第七章能量代谢

第七章能量代谢第一页，共五十八页，编辑于2023年，星期四本章目的：了解和熟悉能量来源与测定，掌握饲料能量在动物体内的转化过程和各种能值的概念及影响因素。本章重点：１、能量及各种能值的概念２、饲料能量在动物体内的转化过程３、影响能量转化的因素本章难点：饲料能量效率第二页，共五十八页，编辑于2023年，星期四第一节能量的概念及其来源、衡量与测定第二节饲料能量在动物体内的转化第三节动物能量需要的表示体系第四节饲料能量效率主要内容第三页，共五十八页，编辑于2023年，星期四第一节能量单位及能量来源一、能量的基本概念二、动物的能量来源三、能量的衡量单位四、能量的测定第四页，共五十八页，编辑于2023年，星期四1、能量：做功的能力（或物质运动的动力）。以热能、光能、机械能、电能和化学能等不同形式表现出来。2、有效能：饲料能量不能完全被动物利用，其中可被动物利用的能量——（化学能）称为有效能。有效能的含量反映饲料能量的营养价值，称为能值。动物要维持生命和进行生产，需要能量供给，只有贮存于饲料营养物质分子中的化学能才是动物可利用的唯一形式。一、能量的基本概念第五页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

化学能是物质在化学反应中吸收或放出的能量。物质在体内代谢中，同时伴随能量的代谢转换过程。动物通过采食饲料能量，将植物能转化为动物能，尤其反刍草食家畜，可以利用人类不能利用的秸秆等农副产品，转化为动物能供给人类。一、能量的基本概念第六页，共五十八页，编辑于2023年，星期四1.主要来源主要来源于碳水化合物、脂肪和蛋白质。CHO：是哺乳动物和禽类能量的主要来源，因其含量最高，来源丰富。各种单糖、寡糖和淀粉是单胃动物能源；以上+纤维素+半纤维素是反刍动物主要能量来源。蛋白质：在体内不能完全氧化，用作能源价值昂贵，产氨多，不宜作能源。但它是鱼类的主要能源物质。EE、FA：可以完全氧化，能量含量高，但饲料含量少不是主要能量来源，而是重要来源。二、能量来源第七页，共五十八页，编辑于2023年，星期四第八页，共五十八页，编辑于2023年，星期四2、特殊来源——体贮糖元、脂肪和蛋白动物在绝食、饥饿、产奶、产蛋时饲料来源的能量无法满足需要，只可缓冲临时需要，保持机体内环境稳定，能量利用效率很低。二、能量来源第九页，共五十八页，编辑于2023年，星期四二、能量来源第十页，共五十八页，编辑于2023年，星期四1、国务院1984年2月27日发布《关于我国实行法定计量单位的命名》中规定，以焦尔（J）作为能量、功和热的法定计量单位。为了方便采用倍数计量单位，用千焦（KJ）或兆焦（MJ）表示。1MJ=103KJ=106J三、能量的衡量单位第十一页，共五十八页，编辑于2023年，星期四2、其它单位卡（calorie）1克水从14.5℃——17.5℃需量lcal=4.184J1J=0.239cal热姆（Therm）≈1Mcal表示饲料的净能和生产能，模棱两可，使用少。淀粉价（SE）德国等欧洲，净能体系1㎏大麦=2356Kcal肥育净能饲料单位（FU）北欧，净能体系，1㎏大麦=1650Kcal肥育净能三、能量的衡量单位第十二页，共五十八页，编辑于2023年，星期四1、方法营养学中采用燃烧法测定物质释放的化学能，即燃烧热或总能。2、仪器氧弹式热量计（Oxygenbombcalorimeter）四、能量的测定第十三页，共五十八页，编辑于2023年，星期四四、能量的测定第十四页，共五十八页，编辑于2023年，星期四有机物CHON其它燃烧（kJ/g）碳水化合物446500017.50脂肪7712110039.54蛋白质5272216323.64二、能量来源3、三大营养物质能量第十五页，共五十八页，编辑于2023年，星期四4、燃烧热与体内生物氧化产热比较（误差）CHO和脂肪在体内完全氧化时，所产热量与热量计测定值完全相同，蛋白在体内氧化时首先脱氨基，使其转变成尿素、尿酸或肌酸酐等，随尿排出体外，使一部分能量损失。每克蛋白比热量计测值少5.44KJ≈CHO，脂肪产热≈2.25×CHO或蛋白。四、能量的测定第十六页，共五十八页，编辑于2023年，星期四第二节能量代谢一、饲料能量在动物体内的转化（分配）二、各种能量含义及测定第十七页，共五十八页，编辑于2023年，星期四总能GE消化能（DE）粪能（FE）①未消化饲料②粪代谢产物（MFP）代谢能（ME）尿能（UE）①养分代谢产物②集体分解产物气体能（Eg）净能（NE）热增耗（HI）①发酵热（HF）②养分代谢热（HNM）生产净能（NEp）维持净能（NEm）①基础代谢②随意运动③体温维持动物总产热一、饲料能量在动物体内的转化第十八页，共五十八页，编辑于2023年，星期四1、概念：总能是指饲料有机物质完全氧化燃烧生成二氧化碳、水和其他氧化物时释放出来的能量。即：饲料完全燃烧所释放的能量或：饲料养分中所含的化学能。主要是碳水化合物、脂肪和蛋白质能量的总和。二、各种能值含义及测定（一）总能（GE，grossenergy）第十九页，共五十八页，编辑于2023年，星期四2、测定（1）直接测定：氧弹式测热计（2）间接推算：（无条件情况下）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、总能（grossenergy，GE）第二十页，共五十八页，编辑于2023年，星期四3、应用总能取决于三大有机物含量，与分子中C/H、O、N含量相关，C/H高，O越低，则能量越高。不能反应饲料学价值的差异。一些低质饲料与优质饲料有相同的GE值，但被动物利用能量价值不一样。总能只表明饲料经完全燃烧后化学能——热能的多少，并不说明被动物利用的有效程度。总能是评定代谢过程中其它能值的基础。一、总能（grossenergy，GE）第二十一页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

概念：

消化能：饲料可消化养分所含能量的总和，即动物摄入饲料的总能与粪能之差。消化能（DE）=总能（GE）-粪能（FE）由于粪中含粪代谢产物，按上式计算的消化能为表观消化能（ADE）

二、消化能（digestibleenergy，DE）第二十二页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

粪能：粪中所含的能量（不能消化的养分随粪便排出）。粪能的来源：未消化的饲料

内源性物质：

-消化酶

-消化道脱落组织

-消化道微生物及代谢产物二、消化能（digestibleenergy，DE）内源性物质所含的能量称为代谢粪能（FmE）第二十三页，共五十八页，编辑于2023年，星期四真消化能

=总能-（粪能-内源物质所含的能量)

即:TDE=GE-（FE-FmE）

FmE：代谢粪能表观消化能（ADE）（TDE）真消化能TDE反映饲料的值比ADE准确，但测定困难二、消化能（digestibleenergy，DE）第二十四页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

2、表观消化能测定（1）直接测定：消化试验GE-FE（2）间接推算：

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）第二十五页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

3.影响消化能的因素（1）动物种类反刍动物粪能损失20～50%，猪20%。（2）年龄与个体幼龄吮乳动物粪能损失<10%。（3）日粮组成低质粗料粪能损失高反刍动物采食粗料粪能损失40～50%，精料20～30%。消化率取决于CF含量：DE（MJ/Kg）=17.15-0.41CF（4）饲料给量多，粪能损失多。（5）测定方法直接法或间接法；动物头数、取样、分析二、消化能（digestibleenergy，DE）第二十六页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

1.概念：

代谢能：即食入的饲料消化能减去尿能（UE）及消化道气体的能量（Eg）后，剩余的能量，也就是饲料中能为动物体所吸收和利用的营养物质的能量（可利用能）。

ME=DE-（UE+Eg）=GE-FE-UE–EgEg主要针对反刍动物甲烷（CH4）的损失，对于单胃动物气体能可忽略不计三、代谢能（metabolizableenergy，ME）第二十七页，共五十八页，编辑于2023年，星期四尿能（UE）：被吸收的营养物质进一步参与机体代谢，其中饲料蛋白质和代谢机体蛋白质不能充分被氧化，以含氮化合物的形式排出，这些由尿中排出物质中的能量被称为尿能。※尿能取决于蛋白质的高低和AA平衡。※测定不同动物尿中含N量，就能测出尿能猪：尿素UE=28MM为尿素含量禽：尿酸UE=34MOMO为尿酸含量反刍动物：尿素UE=31MM为尿素含量三、代谢能（metabolizableenergy，ME）第二十八页，共五十八页，编辑于2023年，星期四气体能（Eg）：消化道发酵产生气体所含能量。甲烷能占总能3%~10%。绵羊：甲烷（g）=2.14x+9.80x为可消化碳水化合物的百分数牛：甲烷（g）=4.012x+17.68x为可消化碳水化合物的百分数三、代谢能（metabolizableenergy，ME）第二十九页，共五十八页，编辑于2023年，星期四AME=GE-FE-UE-EgTME=总能-粪能-代谢粪能）-（尿能-内源尿能）-气体能即：TME=GE-（FE-FmE）-（UE-UeE）-Eg内源尿能（UeE）：

尿中能量除来自饲料养分吸收后在体内代谢的产物外，还有部分来自体内蛋白质动员分解的产物，后者称为内源氮，所含能量为内源尿能（urinaryenergyfromendogenousoriginproducts）。2.表观代谢能（AME）和真代谢能（TME）三、代谢能（metabolizableenergy，ME）第三十页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

ME受体内N沉积的影响氮校正代谢能：根据体内氮沉积进行校正后的代谢能。、主要用于家禽。校正公式：AMEn=AME-RN*34.39TMEn=TME-RN*34.39RN：家禽每日沉积的氮量3.氮校正代谢能（MEn）三、代谢能（metabolizableenergy，ME）第三十一页，共五十八页，编辑于2023年，星期四（1）直接法：代谢试验（2）间接法：反刍动物：ME=DE×0.82猪：ME=DE×｛96-(0.202×CP%)｝/100

式中：0.202CP每增1%尿能增加0.20296%ME/DE基本百分数。鸡：ME=GE×GE代谢率（%）4.代谢能测定三、代谢能（metabolizableenergy，ME）第三十二页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

ME=总能-粪能-尿能-气能⑴影响饲料消化的因素（CF）粪能⑵碳水化合物含量气体能⑶蛋白质水平尿能⑷AA平衡尿能5.影响代谢能的因素三、代谢能（metabolizableenergy，ME）第三十三页，共五十八页，编辑于2023年，星期四能够真正用于动物维持生命和生产产品的能量，即饲料代谢能扣除饲料在体内的热增耗后剩余的那部分能量。绝食动物饲给饲粮后，产热量增加，增加的那部分热量损失掉了，这个部分热量就叫热增耗。体增热=采食动物产热量-绝食动物产热量1.定义NE=ME-HI=GE-DE-UE-Eg–HI2.热增耗（HI）四、净能（NetEnergy，NE）第三十四页，共五十八页，编辑于2023年，星期四⑴消化过程产热，消化道运动产热。⑵营养物质的代谢做功产热。⑶营养物质代谢增加了器官肌肉活动所产生的热量。⑷肾脏排泄做功产生热量。⑸饲料在胃肠道发酵产热。3.产生热增耗的原因四、净能（NetEnergy，NE）第三十五页，共五十八页，编辑于2023年，星期四⑴动物种类主要体现在反刍动物和单胃动物的区别。⑵养分组成不同的营养素热增耗不同。饲料中蛋白质或AA过高，会引起热增耗增加。脂肪体增热最低。脂肪转化为体脂的效率高。碳水化合物居中。4.影响热增耗大小的因素四、净能（NetEnergy，NE）第三十六页，共五十八页，编辑于2023年，星期四⑶饲养水平热增耗随饲养水平的增加而增加，夏季动物本能地降低采食量。饲料中的CF和饲料形状饲料中缺乏某些矿物元素或维生素时，热增耗增加。四、净能（NetEnergy，NE）第三十七页，共五十八页，编辑于2023年，星期四指饲料能量用于沉积到产品中的部分，也包括用于劳役做功的部分。根据其目的的不同，可分为增重净能、产蛋净能，产奶净能，产肉净能，产毛净能等。维持动物生命活动，适度随意运动和维持体温恒定所耗能量。这部分能量最终以热的形式散失。5.维持净能（NEm）6.生产净能（NEp）

四、净能（NetEnergy，NE）第三十八页，共五十八页，编辑于2023年，星期四体温恒定产热：饲料，体组织散热：蒸发散热、呼吸、皮肤出汗非蒸发散热传导、对流、辐射环境温度影响两个过程的强弱比例，也影响饲料的能量分配1、通过影响动物的热调节来影响饲料能量的利用效率。五、环境温度对能量代谢的影响第三十九页，共五十八页，编辑于2023年，星期四2、等热区：在环境温度的某一范围内，动物不需要提高代谢率，只靠物理调节（蒸发、传导、对流、辐射），即可维持体温的恒定，通常将这一温度范围称为等热区。等热区内动物的代谢率最低。3、临界温度:等热区的下限点温度叫下限临界温度，或简称临界温度。4、上限温度：等热区的上限点温度叫上限温度。五、环境温度对能量代谢的影响第四十页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

等热区能量利用最高。环境温度超过等热区高限，动物产热可能有点下降，但随着环境温度升高，动物机体代谢加快，产热增加。环境温度低，动物本能增加采食。环境温度高于一定值，动物本能降低采食量，减少体增热。通过饲养管理，扩大等热区。低温下，每下降1℃，20kg猪多需13g饲料。五、环境温度对能量代谢的影响第四十一页，共五十八页，编辑于2023年，星期四一、表示体系二、能量体系间的转化关系第三节动物能量需要的表示体系第四十二页，共五十八页，编辑于2023年，星期四考虑了粪能损失，准确性小于代谢能和净能，猪多采用消化能体系。2、代谢能体系在消化能的基础上，考虑了尿能和气体能的损失，比消化能准确，但测定困难。代谢能体系主要用于家禽。1、消化能体系一、表示体系第四十三页，共五十八页，编辑于2023年，星期四不但考虑了粪能、尿能、气能的损失，还考虑了热增耗的损失，比消化能和代谢能都准确。但测定难度大，费工费时。

反刍动物多采用净能体系。净能体系是动物营养学界评定动物能量需要和饲料能量价值的趋势。3、净能体系一、表示体系第四十四页，共五十八页，编辑于2023年，星期四各种动物的适用能量体系：猪：DEME一般用DE禽：AMETME一般用AME反刍动物：NE

DEMENE

反刍动物（牛）1008250-60单胃动物（猪）1009670二、能量体系间的转化关系第四十五页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

TDN是可消化粗蛋白、可消化粗纤维、可消化无氮浸出物和2.25倍可消化粗脂肪的总和.TDN=X1+X2×2.25+X3+X4X1：可消化粗蛋白;X2：可消化粗脂肪

X3：可消化粗纤维;X4：可消化无氮浸出物可消化总养分（TDN）二、能量体系间的转化关系第四十六页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

1kgTDN=18.4MJDE=15.1MJME

由于TDN没有考虑气能的损失，因此过高估计动物，尤其对反刍动物利用粗饲料能量价值。TDN可换算成DE或ME二、能量体系间的转化关系第四十七页，共五十八页，编辑于2023年，星期四第四节饲料能量效率一、营养物质在体内的分解及合成的能量效率二、生产中饲料能量利用效率三、影响饲料能量利用率的因素第四十八页，共五十八页，编辑于2023年，星期四动物采食饲料经消化吸收后，营养物质：（1）氧化产生ATP——氧化供能效率：指1mol营养物质在体内氧化产生ATP键能总和与该物质的燃烧热之比。（2）合成产品——产品合成能量效率：产品的燃烧热/用做合成的养分燃烧热。由于理论计算没有考虑营养物质周转代谢和贮存前的转运以及内分泌系统进行调节等所耗能量，所以实际用动物实验测定的能量效率低。一、养分在体内分解及合成的能量效率第四十九页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

（一）基本概念1、饲料能量效率：动物利用饲料中能量转化为产品净能的效率。即投入能量与产出能量比率。2、能量总效率：产品产出中所含能量与进食饲料的有效能（消化能或代谢能）之比。总效率=产品能值/进食有效能3、能量净效率：动物在饲喂维持以上能量水平时产出的产品能值与扣除用于维持所需有效能之比。消除体重影响。

净效率=产品能值/（进食有效能-维持有效能）二、生产中饲料能量利用效率第五十页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

（二）各种动物不同生产目的对DE、ME的利用率1、不同动物猪：少数国家采用消化能评定饲料的能量价值，大多数采用代谢能。一般DE→ME96%，ME→NE66～72%。禽：采用代谢能，ME→NE75～80%反刍动物：净能（我国）和代谢能DE→ME76～86%

ME→NE30～65%二、生产中饲料能量利用效率第五十一页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

（二）各种动物不同生产目的对DE、ME的利用率2、不同生产目的，能量利用效率不同一般，维持>产奶>生长、肥育>妊娠、产毛ME：反刍动物生长肥育效率40～60%，妊娠合成10～30%猪：生长71%妊娠合成41～50%二、生产中饲料能量利用效率第五十二页，共五十八页，编辑于2023年，星期四

（一）动物的种类、性别、年龄及个体不同种类动物能量代谢强度不同，ME用于生长育肥的效率猪禽等非反刍动物要比反刍动物