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动物营养学科发展在战略方向上的重大突破:

构建动物健康营养理论和技术体系及其实际应用

日期:2021-01-21 11:11   作者:动物营养学报   来源:畜牧人网站 

    摘要:本文重点介绍本人近年来逐步形成并首次提出的动物健康营养理论和技术体系。这是国际动物营养学科发展在战略方向上的重大突破。本人在国际上首次提出由自由基稳态失衡为主导的氧化应激—炎症反应—免疫功能失衡三方联动效应健康营养的核心理念,揭开了病理条件下营养代谢基本特征,同时也是动物疾病,特别是非传染疾病发生的根本原因,为动物健康营养管理提供了正确的方向,具有十分重要的理论意义和实际应用价值。在此基础上,本人首次提出动物健康营养理论和技术体系,为健康养殖提供了一个系统集成型的营养技术方案。
    关键词:核心理念、健康营养、动物健康营养理论和技术体系、健康管理    
传统动物营养学的发展有近200年的历史,到20世纪30年代后期,动物营养学正式从相关学科中分离出来,1937年美国Maynard教授编著的《Animal Nutrition》一书的出版标志着这一学科最终形成完整的现代学科体系。为推动动物营养学学科体系的形成和以后的发展进步,无数先辈呕心沥血付出了毕生的精力,历史永远不会忘记他们。任何一门科学理论和技术都要受到其诞生和发展时代历史条件和科技发展水平的限制,始终面临一个与时俱进的发展课题。动物营养学同样如此。传统动物营养学诞生于“分析时代”,这种学科整体思维方式和学科发展过程中受科学技术水平限制,使这一学科产生了不少学术局限性。长期以来,动物营养学正是针对这些学术局限性不断创新,不断向前发展进步。
     本文将重点介绍本人最近8年来逐步形成并首次提出的动物健康营养理论和技术体系。这是国际动物营养学科发展在战略方向上的重大突破,具有十分重要的理论意义和实际应用价值。
    1、 动物健康营养理论和技术体系提出的历史背景
    1.1 对现行动物营养学学术局限性的科学分析
    美国科学家Maynard教授早在80多年前就写到“一个真正的动物营养学科学家都会认识到现有知识的局限性”。从战略高度对动物营养学科存在的学术局限性进行科学分析和认识,从学科思维方式和体系创新入手,与时俱进驱动动物营养学不断发展是摆在我们同行面前一项具有战略意义的历史使命。为此,我们不但要不断研究动物营养学的现状,同时还要研究这一学科发展历史。不去研究学科发展历史就不会成为真正的科学家,充其量只不过是一位跛足的科技工作者。重视对动物营养学发展历史研究是实施创新驱动发展战略首要条件。下面简要地回顾一下传统动物营养学存在的一些学术局限性。
    1.1.1 营养决策
    从科学发展史来看,人类营养学为动物(主要是农畜动物)营养学发展奠定了科学基础,并深刻影响着动物营养学发展进程,可以说是人类营养学“派生”了动物营养学。人类营养学从学科发展的开始就把营养研究决策的重点放在保障人类健康、探讨营养缺乏时营养素摄入不足的影响上。今天它的研究决策重点发生了重要转移,不再限于研究营养缺乏对健康的影响,同时还要研究营养对慢性疾病的影响以及营养过剩带来的后果。
    动物营养学自从与人类营养学“分手”后,其研究决策的重点当即发生了根本变化,一直把重点放在保障养殖效益上,奠定了传统动物营养学唯生产效益的决策观,建立起一整套与人类营养学完全不同的理论和技术体系,由此引发传统动物营养学出现了一个重要的学术局限性,致使其理论和技术体系中健康营养理论和技术缺失,特别是针对非传染性疾病预防和干预的营养理论和技术严重缺失。传统动物营养学这种唯生产性能的决策目标随着人类社会进步和经济发展正在受到极大的冲击。现代养殖业对动物健康和环境的影响和人们对畜产品品质、安全的关切已成为人类社会普遍关注的全球性问题。现代健康养殖要求把养殖效益、动物健康、对环境的影响以及畜产品品质和安全4个方面放在一起统筹考虑、协调发展。动物养殖由传统的唯生产效益向多元决策目标转变,这一发展趋势必将深刻地影响并改变着动物营养研究和应用的各个方面。以生产效益为唯一目标的决策观为特征的动物养殖科学模式向以多元决策观为特征的现代动物养殖科学模式的战略转变,不仅在理论上是一次巨大飞跃,而且给整个养殖业也带来了深远的影响。随着时间的推移和经济、科技的发展进步,这种影响会越来越明显。现代动物养殖科学模式在我国的实施目前已取得一些初步成果,然而还没有真正实现完全转变,其原因在于因为经济发展水平和科技发展水平的限制,养殖科学模式,特别是养殖业发展模式的转变是一个相当长的历史过程。许多涉及的问题在短时期是很难完全解决的,必须在实践的基础上, 特别是要在相关学科发展的共同配合下才能逐步深入、完善。
    1.1.2 营养需要量
    如何满足动物机体的营养需求是动物营养学必须回答的根本性问题。这就涉及一个营养需要标准的问题。根据传统动物营养学唯生产效益的决策观,动物营养需要标准包括2部分:一是维持需要量;二是生产需要量。推荐的营养需要量标准是在满足动物对维持健康最低需求的基础上,主要考虑能使动物达到一定生产水平的营养需要量。通常的做法是在某种营养素需要量平均值的基础上加一个安全系数即为该营养素需要量的推荐标准。这种做法的重要弊端在于:其一,所谓“健康”并未将亚健康性质的健康问题考虑进去,也未就随着生产水平提高此类问题也会随之增加的现实考虑进去;其二,至少2%或更多的高产动物的营养需要量显然被低估了;其三,这种做法往往忽略了营养对畜产品品质和养殖对环境的影响。对于维护动物健康而言,任何一种营养物质都应有3个需求量,第1个是最基本的维持生命的需求量;第2个是能够使机体达到比较健康的需求量;第3个是能够协助或者治疗疾病所需要的临床用量。除这些问题以外,能量需要量只谈焦耳、卡路里不谈能量载体物质比例以及现有需要量标准中缺失营养活性物质标准等,都是传统动物营养学的学术局限性。
    1.1.3 饲料营养价值
    在传统动物营养学中饲料营养价值评定是另一个核心内容。在这方面存在以下主要学术局限性:遵循饲粮内饲料营养物质可加性原则,忽视营养物质之间的组合效应存在;在饲粮营养组成方面缺失超微量成分营养活性物质数据;饲料营养评定指标只限于消化道层次或脱离动物本身以及传统的饲粮配合技术不完善性等。饲料营养价值评定存在的这些学术局限性严重地影响着动物营养学和饲料科学的发展和进步。
    1.1.4 营养供给技术
    营养供给技术又称饲养技术,它是将饲粮与动物联系起来,充分满足动物营养需求的一项根本技术。由于受到人类营养学中长期存在的重点探讨营养物质缺乏或营养物质摄入不足的影响的主流决策思路和以分析思维为特征的学科整体思维方式的影响,传统动物营养学的营养物质供给技术主要存在2个学术局限性:一是以补缺为主导的营养物质供给技术;二是着重以单一营养物质或少数几个营养物质补充,并非系统整体集成式补充为特征的营养物质供给技术。在生产实践中动物到底缺什么和缺多少,养殖者一般很难能确切知悉,难以做到“对症下药”。营养物质供求实际上是一个动态过程,动物每天的营养物质需要受诸多因素影响。饲粮类型、采食量、疾病状况以及外界环境变化的影响使我们根本无法准确知道动物的实时营养物质需求量。营养物质不缺乏并不代表动物机体健康。动物无明显病状或生产性能正常也不代表动物一定处于最佳健康状况。由于传统动物营养学在营养决策方面存在的这些学术局限性,即使采取了这样或那样的变通技术措施,但现行营养供给技术仍然存在许多不确定性。以补缺为主导的营养物质供给技术实际上是暗示所缺乏的营养物质是单独起作用的,只要将它补上就能万事大吉。而事实上并非如此,许多营养物质之间存在复杂的相互关系,处于一种营养平衡状态,其中某一种营养物质的量的变化势必影响其他有关营养物质的变化,从而影响整体的补饲效果。科学的营养物质供给技术是一种以系统整体集成为特征的技术,它是系统动物营养学中营养工程技术体系的核心,从理论和技术体系层次较好地解决了传统动物营养学长期存在的这一难题。
    1.2 现代动物养殖模式催生动物健康营养理论和技术体系的诞生
    现代动物养殖模式要求把养殖效益、动物健康和对环境的影响以及畜产品品质和安全4个方面放在一起统筹考虑、协调发展,而传统动物营养学在其理论和技术体系中恰恰存在着健康营养理论和技术缺失,特别是针对非传染性疾病预防和干预的营养理论和技术严重缺失的学术软肋。现代动物养殖模式强烈呼唤动物营养学在这一领域实现理论和技术创新。
    健康营养理论和技术创新是一种体系创新。动物健康营养理论和技术体系是涉及动物营养学理论和技术体系创新的一个重要组成部分,它的提出具有颠覆性战略意义,是顺应现代动物养殖模式重大战略转变动物营养学科体系在其发展历史进程出现的一场历史性飞跃。
    2、从动物亚健康谈
   
健康是一个发展中的概念。进入20世纪中期以后,人的健康的内涵不断发展,由过去单一的生理健康发展到生理健康、心理健康,又发展到生理健康、心理健康和社会适应能力良好3个方面。目前对于动物健康的概念尚无固定之说。客观的衡量机体健康极其困难,特别是当动物处于无明显疾病症状时。一般认为在营养物质及营养活性物质的干预下,畜禽机体对外界环境应激的反应最终会表现为患传染病、非传染性疾病或健康状态或亚健康状态。现代动物营养学在畜牧业发展过程中追求的根本目标应该是动物健康、高效、优质和清洁。显然,动物健康管理工程把重点放在针对解决非传染性疾病,特别是放在解决亚健康态问题方面是实现这一现代决策目标的根本途径。
    动物机体从出生到死亡通常要经历健康态—亚健康态—亚临床态—临床疾病4个过程。实施动物健康管理工程其根本目的在于维护健康状态,干预并改善亚健康状态,从而使动物群体中处于健康状态的比例增大,最大程度地促使亚健康向健康状态转化,减少疾病发生的风险。20世纪80年代中期,前苏联学者布赫曼在对人体研究中发现:人体除了健康状态与疾病状态以外,还存在一种非健康非疾病的中间状态,又称“第三状态”。此后这一新概念获得越来越多学者的认同并重视,将其称之为亚健康状态。2004年,我国制定的《亚健康中医临床指南》中正式将亚健康概念统一界定为:亚健康为健康与疾病之间的一种状态。处于亚健康状态者不能达到健康的标准,表现为一定时间内的活力降低、功能和适应能力减退的症状,但不符合现代医学有关疾病的临床和亚临床诊断标准。
    动物从健康状态发展到疾病状态是一个由量变到质变的动态过程,亚健康态可以认为是两者间的过渡期,是一个特殊的短暂的阶段。这个阶段时间可长可短,可以发展为各种疾病,也可以由于干预处理得当恢复到健康状态。处于亚健康状态动物的主要表现:活力下降、采食量下降、神情烦躁、焦虑、紧张、免疫功能降低、饲料利用率下降、繁殖障碍和畜产品品质恶化。
    导致动物处于亚健康态的根本原因有:
    1) 饲粮因素。营养供给全面、充足、平衡是保证动物健康的基本条件,为此一定要尽量做到在保证满足基本营养物质需要的基础上,做好对起生理调节和防御功能的微量营养物质和超微量成分营养活性物质整体优化供应。首先,不能达到这一基本要求,特别是不能因时因地因动物生理阶段及时调整饲粮往往是造成动物亚健康态的重要原因;其次,饲料原料在生产、运输、保管和储藏等环节缺乏严格把关致使原料腐败、霉变也是一个重要原因。
    2) 管理因素。动物是否健康一部分决定于遗传和环境,而相当大部分取决于饲养管理因素。有许多不科学的饲养管理因素导致动物亚健康状态的产生和发展。特别是对于高产畜群的管理,稍有不慎很容易出现类似问题。
    3) 环境因素。动物生活在一定环境条件下,小到畜舍环境,大到牧场周围环境都会影响畜体健康状况,甚至出现亚健康状态。其中,冷热应激就是引发动物亚健康态的突出例证。
    大量研究表明,导致动物亚健康态的核心机制是由自由基稳衡态(free radical homeostasis)失衡主导的氧化应激—炎症反应—免疫应激三方联动效应。最佳的动物亚健康防范措施应从防止自由基稳衡态失衡开始。

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责任编辑:无为
 
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