动物营养学发展简史.ppt

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1、动物营养学的历史、现状和未来,动物营养学是在生产实践和科学实验中产生并在实践中得到不断检验、修正、丰富和发展完善的。人类在长期生产、生活实践中逐渐认识了食物与机体之间的关系，不断获得新的营养知识。动物营养学就是这些知识不断积累和升华的结果。,年 代 变 迁 18世纪前（before 1700）18世纪前期（Pre 1700s）18世纪后期（Late1700s)19世纪前期（Pre1800s）19世纪后期（Late1800s)20世纪（1900s),长期朦胧的感性认识阶段，生命过程为神奇莫测Magical。远古时期的人们已发现食物与机体健康之间存在某些联系。公元前3000年，中国已有了关于甲状腺

2、肿的记载，并推荐患者食用海带。公元前2600年，中国人发现了糙大米可以治疗脚气病。“医食同源”、“药膳同功”中国在春秋战国时代就提出了“五谷为养，五果为助，五畜为益，五菜为充”(出自皇帝内经素问，“五”为“多种”之意)的朴素的膳食平衡观点，提出以谷类为主食，配以动物性食品增进其营养价值，有益健康，再加上果品蔬菜来辅助充实。这些直观经验性的认识，为动物营养学形成独立的学科提供了宝贵的材料。,18世纪前,罗马时代的普利尼就认识到了“适时牧割的干革要比成熟时收割的好”，并指出“改进饲养才能获得良好的家畜生产效益”。古希腊医学之父Hippocrates在公元前460一前364年就建议用动物肝脏治疗夜盲

3、症，并描述了坏血病的症状。1564年，荷兰医生Ronssens首次推荐用柑橘预防坏血病。玉米传入欧洲不久，西班牙一位内科医生便描述了癞皮病的症状。但是，当时的人们并不知道为什么特定的疾病与特定的食物有关系。,燃素理论Phlogiston theory,a flame makes air unfit for a flame a mouse makes air unfit for a mouse a flame makes air unfit for a mouse a mouse makes air unfit for a flame,对呼吸是一个化学过程而热能的产生可以测量的认识,1783年L

4、avoisier和Laplace将豚鼠置入冰热量计中，说明呼吸是一种燃烧过程，证实动物和空气都消耗空气中的氧气，说明生命过程有规律可循，尤其生命过程与燃烧过程相似或一致。1789年，Seguin测定动物氧的消耗与二氧化碳的呼出，取得量化进展，为热量需要计算、食物热值测定及代谢研究奠定基础。,对消化是一个化学过程的认识,Reaumur(1752)用鸟类的回吐食物论证消化过程。Spallanzani通过鸟类、动物及他本人的试验，用回收金属管和海绵吸收胃液来阐明消化过程。Prout(1824)在胃液中鉴定出游离盐酸。Schwann(1833)鉴定出胃蛋白酶。1833年，William Beaumon

5、t 出版有关胃消化的一系列经典试验和观察结果，奠定了与现代营养知识有关的基础。,1700s的其他要事,18世纪前期，生命过程为神奇莫测Magical,不知其规律或什么定律 1757年，Joseph Black 发现CO217761778 Carl Wilhelm Scheele从天然产物中分离出甘油、柠檬酸、苹果酸、乳酸、尿酸17791796 IngenHousz证明绿色植物生成O2时需要光，植物可利用CO2。17801789 AttoineLaurent Lavoisier证明动物需要O2，证明呼吸就是氧化作用。首次测定了人的耗氧量。证明酒精发酵木质上是一系列化学过程。1783 Abbate

6、 Lazaro Spallanzani证明蛋白质在胃中的消化作用是化学反应而不是机械过程。,对碳水化合物的认识,对蛋白质和氨基酸需要的认识(1),1806 Vauquelin和 Robiquet首次分离出第一个氨基酸：天冬酰胺。1816 德国Magendie证明狗生命中需要含氮的食物1824,Prout将机体需要的主要元素归类为白蛋白类（albuminous）、油脂类（oleaginous）及醣类（saccharine），后来改为蛋白、脂肪、碳水化合物。1838 荷兰医生及化学家Jan Mulder提出蛋白质这一术语,对蛋白质和氨基酸需要的认识(2),1839 法国Boussingault在马

7、和牛上进行氮平衡试验，以论证含氮食物为动物必需。1850 英国Rothamsted 证明并非所有蛋白质具有相等的营养价值1864 Ernst Felix Hoppe-Seyler第一次结晶出一个蛋白质：血红蛋白。1883 首次出现凯氏定氮法1893 Wilhelm ostwald证明了酶是催化剂。1894 Emil Fischer证明了酶的专一性，酶和底物之间的关系是锁和钥匙之间的关系。,对蛋白质和氨基酸需要的认识(3),1902 Emil Fisoher及 Hofmeister证明了蛋白质是多肽。1926 Summer第一次结晶出脲酶，并证明它是一种蛋白质。1926年Mitchell提出的蛋

8、白质生物学价值的评定方法 19301933 Northrop分离出结晶胃蛋白酶，井证明它是蛋白质。19411944 Martin和Synge发展了分配层析，并将它应用于氨基酸分析。,对蛋白质和氨基酸需要的认识(4),1930s1950s：Rose等许多学者，证实和分离出各种氨基酸，1938年证明8种必需氨基酸19561958 Anfinsen和White肯定蛋白质的三维空间构象是其氨基酸序列所决定的。1958 Stem，Moore和Spackman设计出氨基酸自动分析仪，加快了蛋白质的分析工作。1965 Monod提出了蛋白质的别构学说。1967 Edman和 Begg建成多肽氨基酸序列分析仪

9、。,对蛋白质和氨基酸需要的认识(5),1946年,Michell和Block提出用化学分数(chemica1 score)来衡量蛋白质的营养价值。1958 Howard等提出完全蛋白质,1964年,Mitchell正式给出了理想蛋白质的定义,19世纪其他要事(1),1828 法国Chevreul 提出脂肪是由脂肪酸和甘油组成，他是第一个测定油脂化学成分的人18301840 Justus von Liebig发展了定量分析技术，并将它用于生物体系。1837 Jns Jacob Berzalius提出了发酵的催化性质的假设。以后他证明乳酸是肌肉活动的产物。Boussingault(1839年)首先

10、在乳牛方面成功地做了物质平衡试验，开创了NC平衡原理,19世纪其他要事(2),1837 Jns Jacob Berzalius提出了发酵的催化性质的假设。以后他证明乳酸是肌肉活动的产物。1842 Julius Robert Mayer发表了热力学第一定律及其在生物机体中的作用。18501855 C1aude Bernard从肝脏分离出糖原并证明它被转变为血糖。发表了糖原异生作用的过程。18541864 Louis Pasteur证明发酵作用是由微生物引起的，推翻了自生论。,19世纪其他要事(3),1856 Claude Bernard 发现肝糖元1886 CAMacMunn发现细胞色素。187

11、71878 首次测定干草、麸皮、棉籽粉的粗纤维含量和脂肪含量1887 1888 首次测定牛饲料的灰分含量和吸湿水分1886 CAMacMunn发现细胞色素。,对维生素的认识（1）,18971906 C.Eijkman证明脚气病是一种营养缺乏症，可用稻米的水可溶成分医治。1911，1912年 Funk分离出具有维生素B活性的结晶，提出“生命胺”（Vitamine）这一名词，1920年改为维生素（Vitamin）19131915年McCollum and Davis,Osborn and Mendek 通过大鼠试验发现维生素A和维生素B1917 McCollum证明小鼠干眼病是由于缺乏维生素A所引

12、起的。1917 发现维生素C1922 McCollum证明缺乏维生素 D会引起软骨病。1922 发现维生素D和E,对维生素的认识（2）,1926 Jansen和Dona比从米糠分离出维生素B1(硫胺素)。1927 Windaus证明麦角固醇是维生素D的前体。1928 Euler分离出胡萝卜素，证明它具有维生素A的活性。,我国动物营养科学的回顾与展望,我国动物营养科学的发展可大致划分为三个历史阶段:第一阶段是19491957年；第二阶段是19581978年的近20年的计划经济时期；第三阶段从20世纪70年代末期到现在。,第一阶段（19491957年）,现代营养学发展,真正起步是20世纪，约100

13、多年。传统营养产生6大领域：能量营养（碳水化合物、脂肪）、蛋白质营养、矿物质营养、维生素营养、饲料营养价值评定新的分支和研究方向：营养调控技术、环境与营养、营养与免疫、分子营养学、计量营养学、营养与动物产品品质。新技术的渗透：分子生物学、计算机学、基因工程、细胞生物学、组织培养学等技术手段。,当前动物营养学历史发展定位,当前世界动物营养学仍然处于传统动物营养学发展阶段目前世界动物营养学正处于一个关键的历史时期，具有两大时代特征：学科整体思维方式正在进行由“分析时代”向“系统时代”的历史转变 现代化进程不断加速向前推进,国际动物营养学的发展趋势,国际动物营养学的六大发展趋势（1）,营养理念发生了

14、巨大变化，出现了两大“扩展”传统动物营养学研究的两大基本问题在研究内容和研究手段方面的现代化进程不断向前推进。动物营养学研究领域和研究视野空前广阔，为动物营养学一切有志之士提供了一个大显身手的舞台。,国际动物营养学的六大发展趋势（2）,营养调控已成为动物营养学发展的主旋律理论整合和技术系统集成已成为动物营养理论体系和技术体系发展的时代特征构建具有时代特征的动物营养理论体系现代化进程出现了带有全局性突破。,发展趋势之一：,营养理念出现了两大“扩展”由动物养殖扩展到整个人畜食物链由单纯关注动物生产指标扩展到饲料安全、动物健康和福利、畜产品品质和安全以及减少对环境污染等多个方面,发展趋势之二（1）：

15、,传统动物营养学的两大基本问题在研究内容和研究手段方面的现代化进程不断向前推进饲料营养价值评定领域 所使用的评定指标由单纯黑箱指标向现代化指标体系转变 日粮内饲料间营养价值可加性（additivity)原则受到挑战 评定手段现代化,发展趋势之二（2）：,动物营养需要量领域 动物营养需要量模型化研究向纵深发展 所使用的营养指标由单纯黑箱指标向现代化指标体系转变 动物营养需要量的研究从整体动物水平向消化道和组织代谢层次深入 动物营养需要量固定不变的陈旧观念受到质疑和挑战，营养优化决策已成为动物饲养优化设计的重要组成部分。,发展趋势之三：,动物营养学研究领域和研究视野空前广阔，为动物营养学一切有志之

16、士提供了一个大显身手的舞台广义营养学（total nutrition）和系统动物营养学（systemsnutrition）对动物营养领域的新见解分子营养学的崛起 营养基因组学（nutrigenomics）通过营养措施降低养殖业对环境的污染的研究正逐步成为热点,发展趋势之四：,营养调控已成为动物营养发展的主旋律主要表现在：动物营养理论研究正由以营养需要研究为中心向以营养调控研究为中心转变；动物机体内部营养自我调控功能和机理的研究受到广泛重视；动物营养学和相关学科对器官和组织间营养分配、各种营养物质代谢稳衡控制和基因组对营养物质代谢调控等方面研究不断加强；动物营养应用技术由单纯的营养补添为主导向以

17、营养调控为主导转变；动物营养模型化研究中大量所使用的模型由决定性模型和经验性模型向机制性模型转变；新型营养调控剂的研究和开发方兴未艾。,发展趋势之五：,理论整合和技术系统集成已成为动物营养理论体系和技术体系发展的时代特征当前，动物营养理论研究已进入全面整合时代发展一种全新的动物营养实用技术呼吁技术体系的系统集成,发展趋势之六,构建具有时代特征的动物营养学理论体系的现代化进程出现了具有全局性的突破广义动物营养学（total nutrition）系统动物营养学（systemsnutrition）,广义营养学所涉及的内容（Adams，2001）,饲料安全和卫生动物采食调控饲料营养素的消化和吸收动物消

18、化道内微生物体系调控营养与动物机体防御体系营养与抗氧化应激营养状况评分体系,广义动物营养学（C.A.Adams,比利时，2001）的特征,营养决策目标和研究内容由动物养殖扩展到人类及整个食物链，由单纯关注动物生产指标扩展到饲料安全、动物健康和福利、食品安全和减少对环境污染等各个方面营养调控措施以充分调动动物自身的调控功能和尽量利用天然的调节剂，尽可能减少使用药剂和抗生素为特征。对饲料营养组成的研究扩展到营养活性物质（nutricines),把对营养活性物质的研究首次提到了一个战略高度。,系统动物营养学的定义,简单地说，系统动物营养学是一门应用系统科学的理论和方法进行研究的动物营养学。为了更清楚

19、地说明这一新兴学科的内涵和特点，作者曾给它赋予以下定义：“系统动物营养学是一门以系统科学的理论和方法为指导，应用现代科学技术手段来研究动物营养系统或动物营养经济复合系统的规律，在微观分析和整体综合的辨证统一的基础上。实现以营养控制为目标，进行科学预测和优化饲养决策，组织营养工程的生物科学（卢德勋，1997）。”,系统动物营养学的学科体系,系统动物营养学的基本特征,动物营养系统是系统动物营养学的研究对象。把动物营养学的研究对象由以“实物”为中心提高到以系统为中心。这是系统动物营养学最鲜明的特征。现代系统科学思维方式是系统动物营养学学科整体思维方式。与传统动物营养学的整体思唯方式相比系统动物营养学

20、具有整体性、协调性和动态性三大特点，显示出它的时代性和巨大的科学优势。实现营养调控是系统动物营养学的主要研究目标。系统动物营养学边缘科学性质。系统动物营养学是各种学科之间综合性性强的新兴的边缘学科。这也是它另一个重要的特征。,系统动物营养学的历史意义,系统动物营养学是顺应生物科学，乃至整个自然科学，应用系统科学理论和方法，改变传统的思维方式和研究方法这样一个历史潮流而产生的。它的提出不是什么标新立异，而是反映了世界范围内动物营养学历史发展的必然趋势，是动物营养学实现由描述科学阶段向控制科学阶段战略转变的鲜明标志。它是跨世纪的动物营养学。,国际动物营养学发展的历史任务,国际动物营养学正处于一个“

21、转型”的历史关键时期,任何科学的历史都是发展的历史。这种发展不是简单的从真理走向真理，而是包括以新的理论原理代替旧的理论原理、包括原有真理的完善和不断丰富、包括新的理论体系和技术体系创立等内容。与时俱进是任何一门学科强大生命力的体现。动物营养学的与时俱进，首先是动物营养学理论体系本身要与时俱进，也要用与时俱进的理论体系指导动物营养技术体系创新。时至今日，国际上动物营养研究出现了前所未有的广度和深度。我们面临的研究深度更加纷纭复杂，各种挑战随处可见。对动物营养学的前途悲观的观点是站不住脚的。,承前启后 推陈创新 国际动物营养学面临的历史任务,对传统动物营养学与现有理论和技术的改进、丰富和发展对现

22、有知识不断进行整合，对各种技术不断进行系统集成，推动建立具有时代特征的新理论体系和技术体系。不断拓宽原有的研究领域，加速新的研究领域的开拓，丰富和发展动物营养新的理论和技术宝库。,动物营养学优先研究领域,动物营养学三大研究领域,领域A:主要涉及对传统动物营养学现有理论和技术的改造，丰富和发展相关的领域。领域B:主要涉及对现有知识和技术以及所获得的研究成果的整合或系统集成，新的理论体系和技术体系建立相关的研究领域。领域C：主要涉及动物营养学研究新开拓的研究领域。,动物营养研究领域A,畜禽能量、蛋白质营养需要量模型化研究；与日粮营养物质利用有关的营养参数的研究；畜禽营养需要量动态规律的研究；畜禽营

23、养需要量新指标体系和新技术的研究；应激状态下保持动物最适免疫功能的营养需要量的研究;日粮纤维物质营养生理特性及提高纤维物质利用率技术措施的研究；营养与繁殖相互关系研究以及繁殖对营养需要量的影响；畜禽重要器官和组织对能量和营养物质需要量的研究；畜禽采食量调控的生物学机制和调控技术的研究；畜禽日粮能量和能量载体物质评价体系建立的研究；畜禽日粮营养物质平衡指标和平衡技术的研究；畜禽营养需要优化决策软件系统研制；畜禽氨基酸、肽营养及其优化模式的研究；畜禽矿物质需要量模型化研究。,动物营养研究领域B,畜禽营养调控技术及其系统集成的研究；畜禽营养检测技术和相关设备的研制；畜禽营养预测技术和优化决策技术的研

24、究；畜禽自我营养调控功能机理和规律的研究；通过营养措施减少畜禽对环境污染的技术及其系统集成；畜禽营养生理过程体外模拟技术及其设备的研制；畜禽消化道微生物区系与营养关系的研究；反刍动物瘤胃调控技术及其系统集成。,动物营养研究领域C,基因组对主要营养代谢调控的生物学机制的研究；营养信息传递系统的研究；门脉灌流组织（PDV),肝脏内营养物质流通和代谢规律的研究；营养对乳、肉和蛋成分的调控技术的研究；营养与畜禽福利（welfare）相互关系的研究；营养与畜产品安全的研究；,饲料科学的重点研究领域,饲料科学研究两个带全局性研究方向,对饲料营养组成的重新认识对日粮内饲料之间组合效应深入研究,饲料内营养物质

25、组成的新见解（卢德勋，2004）,饲料内容各种营养物质与抗营养因子相互关系（卢德勋，2004）,营养物质,抗营养因子,营养活性物质,*,*,*,三者之间存在剂量效应,*,营养活性物质,不同术语：Nutricines,Adams,1999Pronutrients,Rosen,1996Growth promotants,Thomked lwinger,1998Non-nutritive consituents,Wettasinghe,2002 定义：饲料天然存在的或饲料营养物质在饲料加工过程中及在动物体内消化代谢过程之中产生的具有特殊营养功能的微量成分。（卢德勋，2005）,根据功能对饲料内营养活

26、性物质进行分类,营养活性物质的功能,保持饲料原料的品质和卫生。促进营养物质的消化和吸收。调节消化道内微生物区系。与基因组互作，影响基因表达。影响免疫系统的功能。,饲料组合效应,概念：不同饲料来源的营养物质，营养活性物质和抗营养因子之间的整体互作效应；同时也包括这些营养因素与非营养因素或措施之间的互作效应。衡量指标：包括能量在内的所有营养物质各种利用率指标 动物对日粮或日粮中某种饲料采食量,饲料组合效应的种类,零组合效应 E1+E2+E3+EiMEo E1+E2+E3+Ei（MEME）=MEo正组合效应 E1+E2+E3+EiMEo负组合效应 E1+E2+E3+Ei MEo,饲料组合效应所涉及的

27、可能机制,影响食糜流通速度和滞留时间；影响反刍动物瘤胃缓冲能力、瘤胃发酵底物的相互竞争、瘤胃微生物区系和发酵模式以及微生物蛋白质产量；影响内源营养物质的周转；影响日粮能量浓度；影响消化酶的渗透和营养物质的吸收，以及影响吸收后的营养物质平衡；影响动物本身自我营养调控功能运行。,饲料科学的重点研究内容,饲料内营养活性物质及其营养活性的研究；各种饲料内营养物质、营养活性物质及其营养活性的研究和开发；饲料间组合效应及其生物学机制的研究；饲料间组合效应评价体系的研究；利用生物工程技术提高饲料利用率，合成新型添加剂的研究；益生素（probiotics）、前生素（prebiotics）和合生素（synbio

28、tics）的研究和开发；新型营养调控剂的研制和开发；快速、简便的饲料分析技术和设备的研制；粗饲料品质评定技术的研究；利用植物遗传育种技术提高天然牧草和谷物饲用价值的研究；,中国动物营养工作者的历史责任,面向新世纪，使我国动物营养学迎头赶上，从整体走向世界，在世界动物营养科学殿堂占据一席之地，对国际动物营养学发展作出与我国大国地位和国力相称的贡献，对我国养殖业和饲料工业再创辉煌作出新的更大贡献。,中国动物营养学发展战略目标,总的目标是争取在21世纪上半叶，使中国动物营养学从整体上达到世界发达国家的水平。具体奋斗目标有：有810个研究集体在国际上获得公认，成为世界上有影响的动物营养学研究单位。在动物营养理论和技术的某些领域内，我国学者有较多发现、发明和创造，做出在国际上公认的贡献。动物营养学在发展高科技，推动实现养殖业和饲料工业产业化和可持续发展战略方面发挥出显著的作用。,制定和实施我国新世纪发展战略中应采取的对策,正确处理好继承和创新，继承和发展的关系正确处理好国内与国外的关系正确处理好“有所为”和“有所不为”的关系正确处理好“全国一盘棋”和某个单位自身发展的关系正确处理好“物”与“人”的关系，培养造就多支优秀的动物营养学术梯队和大批不同层次的学术带头人。,