饲料学：第三章 饲料营养价值评定

饲料学FeedScience第三章饲料营养价值评定饲料营养价值的定义饲料营养价值评定的思路饲料营养价值是指饲料本身所含的养分以及这些养分被动物消化、吸收、利用以及满足机体需要的程度。化学分析消化试验代谢试验饲养试验养分含量消化量代谢量利用量百分含量消化率代谢率转化率饲料营养价值饲料营养价值评定体系养分化学含量及总能的测定消化/代谢性评定生物学价值评定概略养分分析法VanSoest洗涤剂体系纯养分分析法近红外光谱法(NIR)综合评价指数养分消化率与饲料消化能含量养分代谢率与饲料代谢能含量养分绝对生物学价值养分相对生物学价值饲料净能含量第一层养分种类与绝对含量第二层进入体内或参与代谢的程度和数量第三层真实利用或转化产品的效率和数量养分化学含量及总能的测定饲料养分的表示方法计量单位百分数（%）常用于表示饲料中某养分在饲料中的重量百分比，如

概略养分、常量元素、氨基酸含量等。毫克/千克（mg/kg）常用于表示微量元素、水溶性维生素等养分。国际单位（IU）常用于表示脂溶性维生素、抗生素、酶等物质。样品状态

鲜样基础：指未经处理的按采集时的状态测定的养分的含量，数值受水分含量影响大，可比性差；风干基础：指在空气中自然存放基础或自然干燥状态，接近饲料的

存放和饲喂状态；一般水分含量在12%左右。绝干基础：指100%干物质状态，完全排除了水分的干扰，但有时需

要换算。概略养分分析样品105℃/3h水分干物质550℃/3hH2SO4/CuSO4420℃乙醚72℃回流浸提灰分粗蛋白粗脂肪粗纤维无氮浸出物1.25%H2SO41.25%NaOH各煮沸30min=100-水分-粗灰分-粗蛋白-粗脂肪-粗纤维概略养分的指标内涵水分

游离水、结合水和挥发性成分；无氮浸出物

淀粉、游离单糖和低聚糖、果胶、部分半纤维素，有机酸、水溶性色素和维生素。粗纤维部分半纤维素，大部分纤维素和木质素；粗脂肪

脂肪、蜡质、树脂及脂溶性色素和维生素；粗蛋白

饲料总氮×6.25(转化系数)，真蛋白质和非蛋白含氮物；粗灰分

各种矿物质的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐和氧化物；概略养分分析方法的优缺点优点分析简单快速，使用仪器相对简单，分析成本较低；历史悠久，应用广泛，不同饲料样品养分数据库较完整，

可供参考和相关分析。缺点指标简单(仅6项)，不能满足现代营养学的需要(约30~40项)；指标划分界限模糊，未考虑划入同一组分中不同营养成分

间化学性质和营养学意义的差别；

部分指标分析变异度较大，如粗蛋白和无氮浸出物。概略养分相关指标分析仪器

鼓风干燥箱凯式定氮仪粗纤维全自动分析仪全自动脂肪测定仪电热式马弗炉微波马弗炉VanSoest洗涤剂体系VanSoest(1963)提出了ADF（AcidDetergentFiber,酸性洗涤纤维）测定方法用来改善粗纤维测定方法的不足

，并于1967年提出了NDF（NeutralDetergentFiber,中性洗涤纤维)的测定方法。在该体系下，可获得样品的NDF、ADF和ADL（AcidDetergentLignin，酸性洗涤木质素）等指标，使得细胞壁的组分划分更精细。

该体系起初主要用于牧草（粗饲料）的评定，但此后也被延伸应用于能量饲料的纤维成分评定。牧草3%SDS煮沸1h中性洗涤纤维（NDF）酸性洗涤纤维（ADF）2%CTAB煮沸1h72%H2SO430℃3h酸性洗涤木质素（ADL）500℃2h灰分中性洗涤可溶物（NDS）酸性洗涤可溶物（ADS）水解液（纤维素）燃烧失重（木质素）SDS：SodiumDodecylSulfate，十二烷基硫酸钠；CTAB：CetylTrimethylammoniumBromide，十六烷基三甲基溴化铵。VanSoest洗涤剂体系操作步骤VanSoest洗涤剂体系的指标内涵NDS

细胞内容物和特殊牧草中的果胶；ADL

由木质素和少量矿物质或杂质组成；水解液

纤维素ADF-ADL；ADF

由纤维素、木质素和少量矿物质组成；ADS

半纤维素

NDF-ADF；NDF

细胞壁成分，主要由半纤维素、纤维素、木质素、少量蛋白质和矿物质组成；灰分矿物质与杂质。木质素

ADL-灰分。VanSoest洗涤剂体系的优缺点优点

对细胞壁组分的划分较准确，主要用于粗料质量的评价。缺点

该体系下果胶几乎全部可溶，低估了细胞壁的含量；分析淀粉含量较高的能量饲料，需额外加入耐热α-淀粉酶，

否则淀粉不易去除；存在蛋白质（含美拉德反应产物）残留问题。纯养分分析法

利用精密的分析仪器和先进的分析技术，测定样品中的各种氨基酸、脂肪酸、维生素、矿物元素等成分，以达到深入了解饲料的营养特性的目的。氨基酸HPLC：HighPerformanceLiquidChromatography，高效液相色谱样品粉碎（100目）脱脂（EE＞6%时）酸水解/碱水解（Trp）/过甲酸氧化柱前/柱后衍生化HPLC分离氨基酸百分含量氨基酸的分析步骤全自动氨基酸仪及标准品分析图谱脂肪酸油脂提取BF3-甲醇甲酯化酸法/碱法/酸碱综合法水解GC测定脂肪酸的分析步骤GC：GasChromatography，气相色谱

脂肪酸具有一定的挥发性，可用气相色谱法测定。但长链脂肪酸的沸点高，高温气化不仅测定速度慢，且一些不饱和脂肪酸易发生分解，故可采用甲酯化，使之转变为低沸点的衍生物后进行测定。脂肪酸的气相色谱图矿物质样品粉碎（35目）干法/湿法消解原子吸收光谱法（AAS）/原子发射光谱法（AES）/比色法标准曲线矿物元素含量的分析步骤AAS:AtomicAbsorptionSpectrometry;AES:AtomicEmissionSpectrometry测定矿物元素涉及的主要仪器微波硝解仪原子吸收光谱仪原子发射光谱仪紫外/可见分光光度计维生素维生素的测定方法一般有液相色谱法、比色法和微生物效价评定法。维生素类型测定方法国标代码维生素A高效液相色谱法GB/T17817-2010叶黄素高效液相色谱法GB/T23187-2008维生素B1荧光分光光度法、高效液相色谱法GB/T14700-2002维生素B2荧光分光光度法、高效液相色谱法GB/T14701-2002维生素B6高效液相色谱法GB/T14702-2002维生素B12高效液相色谱法GB/T17819-1999维生素C邻苯二胺荧光法GB/T17816-1999维生素D3高效液相色谱法GB/T17818-2010维生素E高效液相色谱法GB/T17812-2008维生素K3高效液相色谱法GB/T18872-2002烟酸、叶酸高效液相色谱法GB/T17813-1999泛酸高效液相色谱法GB/T18397-2001d-生物素高效液相色谱法、分光光度法GB/T17778-2005氯化胆碱离子色谱法、雷氏盐分光光度法GB/T17481-2008测定饲料中维生素含量的国标方法纯养分分析方法的优缺点优点

对养分的定性和定量较准确；

可排除其他组分的干扰，实现研究组分的动态定向监测。缺点

对测定所需仪器设备的要求较高；测定费用较高；对操作技能具有一定的要求。近红外分析技术(NearInfraredSpectroscopy,NIRS）是利用各种养分(化合物官能团)在红外波谱区(700~2500nm)的特征吸收谱带，使用数学模型和统计方法进行定量。近红外分析技术近红外分析技术的应用成分分析

分析饲料中水分、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、氨基酸、维生素、植酸、棉酚等成分；质量监控

用于饲料加工过程的在线分析（美拉德反应、霉菌污染、饲料掺假）。营养价值评定

用于青贮饲料的采食量和有机物消化率测定；近红外分析技术的优缺点优点

适合快速分析，操作简便，一次可测定多种成分，样品不损失，不需化学试剂，维持费用低。缺点

依托于可靠的样品数据库和统计分析方法，样品制备是干扰分析的误差的主要因素。综合评价指标：必需氨基酸指数(EAAI)必需氨基酸指数（EAAI,EssentialAminoAcidIndex）以全卵蛋白为标准物，计算待测饲料中10种必需氨基酸含量与标准物中对应氨基酸含量百分比的几何平均数。总能测定根据饲料能量在动物体内的转化规律，可将饲料能量分为总能和有效能两部分。准确测定饲料或粪、尿、动物产品的热值是研究动物能量代谢的基本方法。关系式：饲料燃烧热=水吸热+水当量(仪器吸热+实验期间散热)–燃烧丝的燃烧热消化/代谢性评定消化试验主要用于评价动物的消化能力，衡量饲料的可消化性。消化试验体内消化试验（invivo）体外消化试验（invitro）尼龙袋法人工消化液消化道消化液全收粪法指示剂法肛门收粪回肠末端收粪套算法内源指示剂外源指示剂体内消化试验全收粪法

准备试验笼具和相关试验用具

选择生长发育、营养状况、食欲、体质均正常的健康供试动物

，一般选

择公畜，以便于粪尿分离。

供试动物数量：每种饲料牛3头，猪4~5只，禽8~15只。

试验饲粮的准备：参照动物营养需要，根据试验动物采食量与试验天数估

算所需饲料的总量，一次配齐，并按每日每头(组)称重分装，同时取样测

定其中水分和养分含量。试验动物与条件准备试验期

预试期：排空消化道内原有饲料，适应试验日粮和环境；牛羊10~14天，

猪5~10天，禽类3~5天；观测动物的采食习性、采食量和排粪规律。

试验期：准确记录每天的采食量，回收剩余饲料；全部收集3~5天的粪

便(代谢试验同时收集尿液)，取样保存；试验周期与预试期时间相同。样品处理粪样需经酸化、防腐处理后，-20℃保存，以减少氨氮损失。样品用于分

析前，需将鲜样制成风干样品，并计算初水分的含量。记录采食量第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天收粪第1天第2天第3天第4天第5天回肠末端收粪法

由于动物的后肠微生物发酵既能分解食糜中剩余的氨基酸，也能合成菌体氨基酸，因此可导致排出物中氨基酸组成改变，从而掩盖单胃动物对饲料氨基酸的真实消化状况。主要采用的方法：回-直吻合术法、回肠末端瘘管法、盲肠切除法（禽）。指示剂法指示剂法是根据指示剂随饲料摄入和排出浓度的变化，推测营养素被消化的程度。指示剂的选择要求

含量稳定，与饲料同步移动，测定方便

在消化道内不消化、不吸收，回收率100%

在饲料及粪样中含量必须具有高度均匀性与代表性

添加量少(<0.5%)，背景值低

对动物无毒副作用指示剂的种类

内源性指示剂

SiO2、木质素、酸不溶灰分和蜡质等外源性指示剂

Cr2O3、TiO2、BaSO4、PEG和Cr-EDTA等指示剂法的计算公式式中，DN：日粮中养分N的消化率（%）；Ir：日粮中指示剂的含量(%)；If：粪中指示剂的含量(%)；Nr：日粮中养分N的含量(%)；Nf：粪中养分N的含量(%)。例：利用外源指示剂法测定日粮粗蛋白消化率时，假定日粮中指示剂浓度为0.2%，粗蛋白浓度为20%；粪中指示剂浓度为0.5%，粗蛋白含量为25%，请计算日粮粗蛋白的表观消化率，并写出计算过程。指示剂法计算举例指示剂法的优缺点优点

可减少收集全部粪便的麻烦，省时省力，尤其是在收集全部粪

便困难的情况下（放牧、采食量过大、部分消化道消化率测

定），采用该法更具优越性。缺点

指示剂的回收率一般很难达达到100%；进入动物体内的指示剂与食糜会经常发生分离；指示剂自身的分析误差和测值准确性与重现性较难把握。套算法当试验饲粮的营养极端不平衡，含抗营养因子/毒素高或适口性差时，会造成饲粮无法单一饲喂。此时，一般采取套算法测定该饲粮养分的消化率。套算法一般需经过两次消化试验才能得出需要的结果。假定基础饲粮的消化率在两次消化实验中保持稳定，养分消化率具有可加性。第一次消化试验：测定基础日粮的营养物质消化率；第二次消化试验：试验日粮=基础饲粮（80%~50%）+待测原料

（20%~50%），在相同试验条件下测定试验日

粮的消化率。试验方法套算法计算公式式中，DB：基础日粮的养分消化率；DT：试验日粮的养分消化率；f：试验日粮养分中待测饲料养分所占的比例。套算法计算举例例：某试验要测定某蛋白质饲料（CP含量40%）中蛋白质的消化率。第一次测得基础饲粮（CP含量20%）粗蛋白消化率为72%；第二次5天共喂5Kg（基础饲粮80%+20%待测饲料），测得粪中排出粗蛋白300g，求该蛋白质饲料蛋白质消化率。套算法的注意要点由于饲料间的互作及其他条件的影响，套算法假定的的基础日粮养分消化率在两次测定中保持一致的条件很难达到。为保证测定结果相对准确，需保持基础日粮养分消化率的稳定。基础日粮应是营养平衡的配合饲料，且基础日粮中含约10%的待测饲料

；两次试验所需的基础日粮一次性配齐；待测饲料在试验日粮中替代基础日粮的比例不宜太低，一般20%~50%为宜。尼龙袋法

尼龙袋法主要用于反刍动物饲料中干物质、粗蛋白质和淀粉等养分的瘤胃降解率的测定。随着反刍动物的瘤胃动态降解动力学体系在饲料配方设计与生产实践中的广泛应用及瘤胃降解率数学模型的建立，人们也不断完善了尼龙袋法估算的动力学参数a,b,c和有效的降解率数据。尼龙袋试验方法每种饲料需3~4头瘘管动物；饲喂典型日粮，接近实际饲养水平；尼龙袋孔径40~60

m；饲料2.0gDM；培养时间0,6,12,24,48,96,120h；每时间点3~4个重复。尼龙袋法瘤胃养分降解率数学模型的建立D(t)=a+b(1-e-ct)式中，D（t）：t时间点某养分的降解率；

t：发酵时间；a：饲料中快速可溶且完全在瘤胃降解的部分(%)；b：饲料中不溶但可降解的部分(%)；c：为b部分在瘤胃的降解速率常数，即Kd(%/h)。有效降解率（effectivedegradation,ED）ED=a+[(b×c)/(Kp+c)]式中，Kp：瘤胃食糜的流通速率常数，指单位时间内流出瘤胃的未降解部分占原有总量的比例(%/h)。一般的，粗饲料Kp取4.5%/h，精饲料Kp取6%/h。原料名称干物质降解参数粗蛋白降解参数淀粉降解参数abcDDM*abcRUP*abcDST*大麦444513.575296511.071524820.589玉米24725.55614564.04323775.560软质小麦524212.080276716.076584239.094小麦麸45354.861524416.575782220.595全脂米糠48356.566424110.568198112.073豆粕32655.86722766.063----干甜菜渣4909.5593897.552----脱水苜蓿26477.55226579.060----*：表中DDM、RUP和DST分别为原料干物质、粗蛋白和淀粉的有效降解率，且数据基于降解底物基础而言，需经折算才可转化为占饲喂状态的比例。数据来源：INRA（2004）&刘建新（2009）部分反刍动物饲料尼龙袋法的瘤胃养分降解动力学参数尼龙袋法的优缺点优点是体内法和体外法相结合的测定饲料养分消化率的新方法，具有速度快、所需样品小、费用低、可操作性强等特点；该法在估测饲料干物质、能量及除混合饲料外其他饲料蛋白质消化率方面与传统法所得结果相当一致。缺点影响试验结果的因素较多：尼龙袋的孔径、样品量与尼龙袋表面积的比值、样品的粉碎细度、基础日粮的构成与饲养水平、培养后袋内残留的微生物等。因此在评定饲料降解率前需对尼龙袋法测量中的各影响因素加以控制，使之标准化。体外消化试验

体外消化试验是模拟动物消化道的环境，在体外进行饲料的消化试验。体外法具有操作方便，成本低，环境条件易控制，重复性好，受试验动物限制少，易于标准化等优点。

反刍动物的体外法主要利用模拟反刍动物瘤胃微生态环境的特殊装置，评定饲料营养价值，又称为人工瘤胃法。目前比较典型的反刍动物体外消化试验方法有：批次培养法、体外产气法和体外连续培养法。反刍动物体外消化试验方法批次培养法原理：将饲料样品置于38.5℃～39.5℃，pH6.7~7.0的厌氧条件下，用NaHCO3、NaH2PO4、KCl、MgSO4等配制成“人工唾液”，与瘤胃液处理饲料样品一定时间后，用离心法分离被降解的物质，所剩余残渣即视为非降解物，即可求出瘤胃非降解干物质中有机物和能量含量。优点

操作简单，可在48h内较准确地反映饲料在瘤胃液内的消化情况，广泛用于短期的体外培养。缺点

培养时间超过48h后，发酵产物积累，会使得瘤胃微生物生存环境发生变化，导致结果变异性变大。体外产气法优点

通过产气量较真实地模拟饲草在瘤胃内的有机质消化率，并估计单位饲料的可降解蛋白质含量和单个饲料或混合饲料的能值。缺点

发酵产物不能外移，造成产物积累，影响结果的准确性和稳定性。原理：基于饲料样本在体外用瘤胃液消化所产生气体（CO2和CH4）的比率来估计有机物消化率，主要有气压转换法和注射器法。所剩余残渣即视为非降解物，即可求出瘤胃非降解干物质中有机物和能量含量。体外产气法主要用来评价放牧家畜饲草饲用价值。体外连续培养法体外连续培养法可实现体外培养系统中发酵产物的连续排出，同时保持缓冲液连续不断地流入发酵容器中，对瘤胃内环境的模拟更准确。目前应用较广的体外连续培养系统有单外流连续培养系统（Rusitec）和双外流连续培养系统（DFCCS,

Dual-flowContinuousCultureSystem）两种。单外流连续培养系统

消化糜固相和液相均以相同速度外流的系统，系统简单、方便，并且能够收集发酵产生的气体，其主要缺点是不能区分发酵流出液的液相和固相组分。Rusitec双外流连续培养系统

将消化糜固相和液相外流速度分别加以控制的系统。一般液相外流速度(4-10%/h)明显高于固相外流速度(2-7%/h)。该装置由于有两个外流口，无法准确测定单一饲料的消化率，且操作复杂。保持细菌、原虫正常的种类、数量和比例，观察其活力和形态学变化；保持纤维素、淀粉和蛋白质等的正常的消化速率，并维持它们之间正常的相互作用；具有大量预测体内结果的能力。评定人工瘤胃技术可靠性的检验标准单胃动物体外消化试验方法猪小肠液冻干粉法

该法分两步，第一步模拟猪胃的消化环境，用胃蛋白酶的盐酸溶液处理饲料样品；第二步模拟小肠的消化环境，用猪小肠液或小肠液冻干粉（PIF）的中性溶液处理第一步水解残渣;最后将第二步残渣视为不消化物，测其发热量后求“离体法能量消化率”(x)，然后再与用生物学法测出的标准回归公式校正后求能量消化率。移动尼龙袋法

采用30×50mm，孔径40~60μm的小尼龙袋，装入0.5g~1.0g饲料（12mg~13mg饲料/cm2），对猪一般采用口腔采食/强饲，牛则从口腔/真胃/十二指肠瘘管放入尼龙袋，最后从肛门收集。尼龙袋冲洗后干燥后，测定袋内剩余物质中待测养分的含量，计算待测饲料养分消化率。移动尼龙袋试验方法该方法具有速度快、所需样品小、费用低、可操作性强，重复性较好等优点。代谢试验

代谢试验主要通过测定供试动物采食与排出体外的营养物质之差来比较动物体内组成成分变化情况，以了解各种营养物质在动物体内的存留能力，从而评价饲料的营养价值。代谢试验是在消化试验基础上增加尿和气体的收集装置。鸡表观代谢能测定——排空强饲法成年公鸡6×4（重复）=24只，单笼饲养，肛门缝合排泄物收集瓶(60mL~100mL)。预试期>3天，正试期：排空48h，强饲50g，禁食，自由饮水，收粪48h(继续禁食48h收集内源排泄物)，恢复14天。能量可消化性的综合评价指标总可消化养分（TDN,TotalDigestibleNutrients）以三大有机养分的有效能为基础，统一折算为可消化糖类的当量，属于表示能量价值的相对单位，兼有能量和养分的属性。总消化养分

TDN=X1+2.25X2+X3+X4

式中，X1：可消化粗蛋白（%，kg）；X2：可消化粗脂肪（%，kg）；X3：可消化粗纤维（%，kg）；X4：可消化无氮浸出物（%，kg）。TDN的特点TDN用一个数值综合反映了饲料可消化程度，测算和应用方便，故长期沿用。经验公式：1kgTDN=18.4MJDE=15.1MJME由于TDN体系未考虑发酵气体产热及热损失，而粗饲料较容易产生发酵热和甲烷，因此TDN往往会高估动物对粗饲料的能值。由于TDN考虑了部分能量损失，如粪能和尿能损失，因而具有消化能和部分代谢能的含义。生物学价值评定绝对生物学价值（BV）

蛋白质生物学价值(BiologicalValue,BV)是指体蛋白沉积量(氮)占吸收量的比例，是衡量饲料蛋白质能用于合成体组织和体成分的比例。测定条件

动物处于快速生长阶段；待测原料为唯一蛋白源；日粮能量充足，蛋白质供应不超出体蛋白的最大沉积能力(10%)。相对生物学价值（RBV）待测养分摄入量敏感指标测量值●●●●●●●●-基准物●-待测原料YXtXsY=a+bsXY=a+btXRBV=bt/bs=Xs/Xt相对生物价值的测定条件

确定比较对象(基准物)，一般为生产中最常用或消化利用效率最高的

原料，如蛋白质(全卵蛋白、酪蛋白)，CaHPO4，CuSO4等敏感指标在摄入量范围内呈线性变化；基础日粮中待测养分含量(背景值)尽可能低；用量梯度：待测原料2~3，标准物1~2。相对生物学价值评定法同样适用其它营养物质生物学价值的评定，尤其是微量元素和维生素等微量养分。Tips饲料净能的测定

根据净能的用途，可将其分为维持净能和生产净能两部分。其中，维持净能包括基础代谢、保持体温恒定、随意活动所需的能量；生产净能包括增重、产奶、产蛋、产毛、繁殖和劳役等所需的能量。

净能可通过平衡代谢试验结合测定产热量的方法获得，根据测定动物产热量方式的不同，又可分为直接测热法和间接测热法。直接测热法直接测热法是直接测定动物代谢过程中释放出的全部热。设备仪器：测热室（柜）或动物测热计测定指标：

记录采食量、排粪量、尿液、脱落毛发与皮屑、甲烷气体体积，并

分别测定其燃烧热；

记录进出测热柜气体的体积(V0,V1)、温度(T0,T1)和湿度(H0,H1)，

并计算进出气体的温度和湿度差。计算公式：机体增重热=饲料热-粪便热-尿液热-皮屑热-甲烷气体热-（气体和测热柜吸热+水分汽化热）其中，机体产热=气体和测热柜吸热+水分汽化热间接测热法间接测热法是根据测得动物的代谢产物和氧耗，间接计算动物的产热。测定指标与计算方法

测定的规定时间（24h）内的耗氧量和CO2产量和尿氮量，其中反刍动

物还包括CH4产生量；由尿氮量（×6.25）算出被氧分解的蛋白质量，从而得出其产热量、耗

氧量和CO2产量；

从总耗氧量和总CO2产生量中减去蛋白质的耗氧量和CO2产生量，计算

出非蛋白呼吸商。

根据非蛋白