《动物营养学》教案
主讲教师：林英庭 教 授
李文立 副教授
王利华 副教授
姜建阳 副教授
授课专业：动物科学
动物养殖与疾病防治
讲课学时：50学时
绪论
目的要求
掌握营养与营养学的概念、动物营养学的目的与任务；了解动物营养在动物生产中的地位和作用；了解动物营养学的发展历程。
第一节 营养与动物营养学
一、营养的概念
营养是有机体消化吸收食物并利用食物中的有效成分来维持生命活动、修补体组织、生长和生产的全部过程。食物中的有效成分能够被有机体用以维持生命或生产产品的一切化学物质，即通常所称的营养物质或营养素、养分。
由此可知，有机体的营养过程就是营养物质在机体内的代谢过程。
营养是生物界的共同现象，也是生物及其与环境相互联系的纽带。自然界中的生物根据其营养特点不同，可分为自养生物和异养生物二大类。
自养生物和异养生物是生物界物质循环的二大主要生物群落。它们相互制约、相互依存，并同时对环境产生影响，由此构成复杂的生态系统。营养是维系这一系统及其平衡的根本机制，没有合理的营养，生态系统就会被破坏。
营养学是研究生物体营养过程的科学。通过这一过程的研究，可以阐明生命活动的本质，并通过营养调控措施维持生态系统的平衡。
根据研究的对象，营养学分为动物营养学、植物营养学和微生物营养学三大学科。动物营养学和植物营养学分别是动物生产和植物生产的支柱学科，微生物营养学不但可同时为动物生产和植物生产服务，而且可直接为人类健康和食物生产服务。
营养物质在土壤----植物----动物----人食物链中的流向与转移，不但是农业生产的根本基础，也是农业生产的最终目的。现代农业的最大特点就是营养物质在食物链中的快速和高效转移与回流。要体现这一特点，必需研究和掌握动物、植物和微生物营养。因此，营养学或其三大分支学科是农业生产及其可持续发展的理论基础。
二、动物营养学的目的与任务
动物营养学是研究营养物质摄入与动物生命活动（包括生产）之间关系的科学。养分是动物生命活动的物质基础。研究养分的摄入与动物健康和高效生产的定性定量规律，不但可以为动物生产提供理论根据和实践指南，维持动物生产的高效进行，而且有助于揭示动物生命活动的本质、动物与人及环境的互作关系。因此，动物营养学不但是动物生产的理论基础，也是生命科学和资源环境科学的组成部分。
动物营养学的主要研究内容包括以下几方面。
第一，确定必需营养素及其理化特性；
第二，研究必需营养素在体内的代谢过程及其调节机制；
第三，研究营养摄入与动物健康的关系；
第四，研究动物营养与人及环境之间的互作规律；
第五，制定不同条件下，不同生产目的的动物对各种营养物质的需要量；
第六，研究动物营养学的研究方法。
通过研究，揭示养分利用的定性定量规律，形成饲料资源的高效利用、动物产品的高效生产、人类健康及生态环境的长期维护的动物营养科学指南，使动物生产在土壤-------植物----动物----人食物链中与其他要素协调发展，为维持食物链的高效运转发挥积极作用。
由此可见，动物营养学研究内容深、广，研究目标远、难，任务十分艰巨。完成这一任务，不但需要长期不懈的努力，更需要多学科理论和技术的融合。动物营养学至少与30多门自然科学特别是与生命科学有关的学科，以及经济、政治、环境等社会学科有联系。掌握或了解这些学科的基本知识有助于全面深入理解动物营养学的内涵，推动动物营养学的发展。
有些学科还是动物营养学的理论基础和方法基础。与动物营养学关系十分密切的学科包括《普通化学》、《动物生物化学》、《动物生理学》、《数学》、《土壤学》、《微生物学》、《生态学》、《畜牧经济学》、《饲料与饲养学》等。
第二节 动物营养与动物生产
一、动物生产的特点
动物生产的目的是将粮食及人类不能直接利用的物质转化为人类生存的生活质量提高所必需的食物、衣物、药物、娱乐、劳力、自然环境等产品或方式。其中，生产食物是动物生产的主要目的。
从生产人类食物的角度看，动物生产的重要特点是物质利用效率低。表1说明，动物生产的蛋白质转化效率平均只有20%左右，而能量转化率只要15%左右。
表1 各种动物将饲料能量、蛋白质转化为人类食物的效率
动 物 能量转化效率（%） 蛋白质转化效率（%）
产蛋鸡
18
26
肉鸡 11 23
火鸡 9 22
奶牛 17 25
肉牛 3 6
肉猪 14 14
羔羊
2
5
引自Gillespie，1987。
动物生产的另一个特点是动物可以将人类不能直接利用的养分资源（如牧草、各类副产物等）转化为人类食品，从而提高食物生产体系中的养分利用率。从表2可知，以人类可食部分为基础计算的投入产出效率明显高于总效率。其中，产奶的能量和蛋白质以及生产牛肉的蛋白质的投入产出效率均超过100%，意味着从事这二类产品的生产不仅不存在与人争食的矛盾，而且会提高人类食品的生产水平和效益。
表２ 动物生产的投入与产出
能量与蛋白质总量 人类可食能量与蛋白质
能 量 蛋白质 能 量
蛋白质
投入量 产出率 投入量 产出率 投入量 产出率 投入量 产出率
(兆卡) ( %) (千克) (%) (兆卡) (%) (千克) (%)
奶牛 19960 23.1 702 28.8 4555 101.1 111.5 181.4
肉牛 20560 5.2 823 5.3 186.9 57.1 39.9 108.8
猪 1471 23.2 66 37.8 588 58.0 29.0 86.0
家禽 23.2 15.0 1.2 30.0 11.2 31.0 0.48 75.0
注：投入量按可消化能和可消化蛋白质计算，包括种畜（禽）的投入。
引自 Pond，1995
二、动物营养学在动物生产中的作用
动物营养学在动物生产和饲料工业中起着核心作用。
（一） 在动物生产中的作用
动物营养学在动物生产中的作用表现在以下几个方面。
第一，保障动物健康。
第二，提高生产水平。动物生产的实质是养分的沉积（产肉）或分泌（产奶、产蛋），营养是生产产品的物质基础。与50年前比较，现代动物的生产水平提高了80-200%。其中，营养的贡献率占50-70%。
第三， 改善产品质量。
第四， 降低生产成本。动物生产的总成本中，饲料成本占50-80%（表3）。
表1-1-3 饲料成本占动物生产总成本的比例（%）
动物 饲料成本 动物 饲料成本
猪
65-80 蛋鸡
55
奶牛 50-60 肉鸡、火鸡 65
肉牛 70 羔羊育肥 50
引自Gillespie， 1987
第五，保护生态环境。
（二） 在饲料工业中的作用
饲料工业是以动物营养为基础，以养殖业为服务对象的从事商品饲料生产的工业行业，包括饲料原料工业、饲料添加剂工业、饲料机械工业和饲料加工工业。
动物营养是决定饲料企业产品定位、产品产量与质量、企业生产效率的核心因素。饲料产品的结构、饲料原料及添加剂的选用与配比、饲料工厂的设计、饲料机械的选用、饲料加工工艺流程设计等均需要以动物营养学为理论基础和行动指南。
第三节 动物营养学的发展历程
一、动物营养学的发展历史
现代动物营养学大体经历了三个阶段共200多年时间才形成的。从18世纪中叶到19世纪中叶的100年时间为第一阶段。此期的最大成就是法国化学家Antoine Lavoisier（1743-1794）创立了燃素学说，奠定了营养学的理论基础。第一阶段营养学进展很慢。
从19世纪中叶开始，以后的100年为第二阶段。此阶段的主要成就是认识到了蛋白质、脂肪和碳水化合物三大有机物是动物的必需养分。大部分研究集中在这三大养分及能量利用率上，并开始积累有关矿物元素的资料。
从20世纪中叶起，动物营养学的发展进入第三个阶段，即现代动物营养学的形成与发展阶段。从30年代开始，维生素、氨基酸、必需脂肪酸、无机元素、能量代谢、蛋白质代谢、动物营养需要及养分互作关系的研究取得巨大进展。特别是在30-40年代，分离并阐明了维生素的化学结构以后，微量养分的营养就初步形成了。40年代开始了对氨基酸的营养研究。到50年代，对微量元素、维生素、氨基酸这些微量养分的营养功能和需要量进行了大量研究，同时发现了低剂量的抗生素具有促进动物生产和改善饲料利用率的功效。这些研究成果表明，在天然饲料中加入这些微量的营养性物质（微量元素、维生素和氨基酸）以及非营养性的抗生素，可使动物生产潜力得到最大发挥。由此诞生了“饲料添加剂”的概念。到了60年代，维生素、氨基酸、抗生素的人工合成取得成功，养殖业也开始向规模化集约化方式发展，大大促进了动物营养学在生产实际中的应用。与此同时，饲料工业进入迅速发展时期。应用已知的动物营养学知识所生产的配合饲料能够促使养殖生产水平和饲粮利用率的大幅度提高，标志着现代动物营养学已经形成。从60年代至今，现代动物营养学得到了迅速发展。
动物营养学的形成与发展归因于长期以来农牧民养殖经验的总结和近一个世纪以来动物科学及相关学科科学技术的发展。
二、动物营养学的现状
在过去的四五十年间，现代动物营养学取得了巨大成就，主要体现在以下几方面。
第一， 确定了50种必需养分（表4）。
表1-1-4 动物可能需要的营养物质
水
维生素A
钾
能量 维生素D 硫 *
氮 * 维生素E 铁
精氨酸 维生素K 铜
甘+丝氨酸 硫胺素 钴 *
组氨酸 核黄素 锰
异亮氨酸 烟酸 硒
亮氨酸 维生素B6 碘
赖氨酸 泛酸 氟
蛋+胱氨酸 生物素 镍
苯丙+酪氨酸 叶酸 硅
苏氨酸 维生素B12 钒
色氨酸 钙 锡
缬氨酸 磷 砷
必需脂肪酸 镁 钼
胆碱 钠 铬
肌醇 氯
注： 肩注 * 的养分被瘤网胃微生物用作合成如氨基酸、维生素K
和B族维生素等反刍动物所需养分的底物。
引自Pond，et al. 1980.
第二， 了解了养分的主要代谢过程，掌握了养分的基本功能，弄清了养分的缺乏症和某些养分的中毒症。
第三， 制定了各类动物对主要养分的营养需要量，掌握了主要养分的利用效率，使动物生产能够在较准确的营养调控下进行。
第四， 建立了一整套动物营养学的研究方法。
第五， 了解了多种因素对营养代谢和需要量的影响。
第六， 认识了饲料添加剂在动物营养中的重要作用。
第七， 研究领域正在由宏观向微观、由群体营养向细胞营养分子营养、由局部向整体、由静态向动态方向发展，分支学科和交叉学科正在形成，如环境营养学、免疫营养学、微生态营养学、分子营养学等。
动物营养学的巨大成就促进了饲料工业的迅速发展和动物生产水平与效益的提高。
动物营养学存在的主要问题有以下几方面。
第一，缺乏动物组织代谢和生长的细胞调节和分子调节过程的基本知识。
第二，缺乏对动物与其消化道微生物生态系统相互关系的了解。
第三，对营养与遗传、营养与健康、营养与环境及动物福利、营养与产品品质等关系的研究十分薄弱。综合考虑这些因素的相互作用时，动物营养需要的含义及需要量有何变化，目前知之极少。
第四，对动物达到最佳生产性能时的采食量及其调控机制与措施了解不足。
第五，高效迅速地检测饲料中养分和抗营养因子的含量以及评定养分的生物利用率的技术尚不完善。
第六，新饲料资源的开发及利用各类副产物合成动物的必需养分或其前体物的研究十分有限。
第七，缺乏准确、客观评定动物福利要求的理论和技术。
三、动物营养学的发展趋势
现代动物营养学的薄弱领域就是动物营养学未来的研究重点和发展方向。重要领域包括：
第一， 蛋白质合成与动物生长的细胞调节与分子调节机制。
第二， 消化道微生物生态系统、消化功能和动物营养之间的相互关系。
第三， 动物营养需要的动态模型。
第四， 采食量的调控机制与措施。
第五， 饲料及饲粮养分生物学效价的快速准确评定。
第六， 动物生产目标的改变、动物福利、环境与资源保护、人畜健康、立法等因素将明显影响动物营养需要与饲养方式，成为未来动物营养学的热门研究领域。
第七， 提高生产效率的营养管理综合技术。
第八， 研究手段的更新。