各营养物质的营养原理

一、各营养物质的营养原理

1．六种营养物质

（1）水分。饲料水分据其测定方法分为游离水和吸附水。①游离水：指在65～70℃下干燥所失去的水分。②吸附水：指半干或风干物在100～105℃下干燥至恒重所失去的水分。③干物质：是指饲料在100～105℃的恒温下，充分干燥，余下的有机物的重量，是衡量营养成分多寡的一个重要指标。

不同饲料的水分含量不同，一般保存饲料的水分以不高于14%为宜。

（2）粗蛋白质（crude protein，CP）。粗蛋白质即饲料中所有含氮物质总称，包括真蛋白质（纯蛋白质）和非蛋白含氮物（non－protein－nitrogen，NPN）。

几种饲料中NPN占总氮的百分比：青饲料40%，甜菜50%，青贮饲料30%～60%，马铃薯30%～40%，麦芽30%，成熟籽实3%～10%。

不同饲料蛋白质换算系数不一样。如玉米6．25，豆类5．46，棉籽5．3，小麦粉5．83，大麦5．83，黑麦5．83，全脂大豆粉5．72。不同饲料CP的含量及质量均不同。

（3）粗脂肪（ether extract，EE）。饲料能溶于乙醚的所有物质的总称，包括真脂肪和类脂质，类脂质又包括游离脂肪酸、磷脂、糖脂、脂蛋白、固醇类、类胡萝卜素、脂溶性维生素等。植物油脂含不饱和脂肪酸高。

（4）粗纤维（crude fiber，CF）。粗纤维是植物细胞壁的主要成分，主要由纤维素、半纤维素、木质素、多缩戊糖、角质等组成。几种饲料中CF的大致含量（%）：蒿竿类26～48，青干草23～36，糠麸类10～29，籽实类2～9，多汁饲料类1～2。

（5）粗灰分（crude ash，CA）。指饲料中全部无机元素的氧化物或盐类，是饲料样品在550～600℃下灼烧至恒重后余下的残渣，主要矿物质元素的氧化物，含有少量的杂质如黏土、砂石等。

（6）无氮浸出物（nitrogen－free extract，NE）。饲料干物质中除CP、EE、CF、CA以外，其他所有物质的总称，主要包括多糖类淀粉、双糖、单糖等。

2．蛋白质营养

（1）蛋白质的组成结构。蛋白质由各种氨基酸组成。动植物体蛋白质的氨基酸只有20种。组成蛋白质的元素有C、H、O、N、S，少数含有P、Fe、Cu、I等。

（2）蛋白质的营养生理作用。供体组织蛋白质的更新、修复以及维持体蛋白质现状；用于生长（体蛋白的增加）；组成机体各种激素和酶类等具有特殊生物学功能的物质；作为部分能量来源（图2－1）。

（3）蛋白质、氨基酸的质量与利用。蛋白质的质量是指饲料蛋白质被消化吸收后，能满足动物新陈代谢和生产对氮和氨基酸需要的程度。饲料蛋白质愈能满足动物的需要，其质量就愈高，其实质是指氨基酸的组成比例（模式）和数量、特别是必需氨基酸的比例和数量愈与动物所需要的一致，其质量就愈好。

必需氨基酸：在鱼虾体内不能合成或者合成量很少，不能满足它正常的生理需要，必须由饲料中供给的氨基酸。

非必需氨基酸：鱼体能够自身合成而不需要从饲料中获得的氨基酸。

氨基酸平衡：指饲料中必须氨基酸种类齐全，且含量及其比例符合鱼虾需要。

理想蛋白质：指这种蛋白质的氨基酸在组成和比例上与动物所需的蛋白质氨基酸的组成和比例一致。

图2－1　蛋白质在鱼体内代谢

（4）蛋白质营养价值的评定。蛋白价（protein score，PS）：指待测蛋白质的必需氨基酸含量与标准蛋白质中相应的必须氨基酸含量的百分比，其比值最低的那种必需氨基酸的比值，则为该待测蛋白质相对于标准蛋白质的化学比分。此指标未考虑其他必需氨基酸的缺乏，只能说明与标准蛋白质相比较，各种蛋白质第一限制性氨基酸缺乏的程度。

增重率（%）＝（W_t－W₀）／W₀×100（W t指终末体质量，W0指初始体质量）

蛋白质效率（protein efficiency ratio，PER）＝体重增加量／蛋白质摄取量×100，即动物食入单位蛋白质的体增重。

（5）影响蛋白质消化吸收的因素。首先是动物因素，包括种类、生长阶段和生理状况；其次是饲料因素，包括淀粉含量、纤维水平、蛋白酶抑制因子和非淀粉多糖等等；再其次是水温，在一定范围内，水温升高，水产动物代谢强度增强；最后是加工工艺，包括粉碎粒度、调质时间、温度、蒸汽压力及饱和度。

3．碳水化合物的营养

（1）碳水化合物的一般生理功能。糖类及其衍生物是鱼虾体组织细胞的组成成分；提供能量；是合成体脂的重要原料；当饲料中含有适量的糖类时，可减少蛋白质的分解供能，同时ATP的大量合成有利氨基酸的活化和蛋白质的合成，从而提高了饲料蛋白质的利用率。

（2）水生动物对碳水化合物的利用特点。鱼虾利用糖类的能力较其它动物低，且随鱼的食性、种类不同差异很大，其原因为：胰岛素量不足；糖代谢机能低劣。

不同种类糖类的利用率随鱼的种类而异。有些鱼类对低分子糖类的利用率较高分子糖类高，但有些鱼类的研究表明，不同分子量的糖类利用率相似或对糊精、淀粉的利用率略高于单糖。鱼类对低分子糖类的消化率高于高分子糖类，而对纤维素则几乎不能消化。肉食性愈强的鱼对糖类的利用能力愈低。

4．脂类的营养

（1）脂类的种类和性质。按其结构分为中性脂肪（油脂或甘油三脂，是三分子脂肪酸甘油形成的脂类化合物）和类脂质（有的成脂，有的不成脂，常见的醋、磷脂、糖脂、固醇）。而脂类的性质决定于脂肪酸。

必需脂肪酸（essential fatty acid，EFA）：凡动物体内不能合成，必须由饲料供给，或能通过体内特定先体物形成，对机体正常机能和健康具有重要保护作用的不饱和脂肪酸称EFA。它们在化学组成上：两个或两个以上双键的不饱和脂肪酸。

（2）脂类的生理功能。鱼虾类组织细胞的组成成分，如磷脂、糖脂参与构成细胞膜，各组织器官都含有脂肪，脂肪是体内绝大多数器官和神经组织的防护性隔离层，保护和固定内脏器官；重要的能源物质，也是鱼虾能量贮备的一种最好形式；是脂溶性维生素的溶剂，有利于其在体内的运输；可作为某些激素和维生素合成原料；节省蛋白质，提高饲料蛋白质的利用率。

磷脂是鱼虾饲料中一种不可缺少的营养成分，可促进饲料消化并加快饲料脂类的吸收，提供和保护饲料中不饱和脂肪酸以及提供未知生长因子等。虾一般不能合成磷脂，鱼虾饲料中天然存在的磷脂一般不能满足需要。草鱼饲料中添加磷脂，可促进草鱼肝脏对n－3多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，PUFA）的生理合成和防止脂肪肝的产生。

胆固醇是甲壳类动物必需的营养素。蜕皮激素的合成需要胆固醇，而甲壳类动物包括虾，体内不能合成胆固醇，需由饲料供给。胆固醇有助于虾转化合成维生素D、性激素、胆酸、蜕皮素和维持细胞膜结构完整性、促进虾的正常蜕皮、消化、生长和繁殖。

（3）脂肪的消化与利用。鱼虾能有效地利用脂肪并从中获取能量，但对脂肪的吸收利用受多种因素的影响，其中脂肪的种类对脂肪的消化吸收率影响最大，对熔点低的脂肪消化吸收率高。饲料中Ca含量过高，多余的Ca与脂肪螯合，使脂肪消化率降低，充足的P、Zn等矿物质可促进脂肪的氧化，避免脂肪在体内大量沉积。维生素E防止并破坏脂肪代谢过程中的过氧化物。胆碱是合成磷脂的主要原料，胆碱不足，脂肪在体内的转运和氧化受阻，导致脂肪肝。饲料中EFA缺乏，不同的鱼表现不一样（食欲下降、生长受阻、免疫力下降）。

5．维生素的营养

存在于天然食物中间或者由动物体内外微生物合成的一类由C、H、O间或有S、N等元素组成的低分子化合物，它们在动物体内含量很小，不是结构物质及能源物质，而是以辅酶和催化剂的形式参加体内代谢多种化学反应，从而保证机体组织器官的细胞结构和功能正常，维持健康和生产。动物对它们的需要量尽管很小，但缺乏会引起代谢紊乱，影响健康甚至生命的一类物质，必须由饲料供给。按其溶解性分为脂溶性维生素，包括维生素A、维生素D、维生素E和维生素K，和水溶性维生素，包括硫胺素（维生素B₁）、核黄素（维生素B₂）、胆碱（维生素B₄）、烟酸或烟酰胺（维生素B₅）、吡哆素（维生素B₆）、生物素（维生素B₇）、叶酸、氰钴素（维生素B₁₂）、肌醇、维生素C等。

对于脂溶性维生素，动物组织有较强的积蓄能力，大量添加可能造成中毒，对于水溶性维生素则很少在组织中积蓄。一旦供应不足就易造成缺乏症，如供给过多，会经肾脏排出，一般不会表现出中毒。

维生素在饲料中的添加量受诸多因素的影响。首先是鱼的种类、生长阶段。主要是通过相应的酶对动物生理活动和生长性能发挥影响，不同种类的鱼对营养物质的利用能力、停放途径存在一定差异，因而对其需要略有不同。幼龄鱼由于其代谢强度大，生长快，故需要量相对增多；其次是鱼的生理状态。逆境条件下，以增强鱼类对环境的适应能力和对疾病的抵抗能力，故应增加；再其次是饲料原料中维生素的利用率。消化道内微生物可合成一定量的某些维生素，但鱼类消化道较短，食糜通过时间较快，故此作用有限。最后是水生动物的食物来源及养殖业的集约化程度。

6．矿物质营养

矿物质元素是动物营养中的一大类无机营养素，自然界中存在100多种矿物元素，现已确认动物体组织中含有45种矿物元素，但并非动物体内的所有矿物元素都在体内起营养代谢作用，即并非都是其饲料所必需提供的，现已发现有26种为所必需。

矿物质在鱼体质量中占3%～5%，不含能量，广泛地参与各种代谢。

作用：①参与新陈代谢中的许多酶促反应，与三大营养物质代谢有关；②维持体液的酸碱平衡和细胞的渗透压，保持细胞的正常形状；③维持肌肉、神经组织的正常兴奋性；④是形成骨骼、鳞片的主要成分，故起支架作用。

水生动物对矿物质元素的吸收利用的影响因素：①矿物质的吸收与水环境的关系。鱼虾类除了由消化道吸收饲料中的矿物质外，还可直接由鳃及皮肤吸收矿物元素。鱼虾类的矿物质营养及代谢受环境影响很大，淡水、海水、软水、硬水所含矿物质的种类和浓度相差很大；②影响矿物质吸收利用的因素。首先是品种和生理状态。年龄、发育阶段、有无疾病以及是否处于应激状态，应激状态时，则矿物质需要量增加，吸收率增加；其次是鱼虾体内矿物质贮存状态。当贮存量充足时，则对其利用率差；再其次是矿物质的化合结合形态。水中溶解度越高，利用率越好，氨基酸微量元素螯合物的利用率优于相应的无机微量元素；最后是饲料营养成分。如维生素C可增强铁的吸收率，植酸和单宁酸则降低铁的吸收，饲料中有机成分可导致矿物质利用率的升高或降低，如日粮中能量、蛋白质水平决定了体内的代谢水平，饲料中所含的矿物质也需与之相适应，矿物质间的协同与拮抗作用等。

7．能量营养

（1）能量营养的意义。有机体从外界摄取营养物质的第一需要是为了供给生命活动的能量需要，动物在其生存过程中，一切生命活动都需要能量。鱼虾在生命活动过程中消耗了营养物质，释放了其中的能量，另外还有一部分能量贮存于体内。根据能量守恒定律，输入的能量应该等于输出的能量与贮存的能量之和。

如果能量输入大于能量输出，则能量贮存为正值，这时组成鱼体的物质增加，其表现为鱼、虾体生长和体重增加。如果在饥饿和静息的条件下，既没有通过摄食输入能量，也没有通过作功输出能量，则输出的热能＝－能量贮存，也就是说，机体产生的热量来自消耗体内贮存的物质，这时鱼体消瘦，体重减轻。

由此可见，鱼、虾在养殖过程中不断增重，就要不断给鱼、虾输入能量，且要保证输入的大于输出的能量。已知鱼、虾类能量输入的方式是在养殖条件下通过给其投喂饲料，由其摄食来获取。因而在鱼、虾饲料中不仅要含有鱼类必需的各种营养，而且更为重要的是要满足鱼、虾的能量需要。

（2）能量的来源。饲料中三大营养素：即蛋白质、脂肪、糖类。无机盐大都被氧化成稳定态，维生素含量极微，含能量少，故不作为能量营养物质。各种物质氧化时释放能量的多少与其所含的元素种类和数量有关。有机物分子中只有C、H元素与外来的O元素化合才产生热量。物质分子中C、H元素含量高，产热量就高。

总能（GE）：指单位饲料中所有有机物彻底氧化生成二氧化碳、水及其他气体的同时所放出的热量（燃烧热）。

消化能（DE）：指单位饲料的总能与相应份量的粪能之差。

代谢能（ME）：摄入单位重量饲料的总能与由粪、尿及鳃排出的能量之差。

三大有机物间的关系：单从能量角度来看，三者可以互相转化，故当脂肪和糖类供给不足时，蛋白质便主要作为能量被消耗。若充分供给脂肪或糖类，就可保证鱼体对能量的需要，也就可减少蛋白质作为能量被分解代谢。而增加蛋白质在体内的积蓄，即产生脂肪或糖类对蛋白质的节约作用。只有在满足鱼类蛋白质的最低需要量时，增加能量才会对蛋白质有节约作用，也只有当鱼类能量的需要量达到最低标准以上时，增加蛋白质才能使动物有效地生长。