饲料能量在动物体内的转化

饲料能量在动物体内的转化动物摄入的饲料能量伴随着养分的消化代谢过程，发生一系列转化，饲料能量可相应划分成若干部分，如图7-1所示。

每部分的能值可根据能量守衡和转化定律进行测定和计算。

一、总能( Gross Energy，缩写GE)总能是指饲料中有机物质完全氧化燃烧生成二氧化碳、水和其他氧化物时释放的全部能量，主要为碳水化合物、粗蛋白质和粗脂肪能量的总和。

总能可用弹式测热计(Bomb Calorimeter)测定。

饲料的总能取决于其碳水化合物、脂肪和蛋白质含量。

三大养分能量的平均含量为：碳水化合物 17.5 kJ/g ；蛋白质 23.64 kJ/g；脂肪 39.54 kJ/g，其能量含量不同与其分子中C/H比和O、N含量不同有关，因为有机物质氧化释放能量主要取决于C和H同外来O的结合，分子中C、H含量愈高，O含量愈低，则能量愈高，C/H比愈小，氧化释放的能量愈多，因每克C氧化成CO2释放的能量（33.81 kJ ）比每克H氧化成H2O释放的热量（144.3 kJ ）低。

脂肪平均含77% C、12% H、11% O ；蛋白质平均含52% C、7% H、22% O；碳水化合物含44% C、6% H、50% O。

脂肪含O最低，蛋白质其次，碳水化合物最高，因此，能值以碳水化合物最低，脂肪最高，约为碳水化合物2.25倍，蛋白质居中。

同类化合物中不同养分产热量差异的原因同样可用元素组成解释。

如，淀粉产热量高于葡萄糖，主要是每克淀粉的含C量高于每克葡萄糖的含C量。

部分营养物质和饲料的能值见表7-1。

二、消化能（Digestible Energy，缩写为DE）消化能是饲料可消化养分所含的能量，即动物摄入饲料的总能与粪能之差。

即：DE = GE - FE按上式计算的消化能称为表观消化能（Apparent Digestible Energy，缩写为ADE）。

式中：FE（Energy in Feces，缩写为FE）为粪中养分所含的总能，称为粪能。

正常情况下，动物粪便主要包括以下能够产生能量的物质：（1）未被消化吸收的饲料养分（2）消化道微生物及其代谢产物（3）消化道分泌物和经消化道排泄的代谢产物。

（4）消化道粘膜脱落细胞后三者称为粪代谢物，所含能量为代谢粪能（ Fecal Energy from metabolic origin products ，缩写为FmE，m代表代谢来源）。

FE中扣除FmE后计算的消化能称为真消化能（ True Digestible Energy，缩写为TDE），即：TDE = GE - ( FE - FmE )用TDE反映饲料的能值比ADE准确，但测定较难，故现行动物营养需要和饲料营养价值表一般都用ADE。

影响饲料消化率的因素（见本书第二章）均影响消化能值。

正常情况下，粪能是饲料能量中损失最大的部分，粪能占总能的比例因动物种类和饲料类型不同而异，吮乳幼龄动物不到10%；马约40%；猪约20%；反刍动物采食精料时为20-30%，采食粗饲料时为40-50%，采食低质粗料时可达60%。

三、代谢能(Metabolizable Energy，缩写为ME)（一）代谢能的计算公式代谢能指饲料消化能减去尿能（Energy in Urine，缩写UE）及消化道可燃气体的能量（Energy in Gaseous Products of Digestion，缩写Eg）后剩余的能量。

ME = DE -（ UE + Eg ）= GE – FE – UE - Eg尿能是尿中有机物所含的总能，主要来自于蛋白质的代谢产物，如尿素、尿酸、肌酐等。

尿氮在哺乳动物中主要来源于尿素，禽类主要来于尿酸。

每克尿氮的能值为：反刍动物 31KJ, 猪 28KJ, 禽类 34KJ。

消化道气体能来自动物消化道微生物发酵产生的气体，主要是甲烷。

这些气体经肛门、口腔和鼻孔排出。

非反刍动物的大肠中虽然也有发酵，但产生的气体较少，通常可以忽略不计。

反刍动物消化道（主要是瘤胃）微生物发酵产生的气体量大, 含能量可达饲料GE的3-10% 。

故代谢能应按单胃动物和反刍动物分别计算。

微生物发酵产气的同时，也产生部分热能，在冷环境条件下，具有参与维持体温的作用。

（二）表观代谢能（AME）和真代谢能（TME）尿中能量除来自饲料养分吸收后在体内代谢分解的产物外，还有部分来自于体内蛋白质动员分解的产物，后者称为内源氮，所含能量称为内源尿能（Urinary Energy From endogenous origin products，缩写为UeE）。

饲料代谢能可分为AME和TME。

计算公式如下：AME = ADE - (UE + Eg)= (GE -FE ) - (UE + Eg)= GE - (FE + UE + Eg)TME = TDE - [ ( UE - UeE) + Eg ]= [ GE - (FE - FmE) ] - UE - Eg + UeE= GE - (FE + UE + Eg) + ( FmE + UeE )= AME + ( FmE + UeE )TME反映饲料的营养价值比AME 准确，但其测定更麻烦，故实践中常用AME 。

（三）氮校正代谢能（N-corrected Metabolizable Energy ，缩写为 MEn）MEn是根据体内氮沉积进行校正后的代谢能，主要用于家禽。

家禽的粪尿在泄殖腔混合后排出，测定代谢能比消化能容易。

测定饲料的代谢能时，一般都利用处于生长期的中雏，因而在实验期内必然有增重，即伴随有氮沉积。

测定代谢能时，饲料种类不同，氮沉积量不同。

为便于比较不同饲料的代谢能值，应消除氮沉积量对ME值的影响，即根据氮沉积量对代谢能进行校正，使其成为氮沉积为零时的ME。

校正公式为：AMEn = AME - RN ×34.39TMEn = TME - RN ×34.39式中：RN （Total Nitrogen Retained ）为家禽每日沉积的氮量（g），可为正值、负值和零，计算时将符号代入。

34.39为每克尿氮所对应的能量。

（四）影响代谢能的因素影响消化能、尿能和气体能的因素均影响代谢能。

影响消化能的因素前已述及。

尿能的损失量比较稳定。

猪的尿能损失约占总能的2-3%，反刍动物为4-5%。

影响尿能损失的因素主要是饲料结构, 特别是饲料中蛋白质水平、氨基酸平衡状况及饲料中有害成份的含量。

饲料蛋白质水平增高，氨基酸不平衡，氨基酸过量或能量不足导致氨基酸脱氨供能等，均可提高尿氮排泄量，增加尿能损失，降低代谢能值；若饲料含有芳香油，动物吸收后经代谢脱毒产生马尿酸，并从尿中排出，增加尿能损失。

对于猪，代谢能、消化能和粗蛋白质的关系为：96 - 0.202 ×CPME = DE ×100即粗蛋白质每增加1个百分点，消化能转化为代谢能的利用率下降0.202个百分点。

影响气体能的因素有动物种类和饲料性质及饲养水平。

气体能损失在单胃动物较少，可忽略不计。

对于反刍动物，气体能的损失量与饲料性质及饲养水平有关。

低质饲料所产甲烷量较大, 并且气体能占GE比例随采食量增加而下降，处在维持饲养水平时，气体能约占GE的8%; 而在维持水平以上时, 约占6-7%。

四、净能(Net Energy，缩写为NE)（一）计算公式NE是饲料中用于动物维持生命和生产产品的能量, 即饲料的代谢能扣去饲料在体内的热增耗(Heat Increment，缩写为HI)后剩余的那部分能量。

NE = ME – HI= GE – DE – UE – Eg - HIHI过去又称为特殊动力作用或食后增热，是指绝食动物在采食饲料后短时间内,体内产热高于绝食代谢产热的那部分热能。

热增耗以热的形式散失。

HI的来源有:①消化过程产热, 例如: 咀嚼饲料，营养物质的主动吸收和将饲料残余部分排出体外时的产热。

②营养物质代谢做功产热。

体组织中氧化反应释放的能量不能全部转移到ATP上被动物利用, 一部分以热的形式散失掉。

例如: 葡萄糖(l mol)在体内充分氧化时31%的能量以热的形式散失掉。

③与营养物质代谢相关的器官肌肉活动所产生的热量。

④肾脏排泄做功产热。

⑤饲料在胃肠道发酵产热(Heat of Fermentation，缩写为HF)。

事实上, 在冷应激环境中, 热增耗是有益的，可用于维持体温。

但在炎热条件下，热增耗将成为动物的额外负担，必须将其散失，以防止体温升高；而散失热增耗，又需消耗能量。

（二）维持净能（Net Energy for maintenance，缩写为NEm）和生产净能（Net Energy for production，缩写为NEp）按照净能在体内的作用, NE可以分为NEm和NEp。

NEm指饲料能量用于维持生命活动、适度随意运动和维持体温恒定部分（详见第十六章）。

这部分能量最终以热的形式散失掉。

NEp指饲料能量用于沉积到产品中的部分, 也包括用于劳役做功的能量。

因动物种类和饲养目的不同，生产净能的表现形式也不同，包括：增重净能、产奶净能、产毛净能、产蛋净能和使役净能等。

（三）影响净能的因素影响净能值的因素包括影响代谢能、热增耗的因素以及环境温度。

其中，影响HI的因素主要有三个:1 动物种类。

反刍动物采食后热增耗比非反刍动物的更大和更持久（表7-2）。

原因是反刍动物在咀嚼、反刍和消化发酵过程中消耗较多的能量。

同时, 瘤胃中产生的挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acid，缩写为VFA）在体内产生的HI比葡萄糖多。

如反刍动物利用禾本科籽实和饲草时，HI分别占ME的50%和60%。

表 7-2 不同动物和养分的HI （占ME的% ）引自Bondi，A. A.（1987），p.308.2 饲料组成。

（1）不同营养素热增耗不同，蛋白质热增耗最大,脂肪的热增耗最低，碳水化合物居中。

饲料中蛋白质含量过高或者氨基酸不平衡, 会导致大量氨基酸在动物体内脱氨分解，将氨转化成尿素及尿素的排泄都需要能量, 并以热的形式散失；同时, 氨基酸碳架氧化时也释放大量的热量。

（2）饲料中纤维素水平及饲料形状会影响消化过程产热及VFA中乙酸的比例, 因此也影响HI的产生。

（3）饲料缺乏某些矿物质(如磷、钠)或维生素(如核黄素)时，热增耗也会增加。

3 饲养水平。

当动物饲养水平提高时, 动物用于消化吸收的能量增加。

同时, 体内营养物质的代谢也增强，因而热增耗会增加。

总之，饲料能量在动物体内的转化和分配比例因动物和饲料类型、饲养水平等而异。

表7-3列举了常见饲料的能值。

图7-2反映产蛋鸡饲料能量分配的比例关系，产蛋鸡摄入1 kg含16.736 kJ总能的饲料后，有13.389 kJ能量可被消化，13.144kJ能量可被用于代谢，约9.623 kJ能量可用于维持、产蛋和组织生长。