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最新整理养猪饲养管理-饲料能量在动物体内的转化
整理
动物摄入的饲料能量伴随着养分的消化代谢过程,发生一系列转化,饲料能量可相应划分成若干部分,如图7-1所示。
每部分的能值可根据能量守衡和转化定律进行测定和计算。
一、总能(GrossEnergy,缩写GE)
总能是指饲料中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的全部能量,主要为碳水化合物、粗蛋白质和粗脂肪能量的总和。
总能可用弹式测热计(BombCalorimeter)测定。
饲料的总能取决于其碳水化合物、脂肪和蛋白质含量。
三大养分能量的平均含量为:
碳水化合物17.5kJ/g;蛋白质23.64kJ/g;脂肪39.54kJ/g,其能量含量不同与其分子中C/H比和O、N含量不同有关,因为有机物质氧化释放能量主要取决于C和H同外来O的结合,分子中C、H含量愈高,O含量愈低,则能量愈高,C/H比愈小,氧化释放的能量愈多,因每克C氧化成CO2释放的能量(33.81kJ)比每克H氧化成H2O释放的热量(xxxx.3kJ)低。
脂肪平均含77%C、12%H、11%O;蛋白质平均含52%C、7%H、22%O;碳水化合物含44%C、6%H、50%O。
脂肪含O最低,蛋白质其次,碳水化合物最高,因此,能值以碳水化合物最低,脂肪最高,约为碳水化合物2.25倍,蛋白质居中。
同类化合物中不同养分产热量差异的原因同样可用元素组成解释。
如,淀粉产热量高于葡萄糖,主要是每克淀粉的含C量高于每克葡萄糖的含C量。
部分营养物质和饲料的能值见表7-1。
二、消化能(DigestibleEnergy,缩写为DE)
消化能是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。
即:
DE=GE-FE
按上式计算的消化能称为表观消化能(ApparentDigestibleEnergy,缩写为ADE)。
式中:
FE(EnergyinFeces,缩写为FE)为粪中养分所含的总能,称为粪能。
正常情况下,动物粪便主要包括以下能够产生能量的物质:
(1)未被消化吸收的饲料养分
(2)消化道微生物及其代谢产物
(3)消化道分泌物和经消化道排泄的代谢产物。
(4)消化道粘膜脱落细胞
后三者称为粪代谢物,所含能量为代谢粪能(FecalEnergyfrommetabolicoriginproducts,缩写为FmE,m代表代谢来源)。
FE中扣除FmE后计算的消化能称为真消化能(TrueDigestibleEnergy,缩写为TDE),即:
TDE=GE-(FE-FmE)
用TDE反映饲料的能值比ADE准确,但测定较难,故现行动物营养需要和饲料营养价值表一般都用ADE。
影响饲料消化率的因素(见本书第二章)均影响消化能值。
正常情况下,粪能是饲料能量中损失最大的部分,粪能占总能的比例因动物种类和饲料类型不同而异,吮乳幼龄动物不到10%;马约40%;猪约20%;反刍动物采食精料时为20-30%,采食粗饲料时为40-50%,采食低质粗料时可达60%。
三、代谢能(MetabolizableEnergy,缩写为ME)
(一)代谢能的计算公式
代谢能指饲料消化能减去尿能(EnergyinUrine,缩写UE)及消化道可燃气体的能量(EnergyinGaseousProductsofDigestion,缩写Eg)后剩余的能量。
ME=DE-(UE+Eg)=GE–FE–UE-Eg
尿能是尿中有机物所含的总能,主要来自于蛋白质的代谢产物,如尿素、尿酸、肌酐等。
尿氮在哺乳动物中主要来源于尿素,禽类主要来于尿酸。
每克尿氮的能值为:
反刍动物31KJ,猪28KJ,禽类34KJ。
消化道气体能来自动物消化道微生物发酵产生的气体,主要是甲烷。
这些气体经肛门、口腔和鼻孔排出。
非反刍动物的大肠中虽然也有发酵,但产生的气体较少,通常可以忽略不计。
反刍动物消化道(主要是瘤胃)微生物发酵产生的气体量大,含能量可达饲料GE的3-10%。
故代谢能应按单胃动物和反刍动物分别计算。
微生物发酵产气的同时,也产生部分热能,在冷环境条件下,具有参与维持体温的作用。
(二)表观代谢能(AME)和真代谢能(TME)
尿中能量除来自饲料养分吸收后在体内代谢分解的产物外,还有部分来自于体内蛋白质动员分解的产物,后者称为内源氮,所含能量称为内源尿能(UrinaryEnergyFromendogenousoriginproducts,缩写为UeE)。
饲料代谢能可分为AME和TME。
计算公式如下:
AME=ADE-(UE+Eg)
=(GE-FE)-(UE+Eg)
=GE-(FE+UE+Eg)
TME=TDE-(UE-UeE)+Eg
=GE-(FE-FmE)-UE-Eg+UeE
=GE-(FE+UE+Eg)+(FmE+UeE)
=AME+(FmE+UeE)
TME反映饲料的营养价值比AME准确,但其测定更麻烦,故实践中常用AME。
(三)氮校正代谢能(N-correctedMetabolizableEnergy,缩写为MEn)
MEn是根据体内氮沉积进行校正后的代谢能,主要用于家禽。
家禽的粪尿在泄殖腔混合后排出,测定代谢能比消化能容易。
测定饲料的代谢能时,一般都利用处于生长期的中雏,因而在实验期内必然有增重,即伴随有氮沉积。
测定代谢能时,饲料种类不同,氮沉积量不同。
为便于比较不同饲料的代谢能值,应消除氮沉积量对ME值的影响,即根据氮沉积量对代谢能进行校正,使其成为氮沉积为零时的ME。
校正公式为:
AMEn=AME-RN×34.39
TMEn=TME-RN×34.39
式中:
RN(TotalNitrogenRetained)为家禽每日沉积的氮量(g),可为正值、负值和零,计算时将符号代入。
34.39为每克尿氮所对应的能量。
(四)影响代谢能的因素
影响消化能、尿能和气体能的因素均影响代谢能。
影响消化能的因素前已述及。
尿能的损失量比较稳定。
猪的尿能损失约占总能的2-3%,反刍动物为4-5%。
影响尿能损失的因素主要是饲料结构,特别是饲料中蛋白质水平、氨基酸平衡状况及饲料中有害成份的含量。
饲料蛋白质水平增高,氨基酸不平衡,氨基酸过量或能量不足导致氨基酸脱氨供能等,均可提高尿氮排泄量,增加尿能损失,降低代谢能值;若饲料含有芳香油,动物吸收后经代谢脱毒产生马尿酸,并从尿中排出,增加尿能损失。
对于猪,代谢能、消化能和粗蛋白质的关系为:
96-0.202×CP
ME=DE×
100
即粗蛋白质每增加1个百分点,消化能转化为代谢能的利用率下降0.202个百分点。
影响气体能的因素有动物种类和饲料性质及饲养水平。
气体能损失在单胃动物较少,可忽略不计。
对于反刍动物,气体能的损失量与饲料性质及饲养水平有关。
低质饲料所产甲烷量较大,并且气体能占GE比例随采食量增加而下降,处在维持饲养水平时,气体能约占GE的8%;而在维持水平以上时,约占6-7%。
四、净能(NetEnergy,缩写为NE)
(一)计算公式
NE是饲料中用于动物维持生命和生产产品的能量,即饲料的代谢能扣去饲料在体内的热增耗(HeatIncrement,缩写为HI)后剩余的那部分能量。
NE=ME–HI
=GE–DE–UE–Eg-HI
HI过去又称为特殊动力作用或食后增热,是指绝食动物在采食饲料后短时间内,体内产热高于绝食代谢产热的那部分热能。
热增耗以热的形式散失。
HI的来源有:
①消化过程产热,例如:
咀嚼饲料,营养物质的主动吸收和将饲料残余部分排出体外时的产热。
②营养物质代谢做功产热。
体组织中氧化反应释放的能量不能全部转移到ATP上被动物利用,一部分以热的形式散失掉。
例如:
葡萄糖(lmol)在体内充分氧化时31%的能量以热的形式散失掉。
③与营养物质代谢相关的器官肌肉活动所产生的热量。
④肾脏排泄做功产热。
⑤饲料在胃肠道发酵产热(HeatofFermentation,缩写为HF)。
事实上,在冷应激环境中,热增耗是有益的,可用于维持体温。
但在炎热条件下,热增耗将成为动物的额外负担,必须将其散失,以防止体温升高;而散失热增耗,又需消耗能量。
(二)维持净能(NetEnergyformaintenance,缩写为NEm)和生产净能(NetEnergyforproduction,缩写为NEp)
按照净能在体内的作用,NE可以分为NEm和NEp。
NEm指饲料能量用于维持生命活动、适度随意运动和维持体温恒定部分(详见第十六章)。
这部分能量最终以热的形式散失掉。
NEp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能量。
因动物种类和饲养目的不同,生产净能的表现形式也不同,包括:
增重净能、产奶净能、产毛净能、产蛋净能和使役净能等。
(三)影响净能的因素
影响净能值的因素包括影响代谢能、热增耗的因素以及环境温度。
其中,影响HI的因素主要有三个:
1动物种类。
反刍动物采食后热增耗比非反刍动物的更大和更持久(表7-2)。
原因是反刍动物在咀嚼、反刍和消化发酵过程中消耗较多的能量。
同时,瘤胃中产生的挥发性脂肪
酸(VolatileFattyAcid,缩写为VFA)在体内产生的HI比葡萄糖多。
如反刍动物利用禾本科籽实和饲草时,HI分别占ME的50%和60%。
表7-2不同动物和养分的HI(占ME的%)
养分
猪
绵羊
牛
粗脂肪
9
29
35
碳水化合物
17
32
37
粗蛋白质
26
54
52
混合饲料
10—40
35—70
35--70
引自Bondi,A.A.(1987),p.308.
2饲料组成。
(1)不同营养素热增耗不同,蛋白质热增耗最大,脂肪的热增耗最低,碳水化合物居中。
饲料中蛋白质含量过高或者氨基酸不平衡,会导致大量氨基酸在动物体内
脱氨分解,将氨转化成尿素及尿素的排泄都需要能量,并以热的形式散失;同时,氨基酸碳架氧化时也释放大量的热量。
(2)饲料中纤维素水平及饲料形状会影响消化过程产热及VFA中乙酸的比例,因此也影响HI的产生。
(3)饲料缺乏某些矿物质(如磷、钠)或维生素(如核黄素)时,热增耗也会增加。
3饲养水平。
当动物饲养水平提高时,动物用于消化吸收的能量增加。
同时,体内营养物质的代谢也增强,因而热增耗会增加。
总之,饲料能量在动物体内的转化和分配比例因动物和饲料类型、饲养水平等而异。
表7-3列举了常见饲料的能值。
图7-2反映产蛋鸡饲料能量分配的比例关系,产蛋鸡摄入1kg含16.736kJ总能的饲料后,有13.389kJ能量可被消化,13.xxxxkJ能量可被用于代谢,约9.623kJ能量可用于维持、产蛋和组织生长。
表7-3常见饲料的能值(MJ/kg干物质)
动物
饲料
GE
FE
UE
Eg
DE
ME
家禽
玉米
小麦
大麦
18.4
18.1
18.2
2.2
2.8
4.9
16.2
15.3
13.3
猪
玉米
大麦
18.9
17.5
1.6
2.8
0.4
0.5
17.3
14.7
16.9
14.2
反刍动物
玉米
大麦
禾本科草
玉米青贮
18.9
18.3
17.9
18.9
2.8
4.1
7.6
6.0
0.8
0.8
0.5
0.8
1.3
1.1
1.4
1.3
16.1
14.2
10.3
12.9
14
12.3
8.4
10.8
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