能 量為高產能動物飼料中的一個主要成本。脂肪和油脂其能量密度高，是飼料配方中重要的能量來源。從經濟觀點來看，提高這些原料的能量效率具有重要意義。營養性乳化劑可以提高脂肪的消化率，從而提高能量效率，降低飼料成本，並有助於更經濟和可持續的動物生產。
脂肪消化
脂肪和油脂（或脂質）是指具幾種不同形式脂肪酸的甘油三酯。不與甘油等其他有機成分結合的脂肪酸即稱游離脂肪酸。脂質是動物的主要能量來源，它們在所有營養素中具有最高的熱量值。
動物從飼糧中脂肪獲得的能量取決於脂肪的消化率，較高的消化率即有更多的可用能量。動物對脂肪的消化率與脂肪的不同特性和飼糧中脂肪的絕對添加量有關。年齡等動物本身的因素也會影響消化率，幼雛分泌的脂解酶、膽鹽的濃度較低，因此對於脂肪的消化能力有限。在飼糧中添加乳化劑可以促進脂肪的消化。
脂肪的消化需要幾個步驟。最初，大的脂肪球在蠕動運動的幫助下在腸道的水環境中乳化。通常脂肪和水不會混合，因此膽鹽作為一種天然乳化劑在這種混合過程具輔助作用。形成更小的脂肪滴(Droplets)以增加脂解酶作用的接觸面。 2.脂解酶的水解
這種酶由胰腺產生並分解脂肪。脂肪和油是三種脂肪酸和甘油的酯。脂肪酸通過脂解酶從甘油中釋放（水解），進而產生兩種脂肪酸和一種單酸甘油酯。
3.微膠粒的形成和上皮細胞層的吸收
下一步是微膠粒的形成。微膠粒是可溶於水之含有極性和非極性基團的脂質分子聚集體。這些分子在微膠粒中分組，極性基團在外側與水相接觸，而非極性部分則形成微膠粒內部的脂質核心。
圖1、脂肪消化的三步驟：- 乳化小滴的形成(Emulsion droplets)
- 脂解酶(Lipase)的水解
- 微膠粒(Micelles)的形成和上皮細胞層的吸收
膽鹽和單酸甘油酯可作為乳化劑有助於微膠粒的形成。當微膠粒與微絨毛膜接觸時，它們被破壞且脂肪酸可被親脂性的細胞膜吸收。脂肪消化過程如圖1所示。
營養性乳化劑
膽鹽是天然乳化劑，脂肪水解後形成的單酸甘油酯也具乳化劑的作用。然而，這些天然乳化劑的能力可能是限制脂肪消化的因素。幼畜膽鹽的產量有限，因此脂肪消化率在幼年階段是有限的。
另一方面，飼糧中脂肪的特性也會限制消化率。具有大量游離脂肪酸的脂肪酸混合物缺乏單酸甘油酯的形成，因此乳化能力較低。長鏈不飽和脂肪酸和單酸甘油酯迅速形成微膠粒，而飽和脂肪酸由於其極性較低，形成微膠粒的能力較低。脂肪的這些特性解釋了消化率的差異。通常，與不飽和脂肪酸（如植物脂肪）相比，飽和脂肪酸（主要存在於動物脂肪中）較不易消化。高濃度的游離脂肪酸也會限制消化率。外源營養乳化劑可以幫助消化。添加乳化劑的正面效果對於較低可消化脂肪的效果比高可消化脂肪還要顯著。在脂肪添加量較高時，效果也會更明顯。然而，在所有情況下，即使是高可消化脂肪，乳化劑的使用也可觀察到正面的效果。
HLB值的重要性
乳化劑是具有水溶性（親水性）部分和脂溶性（親脂性）部分的分子。這兩種特性在一個分子中的結合賦予其獨特的性質，即乳化劑既可以溶解在水中，也能溶解在脂肪中，並且可以幫助脂肪和水的混合。 市面上有不同類型的乳化劑。選擇乳化劑時，親水親脂平衡（HLB）的原理很重要。HLB為產品脂溶性或水溶性給出了一個值，範圍從0至20。HLB越低，乳化劑的親脂性或脂溶性越強。HLB越高，乳化劑的水溶性或親水性越強（圖2）。
圖2、親水親脂平衡（HLB）範圍為0至20。當少量水混合於富含脂肪的環境中時，建議使用具有較低HLB的乳化劑（脂溶性乳化劑）。如果將少量脂肪混合於水性環境中，則建議使用具有較高HLB的乳化劑（水溶性乳化劑）。
使用乳化劑的目的決定了低HLB還是高HLB哪個更合適。理想狀況下，乳化劑應可溶於連續相（Bancroft規則）。當少量水混合於富含脂肪的環境中時，建議使用具有較低的HLB的乳化劑（脂溶性乳化劑）。如果將少量脂肪混合於水性環境中，則建議使用具有較高HLB的乳化劑（水溶性乳化劑）。而營養性乳化劑則適合少量的脂肪被添加到腸道的水性環境中。 家禽飲水量為飼料採食量的1.5-2.0倍，而飼料只含少量脂肪，所以水分的含量遠高於腸道內的脂肪含量。在這種情況下，高HLB的乳化劑更合適。 Excential Energy Plus是一種營養性乳化劑，具有非常高的HLB（高水溶性）。這種HLB遠高於卵磷脂和溶血卵磷脂等乳化劑（圖2）。由於具有高HLB，在改善脂肪消化率方面的效果非常好。
動物實驗
透過實驗研究乳化劑對肉雞脂肪消化率的影響。在第一個實驗中，將四種不同的乳化劑（均為營養乳化劑，均具有相對高的HLB值）添加到飼糧中。四種乳化劑都能提高脂肪和能量的消化率，使飼糧的AMEn值較高。乳化劑B（Excential Energy Plus）具有最高的脂肪消化率，能量提升將近140千卡（表1）。
| 肉雞飼糧 | 脂肪消化率(%) | 粗蛋白消化率(%) | 總能消化率(%) | AMEn/kg乾物質 | 提升vs控制(kcal) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (MJ) | (kcal) | |||||
| 控制組 | 63.0a | 56.9a | 68.3a | 13.17a | 3174a | - |
| 乳化劑Ab | 68.5b | 60.1b | 71.1b | 13.71b | 3276b | 129 |
| 乳化劑B (Excential Energy Plus) |
70.5b | 59.8cd | 71.3b | 13.74b | 3283b | 173 |
| 乳化劑C | 68.6b | 58.2ab | 70.5b | 13.60b | 3250b | 103 |
| 乳化劑D | 67.6b | 58.6bc | 71.2b | 13.75b | 3285b | 138 |
| P<0.05 | ||||||
在第二個實驗中，測試了是否可以配製具有較低能量含量的飼糧並用Excential Energy Plus補償較低的能量。這是在具有不同脂肪組成的兩種不同基礎飼糧中進行測試。飼糧1具有傳統的脂肪組成、飼糧2具有高濃度的飽和脂肪酸和高濃度的游離脂肪酸。表2總結了整個實驗期間的結果。
能量降低並添加乳化劑的飼糧與對照組的飼糧效果相同。生產性能表明，Excential Energy Plus的添加能夠有效地補償降低的5.3%的能量。
| 飼糧1 | 飼糧2 | |||
|---|---|---|---|---|
| 脂肪組成 | 高U/S比、低FFA* | 低U/S比、高FFA* | ||
| 能量濃度(ME) | 基礎 | -5.3% | 基礎 | -5.3% |
| Excential Energy Plus | 無 | 有 | 無 | 有 |
| D39體重(g) | 2675 | 2630 | 2657 | 2714 |
| D0-39平均日增重(g/天) | 67.5 | 66.3 | 67.0 | 68.5 |
| WAFCR1500**(D26) | 1.549 | 1.546 | 1.505 | 1.504 |
| WAFCR2500**(D39) | 1.464 | 1.505 | 1.493 | 1.507 |
| *U/S飽和/不飽和脂肪酸比，FFA游離脂肪酸 **WAFCR體重調整後之飼料轉換率 | ||||
降低能量、節省成本
在飼糧中添加Excential Energy Plus可以彌補飼糧中能量的減少。這對農民意味著什麼？如果能以較低的能量含量配製飼糧，可添加較少昂貴的脂肪和油，從而降低成本。 這種對成本價格影響的程度取決於配方中的營養限制和原料價格。這些會因地區、時間而異，為了深入了解這種影響的程度，研究人員用不同的能量濃度配出典型的肉雞飼糧。 表3顯示了對飼糧成本價格的影響。從這個實際例子可以得出結論，將基礎飼糧從3150千卡降低到3050千卡將減少油脂或脂肪的含量，使成本價格降低超過10美元/噸。
| ME(千卡/公斤) | 3050 | 3100 | 3150 | 3200 |
|---|---|---|---|---|
| 飼糧成本價格(美元/噸) | 395 | 401 | 408 | 414 |
| 添加脂肪(%) | 3.7 | 4.8 | 5.9 | 7.1 |
| 總脂肪(%) | 5.6 | 6.7 | 7.8 | 8.8 |
| 穀物(%) | 68 | 67 | 65 | 64 |
| 大豆粕(%) | 25.3 | 25.5 | 25.7 | 25.8 |
結論
能量是高產能動物飼糧中一個主要的成本組成部分。營養性乳化劑可用於改善脂肪消化率，從而提高能量效率。 從實際的角度來看，這意味著營養學家能夠配製能量含量較低的飼糧並可保持相同的性能表現。這將降低飼料成本，並有助於更經濟和可持續的動物生產。
參考資料
Rovers M. (2013). Saving energy and feed costs with nutritional emulsifier. International Poultry Production Vol.22-4:7-8
能 量為高產能動物飼料中的一個主要成本。脂肪和油脂其能量密度高，是飼料配方中重要的能量來源。從經濟觀點來看，提高這些原料的能量效率具有重要意義。營養性乳化劑可以提高脂肪的消化率，從而提高能量效率，降低飼料成本，並有助於更經濟和可持續的動物生產。
脂肪消化
脂肪和油脂（或脂質）是指具幾種不同形式脂肪酸的甘油三酯。不與甘油等其他有機成分結合的脂肪酸即稱游離脂肪酸。脂質是動物的主要能量來源，它們在所有營養素中具有最高的熱量值。
動物從飼糧中脂肪獲得的能量取決於脂肪的消化率，較高的消化率即有更多的可用能量。動物對脂肪的消化率與脂肪的不同特性和飼糧中脂肪的絕對添加量有關。年齡等動物本身的因素也會影響消化率，幼雛分泌的脂解酶、膽鹽的濃度較低，因此對於脂肪的消化能力有限。在飼糧中添加乳化劑可以促進脂肪的消化。
脂肪的消化需要幾個步驟。最初，大的脂肪球在蠕動運動的幫助下在腸道的水環境中乳化。通常脂肪和水不會混合，因此膽鹽作為一種天然乳化劑在這種混合過程具輔助作用。形成更小的脂肪滴(Droplets)以增加脂解酶作用的接觸面。 2.脂解酶的水解
這種酶由胰腺產生並分解脂肪。脂肪和油是三種脂肪酸和甘油的酯。脂肪酸通過脂解酶從甘油中釋放（水解），進而產生兩種脂肪酸和一種單酸甘油酯。
3.微膠粒的形成和上皮細胞層的吸收
下一步是微膠粒的形成。微膠粒是可溶於水之含有極性和非極性基團的脂質分子聚集體。這些分子在微膠粒中分組，極性基團在外側與水相接觸，而非極性部分則形成微膠粒內部的脂質核心。
圖1、脂肪消化的三步驟：- 乳化小滴的形成(Emulsion droplets)
- 脂解酶(Lipase)的水解
- 微膠粒(Micelles)的形成和上皮細胞層的吸收
膽鹽和單酸甘油酯可作為乳化劑有助於微膠粒的形成。當微膠粒與微絨毛膜接觸時，它們被破壞且脂肪酸可被親脂性的細胞膜吸收。脂肪消化過程如圖1所示。
營養性乳化劑
膽鹽是天然乳化劑，脂肪水解後形成的單酸甘油酯也具乳化劑的作用。然而，這些天然乳化劑的能力可能是限制脂肪消化的因素。幼畜膽鹽的產量有限，因此脂肪消化率在幼年階段是有限的。
另一方面，飼糧中脂肪的特性也會限制消化率。具有大量游離脂肪酸的脂肪酸混合物缺乏單酸甘油酯的形成，因此乳化能力較低。長鏈不飽和脂肪酸和單酸甘油酯迅速形成微膠粒，而飽和脂肪酸由於其極性較低，形成微膠粒的能力較低。脂肪的這些特性解釋了消化率的差異。通常，與不飽和脂肪酸（如植物脂肪）相比，飽和脂肪酸（主要存在於動物脂肪中）較不易消化。高濃度的游離脂肪酸也會限制消化率。外源營養乳化劑可以幫助消化。添加乳化劑的正面效果對於較低可消化脂肪的效果比高可消化脂肪還要顯著。在脂肪添加量較高時，效果也會更明顯。然而，在所有情況下，即使是高可消化脂肪，乳化劑的使用也可觀察到正面的效果。
HLB值的重要性
乳化劑是具有水溶性（親水性）部分和脂溶性（親脂性）部分的分子。這兩種特性在一個分子中的結合賦予其獨特的性質，即乳化劑既可以溶解在水中，也能溶解在脂肪中，並且可以幫助脂肪和水的混合。 市面上有不同類型的乳化劑。選擇乳化劑時，親水親脂平衡（HLB）的原理很重要。HLB為產品脂溶性或水溶性給出了一個值，範圍從0至20。HLB越低，乳化劑的親脂性或脂溶性越強。HLB越高，乳化劑的水溶性或親水性越強（圖2）。
圖2、親水親脂平衡（HLB）範圍為0至20。當少量水混合於富含脂肪的環境中時，建議使用具有較低HLB的乳化劑（脂溶性乳化劑）。如果將少量脂肪混合於水性環境中，則建議使用具有較高HLB的乳化劑（水溶性乳化劑）。
使用乳化劑的目的決定了低HLB還是高HLB哪個更合適。理想狀況下，乳化劑應可溶於連續相（Bancroft規則）。當少量水混合於富含脂肪的環境中時，建議使用具有較低的HLB的乳化劑（脂溶性乳化劑）。如果將少量脂肪混合於水性環境中，則建議使用具有較高HLB的乳化劑（水溶性乳化劑）。而營養性乳化劑則適合少量的脂肪被添加到腸道的水性環境中。 家禽飲水量為飼料採食量的1.5-2.0倍，而飼料只含少量脂肪，所以水分的含量遠高於腸道內的脂肪含量。在這種情況下，高HLB的乳化劑更合適。 Excential Energy Plus是一種營養性乳化劑，具有非常高的HLB（高水溶性）。這種HLB遠高於卵磷脂和溶血卵磷脂等乳化劑（圖2）。由於具有高HLB，在改善脂肪消化率方面的效果非常好。
動物實驗
透過實驗研究乳化劑對肉雞脂肪消化率的影響。在第一個實驗中，將四種不同的乳化劑（均為營養乳化劑，均具有相對高的HLB值）添加到飼糧中。四種乳化劑都能提高脂肪和能量的消化率，使飼糧的AMEn值較高。乳化劑B（Excential Energy Plus）具有最高的脂肪消化率，能量提升將近140千卡（表1）。
| 肉雞飼糧 | 脂肪消化率(%) | 粗蛋白消化率(%) | 總能消化率(%) | AMEn/kg乾物質 | 提升vs控制(kcal) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (MJ) | (kcal) | |||||
| 控制組 | 63.0a | 56.9a | 68.3a | 13.17a | 3174a | - |
| 乳化劑Ab | 68.5b | 60.1b | 71.1b | 13.71b | 3276b | 129 |
| 乳化劑B (Excential Energy Plus) |
70.5b | 59.8cd | 71.3b | 13.74b | 3283b | 173 |
| 乳化劑C | 68.6b | 58.2ab | 70.5b | 13.60b | 3250b | 103 |
| 乳化劑D | 67.6b | 58.6bc | 71.2b | 13.75b | 3285b | 138 |
| P<0.05 | ||||||
在第二個實驗中，測試了是否可以配製具有較低能量含量的飼糧並用Excential Energy Plus補償較低的能量。這是在具有不同脂肪組成的兩種不同基礎飼糧中進行測試。飼糧1具有傳統的脂肪組成、飼糧2具有高濃度的飽和脂肪酸和高濃度的游離脂肪酸。表2總結了整個實驗期間的結果。
能量降低並添加乳化劑的飼糧與對照組的飼糧效果相同。生產性能表明，Excential Energy Plus的添加能夠有效地補償降低的5.3%的能量。
| 飼糧1 | 飼糧2 | |||
|---|---|---|---|---|
| 脂肪組成 | 高U/S比、低FFA* | 低U/S比、高FFA* | ||
| 能量濃度(ME) | 基礎 | -5.3% | 基礎 | -5.3% |
| Excential Energy Plus | 無 | 有 | 無 | 有 |
| D39體重(g) | 2675 | 2630 | 2657 | 2714 |
| D0-39平均日增重(g/天) | 67.5 | 66.3 | 67.0 | 68.5 |
| WAFCR1500**(D26) | 1.549 | 1.546 | 1.505 | 1.504 |
| WAFCR2500**(D39) | 1.464 | 1.505 | 1.493 | 1.507 |
| *U/S飽和/不飽和脂肪酸比，FFA游離脂肪酸 **WAFCR體重調整後之飼料轉換率 | ||||
降低能量、節省成本
在飼糧中添加Excential Energy Plus可以彌補飼糧中能量的減少。這對農民意味著什麼？如果能以較低的能量含量配製飼糧，可添加較少昂貴的脂肪和油，從而降低成本。 這種對成本價格影響的程度取決於配方中的營養限制和原料價格。這些會因地區、時間而異，為了深入了解這種影響的程度，研究人員用不同的能量濃度配出典型的肉雞飼糧。 表3顯示了對飼糧成本價格的影響。從這個實際例子可以得出結論，將基礎飼糧從3150千卡降低到3050千卡將減少油脂或脂肪的含量，使成本價格降低超過10美元/噸。
| ME(千卡/公斤) | 3050 | 3100 | 3150 | 3200 |
|---|---|---|---|---|
| 飼糧成本價格(美元/噸) | 395 | 401 | 408 | 414 |
| 添加脂肪(%) | 3.7 | 4.8 | 5.9 | 7.1 |
| 總脂肪(%) | 5.6 | 6.7 | 7.8 | 8.8 |
| 穀物(%) | 68 | 67 | 65 | 64 |
| 大豆粕(%) | 25.3 | 25.5 | 25.7 | 25.8 |
結論
能量是高產能動物飼糧中一個主要的成本組成部分。營養性乳化劑可用於改善脂肪消化率，從而提高能量效率。 從實際的角度來看，這意味著營養學家能夠配製能量含量較低的飼糧並可保持相同的性能表現。這將降低飼料成本，並有助於更經濟和可持續的動物生產。