第一节 概述

　　本部分将简要介绍必要的营养基础知识，以便于临床兽医能够更好地理解和应用临床营养的关键原理。

　　动物营养：指动物摄取、消化、吸收、利用饲料中营养物质的全过程，是一系列化学、物理及生理变化过程的总称。营养是动物一切生命活动（生存、生长、繁殖、 产奶、产蛋、免疫等）的基础，整个生命过程都离不开营养。

　　动物营养学：研究动物摄入、利用营养物质过程与生命活动关系的科学，为动物生产提供理论根据和饲养指南。

　　动物营养学的任务：研究动物对养分的需求、养分的作用及功能、饲料养分的利用效率——形成营养需要或饲养标准、营养与动物体内外环境之间的关系。

　　动物营养学的目的：以最少的投入获得最大的产出——实现高效饲养。

　　营养物质又叫营养素。饲料中含有6大类营养素，分别是水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物元素、维生素。其中，蛋白质、脂肪和碳水化合物是能量的主要来源。动物必需的6大类营养素还可进一步细分为更详细的营养素，见下文详细。

　　第二节 能量

　　动物从外界环境中摄取营养物质，经过消化吸收，转变为自身成分，称为同化作用。同时，经过唿吸和氧化，把自身成分分解，并将终产物二氧化碳、水及尿素等排泄到外界环境中，称为异化作用。这种同化作用和异化作用构成生物体的物质代谢。

　　动物在进行物质代谢的同时也在进行能量的转换。在同化过程中，以合成大分子的方式将能量储存起来；在异化过程中释放出能量，其中一部分变成热量维持体温或散失，一部分用于维持生命活动的需要，这种能量的转换过程称为能量代谢。

　　物质代谢和能量代谢构成动物的新陈代谢，而新陈代谢是生命现象的基本特征之一。研究动物能量代谢的目的在于研究能量平衡及能量平衡状态对动物生产及健康的影响。能量不是一种营养素，只是一个营养指标，是对以蛋白质、脂肪和碳水化合物形式存在的能量值的总的衡量。因此，能量不仅是维持机体正常生命活动的基础，也影响蛋白质、脂肪、碳水化合物等营养素的代谢。因此，能量代谢是营养学应首先考虑的问题。

　　一、能量的单位与转换

　　在我国，能量的法定计量单位是国计计量制单位焦耳（J）,在科研和文献工作中，实际常用千焦耳（kJ）或兆焦耳（MJ）。1 MJ = 1000 kJ = 1000 000 J。在生产上，习惯使用千卡（kcal）作为能量的单位。

　　二者的换算关系为：1 kJ = 0.239 kcal, 1 kcal = 4.184 kJ。

　　为了实际应用方便，本书中能量按kcal表述。

　　二、能量的来源

　　蛋白质、脂肪和碳水化合物是能量的三大来源。三类营养素在氧化生成二氧化碳、水和尿素的过程中释放出能量。

　　蛋白质在体内的主要功能是构成体蛋白（以体蛋白质的形式沉积能量），分解供能是其次要生理功能。蛋白质可分解成氨基酸，氨基酸再分解成碳架和氨基。碳架部分进入三羧酸循环被氧化利用，氨基则经过系列生化反应形成氨、尿素或尿酸后随尿排出，这部分尿氮在体外仍可进一步氧化释放能量，我们称这部分能量为尿能。1克蛋白质在氧弹式热量计中可产生5.65 kcal能量。

　　脂肪是动物体重要的供能物质，是机体储存能量的重要形式。1克脂肪在体外氧弹式热量计中可产生9.45 kcal能量。脂肪经β-氧化形成乙酰辅酶A后，必须进入三羧酸循环才能被彻底氧化生成二氧化碳和水，并释放出能量。乙酰辅酶A还可以在肝脏中形成酮体。正常情况下，酮体进入血液，在骨骼肌和心肌中再形成乙酰辅酶A,进入三羧酸循环继续氧化代谢。由于三羧酸循环是由系列糖代谢中间体的代谢构成，因此，脂肪的氧化必须依赖糖代谢。

　　1克碳水化合物在体外氧弹式热量计中可产生4.1 kcal能量。碳水化合物是动物体内主要的供能物质（通常约占60%以上）。脑组织所需能量的唯一来源是碳水化合物中的糖类物质，这使得糖类在能量供给上更具有特殊的重要性。动物虽然可以利用其它物质供给能量，但必须在一定时间内进食一定数量的糖类以维持正常的血糖水平，以保障大脑的功能。

　　此外，饲料原料中的可发酵纤维在肠内发酵亦可产生部分被动物体利用的能量，但因纤维的来源和种类而异，1克可发酵纤维提供的有效能量平均约为2 kcal/g。1克乙醇可产生7.0 kcal/g的能量。

　　现将部分营养素的能量值总结于此。

　　三、能量分配及有效能体系

　　动物通过摄入饲料获得能量。饲料中的能量随着营养物质的消化和代谢发生一系列的转化，依据这一系列转化过程可以将饲料能量划分为若干部分（图 1）。消化能（DE）、代谢能（ME）和净能（NE）是动物的能量需要和饲料的能量含量常用的有效能表示体系。

　　DE = GE – FE

　　ME = DE – UE – Egas

　　NE = ME – HI

　　目前，NRC（2012）主要采用代谢能体系，欧洲国家多采用净能体系，净能体系在我国也逐步被广泛接受和应用。本文主要采用净能体系来表述动物的能量需要和饲料的能量含量。动物的净能（net energy，NE）需要可以表示为维持净能需要（NEm）、蛋白质沉积净能需要（）、脂肪沉积净能需要（）及温度变化产热的净能需要（）之和：

　　生产中各类动物常用的能量体系如下：

　　反刍动物：消化能、代谢能和净能，其中净能又分为维持净能、产奶净能、生长净能和综合净能。

　　猪：消化能、净能。

　　家禽：代谢能为主，目前已经开始研究并应用净能体系。

　　水产：消化能。

　　宠物：总能、消化能

　　图 1 饲料能量在动物体内的分配（摘自(陈代文 & 余冰, 2020)）

　　四、食物热效应和适应性生热作用

　　（一）食物热效应

　　食物热效应即食物热增耗，又称为食物的特殊动力作用。碳水化合物、脂肪、蛋白质和全价配合饲粮的食物热效应占摄入食物所含能量的比例分别为5-10%、0-5%、20-30%和10%。食物热效应约在餐后1小时左右达到最高，由两部分构成：一部分是必需性的，源于营养素的消化、吸收、代谢、沉积过程中的能量消耗，另一部分是调节性的，并非生理过程所必需，由交感神经系统调节。

　　动物试验证明，血糖水平下降抑制交感神经系统的兴奋性，细胞内葡萄糖的利用是决定交感神经系统功能的主要因素。

　　脂肪能增加交感神经系统的兴奋性。脂肪分解代谢产生的游离脂肪酸可介导细胞对正肾上腺素的反应，刺激褐色脂肪的分解代谢。细胞内分离出的游离脂肪酸既可通过β-氧化供能，也可作为改变线粒体的功能信使。脂肪也可通过高血糖素或胆囊收缩素（CCK）刺激交感神经系统的兴奋性。

　　（二）适应性生热作用

　　适应性生热作用又称为代谢适应，主要是动物对环境应激适应引起的静息代谢率的改变，通常在每日能量总消耗量的±10-15%以内，对能量平衡和长期体重变化有重要的作用。这一作用受神经、激素（儿茶酚胺、甲状腺素和胰岛素等）的调节。机体生化过程的变化包括代谢过程的激活或抑制，氧化磷酸化效率的改变，蛋白质合成与分解效率的变化，以及钠钾泵的活性变化等。

　　代谢适应是在能量摄入量发生变化时，通过调控能量的代谢效率而使体内的潜在能量维持稳定状态（达到新的稳定的状态）。