动物营养学教案 (2).doc

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能量与蛋白质总量人类可食能量与蛋白质 能量蛋白质能量蛋白质 投入量产出率投入量产出率投入量产出率投入量产出率(兆卡)(%)(千克)(%)(兆卡)(%)(千克)(%)奶牛 :投入量按可消化能和可消化蛋白质计算,包括种畜(禽)的投入。引自 Pond,1995二、动物营养学在动物生产中的作用动物营养学在动物生产和饲料工业中起着核心作用。在动物生产中的作用动物营养学在动物生产中的作用表现在以下几个方面。第一,保障动物健康。第二,提高生产水平。动物生产的实质是养分的沉积(产肉)或分泌(产奶、产蛋),营养是生产产品的物质基础。与50年前比较,现代动物的生产水平提高了80-200%。其中,营养的贡献率占50-70%。改善产品质量。第四,降低生产成本。动物生产的总成本中,饲料成本占50-80%(表3)。表1-1-3饲料成本占动物生产总成本的比例(%)动物饲料成本动物饲料成本猪65-80蛋鸡55奶牛50-60***、火鸡65肉牛70羔羊育肥50引自Gillespie,1987第五,保护生态环境。在饲料工业中的作用饲料工业是以动物营养为基础,以养殖业为服务对象的从事商品饲料生产的工业行业,包括饲料原料工业、饲料添加剂工业、饲料***和饲料加工工业。动物营养是决定饲料企业产品定位、产品产量与质量、企业生产效率的核心因素。饲料产品的结构、饲料原料及添加剂的选用与配比、饲料工厂的设计、饲料机械的选用、饲料加工工艺流程设计等均需要以动物营养学为理论基础和行动指南。第三节动物营养学的发展历程一、动物营养学的发展历史现代动物营养学大体经历了三个阶段共200多年时间才形成的。从18世纪中叶到19世纪中叶的100年时间为第一阶段。此期的最大成就是法国化学家AntoineLavoisier(1743-1794)创立了燃素学说,奠定了营养学的理论基础。第一阶段营养学进展很慢。从19世纪中叶开始,以后的100年为第二阶段。此阶段的主要成就是认识到了蛋白质、脂肪和碳水化合物三大有机物是动物的必需养分。大部分研究集中在这三大养分及能量利用率上,并开始积累有关矿物元素的资料。从20世纪中叶起,动物营养学的发展进入第三个阶段,即现代动物营养学的形成与发展阶段。从30年代开始,维生素、氨基酸、必需脂肪酸、无机元素、能量代谢、蛋白质代谢、动物营养需要及养分互作关系的研究取得巨大进展。特别是在30-40年代,分离并阐明了维生素的化学结构以后,微量养分的营养就初步形成了。40年代开始了对氨基酸的营养研究。到50年代,对微量元素、维生素、氨基酸这些微量养分的营养功能和需要量进行了大量研究,同时发现了低剂量的抗生素具有促进动物生产和改善饲料利用率的功效。这些研究成果表明,在天然饲料中加入这些微量的营养性物质(微量元素、维生素和氨基酸)以及非营养性的抗生素,可使动物生产潜力得到最大发挥。由此诞生了“饲料添加剂”的概念。到了60年代,维生素、氨基酸、抗生素的人工合成取得成功,养殖业也开始向规模化集约化方式发展,大大促进了动物营养学在生产实际中的应用。与此同时,饲料工业进入迅速发展时期。应用已知的动物营养学知识所生产的配合饲料能够促使养殖生产水平和饲粮利用率的大幅度提高,标志着现代动物营养学已经形成。从60年代至今,现代动物营养学得到了迅速发展。动物营养学的形成与发展归因于长期以来农牧民养殖经验的总结和近一个世纪以来动物科学及相关学科科学技术的发展。二、动物营养学的现状在过去的四五十年间,现代动物营养学取得了巨大成就,主要体现在以下几方面。确定了50种必需养分(表4)。表1-1-4动物可能需要的营养物质水维生素A钾能量维生素D硫*氮*维生素E铁精氨酸维生素K铜甘+丝氨酸硫***素钴*组氨酸核黄素锰异亮氨酸烟酸硒亮氨酸维生素B6碘赖氨酸泛酸***蛋+胱氨酸生物素镍苯丙+酪氨酸叶酸硅苏氨酸维生素B12钒色氨酸钙锡缬氨酸磷***必需脂肪酸镁钼胆碱钠铬肌醇***注:肩注*的养分被瘤网胃微生物用作合成如氨基酸、维生素K和B族维生素等反刍动物所需养分的底物。引自Pond,,掌握了养分的基本功能,弄清了养分的缺乏症和某些养分的中毒症。制定了各类动物对主要养分的营养需要量,掌握了主要养分的利用效率,使动物生产能够在较准确的营养调控下进行。建立了一整套动物营养学的研究方法。了解了多种因素对营养代谢和需要量的影响。认识了饲料添加剂在动物营养中的重要作用。研究领域正在由宏观向微观、由群体营养向细胞营养分子营养、由局部向整体、由静态向动态方向发展,分支学科和交叉学科正在形成,如环境营养学、免疫营养学、微生态营养学、分子营养学等。动物营养学的巨大成就促进了饲料工业的迅速发展和动物生产水平与效益的提高。动物营养学存在的主要问题有以下几方面。缺乏动物组织代谢和生长的细胞调节和分子调节过程的基本知识。缺乏对动物与其消化道微生物生态系统相互关系的了解。对营养与遗传、营养与健康、营养与环境及动物福利、营养与产品品质等关系的研究十分薄弱。综合考虑这些因素的相互作用时,动物营养需要的含义及需要量有何变化,目前知之极少。对动物达到最佳生产性能时的采食量及其调控机制与措施了解不足。高效迅速地检测饲料中养分和抗营养因子的含量以及评定养分的生物利用率的技术尚不完善。新饲料资源的开发及利用各类副产物合成动物的必需养分或其前体物的研究十分有限。缺乏准确、客观评定动物福利要求的理论和技术。三、动物营养学的发展趋势现代动物营养学的薄弱领域就是动物营养学未来的研究重点和发展方向。重要领域包括:蛋白质合成与动物生长的细胞调节与分子调节机制。消化道微生物生态系统、消化功能和动物营养之间的相互关系。动物营养需要的动态模型。采食量的调控机制与措施。饲料及饲粮养分生物学效价的快速准确评定。动物生产目标的改变、动物福利、环境与资源保护、人畜健康、立法等因素将明显影响动物营养需要与饲养方式,成为未来动物营养学的这样研究领域。提高生产效率的营养管理综合技术。研究手段的更新。第一章动物与饲料目的要求了解动物与植物的相互关系,动植物体的化学组成及其比较,掌握饲料中各种营养物质的基本概念和基本功能。第一节动物与植物的关系一、动物代谢特点(在“绪论”部分已讲)动物:异养生物植物:饲养生物二、动植物的相互关系动物人植物第二节动植物的化学组成一、元素组成已知的化学元素中,动植物体有90多种,其中以C、H、O、N含量最多,总占动植物体DM的90%以上,差异大。二、化合物组成含C、H、O,H∶O=2∶1主要由六聚糖组成,少数为5,甚至4、3和2聚糖。(1)单糖C6H12O6,在植物中形成:6CO2+6HO2→C6H12O6+6O2在动物体内反应逆转。常见单糖有:葡糖(已糖):常见于玉米糖蜜的动物血液中,甜度为蔗糖的3/4。果糖:主要存在成熟水果和蜂蜜中,是最甜的糖。半乳糖:乳糖水解后产生(同时产生葡糖)。(2)双糖化学式C12H22O11,由二分子单糖失水缩合而成。常见双糖:蔗糖:水解产生葡糖和果糖。麦芽糖:由淀粉水解产生,甜度为蔗糖的1/4。乳糖:主要存在于乳中,甜度为蔗糖的1/6,水解产生半乳糖和葡糖。(3)多糖:少于15个单糖单元的多糖叫寡糖。化学式:(C6H10O5)n,由数量不等的多个已糖分子缩合而成,动物营养中最重要的多糖有:淀粉:植物以淀粉形式贮存能量,是日粮的主要成分,易消化,家畜的主要能源,水解式:淀粉+H2O→糊精→麦芽糖→葡糖糖原:动物淀粉,存在于动物体,在肝中产生,,水解产生葡糖。半纤维素:是一类化性介于糖(淀粉)和纤维素之间的物质,其消化率比淀粉低,但比纤维素高。广泛存在于粗饲料中。纤维素:植物细胞壁的主要成分,在纤维质饲料中含量丰富,消化率低,且可降低其他养分消化率,通过特殊水解过程,可产生葡糖。木质素:不是真正的碳水化合物,含C过多,H:O比也不是2:1,还有少量N。在过熟的稻秆、夹壳中含量多,动物不能消化,除作填充剂外,对动物没有营养价值。、H、O,C、,由下式形成:脂肪酸+甘油→脂肪+水硬脂酸(C18:0)和软脂酸(16:0)是二种常见的饱和脂肪酸,油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)、亚麻酸(C18:3)和花生油酸(C20:4),是常见的不饱和脂肪酸。、H、O、N,有时含Fe、P、S。饲料蛋白质平均含N16%。由20多种AA组合而成,通式:RCHCOOHNH2R长度和结构随AA不同而变化,AA分子含1个或2个羧基,1-2个NH2,1个AA的COOH与另一个AA的NH2产生肽键,释放1分子水。由于AA种类不同,不同蛋白质的性质与功能就不同,蛋白质在适量温度、时间、pH和酶作用下可水解产生AA或小肽。,C、H、O、N被认为是非矿物元素,其他16种为矿物元素,其中7种为常量元素,9种为微量元素。常量元素:CaPKNaSClMg微量元素:、动物需要量少,用于调节代谢过程。分子中含C、H、O,有些含N及矿物元素。、H组成,在动物代谢,饲料贮藏及饲料营养价值方面有重要作用。三、,发现二者种类基本相同,数量略有差异(表1-3)。饲料种类不同,元素含量差异大,而动物差异小。动物体均以O最多,C、H次之,Ca、P较少。动物体内含Ca高于植物,动物Na高于植物而K低于植物。,经代谢形成多种化合物,有三类,一是构成动物机体的成分,如蛋白质、脂肪、碳水化合物、水、矿物质;二是合成或分解产物(一类的代谢产物),如AA、NH3、尿素、甘油等;三是生物活性物质,如酶、H、V、抗体等。比较这三类物质发现有如下异同。(1)动植物体均以水分含量为最高,但植物变异大,动物小(表1-4);(2)植物体内含CF,而动物完全无CF;(3)植物的能量贮备为淀粉,且含量高,动物体的为脂肪,C、H2O含量少(<1%),主要是糖原和少量葡糖。(4)植物体内除真蛋白质外,还有非蛋白质与N物(氨化物),而动物体内主要是真蛋白质及游离AA、激素,无其他氨化物,动物体蛋白质含量高,且蛋白品质优于植物蛋白。(5)植物体内除真脂肪外,还有脂溶性物质,如脂肪酸、色素、蜡质、磷脂等,动物体主要是真脂肪、脂肪酸和脂溶性V,动物体内脂肪含量高于除油料植物外的植物。第三节饲料养分一、饲料在正常情况下,凡能被动物采食、消化吸收、无毒无害、且能提供营养物质的所有物质均叫饲料。饲料种类多,营养价值各不相同,如何认识和合理利用饲料资源,提高饲料利用率和动物生产力是《饲料学》的研究内容。二、养分凡能被动物用以维持生命、生产产品的物质叫养分。对养分种类的认识也是随研究手段的进步而深入的。(一)概略养分100多年前在德国Weende农业站发明了一套评定饲料营养价值的体系,将饲料养分概略分为六大成分,分别为水分、粗蛋白质、粗纤维、粗脂肪、无N浸出物和粗灰分,将这些养分叫概略养分,这套体系叫概略养分分析体系(系统)。(DM)初水(游离水、自由水):含于细胞间,与细胞结合不紧密,在室温下易挥发。结合水:含于细胞内,与细胞内成分紧密结合,难以挥发。总水:初水+结合水。不同分析方法得到不同水分含量,饲料在60-70℃烘干,失去初水,剩余物叫风干物,这种饲料叫风干(半干)饲料,这种状态叫风干基础;在100-105℃烘干,失去结合水,其干物质叫全干(绝干)物质,其状态叫全干基础。饲料水分含量取决于饲料种类、植物部位。