2012动物营养年会课件：动物营养遐想(张.ppt

动物营养遐想四则 张子仪 2012年1月5日 SKLAN 提要 一、微观与宇观耗散结构的精准预测 二、基础与应用同步距离的逼近 三、测不准相对参数的时效趋零 四、动态数学模型的与时俱进 一、微观与宇观耗散结构的精准预测 中国特色自主创新的高度关注点 623讲话 基础学科与基础学科； 基础学科与应用学科； 科学与技术； 自然科学与人文社会学科； 微观与宇观的统一； 还原论与整体论的结合。 摘自胡锦涛2008.6.23在两院院士大会上的讲话 之间的交 叉融合 科学时报2009.1.2 多学科综合交叉的战略思维 n20-30亿人从小康现代化 n资源消耗型循环型再生型 n线性农业蓝沃净天地生的协调发展 n从个体医学健心营养惠普 n小乘大乘极乐 老三论 系统论 信息论 控制论 新三论 协同论 耗散结构 突变论 耗散结构 The theory of dissipative stracture 伊里亚普里戈津首倡 Ilya-prigogine (1969) 耗散结构要义 一个远离平衡态*的非线性的 开放系统，通过不断地与外界交换 物质和能量，在系统内部某个参量 的变化达到临界点时，就通过“涨 落”使该系统会从混沌趋向有序。 * *：远离平衡态度是相对于平衡态和近平衡态而言：远离平衡态度是相对于平衡态和近平衡态而言 耗散结构学说的外延 始于对热力学耗散结构机理的解释， 继而向复杂巨系统的自组织运动规律方 向拓宽。 上世纪末已普遍为社会、经济、生命科 学、天、地、生领域所接受。 寓言 n天下合久必分 ，分久必合 n物极必反 n人间正道是沧桑 n穷则变，变则通 三国演义三国演义序序 朱熹朱熹近思录近思录 毛泽东毛泽东 七律七律 人民解放军占领南京人民解放军占领南京 易经易经 系辞下系辞下 从全国中长期肉蛋奶需求的预测 按1杯奶预测 按2010年消费量预测 按2010年消费量预测 量 质 地 天 生 水 气 人 熵 熵 熵熵 熵 熵 生 态 经 济 生 态 经 济 生态伦理 生态伦理 食食 物物 安安 全全 生生之谓易* * *：易经易经 系辞上系辞上 从混沌向有序的演变条件 n远离平衡态（由高熵产生的有序态 ） n非线性（从微“涨落”巨“涨落”） n开放系统（正熵、负熵对撞破缺） n突变（冰、水、气） 二、基础与应用同步距离的逼近 科研与生产的关系 科学研究脱离生产就空洞， 生产没有科研指导就盲目。 李四光 “科殇” “万年青” vs “短平快” 浪费等效 “超前” = 滞后n 前车之鉴 人工气候室-28度低温状态 人工气候室风、温、光、湿控制装置 同位素室屠体粉碎机 同位素室屠体电锯 各国有效能指标的选摘(玉米) 国名 项目 美国 Mcal/kg 日本 Mcal/kg 法国 Mcal/kg 韩国 Mcal/kg 中国 Mcal/kg 猪 DE ME TDN 3.35 (3.38) 80.7 3.39 3.40 3.44 鸡 DE ME TDN 3.39 3.27 3.20 3.25 3.18 肉牛 DE ME TDN (3.35) 80 (3.34) 79.9 2.79 3.40 NRC（2007）( Feedstuffs ,DE据TDN4.184=3.35推算) ； 龟冈暄一：DE据TDN4.184=3.38推算； INRA（2001）；韩农林部；羊消化能、(牛消化能不详)； 日本三大“浪费”在中国知多少 ( 20th 7080 ) 亚运会 核潜艇 筑波科学城 引自：日本民俚 方正帅才王选 1937-2006（69岁） 高科技产业化第一人 25 北大毕业 29-34 凝炼电脑硬件团队 34-44 电脑软件国内领先 50-56 汉字激光照排创新 56-69 谦称“过时名人” 1717年年 汉字信息革命三次跃进 毕昇*（宋） 976-1051？(75岁) 胶泥活字印刷 有字书 “科研”10年 王选 1937-2006(69岁 ) 汉字激光照排 瞬间零距离 无字书 攻坚17年 蔡伦*(汉) 61？-121(60岁) 造纸术改进者 与指南、印刷、 火药齐名 “科研”10年 *：一说早于蔡伦30年。后汉书贾逵传 曾奉君命奖太学二千“简、纸、经传”。宦官，曾事二后四主终自裁 。 *：史载曾以伪造货币被抄斩，潜逃隐姓名，后事不详。 十六字方针 自主创新， 重点跨越， 支撑发展， 引领未来。 摘自：胡锦涛在中国科学院第十五次院士大会、中国工程院第十次院士大会上的讲话 你无我有 你有我优 王选 三、测不准相对参数的时效趋零 世界性老大难问题 组合效应 （associative effect ） 非加性效应 （non-additive） 干物质采食量 (dry matter intake DMI) 学者观点 Fox(1981)饲料中某种养分支持生物机体结构与机能正常的量化估测 Sibbald(1987 ) 养分进入体组织 后用于正常代谢机能的效益 Ammerman (1995) 动物食入营养素中能被小肠吸收并参与代谢过 程或贮存在 动物组织 中的部分占食入总量的比值 许振英 (1984) 没有绝对 生物学效价，只有相对生物学效价 张子仪 (1995) 根据不同时空条件，在消化率（digestibility）、吸收率（ absorbability）、代谢率（metabolizability）、同化（ assimilation）、有效性（utilization）、可利用率（ availability）、饲料组合效应(associative effect of feeds )间 择重 对饲料养分生物学效价涵义的种种诠释 传统生物学效价评定方法的误区 逻辑学上的流弊； 无视互作效应； 测试方法的混乱； 实践中的随意性； 实验动物长期处于应激状态； 低效、耗时、耗力、耗科研资源。 组合效应（示例之一） （Associative Effect）* 模型1：设AE=0 AME%=91.8% 模型2：设AE=100 AME%=31.7% 模型3：设AE=0-100 AME%=91.8% 31.7% * 玉米为例，基础日粮玉米 vs 8020 组合效应（示例之二） 用排空强饲法与套算法结合，求出的豆粕的AME值、TME值 日粮中的粕淀比 AME (Mcal/kg) TME (Mcal/kg) 10:903.874.11 20:803.814.04 30:703.733.96 40:603.613.84 50:503.573.79 100:03.043.26 引自：赵江涛、赵峰、张宏福（2008） 测不准关系（原理） Uncertainty principle 电子位置和运动方向不确定性 微粒子的运动方向和速度大小不确定 固定运动方向则位置难定 固定位置则运动方向难定 微观粒子有多个状态共存而测不准 “标准”的经典涵义 为了取得国民经济的最佳效果 ,依据科学技术和实践经验的综合 成果，在充分协商的基础上,对经 济技术活动中具有多样性、相关 性特征的重要事物,以特定程序和 特定形式颁发的统一规定。 第三次浪潮*的特点 信息革命的特点“乱”； “乱”、“千变万化”； “乱”、“无章可循”； 少一点工业革命的框框，多一点变中求进的 心态。 *：Toffler A. 1980 The Third ware Bantan Books ISBN 055306984 百年经典 一脉相承 淀粉价、净能 1890 斯堪地那维亚饲料单位 1940 苏联燕麦饲料单位 1950 中国玉米饲料单位 1966 DE、AME、NE、NEx 制定in vivo暂行法的三项基本准则的建议 n仅适用于在可比测试条件下获取的同类型饲粮的 有效能值的公允可重复参比信息。 n以GMP理念为指导思想，从难从严；在操作细节 上应详尽表述，所获信息能够保证国际上公允的“ 测不准范围”趋于最小。 n从生态文明观出发，在满足试验动物的日粮营养 全价水平，舒适环境饲养条件等动物福利理念的 要求，保证所获试验动物信息符合健康动物正常 生理不可或缺的技术指标。 对“胚胎期”仿生酶法 现实意义的认识 仿生酶消化法（手工操作）与排空 强饲法测定的代谢能比较。 模拟玉米酶水解物能值(EHGE)与AME、TME的比较 EHGE:酶水解物能值，AME-EHGE:1.16,91.9%;TME-EHGE:2.26,85.5% EHGE AME TME 化学法、酶法、仿生法的演变 Regmi 2009 Anim. Sci 87: 3620； Furuya 1979 Br. J Nat. 张子仪等1983-1984 SKLAN BA Uni ； PIF：Porcine Intestinal Fluid EDGE：酶水解总能（0.9DE） viscozyme：一种复合商品酶（ Novozyme Bagsvaerd, Denmark） 产品 SSA: Sulfosalicylic acid，磺基水杨酸 IDMD：in vitro DM digestibility 仿生酶程控水解 胃蛋白酶 仿生复合酶 生物膜透析 电脑程控 EHGENEDGE GENEHGE =EDGE 残渣 测热 单酶手测 胃蛋白酶 胰酶 胃蛋白酶 不水解物 漏斗过滤 手工操作C P NM N E F E E A D F N D F 样品 In vivo 校正 水溶物 杂酶手测 胃蛋白酶 胰酶 Viscozyme IDMD 手工操作 SSA 杂酶PIF法 PIF 胃蛋白酶 残渣 测热 In vivo 校正 过滤 第四阶段 1979-2009 化学分析体外消化 1888201019562010 第一阶段第二阶段 第三阶段 19792011 程控仿生体外消化 Weende AOACFuruyn、 Zzy、Boison 、Regmi SKLAN A I A 木 质 素 等 Van Soest 化学试剂洗涤 手工体外消化 第五阶段 2003-2011 C F ：正相关 ：负相关 In vivo 校正 参考系标样与标准样的异同点 参考系标样的衔接性 参考系标样1 vs 参考系标样2 参考系标样2 vs 参考系标样3 敢揭黄帝新衣 苦练内功 从难从严 另辟蹊径 芝诺悖论 (Zenos paradoxes) 飞矢不动悖论； 阿* 、龟竞赛悖论； 两分法悖论*； * *：阿基里斯：阿基里斯(Achilles)(Achilles)，古希腊田径冠军。，古希腊田径冠军。 *：庄子：庄子：天下天下“ “一尺之棰一尺之棰( (一作箠一作箠) )，日取其半，万世不竭，日取其半，万世不竭” ”。 四、动态数学模型的与时俱进四、动态数学模型的与时俱进 GE FE DE ME UE HI NE CH4E NEm NEp NElNEgNEw 饲料能量分配研究进展回顾 （1909-2011 ） 100年 禽类饲料能量分配研究进展回顾 注：NB：氮平衡值； GE：总能；FE：粪能；FmE：代谢性粪能；UE：尿能； UeE：内源性尿能；AME：表观代谢能；AMEn：氮校正表观代谢能； TME：真代谢能；TMEn：氮校正真代谢能 。 FE+UEFmE+UeE GEAME TME AMEn TMEn NB () () () (+) （1969-2011） 50年 mg/Kg, ug/Kg mg/MJ, ug/MJ 营养需要量的演化 度量衡 表达方式的演变 早期有效能单位校正公式示例 DE = 0.044TDN（%） ME = 1.01DE（Mcal/kg） 0.45 NEl = 0.0245（TDN %） 0.12 NEl （Mcal/kg）= 0.0929 EE%0.0547 CP 0.0395 Lact NEl （Mcal/kg of milk ）0.360 0.0969(EE%) (Tyrrell and Reid 1965)(Tyrrell and Reid 1965) 近期生物学效价校正估测公式示例之一 （计算反刍动物不同饲料原料Kp公式） 估测湿粗料 Kp=3.054+0.614 X1 估测干粗料 Kp=3.362+0.479 X1-0.007 X2-0.017 X3 估测精料 Kp=2.904+1.375 X1-0.020 X2 （NRC 2001 ） 近期生物学效价校正估测公式示例之二 （瘤胃蛋白质降解动力学计算模型） RDP=A+B KD/ ( Kd + Kp ) RUP=B Kp /( Kd + Kp ) +C F : C （精粗比） RDP：饲料原料中瘤胃降解蛋白（%） A=饲料CP中的A组分（as fed） B=饲料CP中的B组分（as fed） Kd=B组分的降解速度（%h） C=饲料CP中的C组分（as fed） 近期生物学效价校正估测公式示例之三 （家禽N平衡校正代谢能公式） AMEn=AME - 0.0344 N/Qi TME= GEi -（GEe -Ee） /Qi = AME + Ee/Qi TMEn=AMEn - 0.0344N/Qi+Eenn/Qi Q:采食量 N：氮平衡 GEe : 内源性总能 Eenn=Ee - 0.0344 N Eenn：非氮内源能量损失 ，能量饲料型，蛋白质饲料型，粗饲料 组合效应条件下的相对生 物学效价理论基础探讨 基础饲料 待测饲料 基础饲料 待测饲料 基础饲料 待测饲料 n型（型1n 型1n 型1n） 帅 智 仁 敬 信 勇 严 孙子兵法 丁肇中微宇结合观第一人 n1936年1月27日生 n31岁 美艺术