动物营养学(研究方法)

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。
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 平衡实验来自百度文库
一、氮平衡实验 二、能量平衡实验
第四节 生长实验
（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。
日粮营养物质的消化率 （%）＝100 日粪粮中中指指示示剂剂含含量量%% 日粪粮中中营营养养物物质质含含量量%% 100
▪ 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
▪ 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
✓ 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。
▪ 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。
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
▪ 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。
(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。
▪ 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。
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。
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。
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。
▪ 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。
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”。
D A B 100% B A：基础饲粮养分消化率
F
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。
二、能量平衡实验
（一）直接测热法 ▪ 直接测热法即将动物置于一测热室中，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。
▪ 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
▪ 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。
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；
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
▪ 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。
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。
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。
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。
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 物位置相对固定，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。
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。
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。
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：
D：被测饲料养分消化率