第七章能量与动物营养.ppt

第七章 能量与动物营养,本章主要内容,1.动物的能量来源与概念。 2.能量在动物体内的转化过程及能值的测定。 3.能量体系及其表示方法。 4.影响饲料能量利用率的因素。,第一节 能量概述及其转化代谢 一、能量的概念及单位 二、能量来源 三、能量在动物体的转化代谢,1.能量的概念 能量是做功的能力，包括光能、化学能、电能、热能等。动物所需的能量是饲料中能产生能量的营养素在体内氧化后的一种特性，是动物的第一需要，没有能量就没有动物体任何功能活动，甚至于维持。,一、能量的概念及单位,(1) 传统: 卡（cal） 1Mcal = 103Kcal =106 cal （2）焦耳（J）: 1MJ = 103KJ = 106J （3）卡体系和焦耳体系的转化: 1cal = 4.184J 1Kcal = 4.184KJ 1Mcal = 4.184MJ,2.能量单位,一、能量的概念及单位,1.主要来源于三大有机物： 碳水化合物、脂肪、蛋白质 碳水化合物是主要来源 单胃动物：淀粉、单糖、寡糖 反刍动物：纤维素、半纤维素、淀粉 脂肪次之：是高产动物的能量补充 蛋白质作能源物质既不经济也不科学,二、能量的来源,3. 饲料的能量高低取决于三大有机物的比例与含量 含脂肪高的饲料含能高：大豆、花生、豆饼 骨粉含有机物低，能量低,2. 纯养分能量高低取决于分子中的C、H含量 C、H比例高能值高。O含量越低，能值越高。C/H越小，氧化释放的能量越多。各类物质能值的高低取决于分子中氧化时能结合外来氧的能力。,二、能量的来源,三大有机物的分子组成及其能值,三、能量在动物体的转化代谢,总能,粪能,消化能,尿能,甲烷能,代谢能,热增耗,净能,维持净能,生产净能,动物总产热,饲料能量在动物体内的分配,三、能量在动物体的转化代谢,TID and NE system for pigs (Noblet et al., 1994) 可消化氨基酸体系和净能体系,（一）总能（gross energy，GE）,饲料中的有机物完全氧化燃烧生成二氧化碳、水和其他氧化产物时释放的全部能量，主要为碳水化合物、粗蛋白和粗脂肪能量的总和。 在体外通过弹式测热计测定。,定义,三、能量在动物体的转化代谢,2. 饲料的总能取决于三大有机物的含量，其能量与分子中C/H、O、N含量相关，C/H高，O越低，则能量越高。 脂肪碳水化合物蛋白质 3.各种植物性饲料GE均约为18.5MJ/Kg.DM GE是化学能，与动物无关，用GE来衡量饲料能量价值的大小极不准确，它只是作为其它能量评定的基础。,（一）GE,（二）消化能(digestible energy，DE),消化能（DE）=总能（GE）- 粪能（FE） 按上式计算的消化能为表观消化能（ADE）,1.定义： 饲料可消化养分所含的能量，即动物摄入饲料的总能与粪能之差。,2.粪能（FE）： 粪中所含的能量（不能消化的养分随粪便排出）。是饲料能量代谢的第一道损失，也是最大的损失。,内源性物质所含的能量称为代谢粪能（FmE） FE中扣除FmE后计算的消化能称真消化能（TDE）,3. 粪能的来源,（二）DE,4. 表观消化能 = 总能-粪能，即： ADE = GE FE 5. 真消化能 = 总能 -（粪能 - 内源物质所含的能量) 即: TDE = GE-（FE - FmE） TDE=ADE+FmE FmE：代谢粪能 表观消化能（ADE）（TDE）真消化能 TDE比ADE能更准确的反映饲料的有效值，但测定困难,（二）DE, 总能 影响不大 消化能（Kcal /Kg）= （总能 - 粪能）/进食量（DM） 粪能 损失最大的部分 消化率取决于饲料中的粗纤维（CF）含量 DE（MJ/Kg）=17.15 - 0.41CF CF：粗纤维含量 动物种类,6.影响消化能的因素,（二）DE,反刍动物 饲喂粗饲料 粪能占总能的40%-50% 饲喂精饲料 粪能占总能的30% 马 粪能占总能的40% 猪 粪能占总能的20% 哺乳动物（其它） 粪能占总能的比例 10% 家禽因粪尿难分开，一般不测定禽类的消化能,（二）DE,(三)代谢能(metabolizable energy，ME),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所含的能量。 ME = DE - （UE+ Eg） = GE - FE - UE Eg,1.定义,2.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% （主要针对反刍动物） 。单胃动物消化道产气较少，Eg一项可以忽略不计。 CH4产量与采食量、营养水平、日粮结构有关。维持水平饲养时Eg占GE8-10%;高于维持GE6-8%；采食易消化饲料，ECH4比例降低，Eg占 GE3-10%。,（三）E,绵羊 甲烷（g）=2 .14x+ 9.80 x为可消化碳水化合物的百分数 牛 甲烷（g）= 4.012 x + 17.68 x为可消化碳水化合物的百分数,（三）E,甲烷产量的计算,UE：尿中有机物所含的总能，主要来自蛋白质代谢产物如尿素、尿酸、肌酐等。 UE的高低主要取决于尿中含N物质。每gUN的能值： 反刍动物 31KJ/g 猪 28KJ（尿素） 禽 34KJ（尿酸） UE损失占GE 的5-8%。一般比较稳定：猪占GE 2-3%，反刍动物4-5%。日粮蛋白质过高或氨基酸不平衡时，UE增加。,3.尿能(UE),（三）E,代谢能 = 总能-粪能-气能-尿能=消化能-气能-尿能 即：ME = DE-(Eg+UE)= GE-FE-UE-Eg 单胃动物气能可忽略不计 禽 代谢能 = 总能-（粪能+尿能）=总能-排泄物能量 猪 代谢能 =总能-（粪能+尿能）=DE-UE,（三）E,表观消化能（AME）= 总能（GE）-粪能（FE）- 尿能（UE）-气能（Eg) 真代谢能（TME）= 总能-（粪能-代谢粪能）- （尿能-内源尿能）-气能 即TME = GE-（FE-FmE）-（UE-UeE）-Eg TME=AME+FmE+UeE UeE：内源尿能，来自于体内蛋白质动员分解的产物所含的能量。,4.表观代谢能（AME）和真代谢能（TME）,（三）E,ME受体内N沉积的影响，为了比较不同饲料的代谢能值，应消除体内氮沉积量(RN)对ME值的影响，即将实际ME测值校正到氮沉积为零时的ME。主要用于家禽。 校正公式：AMEn = AME - RN×34.39 TMEn = TME - RN×34.39 RN：家禽每日沉积的氮量（+，-，0）,5. 氮校正代谢能（MEn）,（三）E,ME = 总能-粪能-尿能-气能 影响饲料消化的因素（CF） 粪能 碳水化合物含量 气能 蛋白质水平 尿能 AA含量及平衡状况平衡 尿能 （5）饲料抗营养因子及毒素 粪、尿能,6.影响代谢能的因素,（三）E,（四）净能(Net Energy，NE),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（HI)后剩余的那部分能量。包括维持净能和生产净能。,1. 定义,NE = ME HI NE = NEm + NEp,指绝食动物在采食饲料后的短时间内，机体产热高于绝食代谢产热的那部分热量。 体增热 = 采食动物产热量 - 绝食动物产热量,2. 热增耗（heat increment,HI）,（四）NE, 消化过程产热，消化道运动产热。 营养物质的代谢做功产热。 营养物质代谢增加了不同器官肌肉活动所产生的热量。 肾脏排泄做功产生热量。 饲料在胃肠道发酵产热。,3. 产生热增耗的原因,（四）NE,4. 影响热增耗大小的因素,（四）NE,HI是不可避免的以热的形式损失的能量，也是饲料ME转化为NE过程中的损耗。在寒冷环境中可用以维持体温，高温季节有害。一般是能量损失。,不同的营养素热增耗 ：Pr HI占ME的30%， CH2O 10-15% ， fat 5-10%,（四）NE,指饲料能量沉积到产品中的部分，也包括用于劳役做功部分。根据生产目的不同，可分为增重净能、产蛋净能、产奶净能、产肉净能、产毛净能等。,指维持动物生命活动、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）NE,（五）环境温度对能量代谢的影响,体温恒定 产热：饲料、体组织 散热：a.蒸发散热 呼吸、皮肤出汗 b.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.环境温度主要通过影响动物的热调节来影响饲料能量的利用效率。,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为下限临界温度，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,等热区能量利用最高。环境温度超过等热区高限，动物产热略有下降，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,第二节 动物能量需要的表示体系,一、能量表示体系,二、能量体系间的转化关系,三、有关能量转化的要点,一、能量体系,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,在消化能基础上，考虑了尿能和气能的损失，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,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、能量体系,各种动物的适用能量体系： 猪： DE ME 一般用DE 禽： AME TME 一般用AME 反刍动物： NE,一、能量体系,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 + X4 X1：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,4.可消化总养分（TDN）,一、能量体系,1 kgTDN = 18.4MJ DE = 15.1MJ ME 由于TDN没有考虑气体能的损失，因此过高估计了饲料的能量含量，尤其对反刍动物。,TDN可换算成DE或ME,一、能量体系,5.淀粉价体系（德）Kellner 1924创建 1个淀粉价指在1kg淀粉可在阉牛体内沉积248g脂肪（相当于9.858MJ NE），凡沉积248g脂肪即为1个淀粉价。通过氮碳平衡实验测定，为净能体系，比较直观。 6.奶牛能量单位（NND，中国） 1Kg标准乳所含的净能值为1个NND，相当于3.138 MJ 净能（750kcal)。 7.肉牛能量单位（RND，中国） 1kg中等质量的玉米所含的NE值8.08MJ(中等质量：DM88.5%,CP8.6%,CF2.0%),一、能量体系,二、能量体系间的转化关系,二、能量体系间的转化关系,三、有关能量转化的要点,1.由GE转化为NEp的过程中有许多环节造成的能 量损失，饲料中能转化为畜产品能量的仅是食 入量的极少部分。减少各环节的损失就可以提高能量的利用率 能量转化效率=（产品能/食入能）×100% 猪肉17% 、鸡肉12% 、鸡蛋7%、 牛奶15%、肉牛4% 、羔羊肉5%,降低UE：利用理想AA平衡模式设计日粮、降低日粮蛋白质水平，减少抗营养因子和毒素。 降低Eg：适当添加抑制CH4产生的物质，反刍动物饲料中添加瘤胃素（莫能霉素）。 降低NEm：控制环境温度、适度限制动物活动、提高动物健康水平、控制体重、养分分配剂。,三、有关能量转化的要点,2.评定饲料能量营养价值或动物能量需要时，GE效果最差，NEp准确性最高，但考虑到实用性，一般猪用DE/ME、家禽用ME、反刍用NE体系。 3.动物采食饲料能量以后，能量首先满足或用以非生产NE，只有多出的部分才能用作NEp的摄入量，若饲以维持或维持水平以下的能量，就不可能有动物的生长或生产。,三、有关能量转化的要点,4.NEm和HI均以热能的形式散失，夏季对动物有害，应当避免，如减少动物活动、饲养低敏感动物，冬季对动物有益，但不应当以体热来维持体温(成本太高)。 5.不同饲料对同一动物，同一饲料对不同动物的有效能值不同。饲料有效能受养分含量、饲养水平、有无添加剂、生产水平、动物品种、体况、加工处理、饲养方法等因素的影响，能值是个可变值，是动态的。,三、有关能量转化的要点,本章思考题,1.简述动物所需能量的作用及来源。 2.图示能量在动物体内的转化过程。 3.GE、DE、ME、AME、TME、AMEn、TMEn、NE、HI的概念。 4. 简述提高饲料能量利用率的原理与措施。,