代谢能、净能...吃进嘴里的「能量」最后都去哪儿了？| 动物 ...

昨天一位朋友问，能不能写一篇关于能量的根本常识？

写纤维正写得头晕的我，赶紧点颔首：好！

因现在天在碳水化合物系列中来穿插一篇「能量」

--- 恰好，饲料能量大多都来自于碳水化合物。

配合着读，结果更好哦

在超市买零食的时辰，你会去看食品标签上的卡路里含量吗？囔囔着减肥的时辰，你会计较明天吃的卡路里有没有吃超标吗？

是的，越来越多的人在平常生活中起头关注卡路里了——「卡路里」(calorie) 就是表述能量的传统单元 ——1卡是将1克水升高1摄氏度所需的能量。这个能量现实上是很少的，是以在食品行业，大师熟知的卡路里本色上是一千卡(kcal)， 我们也称为大卡, 用首字母大写的Calorie来暗示。

在满足了温饱以后，我们关注食品能量水平大多都是为了避免长胖；畜牧动物却恰恰相反，它们的方针是最优化地发展和生产。而饲料的能量水平以及它与别的营养物资的比例（比如能量卵白比）在很洪流平上决议着动物的采食量与生产性能，也极为关键地左右着饲料本钱（能量约占饲料本钱的70%）。是以，能量水平是营养学家配制饲料时很是重要的考量身分。

在动物营养中，常用的热量单元除了千卡（kcal）之外，还有兆焦耳（MJ）。后者是国际营养科学协会采用的标准单元。它们相互之间可以经过公式换算 「1kcal = 4.184 kJ」。比如小鸭料的能量水平能够为3000 kcal/kg， 或是12.55MJ。

那末，能量究竟是什么呢？

能量是什么？

学术上，能量的界说是「做功的才能」；文学上，能量即是「生命的燃料」。我们和动物一切的活动，包括呼吸、心跳、血液循环、肌肉活动、发展滋生、生产产物（如蛋、奶、毛、娃等）都需要能量。在动物体内，能量转换和物资代谢密不成份——动物只要经过降解营养才能获得能量，反过来，又只要操纵这些能量才能实现物资分解。

饲料中能量之源首要为碳水化合物、脂肪、和卵白质这三大营养物资。这些有机物资在代谢的同时陪伴着能量代谢。简单来说，它们的化学键中贮存着化学能。在动物摄取后，经过消化吸收，再在体内经过糖酵解、三羧酸循环、细胞呼吸等一系列进程开释出能量，终极以“细胞的能量货币”「ATP」的形式满足机体需求。#一个葡萄糖能发生几多ATP乃生化&营养学必考题#来算算看？

算清楚了吗？公布答案啦 ——一个葡萄糖完全氧化分化后可发生32个ATP；而一个脂肪酸按照其碳链长度和饱和水平，氧化分化后可发生的ATP数分歧，但都远远高于葡萄糖。比如硬脂酸（18个碳的饱和脂肪酸）可发生146个ATP。

不可思议，饲料的能量水平自然与这三大营养各自的含量间接相关，脂肪含量越高，能量越高。可是脂肪价格高，增加量相对有限；而卵白质就更贵了，用来做为首要能量不但不划算，还会增加动物肝脏和肾脏的负担。是以，物美价廉的碳水化合物当之无愧地成为供给饲料能量的主力军。

能量流向图

在之前的文章中，我曾具体写过这三大营养物资的消化吸收（戳文末链接）。既然营养物资不成能被100%消化吸收，那末自然地，饲料中的能量也不成能完全被动物所操纵。

那末，吃进嘴里的能量城市去向何处呢？

按照「能量守恒定律」，可以想像，进口的能量不是进来了，就是留下了。进来的能量又可经过度歧的路子（排尿，粑粑，or 排气），这些是身材没能用上的能量，都是损失。而留下的能量要末在身材内供保持根基生命活动所用，要末，则用于发展和生产。

把这个进程画出来，就是下面这张图。能否是了如指掌。

其中，「总能」(gross energy)是饲料完全氧化熄灭所开释的全数能量，就是进口的能量。上面说过，进口的能量不成能完全被动物所操纵，是以，总能现实上并不能说明什么题目。总能高的质料能够并不可以被动物所消化吸收（拜见熊猫吃竹子），而总能低的质料有能够又会很洪流高山被操纵。

将总能减去穿肠而过的「粪能」(fecal energy)即是「消化能」（digestible energy) ——这是饲料中可消化营养所含的能量。一般情况下，粪能是能量中损失最大的部分，比如猪的粪能约达20%， 反刍动物吃精料时约20-30%， 吃粗饲料时则可达40-50%。

接下来，消化能又将分出一部分去完成代谢进程，主如果卵白质的代谢。这一部分的代谢产物，即是经过尿液排挤。对单胃动物而言，将消化能减去尿能(urinary energy), 就是「代谢能」(metabolizable energy; ME)。对于反刍动物而言，由于瘤胃发酵功用强大，发生大量的气体（如甲烷），是以还需减去气能 (gaseous energy)。

在研讨中，消化能和代谢能怎样测定呢？很简单间接——在一段特按时候内（凡是为几天），在正确测得动物采食量的情况下，拿饲料样品去测个总能，再拿粪样、尿样去测个总能，减一减，就获得答案。

但也没有那末简单啦。消化能和代谢能还能分为「表观」或是「真」能值。

表观消化能 = Apparent DE; ADE;
真消化能=True DE; TDE
表观代谢能 = Apparent ME; AME;
真代谢能 = True ME; TME

为什么会有表观和真能值之分呢？这是由于在动物的粪便中，除了那些“外来的”没被消化的营养物资之外，还包容了“内源”的排泄物(Endogenous loss)，比如消化道微生物和它们的代谢产物、消化道排泄物（如消化酶）、黏膜脱落细胞等；在尿液中，也有“内源”卵白质的代谢产物。是以，在粪样或尿样中所含的能量现实上比自己未消化部分的能量要高。假如只是纯真地减一减，获得的表观能值就低估了饲料的营养代价。所以需要扣除内源损失，获得真能值。

TDE = ADE + Endogenous loss
TME = AME + Endogenous loss

所以，ADE、TDE是更正确的暗示方式。只是，在现实研讨中，内源损失很难正确地测定，尝试的操纵和设想有很多讲求，费时吃力，是以少有人做。而我的硕士导师、NRC标准编委之一「Dr. Carl Parsons」另辟门路，采用将盲肠手术切除后的至公鸡（以避免微生物的影响），定量饲喂饲料或饲料质料，收集粪尿测其能值；同时操纵断食后的至公鸡来丈量内源氮，从而计较TME。同时，这个方式还可以较为正确地测定一切氨基酸的消化率，省时省力，几十年来为家禽行业供给了大量贵重的质料营养代价的数据。这个方式，我们称之为 「Precision-fed cecectomized rooster assay」。想当初刚进尝试室就被拉去给公鸡做盲肠切除手术，也是好玩的回忆。

好，到了代谢能，就离真正被动物所操纵的能值不远啦。唯一还需要减去的，叫做「热增耗」(heat increment)。我们刚刚饱餐一顿后能否是城市忽然感觉好热？这即是热增耗 ——是采食以后短时候内的产热。它来自于消化进程的产热、营养物资代谢的产热、与代谢相关的器官肌肉活动的产热、以及发酵产热。

这部分热量一般没有用处，但在严寒的时辰可以帮助御寒。卵白质因其复杂的消化代谢进程，所以热增耗最高，碳水化合物和脂肪的热增耗则相对较少。大师冬季爱吃羊肉就是这个事理。据我掐指一算，美国群众爱喝冰水应当也和他们的高能高卵白饮食习惯有关——热增耗太高，必须得降降温哇。

代谢能减去热增耗后剩下的能量，称之为「净能」(net energy)。这一部分，我们可再分为保持净能和生产净能。望文生义，「保持净能」就是保持需求， 来保证根基的生命活动、体温恒定战争常活动；而「生产净能」就是“过剩”的能量，自己不需要，便发配给长肉、产蛋、产奶用啦。

总结一下

「总能」是饲料中能够被操纵的全数能量
「消化能」反应动物对该饲料的消化状态
「代谢能」反应动物对该饲料的代谢状态
「净能」反应动物对该饲料的能量贮存和利用状态

而从总能到净能这一个进程中所损失的一切热量，非论是从什么路子散失的，它真的就是损失，对动物的生命没有任何感化。

能量系统

我们想方想法地优化能值表述方式和丈量方式，在分歧动物中评价分歧饲料和质料营养代价，目标是为了拿到最正确的数据，以求在现实生产配方中到达「精准营养」的目标。

讲到这里，我们可以很明显地看出，净能(NE) 一定是最正确的评价系统，它能与产物慎密联系，可以按照生产需要间接预算配方需求。可是，净能系统又比力复杂，由于任何一种饲料若用于分歧目标的动物生产（长肉vs.下蛋），其净能值城市分歧。同时，净能的测定难度较大，主如果气能、热增耗难以测定。

在明天，反刍动物的能量需求用净能系统来暗示，由于它们的气能、热增耗都大得不成轻忽，不用净能系统就太不正确了。而对于单胃动物而言，由于气能、热增耗相对很小，不斟酌业舯坫okay。家禽的尿和粪都是从泄殖腔一并排挤，理论上采用常规消化尝试是没法测定消化能的，是以今朝行业内普遍采用代谢能系统。而消化能系统则是今朝猪营养需求上大多所采用的系统。对猪而言，消化能和代谢能之间实在不同不大大要可以按「ME = DE x 0.96」来计较。

但近年来，国内外很多动物营养学家已起头动手研讨「净能系统」在单胃动物中的利用。今年的国际家禽年会上，来自法国INFA研讨机构的Jean Noblet博士就此做了一个很是好的报告，分享了他们为优化在单胃动物中测定净能的方式已获得的不小停顿。在国内，7月底召开的首届「能量营养」学术会议上，包括李德发院士在内的很多专家也呼吁了转型净能系统的重要性。

简直，净能比DE、ME更能切确地反应动物的能量需求、评价饲料的有用能值。利用净能系统可使日粮的能量水平降到最低，饲料配方本钱降到最低，废氮排泄降到最低（削减情况净化），而且可以帮助营养师们更公道地操纵副产物、优化日粮。

向前看，净能系统应当是未来评定一切动物需求和饲料营养代价的趋向。但要成功转换到净能系统，今朝数据库的材料还太少、测定方式还不够完善，仍有大量的工作需要行业和科研单元配合去尽力。

奶牛的能量流向表示 ——只要约40%的摄取能量终极被用于保持生命和生产

所以呀，“能量”这一个简单的词语，在动物营养中包容着丰富的意义呢。能量在动物体内的流向、饲料的营养代价评定、动物的能量需求评定、分歧的测定方式，分歧的表述方式，分歧的能量系统...

下一次去超市看到食品标签上的卡路里，你就晓得了，这个暗示“总能”的数值，实在并不能代表什么。还是别看了，安心吃吧！人间万物，惟有美食不成辜负呀

-End-

注：本文首发于公众号「曦曦博士」2018年8月16日，接待关注。

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