奶牛营养研究与饲料资源的利用

奶牛营养研究与饲料资源的利用

李大刚

（广东省农业科学院畜牧研究所，广州五山

510640）

牛奶营养全面且富含多种活性物质，对保证新生动物存活、促进人类和动物健康、维持营养平衡起到重要作用。同时奶牛与其他家畜相比，其饲料转化效率最高，同时还可以利用多种非常规饲料与粗饲料资源，在当前粮食资源日益紧张，饲料价格高涨的条件下，开展奶牛营养与奶牛饲料资源高效开发利用研究，在为人类提供营养丰富的乳品同时，还可以有效避免奶牛与猪、禽、水产等行业的争粮问题，对节约饲料资源，促进畜牧业全面发展具有重要意义。

1．2营养物质的过瘤胃保护技术

对于高产奶牛除了保证瘤胃营养物质的充分

供应外，提高部分营养物质的过瘤胃水平，对提高小肠对营养物质的吸收利用，满足高产奶牛的营养需要具有重要意义。国内外对过瘤胃蛋白、氨基酸、脂肪、淀粉、胆碱等的保护方法作了大量的研究。主要方法有化学处理、加热处理、物理包被、瘤胃代谢选择性调控等。

1．2．1蛋白质、氨基酸的过瘤胃技术

赖氨酸和蛋氨酸作为奶牛的限制性氨基酸，如

1

1．1

奶牛营养研究的主要领域

奶牛瘤胃发酵的调控研究

奶牛的瘤胃是营养物质消化、吸收的重要场

果直接添加会在瘤胃被降解。利用蛋白质、氨基酸的包被技术可有效缓解蛋白质、氨基酸的瘤胃降解问题。目前通常采用的技术措施有：①化学方法（甲醛处理）：甲醛与蛋白质发生化合反应，形成酸性溶液中可逆的桥键，降低蛋白质在瘤胃的降解率，提高蛋白质的利用率。一般认为，豆饼的甲醛用量以干物质的0．2％～0．4％或粗蛋白质0．4％～0．8％时效果较为理想，而葵花饼的甲醛用量为干物质的

所，健康的瘤胃对保证奶牛健康，提高饲料利用率有重要意义。奶牛瘤胃中生活着大量的细菌﹑原虫和厌氧真菌。每克瘤胃内容物含有109～1010个细菌，含有105～106个瘤胃原虫，这些细菌和原虫在纤维和淀粉的分解过程中发挥重要作用。由于瘤胃内环境的复杂性，瘤胃的营养调控研究一直是奶牛营养研究领域的难点和热点。保持瘤胃内环境的稳定，给瘤胃微生物提供必需的营养源，调控饲料营养物质在瘤胃内发酵是瘤胃调控的主要目标。此外，从提高营养物质利用效率，降低营养物质损失的角度，还需要进一步调控瘤胃内能量和含氮物质释放的同步性，阻抑甲烷生成、促进日粮纤维物质降解、控制日粮淀粉和蛋白质降解、调控瘤胃食糜的流通速度，保持瘤胃内适宜的内环境如适宜的pH、氨氮浓度、挥发性脂肪酸浓度等。为了实现以上调控措施，可通过改变日粮营养组成、改变精粗饲料比例、应用矿物盐缓冲剂、应用有机酸稳定瘤胃pH或者通过外源添加酶制剂、酵母培养物、微生物等方式来实现。

1．33％较为适宜。②加热处理：通过加热可以使饲

料中的蛋白质变性，使疏水基团更多地暴露于蛋白质分子表面，从而使蛋白质溶解度降低，降低蛋白质在瘤胃中的降解率，提高蛋白质的利用率。加热处理既有有利的一面（降低蛋白质在瘤胃中降解率），又有不利的一面（降低蛋白质的消化率并引起一些氨基酸、维生素的损失），决定两者的大小是加热强度。一般认为，l40℃左右烘焙4小时效果较好。③脂肪酸包被；通过利用植物油、脂肪或聚合物为基础的不同覆盖物主要用于游离氨基酸的保护。由20％蛋氨酸、l5％油酸、10％CaCO3和55％硬脂酸甘油酯组成的蛋氨酸制剂，既可避免蛋氨酸在瘤胃内的降解（瘤胃l7小时后保护率88％），又不影响瘤胃后氨基酸的释放（释放率为92％）。④其

讂輳輦

表1

牛奶活性成分蛋白质／肽脂肪酸

益生素／碳水化合物矿物质益生菌

牛奶中的活性成分

来

源

免疫球蛋白、酪蛋白、乳清蛋白、乳铁蛋白

他多聚体物质包被；⑤改变氨基酸的分子结构，如利用液体蛋氨酸（HMA）等。

1．2．2脂肪的过瘤胃保护技术

产奶牛在热应激、泌乳高峰阶段或者围产期经

CLA、Ω－3脂肪酸

乳糖、乳果糖钙、酪蛋白肽乳酸菌、双歧杆菌

常会出现能量负平衡现象，在这些特殊阶段，对奶牛饲喂脂肪不但可以提供能量，还可以为脂溶性维生素的吸收提供介质，为瘤胃微生物合成提供磷脂。一般饲料原料脂肪占2％～3％，添加饱和脂肪

资料来源：Coletteetal．，2000

牛奶中的免疫球蛋白、酪蛋白、乳清蛋白、乳铁蛋白具有免疫与代谢调节作用，为了提高牛奶中以上物质含量，通常采用常用肠道病原菌的常规疫苗、基因工程苗（Marnila，P．2003；Tawfeek，HI，

2％，惰性脂肪2％，总量低于6％～7％，当日粮脂肪

含量超过7％时会影响采食量，并降低瘤胃纤维消化率。因此脂肪的添加形式至关重要，通过添加天然植物油籽，采用甲醛处理脂肪、脂肪皂化、脂肪酯酰化等形式补充脂肪可有效补充能量不足。将脂肪熔化后加入适量的氢氧化钠，等皂化熔化后再加入过量的氯化钙溶液，生成大量的脂肪酸钙盐，然后反复冲洗沉淀物质至pH值为中性，最后冷冻干燥或自然通风干燥便制成产品。将主要不饱和脂肪酸组成的油脂与干酪素及溶解蛋白的碱液一起倒入搅拌器中混匀，经粉碎、研细、乳化制成糊状，再加入10％的甲醛使之形成甲醛———蛋白复合物包裹在油脂表面，最后经喷雾干燥制成成品。这些脂肪酸在50～55℃以下的环境温度下通常为固态，有利于通过饲料形式添加。

2003；Ashraf，H．，2001），肌肉、皮下或乳腺埋置技

术生产免疫乳（Hodgkinson，AJ，2003）。采用乳腺埋植技术生产免疫乳发现，埋植后试验组CD4＋的比例、CD8＋的比例、CD4＋／CD8＋的比值均较低，与对照组差异不显著（p＞0．05），表明免疫刺激复合物（ISCOM）的释放没有引发强烈的CD4＋和CD8＋T细胞应答和保持长期的CTL，没有对奶牛外周T细胞亚群造成不良影响，CD4＋和CD8＋两个亚群处于免疫稳态。抗体浓度相当于第2－3天初乳中的水平（刘光磊，王加启等，2007）。

2不同阶段奶牛的营养需要

奶牛在不同的生理阶段，为了满足泌乳与胎儿

1．3功能性牛奶的研究与开发

随着消费者对食品和健康关系越来越多的了

生长发育的需要，需要承受巨大的营养与代谢压力，导致奶牛营养代谢性疾病时有发生。在奶牛不同生产阶段，其营养需要也存在明显差别。为了满足不同阶段奶牛的营养需要，需要充分考虑奶牛对干物质、能量、碳水化合物、蛋白质、矿物质、维生素的摄入情况。只有在对奶牛营养需要有了充分了解的基础上再进行日粮配方设计，才可以可最大限度提高饲料利用率、充分发挥奶牛生产的遗传潜力、最大限度减少奶牛代谢性疾病产生。目前，人们广泛参考的是NRC（2001）和奶牛饲养标准（中国，

解，人们正在寻求功能性食品。牛奶中的共轭亚油酸（CLA）、乳铁蛋白、生物活性物质等具有多种保健功能。牛奶中的主要活性成分见表1。研究发现牛奶中约有400多种脂肪酸，大部分含量不足

0．01％，饱和脂肪酸：70％～75％，不饱和脂肪酸：25％－30％，其中对人体有益的脂肪为C4：0：（NRC，1988）、Ω－3脂肪酸：（NRC，1996），FDA（205）、CLA：（NRC，1996）。牛奶中的有益脂肪酸如CLA

具有抗癌、抗粥样动脉硬化、增强免疫、调节脂肪代谢等作用。影响牛奶中CLA含量的日粮因素有日粮营养结构、日粮添加油脂、饲喂制度、外源CLA添加、添加剂和缓冲物质等，此外，生理状态、组织酶活性差异也直接影响到牛奶中CLA含量，因此，相关的研究也主要围绕瘤胃以及乳腺（奶牛）发育过程中参与CLA合成关键基因表达变化展开（王加启2007）。

2004）。在NRC（2001）标准中，根据奶牛的品种、生

产阶段、体重、产奶量、乳成分等要素采用模型预测的方式，分别设计了奶牛营养需要量表，以供不同生产者参考。实际生产中，人们常根据奶牛在一个生产周期的不同生理阶段，在奶牛饲喂全混合日粮（TMR）的条件下，来确定奶牛的营养需要。

蛋白质、能量、碳水化合物是奶牛维持各项生

讂輴輦

理功能的物质基础。日粮蛋白质中过瘤胃蛋白（UDP）和瘤胃降解蛋白（RDP）的比例。碳水化合物中结构性碳水化合物（SC）和非结构性碳水化合物

表2

营养成分

干物质采食量，kg／d

粗蛋白，％瘤胃可降解蛋白，％CP瘤胃非降解蛋白，％CP可溶性蛋白，％CP净能，Mcal／kg酸性洗涤纤维，％中性洗涤纤维％非结构性碳水化合物％

总脂肪，％

（NSC）的比例直接影响到奶牛的瘤胃发酵和生产性能。奶牛在不同生产阶段对蛋白质、能量、碳水化合物的需要情况见表2。

奶牛全混合日粮（TMR）建议营养含量（干物质基础）

干奶期12～13．612～1365～7030～3530～351．28～1．3730～3545～5030～352～3

干奶期结束10～1112～1460～6535～4030～351．5～1．5923～2532～3535～402～4

产后三周15．5～18．118～1960～6535～4030～351．68～1．7221～2330～3535～404～5

21－150天

产奶期22～2517～1862～6535～3830～351．72～1．7619～2127～3227～326～7

150–300天

产奶期20～2215～1665～6832～3530～351．65～1．7221～2330～3530～354～6

参考NRC（2001）和奶牛饲养标准（中国，2004）

奶牛产奶所需的矿物质至少有10几种，其中常量元素包括钙、磷、镁、钾、钠、氯和硫；微量元素包括铁、铜、锰、锌、钴、镍、铬、硒和碘。这些元素是维持机体正常生命活动不可缺少的必需微量元素，

表3

营养成分Ca，％P，％Mg，％K，％Na，％Cl，％Fe，ppmCo，ppmCu，ppmMn，ppmZn，ppmI，ppmSe，ppmVA，IU／dVD，IU／dVE，IU／d

在缺乏或不足状态时可使奶牛生产性能下降，繁殖功能受到影响，对疾病的敏感度增高，导致亚健康状态或营养缺乏性疾病的发生和发展。在全混合日粮（TMR）中，常量和微量元素的添加量见表3。

奶牛TMR日粮建议矿物质和维生素含量（干物质基础）

干奶期结束0．7～0．80．35～0．40．350．7～0．80．10．20．2～0．250．42060700．50．3100000～15000040000～50000

1000

干奶期0．6～0．70．3～0．350．250．7～0．80．10．20．2～0．250．31560600．50．310000030000500

产犊后三周0．8～1．00．38～0．420．351．0～1．20．250．20．2～0．250．42060800．60．3100000～15000040000～50000

1000

21～150天

产奶期

150～300天

产奶期

0．8～1．00．35～0．380．351．0～1．20．250．20．2～0．250．42060800．60．3100000～15000040000～50000

1000

0．8～0．90．35～0．380．301．0～1．20．250．20．2～0．250．41560700．60．3100000～15000030000～40000

1000

参考NRC（2001）和奶牛饲养标准（中国，2004）

讂輵輦

3

奶牛的饲料添加剂的合理使用

在奶牛饲养过程中，经常会应用到一些添加

能都是VA所不具备的。Oldham等（1991）的研究就表明，在干奶期和泌乳前期，如果日粮中VA充足，则每头奶牛每天补饲300mg可通过加强宿主的防御体系来改善机体的健康状况。同时，通过加强淋巴细胞和吞噬细胞的功能来提高宿主的抵抗机制，降低繁殖疾病和乳房炎的发生率。蛋氨酸锌为蛋氨酸与锌的螯合物，具有抵制瘤胃微生物降解的作用，与氧化锌具有相似的吸收率，而且吸收后代谢率不同，尿中的排出量更低，血浆锌的下降速度更低。添加蛋氨酸锌可提高产奶量，并降低奶中体细胞数。此外，蛋氨酸锌还具有硬化蹄面和减少蹄病的作用。蛋氨酸锌的添加量一般每头每天5～10g，或占日粮干物质的0．03～0．08％。蛋氨酸羟基类似物（MHA）在化学性质上与蛋氨酸一样，但能抵抗瘤胃微生物的降解，促进脂蛋白合成，改善纤维消化，提高瘤胃原虫数，提高丙酸与乙酸的比例等。多数研究结果认为，添加MHA能够增加乳脂率和提高校正奶的产量。一般在奶牛产后100天内饲喂，添加量为每头每天20～30g或占日粮干物质的0．15％。

酵母培养物是包括活酵母细胞和用于培养酵母的培养基在内的混合物。在产前2周到产后8周饲喂，有助于稳定瘤胃环境。在产奶初期每日每头添加60～120克，有助于防止进食量的下降和提高产奶量。也可以应用活菌制剂来刺激有益微生物区系的生长，稳定瘤胃pH环境，改变瘤胃发酵类型和终产物的产量。

剂类物质，这些物质可以强化日粮的营养价值、提高饲料利用效率、增进动物健康，促进动物生长发育，以及改进牛奶品质等。通过缓冲剂的使用，可以使奶牛瘤胃pH值维持在5．5～7．0之间时，使奶牛瘤胃各项功能处于正常状态。在高比例玉米青贮、湿度大、纤维低饲粮、半干青贮饲料切得过细、精饲料水平过高、高水分谷物饲料、高比例谷物籽实饲粮、乳脂率过低、热应激环境、干物质进食量低等条件下，在饲料中加入缓冲剂可以有效地维持瘤胃pH稳定，有助于提高采食量，增加产奶量和维持正常的乳成分。目前常用的缓冲剂种类和使用量见表4。表4

产奶牛日粮中几种缓冲剂的建议添加量

缓冲剂

建议添加量（g／日）

碳酸氢钠氧化镁膨润土

110～22550～90450～900

除了缓冲剂物质外，在奶牛的特殊生产阶段如围产期、泌乳高峰期，为了保证奶牛健康和提高产奶量，还需要考虑补加烟酸、胆碱、蛋氨酸锌等物质。烟酸是尼克酸、尼克酰胺和其他具有同样生物学活性物质的总称，烟酸的主要生物学功能为

NAD＋／NADP＋辅酶系统中发挥作用。在泌乳早期

由于产后饲料成分和瘤胃环境的剧烈变化而导致烟酸合成数量不足，需要由饲料补加。对高产奶牛，体重超重的干奶牛，可在产犊前1～2周开始，并持续到产后10～12周，烟酸的添加量以每日6～

4奶牛常用饲料的特点及合理利用

奶牛由于具有独特的生理特点，因此与猪、禽

等单胃动物相比，具有饲料消化利用率高，可广泛利用各种精、粗饲料和非蛋白氮类饲料的特点。现将南方地区奶牛饲养过程中可能用到的非常规奶牛饲料及其营养特点和适宜添加量作简要介绍。

全棉籽是与棉花纤维分开后未加工的、纯的含油种子，含有2．6NND／kg，粗蛋白为23．5％，粗脂肪为19．3％。研究表明，泌乳母牛饲喂全棉籽可以促进提供乳脂率，有利于维持泌乳持续性。可喂给每头每日1．5～3．0kg全棉籽。此外，棉籽壳也可饲喂奶牛，虽然其蛋白、能量均较低，但纤维含量高，适口性强，有效纤维多，可作为粗饲料的补充，可喂到总日粮的20％。棉籽壳在低纤维或低饲草日粮中可提高乳脂率。其中壳比例影响蛋白质、代谢能含量（22～44％、6～10兆焦／千克）。棉粕一般含有32％～

12g为宜，烟酸与缓冲剂、微量元素、维生素，可以

作为反刍动物抗应激剂使用。

胆碱不属于传统的维生素，在奶牛饲料中适当添加保护性胆碱，可将脂肪肝的发病率降到最低，并且有改善神经传导，提供甲基供体等作用。当游离脂肪酸在泌乳早期从脂肪组织动员出来形成脂蛋白时，胆碱在甘油从肝脏的转移过程发挥作用，因为这一过程需要含有胆碱的磷脂的参与，添加胆碱还具有节省蛋氨酸的作用，否则饲料中的蛋氨酸将用于胆碱的合成，一般用量为45－70g／每头／天。β－胡萝卜素可改善奶牛健康状况，最明讂輶輦

37％的粗蛋白质，赖氨酸和蛋氨酸含量均较低，分别为1．48％和0．54％，精氨酸含量过高，达3．60％～3．80％，瘤胃内降解速度适中，可作为良好的蛋白

质饲料。由于其含有有害物质———棉酚、环丙烯脂肪酸，尽管瘤胃微生物对棉酚有很强的脱毒能力，一般在奶牛饲料中可用到20％，经过良好脱毒处理的棉粕可加大用量。

菜籽粕蛋白质含量中等，约为36％～38％；代谢能较低。菜籽饼中含赖氨酸1．0％～1．8％、蛋氨酸0．4％～0．8％，含硒量是常用植物饲料中的最高者。菜籽粕含有有毒成分：芥子酸，芥子酶，含硫配糖体；适口性差；瘤胃内降解速度慢，奶牛饲料中用量在低于15％的条件下，产奶量和乳脂率均正常。

富。不足之处主要是含有千万分之1至5的氰氢酸，在不同饲喂量情况下，氰氢酸在牛奶中的残留情况还需要做深入研究。一般饲喂量以不超过

20％为宜，由于其淀粉含量高，淀粉进入瘤胃后迅

速发酵产酸，因此，在饲喂过程中要加入缓冲剂同时注意奶牛是否出现酸中毒症状。

花生秧和甘薯藤等青绿饲料具有蛋白质含量高，维生素含量丰富，粗纤维含量低，适口性好、消化率高等优点，是优质的奶牛饲料。甘薯茎叶的营养价值稍优于花生秧。花生秧和甘薯藤均不易干燥、易霉变。秸秆含结构性碳水化合物（NDF和

ADF）高，木质素高达11％～14％，含粗蛋白、矿物质

和能量低，在饲草短缺时，可以铡短后使用。啤酒粕或湿啤酒糟的粗蛋白和能量中等，纤维较多，但蛋白质中过瘤胃部分较多。湿啤酒糟对泌乳母牛可喂至16～18kg（相当于3．5kg干物质）啤酒粕可喂至4kg（每头每天）。豆渣是全脂大豆制造豆腐的副产品，是大豆经磨碎加热水后的不溶部分，由于加热提高了过瘤胃部分。豆渣在蛋白质含量和质量上与啤酒粕和DDGS相似，能量与豆粕相似。豆渣可与青贮饲料，精饲料混合饲喂，泌乳母牛每头每天可以饲喂12～13kg（湿）或2．5kg（干），以上提到的部分饲料营养价值见表5。

DDGS可为高产奶牛提供不溶性采食蛋白质（62％）或过瘤胃蛋白质（55％）、中性洗涤纤维（44％）和非纤维碳水化合物（11％）。DDGS在高产奶牛的用量为总采食干物质的20％，产奶性能等

同或超过豆粕日粮，泌乳奶牛的最大用量为总采食干物质的30％。目前DDGS的用量应低于10％（干物质采食量），例如，在进食干物质20千克的条件下，每天用量2．0千克。

南方一些牛场进入秋冬季节后，很多牛场会利用木薯饲喂奶牛。木薯块根一般含水分69％，蛋白质1％，脂肪0．2％，淀粉28％，维生素含量也较丰

表5

名称花生秧甘薯藤玉米秸小麦秸大麦秸稻草

湿啤酒糟

奶牛常用粗饲料与农副加工产品的营养成分

粗纤维％

干物质％粗蛋白％脂肪％NDF％－－7485．080．0－8．45．6

ADF％4．1266954．059．0－4．63．3

钙％磷％TDN％55575744494413．714．0

泌乳净能

91．091．090．090．090．090．020．016．0

10．813．95．83．94．32．75．24．1

3．43．61．91．81．91．41．01．7

33．221．0－－－66．3－－

1．23－0．140．180．300．210．110．05

0．15－0．020．050．070．080．050．05

1．231．271．030．971．070．940．300．32

豆渣

奶牛饲养标准（中国，2004）

长期以来，人们普遍存有一种认识，认为制约广东省乃至南方奶牛业发展的重要因素之一是饲料资源短缺。实际情况却非如此，广东省一年四季常绿，光、热、水源充足，一年四季都可以为奶牛提供各种青绿饲料，此外，还有很多可用于奶牛饲料生产的草山、草坡资源未被开发，据统计，南方共拥有荒山草地数亿公顷，有从农业产业产品结构调整

出来的数千万亩低产田，仅广东就这300万亩以上。问题在于对现有的饲料资源开发利用不够，很多非常规饲料资源和农副加工、食品加工的副产物没有被充分利用。奶牛对这些饲料资源的利用效果如何也缺乏合理的评价，因此，在奶牛饲料资源开发利用方面还有很多工作需要科研院所、企业共同开展，以使南方奶业更快、更好地发展。

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