豬飼料中能量利用和能量評價體系的研究進展

丁文敏，樊 靖

（南陽農業職業學院，河南南陽 473003）

準確供應能量對優化生豬生產至關重要。因此，要準確了解豬的能量需求，以及飼料成分和日糧中的營養價值。豬營養研究的主要目標之一是使豬的能量和營養需求與日糧能量和營養含量以一種經濟有效的方式相匹配。但飼料成本的增加和人們對環境污染的重視使營養學家面臨挑戰，需要選擇評價系統來評估飼料中的能量和營養素，以最大限度地利用豬飼料中的能量。

能量不是一種營養物質，但對豬的生長發育是必需的。因此，除了營養供應外，充足的能量供應是最佳養豬生產的先決條件。為豬提供能量的原料成本占飼料總成本的比例最大，因此，準確評估豬的能量需求可以降低豬的生產成本。飼料成分中能量集中的另一個重要方面是日糧中的能量水平影響豬的自由采食量。因此，飼料能量值被用于預測自由采食量，隨后用于確定日糧中必需營養素的需求（張德福等，2016）。因此，需要制定能量與必需營養素（如氨基酸）比例適當的日糧，以確保養豬生產的最大利潤。本文綜述了豬飼料能量利用和能量評價系統的研究結果。

1 能量利用

能量是由有機化合物（如碳水化合物、蛋白質和脂肪）氧化產生的。營養物質為動物機體提供基礎，而能量則用于維持和生產。因此，在動物營養中，能量代表了與飼料的整體質量（Moehn等，2005）。飼料中的勢能可以儲存在體內的化學成分中，也可作為ATP的生物功能。但營養氧化所產生的能量部分以ATP的形式被捕獲，在新陳代謝過程中一些能量不可避免地以熱量的形式丟失。此外，ATP所攜帶的生理能量在體內并沒有被完全利用，當ATP用于各種生物功能時也會以熱能的形式耗散。當豬采食飼料時，飼料中的能量要么被吸收，要么以糞便、尿液或熱量的形式排出體外。豬吸收的飼料能量被用來維持或蛋白質、脂肪的合成（Van Milgen和Noblet，2003）。

1.1 豬維持能量需求維持的能量利用與基本的生理功能有關，如血液流動、呼吸、肌肉收縮、離子平衡、免疫反應、組織更新、體內穩態控制及身體活動、飼料采食和消化（趙勝軍和任瑩，2017）。豬的能量維持需求通常以代謝能維持需求或凈能維持需求表示。總的來說，代謝能和凈能維持需要與代謝體重（Body weight，BW）呈指數函數關系，以BW0.75表示，采用該表達的原因是動物空腹產熱與代謝體重的比例關系。從理論上講，如果選擇了合適的指數，則BW指數與維持所需能量之間的比例保持不變。但0.75的指數一直受到質疑，因為在一個物種或快速生長的動物身上應用快速產熱是不準確的，以0.75為指數時，生長豬的代謝能維持需要隨體重增加而降低，這一結果可能是由于生長期間身體組成和內臟器官相對大小與全身大小的變化造成的（Chwalibog，1991）。因此，有人提出，0.60的指數比0.75更準確地預測養豬所需的能量，目前在生長豬代謝BW的表達中采用0.60的指數，0.75的指數仍然用來表達母豬維持能量的需求（NRC，2012）。

如果已知代謝能在蛋白質或脂質合成方面的效率，也可以從總能量攝入和用于蛋白質和脂質沉積能量之間的差異來估計代謝能維持需要。NRC（1998）報道，豬的代謝能維持需要估計值為92～160 kcal/BW0.75，代謝能維持需要的平均估計值為106 kcal/BW0.75，而當用0.60作為代謝BW指數時，代謝能維持需要的估計值為186～250 kcal/kg0.6（De Lange等，2006）。在NRC（2012）中，生長肥育豬的代謝能估計值為197 kcal/ BW0.60，但妊娠期和哺乳期母豬代謝能維持需要估計值分別為100和110 kcal/BW0.75。估算凈能維持需要比估算代謝能維持需要更難，但凈能維持需要可以計算為運動中快速產熱和能量的總和，其中生長豬的快速產熱估計為71～81 kcal/BW0.75，但如果使用0.60作為指數，快速產熱的估計值為117～179 kcal/BW0.6（De Lange等，2006）。179 kcal/BW0.6被廣泛用于計算生長肥育豬飼料和原料的凈能值（Kil等，2011）。

1.2 影響維持能量需要的因素不同年齡、性別、基因型、生理狀態、環境和飼養策略的差異都會導致豬維持需求的差異。如體溫調節、免疫系統激活、疾病和應激等特定條件也在很大程度上影響維持需求。環境溫度是決定維持能量需求的主要因素。據報道，33℃時生長豬的快速產熱比23℃時低16%。同樣，當豬被保持在較低的臨界溫度以下時，由于維持體溫所需的熱量增加，每降低1℃，豬的維持能量需求增加4%（Van Milgen和Noblet，2000）。如果由于呼吸速率增加而使溫度超過臨界溫度，維持要求也可能改變。但喘氣的能量消耗相對較小，減少采食量會降低代謝率，但高溫對維持所需能量的影響似乎不大。

胃腸道、肝臟、腎臟和心臟的大小及身體蛋白與血脂的相對比例也會影響維持所需的能量。新陳代謝活躍的器官產生的總熱量占基礎熱量產生的25%～30%，人體器官和胃腸道對快速產熱的貢獻是骨骼肌的3～4倍，而體內脂質可能降低快速產熱或對其影響不大。短期禁食可能更好地代表生長動物的快速產熱，因為動物可能通過響應喂養水平來適應快速產熱（Van Milgen和Noblet，2000）。

2 飼料原料及飼料能值

2.1 總能飼料成分中的總能量稱為總能，它表示一種成分中能量或燃燒熱的最大數量，這種能量是利用氧彈量熱法從有機物完全燃燒獲得的。一種成分中總能值取決于有機成分的氧化程度，由成分中C、H、O的比值決定（McDonald等，2002）。日糧營養素的平均總能值為：葡萄糖3.7 kcal/g，淀粉4.2 kcal/g，蛋白質5.6 kg/g，脂肪9.4 kg/g，而乙酸、丙酸和丁酸及甲烷總能值分別為3.5、5.0、5.9和13.1 kg/g（McDonald等，2002）。因此，如果已知飼料成分的化學成分，可以估算飼料成分中的總能。

2.2 消化能消化能是根據日糧中總能與糞便中總能的差異計算的。豬日糧消化能占日糧中總能的70%～90%。在典型的玉米-豆粕日糧中，總能82%以消化能的形式被吸收供給生長肥育豬（Kil，2008）。總能平均利用率的變化由日糧中纖維、脂肪和礦物質含量、來源、采食量和飼料加工技術決定，在這些因素中，日糧纖維可能是影響消化能值的主要原因（Kil，2008）。此外，年齡或體重等動物因素也可能影響日糧消化能，因為幼齡和老齡豬對纖維的利用效率存在差異。

2.3 代謝能日糧代謝能是通過消化能減去尿液中排泄的能量和氣體能量計算的。但在計算代謝能時，通常忽略氣體的能量損失，因為豬產生的氣體相對較少，而且很難測量這些損失。因此，消化能與代謝能的差異通常被計算為消化能與尿能排泄的差異。尿液中的能量損失與尿液氮濃度有關。平均而言，50%被吸收的氮被用于體內蛋白質合成，其余50%被吸收的氮通過尿液排出。但代謝能值只考慮了尿液排泄的能量損失，而沒有考慮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 凈能凈能值的計算方法是代謝能減去熱增耗，即營養代謝過程中的能量損失。但熱增耗很難與總熱的產生相分離，因此，凈能通常被計算為維持凈能和能量沉積的總和。如果已知凈能（凈能/代謝能）的代謝能利用效率或凈能（凈能/消化能）的消化率利用效率，可以通過消化能或代謝能直接計算凈能。凈能與代謝能的比值代表代謝能在維持和生產方面的能量效率，依賴于特定的生化途徑。凈能的理論值：用于ATP生成和脂肪沉積的可消化營養素的能量效率。可消化營養素如蛋白質、淀粉和脂肪的凈能/代謝能含量分別為58%、82%和90%，飼料凈能/消化能和凈能/代謝能的平均值分別為71%和74%。由于凈能值是根據可消化營養素的能量效率獲得的，日糧和飼料成分的凈能值比消化能或代謝能值更能代表可用能量（Noblet，2007）。

3 能量評價體系

能量系統被定義為一種使用預測方程預測原料或飼料能量分配值，這些預測的能量值應是混合日糧成分，并用于計算混合日糧中的能量濃度。一個適當的能量系統還能準確估計維持和生產所需的能量值，正確地對各種飼料成分的能量值進行排序（Rijnen等，2004）。

3.1 消化能和代謝能體系消化能和代謝能系統是最廣泛用于評估豬飼料成分和飼料的系統，因為消化能和代謝能值容易測量，而且這些值被假定為具有加性效應，消化能和代謝能系統是兼容的，因為消化能值可以很容易地轉換為代謝能值，平均效率（代謝能/消化能）為0.96（NRC，2012）。但代謝能與消化能的比值隨體重、蛋白質水平和質量及日糧中可發酵纖維的數量和特性而變化（Le Goff和Noblet，2001）。消化能和代謝能的值只有在相同生長階段的豬和飼喂相同數量飼料的情況下才具有加性效應（Rijnen等，2004）。有人認為，消化能和代謝能系統可能低估了高脂肪和淀粉成分的能量值，高估了高蛋白和纖維成分的能量值（Noblet等，2007），因為攝入這些營養物質會導致不同數量的熱增耗。因此，消化能和代謝能系統在準確預測豬生長的能量成本方面可能存在局限性。

3.2 凈能體系凈能系統已經在幾個歐洲國家被用來克服消化能和代謝能系統的局限性，其優于消化能和代謝能的假設優勢，包括能更好地預測動物生長性能和身體組成。如果日糧中含有幾種不同的飼料成分，這種預測優勢比主要含有玉米和豆粕的日糧更明顯（Noblet，2007），同時氮的利用也可能得到改善，適當調整氨基酸與能量的比例可減少氮排泄。如果凈能系統能更正確地根據能量值對飼料成分進行排序，它還可以降低日糧成本。

4 結論

飼料中的能量被豬消化、吸收和代謝，隨后用于維持或生產。對飼料成分中能量值的準確估計對保證豬的最佳生長，使飼料成本最小化具有重要意義。如果日糧中含有高蛋白或高纖維成分，凈能系統似乎優于消化能或代謝能系統，因為凈能系統糾正了消化和營養代謝過程中熱增耗造成的能量損失。但由于動物、環境和飼料成分之間的顯著作用，沒有一個能量系統能準確預測日糧的真實能量值。因此，在未來可能開發出改進的能量評估系統，該類系統可能基于飼料成分中營養素的復雜分析程序和動物、環境、飼料成分特性影響的能量轉換建模。