动物营养学主讲：徐奇友东北农业大学第十二章 营养需要及饲料营养价值评定的研究方法第一节 化学分析法一、饲料成分分析二、粪便成分分析三、尿成分分析四、动物组织和血液成分的分析第二节 消化实验一、体内消化实验二、尼龙袋法三、离体消化实验第三节 平衡实验一、氮平衡实验二、能量平衡实验第四节 生长实验一、实验设计二、实验结果的线性分析法三、实验动物、环境、饲粮及记录四、群饲与单饲五、任食与限食六、纯合饲粮和实验动物第五节 比较屠宰实验一、比较屠宰实验的适用范围二、屠宰方法和测定指标第六节 其它实验技术一、同位素示踪法二、外科造瘘技术三、无菌技术第一节 化学分析法
饲料成分分析
粪便成分分析
尿成分分析
动物组织和血液成分的分析一、饲料成分分析
威氏（ Weende）等提出的概略养分分析法即进行粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、无氮浸出物、粗灰分及干物质和水分的测定。
营养学的发展：
粗蛋白的测定基础上也进一步测定真蛋白、非蛋白氮、
α -氨基氮、氨基酸、有效氨基酸；
粗脂肪也进一步测各种脂肪酸；
粗纤维测中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、纤维素、半纤维素和木质素；
无氮浸出物进一步测糖和淀粉。
矿物质、维生素、真菌和霉菌产物、生物碱及其它有害有毒物质也纳入了分析的内容。
通过上述分析可对饲料的营养价值作初步的估计。
二、粪便成分分析
分析粪便成分是消化试验和平衡试验必需的步骤。
通过测定粪便中粗蛋白、粗纤维、粗脂肪等养分的含量。主要用于各种可消化养分、消化能及代谢能的估计。
研究矿物质的代谢，由于每日内源矿物质的排泄量大，粪样分析测定矿物元素的吸收率有较大误差，与同位素示踪法相结合，结果更可靠。
三、尿成分分析
尿中含有各种无机及有机成分，大都是动物体新陈代谢的产物，它们的含量受许多因素的影响，但正常情况下各种成分都有一定的含量范围，通过某些尿成分分析可了解体内代谢和机体营养状况是否正常。
某些维生素是以辅酶的形式参与体内代谢，它们的缺乏可导致这些反应的中断，使一些代谢的中间产物积累或尾产物减少。所以检查这些物质在尿中的排泄量可反应机体的营养状况。
四、动物组织和血液成分的分析
测定对象：常用于测定的组织有肝、肾、心、骨骼肌、骨（胫骨）、毛发及全血、血浆、血清和红细胞，甚至整个机体样品；及组织中各营养物质及其代谢产物和相关酶。
是确定各营养物质需要重要依据，评价机体维生素、微量元素等营养状况的标识，同时结合饲养实验、平衡实验和屠宰实验，可确定动物对各种营养物质的需要。
四、动物组织和血液成分的分析
用作标示的功能酶及相应的微量元素和维生素有：
血浆谷胱甘肽过氧化物酶（ GSH-PX）－硒，
血清碱性磷酸酶－锌，
血浆铜蓝蛋白氧化酶－铜，
血浆黄嘌呤氧化酶－钼；
血浆中以焦磷酸硫胺素为辅酶的酶－硫胺素，
红细胞中含黄素二核苷酸（ FAD）的谷胱甘肽还原酶－核黄素，
红细胞或血浆中酪氨酸和天门冬氨酸转氨酶－维生素 B6、
血浆丙酮酸羟化酶－生物素等。
四、动物组织和血液成分的分析
缺点：以上都不是鉴别缺乏症或确定需要量唯一指标，对某些动物敏感的指标，不一定适用于另一些动物，所以常结合酶活力及生长反应作综合评定。
第二节 消化实验
准确测定饲料中可消化养分的含量具有重要意义，
是评定饲料营养价值的重要方法。
养分及能量消化率的测定是通过消化实验来实现的。
代谢实验即在消化实验的基础上，再增加尿液的收集，测定尿中排泄的养分和能量。一般用于饲料的代谢能或养分的代谢率的测定。
下面主要从几下三个实验方法来讲：体内消化实验、尼龙袋法和离休消化实验。
一、体内消化实验
（一）全收粪法
1、肛门收粪法
(1)实验动物的准备和要求：选择健康、有代表性的动物。
(2)测试饲料和饲粮的准备：用于测试的饲料要一次备齐，按日头饲喂量称重分装，
并取样供分析干物质和养分含量用。
一、体内消化实验
1、肛门收粪法
(3)实验步骤：
实验分两个阶段。预备实验是让动物适应实验饲粮，排空肠道原有内容物，熟悉排粪规律，了解采食量。正式实验是收集粪便的天数以偶 数为好，避免排粪带来的误差，两阶段时间规定如右表。
一、体内消化实验
1、肛门收粪法
(3)实验步骤：
套测法适用于测定某些不能单一饲用的饲料消化率，如各种谷实或糠麸等。
套测法即先配正常饲粮，测其消化率，后用被测饲料顶替基础饲粮的 20%～ 30%，再测其消化率。
对适口性差或喂多了有毒害饲料，可少顶替，但不能低于 15%，公式如下：
B%1 0 0F BAD
D：被测饲料养分消化率
A：基础饲粮养分消化率
B：顶替后混合饲粮养分消化率
F：被测饲料养分占混合饲粮该养分比例一、体内消化实验
1、肛门收粪法
(3)实验步骤：
交叉实验可以减少动物对先喂正常基础料，后喂顶替混合料不适应带来的误差，则用两组动物进行交叉，如下表。被测饲料取代基础饲粮的比例大小，是影响准确度的重要因素，取代比例过大，
会造成第一、二次饲粮中养分含量比例差异太大；
取代过少，被测饲料的代表性弱，将影响结果的准确度。
一、体内消化实验
1、肛门收粪法
(4)粪的收集和处理：
一般是用公畜进行实验，可在动物尾部系一集粪袋收集粪便。
不宜采用收粪袋的动物可用消化柜或消化栏，动物位臵相对固定，排出粪能落在粪盘或清洁地面上，再收入粪桶。
每天定时收集粪并称重，混匀按总重的 1/10～ 1/50
取样，后每 100g鲜粪加 10%盐酸 100ml，以免粪中氨氮损失。
一、体内消化实验
（一）全收粪法
2、回肠收集和处理
此法通过外科手术在回肠末端安装一瘘管收集食糜，或施以回 -直肠吻合术，有肛门收集回肠食糜，
主要用于猪饲料氨基酸消化率测定。一般从肛门收取粪所测得饲料氨基酸消化率偏高。
对家禽，仍采用全收粪法，另一改进方法是供真代谢能的测定，即将动物饥饿 36～ 40 h，强饲相当于体重 3%～ 5%的饲料，后收取 36～ 40 h的粪，
因尿中氨基酸不超过尿中含氮总量 2%则，测氨基酸消化率忽略不计。
一、体内消化实验
（二）指示剂法
优点：可减少收集全部粪便带来的麻烦，省时省力，尤其是收集全部粪便较困难情况下。
条件：必须是不为动物所消化、吸收，而且能均匀分布并有很高的回收率。
外源指示剂常用三氧化二铬；内源指示剂一般采用 2mol HCl或 4mol HCl 不溶灰分。
一、体内消化实验（二）指示剂法
1、外源指示剂法
即从预试期开始就将指示剂加入日粮中混匀，喂与试验动物，除每日只收集部分粪样外，其它与全收粪法相同。试验期完，将所有收集的粪样混匀，再分析粪中营养成分和指示剂含量。营养物质的消化率用下式计算。
粪中干湿对计算无影响，但指示剂和营养物质含量须来自同一粪样，其缺点是很难找到回收率很理想的指示剂物质。要求指示剂的回收率在 85%
以上才有效。
100%%% %100% 日粮中营养物质含量 粪中营养物质含量粪中指示剂含量日粮中指示剂含量）＝（日粮营养物质的消化率一、体内消化实验
（二）指示剂法
2、内源指示剂法
该法是指用饲粮中自身所含有的不可消化、吸收的物质作指示剂。
特点：可减少将指示剂混入饲粮的麻烦，且用此法测定饲料消化能和蛋白质消化率与全收粪法无显著差异。
缺点：粪收集绝不可污染含有不溶灰分的砂粒等杂质。
二、尼龙袋法
尼龙袋法是指将被测饲料装入一特制尼龙袋，
经瘤胃瘘管放瘤胃中,48 h后取出，冲洗干净，
烘干称重，与放入前的饲料蛋白含量相比，差值即为饲料可降解蛋白质量。
优点：简单易行，重现性好，实验期短，便于大批样品研究。
注意：尼龙袋通透性好，网眼大小要恰当，样品要有一定细度，以便充分发酵；实验时要测定多个时间点，以分析降解程度与时间的关系。
三、离体消化实验
离休消化实验：指模拟消化道的环境，在体外进行饲料消化。
（一）消化道消化液法
此法即用安装瘘管收取的小肠液或瘤胃液，在试管中进行消化。
反刍动物的离体消化实验：用瘤胃液消化，后再用胃蛋白酶加盐酸进一步消化，洗净残渣，测其各种养分和燃烧值。
目前通过测定消化过程中 CH4和 CO2生成量估计有机物质的消化率。用瘤胃液测定饲料蛋白质降解率的研究也有报导。
三、离体消化实验
（一）消化道消化液法
非反刍动物（猪）离体消化试验：首先是用胃蛋白酶加盐酸溶液，然后用 PIF在 pH 7.0的条件下作进一步测定。
此法测得的结果与全收粪法无显著差异。有研究报道，在用胃蛋白酶消化前用 pH 5.8的
KH2PO4° Na2HPO4淀粉酶缓冲液先处理，效果更理想。
三、离体消化实验
（二）人工消化液法
消化液不是来自消化道，而是采用人工制取的消化酶配制成模拟消化液。
目前主要用于反刍动物饲料消化率以及瘤胃饲料蛋白质降解率的测定。
消化率的测定分两步，第一步是用纤维素分解酶制剂加盐酸溶液代替前面两步法的瘤胃液，第二步仍是胃蛋白酶加盐酸溶液。所以又称,HCl－
纤维分解酶法,。
第三节 平衡实验
氮平衡实验
能量平衡实验一、氮平衡实验
（一）氮平衡实验
该实验主要用于研究动物蛋白质的需要、
饲料蛋白质的利用率以及饲料或饲粮蛋白质质量的比较。
测定的方法除增加尿液的收集和分析外，
其它均与消化试验相同。试验需在代谢笼或柜中进行，粪、尿分开收集，最好采用公畜和颗粒饲料。有利于粪、尿的收集和避免粪与饲料的相互污染。
一、氮平衡实验
（一）氮平衡实验根据食入氮,粪氮和尿氮可进行如下计算：
食入氮－ （ 粪氮 +尿氮 ） ＝沉积氮沉积氮 ÷ 食入氮＝氮的总利用率
（ 食入氮－粪氮 ） ÷ 食入氮＝氮的消化率沉积氮 ÷ 消化氮＝消化氮的利用率（ BV）
一、氮平衡实验
（一）氮平衡实验
影响因素：氮的沉积受动物的性别、年龄和遗传因素，饲粮蛋白质的数量和质量的影响。
注意：实验饲粮蛋白质水平须满足需要,必需氨基酸的数量足够、比例恰当以及其它营养物质适量；
当测定某个饲料或饲粮蛋白质利用率，则采用限食，原则是食入蛋白质的量不超过或稍低于动物所需的量。
二、能量平衡实验
目的：用于研究机体能理代谢过程中的数量关系，
从而确定动物对能量的需要和饲料或饲粮能量的利用率。
估计能量平衡的途径：
一种是根据食入饲料或能量的去向，即粪、尿、
脱落皮屑、毛，营养物质沉积，产品和维持生命活动的机体产热几个部分，除维持机体活动的产热外，其它组分的能量值都可以直接燃烧测定；
另一种途径是通过碳、氮平衡，因动物能量的来源都是含碳和氮的有机物，根据碳、氮化合物的产热（常数）也可估计出动物对能量的需要和饲料能量的利用率。
二、能量平衡实验
（一）直接测热法
直接测热法即将动物臵于一测热室中，直接测定机体产热，食入饲料、粪、尿、脱落皮屑和
CH4（反刍动物），收集取样测定其燃烧值，
其它步骤同消化试验和氮平衡试验。
根据一段时间 能量 的收支情况，可估计动物一昼夜能量需要和能量的利用率。如右表能量平衡计算例子。
二、能量平衡实验
（二）间接测热法
间接测热法是根据呼吸熵 (RQ)的原理测定的。
呼吸熵是动物在一定时间内生成的二氧化碳与消耗的氧气体积之比。
不同营养物质在体内氧化 RQ值不同。
碳水化合物和脂肪在体内氧化产热与它们二者共同 RQ有一定 的函数关系。下 表列出碳水化合物、
脂肪和蛋白质的 RQ值及其产热当量。
二、能量平衡实验
（二）间接测热法
下表为间接测热法测小牛 24 h产热的计算例子。
二、能量平衡实验
（三）碳、氮平衡法
碳、氮平衡即用碳、氮平衡估计动物对能量的需要或饲料能量的利用率，需测定食入饲粮、粪、
尿,CH4和 CO2的 C和 N的含量。
采用此法是假设机体能量的沉积和分解只有脂肪和蛋白质。下表用碳氮平衡试验测定某一饲料能量利用率的例子。
从表中的演算过程可发现，此法类似用替代法测定饲料消化率。
第四节 生长实验生长实验（饲养试验）是通过饲予动物已知物质含量的日粮或饲料，观察其体重、体尺、产蛋、
泌乳等的变化和缺乏症的产生，产品与饲料消耗的关系，测定动物对某养分的需要，比较饲料或日粮的优劣。本节主要从以下几方面讲：
实验设计
实验结果的线性分析法
实验动物、环境、饲粮及记录
群饲与单饲
任食与限食
纯合饲粮和实验动物一、实验设计
（一）对照实验
在营养研究中，如需考察某一营养因素或非营养因素对动物是否有影响，就可采用对照试验。
将所有试验动物按随机化的原则分成两组，一组为对照组，另一组为处理组（加入某种营养物质或非营养物质）。对照试验是最简单的设计。
一、实验设计
（二）配对实验
当试验动物仅设臵两个试验组，试验动物的条件相类似，即配对个体血缘、性别相同，年龄、
体重相似，可满足两两配对的要求，就可采用配对分组。试验动物配对后，将每对的两头动物用随机化方法分配到对照组和处理组。
一、实验设计
（三）单向分类实验设计
即对照实验和 实验相比，单向分类实验一般不设对照组，而是多个处理组。如要研究生长猪赖氨酸的需要，一般将饲粮赖氨酸设多个水平，看哪一个赖氨酸水平猪生长最好，其相应的赖氨酸水平即为最佳水平。
一、实验设计
（四）随机化完全区组设计
在研究生长猪赖氨酸需要的实验中，如果实验猪来自三个养猪场，尽管猪的品种、年龄、体重和以前的饲粮都基本一样，但为了考察不同养猪环境、水质等是否会给实验带来影响，就可把三个养猪场看成三个区组，采用随机化完全区组设计。
一、实验设计
（五）复因子实验的设计
在研究某种营养物质的需要量同时，又想确定另一种或二种营养物质的需要量或适宜比例，
就需采用复因子设计。如在研究生长猪对赖氨酸需要时，又想确定适宜能量水平，就可将赖氨酸的需要和能量各设几个水平，如还要进一步考虑环境温度的影响，可再设几个温度水平。
一、实验设计
（六）拉丁方实验的设计
常用于产蛋家禽和泌乳牛短期的实验以及饲料养分消化率或代谢率的测定。但实验时间短，
同一动物或同一实验组的动物可在不同时间接受多种处理。
二、实验结果的线性分析法
（一）确定养分的需要量
折线法 根据剂量－效应试验结果，选择斜率比较稳定的点建立一条回归直线。然后选择一定数量的点建立一条斜率为零的回归直线。二条直线的交点对应的剂量即需要量。该法缺点是选回归线的点受人为因素干扰。
二、实验结果的线性分析法
（一）确定养分的需要量
曲线法 基于大多数剂量－效应关系都是曲线，
对试验结果的数据不加取舍地拟合成适宜的曲线，然后求出拐点值即代表客观的需要量，而且是最低需要量，并大约是最高需要量的 70%。
该法缺点是可能存在的异常点会影响结果的准确性。
二、实验结果的线性分析法
（二）评定养分生物效价
斜率比法 将标准物质和拟评定的物质分别各设几个水平，基础饲粮相同，测得各自的效应指标值，即 ys=a+bsx和
yt=a+btx 。当 ys=yt时,
xs/ xt=bt/bx。 bt/bx 即为斜率比，表示测定物质相当于多少标准物质。
二、实验结果的线性分析法
（二）评定养分生物效价
平行线法 标准物质和被测物质各设数个水平，
分别测得效应指标值。剂量 x取对数得
ys=as+bslog10x 和 yt=at+btlog10x。如果两条直线斜率相等，即 bs=bt
=b，且当 ys=yt时，则有
log10(xs/xt)=(at-as)/b，
(at-as)/b的反对数即为被测物质相当于标准物质相对生物效价。
二、实验结果的线性分析法
（二）评定养分生物效价
三点法 在标准物质的剂量 -效应关系明确下，
被测物质只要一点，被测物质的相对生物效价即为相当于同等效应时所需标准物质的量。
二、实验结果的线性分析法
（二）评定养分生物效价
标准曲线法 介于斜率比法或平行线法与三点法之间的一种方法。标准物质仍需设多个点，
建立一条标准曲线或直线；被测物质只需一点
，被测物相当于标准物的相对生物效价的估计同三点法。
三、实验动物、环境、饲粮及记录
（一）实验动物
在生长实验中，遵循,唯一差异原则,,可提高实验的准确性，可达到预期目的。
选择条件一致的实验动物择于保证实验的成功具有重要意义。
解决的办法：适当增加重复，最好是从母畜配种时就考虑其血缘、体况的一致性及产仔时间的同步性，同时保证足够数量的母畜配种，以便提供较多、条件较一致的可供选择的动物。
三、实验动物、环境、饲粮及记录
（二）实验环境
在动物实验中，环境条件如温度、湿度、气流速度及空气清洁度等的一致也是考虑的因素。
处理办法：尽可能在畜舍的不同部位，都应可能有每个处理的个重复一个或二个重复。
三、实验动物、环境、饲粮及记录
（三）饲粮
严格配合实验饲粮，搞清实验目的和影响实验的一切营养及环境因素，同时实验饲粮原料必须标准，且测定所需各种营养成分的含量，以符合设计要求。
不易测定所需指标，可多测几次 (如氨基酸 )，
当实验期较长时，实验饲粮需配几次，饲料原料应一次备齐，妥善保存。
三、实验动物、环境、饲粮及记录
（四）实验记录
体重和饲料消耗必须尽可能准确，并作好记录。
称重时，一般早上空腹称重，每次称重都应是同一时刻；而饲料消耗统计做到绝对准确是有困难的。
一般为尽可能准确，最好采用颗粒料，掉在料槽外的饲料，应尽量不受粪、尿污染，且要便于收集。
四、群饲与单饲
群饲的优点,动物吃食有竞争，可能采食得较多，
长得也快，也节省设备和减少工作量，适用于小动物
群饲缺点,单个动物实际消耗的饲料无法进行统计，只能获得平均数，在个别动物健康状况不佳或死亡时，对其饲料消耗难于估计，在要求限制采食的试验中，群饲有可能使弱小动物采食不足，
增大动物体重间的差异。
单个饲养 能避免群饲的缺点，单饲动物可能会减少采食量，从而影响试验结果，另外需圈舍多，
相应工作量大。
五、任食与限饲
任食,指动物自由接触饲料，任意采食或自由采食。它对评定动物的营养需要、比较饲料的差异及环境温度和其它非营养因素对生产性能影响，动物有同等机会，发挥动物和饲料最大潜力很有必要。
限食,则是对动物的采食进行一定的限制。它多用于评定饲料的利用率和考察受采食量影响的因素。
六、纯合饲粮和实验动物
（一）纯合饲粮
纯合饲粮即配制饲粮时不用天然饲料，所有成分都是由纯的营养素组成，诸如合成氨基酸、
纯化淀粉、葡萄糖或蔗糖等。
优点：是易于配制除被考察的营养因子外，其它营养物质都适量。
缺点：饲粮全由纯化物质组成，成本高昂。
在实际中，只要能满足实验要求，可用半纯合饲粮，尤其是不可能用耗料少的实验动物。
六、纯合饲粮和实验动物
（二）实验动物
大鼠和小鼠等实验动物的生理特点类似于人和哺乳动物，生命周期短、繁殖快、血缘也容易做到一致，则作实验研究有一定代表性，结果可靠。
用大鼠和小白鼠则又能缩短研究周期和节约大量经费和人力。
大鼠和小白鼠在研究微量元素和维生素需要及缺乏症中发挥了巨大作用，可代替在人和大动物上作实验研究的问题。
第五节 比较屠宰实验比较屠宰实验,即在平衡和生长实验中有时为进一步了解动物机体成分和变化和评定胴体品质，必须屠宰动物，以比较实验组与对照组的差异的实验。一般实验的目的和要求不同，屠宰的方式和测定的指标也不尽相同。
比较屠宰实验的适用范围
屠宰方法和测定指标一、比较屠宰实验的适用范围
比较动物不同生长发育阶段体成分的变化，可以是总体或是各组织器官的成分变化，需定期屠宰有代表性的动物。
比较不同营养水平对体成分的影响，一般在饲养试验的基础上为获得更多、更详细的资料，
在各处理组选择有代表性的动物进行屠宰。
比较不同动物品种或品系沉积蛋白质和脂肪的能力，饲喂不同品种或品系的生长动物同样的日粮，然后屠宰。
二、屠宰方法和测定指标
（一）屠宰方法
动物屠宰可先放血，收集血液称重取样；也可不放血，先用药麻醉，再从血管或心脏注入凝血剂，
后剖腹清除消化道内容物；屠体经冷冻后粉碎，
骨骼一般需粉碎 2～ 3次；机体实质器官含脂肪多，
粉碎后的干燥样难通过 40目筛，较粗骨粒不便分离可再粉碎。
大动物只需对组织器官取样分析，或进行胴体品质测定，一般以放血屠宰为宜。
缺点：耗费资金和人力，尤其进行皮、骨、肉、
脂肪、分离，同时各种组织分离纯度和标准也难掌握一致。
二、屠宰方法和测定指标
（二）测定指标
对屠体除进行化学成分分析外也常对胴体品质作检查测定，如肌肉颜色、肌间含脂、眼肌面积、背膘厚、胴体长、空体重、屠宰率等。
一般用左侧胴体进行检查测定。为了解蛋白质与脂肪的沉积比例，也常对左侧胴体进行皮、
骨、肉、脂的分离。测定数目可依试验目的而定。
第六节 其它实验技术
同位素示踪法
外科造瘘技术
无菌技术一、同位素
同位素可分为放射性和非放射性。
不能标记的单个元素,3H,14C,12N,18N,28Mg、
32P,35S,40K,45Ca,55Fe,60Co,65Zn,132I ；
可标记化合物,15N-尿素,CH314COOH等 ；双标记,15NH214CHCOOH,NH214CH213COOH。
优点：具有灵敏度高，特异性强。
缺点：仪器设备昂贵，技术复杂，在营养研究中还局限在一定范围内。
一、同位素
原理：当标记的同位素在体内达到稳定状态时，标记有某种同位素的物质在体内各部分与未被标记的该物质之比恒定，根据这一关系，就可以从标记物和可测得的组分的量推算出不可测的组分的量。
二、外科造瘘技术
外科造瘘即在动物体表（腹部）开一个口，并用一个管道（瘘管）与消化道某一部位相通，
使消化道内容物能从管中排出体外，或可通过瘘管向胃或消化道放入物体，或经消化道收取分泌物。
应用：测定猪氨基酸消化率；猪、禽离体消化实验；反刍动物瘤胃饲料蛋白质降解率。
瘘管有 T型和桥式两种,采用塑料和不锈钢,便于安装固定，且耐酸、碱和经受机械的碰撞，
可是永久性的，也可安装临时的。
三、无菌技术
无菌技术即将胎儿在无菌条件下剖腹取出，避免经阴道自然分娩所引起的污染，然后在无菌条件中饲养。饲料也经严格处理，避免来自外界的细菌、酵母菌、霉菌、真菌、原生动物和寄生虫的污染，并且在这种无菌环境中繁殖无菌的后代。
无菌技术产生的原因：在动物营养研究中，由于微生物的干扰，使某些研究在常规条件下难以实现 ；研究抗生素促生长作用的机制时，可能排除消化道微生物因素的影响，则有利于问题的阐明。
该技术已在大鼠、小鼠、仓鼠、兔、鸡和猴子中获得成功。鼠类和鸡已能进行无菌后代的繁殖。
饲料成分分析
粪便成分分析
尿成分分析
动物组织和血液成分的分析一、饲料成分分析
威氏（ Weende）等提出的概略养分分析法即进行粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、无氮浸出物、粗灰分及干物质和水分的测定。
营养学的发展：
粗蛋白的测定基础上也进一步测定真蛋白、非蛋白氮、
α -氨基氮、氨基酸、有效氨基酸；
粗脂肪也进一步测各种脂肪酸；
粗纤维测中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、纤维素、半纤维素和木质素；
无氮浸出物进一步测糖和淀粉。
矿物质、维生素、真菌和霉菌产物、生物碱及其它有害有毒物质也纳入了分析的内容。
通过上述分析可对饲料的营养价值作初步的估计。
二、粪便成分分析
分析粪便成分是消化试验和平衡试验必需的步骤。
通过测定粪便中粗蛋白、粗纤维、粗脂肪等养分的含量。主要用于各种可消化养分、消化能及代谢能的估计。
研究矿物质的代谢，由于每日内源矿物质的排泄量大，粪样分析测定矿物元素的吸收率有较大误差，与同位素示踪法相结合，结果更可靠。
三、尿成分分析
尿中含有各种无机及有机成分，大都是动物体新陈代谢的产物，它们的含量受许多因素的影响，但正常情况下各种成分都有一定的含量范围，通过某些尿成分分析可了解体内代谢和机体营养状况是否正常。
某些维生素是以辅酶的形式参与体内代谢，它们的缺乏可导致这些反应的中断，使一些代谢的中间产物积累或尾产物减少。所以检查这些物质在尿中的排泄量可反应机体的营养状况。
四、动物组织和血液成分的分析
测定对象：常用于测定的组织有肝、肾、心、骨骼肌、骨（胫骨）、毛发及全血、血浆、血清和红细胞，甚至整个机体样品；及组织中各营养物质及其代谢产物和相关酶。
是确定各营养物质需要重要依据，评价机体维生素、微量元素等营养状况的标识，同时结合饲养实验、平衡实验和屠宰实验，可确定动物对各种营养物质的需要。
四、动物组织和血液成分的分析
用作标示的功能酶及相应的微量元素和维生素有：
血浆谷胱甘肽过氧化物酶（ GSH-PX）－硒，
血清碱性磷酸酶－锌，
血浆铜蓝蛋白氧化酶－铜，
血浆黄嘌呤氧化酶－钼；
血浆中以焦磷酸硫胺素为辅酶的酶－硫胺素，
红细胞中含黄素二核苷酸（ FAD）的谷胱甘肽还原酶－核黄素，
红细胞或血浆中酪氨酸和天门冬氨酸转氨酶－维生素 B6、
血浆丙酮酸羟化酶－生物素等。
四、动物组织和血液成分的分析
缺点：以上都不是鉴别缺乏症或确定需要量唯一指标，对某些动物敏感的指标，不一定适用于另一些动物，所以常结合酶活力及生长反应作综合评定。
第二节 消化实验
准确测定饲料中可消化养分的含量具有重要意义，
是评定饲料营养价值的重要方法。
养分及能量消化率的测定是通过消化实验来实现的。
代谢实验即在消化实验的基础上，再增加尿液的收集，测定尿中排泄的养分和能量。一般用于饲料的代谢能或养分的代谢率的测定。
下面主要从几下三个实验方法来讲：体内消化实验、尼龙袋法和离休消化实验。
一、体内消化实验
（一）全收粪法
1、肛门收粪法
(1)实验动物的准备和要求：选择健康、有代表性的动物。
(2)测试饲料和饲粮的准备：用于测试的饲料要一次备齐，按日头饲喂量称重分装，
并取样供分析干物质和养分含量用。
一、体内消化实验
1、肛门收粪法
(3)实验步骤：
实验分两个阶段。预备实验是让动物适应实验饲粮，排空肠道原有内容物，熟悉排粪规律，了解采食量。正式实验是收集粪便的天数以偶 数为好，避免排粪带来的误差，两阶段时间规定如右表。
一、体内消化实验
1、肛门收粪法
(3)实验步骤：
套测法适用于测定某些不能单一饲用的饲料消化率，如各种谷实或糠麸等。
套测法即先配正常饲粮，测其消化率，后用被测饲料顶替基础饲粮的 20%～ 30%，再测其消化率。
对适口性差或喂多了有毒害饲料，可少顶替，但不能低于 15%，公式如下：
B%1 0 0F BAD
D：被测饲料养分消化率
A：基础饲粮养分消化率
B：顶替后混合饲粮养分消化率
F：被测饲料养分占混合饲粮该养分比例一、体内消化实验
1、肛门收粪法
(3)实验步骤：
交叉实验可以减少动物对先喂正常基础料，后喂顶替混合料不适应带来的误差，则用两组动物进行交叉，如下表。被测饲料取代基础饲粮的比例大小，是影响准确度的重要因素，取代比例过大，
会造成第一、二次饲粮中养分含量比例差异太大；
取代过少，被测饲料的代表性弱，将影响结果的准确度。
一、体内消化实验
1、肛门收粪法
(4)粪的收集和处理：
一般是用公畜进行实验，可在动物尾部系一集粪袋收集粪便。
不宜采用收粪袋的动物可用消化柜或消化栏，动物位臵相对固定，排出粪能落在粪盘或清洁地面上，再收入粪桶。
每天定时收集粪并称重，混匀按总重的 1/10～ 1/50
取样，后每 100g鲜粪加 10%盐酸 100ml，以免粪中氨氮损失。
一、体内消化实验
（一）全收粪法
2、回肠收集和处理
此法通过外科手术在回肠末端安装一瘘管收集食糜，或施以回 -直肠吻合术，有肛门收集回肠食糜，
主要用于猪饲料氨基酸消化率测定。一般从肛门收取粪所测得饲料氨基酸消化率偏高。
对家禽，仍采用全收粪法，另一改进方法是供真代谢能的测定，即将动物饥饿 36～ 40 h，强饲相当于体重 3%～ 5%的饲料，后收取 36～ 40 h的粪，
因尿中氨基酸不超过尿中含氮总量 2%则，测氨基酸消化率忽略不计。
一、体内消化实验
（二）指示剂法
优点：可减少收集全部粪便带来的麻烦，省时省力，尤其是收集全部粪便较困难情况下。
条件：必须是不为动物所消化、吸收，而且能均匀分布并有很高的回收率。
外源指示剂常用三氧化二铬；内源指示剂一般采用 2mol HCl或 4mol HCl 不溶灰分。
一、体内消化实验（二）指示剂法
1、外源指示剂法
即从预试期开始就将指示剂加入日粮中混匀，喂与试验动物，除每日只收集部分粪样外，其它与全收粪法相同。试验期完，将所有收集的粪样混匀，再分析粪中营养成分和指示剂含量。营养物质的消化率用下式计算。
粪中干湿对计算无影响，但指示剂和营养物质含量须来自同一粪样，其缺点是很难找到回收率很理想的指示剂物质。要求指示剂的回收率在 85%
以上才有效。
100%%% %100% 日粮中营养物质含量 粪中营养物质含量粪中指示剂含量日粮中指示剂含量）＝（日粮营养物质的消化率一、体内消化实验
（二）指示剂法
2、内源指示剂法
该法是指用饲粮中自身所含有的不可消化、吸收的物质作指示剂。
特点：可减少将指示剂混入饲粮的麻烦，且用此法测定饲料消化能和蛋白质消化率与全收粪法无显著差异。
缺点：粪收集绝不可污染含有不溶灰分的砂粒等杂质。
二、尼龙袋法
尼龙袋法是指将被测饲料装入一特制尼龙袋，
经瘤胃瘘管放瘤胃中,48 h后取出，冲洗干净，
烘干称重，与放入前的饲料蛋白含量相比，差值即为饲料可降解蛋白质量。
优点：简单易行，重现性好，实验期短，便于大批样品研究。
注意：尼龙袋通透性好，网眼大小要恰当，样品要有一定细度，以便充分发酵；实验时要测定多个时间点，以分析降解程度与时间的关系。
三、离体消化实验
离休消化实验：指模拟消化道的环境，在体外进行饲料消化。
（一）消化道消化液法
此法即用安装瘘管收取的小肠液或瘤胃液，在试管中进行消化。
反刍动物的离体消化实验：用瘤胃液消化，后再用胃蛋白酶加盐酸进一步消化，洗净残渣，测其各种养分和燃烧值。
目前通过测定消化过程中 CH4和 CO2生成量估计有机物质的消化率。用瘤胃液测定饲料蛋白质降解率的研究也有报导。
三、离体消化实验
（一）消化道消化液法
非反刍动物（猪）离体消化试验：首先是用胃蛋白酶加盐酸溶液，然后用 PIF在 pH 7.0的条件下作进一步测定。
此法测得的结果与全收粪法无显著差异。有研究报道，在用胃蛋白酶消化前用 pH 5.8的
KH2PO4° Na2HPO4淀粉酶缓冲液先处理，效果更理想。
三、离体消化实验
（二）人工消化液法
消化液不是来自消化道，而是采用人工制取的消化酶配制成模拟消化液。
目前主要用于反刍动物饲料消化率以及瘤胃饲料蛋白质降解率的测定。
消化率的测定分两步，第一步是用纤维素分解酶制剂加盐酸溶液代替前面两步法的瘤胃液，第二步仍是胃蛋白酶加盐酸溶液。所以又称,HCl－
纤维分解酶法,。
第三节 平衡实验
氮平衡实验
能量平衡实验一、氮平衡实验
（一）氮平衡实验
该实验主要用于研究动物蛋白质的需要、
饲料蛋白质的利用率以及饲料或饲粮蛋白质质量的比较。
测定的方法除增加尿液的收集和分析外，
其它均与消化试验相同。试验需在代谢笼或柜中进行，粪、尿分开收集，最好采用公畜和颗粒饲料。有利于粪、尿的收集和避免粪与饲料的相互污染。
一、氮平衡实验
（一）氮平衡实验根据食入氮,粪氮和尿氮可进行如下计算：
食入氮－ （ 粪氮 +尿氮 ） ＝沉积氮沉积氮 ÷ 食入氮＝氮的总利用率
（ 食入氮－粪氮 ） ÷ 食入氮＝氮的消化率沉积氮 ÷ 消化氮＝消化氮的利用率（ BV）
一、氮平衡实验
（一）氮平衡实验
影响因素：氮的沉积受动物的性别、年龄和遗传因素，饲粮蛋白质的数量和质量的影响。
注意：实验饲粮蛋白质水平须满足需要,必需氨基酸的数量足够、比例恰当以及其它营养物质适量；
当测定某个饲料或饲粮蛋白质利用率，则采用限食，原则是食入蛋白质的量不超过或稍低于动物所需的量。
二、能量平衡实验
目的：用于研究机体能理代谢过程中的数量关系，
从而确定动物对能量的需要和饲料或饲粮能量的利用率。
估计能量平衡的途径：
一种是根据食入饲料或能量的去向，即粪、尿、
脱落皮屑、毛，营养物质沉积，产品和维持生命活动的机体产热几个部分，除维持机体活动的产热外，其它组分的能量值都可以直接燃烧测定；
另一种途径是通过碳、氮平衡，因动物能量的来源都是含碳和氮的有机物，根据碳、氮化合物的产热（常数）也可估计出动物对能量的需要和饲料能量的利用率。
二、能量平衡实验
（一）直接测热法
直接测热法即将动物臵于一测热室中，直接测定机体产热，食入饲料、粪、尿、脱落皮屑和
CH4（反刍动物），收集取样测定其燃烧值，
其它步骤同消化试验和氮平衡试验。
根据一段时间 能量 的收支情况，可估计动物一昼夜能量需要和能量的利用率。如右表能量平衡计算例子。
二、能量平衡实验
（二）间接测热法
间接测热法是根据呼吸熵 (RQ)的原理测定的。
呼吸熵是动物在一定时间内生成的二氧化碳与消耗的氧气体积之比。
不同营养物质在体内氧化 RQ值不同。
碳水化合物和脂肪在体内氧化产热与它们二者共同 RQ有一定 的函数关系。下 表列出碳水化合物、
脂肪和蛋白质的 RQ值及其产热当量。
二、能量平衡实验
（二）间接测热法
下表为间接测热法测小牛 24 h产热的计算例子。
二、能量平衡实验
（三）碳、氮平衡法
碳、氮平衡即用碳、氮平衡估计动物对能量的需要或饲料能量的利用率，需测定食入饲粮、粪、
尿,CH4和 CO2的 C和 N的含量。
采用此法是假设机体能量的沉积和分解只有脂肪和蛋白质。下表用碳氮平衡试验测定某一饲料能量利用率的例子。
从表中的演算过程可发现，此法类似用替代法测定饲料消化率。
第四节 生长实验生长实验（饲养试验）是通过饲予动物已知物质含量的日粮或饲料，观察其体重、体尺、产蛋、
泌乳等的变化和缺乏症的产生，产品与饲料消耗的关系，测定动物对某养分的需要，比较饲料或日粮的优劣。本节主要从以下几方面讲：
实验设计
实验结果的线性分析法
实验动物、环境、饲粮及记录
群饲与单饲
任食与限食
纯合饲粮和实验动物一、实验设计
（一）对照实验
在营养研究中，如需考察某一营养因素或非营养因素对动物是否有影响，就可采用对照试验。
将所有试验动物按随机化的原则分成两组，一组为对照组，另一组为处理组（加入某种营养物质或非营养物质）。对照试验是最简单的设计。
一、实验设计
（二）配对实验
当试验动物仅设臵两个试验组，试验动物的条件相类似，即配对个体血缘、性别相同，年龄、
体重相似，可满足两两配对的要求，就可采用配对分组。试验动物配对后，将每对的两头动物用随机化方法分配到对照组和处理组。
一、实验设计
（三）单向分类实验设计
即对照实验和 实验相比，单向分类实验一般不设对照组，而是多个处理组。如要研究生长猪赖氨酸的需要，一般将饲粮赖氨酸设多个水平，看哪一个赖氨酸水平猪生长最好，其相应的赖氨酸水平即为最佳水平。
一、实验设计
（四）随机化完全区组设计
在研究生长猪赖氨酸需要的实验中，如果实验猪来自三个养猪场，尽管猪的品种、年龄、体重和以前的饲粮都基本一样，但为了考察不同养猪环境、水质等是否会给实验带来影响，就可把三个养猪场看成三个区组，采用随机化完全区组设计。
一、实验设计
（五）复因子实验的设计
在研究某种营养物质的需要量同时，又想确定另一种或二种营养物质的需要量或适宜比例，
就需采用复因子设计。如在研究生长猪对赖氨酸需要时，又想确定适宜能量水平，就可将赖氨酸的需要和能量各设几个水平，如还要进一步考虑环境温度的影响，可再设几个温度水平。
一、实验设计
（六）拉丁方实验的设计
常用于产蛋家禽和泌乳牛短期的实验以及饲料养分消化率或代谢率的测定。但实验时间短，
同一动物或同一实验组的动物可在不同时间接受多种处理。
二、实验结果的线性分析法
（一）确定养分的需要量
折线法 根据剂量－效应试验结果，选择斜率比较稳定的点建立一条回归直线。然后选择一定数量的点建立一条斜率为零的回归直线。二条直线的交点对应的剂量即需要量。该法缺点是选回归线的点受人为因素干扰。
二、实验结果的线性分析法
（一）确定养分的需要量
曲线法 基于大多数剂量－效应关系都是曲线，
对试验结果的数据不加取舍地拟合成适宜的曲线，然后求出拐点值即代表客观的需要量，而且是最低需要量，并大约是最高需要量的 70%。
该法缺点是可能存在的异常点会影响结果的准确性。
二、实验结果的线性分析法
（二）评定养分生物效价
斜率比法 将标准物质和拟评定的物质分别各设几个水平，基础饲粮相同，测得各自的效应指标值，即 ys=a+bsx和
yt=a+btx 。当 ys=yt时,
xs/ xt=bt/bx。 bt/bx 即为斜率比，表示测定物质相当于多少标准物质。
二、实验结果的线性分析法
（二）评定养分生物效价
平行线法 标准物质和被测物质各设数个水平，
分别测得效应指标值。剂量 x取对数得
ys=as+bslog10x 和 yt=at+btlog10x。如果两条直线斜率相等，即 bs=bt
=b，且当 ys=yt时，则有
log10(xs/xt)=(at-as)/b，
(at-as)/b的反对数即为被测物质相当于标准物质相对生物效价。
二、实验结果的线性分析法
（二）评定养分生物效价
三点法 在标准物质的剂量 -效应关系明确下，
被测物质只要一点，被测物质的相对生物效价即为相当于同等效应时所需标准物质的量。
二、实验结果的线性分析法
（二）评定养分生物效价
标准曲线法 介于斜率比法或平行线法与三点法之间的一种方法。标准物质仍需设多个点，
建立一条标准曲线或直线；被测物质只需一点
，被测物相当于标准物的相对生物效价的估计同三点法。
三、实验动物、环境、饲粮及记录
（一）实验动物
在生长实验中，遵循,唯一差异原则,,可提高实验的准确性，可达到预期目的。
选择条件一致的实验动物择于保证实验的成功具有重要意义。
解决的办法：适当增加重复，最好是从母畜配种时就考虑其血缘、体况的一致性及产仔时间的同步性，同时保证足够数量的母畜配种，以便提供较多、条件较一致的可供选择的动物。
三、实验动物、环境、饲粮及记录
（二）实验环境
在动物实验中，环境条件如温度、湿度、气流速度及空气清洁度等的一致也是考虑的因素。
处理办法：尽可能在畜舍的不同部位，都应可能有每个处理的个重复一个或二个重复。
三、实验动物、环境、饲粮及记录
（三）饲粮
严格配合实验饲粮，搞清实验目的和影响实验的一切营养及环境因素，同时实验饲粮原料必须标准，且测定所需各种营养成分的含量，以符合设计要求。
不易测定所需指标，可多测几次 (如氨基酸 )，
当实验期较长时，实验饲粮需配几次，饲料原料应一次备齐，妥善保存。
三、实验动物、环境、饲粮及记录
（四）实验记录
体重和饲料消耗必须尽可能准确，并作好记录。
称重时，一般早上空腹称重，每次称重都应是同一时刻；而饲料消耗统计做到绝对准确是有困难的。
一般为尽可能准确，最好采用颗粒料，掉在料槽外的饲料，应尽量不受粪、尿污染，且要便于收集。
四、群饲与单饲
群饲的优点,动物吃食有竞争，可能采食得较多，
长得也快，也节省设备和减少工作量，适用于小动物
群饲缺点,单个动物实际消耗的饲料无法进行统计，只能获得平均数，在个别动物健康状况不佳或死亡时，对其饲料消耗难于估计，在要求限制采食的试验中，群饲有可能使弱小动物采食不足，
增大动物体重间的差异。
单个饲养 能避免群饲的缺点，单饲动物可能会减少采食量，从而影响试验结果，另外需圈舍多，
相应工作量大。
五、任食与限饲
任食,指动物自由接触饲料，任意采食或自由采食。它对评定动物的营养需要、比较饲料的差异及环境温度和其它非营养因素对生产性能影响，动物有同等机会，发挥动物和饲料最大潜力很有必要。
限食,则是对动物的采食进行一定的限制。它多用于评定饲料的利用率和考察受采食量影响的因素。
六、纯合饲粮和实验动物
（一）纯合饲粮
纯合饲粮即配制饲粮时不用天然饲料，所有成分都是由纯的营养素组成，诸如合成氨基酸、
纯化淀粉、葡萄糖或蔗糖等。
优点：是易于配制除被考察的营养因子外，其它营养物质都适量。
缺点：饲粮全由纯化物质组成，成本高昂。
在实际中，只要能满足实验要求，可用半纯合饲粮，尤其是不可能用耗料少的实验动物。
六、纯合饲粮和实验动物
（二）实验动物
大鼠和小鼠等实验动物的生理特点类似于人和哺乳动物，生命周期短、繁殖快、血缘也容易做到一致，则作实验研究有一定代表性，结果可靠。
用大鼠和小白鼠则又能缩短研究周期和节约大量经费和人力。
大鼠和小白鼠在研究微量元素和维生素需要及缺乏症中发挥了巨大作用，可代替在人和大动物上作实验研究的问题。
第五节 比较屠宰实验比较屠宰实验,即在平衡和生长实验中有时为进一步了解动物机体成分和变化和评定胴体品质，必须屠宰动物，以比较实验组与对照组的差异的实验。一般实验的目的和要求不同，屠宰的方式和测定的指标也不尽相同。
比较屠宰实验的适用范围
屠宰方法和测定指标一、比较屠宰实验的适用范围
比较动物不同生长发育阶段体成分的变化，可以是总体或是各组织器官的成分变化，需定期屠宰有代表性的动物。
比较不同营养水平对体成分的影响，一般在饲养试验的基础上为获得更多、更详细的资料，
在各处理组选择有代表性的动物进行屠宰。
比较不同动物品种或品系沉积蛋白质和脂肪的能力，饲喂不同品种或品系的生长动物同样的日粮，然后屠宰。
二、屠宰方法和测定指标
（一）屠宰方法
动物屠宰可先放血，收集血液称重取样；也可不放血，先用药麻醉，再从血管或心脏注入凝血剂，
后剖腹清除消化道内容物；屠体经冷冻后粉碎，
骨骼一般需粉碎 2～ 3次；机体实质器官含脂肪多，
粉碎后的干燥样难通过 40目筛，较粗骨粒不便分离可再粉碎。
大动物只需对组织器官取样分析，或进行胴体品质测定，一般以放血屠宰为宜。
缺点：耗费资金和人力，尤其进行皮、骨、肉、
脂肪、分离，同时各种组织分离纯度和标准也难掌握一致。
二、屠宰方法和测定指标
（二）测定指标
对屠体除进行化学成分分析外也常对胴体品质作检查测定，如肌肉颜色、肌间含脂、眼肌面积、背膘厚、胴体长、空体重、屠宰率等。
一般用左侧胴体进行检查测定。为了解蛋白质与脂肪的沉积比例，也常对左侧胴体进行皮、
骨、肉、脂的分离。测定数目可依试验目的而定。
第六节 其它实验技术
同位素示踪法
外科造瘘技术
无菌技术一、同位素
同位素可分为放射性和非放射性。
不能标记的单个元素,3H,14C,12N,18N,28Mg、
32P,35S,40K,45Ca,55Fe,60Co,65Zn,132I ；
可标记化合物,15N-尿素,CH314COOH等 ；双标记,15NH214CHCOOH,NH214CH213COOH。
优点：具有灵敏度高，特异性强。
缺点：仪器设备昂贵，技术复杂，在营养研究中还局限在一定范围内。
一、同位素
原理：当标记的同位素在体内达到稳定状态时，标记有某种同位素的物质在体内各部分与未被标记的该物质之比恒定，根据这一关系，就可以从标记物和可测得的组分的量推算出不可测的组分的量。
二、外科造瘘技术
外科造瘘即在动物体表（腹部）开一个口，并用一个管道（瘘管）与消化道某一部位相通，
使消化道内容物能从管中排出体外，或可通过瘘管向胃或消化道放入物体，或经消化道收取分泌物。
应用：测定猪氨基酸消化率；猪、禽离体消化实验；反刍动物瘤胃饲料蛋白质降解率。
瘘管有 T型和桥式两种,采用塑料和不锈钢,便于安装固定，且耐酸、碱和经受机械的碰撞，
可是永久性的，也可安装临时的。
三、无菌技术
无菌技术即将胎儿在无菌条件下剖腹取出，避免经阴道自然分娩所引起的污染，然后在无菌条件中饲养。饲料也经严格处理，避免来自外界的细菌、酵母菌、霉菌、真菌、原生动物和寄生虫的污染，并且在这种无菌环境中繁殖无菌的后代。
无菌技术产生的原因：在动物营养研究中，由于微生物的干扰，使某些研究在常规条件下难以实现 ；研究抗生素促生长作用的机制时，可能排除消化道微生物因素的影响，则有利于问题的阐明。
该技术已在大鼠、小鼠、仓鼠、兔、鸡和猴子中获得成功。鼠类和鸡已能进行无菌后代的繁殖。
