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动物营养学
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研究饲料中的能量、蛋白质、矿物质、维生素四大类营养物质通过饲养动物转化为肉、蛋、奶、毛、役力、动物模型、观赏等畜产品形式的生理生化机制的学科。人也属动物,但一般动物营养学的研究重点以家畜、家禽、水生动物、两栖动物、实验动物、宠物等为对象。

早期的动物营养学研究可溯源于17世纪后叶。在能量代谢方面首推拉瓦锡 (A. L. Lavoisie, 1743~1794)与拉普莱斯(P. S. Laplace, 1749~1827)等,他们首先提出了营养物质进入动物体后的氧化还原理论,并以鼠、雀为实验动物,设计了可容小动物的测热装置刍型,当视为今日能量代谢理论的奠基者。近两个世纪来, 相继有德国的泰尔 (A. D. Thaer, 1782~1828)、利比格(Liebig, 1803~1873)、亨内柏格(Hen-neberg, 1825~1890)、斯托曼 (Stohmann)、曾茨(N. Zuntz,1849~1920)及美国的阿特沃特(W. O. At-water, 1844~1907)、亨利 (W. A. Henry, 1850~1932); 英国的劳斯 (Lawes, 1814~1900)等均系动物能量代谢研究的先驱。及至20世纪中叶以后,世界各国因地制宜,先后发表其能量代谢体系,如北欧的斯堪的那维亚大麦饲料单位体系, 德国的净能——淀粉价饲料单位体系, 美国的可消化总养分饲养体系及消化能、代谢能、净能饲养体系,荷兰的新能量饲养体系,法国的反刍家畜新能量饲养体系, 瑞士的反刍家畜饲养体系,前苏联的燕麦饲料单位、有机物单位饲养体系以及中国的奶牛能量单位、肉牛能量单位体系等均系在实践中不断总结, 不断完善。

在蛋白质营养研究方面,首推19世纪初的荷兰化学家马尔德 (G. J. Mulder, 1838) 提出的 “最原始的”说, 即从希腊文“Пρоτо”转化而来, 乃为今日蛋白质(protein)一词的辞源。中文早期译作“朊”即根据这一原义而来,但因蛋白质一词沿用已久,“朊”字未能普及。18世纪后期苏格兰的拉瑟福德(D.Rutherford, 1772) 和英格兰的普里斯特利(J. Priestley, 1733~1804) 虽然发现了氮素, 但关于这种元素对动植物的重要性却知之甚少。1841年德国科学家利比格(J. Von Leibig)发表了通过含氮量可测出蛋白质及判定其蛋白质价值的文章,1881年耶基达(J. Kjeldahl) 发明的凯氏定氮法迄今仍被作为常规方法应用。1902年费希尔(E. Fischer)发现氨基酸并就氨基酸的化学结构、化学键——肽键的性质进行了研究。嗣后由李比希的学生沃伊特 (C. Von Voit) 以及沃伊特的学生爱特沃特等相继对人的蛋白质需要量进行了大量的研究。经过几代人的努力,从20世纪初到中叶, 才不断揭示出蛋白质对动物体的内涵性生理功能,如萨默(J. B. Summer, 1927)证明了酶是一种蛋白质,桑格(F.Sanger, 1950)描述了胰岛素的实际氨基酸顺序, 克里克 (F. Crick) 和沃特森 (J. Watson,1953)描述了去氧核糖核酸(DNA)的分子结构等一系列重大突破之后乃使蛋白质、氨基酸在动物营养学、动物生理学以及遗传学等方面的认识逐渐深化。

在蛋白质营养理论的应用方面许多先进国家都定期或不定期地发布有关于饲养动物在不同生理阶段及不同生产性能条件下对蛋白质、氨基酸的需要量或建议量。特别是20世纪后期对蛋白质、氨基酸的生物学效价,不同饲养动物的理想蛋白质模式,不同氨基酸自身之间以及与其他养分之间的互补、颉颃规律也有大量深入的研究。有试验证明,在特定条件下,理想蛋白质中的氨基酸利用率可接近100%。

在维生素的研究方面,虽然早在18世纪便发现起因不明的坏血病和脚气病,但一直未能和维生素联系起来,直到20世纪初虽然逐渐猜测或认识一些“未知因子”,但往往却被误认为是蛋白质缺乏症,如日本海军军医总监高木兼宽 (Takaki Kanehiro, 1880) 曾用肉类、牛奶、疏菜改善膳食,降低了海军的脚气发病率,付出了高昂的军费代价,但却未能找到脚气病与维生素B1的关系,直至铃木梅太郎(1911)用乙醇从米糠中提出的结晶 (oryzanin), 获得治疗效果后才使人们对维生素B1有了进一步的认识。无独有偶,年轻的波兰生物学家芬克(C. Funk, 1912)博士也大体在同一年代用米糠在治愈鸟类脚气类似症上获得疗效。因此,很难论断维生素的发现源始于某一个人。有文献记载者可溯及英国海军军医林德(J. Lind, 1747)用桔汁治愈坏血病;但首先提出维生素(vitamines)这个术语是芬克,1922年芬克又将其改写为“vitamins”一直沿用至今日。麦科勒姆和戴维斯(E. V. McCollum and M.Davis,1913)首先提出将维生素分为“脂溶性A”和“水溶性B”两大类。科学家们在确定维生素的化学成分之前, 一般把维生素依字母顺序或根据其营养作用的第一个词的首字命名,如脂溶性维生素A、D、E……,水溶性维生素B1、B2等,而维生素K则因其为凝血因子(Koagalation faktor)的荷兰语字首而命名。

时至今日,关于维生素的研究日新月异。如50年代误认为是动物蛋白因子 (A P F) 的维生素B12的研究,70~90年代对生物素的研究以及维生素的免疫功能及机制、维生素添加剂互作效应等方面的研究均有长足的进展。

在矿物质、微量元素营养研究方面古老的记载中,首推碘与甲状腺肿的关系以及贫血症与铁的关系的阐述。20世纪初到30年代先后发现并证实磷(1918)、铜(1925)、镁、锰和钼 (1931)、锌 (1934)、钴 (1935)均系动物必需微量元素。对钴的发现虽然较早 (E. J.Underwood,1935;Waltner,1929;Marston and Lines,1935), 但真正弄清钴是维生素B12的组成成分及其动物生理上的功能,则在50年代以后。继50年代钴的营养研究热以后,首推硒的营养研究,上个世纪在美国便不断发现牲畜的碱毒病,及至本世纪30年代才证实与硒有关。施瓦茨(K. Schwarz, 1957)系德国移居美国的科学家, 他分别在1957年和1959年发现了硒和铬都是动物必需微量元素,1972年又证实氟、硅也是动物必需微量元素。迄今对硒与维生素、氨基酸、酶以及与其他微量元素碘、硫的关系, 对铬与耐葡萄糖因子(GTF)的关系以及体内糖、蛋白质代谢的关系等营养生理功能的研究仍然方兴未艾, 不断有新的发现。

许多必需微量元素大都具有两重性,如硒、钼、氟、碘、钴、锡、锶、钒等元素,适量时属必需微量元素,稍过量则可致毒。最近在锗、钛以及稀土元素对畜禽的增产作用方面虽屡有报道, 但是否属动物必需微量元素, 尚未被系统完整的科学实验所证实。

在动物营养学专著中,早期有德国的沃尔夫(EmilVon Wolff,1874)著《合理饲养反刍动物》,书中首先提出用可消化总养分(TDN)及蛋白比(albuminoid ratio)来指导饲养。亨利(W. A. Henry, 1898)著《饲料与饲养》第一版;梅纳德(L. A. Maynard,1937~1968)多次再版的《动物营养学》;亨利与莫利森(F. B. Morrison,1918~1928)再版的《饲料与饲养》;阿姆斯卑(H. P. Armsby, 1917)著《家畜营养学》;前苏联波波夫(И.С.Попов, 1953) 著 《家 畜 饲 养 学 》; 内 林(K. Nehring,1949~1959)著《家畜饲养与饲料》;森本宏著《动物营养学》(1980)及近期斯考特(M. L. Scott,1982)著《鸡的营养》等专著大都有中译本。在中国除了有动物营养学或家畜饲养学等的大专教材外,主要有王栋著《动物营养学》(1959),以及许振英等主编的《动物营养进展》(1986)及《动物营养研究进展》(1994)等,均系影响较大的专著。

动物营养学涉及饲料中的营养物质组成及其生物学效价;各种营养物质进入动物机体后的消化、代谢、同化以至转化为各种形式的畜产品的效率的总过程,而影响这一效率的因素又是极其复杂多变的。为了能使饲养动物按照人类的需求进行生产活动, 最近不断有人提出种种营养调控理论,以指导研究方法、思维逻辑、生产技术、技术路线决策等,并已初见成效。

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