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1、第六章第六章 能量与动物营养能量与动物营养 l重点掌握饲料总能、可消化能、代谢能、净能、体增热的概念。l掌握动物所需能量的主要来源;饲料能量在动物体内消化利用过程中的损损失失形式;能量利用效率的表达方式以及日粮水平在动物饲养上的意义。 第六章 能量与动物营养第一节第一节 能量来源及能量单位能量来源及能量单位第二节第二节 饲料能量在动物体内的转化饲料能量在动物体内的转化第三节第三节 饲料能量的效率饲料能量的效率第一节第一节 能量来源及能量单位能量来源及能量单位一、一、动物所需能量的来源与衡量单位动物所需能量的来源与衡量单位 ( (一一) )动物体能量的主要来源动物体能量的主要来源 ( (二二)
2、)能量的衡量单位能量的衡量单位二二、饲料中的能量饲料中的能量 ( (一一) )饲料总能和总能值的概念饲料总能和总能值的概念 ( (二二) )饲料中的总能饲料中的总能 ( (一一) )动物体动物体能量的主要来源能量的主要来源l存在于有机营养物质中。l主要来源于饲料中的碳水化合物、脂肪、和蛋白质三大有机物(又称为三大能源物质)。l当能量供给不足时,动物会动用体内的贮备能源物质糖元、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l曾曾以以“卡卡(calorie)”表表示示,即即一一克克水水从从14.514.5上上升升到到15.515.5所所需需要要的的
3、热热量量。根根据据需需要要,实实践践中中常常以以千卡(又称大卡)、兆卡(又称热姆)表示。千卡(又称大卡)、兆卡(又称热姆)表示。l目目前前采采用用焦焦耳耳( (joule,J)joule,J)、千千焦焦( (耳耳) )、兆兆焦焦( (耳耳) )表表示。卡值与焦耳的换算关系如下:示。卡值与焦耳的换算关系如下:( (见见P16.)P16.) 1 1千卡千卡( (Kcal)=1000Kcal)=1000卡卡( (cal)cal) 1 1兆卡兆卡( (McalMcal)=1000)=1000千卡千卡( (Kcal)Kcal) 1 1千焦耳千焦耳( (KJ)=1000KJ)=1000焦耳焦耳( (J)J
4、) 1 1兆焦耳兆焦耳( (MJ)=1000MJ)=1000千焦耳千焦耳( (KJ)KJ) 1 1卡卡( (cal)=4.184cal)=4.184焦耳焦耳( (J)J)二、饲料中的能量二、饲料中的能量( (一一) )饲料总能和总能值的概念:饲料总能和总能值的概念:l饲料经完全燃烧(或体内氧化)生成水、二氧化碳和其他气体时,所释放出的全部能量称为饲料总能饲料总能(gross energy,GE)即 饲料有机物所含的化学潜能。饲料有机物所含的化学潜能。l每单位质量饲料中的总能称称为为饲饲料料的的总总能能值值。一般以每克或每千克饲料中的含能量表示。( (二二) )饲料中的总能:饲料中的总能:l存存
5、在在于于各各种种有有机机物物中中。所含化学潜能量主要决定于其中的C、H含量,特别是C的含量。C、H含量,有机物的化学潜能。 l几种营养物质和饲料的总能值(几种营养物质和饲料的总能值(表表)表表 种几营养物质和饲料的总能值种几营养物质和饲料的总能值( ( ( (KJ/gKJ/gKJ/gKJ/g干物质干物质干物质干物质) ) ) ) 葡萄糖葡萄糖 15.73 15.73 猪猪 油油 39.66 39.66 蔗蔗 糖糖 16.57 16.57 玉玉 米米 18.54 18.54 淀淀 粉粉 17.70 17.70 燕燕 麦麦 19.58 19.58 纤维素纤维素 17.49 17.49 大大 豆豆
6、23.10 23.10 牛牛 肉肉 23.85 23.85 米米 糠糠 22.09 22.09 猪猪 肉肉 22.64 22.64 麸麸 皮皮 19.00 19.00 酪蛋白酪蛋白 24.52 24.52 三叶干草三叶干草 18.70 18.70 植物油植物油 39.04 39.04 稿稿 秆秆 18.41 18.41三种能源物质的能值三种能源物质的能值脂肪的能值最高,是碳水化合物的两倍以上,蛋白质介于二者之间。l三种主要能源物质的平均能值:三种主要能源物质的平均能值: 碳水化合物碳水化合物 17.36 17.36千焦千焦/ /克克 蛋蛋 白白 质质 23.64 23.64千焦千焦/ /克克
7、脂脂 肪肪 39.33 39.33千焦千焦/ /克克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。二节二节章章第二节第二节 饲料能量在动物体内的转化饲料能量在动物体内的转化一一、饲料能量在动物体内的转化饲料能量在动物体内的转化二、二、消化能消化能三三、代谢能代谢能四四、净能净能( ( ( (一一一一) ) ) )饲料能量在动物体内的转化过程饲料能量在动物体内的转化过程饲料能量在动物体内的转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)GE)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
8、化道脱落细胞消化能消化能(DE)(DE)代谢能代谢能( (ME)ME)净能净能( (NE)NE)维持净能维持净能生产净能生产净能粪能粪能( (FE)FE)尿能尿能( (UE)(UE)(反刍动物约占反刍动物约占DE3-5%)DE3-5%)消化过程中产生的气体消化过程中产生的气体( (甲烷等甲烷等) ) ( (反刍动物约占反刍动物约占DE3-10%)DE3-10%)体增热体增热发酵热发酵热( (瘤胃、大肠中瘤胃、大肠中) )( (二二) )饲料能量在动物体内转化过程中饲料能量在动物体内转化过程中 的损失:的损失:l粪能粪能( (energy in fecesenergy in feces,FE)F
9、E)、l尿能尿能( (energy in urineenergy in urine,UE)UE) 、l气体气体(甲烷)能(甲烷)能( (EgEg) )l体热等形式损失。体热等形式损失。降低这些能量损失,可提高能量的利用效率。二、消化能二、消化能(一)消化能的概念(一)消化能的概念l消消化化能能,即即可可消消化化能能(digestible energy,DE): 食食入入的的饲饲料料总总能能减减去去粪粪能能后后剩剩余余的的能能量。量。 即即 DEDEGE-FEGE-FEl可可消消化化能能值值:每每单单位位重重量量饲饲料料中中的的可可消消化化能能。一般用可消化能值表示。一般用可消化能值表示。 即,
10、即, 食入总能(食入总能(MJMJ)粪能(粪能(MJMJ) 消化能值消化能值( (MJ/Kg)MJ/Kg) 采食量(采食量(Kg)Kg)(二)表观消化能与真实消化能(二)表观消化能与真实消化能 1.1.未消化饲料未消化饲料粪能来源粪能来源 2. 2.肠道微生物及其产物肠道微生物及其产物 粪中的体内代粪中的体内代 3. 3.消化道分泌物所消化道分泌物所 谢物含能量为谢物含能量为 4. 4.消化道脱落细胞消化道脱落细胞 代谢粪能代谢粪能( (FmEFmE) ) 由上述公式计算的饲料消化能为由上述公式计算的饲料消化能为表观消化能表观消化能( (apparent digestible energy,
11、ADE)ADE)。真实消化能真实消化能( (TDE)TDE)l若若矫矫正正了了代代谢谢粪粪能能引引起起的的测测定定误误差差所所得得的的消消化化 能能 , 称称 为为 真真 实实 消消 化化 能能 ( (true digestible energy TDE) TDE),即:即: 食入总能食入总能( (粪能代谢粪能粪能代谢粪能) )甲烷能甲烷能TDE(MJ/Kg)TDE(MJ/Kg) 采食量采食量所以通常所说的所以通常所说的“消化能消化能”指的是指的是“表观消化能表观消化能”。l粪粪能能损损失失量量主主要要与与动动物物的的种种类类和和饲饲料料的的性性质有关。质有关。 例例如如,哺哺乳乳幼幼畜畜排排
12、出出的的粪粪能能仅仅占占食食入入能能量量的的1010左左右右,而而采采食食劣劣质质粗粗饲饲料料的的成成年年反反刍动物可达刍动物可达6060以上。以上。三、代谢能三、代谢能( (一一) )代谢能的概念代谢能的概念l代谢能代谢能(metabolizable energy,ME):即生即生理有效能。理有效能。 饲料消化能减去尿能和消化道可燃气体(主要是甲烷)能后剩余的能量。 MEMEDE-(DE-(UE+Eg)UE+Eg)GE-FE-UE-EgGE-FE-UE-Eg代谢能值:代谢能值:每每单位重量位重量饲料中的代料中的代谢能。能。 GE-FE-UE-GE-FE-UE-EgEg ME ME( (MJ/
13、Kg)MJ/Kg) 采食量采食量l通常所通常所说的的饲料代料代谢能是指能是指饲料的代料的代谢能能值。(二)表观代谢能与真实代谢能(二)表观代谢能与真实代谢能1.1.内内源源尿尿能能( (urinary energy from endogenous origin products,UeE) ):尿尿中中来来自自体体内内物物质质的的代代谢谢产产物物所所含含的能量。的能量。2.2.真真实实代代谢谢能能( (TME)TME):由由上上述述公公式式算算得得的的代代谢能能,未未矫正正代代谢粪能能和和内内源源尿尿能能,称称为表表观代代谢能能( (AME)AME)。真真实代代谢能能的的计算公式算公式为: GE
14、-(FE-GE-(FE-FmE)-(UE-UeE)-EgFmE)-(UE-UeE)-Eg MEME( (MJ/Kg)MJ/Kg) 采食量采食量( (三三) )尿中的能量损失尿中的能量损失: :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: :l蛋白质中的含氮物质经代谢形成尿酸、尿素、肌酐等物质随尿排出体外,造成能量损失。每克蛋白质在体内氧化所产生的热能比在测热器中的测定值低5.44千焦左右。蛋白质的能量转换率降低。2.2.影响尿能的因素:影响尿能的因素: 主要主要l日粮中蛋白质含量l能量蛋白比l氨基酸平衡状况等。 当日粮中蛋白质含量高,能量蛋白比偏低或氨基酸不平衡时,尿素或尿酸
15、的产生量增加,尿能的损失也就越多。( (四四) )可燃气体能的损失可燃气体能的损失1.1.可燃气体能的来源可燃气体能的来源: : l主要是反刍动物消化道中发酵产生的甲烷气体,其他气体以及单胃动物大肠中发酵产生的甲烷气体数量很少,一般可忽略不计。2.2.反刍动物甲烷产生量反刍动物甲烷产生量: : 了解了解l与与日日粮粮性性质质和和采采食食量量有有关关,甲甲烷烷能能约约占占总总能能的的3%-10%3%-10%。l低低质质日日粮粮产产生生甲甲烷烷比比例例大大;采采食食量量增增加加,甲甲烷烷损损失失的的比比例例减减少少。维维持持水水平平饲饲养养时时,反反刍刍动动物物由由甲甲烷烷损损失失的的能能量量约约
16、占占消消化化能能的的8%,8%,高高水水平平饲饲养养时时, ,约约为为6%-7%6%-7%。l粗粗饲饲料料细细粉粉碎碎或或制制成成颗颗粒粒也也可可降降低低甲甲烷烷气气体体的的产产生量。生量。四、净能四、净能( (一一) )净能净能( (NE)NE)的概念的概念: :l用于动物维持生命活动和生产产品的能量称为净能(net energy,NE) 。l即代谢能减去体增热和微生物发酵热剩余的能量。NENEME-HIME-HI-HF-HFGE-FE-UE-GE-FE-UE-EgEg-HI-HI-HF-HF净能值净能值 代谢能代谢能-(-(体增热体增热+ +发酵热发酵热) ) 净能值净能值 或或 ( (M
17、J/Kg)MJ/Kg) 采食量采食量总能总能- -粪能粪能- -尿能尿能- -气体能气体能- -体增热体增热- -发酵热发酵热净能值净能值( (MJ/Kg)MJ/Kg) 采食量采食量基础代谢基础代谢( (BM)BM)能能随意活动能:动物维持生随意活动能:动物维持生活必要活动的消耗能量活必要活动的消耗能量( (A)A) 产脂净能产脂净能( (NEfNEf):):肥育畜生产脂肪肥育畜生产脂肪产奶净能产奶净能( (NElNEl):):泌乳畜产奶泌乳畜产奶增重净能增重净能( (NEgNEg):):幼畜增重幼畜增重产蛋、产毛、劳役、繁殖等净能。产蛋、产毛、劳役、繁殖等净能。动物首先满足维持净能的需要,剩
18、余净能才用于生产。l降降低低维维持持净净能能可可相相应应提提高高生生产产净净能能的的比比例例,降降低低畜畜产品的生产成本。产品的生产成本。维持净能维持净能( (NEmNEm) )( (maintenance) )生产净能生产净能( (NEpNEp) )( (production) )净净能能( (N NE E) )(二)体增热(二)体增热( (heat increment, ,HIHI) ) 1.1.概念:概念:l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,这种现象称为体增热现象。l这种因采食而增加的产热量称为食后体增热,简称体增热。又称食物的特殊动力作用( (specific dyn
19、amic action ,SDA)、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)主主要要来来自自营营养养物物质质代代谢谢:大约有80来自内脏,主要是肝脏物质代谢过程中的损失。(2)(2)少少部部分分来来自自动动物物在在采采食食及及食食物物的的消消化化、吸吸收收以以及及废废物物的的排排泄泄等等过过程程中中的的热热能能损损失失。( (咀咀嚼嚼、吞咽、消化道蠕动、微生物发酵,营养物质的运输吞咽、消化道蠕动、微生物发酵,营养物质的运输) )3.3.影响体增热的因素影响体增热的因素: :()动物的种类:()动物的种类:l反刍动物体增热比非反刍动物的大而且持久。反刍动物在咀嚼、反
20、刍、瘤胃蠕动和瘤胃内物质代谢过程产生较多的能量()饲喂水平:()饲喂水平:l体增热随代谢能进食水平提高而增加。()()日粮的组成日粮的组成:()日粮的组成:()日粮的组成:l日粮营养物质越平衡,体增热越低。如蛋白质、镁、磷、微量元素、维生素或营养物质不平衡都会使体增热增加。 单胃动物日粮中氨基酸不平衡、蛋白能量比高增加体增热。l日粮中以油脂代替部分碳水化合物可使体增热减少。4.4.发酵热发酵热( (HF)HF)l发发酵酵热热是饲料在动物胃肠内经微生物发酵产生的热量。l反刍动物的发酵热主要产生在瘤胃,单胃动物发酵热主要来自盲肠和结肠。体增热与发酵热很难分开,测定时也是一起测定,因此许多研究者将二
21、者合并,统称为体增热(进食后的产热量与进食前的产热量之差)。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:l在寒冷条件下,体增热和发酵热可用于维持动物体温;l在高温环境条件下,是能量的损失,增加机体的散热负担。2.2.意意义义:体增热和发酵热的多少,表明代谢能的损失情况。下节下节本章目录本章目录第三节第三节 饲料能量的效率饲料能量的效率一、饲料能量效率一、饲料能量效率二、二、日粮能量水平在饲养实践中的意义日粮能量水平在饲养实践中的意义一、饲料能量效率一、饲料能量效率( (一一) )概念:概念: 动物利用饲料中的能量转化为生产净能(如产奶净能、产蛋净能等),
22、这种能量产出与投入的比率关系称为饲料能量效率。( (二二) )表达方式或指标:表达方式或指标: 有三种,常用的是前二种。1.1.能能量量总总效效率率: 产品能量与食入饲料有效能(消化能或代谢能)之比。 产品能产品能 食入有效能食入有效能总效率总效率100%100%2.2.能量净效率(纯效率):能量净效率(纯效率):l产品能量与除维持能以外的食入有效能之比。 即, 产品能产品能 食入有效能维持能食入有效能维持能净效率净效率100%100%3.3.饲料总能的转化效率:饲料总能的转化效率:l即 产品能量与食入饲料总能之比。 产品能产品能 饲料总能的转化效率饲料总能的转化效率100%100% 食入饲料
23、总能食入饲料总能l饲饲料料总总能能的的转转化化效效率率大大致致为为:猪肉17%、鸡肉12%、鸡蛋7%、牛乳15%、牛肉4%、羔羊肉5%、兔肉9%。( (三三) )影响饲料能量效率的因素:影响饲料能量效率的因素:了解了解l取决于饲料的性质、动物对能量的利用能力、供给动物的能量水平和动物生产目的及生产率。l凡有效能占饲料总能的比例越高、用于维持所占的比例越小、供给动物适宜的能量水平,则能量效率越高。二、日粮能量水平在饲养实践中的意义二、日粮能量水平在饲养实践中的意义 日粮能量水平是影响生产力的重要营养因素。1.1.日粮能量水平不能满足生产需日粮能量水平不能满足生产需: : l生产力下降,饲料能量利
24、用效率降低。当动物体能量处于负平衡的状态时,动物日渐消瘦,健康恶化。2.2.过高的日粮能量水平过高的日粮能量水平: :2.2.过高的日粮能量水平过高的日粮能量水平: : 影响生产和动物健康。l体内脂肪沉积过多,动物的繁殖性能下降,母畜的受胎率、泌乳量下降,禽的产蛋量下降;l产肉动物,特别是猪体脂肪沉积过多,则肉的品质下降。l乳牛的产后瘫痪、乳房炎等发病率提高。人心血管疾病等思考题思考题 一、名词解释:一、名词解释: 1.饲料总能;2.可消化能;3.代谢能; 4.净能;5.体增热;三、问答题三、问答题: :1.有哪三大能源物质?其中哪一种是动物最主要的能量来源,哪一种含能值最高,哪一种被动物吸收后在体内氧化供能不完全?2.饲料在动物内消化、利用过程中,能量主要以哪几种形式损失?影响这些能量损失的因素各有哪些?3.日粮能量水平在饲养实践中有何意义 ?