動(dòng)物營養(yǎng)和飼料科學(xué)是現(xiàn)代育種和飼料工業(yè)的主要科學(xué)支撐。動(dòng)物營養(yǎng)和飼料科學(xué)主要研究：一是動(dòng)物對特定吸收物質(zhì)的數(shù)量和平衡的生理需求，二是天然植物和動(dòng)物產(chǎn)品或合成物質(zhì)提供全部或部分營養(yǎng)物質(zhì)的能力。
中國工程院院刊《Engineering》出版的“動(dòng)物營養(yǎng)和飼料科學(xué)”專題研究認(rèn)為，目前，動(dòng)物營養(yǎng)研究進(jìn)入了一個(gè)新階段，現(xiàn)代動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)和飼料科學(xué)的研究已不再停留在研究動(dòng)物營養(yǎng)需求方面，而是日益關(guān)注人類食品安全和環(huán)境保護(hù)，致力于可持續(xù)的動(dòng)物營養(yǎng)和飼料科學(xué)研究。
一、引言
動(dòng)物營養(yǎng)和飼料科學(xué)學(xué)科可簡單地分為以下兩類：
（1）研究動(dòng)物對特定吸收物質(zhì)的數(shù)量和平衡的生理需求（即營養(yǎng)需求）；
（2）天然植物和動(dòng)物產(chǎn)品或合成物質(zhì)提供全部或部分營養(yǎng)物質(zhì)的能力（即飼料組成和營養(yǎng)成分利用率）。
為了平衡飼料供應(yīng)以滿足動(dòng)物的需求，營養(yǎng)學(xué)家為所涉及的物種建立了一套系統(tǒng)的飼喂標(biāo)準(zhǔn)或指南。在過去的一個(gè)世紀(jì)里，已經(jīng)制定了許多畜禽、役用動(dòng)物、寵物和其他圈養(yǎng)動(dòng)物的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
這些領(lǐng)域的研究可能涉及未知的某個(gè)物種的需求量、某種不了解的潛在飼料原料，或者為滿足動(dòng)物需求提供平衡飼料而強(qiáng)加的額外約束或限制的一系列環(huán)境條件。
在充分了解動(dòng)物營養(yǎng)和飼料科學(xué)之后，這個(gè)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)可能是：
（1）飼料生產(chǎn)和加工中的關(guān)鍵控制問題；
（2）監(jiān)測相關(guān)過程的方法；
（3）相關(guān)加工、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的創(chuàng)新。
這些研究重點(diǎn)可為動(dòng)物健康、動(dòng)物管理、動(dòng)物福利以及適當(dāng)生產(chǎn)力的持續(xù)改善提供支持。
二、營養(yǎng)需求
關(guān)于營養(yǎng)需求，動(dòng)物可以利用一系列的化學(xué)物質(zhì)（如碳水化合物和脂肪）提供能量來滿足機(jī)體生理過程需求，從而使動(dòng)物存活、健康和多產(chǎn)。作為機(jī)體組織成分的組成部分，其他物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、某些脂質(zhì)和某些礦物質(zhì)）不僅用于生長和生產(chǎn)，如肉、蛋或牛奶，而且在基本水平上，涉及機(jī)體成分的退化和替換的自然維持過程。這種組織“周轉(zhuǎn)”（turnover）是所有生物的一個(gè)顯著特征。還有其他的營養(yǎng)物質(zhì)（如礦物質(zhì)和維生素這些獨(dú)特的有機(jī)分子）是常規(guī)用量小且非常特殊的物質(zhì)，而且不能在體內(nèi)合成，它們可作為大量生化反應(yīng)的關(guān)鍵因子，可參與能量提供或機(jī)體組織成分構(gòu)建過程。通常情況下這些相互關(guān)聯(lián)的生化反應(yīng)或代謝途徑在各種動(dòng)物體內(nèi)都是一樣的。然而，將物種與特定食物來源聯(lián)系起來的進(jìn)化策略反映在特定物種所需要的飼料成分或營養(yǎng)物質(zhì)的性質(zhì)和相對數(shù)量上存在一些差異。
動(dòng)物的需求取決于品種、年齡和發(fā)育階段，以及產(chǎn)品的性質(zhì)（如蛋、胎兒的生長和發(fā)育、牛奶或肉的生長）。研究為大多數(shù)畜禽提供了計(jì)算這些需求的指導(dǎo)方針，這些研究主要基于動(dòng)物的體重、形成所需產(chǎn)品的特殊要求，以及用于該類產(chǎn)品的營養(yǎng)素的效率。
三、飼料科學(xué)
通常用作飼料的大多數(shù)植物或動(dòng)物的化學(xué)組成都可以在飼料原料成分表中找到，飼料原料成分表是聯(lián)系飼料原料與動(dòng)物營養(yǎng)需要量的一個(gè)橋梁。直接分析飼料原料可以更好地預(yù)估飼料的價(jià)值。
當(dāng)一種新的物質(zhì)或工業(yè)副產(chǎn)品作為潛在的動(dòng)物飼料或人類食物來源引起人們的注意時(shí)，首先要進(jìn)行化學(xué)分析。接著，在分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行飼養(yǎng)試驗(yàn)，將新材料加入到配方中，以觀察動(dòng)物的反應(yīng)。然而，對于已知和未知飼用價(jià)值的飼料原料，化學(xué)成分本身并不能確定化學(xué)成分或其消化產(chǎn)物被吸收的程度。這就需要更多的方法去評定，這些方法可能依賴于飼料原料組分的物理屬性和化學(xué)結(jié)構(gòu)知識(shí)。在某些案例中，已經(jīng)制定了標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)、物理或生物試驗(yàn)方法，來說明營養(yǎng)物質(zhì)在何種程度上可供動(dòng)物食用。這一領(lǐng)域的新方法正在穩(wěn)步發(fā)展，以便使給定的飼料原料能夠滿足動(dòng)物的要求。本專題中俞培強(qiáng)和Prates的文章《飼料的分子結(jié)構(gòu)與動(dòng)物營養(yǎng)物質(zhì)利用率和有效性的關(guān)系——一種新方法》就是嘗試來解釋這個(gè)問題的。
潛在的可用飼料原料也可能含有有害（甚至有毒）的成分。纖維作為飼料中難以消化的成分，可稀釋營養(yǎng)成分和限制采食量。在某種程度上，腸道健康的顯著獲益與低纖維含量有關(guān)。本專題中Agyekum和Nyachoti的文章《高纖維日糧對豬營養(yǎng)和代謝的影響綜述》是研究飼料科學(xué)這個(gè)領(lǐng)域典型的文章。
對于通常食用牧草纖維基礎(chǔ)日糧的動(dòng)物來說，如反芻動(dòng)物（綿羊和牛），了解動(dòng)物的消化生理以及受飲食影響的腸道微生物發(fā)酵過程的參數(shù)性質(zhì)是很重要的。在發(fā)酵過程中，特別是在腸道微生物群降解纖維碳水化合物的過程中，會(huì)產(chǎn)生甲烷。甲烷是一種重要的、強(qiáng)烈的和不受歡迎的溫室氣體。添加物質(zhì)來抑制甲烷生產(chǎn)，如果可能的話，推動(dòng)生產(chǎn)對動(dòng)物直接有益的發(fā)酵產(chǎn)品，是該領(lǐng)域的另一目標(biāo)。本專題中Morrison等的文章《利用六氟化硫示蹤技術(shù)預(yù)估不同年齡階段的放牧荷斯坦奶牛甲烷排放量》就涉及了這方面。這篇文章還提供了一個(gè)例子，說明示蹤方法用于估計(jì)代謝終產(chǎn)物的生產(chǎn)速率，有助于評估動(dòng)物在開放環(huán)境中的消化和代謝過程。
隨著新的潛在飼料的出現(xiàn)，以及非營養(yǎng)物質(zhì)添加到飼料中以提高采食量或飼料轉(zhuǎn)化率，研究將繼續(xù)下去。例如，過去動(dòng)物飼料中廣泛使用抗生素來改善動(dòng)物的性能。鑒于全球?qū)股啬退幮约?xì)菌感染引起的人類死亡率和發(fā)病率的日益關(guān)注，此做法不能繼續(xù)下去。因此，可替代抗生素的食欲興奮劑、生長促進(jìn)劑、保健品和中草藥，正在被測試其在陸地和水生動(dòng)物生產(chǎn)系統(tǒng)的有效性。本專題中蒲紅宇等的文章《中草藥在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進(jìn)展》關(guān)注的就是這個(gè)領(lǐng)域的一個(gè)方面。另一種視角在本專題中覃思和侯德興的文章《植物化學(xué)物質(zhì)的生物功能及其在家畜中的應(yīng)用研究——以Nrf2 /Keap1系統(tǒng)為目標(biāo)》中有所體現(xiàn)。
某些化學(xué)物質(zhì)，如氨基酸或抗氧化劑的含量升高，可能有直接的代謝效應(yīng)，從而提高動(dòng)物的性能。本專題中張博等的題為《低蛋白日糧中添加亮氨酸通過雷帕霉素靶蛋白信號(hào)通路增加成年大鼠骨骼肌重量及蛋白質(zhì)合成》的研究，就是在動(dòng)物模型中測試這種可能性，從而用于評估實(shí)驗(yàn)效果和識(shí)別可能的機(jī)制。
隨著對環(huán)境健康和飼料轉(zhuǎn)化生長效率目標(biāo)的要求越來越高，海洋和水生動(dòng)物的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和飼料轉(zhuǎn)化的發(fā)展受到了極大的關(guān)注。在開放水域環(huán)境中測量動(dòng)物的變化成為挑戰(zhàn)，但這是改進(jìn)這種動(dòng)物飼養(yǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。需要嚴(yán)格的方法來進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)測量。一種方法是通過數(shù)學(xué)建模，該數(shù)學(xué)模型基于來自封閉環(huán)境或流動(dòng)室中測量的試驗(yàn)動(dòng)物的代謝終產(chǎn)物和排泄物稀釋率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。只有這樣，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)家才能應(yīng)對飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)踐的挑戰(zhàn)，提供最佳營養(yǎng)，以滿足水產(chǎn)動(dòng)物的攝食行為。
四、產(chǎn)品保證的依據(jù)
在國內(nèi)和國際貿(mào)易的最高層次上，市場設(shè)置規(guī)范和要求質(zhì)量保證。這意味著飼料來源、所有添加劑、生產(chǎn)系統(tǒng)和動(dòng)物產(chǎn)品（不論是否加工）必須對消費(fèi)者是安全的，必須符合倫理要求。相應(yīng)的，這些要求可追溯以確保在問題的源頭能及時(shí)有效地處理違規(guī)。
五、總結(jié)
當(dāng)代動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)和飼料科學(xué)的研究主要涉及以下領(lǐng)域：
（1）完善家畜類型和品種飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫，以及完善已被指南涵蓋但缺乏所需精度的飼料等級(jí)；
（2）明確還不具備飼喂標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)物的需求；
（3）分析可能提供營養(yǎng)來源但還沒有確定價(jià)值的飼料原料；
（4）建立并運(yùn)用更好的方法，對碳水化合物、纖維、蛋白質(zhì)、脂類等飼料中重要營養(yǎng)成分進(jìn)行物理化學(xué)分析，以便與攝入量、消化速度和程度相關(guān)聯(lián)；
（5）建立并應(yīng)用分析方法，來確定飲食中可能對營養(yǎng)物質(zhì)消化或吸收產(chǎn)生不利影響的組分的存在和效力；
（6）研究攝食行為、消化過程和新陳代謝；
（7）發(fā)展飼養(yǎng)系統(tǒng)，確保動(dòng)物獲得適當(dāng)數(shù)量的飼料，盡可能保持一致或盡可能接近最佳飼料量，同時(shí)避免浪費(fèi)；
（8）探索特殊情況，例如，牧場或草場的牲畜或水生動(dòng)物的補(bǔ)充飼養(yǎng)，其中一些飼料在動(dòng)物所處環(huán)境中是天然存在的，但是補(bǔ)充飼料可以提高動(dòng)物的生產(chǎn)力；
（9）按照市場要求（也稱為“標(biāo)簽上的誠信”），提供有據(jù)可依的產(chǎn)品安全和質(zhì)量保證。
轉(zhuǎn)載：互聯(lián)網(wǎng)（侵權(quán)請聯(lián)系刪除）
