第十部分动物营养研究方法教学课件.ppt

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1、第十章 动物营养研究方法,本章内容,第一节 化学分析法 第二节 消化实验 第三节 代谢试验 第四节 平衡实验 第五节 饲养实验,第一节 化学分析法,一、营养物质的分析,三、动物组织和血液理化成分分析,二、抗营养因子分析,作用：为判定动物营养状况、动物营养需要和饲料的营养价值提供基础数据。 分类：营养物质的分析、抗营养因子分析及动物组织和血液理化成分分析。,一、营养物质的分析,概念：应用物理、化学原理和方法对饲料、动物组织及动物排泄物的某些成分，进行定性、定量分析。,(1)水分 (2)粗蛋白（CP）真蛋白(TP) (3)粗脂肪（EE） (4)粗纤维（CF） (5)粗灰分 (6)无氮浸出物（NFE

2、）,1、概略养分分析,一、营养物质的分析,（1）维生素 （2）矿物质 （3）微量元素 （4）氨基酸 （5）脂肪酸 （6）纯蛋白质 （7）糖等,2、纯养分分析,一、营养物质的分析,(1)饲料 (2)排泄物（粪、尿、呼出气、皮屑等） (3)动物组织 (4)血液 (5)整体动物,3、分析对象,一、营养物质的分析,(1)称量法 (2)比色法 (3)滴定法 (4)原子吸收法 (5)色谱法 (6)荧光法 (7)电泳 (8)分子生物技术,4、分析方法,一、营养物质的分析,二、抗营养因子分析,抗营养因子是指饲料中本身所有或从外界进入，影响饲料营养价值和动物生长的物质。,1、概念,（1）影响蛋白质消化 蛋白酶抑

3、制剂、凝集素、皂苷、多酚化合物等 （2）影响矿物元素利用 植酸、草酸、葡萄糖硫苷、棉酚 （3）影响维生素利用 双香豆素、抗维生素B族因子等,2、种类,二、抗营养因子分析,（4）影响碳水化合物利用 （5）刺激免疫系统的抗营养因子 如:抗原蛋白 （6）综合性抗营养因子 如:水溶性非淀粉多糖。,二、抗营养因子分析,分析饲料中抗营养因子的种类和含量，可指导饲料的合理加工、利用、贮存，如通过加热可提高豆类籽实的营养价值。,3、意义,二、抗营养因子分析,(1)酶法 (2)比色法 (3)滴定法 (4)原子吸收法 (5)色谱法 (6)荧光法,4、分析方法,二、抗营养因子分析,三、动物组织血液理化成分分析,（1

4、）动物组织和血液中各种营养物质； （2）动物组织和血液中与营养物质有关的功能酶或相关酶； （3）动物动物组织和血液中某些代谢中间产物或最终产物。,1、分析对象,（1）概略养分或纯养分； （2）营养物质代谢产物； （3）相关标识功能酶，如硒血浆谷胱甘肽过氧化物酶、锌血清碱性磷酸酶、铜血浆铜蓝蛋白氧化酶和血浆尿素氮等。,2、分析内容,三、动物组织血液理化成分分析,第二节 消化实验,一、 消化试验概念与目的,四、尼龙袋法,三、 体外消化试验,二、 体内消化试验,以测定动物对饲料养分的消化能力或饲料养分的可消化性为目的的试验。 2、目的： 准确地量化饲料中各种养分被动物消化利用的程度 ，也是评定饲料营

5、养价值的重要方法。 3、种类,一、消化试验概念与目的,1、概念：,体内（in vivo）消化实验,离体（in vitro）消化实验,尼龙袋法(nylon bags technique),全收粪法,指示剂法,消化道消化液,人工消化液,肛门收粪,内源指示剂,外源指示剂,消化实验,体内（in vivo）消化实验,离体（in vitro）消化实验,尼龙袋法(nylon bags technique),全收粪法,指示剂法,消化道消化液,人工消化液,肛门收粪,回肠收粪,内源指示剂,外源指示剂,消化实验方法剖析,粪中养分组成： 饲料中未消化的养分; 消化道分泌物; 消化道脱落细胞; 消化道微生物及其代谢产物

6、。,4. 消化率计算公式,一、消化试验概念与目的,一、消化试验概念与目的,一、消化试验概念与目的,（一）种类 （二）不同饲料消化率的测定方法 （三）基本步骤,二、 体内消化实验,（一）体内消化试验的种类,1、根据其收粪方式可分为： （1）全收粪法； （2）部分收粪法（指示剂法） 2.全收粪法根据收粪的部位不同又分为： （1）肛门收粪法； （2）回肠末端收粪法,全收粪法,1）优点：试验操作方便、测定较准确； 2）缺点 排泄物污染严重； 采食量、排粪量难以准确记录； 粪中养分含量受环境影响大； 工作量大。,指示剂法,1）对指示剂的要求 不能被动物消化吸收 在饲料中、粪便中能均匀分布 有很高的回收率

7、 对动物没有毒副作用 2）种类 外源指示剂饲料本身不含，人为加入饲料中的指示物质，一般多用Cr2O3; 内源指示剂饲料本身含有，不能被动物消化吸收但可以测定的成分，多用酸性不容灰分（AIA acid insoluble ash）2mol 或4mol HCl 不溶,4）缺点：指示剂回收率对消化率影响较大，并且很难找到回收率很理想的指示物质：分析困难，较难获得重复性高的测定数据；与全收粪法最后的缺点相同。,3） 优点：在于减少收集全部粪便带来的麻烦，省时省力，尤其是在收集全部粪便较困难时。,指示剂法,5）消化率的计算,原理：食入指示剂量=排出指示剂量,指示剂法,回肠末端 消化率测定,1）T型瘘管

8、优点：安瘘管后对荷术动物生理影响小； 缺点：必须用指示剂，因不可能收集全部粪尿，由此取样缺乏代表性，而且较麻烦。,图1、T型瘘管示意图,优点：收粪简便，而且可收集全部粪样； 缺点：手术复杂、成功率低和护理相对麻烦。,2）回-直肠吻合术,回直肠吻合术 图3,3)盲肠切除法 (家禽）,代谢笼中装了瘘管的猪,（二）消化率的测定,1 直接测定法（适合配合饲料和某些原料） 优点：简单，直接以待测饲料为全部饲粮，无养分互作的干扰； 缺点：某些饲料适口性差，时间长后可能导致营养缺乏症。,原理：被测料替代实际基础饲料的一部分，分别测定基础饲粮和替代后饲粮的养分。 优点：克服养分不平衡的影响。 缺点：基础饲粮营

9、养平衡，则代入被测饲料后可能出现不平衡。,2 间接测定法（饲料替代法，套算法或二次试验法）,（二）消化率的测定,第一次：测定基础饲粮养分消化率 第二次：测定新饲粮养分消化率 为减少动物的影响，用二组动物同时试验 新饲粮组成：70-85%基础饲粮+15-30% 被测饲料,间接测定 二次消化试验,（二）消化率的测定,交叉试验步骤示意,套算法的试验步骤,式中：D为被测饲料养分消化率 A为基础饲粮养分消化率 B为混合饲粮养分消化率 F为被测饲料养分占混合饲粮该养分的比例。,F,X100, A,D() ,(B-A),（二）消化率的测定,假定基础饲粮养分消化率不变； 养分间无互作效应。 混合饲粮中被测饲料

10、的比例很重要,1、动物选择 2、日粮配制 3、试验步骤,（三）消化试验的基本步骤与要求,4、粪的收集和处理,5、养分消化率和消化能测定,（1）预试期：适应环境、摸清采食量、排粪规律 （2）正试期：记录采食量、收集排粪 时 间：单胃动物：5-10天； 反刍动物：7-14天,3、试验步骤,预备试验期 正式试验期 牛、羊 10-14天 10-14天 马 7-10天 8-10天 猪 5-10天 6-10天 家禽* 3-5 天 4-5 天,表 不同种类的动物的试验期规定,*一般是进行代谢实验，采用强饲法，试验期为1-2天。,4、粪的收集和处理,（1）收粪方法：专用消化柜或消化栏、动物肛门上套收粪袋 （2

11、）粪样处理 1）全粪法：收集全部粪便 2）指示剂法：每天定时收粪 粪样称重，混匀，按总重的1/10-1/50取 样，加10盐酸10mL/100g鲜粪样和少量甲苯，固氮防腐。,5、养分消化率和消化能测定,例1 ：测定仔猪饲粮CP消化率 日采食量：1000g， 饲粮CP含量：16% 日排粪量：250g， 粪中CP含量：12%,= 81.2%,例 2: 某饲粮消化实验结果如下,计算CF消化率 饲料CF含量:40% 粪中CF含量: 40% 饲料指示剂添加量:3% 粪中指示剂含量:6%,= 50,1）直接测定 ：根据消化试验结果和结合能 值测定进行 DE = （GE - FE）/采食量（kg）,（四）消

12、化能值的测定,饲料消化能 = （33.47-8.34）/2 =12.57（MJ/Kg）,例如：体重50Kg的猪，每日食入日粮2Kg，含总 能33.47MJ，每日排粪中的总能为8.34MJ，计算其采食饲料的的消化能。,（四）消化能值的测定,根据每日食入的可消化粗蛋白质（X1 ）、可消化粗脂肪（X2）、可消化粗纤维（X3）、可消化无氮浸出物（X4）的量（克），用下列回归公式计算每日食入饲料的消化能（Y千焦）。,2）间接推算：,（四）消化能值的测定,Y（绵羊）=23.93X1 +37.87X2+18.33X3 +16.99X43.77% Y（猪）=24.18X1 +39.41X2+18.41X3 +

13、17.03X4 4.18%,Y（牛）=24.23X1 +34.10X2+18.49X3 +16.99X4 4.18%,（四）消化能值的测定,2、优点：操作方便，环境条件、处理方法和时间易控制，更容易标准化。 3、缺点：与动物的生理系列化过程有一定的差异。 4、分类：消化道消化液法和人工消化液法。,1、概念： 是指摸拟消化道，在体外进行饲料的消化。,三 体外消化实验,三 体外消化实验,人工消化液消化：采用人工制成的消化酶模拟消化液，主要用于反刍动物瘤胃饲料消化率/降解率的测定 分两步：先用纤维素分解酶制剂+HCl代替瘤胃液，再用胃蛋白酶+HCl处理,消化道消化液法：用安装的瘘管收取猪小肠液（PI

14、F）或牛的瘤胃液。一般用两步法： 反刍动物：瘤胃液消化胃蛋白酶+HCl消化洗净残渣 单胃动物：胃蛋白酶+HCl消化PH 7.0条件下用PIF（小肠液）,三 体外消化实验,四、尼龙袋法,1、主要用于反刍动物，测定饲料养分的降解率。 操作：将待测饲料装入孔径40-602（149cm）的尼龙袋中，通过瘤胃瘘管放入瘤胃，在一定的时间里4、8、16、24、48h（精料）， 8、16、24、48、72h（粗饲料） 取出，冲洗，干燥，恒重。 认为从尼龙袋中透过的饲料是已被消化吸收了的饲料，将尼龙袋当作是肠道的细胞膜（起滤过作用）。,3、缺点： 孔径大小不好确定。 将饲料限制在尼龙袋内，无法充分混合，微生物也

15、不能进入。 测试结果一般无法与饲料真消化率相匹配,2、优点： 工作量小，成本低，一次可以做大批量的饲料 可以对饲料营养价值进行排队，取得饲料相对营养价值。,4、计算公式： 降解率(%)=(袋中初始N-孵化后N)100/袋中初始N,四、尼龙袋法,第三节 代谢试验,一、概念与目的,二、操作过程,一、概念与目的,目的：测定饲料代谢能及养分代谢率的试验。 测定ME需要进行代谢试验，在消化试验的基础上增加尿液的收集，反刍动物增加CH4收集。 CH4的收集：E CH4= CH4产量燃烧值（55.8KJ/g） 收集时需有特殊的装置。如面罩或密封气柜，操作复杂，结果也不太准确，一般可根据日粮CH2O含量估计：

16、 牛：Y CH4=17.68+4.012X(日粮CH2O的百g数) 绵羊：Y=9.80+2.41X,在消化试验基础上准确收集排尿量。 设备：代谢笼 鸡：易于进行代谢试验 家禽代谢能的测定法： 也叫快速法（sibbald,1979）、强饲法（force feeding ） 试验动物为成年公鸡,二、操作过程,3648h,由,二、操作过程,优点：快速、重复性高、精确性高、单违背鸡的正常消化生理，对难采食的饲料，此方法较好。,第四节 平衡实验,一、概念与目的,四、能量平衡,三、碳平衡,二、氮平衡,研究营养物质食入量与排泄、沉积或产品间的数量平衡关系称平衡实验。 2、目的： 估计动物营养需要参数和饲料营

17、养物质的利用率。,一、概念与目的,1、概念：,一、概念与目的,食入养分 = 各途径排泄养分之和 方法： 采用适宜方法，收集各种排泄物,原理：,一、概念与目的,二 、氮平衡实验,氮平衡实验主要用于研究动物蛋白质的需要、饲料蛋白质的利用率以及饲料或饲粮蛋白质质量的比较。 2、方法 在消化试验的基础上收集尿，测定尿中的含氮量，由氮的收支情况反映体内蛋白质的增减及蛋白质的有效性。,1、目的,食入氮= 粪氮 + 尿氮 + 沉积氮+皮屑 食入氮= 粪氮 + 尿氮： 等平衡，体蛋白质不增不减 食入氮 粪氮 + 尿氮 ：正平衡，体蛋白质沉积 食入氮 粪氮 + 尿氮 ：负平衡，体蛋白质分解,3、氮在体内的去向及

18、有关计算公式,二 、氮平衡试验,蛋白质净利用率（NPU）(%)= 沉积N/食入N100,消化N = 食入N-粪N,沉积N = 食入N-（粪 N+尿N）,蛋白质(N)消化率（%）=消化N/食入N100 蛋白质生物学价值（BV）=沉积N/可消化N100,二 、氮平衡试验,三、碳平衡,沉积C=摄入C-（粪C+尿C+呼吸气体CO2 +肠道气体CH4+离体产品C）,沉积C包括：合成蛋白质、合成脂肪,结合氮平衡试验，可推算出体内脂肪沉积量。,四、能量平衡实验,食入能 = 排泄物（粪、尿、脱落皮屑、毛含能+ 沉积能(生长肥育) +离体产品(奶、蛋、毛)含能 +维持生命活动的机体产热 测定方法： 直接测热法；

19、 间接测热法 碳氮平衡法； 比较屠宰实验,阉牛每日的能量平衡 （KJ） 能量摄入 能量支出 6,988g梯牧草(猫尾草) 116,065 (timothy hay) 400g亚麻籽 7,581 16,619g粪 59,621 4,357g尿 5,065 37g皮屑脱落物 368 142g甲烷 7,937 畜体产热 48,110 机体增重 2,545 合计 123,646 123,646 维持+生长=48,110+2,545=50,655(KJ) 饲料能量利用率=50,655/123,646=0.41,1、直接测热法,四、能量平衡实验,2、间接测热法,1） 呼吸熵(RQ) = CO2/O2 原理

20、：机体产热来自脂肪、糖、蛋白质在体内的氧化。 总产热量机体三大养分氧化量与各自能值乘积之和 蛋白质的氧化量可以由尿氮估计； 脂肪、糖的氧化产热量与它们共同的RQ有关 只要知道其RQ，就可以得到它们氧化时每消耗1LO2或每产生1LCO2时的产热量，从而得到总产热量,四、能量平衡实验,根据24小时的耗O2、CO2生成量和尿N估计产热,密闭回流式测热装置,开放回流式测热装置,四、能量平衡实验,3、碳、氮平衡法,1）原理：假设体内沉积是脂肪和蛋白质，糖元很少，根据每克脂肪和蛋白质的C、N含量和产热，可计算出沉积能，粪、尿、甲烷能可测得,从摄入饲料总能，就可计算出畜体产热。 2）方法：测定C、N平衡值

21、3）基本参数：蛋白质：含碳52%，含氮16%， 产热23.8KJ/g； 脂 肪：含碳76.7% ， 产热39.7KJ /g,用碳、氮平衡法估计饲料沉积能,4、屠宰法,1）原理：通过屠宰直接测定沉积组织的能量，也可推算出畜体产热(维持)。 食入能=粪能+尿能+皮屑能+甲烷能+沉积能+产热 2）测定方法： 屠宰不放血，心脏静脉注入麻醉药和凝血剂，除去消化道内容物，冷冻、粉碎(胴体粉碎机)，取样测组织燃烧热。 3）缺点：凡是CH4产量较高的，用屠宰法估计的畜体产热不准确，应扣出CH4能。,四、能量平衡实验,第五节 饲养试验,一、概念,三、优缺点,二、目的,在接近实际生产条件下，给动物饲喂已知营养物质

22、含量的饲粮或饲料，观测动物的各种反应（如生产性能、理化指标、健康状况等），以此确定动物的营养需要或饲料养分的利用效率 。广义地，消化试验、代谢试验都属于饲养实验.,一 、概述,1、概念,综合评定养分的需要量和养分的相对生物效价 3、原理： 养分剂量变化对机体增重，组织被测养分含量及有关的各种理化指标的影响，如胫骨强度、功能酶、代谢产物异常及缺乏症。 4、使用原则： 用于需要量的确定有过量水平，生长快速期，即愈小愈敏感；评定效价，应低于最大需要量。,2、作用：,一 、概述,（1）客观、反映综合效应 （2）条件接近生产，便于推广应用 （3）可作为验证实验 2、缺点 （1）不准确，不能获得具体代谢参数 （2）周期长，成本高,二、优缺点,1、优点,复习思考题,1.简述消化试验、代谢试验的设计、试验步骤。 2. 比较全收粪法、指示剂法进行消化试验时各自的优缺点。 3.试述Sibbald快速代谢能测定方法。 4.C、N平衡法测定能量代谢的原理？ 5.何为尼龙袋法？有何优缺点？,