动物营养学的研究方向及发展趋势

动物营养学的研究方法及发展趋势武彦华2006级生物科学20060501740摘要：本文对动物营养学的概念及其研究方法的发展历程，即由传统动物营养学向系统动物营养学的发展的叙述，同时对各学科在动物营养研究方法中的应用和动物营养学的发展趋势以及存在的问题进行了分析。

关键词：动物营养学研究方法发展历程动物营养学是一门主要以动物生理学和动物生物化学为基础，揭示营养物质在体内的代谢机理、规律及功能、研究发挥最大遗传潜力对各种营养素的适宜需要量以及评定饲料对动物的营养价值的应用基础科学。

它是沟通动物饲养学与动物生理生化等基础学科的桥梁，最终目标是为畜禽词养中科学配制全价平衡高效饲料，用最少的饲料投人向人类提供量多、质优且安全的畜产品，同时减少畜牧生产对环境的污染，保护生态平衡，奠定理论基础。

经过了220多年的发展，动物营养这一学科的整体思维方式也逐渐发生了变化，即由传统动物营养学的以生物还原论为学科的整体思维方式，逐渐向系统动物营养学的以现代系统思维方式为学科的整体思维方式转变。

由于思维方式的转变，动物营养和饲料科学的研究方法也相应地发生了显著变化，由最初的经验阶段即描述阶段逐渐向控制阶段发展。

也就是说目前营养学的研究已不仅仅是停留在对营养规律的探讨上，而是正在向预测营养过程和控制营养过程的方向发展，由传统动物营养研究方法逐渐向系统动物研究方法发展，由正在进行以饲养标准为研究中心向以营养调控为中心的战略转变发展。

1.动物营养学的发展趋势1.1营养代谢机理研究正向分子水平深入纵观动物营养学的研究历史，人们已从表观水平上研究营养素的作用，深入发展到向血液、组织和组织中酶等生物活性物质以及细胞形态、亚细胞超微结构，即深入到了细胞和亚细胞水平上研究营养素的作用。

近年来，人们已投入大量精力研究营养素在动物体内分子水平的代谢机理，即研究营养素对特异生物活性物质基因表达各环节的作用。

有研究表明，动物体内有许多功能基因尚未得到充分表达，其中一个重要原因是饲料中供给的营养物质的量与质的问题。

研究营养对基因表达作用是当今动物营养学的发展趋势和研究前沿，对于更深入地阐明营养素在动物体内的确切代谢机理、寻找评价动物营养状况更为灵敏的方法以及调控养分在体内的代谢路径等，都具有重要科学意义。

1.2营养物质在消化道中的消化吸收机理研究更加活跃营养消化机理研究已取得大量成果，如已基本阐明蛋白质、碳水化合物、脂类、矿物元素和维生素在消化道中的主要消化过程，小肠是体内养分消化吸收的主要部位等。

由于消化道是一个十分复杂的动态变化体系，目前对许多养分的确切消化吸收形态和机理仍然不清。

近年来的研究进一步显示，小肽也是蛋白质在肠道中的消化吸收形态之一，且比游离氨基酸吸收快。

这一研究成果对于建立畜禽饲料蛋白质营养价值评定新体系以及饲料工业生产中研制开发新型氨基酸添加剂提出了新思路。

营养工作者们正在进一步研究蛋白质和其它养分(如矿物元素和维生素) 在消化道中的消化吸收机理，以补充和丰富动物营养学的现有理论和知识，并为饲料工业生产中研制开发新型高效添加剂提供了新的理论依据。

1.3营养需要量和饲料营养价值评定研究正向养分有效性方向转变确定动物营养需要量和饲料营养价值评定，是动物营养学的两大基础性研究工作。

人们已在这两大方面做了大量研究，取得了丰硕成果。

营养工作者的最终目标，是实现以饲料养分的有效含量来准确满足动物对养分的有效需要量，因为养分总量不能确切反映饲料实际可利用养分的含量及动物对养分的准确需要量。

我国及其他各国的畜禽营养需要量推荐标准中除能量已实现以有效能、磷以有效磷表示外，其余养分均以总量表示。

人们已对猪、鸡饲料氨基酸消化(利用率) 做了大量研究，目前可以消化(利用) 氨基酸代替总氨基酸表示猪、鸡可消化(利用) 氨基酸需要量的条件已正在总结和完善。

以往对畜禽能量、蛋白质、氨基酸(单胃动物) 和钙、磷等常量元素的营养需要量和生物学利用率研究较多，而对反刍动物饲料氨基酸消化(利用)率、畜禽微量元素和维生素这些微量养分的营养需要量及生物学利用率研究较少，故加强上述方面的研究工作正愈来愈受到人们的重视。

1.4 营养物质间的互作与平衡是动物营养学的研究热点之一各种物质在消化、吸收和利用方面存在着错综复杂的协同与拮抗关系，要理顺这些复杂关系，必须进行大量的试验研究，逐一弄清。

因为这对了解养分的代谢规律和保持养分在动物体内的相对平衡十分重要。

以往的工作侧重于定性方面，以后的研究应向定量方面深入，以便建立养分互作的定量关系模型，准确配制全价平衡高效饲料。

营养平衡性的专门研究以理想氨基酸平衡模式研究最为突出，这是营养需要量研究的一种有效方法。

今后目标是以养分的生物学利用率为基础研究所有营养素间的理想可利用平衡模式，对于最大程度地提高动物对饲料养分的利用效率，充分发挥动物的基因表达和最大遗传生产潜力，同时减少粪便养分排出对环境的污染，发展可持续畜牧业和农业,有十分重要的意义。

1.5营养研究中更注意与环境的相互关系这里的环境指内部环境和外部环境两大方面。

营养与内部环境的关系包括与微生物、抗氧化体系和免疫系统的相互关系等。

在外部环境中，一方面包括温、湿等各种环境应激因子对动物营养代谢和营养需要量的影响，另一方面包括动物营养代谢对周围环境产生的不良影响。

主要指动物过量的和未被消化吸收利用的养分随粪便排出而对周围环境产生臭味、磷、氮等的污染，以及反刍动物瘤胃发酵所释放的甲烷对大气温室效应的影响，这些在当今畜禽集约化养殖条件下更易发生。

因此,加强营养代谢机理、养分生物学利用率和营养平衡模式的研究，对于准确满足动物对养分的需要量，尽可能减少养分的过量供应，以及提高饲料养分的利用效率，均非常重要。

以上所有营养与环境相互关系的研究也是当前动物营养学的研究热点，并在不断取得进展。

2传统动物营养学的研究方法2.1传统动物营养学的研究对象传统动物营养学主要是对营养需要量及饲料营养价值评定的研究。

营养需要量主要包括对动物维持的营养需要量、生长肥育的营养需要量、繁殖的营养需要量、泌乳的营养需要量、产蛋的营养需要量、役畜工作的营养需要量及产毛的营养需要量的研究。

饲料营养价值评定主要是研究饲料中三大营养素，即碳水化合物、脂肪、蛋白质以及矿物质、维生素等营养物质对动物生长性能、泌乳性能等的营养作用。

2.2传统动物营养学的研究方法传统的营养学研究主要是利用一些常规的实验装置和实验方法对畜禽表现的代谢机理和饲料利用效率进行探讨，它主要是以还原论和黑箱法为主要的研究特征。

传统动物营养学采取的研究方法主要包括化学分析法、消化实验法、平衡实验法、生长实验法、比较屠宰实验及其他实验技术等。

3系统动物营养学的研究方法3.1系统动物营养学及其产生近年来，随着科学的发展，系统科学的方法正逐渐渗透到动物营养和饲料科学的研究中。

系统科学的方法是把研究对象视为系统来解决认识和实践中各种问题的方法的总称。

从系统的整体性和动态性出发，运用有效的系统模型去模拟现实系统并寻求系统的整体优化。

从世界范围来看，诸如整体性原则、自我组织调节能力原则、动态原则和优化原则等系统科学的思维方式以及现代灰箱方法、系统模拟和反馈控制等许多系统科学研究方法，正在越来越多地为各国动物生理学家和营养学家所接受和采用。

卢德勋于1994年正式提出系统动物营养学，它是一门以系统科学的理论和方法为指导，应用现代科学技术手段来研究动物营养系统或动物营养———经济复合系统的规律，在微观分析和整体综合的辩证统一的基础上实现以营养控制为目标，进行科学预测和优化饲养决策，组织营养工程的生物科学。

3.2系统动物营养学的研究对象系统动物营养学以动物营养系统为研究对象，实现了研究对象从由“实物”为中心向由系统为中心的转变。

3.3系统动物营养学的研究方法随着现代自然科学技术的发展，特别是生物科学技术、计算机技术以及生态学等学科的发展，动物营养学的研究方法也由传统的黑箱为主的研究方法逐渐向纵深发展，即以系统科学方法为主导的方向发展。

而系统动物营养学由于其特定的研究对象———动物营养系统和特定系统科学的思维方式，因此在保留原来传统的行之有效的方法和采用一切先进科学手段的基础上，形成了一系列独具特色的系统动物营养研究方法，这些方法在原有传统动物营养学的研究方法基础之上，还包括新增加的营养模拟、营养预测、营养优化决策和营养检测等。

这些研究方法遵循的共同原则是整体性原则、动态性原则、灰箱原则、定性与定量统一原则及优化原则。

4各学科在动物营养研究方法中的作用4.1生物技术在动物营养研究方法中的作用生物技术是指用活的生物体来改进产品，改良植物和动物，或为特殊用途而培养微生物的技术。

在与动物营养和饲料科学交叉的学科中，现代生物技术，特别是分子生物学技术在动物营养和饲料科学研究中的作用尤为突出。

可以说，生物技术已成为现代动物营养研究中一种不可或缺的研究方法，动物营养研究者采用生物技术来研究动物机体深层次的作用机理。

如研究者们应用分子生物学技术改造或生产动物性营养物质；应用实时定量PCR技术在分子水平上研究营养与基因表达、调控的关系，以期从根本上阐明营养对机体的作用机制；利用基因工程技术开发饲料资源等。

4.2计算机技术在动物营养研究方法中的应用计算机技术因其快速的计算能力，超强的记忆力等特点而被广泛应用于动物营养研究中。

目前，动物营养的饲料配方、模型的建立及数据的统计等均应用计算机技术，计算机数据库技术与信息处理技术把配方设计变成智能化，计算机模拟技术可以创建动物生长模型，用于动态、适时地估计各种动物及其在各生长阶段、生理状态、生产方向、环境条件及原料和产品的市场价格条件下的最适饲料营养供给方案。

4.3其他学科在动物营养研究中的应用随着系统科学的思维和方法在动物营养和饲料科学上的应用，从而引起了动物营养和饲料科学和其他学科的交叉融合。

动物营养和饲料科学刚诞生时，是和化学特别是生物化学紧密结合的，随着科学的发展，动物营养和饲料科学研究越来越多地应用了其他学科的研究成果。

数学、生态学、生物化学、化学、生物学等学科的发展极大地推动了动物营养和饲料科学的发展，也就是说学科的综合性越来越强。

目前，已有科学家用生态学的基本理论来研究动物生态营养学，他们把动物和环境视为一个有机统一的整体，实行多层次、多组分和多功能的组合合理、结构有序、开放循环、内外交流、关系协调、协同发展和动态平衡的总体综合营养调控，使动物生产体系达到高产、优质和高效的目的。

5动物营养发展过程中存在的突出问题动物营养学的快速发展，在为人类提供更多畜产品，满足人类生活需要的同时，也产生了一系列突出问题，这些问题的存在严重制约着动物营养学的发展，同时对饲料工业和养殖业的可持续发展产生重要影响。