全国农业高职院校“十二五”规划教材·动物营养与饲料(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2020-08-11 03:46:02

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作者:张卫宪

出版社:中国轻工业出版社

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全国农业高职院校“十二五”规划教材·动物营养与饲料

全国农业高职院校“十二五”规划教材·动物营养与饲料试读:

前言

根据国务院《关于大力发展职业教育的决定》、教育部《关于全国提高高等职业教育教学质量的若干意见》和《关于加强高职高专教育人才培养工作意见》的精神,2011年中国轻工业出版社与全国40余所院校及畜牧兽医行业内优秀企业共同组织编写了“全国农业高职院校‘十二五’规划教材”(以下简称规划教材)。本套教材依据高职高专“项目引导、任务驱动”的教学改革思路,对现行畜牧兽医高职教材进行改革,将学科体系下多年沿用的教材进行了重组、充实和改造,形成了适应岗位需要、突出职业能力,便于教、学、做一体化的畜牧兽医专业系列教材。《动物营养与饲料》是规划教材之一。本书重点阐述了动物营养、配合饲料生产加工及配方设计中的基础理论和最新应用技术成果,内容丰富,实用性强。教材定位于以应用为目的,以讲清概念、强化应用为重点,彻底突破传统思想的束缚,按照“实际、实用、够用”的原则,科学论述动物营养的基本原理、基本知识以及饲料加工的先进工艺和技术,解决生产实际问题,体现工学结合的高职教育特色,适合高职高专畜牧兽医、畜牧、饲料与动物营养等专业使用。《动物营养与饲料》由动物营养原理、营养需要与饲养标准、饲料原料、饲料配方技术、饲料加工与质量管理5 个情境组成。本课程建议总学时90,其中理论学时45,技能训练学时45,教学实习2周,理论学时和技能训练学时比可以达到1∶1。教学时可以根据本教材教学和技能训练要求进行。

本教材的编写分工为:全书由张卫宪教授统稿;情境一中单元一、单元二、单元三及单元四由邵洪侠编写;情境一中单元五、单元六、单元七、单元八、单元九、单元十及技能训练由刘瑞芳编写;情境二、情境四及其技能训练由朱平军和张粟编写;情境三及技能训练由李勇和龚婷编写;情境五及技能训练由汪晏伊编写。

在教材编写过程中,包括拟定大纲、撰稿、修改、审稿后再修改和定稿,都经过反复讨论和切磋;同时也得到了兄弟高职院校、科研、生产单位及参编者单位的大力支持,在此一并表示衷心的感谢。

由于编者水平有限,本教材中不妥和错误之处,敬请批评指正。编者2013年4月

情境一 动物营养原理

单元一 概述

【知识目标】

以劳动部或行业协会制定的相应岗位目标考核标准为依据,使学生能够说明动物与植物的相互关系、动物需要的营养物质种类及其基本功能,识别饲料中概略养分分析的种类及其概念,比较动物和饲料成分的异同,解释动物对饲料的消化方式,总结各类动物的消化特点及消化后养分的吸收特点,说明影响消化率的因素。【技能目标】

以劳动部或行业协会制定的相应岗位目标考核标准为依据,建立对动物需要的营养物质和饲料供给的营养物质的总体认识,并学会比较动物和植物代谢、组成的异同。同时能够在实际生产中根据动物的消化特点和饲料的可消化性,给动物合理提供饲料,从而提高养殖生产综合效益。【课前思考题】

动物为了生存、生长、繁衍后代和生产,必须从外界摄取饲料。饲料为动物都提供了哪些营养物质,各种营养物质是如何被动物消化利用的,对动物又有哪些作用?

动物和植物是自然界生态系统中的两个重要组成部分,它们之间有着密切的关系。植物和大多数微生物能利用土壤和大气中的无机物合成自身所需要的有机物;动物必须从外界环境中获得这些营养物质,来维持自身的生命和从事生产活动,同时动物也反过来为植物提供有机肥料,它们相互制约,相互依存,共同维持着生态系统内的物质平衡。熟悉动物与饲料,尤其是植物性饲料的化学组成与动物之间的相互关系,是进一步学习动物营养学的重要基础知识。

一、动植物的营养物质组成

(一)饲料营养成分

1.元素组成

动物的饲料,除少数来自于动物、矿物质及人工合成外,绝大多数来源于植物。应用现代分析技术测定,在已知的109 种化学元素中,动植物体内含60余种。根据它们在动植物体内含量的多少分为常量元素和微量元素两大类。含量≥0.01%的元素,如碳、氢、氧、氮、钙、磷、钾、钠、氯、镁和硫等,称为常量元素;含量<0.01%的元素,如铁、铜、锌、钴、锰、硒、碘、钼和氟等,称为微量元素。上述元素中,碳、氢、氧、氮四种元素含量最多,它们在植物体中约占95%,在动物体中约占91%。其它矿物质元素的含量较少,约占5%(表1-1)。表1-1 饲料和畜体干物质中主要元素的含量  单位:%

组成动植物体的化学元素并非都以游离状态单独存在,绝大多数相互结合为复杂有机化合物或无机化合物,进而构成动植物体的各种组织器官和产品。

2.化合物的组成

动植物体中的营养物质可以是简单的化学元素,也可以是复杂的化合物。国际上通常采用1864年德国Hanneberg 提出的常规饲料分析方案,即将饲料中的营养物质分为六大类,包括水分、粗灰分或矿物质、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维和无氮浸出物(图1-1)。该分析方案概括性强,简单、实用,尽管分析中存在一些不足,特别是粗纤维分析尚待改进,但目前世界各国仍在采用。图1-1 概略养分与饲料组成之间的关系(1)水分 饲料中的水分常以两种状态存在: 一种是含于动植物体细胞间、与细胞结合不紧密、容易挥发的水,称为游离水或自由水;另一种是与细胞内胶体物质紧密结合在一起、形成胶体水膜、难以挥发的水,称为结合水或束缚水。组成动植物体的这两种水分之和,称为总水分。常规饲料分析将饲料中总水分分为初水分和吸附水。(2)粗灰分或矿物质 粗灰分或矿物质是饲料、动物组织和动物排泄物等样品在550~600℃高温炉中将所有有机物质全部氧化后剩余的残渣。主要成分为矿物质氧化物或盐类等无机物质,有时还含有少量泥沙,故称粗灰分或矿物质。(3)粗蛋白质 粗蛋白质是常规饲料分析中用以估计饲料、动物组织或动物排泄物的样品中一切含氮物质的指标,包括真蛋白质和非蛋白质含氮物质(NPN)两部分。NPN包括游离氨基酸、氨、硝酸盐等。(4)粗脂肪 粗脂肪是饲料、动物组织、动物排泄物等样品中脂溶性物质的总称。常规饲料分析是用乙醚浸提样品所得的乙醚浸出物。粗脂肪中除含有真脂肪外,还含有其它溶于乙醚的有机物质,如胡萝卜素、叶绿素、有机酸、树脂、脂溶性维生素等物质,故称粗脂肪或乙醚浸出物。(5)粗纤维 粗纤维是构成植物细胞壁的主要成分,包括纤维素、半纤维素、木质素及角质等成分。常规饲料分析测定的粗纤维,是将饲料样品经1.25%稀酸、1.25%稀碱分别煮沸30 min 后,所剩余的不溶解碳水化合物。其中纤维素是由β-1,4葡萄糖聚合而成的同质多糖;半纤维素是由葡萄糖、木糖、果糖、阿拉伯糖和甘露糖等聚合而成的异质多糖;木质素则是一种苯丙基衍生物的聚合物,是动物利用各种营养物质的主要限制因子。此方法在分析过程中,有部分纤维素、半纤维素和木质素溶解于酸、碱中,导致测定的粗纤维含量偏低,同时也增加了无氮浸出物的计算误差。为了改进粗纤维分析方案,Van Soest(1976)提出了用中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(ADL)作为评定饲草中纤维类物质的指标;同时将饲料粗纤维中的纤维素、半纤维素和木质素全部分离出来,可以更好地评定饲料粗纤维的营养价值。测定方案如图1-2所示。

粗饲料中含粗纤维较高,秸秆和秕壳等其它粗饲料中含量更高,粗纤维中的木质素对动物没有营养价值。反刍动物能较好地利用粗纤维中的纤维素和半纤维素,非反刍动物借助盲肠和大肠微生物的发酵作用,也可利用部分纤维素和半纤维素。(6)无氮浸出物(NFE)无氮浸出物主要由容易被动物利用的淀粉、聚糖、双糖、单糖等可溶性碳水化合物组成。

常用饲料中无氮浸出物的含量一般在50%以上,尤其是植物子实和块根、块茎类饲料中含量高达70%~85%。饲料中无氮浸出物含量高、适口性好、消化率高,是动物能量的主要来源。动物性饲料中无氮浸出物含量很少。图1-2 Van Soest粗纤维测定方案

随着营养科学的发展以及饲料养分分析方法的不断改进,分析手段不断改进,如氨基酸自动分析仪、原子吸收光谱仪、气相色谱分析仪等的使用,使饲料分析的劳动强度大大减轻,分析效率不断提高,各种纯养分均可进行分析,促使动物营养研究更加深入细致,饲料营养价值评定也更加精确可靠。

自19世纪中叶开始,人们就采用概略养分分析法分析各种植物性饲料,沿用至今,同时结合现代分析技术测定的结果,可将构成植物性饲料的各种营养物质列于图1-3。图1-3 植物性饲料的营养物质(二)动植物营养成分比较

动物体和植物体在化学组成上,既有相同点,又有许多不同之处。相同点是动植物体都由水分、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、碳水化合物和维生素6种营养物质组成(图1-4);但是同一种营养物质在动植物体内的含量不同、化学成分也有差异,见表1-2。图1-4 动物体中营养物质的组成表1-2 植物性饲料和动物体成分比较   单位:%(1)水分 各种动植物体均含有水分,其含量差异很大。植物的种类和生长期不同,含水量也不同,最高可达95%以上,最低可低于5%。水分含量较多的饲料,干物质含量较少,营养浓度较低,相对而言,营养价值也较低。同一种饲料植物,不同收割期、不同部位,含水量也不一样。幼嫩时期含水较多,成熟后水分含量减少;枝叶中水分较多,茎秆中水分较少。青绿多汁饲料和各类鲜糟渣饲料中水分含量较多,谷物子实和糠麸类饲料中水分含量较少。而成年动物体内含水量相对稳定,一般为45%~60%。(2)碳水化合物 碳水化合物是植物体的主要成分,包括无氮浸出物和粗纤维;动物体内没有粗纤维,只含有少量的葡萄糖、低级羧酸和糖原。

动物体内碳水化合物含量少于1%,主要以肝糖原和肌糖原形式存在。肝糖原占肝鲜重的2%~8%,总糖原的15%。肌糖原占肌肉鲜重的0.5%~1%,总糖原的80%。其它组织中糖原约占5%。葡萄糖是重要的营养性单糖,肝、肾是体内葡萄糖的储存库。

植物体内可溶性碳水化合物含量高,如块根、块茎和禾谷类子实干物质中淀粉等营养性多糖含量高达80%以上。甘蔗、甜菜等茎中蔗糖含量特别高,豆科子实中棉籽糖、水苏糖含量较高。(3)蛋白质 植物体内的蛋白质包括纯蛋白质和氨化物。蛋白质是动物体的主要成分,动物体内的蛋白质除含有纯蛋白质外,仅含有一些游离氨基酸、激素和酶。构成动植物体蛋白质的氨基酸种类相同,但植物体能自身合成全部的氨基酸,动物体则不能全部合成,一部分氨基酸必须从饲料中获得。

动物体的蛋白质含量比较稳定,一般占体重的13%~19%;植物体粗蛋白质含量变化较大,一般为1%~36%。(4)脂类 植物体内的粗脂肪含有中性脂肪、脂肪酸、脂溶性维生素、磷脂、树脂和蜡质等。动物体内的粗脂肪不含有树脂和蜡质,其余成分与植物体内相同或相似。

动物体内脂肪含量除肥育家畜有明显变化外,一般健康的成年动物都相似。但植物体内脂肪含量则不然,如块根、块茎类饲料的粗脂肪含量在0.5%以下,而大豆中粗脂肪平均含量为16%。一般来说,油料作物中脂类含量较多,其它一般植物脂类含量较少。(5)矿物质 动物体内矿物质含量比较稳定,钙、磷含量较高占65%~75%,90%以上的钙、约80%的磷和70%的镁分布在动物骨骼和牙齿中,其余钙、磷、镁则分布于软组织和体液中;植物体的矿物质含量差异较大。(6)维生素 植物体一般都含有维生素,尤其是青绿饲料中维生素含量丰富;动物体内不含维生素,仅在肝脏和动物产品(如乳、蛋黄)中储存有脂溶性维生素。

综上所述,植物性饲料与动物体的组成成分既有相同点又存在很大的差别,动物从饲料中摄取营养物质后,必须经过体内的新陈代谢过程,才能将这些营养物质转变为动物体成分、动物产品或为使役提供能量。

二、动物对饲料的消化吸收特点

动物采食饲料后,要从饲料中获取更多的营养物质,必须首先在消化道内经物理的、化学的、微生物的一系列消化过程,将大分子有机物质分解为简单的、在生理条件下可溶解的小分子物质才能被吸收。吸收后的营养物质经血液循环输送到机体各组织器官参与代谢并为机体利用。(一)消化方式

1.物理性消化

物理性消化主要是指饲料在动物口腔内靠牙齿和消化道管壁的肌肉运动把饲料压扁、撕碎、磨烂,从而增加饲料的表面积,使其更容易与消化液充分混合,在消化道内形成多水的食糜,为胃肠中的化学性消化与微生物消化做好准备。同时,通过消化道管壁的运动,把食糜研磨、搅拌并从消化道的一个部位运送到另一个部位。

物理性消化是化学性消化和微生物消化的前奏,只是使饲料颗粒变小,没有化学性变化,其消化产物不能被吸收。对各类动物均不提倡将精饲料粉碎过细,因饲料粒度对咀嚼及消化器官的肌肉运动产生机械刺激,进而促进了消化液的分泌。如果没有这种刺激,则消化液的分泌减少,从而不利于化学性消化。

猪、牛、羊等哺乳动物的主要物理消化器官是口腔,对改变饲料粒度起着十分重要的作用。鸡、鸭、鹅等禽类的物理消化,主要是通过肌胃收缩的压力和饲料中的硬质物料的切揉,从而改变饲料粒度。因此,在笼养条件下饲养的禽类,配合饲料中一般应适量添加硬质沙石。

2.化学性消化

动物对饲料的化学性消化,主要是酶的消化。酶的消化是高等动物主要的消化方式,是饲料变成能被动物吸收的营养物质的一个过程,反刍与单胃动物都存在着酶的消化,但是单胃动物酶的消化具有极其重要的作用。消化酶的种类很多,大部分存在于腺体所分泌的消化液中,有的存在于肠黏膜内和或肠黏膜脱落细胞内。消化腺所分泌的酶主要是水解酶,具有高度的特异性,即某一种酶只参与某一种养分的化学反应。根据酶作用底物的不同而将其分为3组,即蛋白分解酶、糖分解酶及脂肪分解酶,每组又包括数种。

动物对饲料中蛋白质、糖和脂肪的消化,主要是在消化器官分泌相应的蛋白酶、糖酶、淀粉酶和脂肪酶等作用下进行。动物对饲料中粗纤维的消化,主要是靠消化道内微生物的发酵作用。另外,植物性饲料中含有的相应酶,在动物消化道适宜的环境中,也参与消化作用。

3.微生物消化

动物消化道微生物在消化过程中起着积极的、不可忽视的作用,这种作用对反刍动物和草食单胃动物的消化十分重要。瘤胃是反刍动物微生物消化的主要场所,其次是在盲肠和大肠。盲肠和大肠是草食单胃动物微生物消化的主要场所。

成年反刍动物的瘤胃容积十分庞大,约为消化道总容积的70%、胃总容积的80%,就像是一个厌氧微生物接种和繁殖的活体发酵罐,其内寄生着数量巨大的细菌和纤毛虫。动物采食饲料中的70%~85%的干物质和50%的粗纤维是在瘤胃内被消化的。瘤胃内微生物能分泌α-淀粉酶、蔗糖酶、呋喃果聚糖酶、蛋白酶、胱氨酸酶、半纤维素酶和纤维素酶等,这些酶将饲料中营养物质逐级分解,最终产生挥发性脂肪酸等营养物质,供宿主利用,同时产生甲烷等大量气体,通过嗳气排出体外。

饲料蛋白质分解的氨基酸能被瘤胃微生物直接利用合成菌体蛋白,其中的细菌在有碳链和能量供给的条件下,也能利用氨态氮合成菌体蛋白。试验证明,绵羊由瘤胃转入真胃的蛋白质,约有82%属菌体蛋白质,可见饲料蛋白质在瘤胃中大部分已转变成了菌体蛋白质。此外,瘤胃微生物还能合成必需氨基酸、必需脂肪酸和B族维生素等营养物质供宿主利用。

对非反刍草食动物,微生物消化也比较重要。马的盲肠类似于反刍动物的瘤胃,食糜在盲肠和结肠滞留达12 h以上,经微生物发酵,饲草中纤维素的40%~50%被分解为挥发性脂肪酸、氨和二氧化碳等。家兔的盲肠和结肠有明显的蠕动和逆蠕动,从而确保盲肠内微生物对饲料残渣中的粗纤维进行充分的消化。

猪也能靠大肠内微生物的发酵作用利用少量的粗纤维。家禽嗉囊除储存饲料外,也适宜微生物生存和活动,饲料中粗纤维在嗉囊内可进行初步的微生物发酵性消化。(二)各类动物的消化吸收特点

1.消化特点(1)单胃动物 单胃动物包括单胃杂食类、草食类和肉食类动物,主要有猪、禽类、马属类、兔和狗等。除单胃草食类动物外,单胃杂食类动物的消化特点主要是酶的消化,微生物消化较弱。①口腔内的消化特点:单胃动物口腔内的消化主要是物理性消化。猪口腔内牙齿对饲料咀嚼比较细致,咀嚼时间长短与饲料的柔软程度和猪的年龄有关。一般粗硬的饲料咀嚼时间长,随年龄的增加咀嚼时间逐渐缩短。禽类口腔内没有牙齿,靠喙采食饲料,喙也能撕碎大块饲料。鸭和鹅的喙呈扁平状,边缘粗糙面具有很多小型的角质齿,也有切断饲料的作用。禽类采食饲料后与口腔内的唾液混合,吞入食管膨大部——嗉囊中储存并将饲料湿润和软化,然后再进入腺胃。饲料在腺胃滞留时间很短,消化作用不强。禽类的肌胃壁肌肉坚厚,能对饲料进行机械性磨碎,肌胃内的沙粒更有助于对饲料的磨碎和消化。马属类和兔主要靠上唇齿和门齿采食饲料,靠臼齿将饲料磨碎,咀嚼比猪更细致。咀嚼时间越长,唾液分泌越多,饲料的湿润、膨胀、松软就越好,越有利于饲料在胃肠道内继续酶的消化。对于这类动物的饲料饲喂前适当切短,更有助于采食和磨碎。各类单胃动物口腔内分泌的唾液淀粉酶均较少,活性较弱,因此,饲料在口腔内的化学性消化不明显。②胃肠道内的消化特点:猪消化营养物质的主要场所是小肠,其次是胃,主要靠酶的消化。由于胃和小肠不分泌粗纤维消化酶,所以对粗纤维的消化能力极弱,饲料中的粗纤维主要靠大肠和盲肠中微生物的发酵消化。禽类的肠道较短,饲料在肠道中滞留时间短,因此酶的消化和微生物的发酵消化都比猪的弱。马胃的容积较小,但盲肠和结肠十分发达。盲肠容积可达32~37L,约占消化道容积的16%,而猪仅占7%左右。马属类盲肠中的微生物种类与反刍动物瘤胃相似。食糜在马盲肠和结肠中停留时间长达72 h以上,饲草中40%~50%的粗纤维被微生物发酵分解为挥发性脂肪酸、二氧化碳和氨气,对粗纤维的消化能力与瘤胃类似。兔的盲肠和结肠有明显的蠕动与逆蠕动,从而保证了盲肠和结肠内微生物对饲料残渣中粗纤维进行充分的消化。(2)反刍动物 ①口腔内的消化特点: 反刍动物咀嚼饲料主要是靠下门齿和臼齿,其唾液中淀粉酶的含量极少,但含有其它酶类。反刍动物唾液中所含NaHCO和磷酸盐对维持瘤胃适宜酸度具有较强的3缓冲作用。唾液分泌量对维持瘤胃稳定的流质容积也具有重要作用。反刍动物采食的饲料不经细致咀嚼就匆匆咽入瘤胃,被唾液和瘤胃液浸润软化后,在休息时又返回到口腔进行充分的咀嚼,再吞咽入瘤胃,这种现象称为反刍。②胃肠道内的消化特点:反刍动物的消化特点是前胃(瘤胃、网胃、瓣胃)以微生物消化为主,且主要在瘤胃内进行。皱胃和小肠的消化与单胃动物类似,主要进行酶的消化。

饲料在瘤胃经微生物充分发酵,其中70%~85%的干物质和50%的粗纤维被消化。瘤胃内微生物在反刍动物的消化过程中能产生β-糖苷酶,消化宿主动物不能消化的纤维素、半纤维素等难消化的物质,显著提高了饲料中总能的可利用程度,进而提高饲料中营养物质的消化率。另外,瘤胃内微生物能合成必需氨基酸、必需脂肪酸和B族维生素等营养物质供宿主利用。但瘤胃微生物的发酵使饲料中能量的损失较多,优质蛋白质被降解,使一部分碳水化合物经发酵生成CH、4H、CO及O等气体,排出体外而流失。222

反刍动物的食糜由瘤胃、网胃、瓣胃进入真胃和小肠,主要是进行酶的消化。当食糜进入盲肠和大肠时又进行第二次微生物发酵消化,饲料中粗纤维进行了两次发酵,消化率明显提高,这也是反刍动物能大量利用粗饲料的营养基础。

2.吸收特点

饲料被消化后,其分解产物经消化道黏膜的上皮细胞进入血液或淋巴的过程称为吸收。动物营养研究中,把消化吸收了的营养物质视为可消化营养物质。

消化道的部位不同,对养分的吸收程度也不同。消化道各段都能不同程度地吸收无机盐和水分。各种动物口腔和食道内不吸收营养物质。单胃动物的胃可以吸收少量水分、葡萄糖和无机盐。反刍动物不同于单胃动物的是瘤胃可吸收大量的挥发性脂肪酸和氨,其余3个胃主要是吸收水和无机盐。小肠是各种动物营养物质的主要吸收场,小肠的吸收面积最大,吸收的营养物质也最多。(1)胞饮吸收 胞饮吸收是细胞通过伸出假足或与物质接触处的膜内陷,将这些物质包入细胞内。通过这种方式吸收的物质,可以是分子形式,也可以是团块或聚集物形式。初生哺乳动物对初乳中免疫球蛋白的吸收即是胞饮吸收,对初生动物获取抗体具有极其重要的意义。(2)被动吸收 被动吸收是经消化道上皮的滤过、渗透、简单扩散和易化扩散等作用,将消化了的营养物质吸收进入血液和淋巴系统。一些分子质量低的物质,如简单多肽、电解质、各种离子和水等的吸收即为被动吸收,此种吸收方式不需要消耗机体能量。(3)主动吸收 主动吸收与被动吸收相反,主要是通过消化道上皮细胞的代谢活动,是一种需要消耗机体能量的吸收过程,营养物质的主动吸收需要有细胞膜上载体的协助。这种吸收形式是高等动物吸收营养物质的主要方式。(三)有机物的消化与利用

动物消化饲料中营养物质的能力称为动物的消化力。饲料可被动物消化的性质或程度称为饲料的可消化性。动物的消化力和饲料的可消化性是营养物质消化过程的两个方面。消化率是衡量这两个方面高低强弱的统一指标,消化率是饲料中可消化营养物质占食入饲料营养物质的百分率,计算公式如下:

由于粪中所含各种营养物质并非全部来自饲料,有少量来自消化道分泌的消化液、肠道脱落细胞、肠道微生物等内源性产物,故上述公式计算的消化率为表观消化率。而真消化率应按下式计算:

真消化率比表观消化率高,但真消化率测定起来比较复杂困难,所以,一般测定和应用饲料营养物质消化率多是表观消化率。饲料的消化率可通过消化试验测得。

不同动物因消化力不同,对同一种饲料的消化率不同;不同种类的饲料,因可消化性不同,对同一种动物的消化率也不同,不同动物消化力差别见表1-3。表1-3 不同动物消化力的差别   单位:%(四)影响消化利用率的因素

1.动物因素(1)动物的种类 一般而言,不同种类动物对粗饲料的消化率差异较大,对精料、块根茎类饲料的消化率差异较小,如表1-4所示。(2)年龄及个体差异 幼龄动物随着年龄的增长消化率呈上升的趋势,尤以粗纤维最明显,无氮浸出物和有机物质的消化率变化不大。老龄动物因牙齿磨损严重,不能很好地磨碎饲料,对饲料的消化率逐渐降低,见表1-4。

品种相同、年龄相同的不同个体,对同一种饲料营养物质的消化率也有差异。一般而言,对混合料的差异可达6%,谷实类的差异可达4%,粗饲料的差异可达12%~14%。表1-4 不同年龄猪对各种养分的消化率  单位:%

2.饲料因素(1)饲料种类 一般幼嫩青绿饲料的可消化性较好,干粗饲料的可消化性较差;作物子实的可消化性较好,而茎秆的可消化性较差。(2)化学成分 饲料中粗蛋白质越多,消化率越高,主要是由于饲料中粗蛋白质含量高,碳水化合物含量则相对较低,有利于动物消化液的分泌和营养物质的充分消化。就反刍动物而言,各种营养物质的消化率随饲料蛋白质水平的升高而升高(表1-5),其中有机物质和粗蛋白质本身消化率的变化最明显。猪和家禽的饲料蛋白质水平对营养物质消化率的影响也存在这种趋势,但没有反刍动物明显。饲料中粗纤维越多,则有机物消化率越低。单胃动物在这方面反应更明显(表1-6)。表1-5 粗蛋白质水平对各种营养物质消化率的影响  单位:%续表表1-6 粗纤维对饲料有机物质消化率的影响  单位:%(3)饲料中抗营养因子 饲料中的抗营养因子是指饲料本身含有或从外界进入饲料中的阻碍营养物质消化的微量成分。常见的影响蛋白质消化的因子有蛋白酶抑制剂、凝集素、皂素、单宁、胀气因子等,影响矿物质消化利用的因子有植酸、草酸、葡萄糖硫苷、棉酚等,影响维生素消化利用的因子有存在于大豆中的脂氧化酶,可破坏维生素A、胡萝卜素,双香豆素能影响维生素K的利用,甲基芥子盐吡嘧胺影响维生素B的利用。这些抗营养因子都不同程度地影响饲料消化1率。

3.饲养管理技术(1)饲料的加工调制 饲料加工调制的方法很多,有物理、化学、微生物等方法。各种方法对饲料营养物质消化率均产生影响,其影响程度因动物种类不同而有差异。适度的磨碎、加热、酸碱处理、发酵等都能有效地提高饲料的消化率,如表1-7、表1-8所示。表1-7 碱化处理对饲料消化率的影响   单位:%表1-8 不同粉碎程度的大麦对猪消化率的影响  单位:%(2)饲养水平 饲养水平不同,消化率也不同,一般随饲喂量的增加,饲料消化率下降,草食动物表现比较明显。以维持水平或低于维持水平饲养,营养物质消化率最高,而超过维持水平后,随饲养水平的提高,消化率逐渐降低。【情境小结】【情境测试】

1.构成动植物体的营养元素有哪些?

2.动植物体的组成有哪些异同点?

3.动物对饲料的消化方式有几种,分别有什么特点?

4.简述各类动物的消化吸收特点?

5.影响消化利用率的因素有哪些?

单元二 水的营养

【知识目标】

以劳动部或行业协会制定的相应岗位目标考核标准为依据,使学生能够说明水的营养作用,阐明动物缺水的后果,总结出动物体内水分的来源与排出途径,说明动物需水量及影响因素。【技能目标】

以劳动部或行业协会制定的相应岗位目标考核标准为依据,能在生产实践中进行科学合理地供给动物饮水。【课前思考题】

水分是一种比其它营养素更重要的营养物质。那么,为什么水对动物很重要?动物如果缺水会出现哪些后果?

水对动物而言极为重要,动物体含水量很高,初生动物体成分中水分高达80%,成年动物为50%~60%。无论动物或植物,没有水都不能生产或存活。动物在绝食期间,几乎消耗体内全部脂肪或半数蛋白质或失去体重的40%时,仍然能够存活。但是,动物体内水分丧失10%就会引起代谢紊乱,失水20%时死亡。由此可见,充分认识水的营养生理作用,保证动物水的供给和饮水卫生,对动物的健康和生产具有重要意义。

一、水的营养作用

(一)水是动物体内重要的溶剂

动物体内各种营养物质的吸收、转运和代谢废物的排出,均需溶于水中后才可进行。(二)水是一切化学反应的媒介

动物体内各种生化反应都是在水中进行的,水也参与体内的许多生化反应,如水解反应、氧化还原反应、有机物质的合成等。(三)水参与调节体温

水的导热系数大、导热性能好、蒸发热高,所以水能吸收体内产生的热能,并且能迅速地传递热能和蒸发散失热能,有利于恒温动物体温的调节。动物可以通过排汗和呼气,蒸发体内水分,排出多余体热,来维持体温恒定。水的蒸发散热对具有汗腺的动物尤为重要。(四)水有润滑作用

动物体的关节囊内、体腔内和各器官间的组织液中的水,可以减少关节和器官间的摩擦力,起到润滑作用。如泪液可防止眼球干燥,唾液可湿润饲料和咽部,关节囊液润滑关节,以减少活动时的摩擦。(五)水能维持组织器官的形态

动物体内的水大多与亲水胶体相结合,成为结合水,直接参与活细胞和组织器官的构成。从而使各种组织器官具有一定的形态、硬度以及弹性,以保证完成各自的功能。

二、动物缺水的后果

动物抗饥饿的能力强于抗干渴的能力。动物长期饮水不足,会损害健康。当动物体内水分减少1%~2%时,开始有口渴感,食欲减退,尿量减少;当水分减少8%时,动物出现严重口渴感,食欲消失,消化功能减弱,因黏膜干燥而降低了对疾病的抵抗力;当水分减少10%时,动物出现生理失常,代谢紊乱;失水20%则会导致动物死亡。

长期处于水饥饿状态的动物,导致各组织器官缺水,血液浓稠,营养物质发生代谢障碍,但体组织中的脂肪和蛋白质分解加强,体温升高,使动物常因组织内积蓄有毒的代谢产物而死亡。实际上,动物得不到水分比得不到饲料更难维持生命,特别是高温季节,所以生产上必须保证供水。而世界上许多地区缺乏表面水或井水,或者水中盐分含量过高不能饮用,导致动物饮水困难,因此保护水源、节约用水是动物生产上的重要问题。

三、动物体内水分的来源与排出

(一)动物体内水分的来源

1.饮水

饮水是动物获得水分的主要来源。动物饮水多少与动物种类、环境温度、饲料构成成分等有关。要求动物的饮用水水质良好,无污染,3符合饮水水质标准及卫生要求,即水中固体物含量不超过150mg/L为理想饮用水。

在一般情况下,牛饮水量较多,羊和猪次之,家禽饮水量较少,狗及沙漠里的羚羊、骆驼、啮齿类动物则可以不饮水。大多数动物在采食过程或稍后都要饮水,天气炎热时,饮水的频率和量增加,放牧条件下,如果动物不能随时饮水则影响动物的生产力。

2.饲料水

动物采食的饲料种类繁多,各种饲料中水分含量差异很大(在5%~95%),动物通过饲料获取的水分多少也不相同。

3.代谢水

代谢水是指三大有机物质在动物体内氧化分解或合成过程中所产生的水,其量在大多数动物中占水总摄入量的5%~10%。试验表明,动物氧化每克碳水化合物、蛋白质、脂肪,可分别产生 0.6 mL、0.41 mL、1.07 mL的水。代谢水对于冬眠动物和沙漠里的小啮齿动物的水平衡非常重要,它们有的永远靠采食干燥饲料为生而不饮水,冬眠过程中不摄食、不饮水仍可生存。(二)动物体内水分的排出

动物体内的水分经复杂的代谢过程之后,通过粪、尿的排泄,肺和皮肤的蒸发,以及产乳、产蛋等途径排出体外,以维持机体内水分的平衡。

1.粪和尿的排泄

动物的尿排出量受饮水量、饲料性质、动物活动量及环境温度等多种因素的不同而有差异,一般随尿液排出的水可占总排水量的一半左右。饮水量多,尿的排出量则增加;活动量越大,环境温度越高,尿的排出量相对减少。

动物种类不同粪便中的排水量也不同,牛、马等排粪量大,粪中含水量也高,则排出的水量较多。绵羊、狗、猫等的粪较干,经粪便排出的水量较少。

2.皮肤和肺脏的蒸发

由皮肤表面失水的方式有两种:一是血管和皮肤的体液中的水分简单地扩散到皮肤表面而蒸发;二是通过排汗失水。皮肤出汗和散发体热与调节体温密切相关。汗腺发达的动物,经汗排出的水分量大,如马的汗液中含水量约为94%,排汗量随气温的上升及肌肉活动量的增强而增加;汗腺不发达或缺乏汗腺的动物,体内水分的蒸发,多以水蒸气的形式经肺脏呼气排出。由肺呼出的水量,随环境温度的提高及活动量的增加而增大。无汗腺的母鸡,通过皮肤的扩散作用失水和肺呼出水蒸气的量占总排水量的17%~35%。

3.经动物产品排泄

动物泌乳也是水排出的重要途径。牛乳平均含水高达87%,每产1 kg牛乳可排出0.87 kg水。试验表明,奶牛每形成1 kg乳,需供水4~5 kg。充分满足奶牛饮水,可保证产乳量。产蛋家禽每产1 枚60g重的蛋可排出水42g以上,产蛋家禽缺水,产蛋率明显下降。(三)动物体内水的平衡及调节

动物体内的水分布于全身各组织器官及体液中,细胞内液约占2/3,细胞外液约占1/3,细胞内液和细胞外液的水不断地进行交换,保持体液的动态平衡。动物体液和消化道中的水合称为动物体内的总水。总水量也是经常保持相对恒定的。这种恒定是动物得水和失水之间的平衡。表1-9 是舍饲绵羊在20~26℃时体内水的代谢平衡。表1-9 舍饲绵羊20~26℃时水的代谢

动物种类不同,体内水的周转代谢速度不同。单胃动物由于胃肠道中含有较少的水分,周转代谢较快。沙漠中的骆驼,因耐受失水能力强,水的周转速度慢。各种动物水的周转受环境因素(如温度、湿度)及采食饲料的影响。采食盐类过多,饮水量增加,水的周转代谢也加快。

动物对水的摄入靠渴觉调节。机体失水引起细胞外液渗透压升高,刺激下丘脑前区的渗透压感受区而产生渴觉,通过传入神经直接传入中枢也可引起,从而增加饮水。动物体内水足够、渗透压正常时,动物没有渴感而不饮水。

动物对水的排出,主要由肾脏通过排尿量来调节,肾脏排尿量又受脑垂体后叶分泌的抗利尿素(加压素)控制。动物失水过多,血浆渗透压上升,刺激下丘脑渗透压感受器,反射性地影响加压素的分泌。加压素促使水分在肾小管内的重吸收,使尿液浓缩,尿量减少,从而减少水由尿损失。相反,在大量饮水后,血浆渗透压下降,加压素分泌减少,水分重吸收减弱,尿量增加。另外,肾上腺皮质分泌的醛固+酮激素在增加肾小管对Na重吸收的同时,也增加对水的重吸收。

总之,动物体内水的调节,是一个综合的生理过程,水的代谢和体内水的周转,共同维持动物体内水的平衡。

四、动物需水量及影响因素

(一)动物需水量

动物需水量受很多因素的影响,所以,很难估计出动物确切的需水量。生产实践中,动物的需水量常以采食饲料的干物质量来估计。在适宜环境中,每采食1kg饲料干物质,牛和绵羊需饮水3~4kg,猪、马和家禽需2~3kg,猪在高温环境里需水量可增至4~4.5 kg。(二)影响动物需水量的因素

1.动物种类

动物的种类不同,机体水分流失情况也明显不同。哺乳动物,通过粪、尿或汗液流失的水比禽类多,所以需水量相对较多(表1-10)。表1-10 适宜环境条件下动物对水的需要量

2.年龄

幼龄动物比成年动物需水量大。由于幼龄动物体内含水量大于成年动物,同时幼龄动物又处于生长发育时期,代谢旺盛,需水量多。幼龄动物每千克体重的需水量约比成年动物高1倍以上。

3.生理状态

妊娠肉牛比空怀肉牛需水量高50%,处于泌乳期的奶牛,每天需水量为体重的1/7~1/6,而干乳期奶牛每天需水量仅为体重的1/14~1/13。产蛋母鸡比休产母鸡需水量多50%~70%。

4.生产性能

高产奶牛、高产母鸡和重役的马需水量比同类的低产动物多。

5.饲料性质

饲喂含粗蛋白质、粗纤维及矿物质含量高的饲料时,动物需水量多;饲喂青饲料时,需水量少。

6.气温条件

高温是造成需水量增加的主要因素,一般当气温高于30℃,需水量明显增加,低于10℃时,需水量明显减少。

五、合理供水

(一)水质

水的品质直接影响动物的健康、饮水量、饲料消耗和生产水平。天然水中可能含有各种微生物,主要包括细菌或病毒。评价人和家畜饮用水的品质时,通常会考虑5个指标:气味特性、理化特性[pH、总可溶性固形物(TDS)、总溶解氧和硬度]、有毒物质(重金属、有毒金属、有机磷和碳氢化合物)存在与否、矿物质或化合物(硝酸盐、钠、硫和铁)是否过量以及细菌是否存在。美国国家事务局(1973)建议,家畜饮水中大肠杆菌数应小于50 000个/L。水中主要-2+2+阴离子是、、Cl、;主要阳离子是Ca、Mg、+2+2+3+Na及重金属离子Hg、Cd、Pb……。一般以水中总可溶性固形物(TDS),即各种溶解盐类含量指标来评价水的品质,其要求见表1-11。动物饮水品质仅用TDS为指标是不确切的,还应考虑各种金属离子的具体含量,尤其是水中硝酸盐和亚硝酸盐的含量对动物毒害很大,表1-12是家畜饮水品质的推荐标准。表1-11 畜禽对水中不同浓度盐分的反应

在动物饮水质量差的情况下,可采用氯化作用清除和消灭致病微生物,采用软化剂改善水的硬度。

饮水中广泛分布有硝酸盐及亚硝酸盐。一般不会对动物健康构成威胁,但是其还原性产物可被胃肠吸收,且很快达到中毒水平。动物能忍受硝酸盐的能力是1 320mg/L(CAST,1974),但亚硝酸盐浓度在33mg/L以上便具有毒性。亚硝酸盐氧化血红蛋白中的铁,使血红蛋白失去携氧能力。同时高浓度的硝酸盐为细菌污染水源提供了有利条件,由于细菌能够把转化为,对动物或人的健康会造成危害。表1-12 家畜饮用水质量标准

注:∗TFWQG(Task Force on Water Qualityguidelines,水质监控专家组)。(二)安全合理供水措施

动物饮水应尽量做到清洁卫生、无污染、硬度适中。有条件应采用自动饮水设备,保证动物需水时,即能随时饮到清洁的水。若没有自动饮水设备时,应注意:(1)饮水次数与饲喂次数相同,并且做到先喂后饮。(2)动物在放牧出圈前要给以充足的饮水,以防止出圈饮脏水、粪尿水或吃冰雪。否则,容易导致胃肠炎或母畜流产。(3)饲喂易发酵饲料,如豆类、苜蓿草等时,应在喂后1~2h饮水,以避免造成膨胀,引起疝痛。(4)对使役家畜,特别使重役后,切忌马上饮冷水,以防感冒和蹄部风湿炎症,应在休息30 min后慢慢饮水。(5)对刚出生一周内的动物最好饮12~15℃的温水。【情境小结】【情境测试】

1.水的营养作用有哪些?

2.简述动物缺水的后果?

3.动物体内水分的来源与排出的途径有哪些?

4.在生产当中如何进行合理供水?

单元三 蛋白质营养

【知识目标】

以劳动部或行业协会制定的相应岗位目标考核标准为依据,使学生能够识别出蛋白质的组成,说明蛋白质、氨基酸及小肽的生理功能,总结出蛋白质缺乏与过量的危害,区分出单胃动物与反刍动物蛋白质的消化代谢特点,说明动物对饲料蛋白质的要求,能够阐明理想蛋白质模型与饲料的氨基酸平衡,归纳出提高饲料蛋白质转化效率的措施,了解蛋白质研究新进展。【技能目标】

以劳动部或行业协会制定的相应岗位目标考核标准为依据,能够比较出单胃动物和反刍动物对蛋白质消化、吸收和利用的异同以及单胃动物和反刍动物蛋白质营养的特殊性,进而在生产实践中能结合单胃动物和反刍动物的蛋白质营养原理,合理地选用蛋白质原料;能运用蛋白质营养的理论,采取合理措施提高蛋白原料的利用率,指导生产,提高养殖效益。【课前思考题】

蛋白质是构成动物体的重要成分,在生命活动过程中发挥着重要作用,那么构成蛋白质的基本结构单位是什么?蛋白质的种类有哪些?蛋白质对于动物来说有哪些重要的生理功能?蛋白质不足与过量的危害有哪些?小肽的营养生理功能有哪些?不同动物对蛋白质的消化吸收特点?

一、蛋白质、氨基酸及肽的营养生理功能

蛋白质是一切生命活动的物质基础,它和核酸是构成一切细胞和组织结构的重要成分,在动物的生命活动过程中具有重要的作用。蛋白质不仅是动物体的组成成分,而且具有重要的生物学性质,在体内执行着各种各样的生物学功能是动物生产过程中不可替代的营养物质。(一)蛋白质组成与营养生理功能

1.蛋白质的组成(1)组成蛋白质的元素 蛋白质主要是由碳、氢、氧、氮等元素组成,大多数的蛋白质还含有硫,少数含有磷、铁、铜和碘等元素。各主要元素所占的比例是:碳51.0%~55.0%、氢6.5%~7.3%、氧21.5%~23.5%、氮15.5%~18.0%、硫0.5%~2.0%。(2)氨基酸 氨基酸是构成蛋白质的基本单位,它在蛋白质中的组成和比例决定着蛋白质营养价值的高低。构成动植物体蛋白质的氨基酸有20多种,不论何种氨基酸都有一个氨基连接在与羧基相邻的碳原子上,可以用通式表示为:R—CH(NH)·COOH。2

氨基酸数量、种类和排列顺序的变化,构成了各种各样的蛋白质,因此,蛋白质的营养实际上是氨基酸的营养。植物能合成自身所需要的全部氨基酸,动物蛋白虽然与植物蛋白含有同样的氨基酸,但动物自身不能全部合成。几种动物产品和饲料氨基酸含量见表1-13。表1-13 几种蛋白质的氨基酸含量   单位:%

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