家禽飼料原料凈能評價研究進展

徐 瑩 李成云* 閆曉剛 班志彬 李立佳 梁 浩 李柏浩 馮彩蕊

（1.延邊大學農學院，吉林延吉133002；2.吉林省農業(yè)科學院畜牧科學分院，吉林公主嶺136100）

能量是家禽維持生命活動的關鍵，畜禽需要從飼料中獲取維持和生長所需的營養(yǎng)物質，通過能量的轉化用于維持動物機體的生命活動。飼料生產是畜禽生產的重要環(huán)節(jié)，在動物飼養(yǎng)中，能量類飼料原料在家禽飼糧中占的比例較大[1]。為了提高飼料的能量利用效率，建立家禽營養(yǎng)需要的飼養(yǎng)標準、優(yōu)化飼糧的配方結構，準確測定動物的能量需要和飼料養(yǎng)分的能值至關重要[2]。動物的能量評定體系分為總能(gross energy，GE)、消化能(digestible energy，DE)、代謝能(me?tabolizable，ME)和凈能(net energy，NE)四個體系。NE是飼料能量中用于維持動物基本生長活動和生產動物產品所需的有效能量[3]。根據用途可將其分為維持凈能（net energy for maintenance，NEm）和生產凈能(net energy for production，NEp)。凈能充分考慮了糞能、尿能、氣體能和熱增耗（heat increment，HI）的能量損失，能準確有效地反映飼料所含真正能被動物利用的能量[4]。由于家禽在消化過程中發(fā)酵作用很小且很難量化，損失的能量忽略不計，在凈能計算時通常不作考慮。目前，NE體系應用于豬的飼糧配方中，而家禽飼料的能值測定都是以表觀代謝能（apparent me?tabolizable energy，AME）為基礎，NE 體系應用的研究相對較少，由于AME包含HI，不能準確計算出家禽所需的實際能量，NE 可以更進一步地反映畜禽用于維持和生產的能量需要，體現(xiàn)飼料的真實能值，所以NE體系是日糧的能量水平與畜禽的能量需要相統(tǒng)一的能量體系。文章綜述了家禽飼料凈能體系的優(yōu)勢、飼料原料凈能值的測定方法、影響飼料原料凈能值的相關因素及影響凈能測定的因素，以期為NE 體系在家禽飼料原料的應用研究提供參考。

1 凈能體系的優(yōu)勢

1.1 準確評定飼料有效能

準確評定飼料能值并確定動物的能量需要量是動物營養(yǎng)學關注的焦點。AME 體系是目前家禽飼料配制的默認體系，但其未考慮維持、生產（肉、蛋）所需的能量和熱增耗而進行能量分配。NE 體系在ME 體系的基礎上進一步考慮了動物采食后由于體內消化代謝導致的能量損失，即HI，減去HI 后的NE 才是動物機體真正利用的能量[5]。與ME 比較，NE 考慮飼料養(yǎng)分在利用過程中的HI，從而能更準確地估計飼料中的可利用能量，測定飼料的真實能值[6-7]。飼料中的纖維含量、蛋白含量和脂肪含量影響轉化效率[8-10]。Nitsan 等[11]在低AME水平的日糧中加入豆油，發(fā)現(xiàn)肉雞HP降低，NEp提高，AMEn 無顯著變化，因此ME體系低估了脂肪的有效能值；但在高AME 水平的日糧中添加高劑量的豆油，肉雞HP 僅降低5%，NEp 降低2%，氮校正代謝能無顯著變化，脂肪的有效能值未低估。因此，NE 是唯一可以使動物能量需要與飼糧能值在相同水平上得以表達并與飼糧組成無關的體系。

1.2 降低飼料成本

目前，動物的飼料成本在生產總成本中占比超過50%，能量在飼料成本中最大，因此，最低成本飼料的配制與所用的能量系統(tǒng)密切相關?？紤]到蛋白飼料ME 轉化為NE 的效率低，以及蛋白飼料價格高，我們在保證動物蛋白質和氨基酸需要的前提下，理想中更愿意選擇高脂肪或高碳水化合物飼料，少用蛋白飼料。在豬的研究結果中可以發(fā)現(xiàn)，若要在蛋雞日糧中應用NE體系，并降低飼料成本，則需要結合低蛋白日糧的應用，并通過補充合成氨基酸來保證氨基酸的供給平衡，從而保證低蛋白日糧ME轉化為NE的效率提高，節(jié)省更多的能量飼料[12]。Noblet 等[13]研究發(fā)現(xiàn)生長豬采食低蛋白日糧與正常蛋白組相比，HP和HI顯著降低，ME 轉化為NE 的效率顯著提高；而在肉雞試驗中結果不同，低蛋白組和正常蛋白組所產生的HI以及ME/NE都沒有顯著變化。在蛋雞生產中采用NE體系配制飼料，對動物的生產不會產生影響，同時飼料成本較低[14]。De Grootea[15]采用NE體系配制肉雞日糧，其ME 降低，蛋白降低，肉雞能量沉積的預測更加精準，并能帶來利潤上的提高。

1.3 減少氮（nitrogen，N）的排放

飼喂低蛋白飼糧會使動物氨基酸過量程度較低，較少的氨基酸被脫氨基生成尿素，尿素隨尿液排出體外，在此能量代謝過程中只有較少的能量被損耗，從而節(jié)省更多的能量供機體維持和生產。有研究表明，飼喂以ME 體系配制的低蛋白飼料時，高能量可以導致豬的胴體偏肥[16]，但是以NE體系配制飼料時，不會出現(xiàn)這種情況。由于家禽的腸道較短，不能將飼糧中的蛋白質完全消化，因此利用凈能體系還可以減少日糧中蛋白的使用量，配置氨基酸平衡的低蛋白日糧，既減少蛋白類飼料的使用，又可減少氮排放[17]。

1.4 促進非常規(guī)飼料資源的開發(fā)利用

我國飼料原料種類繁多，但常規(guī)飼料資源比較短缺，依賴進口原料，而且價格較高，尤其是玉米、豆粕等優(yōu)質的蛋白質飼料原料，但棉粕、花生粕等非常規(guī)飼料相對比較豐富，可將其用作優(yōu)質蛋白質飼料的代替原料[18]。在配制家禽飼料時，減少蛋白質含量，增加非常規(guī)蛋白原料的比例，既能減少氮排放，又能降低飼料原料成本。若飼料原料的有效能值使用NE表示，在配制飼料時可根據動物的NE 需要量來配制飼料中NE 的含量，那么越來越多的非常規(guī)飼料的利用率就會大大提高。

2 飼料原料凈能值的測定方法

2.1 凈能的測定方法

直接飼喂法是指試驗動物直接飼喂單一原料的試驗日糧，避免不同原料間的相互作用，但在評定非常規(guī)飼料原料時（如棉粕、菜籽粕），由于原料的毒性，且原料單一可能會造成動物攝入的營養(yǎng)不均衡，所以此方法有一定的條件限制。

替代法是指通過測定基礎日糧和試驗日糧的有效能，將待測原料以一定比例替代基礎日糧的能量部分。此方法適用于非常規(guī)飼料的ME、NE 值的測定，目前應用也較為廣泛。

回歸法建立飼料NE值的預測方程主要是通過測定化學成分差異性顯著的飼糧AME、NE，再與其化學成分進行相關性分析，逐步擬合得到凈能的預測方程?；缸阱\[19]通過肉雞代謝試驗測定了多種玉米和豆粕的常規(guī)化學成分以及AME 值，并對測得的數(shù)據進行了線性回歸分析，擬合了玉米和豆粕NE 值的預測模型，但由于擬合的參數(shù)較少，可能會影響NE估測值的準確性。

2.2 維持凈能需要量的測定

凈能中用于維持的部分稱為維持凈能，包括基礎代謝、隨意活動、體溫調節(jié)、廢物的產生及排泄等，這部分能量最終以熱的形式散失。當試驗動物絕食一段時間達到空腹時，其產熱量為絕食代謝產熱（fast?ing heat production，F(xiàn)HP）。試驗動物很難達到理想狀態(tài)，所以通常將絕食產熱作為維持凈能。凈能為代謝能減去熱增耗，熱增耗為總產熱（total heat produc?tion，THP）減去絕食代謝產熱，即NE=AME-HI，HI=THP-FHP。

直接測熱法：將試驗動物置于測熱裝置內進行觀察記錄，直接測定家禽在試驗期內的產熱量，此方法只在1780 年對豚鼠進行了測熱[20]，其試驗過程復雜，操作困難。

呼吸測熱法：根據呼吸熵（respiratory quotient，RQ）的原理，將試驗動物置于呼吸測熱裝置內，測定家禽在試驗期內氧氣的消耗量和二氧化碳的生成量，試驗動物在采食和絕食狀態(tài)下的產熱量，由于家禽在消化營養(yǎng)物質過程中不產生甲烷，無需考慮甲烷產量。除此之外，尿氮排泄量也常忽略不計[21]。因此，計算公式為：HP/FHP(kJ)=16.175 3×VO2(L)+5.020 8×VCO2(L)，RQ=VCO2(L)/VO2(L)。

比較屠宰法：給試驗動物設計不同的飼喂量，對試驗動物進行屠宰，測定動物機體能量的沉積變化，通過比較能量沉積變化得到維持凈能和生產凈能。但比較屠宰法操作復雜、耗時長且涉及家禽的屠宰影響動物福利，所以此方法的使用受到一定的限制。

3 影響飼料原料凈能值的相關因素

3.1 產熱量(heat production，HP)

家禽產熱量與采食量、環(huán)境溫度、光照時長、日糧結構等因素緊密相關。產熱量會因采食量的增加而增加[22-23]。當肉雞分別飼喂不同蛋白含量的飼料，發(fā)現(xiàn)高蛋白飼料組肉雞的HP 更高[9]。飼料成分的不同會改變飼料NE/AME的比值，用低蛋白飼料和低脂肪飼料飼喂肉雞時，能量沉積效率則降[24]。蛋雞在絕食后第3 d FHP 顯著低于第2 d，體重較大的肉雞FHP較高[25]。

THP 會隨身體活動和晝夜條件而改變。不同的動物（如生長中的肉雞），其身體活動約消耗10%AME[26]。與光照條件下相比，THP在黑暗條件下明顯下降，因為在黑暗時動物的身體活動較少[27]。光照周期和強度影響蛋雞的THP 和身體活動[28-29]，不同的光照時長可能會影響飼喂相同日糧的蛋雞的THP 和NE。產蛋后，THP值下降，因為在正常的身體溫度范圍內，母雞會用較少的能量來保持蛋的溫度，從而減輕自身體重[30]。飼料中蛋白質和氨基酸的含量對THP 的影響比日糧中其他營養(yǎng)成分更重要。此外，F(xiàn)HP 在維持代謝能中占比80%，因此，影響FHP 的因素也可能影響維持代謝[31]。攝入代謝能影響FHP，從而影響代謝能轉化率。

3.2 呼吸熵

RQ會因飼料營養(yǎng)成分、代謝率、動物生理狀態(tài)和采食量的影響而不同[32]。蛋白質和脂肪對RQ有一定程度的影響，飼喂低脂肪日糧的肉仔雞比飼喂低蛋白日糧的肉仔雞的RQ 低，因為肉仔雞大多以脂肪形式儲存能量[24]。當脂肪生成或碳水化合物轉化為脂肪時，RQ增加。此外，家禽利用自身儲存供能影響RQ，例如在限制進食或禁食的情況下，體內儲備的脂肪被動員，進行氧化分解，維持身體功能，導致RQ 值偏低。禁食的蛋雞在3 d測熱期的最后1 d RQ值較低，由于家禽處于饑餓狀態(tài)時，身體儲備的脂肪被更多地氧化以滿足機體的能量需求[29]。RQ 也會受到采食量的影響而變化，采食量增加會導致THP 值較高[6]。因為身體在生長過程中會改變其能量利用的代謝模式，所以年齡會影響RQ值。

3.3 熱增耗

對于家禽的飼養(yǎng)，從AME 到NE，其在能量的消化和代謝利用過程中，真正被家禽所利用的能量約為75% AME，余下的25% AME 以熱量的形式散失，也就是熱增耗。飼料中不同營養(yǎng)成分的NE/AME 值不同，脂肪最高，蛋白質最低[33-34]。有研究指出，日糧中的脂肪和蛋白質水平會影響肉雞[1]和蛋雞[35]的HI 和HI/AME。飼料和礦物質攝入量也會改變NE/AME 和HI。ME轉化為NE的效率受飼料成分的影響，玉米與豆粕相比，雖然其代謝能相同，但是玉米的NE含量比豆粕高很多，因為豆粕中蛋白質含量較高，較高的HI降低了豆粕的NE含量。

4 影響凈能測定的因素

4.1 影響維持凈能測定的因素

家禽的品種、體重、絕食時間以及環(huán)境溫度等因素對NEm 的測定會有較大影響。寧冬等[36]試驗測得，矮小型粉殼蛋雞在絕食第2 d 的FHP 為308.44 kJ/(kg BW0.75·d)，當絕食時間延長，第3 d的FHP降為265.74 kJ/(kg BW0.75·d)。王旭莉[14]在來航蛋雞的試驗中測定絕食48 h后的FHP為390.29 kJ/(kg BW0.75·d)。肉種雞在15、22 ℃和30 ℃時，隨著溫度升高，MEm和NEm 均降低[37]，肉仔雞在13、23 ℃和32 ℃時NEm 呈先升高后降低的趨勢[38]。

4.2 影響生產凈能測定的因素

對于處于生長階段的家禽，NEp 為機體的沉積能，NEp考慮了以脂肪和蛋白質形式沉積的能量。家禽的品種、體重、性別和環(huán)境溫度等因素對以蛋白質和脂肪在體內能量沉積的沉積效率和沉積量影響頗大。此外，飼糧的營養(yǎng)構成對NEp 的影響有直接關聯(lián)，這也是不同的飼料原料凈能值評定的依據。不同動物、不同飼料成分的NE/ME 不同，在豬的消化過程中蛋白質、淀粉、脂肪轉化為凈能的效率分別為58%、82%、90%[39]，而肉雞相應成分的轉化效率分別為76.0%、80.6%、86.2%[40]。

5 小結

能量是衡量家禽維持生命活動營養(yǎng)需求的重要指標，隨著當今農業(yè)的快速發(fā)展，飼料成本已達飼養(yǎng)成本的60%以上，NE 體系在家禽養(yǎng)殖和飼料生產中具有顯著的優(yōu)勢，滿足家禽自身營養(yǎng)需要的同時，既能夠節(jié)約飼料成本，又能夠使飼料中的能量得到更加充分有效地利用。凈能體系也有一些不足之處，其試驗過程較繁瑣，易受外界影響，試驗成本高，且只有少數(shù)的實驗室具有凈能測定的試驗條件。從理論上講，使用NE體系能夠更準確地估計家禽用于維持和生產所需的飼料原料能量值，NE 體系是能量體系中最佳的。因此，對于家禽的NE體系有待進一步研究，完善不同飼料原料、不同家禽品種以及不同生長階段的凈能數(shù)據信息庫。