模块一 畜禽营养作用

自然界中的万物生灵都存在着相互联系、相互依存的关系，植物为动物提供饲料资源，动物为植物提供有机肥料，动物与植物共同构成了生物界两大主要群落，共同维系着自然界中的生态平衡，同时也为人类的生存和发展奠定了物质基础。

任务一 饲料与动植物体的化学元素组成

植物是生产者，动物是消费者，动物的饲料主要来源于植物，植物为动物提供各种营养物质。但植物中的各种营养物质被动物采食后并不能直接成为动物体组织的成分，而必须经过消化、吸收、转化等一系列的代谢过程，才可将植物中的营养物质转变为动物体组织的成分。因此，研究动植物体的化学组成、化合物及其相互关系，是满足畜禽营养需要、提高饲料转化率、增加产品数量和提高畜产品质量的内在要求。

一、动植物体的化学元素组成

植物是自养生物，能以日光为能量来源，并利用二氧化碳和其他无机物质构成有机体。动物是异养生物，自己不能制造营养物质，必须以植物或其他生物及矿物为食物以获取营养。所以，组成植物体的化学元素与组成动物体的化学元素基本相同。

据现代分析技术测定，动植物体内共含有60余种化学元素。按它们在动物体内的含量多少分为两大类：含量大于或等于0.01%者称为常量元素，主要有碳、氢、氧、氮、钙、磷、钾、钠、氯、镁和硫等。其中碳、氢、氧、氮4种元素在动植物体内所占比重最大，它们在植物体内的含量约占95%，在动物体内的含量约占91%。而含量小于0.01%者称为微量元素，主要有铜、铁、锌、锰、硒、碘、钴、钼、铬和氟等。

二、植物性饲料的营养成分及其影响因素

（一）组成动植物体的化合物

组成动植物体的化学元素，绝大部分不是以单独的形式存在，而是相互结合为复杂的无机化合物和有机化合物。按照常规分析，构成动植物体的化合物有水分、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、碳水化合物和维生素六种营养物质。

1.水分

各种饲料均含有水分，含量相差很大，多者可达95%，少者只含5%，同一种饲用植物由于收割时期不同，水分含量也不一样，幼嫩时含水较多，成熟后较少；植株部位不同，水分含量也有差异，枝叶中水分较多，茎秆中较少。饲料中水分含量越高，干物质越少，饲料的营养价值越低且不利于保存。

水分也是动物机体内各种器官、组织的重要成分，其含量一般可达体重的一半，动物随着年龄和营养状况的不同，所含水分有显著变化，幼龄时水分含量多，随年龄的增长而逐渐降低；畜禽营养状况不同，水分含量也有差异，脂肪沉积越多，则水分含量越低。

动植物体内的水分一般有两种存在状态：一种与细胞结合不紧密，主要存在于细胞之间，称为自由水或游离水；另一种与细胞内胶体物质紧密结合，形成难以挥发的水膜，称为结合水或束缚水。

2.粗灰分

粗灰分是动植物体充分燃烧后剩余的残渣。主要含有矿物质氧化物或盐类等无机物质，有时还含有少量泥沙。饲料中主要有钾、钠、钙、磷、锰等，随植物生长，灰分含量逐渐减少，但其中钙、硅含量逐渐上升。部位不同，灰分含量不同，茎叶灰分含量较多。动物体内以钙含量最多，其次为磷，还有少量的铁、碘、铜、锰、钴、硫、氟等。

3.粗蛋白质

粗蛋白质是动植物体内一切含氮物质的总称，包括真蛋白质和非蛋白质氨化物。几乎所有饲料均含有蛋白质，但其含量和品质各有不同，如豆科植物及油饼类饲料含蛋白质较多，品质也较好，而禾本科植物含蛋白质较少，秸秆饲料则最少，品质也最差。同一种饲料植物由于生长阶段的不同，蛋白质含量也不同，幼嫩时含量多，开花后含量迅速下降。部位不同，蛋白质含量也有差异，籽实>叶茎>茎秆。

动物体内蛋白质含量较稳定。

4.粗脂肪

粗脂肪是动植物体内油脂类物质的总称，是用乙醚浸出的全部醚溶。可分为真脂和类脂两大类。真脂由脂肪酸和甘油结合而成，类脂有游离脂肪酸、磷脂、脂溶性维生素等。饲料中脂肪含量差异较大，高者在10%以上，低的不及1%，部位不同，含脂量也不同，籽实＞茎叶＞根。动物脂肪含量随年龄增长而增加，营养状况好的动物，脂肪含量高。

5.碳水化合物

它既是植物的结构物质也是贮备物质。碳水化合物的一部分是粗纤维（动物体不含此类物质），由纤维素、半纤维素、木质素、角质等组成，是植物细胞壁的主要成分，也是饲料中最难消化的营养物质。含量随植物生长阶段而有差异，幼嫩时，含量低，成熟时，含量高。部位不同，粗纤维的含量不同，茎部>叶部>果实、块根。

另一部分为无氮浸出物，它是单糖、双糖、多糖等物质的总称，在动物体内含量极少。饲料有机物质中无氮物质除去脂肪及粗纤维外，总称为无氮浸出物。一般植物性饲料中均含有较多的无氮浸出物，但禾本科的籽实和根茎类饲料含量最多。无氮浸出物在动物体内主要是糖原，贮存于肝脏和肌肉中，也含有少量的葡萄糖。

6.维生素

在动植物体内虽然含量不高，但它对畜禽来说是体内代谢过程中不可缺少的活化剂和加速剂，是物质代谢的必需参与者。对动物来说既不提供能量，也不构成组织和器官，但是参与调节物质代谢，不能用任何物质来代替。维生素在饲料中的含量因饲料种类不同而异，如黄色玉米中含类胡萝卜素多而白色玉米则很少。

（二）影响饲料营养成分的因素

饲料营养价值成分表中所列各种营养的物质的数量与质量是多次分析结果的平均数，与具体使用的饲料养分含量有一定差异，这是因为植物的营养物质组成受许多因素影响。

1.饲料的种类与品种

（1）种类。青饲料水分高，富含维生素；蛋白质饲料蛋白质含量多；能量饲料中淀粉较多。

（2）品种。同一种饲料品种不同，营养物质组成不同，如黄玉米中富含胡萝卜素，而白玉米中则缺乏。

2.收获期

随植物发育，含水量下降，到籽实形成期粗蛋白下降，粗脂肪下降，粗纤维含量上升。

由于青草所含养分因生长期不同而发生显著变化，所以正确地确定收获期是非常重要的，必须选择由单位面积能得到各种养分最高产量那一时机，一般来说青草的最佳收获期是在开花初期，最迟不超过开花盛期。

3.饲料作物部位

叶子中营养丰富，远远超过秸秆，收获，晒制，贮存，饲喂过程中，应尽量避免叶片损失。

4.贮存时间

饲用植物的收获并不改变其化学成分和营养价值，新收割的青草和掘出不久的块根与原来的植物相比有着相同的化学成分和营养价值。但收割后的饲料经长期贮存后，会发生很大变化，如青草经过干燥成为干草时，首先失去大量水分，其次损失一部分有机物。

5.土壤

生长在不同土壤中的同一种植物，不仅产量不同，而且化学成分也有差异，肥沃的黑土，可生产出优质饲料，贫瘠和结构不良的土壤生产的饲料产量和营养价值均较低。

6.施肥

施用肥料，既可提高饲料作物产量，又可影响饲料中营养物质含量。施用氮肥，可提高产量和粗蛋白质含量；施用磷肥，可提高饲料中磷和粗蛋白质含量；施用钾肥，可增加饲料中粗蛋白质、粗灰分和钾含量，减少钙含量。

7.气候条件

气温、光照及雨量分布等气候条件对饲用植物的收获量及化学成分有很大影响，在寒冷气候下生长的植物比在温热气候下生长的植物，粗纤维较多，而蛋白质和粗脂肪较少。了解影响饲料中营养物质组成的因素，一方面能正确认识饲料价值，查用饲料营养价值成分表，做到合理利用饲料，另一方面可采取适当措施，改变饲料营养物质组成，提高饲料的营养价值。

三、动物体与植物性饲料成分的主要异同点及相互关系

动植物体虽含有水分、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪、碳水化合物、维生素六种同名营养物质，但是，动物与植物的某些同名营养物质在组成成分上又有明显不同：第一，植物性饲料的碳水化合物中包括无氮浸出物和粗纤维，而动物体不含有粗纤维；第二，植物性饲料中的粗蛋白质包括氨化物，而动物体内除蛋白质外，只含有游离氨基酸和一些激素，不含有氨化物；第三，在植物体的粗脂肪中，除中性脂肪和脂肪酸外，还有色素、蜡质、磷脂等，而在动物体内的粗脂肪中，则含有中性脂肪、脂肪酸及各种脂溶性维生素；第四，植物性饲料中含有的无氮浸出物为淀粉，而动物体内为糖原及葡萄糖。另外，植物性饲料与动物体中各种成分的含量及变化幅度也不一致。

综上所述，植物性饲料与动物体的成分既有相同点又存在差异，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机体成分、畜禽产品或为使役提供能量。动物体成分与饲料成分间的关系可概括为：动物体水分来源于饲料水、代谢水和饮水；动物体蛋白质来源于饲料中的蛋白质和氨化物；动物体脂肪来源于饲料中的粗脂肪、无氮浸出物、粗纤维及蛋白质脱氨部分；动物体内的糖分来源于饲料中的碳水化合物等；动物体中的矿物质来源于饲料、饮水和土壤中的矿物质；动物体内的维生素部分来源于饲料中的维生素，部分来自动物消化道微生物或由机体合成。但这并不是绝对的，饲料中各种营养物质，在动物体代谢中，相互间还存在着协调、转化、替代或拮抗等复杂关系。

四、动物对饲料的消化

饲料中的营养物质进入动物消化道后，经过物理的、化学的、微生物的复杂作用，将大分子的有机化合物分解为简单的在生理条件下可溶解的物质，才能被动物机体吸收利用。饲料在动物消化道内这种复杂的变化过程，称为消化。

（一）消化方式

动物对饲料的消化方式有物理性消化、化学性消化和微生物消化三种。

1.物理性消化

物理性消化主要指动物采食后，经过咀嚼、吞咽、胃肠运动等一系列活动，把饲料磨碎，使饲料与消化液充分混合，并使食糜逐渐向后部肠管推移的过程。它为进一步的消化（化学性消化和微生物消化）创造有利条件。

物理的、化学的和微生物的消化过程并不是彼此孤立的，而是相互联系共同作用的，只是在消化道某一部位和某一阶段，某种消化过程居主导地位。例如，口腔消化以咀嚼为主，但同时也有酶的化学作用。

（1）口腔与食管的机械作用。动物采食入口后中，借唇、舌及颊的运动，在臼齿间进行咀嚼磨碎，并使之与唾液混合，形成食团，借吞咽动作将食团送入食管，经食管蠕动将食团送入胃内。

（2）胃肠的运动形式与作用。食团进入胃内，经胃壁平滑的紧张性收缩和蠕动，使食团变为半流体的食糜（反刍动物尚需经过反刍、咀嚼、再吞咽，进入瘤胃前庭，再进入网胃和瓣胃，而后到达皱胃），食糜经过胃排空过程进入小肠，在小肠内通过分节运动、钟摆运动、蠕动等运动形式，使食糜进入大肠，大肠仍有较弱的分节运动和缓慢的蠕动，推动食糜向后移动。

2.化学性消化

化学性消化主要是在酶的作用下进行的。酶是活体内细胞所产生的具有催化作用的一类特殊蛋白质，通常称为生物催化剂。体内各种物质代谢的化学变化都是在酶的作用下进行的。如果体内缺少了某一种酶，就能引起程度不同的代谢障碍。

酶的化学组成可分为两大类。一类为单纯蛋白质的酶，由氨基酸组成，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等；另一类为结合蛋白质的酶，其中蛋白质部分称为酶蛋白，非蛋白质部分称为辅酶或酶的辅基，二者结合起来称为全酶。只有在全酶状态时，酶才具有催化活性。

动物的食物主要来源于植物。食物中的蛋白质、脂肪和糖类主要靠消化器官分泌相应的蛋白酶、脂肪酶、糖酶、淀粉酶等进行消化。

不同生长阶段的动物，分泌消化酶的种类、数量、酶的活性不同，这是在动物生产上合理组织饲料供应的科学依据。

3.微生物消化

微生物消化主要是由细菌、纤毛虫等微生物，在反刍动物的瘤胃和单胃草食动物的大肠中，对纤维素及其他糖类进行的消化。

反刍动物有容积庞大的瘤胃，它好似一个供厌氧性微生物繁殖的高效率连续接种的活体发酵罐，很适合厌氧性微生物的繁殖。瘤胃微生物的种类复杂，主要为厌氧性的纤毛虫和细菌两大类群。其数量随着饲料种类、饲喂制度、动物年龄等因素的不同而变化。瘤胃微生物除纤毛虫和细菌外，还有酵母类型的微生物和噬菌体等。

瘤胃中微生物能分泌淀粉酶、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。这些酶将饲料中的糖类和蛋白质分解成挥发性脂肪酸、氨气等营养性物质。

纤毛虫蛋白和细菌白的生物学价值基本相同（约为80%），但是二者的消化率不同，前者消化率达91%，后者仅为74%。纤毛虫蛋白富含赖氨酸等必需氨基酸，其品质优于细菌蛋白。然而，在瘤胃中最主要的微生物是细菌。试验证明。绵羊由瘤胃转入真胃的蛋白质，约有82%是菌体蛋白。瘤胃微生物不仅与宿主存在共生关系，而且微生物之间也存在相互制约和共生关系。纤毛虫能吞食和消化细菌，除了菌体能提供营养来源外，还可利用菌体酶类来消化营养物质。当瘤胃内纤毛虫完全消失时，细菌数目就大量增加，维持瘤胃内一定的消化水平。

据研究，饲料内70%～85%的干物质和50%的粗纤维在瘤胃内得到消化。瘤胃微生物具有两大优点：一是借助微生物产生的β-糖苷酶消化宿主动物不能消化的纤维素、半纤维素等物质，显著增加饲料中总能（GE）的可利用程度，提高动物对饲料中营养物质的消化；二是微生物能合成必需氨基酸、必需脂肪酸和B族维生素等物质供宿主利用。

单胃草食动物的微生物消化也是一种重要的消化方式。如马的盲肠类似瘤胃，食糜在马的盲肠和结肠滞留达12小时以上，经微生物充分发酵，饲料中40%～50%的粗纤维被分解为挥发性脂肪酸、氨和二氧化碳。家兔的盲肠和结肠有明显的蠕动与逆蠕动，从而保证盲肠和结肠内微生物对食物残渣中粗纤维进行充分的消化。

杂食类的猪和家禽也能靠大肠内微生物的发酵利用少量粗饲料。家禽的嗉囊内除贮存食物外，也适宜微生物的生存和活动，饲料中粗纤维在嗉囊内可以进行初步的微生物发酵性消化。

4.消化后营养物质的吸收

饲料被消化后，它的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。在动物营养研究中，把消化吸收了的营养物质视为可消化的营养物质。

高等动物对可消化营养物质吸收的能力随消化道部位和营养物质的种类不同而异。胃只能吸收酒精、少量水分、葡萄糖和无机盐等，反刍动物前胃还可吸收一些低级脂肪酸。小肠是各种营养物质的主要吸收部位。大肠是草食动物吸收营养物质的主要部位，但肉食动物的大肠只吸收水和盐类。

营养物质在胃肠道内吸收的机理，大致分为被动吸收和主动吸收两种。

（1）被动吸收。主要包括过滤、扩散、渗透等作用。使一些结构简单、分子量低的营养物质被吸收。

（2）主动吸收。胃肠黏膜对各种营养物质的吸收具有明显的选择性。比戊糖大，但它的吸收速度反而比戊糖快；又如分子量相同的各种己糖，相同，葡萄糖和半乳糖吸收很快，而果糖却吸收很慢。

（二）饲料消化性与动物消化力

饲料可被动物消化的程度称为饲料消化性；而动物消化饲料中营养物质的能力称为动物消化力。饲料消化性和动物消化力是营养物质消化过程的两个方面，衡量它们高低强弱的统一指标是饲料的消化率。消化率是饲料中可消化养分占食入饲料养分的百分率，计算公式如下：

饲料中可消化养分=食入饲料中养分-粪中养分

因粪中所含各种养分并非全部来自饲料，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。比较精确地衡量消化率应采用真消化率。

不同动物因消化力不同，对同一种饲料的消化率不同；不同的饲料因消化性不同，对同一种动物的消化率也不同。

影响消化率的因素很多，凡影响动物消化生理、消化道结构及机能和饲料性质的因素都会影响饲料的消化率。主要影响因素来自三个方面。

1.动物

（1）动物的种类。不同种类的动物，其消化道结构、功能、长度和容积不同，因而消化力也不一样。一般说来，不同种类动物对粗饲料的消化率差异较大，对精料、块根、块茎类饲料的消化率差异较小。

（2）年龄及个体差异。消化器官和机能发育的完善程度不同，消化力强弱不同，对饲料的消化率也不一样。幼年动物对蛋白质、脂肪、粗纤维的消化率有随动物年龄的增长而上升的趋势，尤以粗纤维最明显。老年动物因牙齿磨损严重，加上消化器官机能衰退，对饲料的消化率逐渐降低。

同品种、同年龄的不同个体，对同一种饲料养分的消化率也有差异。

2.饲料

（1）饲料种类。不同种类的饲料因养分含量和性质不同，消化性也不同。一般幼嫩青绿饲料的消化性较高，干粗饲料的消化性较低，作物籽实的消化性高，而茎秆的消化性低。

（2）化学成分。饲料的化学成分以粗蛋白质和粗纤维对消化率的影响最大。粗蛋白质含量愈多，消化率愈高，粗纤维愈多，消化率愈低。

（3）饲料中的抗营养物质。饲料中的抗营养物质是指饲料本身含有或从外界进入饲料中的阻碍养分消化的微量成分。饲料中常见的影响蛋白质消化的抗营养物质或营养抑制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抗营养物质有植酸、草酸、葡萄糖硫苷、棉酚等；影响维生素消化利用的抗营养物质有大豆中的脂氧化酶，能破坏维生素A、胡萝卜素；双香豆素能影响维生素K的利用。

3.饲料加工调制与饲喂水平

饲料的加工调制方法有物理、化学、微生物等方法。适度磨碎、加热、酸碱处理、发酵等都能提高饲料的消化率。

饲喂水平不同，消化率也不同，一般随饲料喂量的增加，饲料消化率下降。草食动物表现比较明显。以维持水平饲养，养分消化率最高，随饲养水平的提高，消化率逐渐下降。

了解动物与植物体的化学组成、化合物及其相互关系，进而研究饲料中各种营养物质在动物体内的消化、代谢特点及其对动物的营养生理功能，以便合理利用植物所含养分，满足动物的营养需要。

知识拓展

生物地球化学性地方病

生物地球化学性疾病（biogochemical disease）是指由于地球地壳表面化学元素分布不均匀，使某些地区的水和（或）土壤中某些元素过多或过少，而引起的某些特异性疾病。常见疾病有碘缺乏病、地方性克汀病、地方性氟中毒、地方性砷中毒、克山病、大骨节病等。

想一想 练一练

1.解释名词

常量元素 微量元素 饲料中可消化养分 饲料中某养分消化率 吸收 消化

2.填一填

（1）常量元素主要有碳、氢、氧、氮_______ 、______ 、______ 、______ 、______、______ 和硫等。

（2）按照常规分析，构成动植物体的六种营养物质是______ 、_______ 、______ 、_______、______ 和______。

3.简答题

（1）影响饲料营养成分的因素。

（2）畜体与植物性饲料成分的主要异同点及相互关系。