每克蛋白质体内氧化产热18千焦耳，消耗0.96升氧和产生0.77升二氧化碳 b 当RQ为0.79时， 每升氧消耗产热是20.05KJ 引自 Maynard,L. A.（1979）p.212. 目前一般通过解方程组分别求得每消耗一升O2和每产生一升CO2各自的产热量，并考虑甲烷的产热量和扣除蛋白质氧化不完全的尿氮损失，然后用下式估计其总产热量： 总产热量（kJ）16.18×O2（升）×CO2（升）+2.17×CH4（升）-5.99N（克）（三）碳、氮平衡法 碳、氮平衡实验估计动物对能量的需要或饲料能量的利用率,需测定食入饲粮、

29、粪、尿、CH4和CO2的C和N的含量。采用此法是假设能量的沉积和分解只有脂肪和蛋白质。表12-5是用碳氮平衡法测定某一饲料能量利用率(沉积能)的一个例子。 表12-5 用碳、氮平衡法估计饲料沉积能第一阶段(基础饲粮)第二阶段(基础饲粮+被测饲粮)C(g)N(g)C(g)N(g)饲 料粪尿CH4CO22500600100130157016035120-3600700130160211020050140-相 差一、二阶段相差+100-+5-+500+400+10+5引自Kirchgessner,M. (1987)p.106.因蛋白质平均含碳52%，含氮16%，每克蛋白质产热23.8KJ；而脂肪含碳

30、76.7%、氮为零，每克产热39.7KJ。故，400g碳和5g氮的脂肪和蛋白的能值为： 5 （400-0.52×-） 0.16 5 39.7×- 23.8×-20607（KJ） 0.767 0.16 如果以每克碳的脂肪平均产热51.83KJ，每克氮的蛋白质比每克碳的脂肪少产热19.40KJ计，400g碳和5g氮的沉积能为： 51.83×400-19.40×5=20635(KJ)两种方法计算的结果基本一致。知道了沉积能、粪能、尿能和甲烷能，根据能量收支平衡情况，就可算出畜体产热。第四节 生长实验 生长实验也常称饲养实验，是通过饲予动物已知营养物质

31、含量的饲粮或饲料，对其增重、产蛋、产奶、耗料、每千克增重耗料、组织及血液生化指标等进行测定，有时也包括观察缺乏症状出现的程度，确定动物对养分的需要量或比较饲料或饲粮的优劣。生长实验是动物营养研究中应用最广泛、使用最多的综合实验方法，但由于影响实验结果的因素很多，实验条件难于控制得很理想，实验准确实施较困难。一、实验设计 可根据实验的目的和条件，按统计学的原理和方法进行实验设计。在营养研究中，生长实验常采用的设计有以下几种。 (一)对照(对比)实验 在营养研究中，如需考察某一营养因素或非营养因素对动物是否有影响，就可采用对照实验。将所有动物按随机化原则分成两组，一组为对照，喂基础饲粮（Based

32、 diet），另一组为处理组(基础饲粮加被考察的因子)。对照实验是最简单的设计。 (二)配对实验 为了使对照组和处理组的实验动物尽量一致，常选择各方面条件相同的动物，双双配成对，再将每对动物随机分到处理组和对照组，更确切地讲是互为对照。当需比较两品种或品系的动物、两种饲粮或两种饲料的差异时，适合用配对实验。在动物营养研究中，配对实验与对照实验的适用范围并无多大差异。在动物起始体重、血缘难一致时，也可按体重或血缘配对。(三)单向分类实验设计 与对照实验和配对实验相比，单向分类实验一般不设对照组，而是多个处理组。例如，要研究生长猪赖氨酸的需要，一般将饲粮赖氨酸设多个水平，看哪一个赖氨酸水平猪生长最

33、好(饲增重、料肉比)，其相应的赖氨酸水平即为最佳水平。 效应 · · · · · 需要量 剂量 图12-2 折线法评定需要量的原理 (四)随机化完全区组设计 在上面研究生长猪赖氨酸需要的实验中，如果实验猪来自三个养猪场，尽管猪的品种、年龄、体重和以前的饲粮都基本一样，但为了考察不同养猪环境、水质等是否会给实验带来影响，就可把三个养猪场看成三个区组，采用随机化完全区组设计。 (五)复因子实验的设计 在营养研究中，往往在研究某种营养物质的需要量的同时，又想确定另一种或二种营养物质的需要量或适宜比例，就需采用复因子设计。例如，在研究生长猪对赖氨酸的需

34、要时又想确定适宜的能量水平，就可将赖氨酸的需要和能量各设几个水平。如果还要进一步考虑环境温度的影响，可再设几个温度水平。在生长实验中超过三个因素以上的复因子实验是很少的。考察的因子愈多，条件愈难控制，除了统计分析麻烦，结果也不一定理想。 (六)拉丁方设计 拉丁方设计常用于产蛋家禽和泌乳牛短期的实验以及饲料养分消化率或代谢率的测定。因实验时间短，同一动物或同一实验组的动物可在不同时间接受多种处理。二、实验结果的线性分析法Y 标准 测样 0 x图12-3c 三点法 标准 测样 x图12-3d 标准曲线法 Y 标准 测样 log x log xs log xt图12-3b 平行线法 标准 测样 0

35、xs xt x 图12-3a 斜率比法在进行需要量的研究和饲料养分生物效价评定时，除采用上面的一些方法对饲养实验获得的结果，用方差分析进行统计处理外，也常需对结果作线性分析处理，以达到实验目的。常用的线性分析法有下面几种。 1.确定养分的需要量 (1)折线法 该法根据剂量与所测指标间的数量对应关系，选择效应基本稳定的几个点，建立一条与横坐标平行的回归直线，即斜率为零的直线；然后将效应随剂量反应变化大的点，即斜率比较稳定的点建立一条回归直线；两条直线交点所对应的剂量即为需要量(图122)。该法的缺点是实验点要求较多，选点数控制不好，难以达到目的。 (2)曲线法 曲线法基于大多数剂量-效应关系都是

36、曲线，以实验结果拟合曲线，求拐点值为最低需要量，约为最高需要量的70。该法不足之处是，如有异常点会影响结果的准确性。 2.评定养分生物效价 (1)斜率比法 将标准(营养)物质和拟评定的物质分别各设几个水平，基础饲粮相同。测得各自的效应指标值，建立如图123a的两条回归直线，即ysa+bsx和yt=a+btx，当ys=yt时，xs/xt=bt/bs。bt/bs即为斜率比，表示测定物质相当于多少标准物质。这显然是一种相对生物学效价。 (2)平行线法 标准物质和被测物质各设数个水平，分别测得效应指标值。剂量x取对数得ys(标准物质效应值)=as+bslog10x和yt(被测物质效应值)=at+btl

37、og10x。如果两条直线斜率相等，即bs=bt=b,如图12-3b所示,且当ys=yt时，则有log10(xs/xt)=(at-as)/b,(at-as)/b的反对数即为被测物质相当于标准物质量的相对生物效价。 (3) 三点法 在标准物质的剂量效应关系已很明确的情况下，不必象斜率比法或平行线法需设多个标准物质水平(点),设两点即可,而被测物质只要一点。被测物质的相对生物效价即为相当于同等效应时所需标准物质的量，见图12-3c。 (4)标准曲线法 是介于斜率比法或平行线法与三点法之间的一种方法。标准物质仍需设多个点，建立一条标准曲线(直线)；被测物质只需一点，见图12-3d。被测物相当于标准物的

38、相对生物效价的估计同三点法。三、实验动物、环境、饲粮及记录 （一）实验动物 在生长实验中，最困难的是实验动物的一致性。按统计学的原则，除被考察的因子外，其它条件应完全一致，即遵循“唯一差异原则”，才能提高实验的准确性，以达到预期的目的。在营养研究中，由于实验的效应是以动物的生长变化和饲料养分的利用率来反映，而动物自身的遗传特点、性别、年龄、体重和健康状况则是影响效应的重要因素。因此，选择条件一致的实验动物对于保证实验的成功具有重要的意义，但却是较困难的。特别是当实验所需动物较多时，要选择各方面条件一致的动物就更困难，没有一个比所需数量多得多（至少是1倍以上）的畜群，是很难作到较理想的。如果实验

39、各处理组可能产生的差异较小，对动物的一致性要求则更高。解决办法可适当增加重复，但最好是从母畜配种时就考虑其血缘、体况的一致性及产仔时间的同步性，同时保证有足够数量的母畜配种，以便提供较多的，条件较一致的可供选择的动物。（二）实验环境 要使实验获得成功，除了动物的一致性很重要，实验的环境条件是否理想一致也要考虑。主要是温度、湿度、气流速度及空气的清洁度。除了尽可能创造理想的实验条件外，在安排处理组实验动物时，尽可能在畜舍的不同部位，即不同的小气候区，如靠近门窗与畜舍中央，笼子的上层与下层等，都应尽可能有每个处理的一个或二个重复。（三）饲粮 实验饲粮的配合也是很严格的，除必须搞清实验的目的和影响实

40、验的一切营养及环境因素外，凡用作实验饲粮的原料也必须标准，并要测定所需的各种营养成分的含量，以保证实验饲粮尽可能符合设计要求。不容易测准确的指标，如氨基酸等可多测两次。如果实验期较长，实验饲粮需配几次，饲料原料应一次备齐，并妥善保存，天热应放冰柜或冻库中。（四）实验记录 实验指标的准确记录也十分重要。根据实验的目的一般都要观察、测定一些指标，而增重和饲料消耗几乎是任何生长实验都必须测定。因此，体重和饲料消耗必须尽可能准确，并作好记录。一般是早上空腹称重，每次称重都应是在同一时刻。饲料的消耗统计要做到绝对准确是有困难的。在动物自由采食情况下，饲料难免有所损耗。为尽可能准确，最好采用颗粒料。掉在料

41、槽外面的饲料，应尽量不受粪尿污染，而且要便于收集。 四、群饲与单饲在生长实验中，动物可群饲（几个动物同圈饲养），也可单饲（一个动物单独饲养）。群饲的优点是动物吃食有竞争，可能采食量较多，生长得更快，也节省设备和减少工作量。缺点是单个动物实际消耗的饲料无法进行统计，只能获得平均数。在个别动物健康状况不佳或死亡时，对其饲料消耗难于作出准确估计。群饲对于小动物较适合，可多设重复。在要求限制采食的实验中，群饲有可能使弱小动物采食不足，增大组内动物体重间的差异。单个饲养能避免群饲的缺点，但动物可能会减少采食量，从而影响实验结果。在实验动物体重均匀度不够理想时，将增加组内误差，影响处理间差异的显著性。五、

42、任食与限食 任食（ad libitum）是指动物自由接触饲料，任意采食或自由采食。限食（Controlled feeding）则是对动物的采食进行一定的限制。生长实验常涉及任食与限食。评定动物的营养需要、比较饲料或饲粮的差异以及环境温度和其它非营养因素对生产性能的影响，为使动物都有同等的机会，充分发挥动物和饲料的最大潜力以达到实验目的，任食则是必要的。限食多用于评定饲料的利用率和考察受采食量影响的因素，如动物生长速度、能量和蛋白质沉积与采食量的关系。六、纯合饲粮和实验动物 使用纯合饲粮（Purified-diet）和实验动物(大鼠和小白鼠)是近代营养研究的两大重要特点。在确定人和动物必需营养因

43、子的研究中，几乎都是用实验动物和纯合饲粮完成的。在确定最低需要量时，也常使用纯合饲粮。 (一)纯合饲粮 纯合饲粮是指配制饲粮时不用天然饲料，所有成分都是由纯的营养素组成，如合成氨基酸、纯化的淀粉、葡萄糖或蔗糖等。这样易于配制除被考察的营养因子外，其它营养物质都适量的实验饲粮。但饲粮全部由纯化物质组成，成本高昂。因此，只要能满足实验要求，可用半纯合饲粮，即采用部分天然饲料，部分纯化饲料。在确定畜禽最低营养需要量的研究中，因不可能用耗料少的实验动物，常采用半纯合饲粮。 (二)实验动物 大鼠和小白鼠等实验动物的生理特点类似于人和哺乳动物，而且生命周期短、繁殖快、血缘也容易做到一致，用作实验研究既有一

44、定代表性，结果也较可靠，同时又能缩短研究的周期和节约大量经费和人力。它们在氨基酸、微量元素和维生素的需要及其缺乏症的研究中发挥过巨大的作用。凡是不宜直接在人和大动物上作实验研究的问题都可先用大鼠和小白鼠进行研究。第五节 比较屠宰实验 在平衡和生长实验中有时为进一步了解动物机体成分的变化和评定胴体品质，必须屠宰动物，以比较实验组与对照组（常为实验前后）的差异，故称为比较屠宰实验。由于实验的目的和要求不同，屠宰的方式和测定的指标也不尽相同。一、比较屠宰实验的适用范围（一）比较动物不同生长发育阶段体成分的变化，可以是总体成分，也可以是各组织器官的成分变化，需定期屠宰有代表性的动物。 （二）比较不同营

45、养水平对体成分的影响，一般在生长实验的基础上为获得更多、更详细的资料。例如，为了进一步了解饲粮营养水平对机体能量、蛋白质、脂肪、骨骼钙、磷以及肝、肌肉等组织器官中微量元素和维生素含量的影响，需在饲养实验基础上再进行屠宰实验。 （三）比较不同品种或品系的动物沉积蛋白质和脂肪的能力，常饲予不同品种或品系的生长动物同样的饲粮，然后进行屠宰分析。二、屠宰方法和测定指标 (一)屠宰方法 动物的屠宰可先放血，收集血液称重取样。也可不放血，先用药麻醉，再从血管或心脏注入凝血剂，然后剖腹清除消化道内容物。屠体经冷冻后粉碎。骨骼的粉碎较困难，一般需粉碎2-3次。另外，机体实质器官含脂肪多，粉碎后的干燥样品难通过40目网筛，较粗的骨粒不便分离和再次进行粉碎。样品中含的骨粒较粗，对灰分和粗蛋白的分析影响较大。 对于大动物，若需进行胴体品质测定，或只需对组织器官取样分析，以放血屠宰为宜。屠宰实验最大缺点是耗费资金和人力，尤其是进行皮、骨、肉、脂肪分离。各种组织分离的纯度和标准也难掌握一致。 (二)测定指标 营养学上对屠体或组织主要进行氮(蛋白质)、能量、矿物元素及某些酶活性的测定。对胴体品质作检查测定常包括肌肉颜色