第2章 饲料营养物质与动物营养 第一节 动物营养学基本知识 一、动植物体的营养物质组成 高等动物按其食性可分为杂食动物、草食动物及肉食动物等三大类。在动物生产中，为人类提供畜产品或动力的动物则主要是杂食动物，作为人类及动物基本营养源的食物均系植物或其副产品，作为动物食物的 植物及其副产品，含有可供构成和更新动物体组织及形成产品的营养物质，并能氧化产生能量以维持动物的生命活动。植物利用太阳能，以CO2,H2O等原料合成脂肪、碳水化合物和蛋白质， 动物则利用植物体内的这些营养物质。二者在化学组成上有密切的联系，为了正确与合理地组织畜禽饲养，必须首先了解动物与植物的组成。 （一）、动植物体的化学元素组成 无论动物或植物体内约含６０多种元素，按它们在动植物体内含量的多少分为两大类： 常量元素：含量大于或等于０.01% 如Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｃa、Ｐ、Ｋ、Ｎa、C1、Ｍg、Ｓ等，其中Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ含量最多。 微量元素：含量小于0.01% 如Fe、Ｃu、Co、Zn、Mn、Se、I、Cr、F等。 饲料与动物体中的元素，绝大部分不是以游离状态单独存在，而是互相结合为复杂的无机物或有机物。 、饲料的营养物质组成及其影响 1、饲料的营养物质组成 有机物：碳水化合物、脂肪、粗蛋白 、维生素等 干物质 无机物：（矿物质） （1）、水分：各种饲料均含有水分，含量相差很大，多者可达９５％，少者只含５％，同一种饲用植物由于收割时期不同水分含量也不一样，幼嫩时含水较多，成熟后较少；植株部位不同，水分含　量也有差异，枝叶中水分较多，茎杆中较少。饲料中水分含量越高，干物质越少，饲料的营养价值越低且不利于保存。 水分也是动物机体内各种器官、组织的重要成分，其含量一般可达体重的一半，动物随着年龄和营养状况的不同，所含水分有显著变化，幼龄时水分含量多，随年龄的增长而逐渐降低；家畜营养状况不同，水分含量也有差异，脂肪沉积越多，则水分含量低。 （2）、粗蛋白：饲料中含Ｎ物质总称为粗蛋白，包括蛋白质与氨化物两部分。 几乎所有饲料均含有蛋白质，但其含量和品质各有不同，如豆料植物及油饼类饲料含蛋白质较多，品质也较好，而禾本科植物含蛋白质较少，藁秆饲料则最少品质也最差。同一种饲料植物由于生长阶段的不同，蛋白质含量也不同，幼嫩时含量多，开花后含量迅速下降。部位不同蛋白质含量也有差异，籽实>叶茎>茎秆。 动物体内蛋白质含量较稳定。 （3）、粗脂肪 可分为真脂和类脂两大类。真脂由脂肪酸和甘油结合而成，类脂有游离脂肪酸、磷脂、脂溶性维生素等 饲料中脂肪含量差异较大，高者在１０％以上，低的不及１％，部位不同含脂量也不同，籽实＞茎叶＞根 动物脂肪含量随年龄增长而增加,营养状况好的脂肪含量高 （4）、粗纤维 由纤维素、半纤维素、木质素、角质等组成，是植物细胞壁的主要成分，也是饲料中最难消化的营养物质。 含量随植物生长阶段而有差异，幼嫩时，含量低，成熟时，含量高。部位不同，粗纤维的含量不同，茎部>叶部>果实、块根 （5）、无氮浸出物 饲料有机物质中无Ｎ物质除去脂肪及粗纤维外，总称为无Ｎ浸出物。或称可溶性碳水化合物，包括单糖，双糖及多糖，一般植物性饲料中均含有较多的无Ｎ浸出物，但禾本科的籽实和根茎类饲料含量最多。 无Ｎ浸出物在幼物体内主要是糖原，贮存于肝脏和肌肉中，也含有少量的葡萄糖。 （6）、粗灰分（矿物质） 饲料中主要有Ｋ、Ｎa、Ｃa 、Ｐ、Ｍn等，随植物生长，灰分含量逐渐减少，但其中Na、Si含量逐渐上升。部位不同，灰分含量不同，茎叶灰分含量较多。 动物体内以Ca含量最多，其次为P，还有少量的F必需、I、Cu、Mn、Co、S必需、F等。 （7）、维生素 在饲料中含量不多，对动物来说既不提供能量，也不构成组织和器官，但是参与调节物质代谢，不能用任何物质来代替。 维生素在饲料中的含量因饲料种类不同而异，如黄色玉米中含类胡萝卜素多面白色玉米则很少。 2、影响饲料营养成分的因素 饲料营养价值成分表中所列各种营养的物质的数量与质量是多次分析结果的平均数，与具体使用的饲料养分含量有一定差异，这是因为植物的营养物质组成受许多因素影响。 （1）、饲料的种类与品种 a、种类：青饲料水份高，富含维生素；蛋白质饲料蛋白质含量多；能量饲料中淀粉较多。 b、品种：同一种饲料品种不同，营养物质组成不同，如黄玉米中富含胡萝卜素，而白玉米中则缺乏。 (2)、 收获期 随植物发育，含水量下降，到籽实形成期粗蛋白下降，粗脂肪下降，粗纤维含量上升。 由于青草所含养分因年龄而发生显著变化，所以正确地确定收获期是非常重要的，必须选择由单位面积能得到各种养分最高产量那一时机，一般来说青草的最佳收获期是在开花初期，最迟不超过开花盛期。 (3)、饲料作物部位 叶子中营养丰富，远远超过秸杆，收获，肠制，贮存，饲喂过程中，应尽量避免叶片损失。 (4)、贮存时间 饲用植物的收获并不改变其化学成分和营养价值，新收割的青草和掘出不久的块根与原来的植物相比有着相同的化学成分和营养价值。但收割后的饲料经长期贮存后，会发生很大变化，如青草经过干燥成为干草时，首先失去大量水分，其次损失一部分有机物。 (5)、 土壤 生长在不同土壤中的同一种植物，不仅产量不同而且化学成分也有差异，肥沃的黑土，可生产出优质饲料，贫瘠和结构不良的土壤生产的饲料产量和营养价值均较低. (6)、 施肥 施用肥料，既可提高饲料作物产量，又可影响饲料中营养物质含量。施用氮肥，可提高产量和粗蛋白含量；施用磷肥，提高饲料含磷量和粗蛋白含量；施用钾肥，可增加饲料中粗蛋白、粗灰分和钾含量，减少含钙量。 (7)、气候条件 气温、光照及雨量分布等气候条件对饲用植物的收获量及化学成分有很大影响，在寒冷气候下生长的植物比在温热气候下生长的植物，粗纤维较多，而蛋白质和粗脂肪较少。 了解影响饲料中营养物质组成的因素，一方面能正确认识饲料价值和查用饲料营养价值成分表 ，做到合理利用饲料，另一方面可采取适当措施，改变饲料营养物质组成，提高饲料的营养价值。 (三)、 动物体与饲料营养成分的异同点及相互关系 相同点：都由水分、粗灰分、粗蛋白、粗脂肪、碳水化合物和 维生素六种营养物质供给。 不同点： 1、、植物干物质中主要为碳水化合物，而动物则主要为蛋白质。 2、植物体的碳水化合物中包括无N浸出物（主要淀粉）和粗纤维，而动物体没有粗纤维，只含有少量葡萄糖，低级羧酸和糖原。 3、植物体内的粗蛋白除蛋白质外还包括氨化物，而动物体内除蛋白质外还有一些游离氨基酸和激素。 4、植物体的粗脂肪中除了中性脂肪、脂肪酸、脂溶性维生素和磷脂外还有树脂和蜡质，而动物体脂肪中不含树脂和蜡质。 相互关系：动物从饲料中摄取六种营养物质后，必须经过体内的新陈代谢过程，才能将饲料中营养物质转变为机体成分、动物产品或提供能量，二者关系可概括为：动物体水分来源于饲料水、代谢水和饮水；动物体蛋白来源于饲料中的蛋白质和氨化物；动物体脂肪来源于饲料中的粗脂肪、无氮浸出物、粗纤维即蛋白质脱氨部分；动物体中的糖分来源于饲料中的碳水化合物；动物体中的矿物质来源于饲料、饮水和土壤中的矿物质；动物体中的维生素来源于饲料中的维生素和动物体内合成的维生素。但这并不是绝对的，因为饲料中各种营养物质在动物体内的代谢过程中存在着相互协调、相互代替或相互拮抗等复杂关系。 二、动物对饲料消化吸收的特点 （一）、消化特点 动物的种类不同，消化道结构和功能也不同，但是它们对饲料中营养物质的消化却具有许多共同的规律，其消化方式主要归纳为物理性、化学性、微生物消化。 物理性消化 由动物摄取饲料开始，指饲料在口腔中的咀嚼和胃肠运动中的消化。靠动物的牙齿和消化道管壁的肌肉运动把饲料压扁、撕碎、磨烂，从而增加饲料的表面积，易于与消化液充分混合，并把食糜从消化道的一个部位运送到另一个部位。 物理性消化后食物只是颗粒变小，没有化学性变化，其消化产物不能吸收，但它为化学消化与微生物消化作好准备。 对各类动物均不提倡将精饲料粉得过细，因咀嚼及消化器官的肌肉运动受饲料粒度之机械刺激，若没有这种刺激，消化液分泌减少，进而不利于化学性消化。 2、化学性消化 主要在动物的胃和小肠中，靠酶的催化作用进行，非反刍动物主要靠这种方式消化。 动物对饲料中的蛋白质、脂肪和糖的消化，主要靠消化器官分泌相应的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等作用下进行的，动物对饲料中粗纤维的消化，主要靠消化道内微生物的发酵。 3、微生物消化 对反刍动物十分重要，瘤胃是反刍动物微生物消化的主要场所。 瘤胃中寄居着数量巨大的细菌和纤毛虫，这些微生物能分泌 淀粉酶、蔗糖酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶等，这些酶可将饲料中的糖类、蛋白质，尤其是动物消化液中的酶不能消化的纤维素、半纤维素等物质逐级分解，最终产生挥发性脂肪酸等物质，同时产生大量气体CO2，CH4等，通过嗳气排出体外。 瘤胃微生物能直接由饲料蛋白质分解的氨基酸合成菌体蛋白，还可利用 NH3合成菌体蛋白，还能合成必需氨基酸，必需脂肪酸，和B族维生素等供宿主利用。 非反刍草食动物，马、兔的盲肠和结肠也能进行微生物消化。 猪的大肠，家禽的嗉囊也能进行少量的微生物消化。 畜禽最大生产性能的发挥，有赖于它们所具有的正常胃肠道环境和健康的体况。胃肠道正常微生物区系从多个方面影响消化道环境的稳定和动物的健康。近来大量使用甚至滥用抗生素不仅产生抗药性，有残留，而且破坏了胃肠道正常微生物区系。目前，人们试图通过直接饲喂微生物（益生素），使用化学物质（有机酸，糖）等方法恢复胃肠道的正常微生物区系。 （二）、吸收特点 饲料被消化后，其分解产物经消化道黏膜上皮细胞进入血液或淋巴液的过程称为吸收。 1、吸收的部位 消化道的部位不同，吸收程度不同。消化道各段都能不同程序地吸收无机盐和水分。非反刍动物胃的吸收有限，只能吸收少量水分和无机盐。成年反刍动物的前胃（瘤胃、网胃和瓣胃）能吸收大量的挥发性脂肪酸。小肠是各种动物吸收营养物质的主要场所，其吸收面积最大，吸收的营养物质也最多。肉食动物的大肠对有机物的吸收作用有限，而在草食动物和猪的盲肠及结肠中，还存在强烈的微生物消化，对其产物盲肠和结肠的吸收能力也较强。 2、吸收机理 （1）、胞饮吸收 （2）、被动吸收 （3）、主动吸收 （三）、三种有机物质在动物体内的消化与利用 1、三种有机物的消化与吸收 饲料中三种有机物被动物采食后，首先要经过胃肠消化。其中一部分被消化了，另一部分未被消化。被消化的蛋白质最终被分解为氨基酸和寡肽，被消化的脂肪最终被分解为甘油和脂肪酸，被消化的碳水化合物最终被分解为糖或低级羧酸。消化最终产物大部分被小肠吸收，少部分未被吸收，未被吸收的部分随同未被消化的部分一起由粪便排出体外。饲料中被动物消化吸收的营养物质称为可消化营养物质，可消化营养物质占食入营养物质的百分比称为消化率。则： 消化率=×100% 但因粪中排出的物质，除饲料中未消化吸收的营养物质外，还有消化道脱落细胞及分泌物，肠道微生物及其产物。另外，在计算可消化营养物质时也未扣除饲料在消化道发酵所产生气体的损失部分，故此消化率又称为表观消化率，而真消化率为 真消化率=×100% 表现消化率比真消化率低，但真消化率的测定比较困难，因此一般测定和应用表观消化率。通过消化试验测表观消化率。 2、三种有机物的利用 吸收后营养物质，被利用于两个方面，一是形成动物体成成分（体蛋白、体脂肪及少量糖原）和体外产品（奶、蛋及皮毛等）；二是氧化供给动物体能量。将饲料中用于形成动物体成分、体外产品和氧化供能的营养物质占可消化营养物质的百分比称为利用率。则： 利用率=×100% =×100% 动物对饲料蛋白质的利用率又称为蛋白质生物学价值（BV）。即动物体内被利用氮占肠道吸收氮的百分比 蛋白质生物学价值=×100% 蛋白质真实生物学价值= ×100% 用无氮日粮饲喂动物或绝食法，粪氮即为代谢氮，尿氮即为内源氮 蛋白质生物学价值越高，蛋白质的营养价值就越高 三、能量在动物体内的转化规律及实践意义 （一）、能量的来源 动物机体的生命及生产活动，需要机体每个系统正常地相互协调地执行其各自的功能。在这些活动中要消耗能量。机体所需能量来源于饲料中的三种有机物质碳水化合物、脂肪、蛋白质，而最主要的来源是碳水化合物中的淀粉和纤维素。其中淀粉在淀粉酶的作用下分解，无论是单胃动物还是反刍动物的唾液和小肠液都有淀粉酶，因此都能利用淀粉作为能源。纤维素在纤维素酶的作用下分解，而纤维素酶只有细菌可以分泌，所以反刍动物能有效地利用瘤胃微生物对纤维素的发酵，取得大部分机体所需的能量，而非反刍的单胃家畜和家禽虽然盲肠和结肠内的细菌也可酵解纤维素，但饲料通过这部分的速度很快，细菌所起的作用很小，因此单胃动物能量主要来源是淀粉而反刍动物能量来源除淀粉外，主要是粗纤维。 动物所需的能量除直接取自消化道吸收的葡萄糖外，还取自体内暂时贮备的糖原、体脂肪，在一定条件下，蛋白质也可提供能量。但是为什么蛋白质和脂肪都不作为能量的主要来源呢？原因：蛋白质在体内大量分解，会产生过多的NH3，而NH3对动物是有毒的，会危害动物健康，脂肪的能值虽是CH2O的2.25倍，但是由于饲料中脂肪的含量一般较少，如果用量过大，也会对动物产生不利影响。同时，蛋白质和脂肪的价格均较高，所以不作为能量的主要来源。 （二）、能量在动物体内的转化规律及实践意义 1、能量在动物体内的转化规律 （1）、总能（GE）饲料中料中三种有机物完全燃烧（体内为氧化）所产生的能量总和称为总能，表示单位为KJ/g 或MJ/kg。 每种饲料只有一个总能值，含脂肪高的饲料总能值也高，植物性饲料的总能值没有多大差别，营养价值不同的玉米与燕麦秸的总能值分别 为18.87 MJ/kg和18.83MJ/kg，几乎相等，这说明总能不能反映饲料的真实营养价值，并不说明被动物利用的有效程度，也绝不是饲料的全面营养价值，但是总能是评定能量代谢过程中其他能值的基础。 （2）、消化能（DE） 料的可消化营养物质中所含的能量称为消化能。动物采食饲料后未被消化吸收的营养物质等由类粪便排出体外，粪便燃烧所产生的能量为粪能。 ADE=GE-FE TDE=GE-（FE-FmE） 式中ADE为饲料表观消化能；GE为总能；FE为进食饲料排出的粪能；TDE为饲料的真实消化能；FmE为代谢粪能。 用消化试验测定饲料的消化能 ，用饲料消化能评定饲料的营养价值和估计动物的能量被吸收的程度。用总能不能区别饲料在营养价值上的差异，但消化能 则可大致加以区别。 禽类粪尿难以分开，一般不测定禽类饲料的消化能 。 （3）、代谢能（ME） ME 饲料的可利用营养物质中所含的能量称为代谢能，它表示饲料中真正参与动物体内代谢的能量，故又称为生理有效能。 消化能中的蛋白能量部分在机体内不能全部氧化利用，其中部分能量通过尿排出称UE，另外消化能还包括部分消化道发酵产生的气能，即甲烷能。 ME=DE-UE-AE或 ME=GE-FE-UE-AE 通常所说的ＭＥ表现ＭＥ，用ＭＥ评定饲料的营养价值和能量需要比ＤＥ更进一步明确了饲料能量在动物体内的转化与利用程度。 测定饲料的ＭＥ，常采用代谢试验，即在消化试验的基础上，增加收集尿和收集ＣＨ４装置。 （4）、净能（ＮＥ） 代谢能在动物体内转化过程中还有部分能量能以体增热的形式损失掉。体增热用HI表示，是指绝食动物饲给饲粮后短时间内体内产生热量高于绝食代谢产热的那部分热能，它由体表散失。 体增热包括发酵热（ＨＦ）和营养代谢热（HNM）。发酵热是指饲料在消化过程中由消化道微生物发酵产生的热量，主要是对草食动物而言，非草食动物一般忽略不计。营养代谢热是指营养物质在代谢过程中产生的热量。三大有机物质氧化分解产生的热量不能够１００％贮存于ＡＴＰ中，进行体组织合成时也会有热能产生，另外由于采食后消化道肌肉活动，呼吸加快及内分泌系统和血液循环系统等机能加强，也会引起体热增加，在低温条件下，体增热可作为维持动物体温的热能来源，但在高温条件下体增热将成为动物的额外负担。 代谢能减去ＨＩ即为净能 NE=ME-HI或ＮＥ＝ＧＥ－ＦＥ－UＥ－ＡＥ－ＨＩ 净能是指饲料总能中，完全用来维持动物生命活动和生产产品的能量，包括维持净能和生产净能。 测定净能除进行代谢试验外还要测定体增热。 用净能评定饲料的营养价值比代谢能又进一步，但测定比较麻烦，当今饲料营养价值表中所列净能多是推算出来的。 ２、能量转化规律的实践意义 （1）、饲料能量利用效率 饲料能量是动物营养中的重要因素，合理利用饲料能量，提高饲料能量利用率是动物饲养中的一项重要任务。 动物利用饲料中能量转化为产品净能，这种投入的能量与产出的能量的比率关系称为饲料能量利用效率。 饲料能量利用效率=×100% 由于总能不能反映饲料真实营养价值，所以一般采用总效率和纯效率表示 总效率= ×100% 纯效率=×100% （2）、动物的能量体系 猪用可消化能DE 禽 用代谢能 ME 反刍动物用净能NE 奶牛用奶牛能量单位NND 或 DCEU 指1kg乳脂率为4%的标准乳所含能量或3138KJ产奶净能。 肉牛用肉牛能量单位RND或BCEU 指1kg中等品质玉米所含的综合净能8.08MJ为一个单位。 （3）、影响饲料能量利用效率的因素 a、生产目的：维持 >产奶>生长、肥育>妊娠和产毛 b、饲养水平：适宜的饲养水平范围内，随饲养水平，能量利用效率升高，但超过适宜的饲养水平 DE、ME下降。　　　　　　 c、饲粮组成和饲料成分：不同营养素HI不同，蛋白质HI最大，饲料中蛋白质过高或氨基酸不平衡，会导致氨基酸脱NH3合成尿素由尿排出，增加UI损失，降低能量利用效率。 纤维素水平及饲料形状，影响HI的产生。 日粮中添加油脂可提高能量利用效率。 饲粮缺乏 Ca、P或维生素使HI大，NE减少。 d、环境因素：温度、湿度、气流、光照、饲养密度、应激等。主要是温度，T适宜，用于维持的E最少，用于生产E最多，效率最高，T过低，冷应激，过高，热应激，用于维持E增多，用于生产减少。 e、疾病：影响动物采食、营养物质消化吸收利用，同时也影响能量转化，降低能量利用效率。 f、群体效率：除考虑个体效率外，还考虑群体效率，产仔少，增重慢，雄性动物多及群居间骚扰降低能量利用效率。 (4)、提高饲料能量利用率的营养学措施 a、确切满足动物需要，给动物配制全价日粮，即根据动物具体情况，参照饲养标准，满足其对能量、蛋白质、矿物质和维生素等各种营养物质的需要及相应间适宜比例，尤其应供给氨基酸平衡的蛋白质及适宜粗纤维水平。 b、减少维持需要： 维持需要是动物为维持生命活动而不产生任何动物产品的情况下，对各种营养物质的需要，属于无效生产需要，但是前提应尽量减少。 减少不必要的运动。 冬季防寒，夏季防暑，创造适宜温度 适宜的饲养水平 合理组群，减少防止疾病发生。