猪饲料中能量利用和能量评价体系的研究进展

丁文敏，樊 靖

（南阳农业职业学院，河南南阳 473003）

准确供应能量对优化生猪生产至关重要。因此，要准确了解猪的能量需求，以及饲料成分和日粮中的营养价值。猪营养研究的主要目标之一是使猪的能量和营养需求与日粮能量和营养含量以一种经济有效的方式相匹配。但饲料成本的增加和人们对环境污染的重视使营养学家面临挑战，需要选择评价系统来评估饲料中的能量和营养素，以最大限度地利用猪饲料中的能量。

能量不是一种营养物质，但对猪的生长发育是必需的。因此，除了营养供应外，充足的能量供应是最佳养猪生产的先决条件。为猪提供能量的原料成本占饲料总成本的比例最大，因此，准确评估猪的能量需求可以降低猪的生产成本。饲料成分中能量集中的另一个重要方面是日粮中的能量水平影响猪的自由采食量。因此，饲料能量值被用于预测自由采食量，随后用于确定日粮中必需营养素的需求（张德福等，2016）。因此，需要制定能量与必需营养素（如氨基酸）比例适当的日粮，以确保养猪生产的最大利润。本文综述了猪饲料能量利用和能量评价系统的研究结果。

1 能量利用

能量是由有机化合物（如碳水化合物、蛋白质和脂肪）氧化产生的。营养物质为动物机体提供基础，而能量则用于维持和生产。因此，在动物营养中，能量代表了与饲料的整体质量（Moehn等，2005）。饲料中的势能可以储存在体内的化学成分中，也可作为ATP的生物功能。但营养氧化所产生的能量部分以ATP的形式被捕获，在新陈代谢过程中一些能量不可避免地以热量的形式丢失。此外，ATP所携带的生理能量在体内并没有被完全利用，当ATP用于各种生物功能时也会以热能的形式耗散。当猪采食饲料时，饲料中的能量要么被吸收，要么以粪便、尿液或热量的形式排出体外。猪吸收的饲料能量被用来维持或蛋白质、脂肪的合成（Van Milgen和Noblet，2003）。

1.1 猪维持能量需求维持的能量利用与基本的生理功能有关，如血液流动、呼吸、肌肉收缩、离子平衡、免疫反应、组织更新、体内稳态控制及身体活动、饲料采食和消化（赵胜军和任莹，2017）。猪的能量维持需求通常以代谢能维持需求或净能维持需求表示。总的来说，代谢能和净能维持需要与代谢体重（Body weight，BW）呈指数函数关系，以BW0.75表示，采用该表达的原因是动物空腹产热与代谢体重的比例关系。从理论上讲，如果选择了合适的指数，则BW指数与维持所需能量之间的比例保持不变。但0.75的指数一直受到质疑，因为在一个物种或快速生长的动物身上应用快速产热是不准确的，以0.75为指数时，生长猪的代谢能维持需要随体重增加而降低，这一结果可能是由于生长期间身体组成和内脏器官相对大小与全身大小的变化造成的（Chwalibog，1991）。因此，有人提出，0.60的指数比0.75更准确地预测养猪所需的能量，目前在生长猪代谢BW的表达中采用0.60的指数，0.75的指数仍然用来表达母猪维持能量的需求（NRC，2012）。

如果已知代谢能在蛋白质或脂质合成方面的效率，也可以从总能量摄入和用于蛋白质和脂质沉积能量之间的差异来估计代谢能维持需要。NRC（1998）报道，猪的代谢能维持需要估计值为92～160 kcal/BW0.75，代谢能维持需要的平均估计值为106 kcal/BW0.75，而当用0.60作为代谢BW指数时，代谢能维持需要的估计值为186～250 kcal/kg0.6（De Lange等，2006）。在NRC（2012）中，生长肥育猪的代谢能估计值为197 kcal/ BW0.60，但妊娠期和哺乳期母猪代谢能维持需要估计值分别为100和110 kcal/BW0.75。估算净能维持需要比估算代谢能维持需要更难，但净能维持需要可以计算为运动中快速产热和能量的总和，其中生长猪的快速产热估计为71～81 kcal/BW0.75，但如果使用0.60作为指数，快速产热的估计值为117～179 kcal/BW0.6（De Lange等，2006）。179 kcal/BW0.6被广泛用于计算生长肥育猪饲料和原料的净能值（Kil等，2011）。

1.2 影响维持能量需要的因素不同年龄、性别、基因型、生理状态、环境和饲养策略的差异都会导致猪维持需求的差异。如体温调节、免疫系统激活、疾病和应激等特定条件也在很大程度上影响维持需求。环境温度是决定维持能量需求的主要因素。据报道，33℃时生长猪的快速产热比23℃时低16%。同样，当猪被保持在较低的临界温度以下时，由于维持体温所需的热量增加，每降低1℃，猪的维持能量需求增加4%（Van Milgen和Noblet，2000）。如果由于呼吸速率增加而使温度超过临界温度，维持要求也可能改变。但喘气的能量消耗相对较小，减少采食量会降低代谢率，但高温对维持所需能量的影响似乎不大。

胃肠道、肝脏、肾脏和心脏的大小及身体蛋白与血脂的相对比例也会影响维持所需的能量。新陈代谢活跃的器官产生的总热量占基础热量产生的25%～30%，人体器官和胃肠道对快速产热的贡献是骨骼肌的3～4倍，而体内脂质可能降低快速产热或对其影响不大。短期禁食可能更好地代表生长动物的快速产热，因为动物可能通过响应喂养水平来适应快速产热（Van Milgen和Noblet，2000）。

2 饲料原料及饲料能值

2.1 总能饲料成分中的总能量称为总能，它表示一种成分中能量或燃烧热的最大数量，这种能量是利用氧弹量热法从有机物完全燃烧获得的。一种成分中总能值取决于有机成分的氧化程度，由成分中C、H、O的比值决定（McDonald等，2002）。日粮营养素的平均总能值为：葡萄糖3.7 kcal/g，淀粉4.2 kcal/g，蛋白质5.6 kg/g，脂肪9.4 kg/g，而乙酸、丙酸和丁酸及甲烷总能值分别为3.5、5.0、5.9和13.1 kg/g（McDonald等，2002）。因此，如果已知饲料成分的化学成分，可以估算饲料成分中的总能。

2.2 消化能消化能是根据日粮中总能与粪便中总能的差异计算的。猪日粮消化能占日粮中总能的70%～90%。在典型的玉米-豆粕日粮中，总能82%以消化能的形式被吸收供给生长肥育猪（Kil，2008）。总能平均利用率的变化由日粮中纤维、脂肪和矿物质含量、来源、采食量和饲料加工技术决定，在这些因素中，日粮纤维可能是影响消化能值的主要原因（Kil，2008）。此外，年龄或体重等动物因素也可能影响日粮消化能，因为幼龄和老龄猪对纤维的利用效率存在差异。

2.3 代谢能日粮代谢能是通过消化能减去尿液中排泄的能量和气体能量计算的。但在计算代谢能时，通常忽略气体的能量损失，因为猪产生的气体相对较少，而且很难测量这些损失。因此，消化能与代谢能的差异通常被计算为消化能与尿能排泄的差异。尿液中的能量损失与尿液氮浓度有关。平均而言，50%被吸收的氮被用于体内蛋白质合成，其余50%被吸收的氮通过尿液排出。但代谢能值只考虑了尿液排泄的能量损失，而没有考虑尿液排泄的能量成本（如合成尿素的能量成本）（Noblet和Van Milgen，2004）。

2.4 净能净能值的计算方法是代谢能减去热增耗，即营养代谢过程中的能量损失。但热增耗很难与总热的产生相分离，因此，净能通常被计算为维持净能和能量沉积的总和。如果已知净能（净能/代谢能）的代谢能利用效率或净能（净能/消化能）的消化率利用效率，可以通过消化能或代谢能直接计算净能。净能与代谢能的比值代表代谢能在维持和生产方面的能量效率，依赖于特定的生化途径。净能的理论值：用于ATP生成和脂肪沉积的可消化营养素的能量效率。可消化营养素如蛋白质、淀粉和脂肪的净能/代谢能含量分别为58%、82%和90%，饲料净能/消化能和净能/代谢能的平均值分别为71%和74%。由于净能值是根据可消化营养素的能量效率获得的，日粮和饲料成分的净能值比消化能或代谢能值更能代表可用能量（Noblet，2007）。

3 能量评价体系

能量系统被定义为一种使用预测方程预测原料或饲料能量分配值，这些预测的能量值应是混合日粮成分，并用于计算混合日粮中的能量浓度。一个适当的能量系统还能准确估计维持和生产所需的能量值，正确地对各种饲料成分的能量值进行排序（Rijnen等，2004）。

3.1 消化能和代谢能体系消化能和代谢能系统是最广泛用于评估猪饲料成分和饲料的系统，因为消化能和代谢能值容易测量，而且这些值被假定为具有加性效应，消化能和代谢能系统是兼容的，因为消化能值可以很容易地转换为代谢能值，平均效率（代谢能/消化能）为0.96（NRC，2012）。但代谢能与消化能的比值随体重、蛋白质水平和质量及日粮中可发酵纤维的数量和特性而变化（Le Goff和Noblet，2001）。消化能和代谢能的值只有在相同生长阶段的猪和饲喂相同数量饲料的情况下才具有加性效应（Rijnen等，2004）。有人认为，消化能和代谢能系统可能低估了高脂肪和淀粉成分的能量值，高估了高蛋白和纤维成分的能量值（Noblet等，2007），因为摄入这些营养物质会导致不同数量的热增耗。因此，消化能和代谢能系统在准确预测猪生长的能量成本方面可能存在局限性。

3.2 净能体系净能系统已经在几个欧洲国家被用来克服消化能和代谢能系统的局限性，其优于消化能和代谢能的假设优势，包括能更好地预测动物生长性能和身体组成。如果日粮中含有几种不同的饲料成分，这种预测优势比主要含有玉米和豆粕的日粮更明显（Noblet，2007），同时氮的利用也可能得到改善，适当调整氨基酸与能量的比例可减少氮排泄。如果净能系统能更正确地根据能量值对饲料成分进行排序，它还可以降低日粮成本。

4 结论

饲料中的能量被猪消化、吸收和代谢，随后用于维持或生产。对饲料成分中能量值的准确估计对保证猪的最佳生长，使饲料成本最小化具有重要意义。如果日粮中含有高蛋白或高纤维成分，净能系统似乎优于消化能或代谢能系统，因为净能系统纠正了消化和营养代谢过程中热增耗造成的能量损失。但由于动物、环境和饲料成分之间的显著作用，没有一个能量系统能准确预测日粮的真实能量值。因此，在未来可能开发出改进的能量评估系统，该类系统可能基于饲料成分中营养素的复杂分析程序和动物、环境、饲料成分特性影响的能量转换建模。