鸡饲料营养原理第二节能量、碳水化合物与脂肪

蓝馨 · 发表于 2009-7-10 17:18:46

第2节
能量、碳水化合物与脂肪

任何生命活动都是在能量支持下进行的。一般认为，每天每只动物采食的能量相对稳定。饲粮中的能量浓度低时采食量增加，能量浓度高时采食量减少，这就是动物“为能而食”的理论。不过动物调节每天能量采食量的能力并不精确。例如蛋鸡，饲料能量浓度高时会采食较多能量，导致体脂肪增加，影响产蛋性能。更重要的是，动物调节每天能量采食量的能力有限。当饲料中能量浓度过低时，虽然动物会尽量增加采食量以企图摄取足够能量，但由于消化道容积有限，动物消化能力也有限，所以仍有可能得不到足够能量。这就会导致动物分解体组织以满足生存或生产需要，久之会降低生产性能和机体健康水平。
所以一般认为，饲料中能量浓度只能在一定范围内变化，否则会影响动物生产性能和健康水平。例如蛋鸡配合饲料中，代谢能含量在11.08～12.13兆焦/千克范围内变化时，每日能量采食量大致不变；10.8 兆焦/千克时已略显影响；低于10.8兆焦/千克时就显著降低每天的代谢能采食量。
1、能量的度量单位

在动物营养学范畴，1984年前用“卡（Cal）”为单位表示能量，以后按我国国家标准规定，统一改用“焦(J)”（或焦耳）为单位表示。焦与卡的换算关系为：
1cal＝4.184 J；1Kcal＝4.184KJ；1Mcal＝4.184MJ
1J ＝ 0.2388 Cal;1KJ＝1000J;1MJ＝1000KJ
卡(cal)是指在101.325千帕（KPa）的恒定压力下，将1克无空气的水从14.5℃
加热到15.5℃
所需的热量。准确的全称应为克卡（gram-calorie）。各种能（energy）的形式都可转变成热能，所以过去营养学者都习惯用热单位来表示能的量。“卡”，英文缩写成“cal”，1000卡称为1千卡（kilo calorie），缩写成kcal，1000千卡称为1兆卡（maga calorie）。
焦耳（joule）是指1千克质量的物体在力的方向上移动1米所作的功。换言之即用1“牛顿”的力把1千克质量的物体在力的方向上移动1米所需能量。简称为“焦”。1牛顿（Ｎ）是加在质量为1千克的物体上使之产生1米/秒2加速度的力。
2、总能
(1)总能（gross energy）是指饲料在加压氧弹中完全燃烧时所释放的总热量。
(2)能量的估计。总能(兆焦/千克)＝{粗蛋白质含量(克/千克)×23.85＋粗脂肪含量(克/千克)×39.33＋[干物质含量(克/千克)-粗蛋白质含量(克/千克)-粗脂肪含量(克/千克)-粗灰分含量(克/千克)]×17.57}÷1000
饲料中含有的能量并非都能被动物利用。有些能量随粪便、尿液、呼吸和体表散热过程而损失。
3、消化能
粪中所含的能量叫粪能。消化能（digestible energy）是指从动物食入饲料的总发热量中减去从粪中排出的总发热量的差值。是一种评价有效能值的初级指标，又称粗能（crude energy）。
消化能＝总能－粪能
用常规消化试验所测得的粪能中既包含饲料中未消化物的能量，同时也包括消化道脱落物、肠道内分泌物和肠液微生物等所含能量。因而所测得的消化能又称为表观消化能（apparent digestible energy），比真消化能（ture digestible energy）值低。家禽的粪尿通过泄殖腔同时排出，很难把粪单独分离出来测定，所以在设计家禽饲料配方时一般不使用消化能。
4、代谢能

(1)饲料中的总能减去粪能和尿能（反刍动物和马等还要减去甲烷能）后的能值，叫代谢能（metabizable energy）。通常对甲烷能、代谢性粪能、内源性尿能忽略不计，所以又称为表观代谢能（apparent metabolizable energy），表观代谢能加代谢性粪能及内源性尿能则成为真代谢能（true metabolizable energy），有种种测定方案，可更进一步地反映饲料的生理能值。通常如没加注解的代谢能值即为表观代谢能。用常规方法测定猪饲料中的表观代谢能值时须粪、尿严格分离，分别测定，但对禽类则一般不作分别测定。
(2)代谢能的估计。实践中可据下列回归公式估计有关饲料的代谢能(山西配合饲料资源成分及营养价值表,山西人民出版社,2002)：
能量饲料ME= 4.184×(-0.036 337X1+0.091 893X2 –0.062025X3 + 0.047 236 X4-0.085 197) (R2=0.81)
动物性饲料ME=4.184×(0.029 266X1 + 0.085 202X2+0.096 512) (R2=0.91)
植物性蛋白饲料ME=4.184×(0.042 431X1 +0.080 297X2–0.038 323X3 + 0.041 593X4-

0.671 555) (R2=0.66)
青绿饲料ME=4.184×(0.016 889X1 +0.024 867X2 –
0.004 568X3 + 0.018 602X4 +0.009 494) (R2=0.95)
上述公式中，ME是代谢能（兆焦/KG）；X1、X2、X3和X4分别代表粗蛋白质、粗脂肪，粗纤维、和无淡浸出物的百分含量。
5、净能
净能（net energy）是饲料的代谢能减去热增耗（反刍动物还要减去发酵热）后的能值。热增耗(HI)主要由消化道微生物发酵热耗和营养素新陈代谢所需热增耗两大部分组成，是动物机体内食入饲料后不可避免的损耗。净能一般根据消化能或代谢能计算。用于奶牛者为产奶净能(NEI)，用于肉牛者为增重净能(NEG)，用于维持者为维持净能(NEm)。

为使读者了解各种能量间的数量关系，这里给出产蛋鸡摄入 1千克饲料中的能量在不同阶段消耗的量。在 1千克含有4000千卡能量的饲料中，有2900千卡可被母鸡用于代谢，约2300千卡能量用于维持、产蛋和组织生长（后二者是净能）。这个数量关系可用图2表示。
6、碳水化合物
碳水化合物与粗脂肪是为家畜提供能量的主要养分，但它们对动物的营养作用不仅仅限于提供能量。
6.1、碳水化合物的概念
碳水化合物在常规营养分析中包括粗纤维和无氮浸出物（或称可溶性碳水化合物）两种组分。粗纤维中的木质素并非碳水化合物，只因它与纤维素和半纤维素共同作为植物细胞壁的结构物质，才把它列为碳水化合物。

粗纤维并未完全涵盖细胞壁的每一种成份(木质素、纤维素、半纤维素)，而这些成份是饲料中较不易消化的部份；粗纤维大部份是可消化的，而一般分析方法并没把可消化的纤维素、半纤维素与不可消化的木质素作一适当的剖分。
Van Soest以洗涤剂系统把饲料分析发展成为可将植物分离出不同的重要营养部份，洗剂是用於溶解蛋白、脂肪及碳水化合物。这种中性洗剂溶解物是饲料中可消化高的部份，包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、非蛋白氮、淀粉、糖、胶质及可溶的矿物质等。饲料在中性洗剂无法溶解的部份称之为中性洗剂纤维(NDF)。NDF可估计细胞壁的量；包括木质素、纤维素、半纤维素。酸性洗剂可溶解半纤维素(较易於消化)而残留木质素(不被消化)及纤维素，而这些残留称之为酸性洗剂纤维(ADF)。ADF可再分离测定木质素的含量。
可利用这种洗涤过程把饲料干物质分离为可消化和不可消化的成份。NDF比ADF对饲料摄食量有较密切的关系，因为NDF包括所有的纤维成份，会占据消化道而且消化缓慢。ADF较适於作为反刍料的消化率指标，因为ADF含有的木质素比例较高，而木质素为不可消化的纤维部份。NDF的量永远比ADF高，因为NDF包括有半纤维素，而ADF则无。
6.2、碳水化合物的来源
碳水化合物来源广、在植物饲料中含量多，是动物饲料的主要组成部分。淀粉主要存在于禾本科植物子实、块根和块茎类饲料原料中，约占碳水化合物总量的60％～70％；纤维素通常与半纤维素和木质素等结合在一起，构成植物细胞壁，主要存在于植物子实饲料的皮壳和茎、叶等秸秆类粗饲料中。植物在生长初期幼嫩阶段由纤维素组成，随着植物逐渐成熟细胞壁逐渐木质化，木质素含量逐渐增多。
6.3、碳水化合物的营养
碳水化合物是动物的主要能量来源；是形成体脂的重要原料,脂肪贮于体内，可作为能量贮备物质；为动物体内合成非必须氨基酸提供碳架；是动物体组织的构成物质；碳水化合物还是泌乳家畜合成乳糖和乳脂的原料。无淡浸出物特别是糖和淀粉，主要功能是提供能源，多余部分转化为脂肪。
在鸡等非反刍动物，无氮浸出物（或称可溶性碳水化合物）是在消化道前段（口腔到回肠末端）消化、吸收；禽类唾液分泌量少，α-淀粉酶的作用甚微，产蛋鸡嗉囔中可出现淀粉酶的消化作用，但因饲料粒度限制，消化不具明显营养意义；饲料在十二指肠与胰液、肠液、胆汁混合，主要在十二指肠消化并以单糖形式经载体主动转运通过小肠壁吸收；随食糜向回肠移动，吸收率逐渐下降；禽类消化道中不含乳糖酶，不能消化吸收乳糖，饲粮中乳糖水平过高可能导致禽类腹泻；鸡肠道内没有纤维素酶，所以不能消化粗纤维中的纤维素和半纤维素。
由于粗纤维吸水性强，进入消化道吸水后体积膨大，使家畜有饱感。粗纤维对鸡的主要功能是填充胃肠，促进肠道蠕动和粪便排泄。粗纤维增加能量消耗，使饲料营养价值降低。日粮中粗纤维含量(X)与日粮消化率(Y)有如下关系(相关系数为-0.91):
Ｙ＝86.90－3.622Ｘ
木质素过多时会引起便秘。所以即使反刍动物，日粮中的粗纤维也应控制在一定范围内，尤其高产动物和幼年动物。
7、粗脂肪
（1）脂肪是重要营养物质。油脂是供给动物必需脂肪酸的基本原料；植物油、鱼油等富含动物所需的必需脂肪酸，是动物必需脂肪酸的最好来源；动物体组织的生长和修复、尤其是幼年动物生长，都需要从饲料中摄取脂肪；粗脂肪是形成激素的原料。鸡体中的胆固醇通过紫外线作用能形成维生素Ｄ，雌素酮、雄素酮等性激素也是由胆固醇合成的。产蛋母鸡日粮中，应含2%左右的亚油酸。如果必需脂肪酸供应不足，会降低公鸡授精能力及母鸡的产蛋率和孵化率。
(2)饲料中脂溶性维生素A、D、E、K及胡萝卜素等被动物采食后，必需先溶解于脂肪才能被吸收、运输、和利用，饲料中缺少脂肪会导致脂溶性维生素代谢障碍。试验证明，当鸡的日粮含4％粗
脂肪时，饲料中的胡萝卜素被吸收60％，而日粮仅含0．07％粗脂肪时，胡萝卜素被吸收20％。
(3)脂肪是形成蛋的原料。在家禽，日粮脂肪酸组成能影响其体脂肪和产品中脂肪的组成。因为植物性（或动物性的）饲料中的脂肪在动物体小肠内消化吸收后，直接沉积于动物体脂肪组织中。例如蛋黄中脂肪酸的组成模式与饲料中脂肪酸的组成模式相似。单胃动物如肉鸡、猪、马等对脂肪酸不能进行氢化作用，体脂品质受日粮中脂肪性质的影响，日粮中不饱和脂肪酸多时，体脂会变软。粗脂肪占鸡蛋重量的10%，占蛋内成分1.2%。
(4)脂肪是构成动物体组织的重要组成部分,对动物体有保护作用。皮下脂肪不仅能隔热保体温，而且使皮肤有一定弹性；体内器官周围的脂肪因具有弹性所以对器官有保护作用；肠壁周围的脂肪还有润滑作用。
(5)脂肪是供给动物能量和动物贮藏能量的最好形式。因为脂肪在动物体内占体积小而含热能高，脂肪在动物体内代谢所产生的热量是同一重量的碳水化合物所产热能的2.25倍；动物采食脂肪后体增热小，所以夏季炎热时在饲料中添加适量脂肪可降低食后体增热，减少应激。
(6)脂肪的额外能量效应。添加高水平脂肪时，日粮有效能值大于各原料单项有效能值的和，这种现象称为脂肪的额外热能效应。这是因为添加高水平脂肪时，日粮在肠道的停留时间明显增加，有利于饲料完全消化和各种养分的充分吸收。
（7）在设计饲料配方时考虑粗脂肪。饲料中不饱和脂肪酸多时易氧化发霉,不过有时必须在饲料中额外添加脂肪才能达到饲养标准规定的能值，例如肉鸡等配合饲料。脂肪酸可直接在体内沉积，减少了通过日粮粗蛋白和碳水化合物沉积脂肪酸的能量消耗。所以在饲料中额外添加脂肪后肝脏内脂肪酸合成减少，蛋黄和蛋重增加，这在高温环境下特别有用，当采食量降低时，在饲料中额外添加脂肪可维持蛋的形成，减少食后体增热。
8必需脂肪酸
过去认为亚油酸，亚麻酸，和花生四烯酸是动物不可缺少的养分，而又不能在体内合成，所以必需从饲料供给。因此这三种不饱和脂肪酸是必需脂肪酸。不过近年研究表明,亚麻酸及花生油酸在动物体内均可经亚油酸合成，所以，亚油酸是一种最主要的必需脂肪酸，甚至可能是唯一的必需脂肪酸。
必需脂肪酸除具备粗脂肪一般营养作用外,还有以下功能。
(1)参与磷脂合成，并以磷脂形式出现于线粒体和细胞膜中。当动物缺乏必需脂肪酸时，皮肤细胞对水的通透性增加，毛细血管的脆性和通透性增高，从而导致因水代谢紊乱引起的水肿和皮肤病变。
(2)必需脂肪酸与类脂代谢有密切关系，并对胆固醇的代谢很重要。胆固醇必需与必需脂肪酸结合，才能在体内转运，进行正常代谢。如果缺乏必需脂肪酸，胆固醇将与一些饱和脂肪酸结合，不能在体内正常运输，从而影响正常代谢。
(3) 必需脂肪酸可作为体内合成前列腺素的原料。前列腺素可控制脂肪组织中甘油三酯的水解过程。
(4) 必需脂肪酸影响动物精子形成。日粮中长期缺乏必需脂肪酸时，可降低动物繁殖力，引起雄性动物不孕或母畜授乳障碍。在鸟类如鸡、鸽、孔雀、驼鸟、环颈雉等，必须脂肪酸更重要。
9日粮能量与设计能量的差异
饲料原料中能量的测定,是将动物放置在标准环境中,测量某种原料释放出的总能量,减去一定数值为消化能或代谢能,测量前全面分析动物所吃的饲料各种营养成份,在已知其他营养成份含量满足正常代谢要求的前提下,所得到的数值。
但是实际上原料当中的能量部分常不能被充分利用,例如能量高时一部分被储藏在体内,造成浪费；蛋白质高时一部分蛋白质被脱掉氨基排出体外,造成浪费；饲料成份变异系数不达标；其他原因影响到能量物质的吸收和利用(如粗纤维含量,动物代谢过程中体内的酸碱和电解质平衡等)。
所以经常出现某些情况，尽管配方中我们设计的能量够了，蛋动物还是表现为能量摄食不足。动物体内代谢所需能量不足常见表现：在肉鸡或猪，骨架长起来，但体重少：采食量偏大：均匀度不好：猪不睡眠，四处走动，毛长且粗。在蛋鸡，采食量增加，产蛋率较低，高峰维持时间缩短，均匀度不好控制。