动物营养学研究进展46页PPT

1824 ,Prout将机体需要的主要元素归类为白 蛋白类（albuminous）、油脂类（oleaginous） 及醣类（saccharine），后来改为蛋白、脂肪、 碳水化合物。
1838 荷兰医生及化学家Jan Mulder提出蛋白 质这一术语
对蛋白质和氨基酸需要的认识(2)
1839 法国Boussingault在马和牛上进行氮平 衡试验，以论证含氮食物为动物必需。
燃素理论－Phlogiston theory
1886 C．A．MacMunn发现细胞色素。
饲料间组合效应及其生物学机制的研究；
——影响食糜流通速度和滞留时间；
1922 发现维生素D和E
20世纪（1900’s)
对呼吸是一个化学过程而热能的产生可以测量的认识
20世纪（1900’s)
a mouse makes air unfit for a flame
1789年，Seguin测定动物氧的消耗与二氧化 碳的呼出，取得量化进展，为热量需要计算、 食物热值测定及代谢研究奠定基础。
对消化是一个化学过程的认识
Reaumur(1752)用鸟类的回吐食物论证消化过程。 Spallanzani通过鸟类、动物及他本人的试验，用回
收金属管和海绵吸收胃液来阐明消化过程。 Prout(1824) 在 胃 液 中 鉴 定 出 游 离 盐 酸 。
a flame 胡萝卜素、β-葡聚糖等
动物营养学优先研究领域
makes
air
unfit
for
a
flame
1783 Abbate Lazaro Spallanzani证明蛋白质在胃中的消化作用是化学反应而不是机械过程。
a mouse makes air unfit for a mouse 1564年，荷兰医生Ronssens首次推荐用柑橘预防坏血病。

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Water Quality
Good water quality = Less than 0.25% dissolved solids
Can measurably affect feed consumption and performance
May reduce palatability or even may be toxic due to levels of heavy metals
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Water
Dietary needs Cattle 10-20 gals/day Horses 10-20 gals/day Sheep 1-3 gals/day Swine 1-2 gals/day Poultry 2:1 water: dry feed ratio
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Water
Typically consume 2-4 times more water than dry matter intake
Functions
Transport of digesta and nutrients Excretion of waste Lubrication, shaping and cushioning Substrate（基质） for chemical reactions
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Metabolic Water
0.6 gram of water produced per gram of carbohydrate metabolized
0.4 gram of water produced per gram of protein metabolized
1.0 gram of water produced per gram of fat metabolized

G：能量误差值 单位3：3大9卡0/千克
饲料产量 单位：吨
×P×T
P：玉米价格 单位：元/千克 T：全价
以六和集团为例，假设玉米价格为2.5元/千克，能量误差为 100大卡/千克时
Y=100×0.6×1000÷3390×2.5×1200万吨=5.3亿元
各地玉米 样品
240头猪
50 100
个 个玉 12000
发酵时间对β-伴大豆球蛋白与大豆球蛋白含量的影响
不同工艺豆制品抗原蛋白含量分析，%
（酶联免疫法：活性抗原检测）
样品 带皮豆粕
供应商 A
水分 13.08
蛋白
大豆伴球 大豆球蛋
蛋白占干 白占干物
物质
质
大豆伴 球蛋白 占总蛋 白比例
46.52 15.08
4.74 32.42
去皮豆粕
B
发酵豆粕
C
发酵豆粕
D
填补国内饲料企业现场玉米有效能值测定的空白，实现猪饲料玉米有效能值的动态 评定和精准配制。
– 试猪40kg 开始，批与批之间喂一周全价日粮作为缓冲
玉米消化代谢试验
效益：
全国有1亿多吨玉米用于饲料生产，如果每千克玉米节约100大 卡，每年可节约300万吨玉米x2700元/T=81亿元。
G×0.6×1000 Y=
g/kg
大豆球蛋
白
240
β- 伴 大 豆
球蛋白 240
大豆甙
238
大豆黄甙
240
染料木甙
237
大豆素
240 染料木素
218
胰蛋白酶
抑制因子 240 凝集素
239
含量范围
70.18177.72 64.81128.83

动物营养学的主要研究内容
A
营养物质
研究动物所需的各类营养物质，如蛋白质、脂 肪、碳水化合物、维生素、矿物质等。
消化生理
研究动物的消化生理特点，包括消化酶的 种类和活性，以及食物在消化道中的消化 过程。
B
C
营养需要
研究不同生长阶段、不同生理状态下动物对 各类营养物质的需要量，制定饲养标准。
饲养实践
根据研究成果，指导动物的饲养实践，提高 动物的健康水平和生产性能。
替代性蛋白质来源
随着全球对环境保护和可持续发展的重视，寻找替代性蛋 白质来源将成为动物营养学的重要研究领域，如昆虫、微 生物等。
动物营养学面临的挑战和机遇
挑战
随着全球气候变化和环境恶化，动物营养学面临着保障动物健康和生产效益的同时降低环境影响的挑 战。
机遇
随着科技进步和经济发展，人们对动物产品需求持续增长，为动物营养学提供了广阔的发展空间和机 遇。
动物营养学在野生动物保护中的应用
野生动物保护是维护生态平衡和生物多样性的重要工作，动物营养学在野生动物保护中具有不可替代 的作用。
通过研究和了解野生动物的营养需求和生存环境，可以制定出合理的保护措施和管理方案，提高野生动 物的存活率和繁殖率。
动物营养学还涉及到野生动物与人类活动的相互影响，有助于协调生态保护和经济发展的关系，推动生 态文明建设。
动物消化代谢试验
定义
通过测定动物在消化代谢过程中的能 量消耗、营养物质消化率、排泄物成 分等指标，以了解动物对食物的消化 吸收和利用情况。
目的
方法
包括消化代谢室试验、消化代谢车试 验和饲养试验等方法。
揭示动物对食物中各种营养素的消化 吸收和代谢过程，为制定营养标准提 供依据。

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一、动物营养学的有关概念 饲料的营养价值——
饲料中的营养物质进入动物机体后作用于正常代谢机制最终点的效益。
通常用生物学效价（biological value）表示。它包括消化、 代谢、吸收、同化、可利用性、转化等许多层次。
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大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
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二、动物营养学的研究内容与任务
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。
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四、动物营养学的发展历程
第三阶段：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。
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（二）现代动物营养学存在的主要问题
1.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。
2.缺乏对动物与其消化道微生物生态系统相互 关系的了解。
3.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。
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一、动物营养学的有关概念
——
动 物营养
动物营养（animal nutrition）是动物摄取、消化、吸收饲料并利用饲料中的营养物质来维持生命活动、修补体组织、生长和生产的全部过程。
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一、动物营养学的有关概念 动物营养学——
是研究动物利用饲料中的营养物质形成不同形式动物产品（包括维持其正常生命活动）过程的生理生化机制的科学。

酶工程在动物营养中的应用
酶工程在动物营养中主要用于饲料添加剂的生产。通过酶 工程，可以生产出具有特定功能的酶制剂，如植酸酶、淀 粉酶、蛋白酶等，这些酶制剂可以提高饲料的利用率和动 物的生长速度。
酶工程还可以用于饲料原料的加工处理，如通过酶解技术 将植物纤维原料转化为可被动物消化吸收的饲料。这些加 工处理可以提高饲料的营养价值和适口性，进而提高动物 的生产性能。
。
提高肉品质
通过生物技术手段改善动物的肉 品质，如提高瘦肉率、降低脂肪 含量等，满足消费者对高品质肉
类的需求。
03
CATALOGUE
动物营养生物技术的理论基础
基因组学与动物营养
基因组学定义
01
基因组学是一门研究生物体基因组的学科，包括基因的识别、
测序、功能和表达等方面的研究。
基因组学在动物营养中的应用
发酵工程在动物营养中的应用
发酵工程在动物营养中主要用于饲料原料的发酵生产。通过发酵工程技术，可以将植物性饲料原料转化为富含蛋白质、脂肪 、维生素等营养成分的发酵饲料。这些发酵饲料可以作为动物的主要饲料来源，具有营养丰富、适口性好、易于消化吸收等 优点。
发酵工程还可以用于产生具有特定功能的微生物菌剂，如益生菌、酶制剂等，这些微生物菌剂可以提高动物的生长速度、抗 病能力、饲料利用率等。
益生菌和酶制剂
通过添加益生菌和酶制剂，改善饲料 品质，提高动物的消化吸收率，降低 排泄物对环境的影响。
生物技术在提高动物生产性能方面的应用
提高繁殖性能
通过生物技术手段提高动物的繁 殖性能，如控制繁殖周期、提高 受精率等，从而提高动物生产效
益。
提高生长速度
利用生物技术手段调控动物的生 长激素分泌，促进生长激素的合 成与释放，加速动物的生长速度

• 3、免疫应激对营养代谢的调控主要是通过细胞因 子介导的直接或间接作用，体现在蛋白质、脂肪 、碳水化合物和骨骼代谢变化上。
• IL-1β、IL-6、TNF-a对这一过程的调控具有更重 要的影响这三种细胞因子又称致炎性细胞因子。
• 这些细胞因子通过对靶组织的直接作用或通过作 用于神经内分泌系统，从而改变机体激素水平， 直接或间接地影响机体碳水化合物、蛋白质和脂 肪等营养物质的代谢 （见表）
• 免疫应激最有害的方面是：降低采量，所以对日粮浓度的控制应当 谨慎，在维持必需营养素与能量比例恒定条件下增加日粮能量水平， 改善免疫应激家禽对能量的摄入量(Klasing 2004)。
免疫反应对营养物质需要量的影响
• 与免疫反应类型、应激源种类、应激强度和应激时间等有 关系
• 1、对蛋白质和氨基酸代谢及其需要量的的影响——增加 • 2、对能量代谢及其需要量的影响——增加 • 3、对矿物质代谢及其需要量的影响——增加20-50% • 4、对维生素代谢及其需要量的影响——增加1-10倍
• 理论基础：动物在免疫应激或其他疫病挑战以后，由于免 疫系统的激活，机体合成大量细胞因子、化学因子、急性 期蛋白质、免疫抗体等，代谢率明显增强，产热增加及体 温升高，需要大量的养分(Klasing等,1987和1988) 。
• 免疫应激时营养物质代谢：首先供给免疫系统，特别是需 要大量的氨基酸合成急性期蛋白质ACP、免疫球蛋白抗体 Ig及其他活性物质，同时机体会动员体组织满足免疫的氨 基酸需要，造成体蛋白质损失、氮排出量增加。
• 3、器官病理损伤修复的免疫供给量研究。
营养素需要量(美国NRC1994）
营养免疫学的未来
• 营养免疫学：营养物质-免疫（免疫细胞和免疫信号分子 ）-感染

蛋白质对基因表达的调控
白蛋白、神经肽Y（NPY） NPY富含于中枢和周围神经系统。可刺激采食。
研究表明，注入NPY可导致饮食过度和体内脂 肪堆积，禁食或限食可导致NPY水平上升，增 加采食量；喂高蛋白日粮可降低脂肪组织脂肪 酸合成酶mRNA的数量，不影响肝脏组织脂肪 酸合成酶的mRNA数量，以利于体脂沉积的减 少。
高等动物脂肪的合成是通过脂肪酸合成酶系来 完成。
饲料中脂肪酸对脂肪合成的影响通过两个方面： 调控磷酸戊糖中的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因表 达，使NADPH的含量降低，控制脂肪酸合成； 直接调控脂肪酸合成酶基因表达
如酵母、非病原性细菌、霉菌和藻类等 生产蛋白酶、纤维酶、脂肪酶、乳酸酶和植
酸酶等。
饲用干酵母
螺旋藻蛋白
SCP优点
营养丰富 蛋白质高达80%以上，含多种维生素，消化率 高达80%。可缓解蛋白质资源的缺乏。
原料来源广、微生物繁殖快、成本低、效益高 原料：纸浆废液、糖蜜、酒糟、植物秸秆等； 石油衍生物等。
一、基因工程与动物营养
利用基因工程技术提高动物营养物质的质量 ✓ 提高饲料作物的质量 ✓ 提高饲料作物种子含油量 ✓ 培育低毒饲料作物
转基因动物在动物营养中的应用
动物机体的生产，主要受生长发育、新陈代谢、 遗传变异、免疫与疾病等方面的影响，根本上 都是基因表达调控发生改变的结果
通过基因工程在动物体内导入新的代谢途径， 加工后的外来基因在哺乳动物的体内表达。
三、利用酶工程技术提高动物营养物质利用率
添加酶制剂可补充内源酶的不足 消除抗营养因子 提高饲料成分的营养价值
饲料用酶包括；蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、 乳糖酶、植酸酶、果胶酶等
植酸酶
➢ 植酸酶 → 水解植酸的酶类→将植物磷降解为 肌醇和无机磷

存在种类：60多种。植物、动物、自然界 存在的各种物质均由化学元素组成。在已 知的100种化学元素中，饲料和动物体中含 有60多种。������ 存在形式：有机物质与无机物质。这些元 素绝大多数并非以单独形式存在，而是与 其它物质结合成复杂的有机物质或无机物 质形式存在—营养物质(nutrients)
不同之处：

植物性饲料：水分含量因生产阶段、种类 等不同，其含量变异范围大约10％ ~90%左右 动物：水分含量尽管也因种类、年龄、营 养水平等变化，但变化范围较饲料小，一 般多为体重的1/2~1/3。

2.蛋白质 ( Biblioteka rotein)(1)组成成分 粗蛋白质（CP）：植物与动物中的含N物质 统称为～，包括真Pr和非蛋白含氮化合物 两大类。������ 植物CP: 除真蛋白外，还含有氨化物（如 AA、酰胺类、配糖体、有机碱、生物碱）。 未结合成蛋白质分子的游离氨基酸；植物 体中由无机氮（硝酸盐、氨气）合成蛋白 质的中间产物；植物蛋白质经酶和细菌分 解的产物，如AA，硝酸盐等。
动物脂肪：含量约10%左右，除育肥动物变 动大外，一般健康的成年动物均近似，变化较 小。 植物脂肪含量随生长期、植株部位而异。

动物从饲料中摄取由各种化学元素组成的化 合物后，在体内代谢过程中，经一系列变化 合成特定的无机物和有机化合物，这些化合 物与植物体内的组分相比在种类、数量与品 质三方面发生了很大变化。
1. 水分 （moisture）
相同之处： 水分含量均因种类、物候期或发育阶段、组 织部位而异。但变化的范围动物较植物小。 例如：植物枝叶部位水分含量高于茎杆部， 动物血液，骨骼肌肉中水分含量各不相同， 动物肥育后水分含量降低，低于肥育前。 水分含量随生长阶段降低。植物幼嫩时水分 含量高，成熟后降低；动物幼龄时水分含量 高，成年后降低。

2.3 家禽营养
肉鸡与蛋鸡的营养需要量； 能量与蛋白质的利用效率； 代谢能与氨基酸利用率的评定方法； 鸡鸭缺硒的生化与临床表现； 产蛋鸡对锌的需要量与生理生化反应等。
3 我国动物营养学近期的研究方向
二十一世纪里，我国动物营养学将面临 着更加艰巨的任务： 一方面，必须加强基础理论的研究，在 国际发展空间中占有一席之地； 另一方面，研究项目必须能适应和保证 我国经济发展的战略要求。
3 我国动物营养学近期的研究方向 （续）
1．氨基酸现代生产技术； 2．酶制剂研制与开发技术； 3．微生物添加剂研制开发技术； 4．改善畜产品品质添加剂开发技术； 5．天然饲料添加剂研制开发技术； 6．有机矿物质添加剂研制与开发技术； 7．畜产品风味调控添加剂。
1.3 饲 养 技 术
当前新饲养技术主要体现在以下几方面： 分性别饲养 阶段饲养 早期隔离断奶技术多点生产模式（MSP）
上述技术均对动物营养学提出更新和更为复杂的研究 课题。
1.4 生态畜牧
人类健康意识的不断增强为功能性食品和安 全性食品诞生创造了条件；
通过营养调控来生产功能性食品取得了积极进 展，如高ω －3脂肪酸鸡蛋的生产；
反刍动物蛋白质氨基酸营养
对反刍动物限制性氨基酸和理想氨基酸 模式的研究已由起步到不断向纵深发展，
目前，在确定羔羊、生长羊的理想氨基 酸模式上已经取得重要进展。
1.9 资 源 开 发
新型玉米：高油玉米、高色氨酸玉米和低植酸磷玉米 新型大豆：高蛋氨酸大豆、低水苏糖和棉籽糖大豆、
低氧合酶大豆、低抗胰蛋白酶因子大豆。 油菜的育种也取得了令人鼓舞的进展，向油菜中导入
1.2 营 养 调 控
主要包括：采食调控、吸收调控、消化道微生态系统 调控，内分泌调控、免疫中和技术调控等。理论和实 践均已经证明该项技术具有较大的学术和应用价值。