第7章 能值

第七章能值能量可定义为做功的能力。

动物的所有活动，如呼吸、心跳、血液循环、肌肉活动、神经活动、生长、生产产品和使役等都需要能量。

动物所需的能量主要来自饲料三大养分中的化学能。

在体内，化学能可以转化为热能（脂肪、葡萄糖或氨基酸氧化）或机械能（肌肉活动），也可以蓄积在体内。

能量是饲料的重要组成部分，饲料能量浓度起着决定动物采食量的重要作用，动物的营养需要或营养供给均可以能量为基础表示。

饲料中的能量不能完全被动物利用，其中，可被动物利用的能量称为有效能。

饲料中的有效能含量即反映了饲料能量的营养价值，简称为能值。

研究动物对饲料能量的利用、动物对有效能的需要量及影响饲料能量转化效率的因素是动物营养学的重要研究内容。

本章着重介绍能值的有关概念和影响因素。

第一节能量来源及能量单位一、能量来源饲料能量主要来源于碳水化合物、脂肪和蛋白质。

在三大养分的化学键中贮存着动物所需要的化学能。

动物采食饲料后，三大养分经消化吸收进入体内，在糖酵解、三羧酸循环或氧化磷酸化过程可释放出能量，最终以ATP的形式满足机体需要。

在动物体内，能量转换和物质代谢密不可分。

动物只有通过降解三大养分才能获得能量，并且只有利用这些能量才能实现物质合成。

哺乳动物和禽饲料能量的最主要来源是碳水化合物。

因为，碳水化合物在常用植物性饲料中含量最高，来源丰富。

脂肪的有效能值约为碳水化合物的2.25倍，但在饲料中含量较少，不是主要的能量来源；蛋白质用作能源的利用效率比较低, 并且蛋白质在动物体内不能完全氧化,氨基酸脱氨产生的氨过多, 对动物机体有害，因而，蛋白质不宜作能源物质使用。

鱼类对碳水化合物的利用率较低，其有效供能物质尚属蛋白质，其次是脂肪。

此外，当动物处于绝食、饥饿、产奶、产蛋等状态时，饲料来源的能量难以满足需要时，也可依次动用体内贮存的糖原、脂肪和蛋白质来供能，以应一时之需。

但是，这种由体组织先合成后降解的供能方式，其效率低于直接用饲料供能的效率。

二、能量单位饲料能量含量只能通过在特定条件下，将能量从一种形式转化成另一种形式来测定。

在营养学上，饲料能量基于养分在氧化过程中释放的热量来测定，并以热量单位来表示。

传统的热量单位为“卡”，为使用方便，实践中常用单位为千卡和兆卡(Mcal)。

三者关系为：1 kcal = 1000 cal ； 1 Mcal = 1000 kcal国际营养科学协会及国际生理科学协会确认以焦耳作为统一使用的能量单位。

动物营养中常采用千焦耳(kJ)和兆焦耳(MJ)。

卡和焦耳在美国均可使用。

我国传统单位为卡，现在国家规定用焦耳。

卡与焦耳可以相互换算，换算关系如下:1 cal = 4.184 J ； 1 kcal = 4.184 kJ ； 1 Mcal = 4.184 MJ第二节 饲料能量在动物体内的转化 75第二节 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 39.54kJ/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CO 2释放的能量（33.81 kJ ）比每克H 氧化成H 2O 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：第七章能值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)第二节饲料能量在动物体内的转化77 = 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 - HI第七章能值HI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。