牛奶乳脂和乳蛋白的调控
牛奶乳脂和乳蛋白的调控
作者:孙国庆 现代牧业营养中心
随着消费者对乳品质量要求的提升,越来越多的牧场开始关注牛奶中乳脂和乳蛋白的水平。
1、变化的乳成分
牛奶中乳脂和乳蛋白水平的差异约55%来自遗传因素,近年,牧场一直追求高产量,在选择遗传性状时更多侧重产量的TPI,因此乳脂和乳蛋白的遗传进展相对比较缓慢,而且牧场会使用多种冻精选配,所以单纯从遗传角度很难改变牧场整体的乳脂、乳蛋白水平。我们希望乳脂、乳蛋白水平保持稳定,但在实际生产中乳脂和乳蛋白水平其实受到很多因素的影响。
1.1 采样方法
正确的采样方法可以使乳指标的结果更具有代表性。牛奶取样前必须混匀5分钟以上,有研究表明,同一罐牛奶乳脂率会在0.0125%-0.167%之间变化,而蛋白水平基本不变,因此正确的取样方法对乳脂检测结果意义重大。
1.2 个体差异
对于单头奶牛来说,乳脂率每天都在变化。对一个2000头的牧场进行了为期7天的乳脂率检测,试验表明有超过一半的牛只每天的乳脂率变化会超过1.1%-2%,只有不到20%的牛只的乳脂率变化范围低于1%。明尼苏达大学通过注射催产素使奶牛连续产奶156 h,并不断检测乳脂率,发现牛奶乳脂率会在1.8%到12.1%的范围内不稳定变化。
1.3 挤奶时间间隔
奶牛的挤奶时间间隔发生变化时,乳指标也会发生变化,挤奶时间间隔延长会引起产量上升但乳脂率下降。
1.4 挤奶班次
当挤奶时间间隔不变时,牛奶指标还是会出现略微的变化。由于奶牛白天运动量高于夜间,会消耗更多的能量来供能,在结果上看早班奶的乳脂含量会略高于晚班牛奶。
1.5 泌乳天数
乳脂和乳蛋白水平在初乳中的含量最高,随着泌乳天数的延长和产量的提升,泌乳30-60天后逐渐下降到最低,随后在泌乳250天左右,乳脂、乳蛋白水平会逐渐升高。
1.6 胎龄
随着奶牛胎龄的增加,牛奶产量和乳房感染的几率会相应增加,乳脂水平逐渐下降,但是这种乳脂率降低的速度比较缓慢,有研究表明从头胎到5胎次的奶牛,乳脂每年下降约0.2%,而乳蛋白每年下降为0.02-0.05%。
1.7 气候环境
一般情况下,炎热的温度会使乳脂和乳蛋白水平降低,天气凉爽的时候逐渐恢复,总体呈曲线变化,这可能是由于奶牛在不同气候条件下的采食行为有区别。如奶牛为降低瘤胃额外产热,采食量会有所下降且容易出现挑食现象。
2、脂肪和蛋白的来源
乳脂的来源有两条途径,第一条是纤维在瘤胃中消化生成主要成分为乙酸和丁酸的VFA(挥发性脂肪酸),丁酸被瘤胃壁组织吸收利用并转化为β-羟基丁酸,与乙酸一起合成乳脂,另一条途径是血液循环中脂肪酸转运,而脂肪酸的主要获取途径是自身体脂的动员、肝脏脂肪代谢和TMR摄入。
瘤胃微生物可以将日粮中的蛋白转化为微生物蛋白,而瘤胃微生物蛋白可以提供奶牛所必须的氨基酸,乳腺细胞利用葡萄糖供能来吸收转换的氨基酸并合成乳蛋白。作为奶牛主要的供能物质,葡萄糖的主要来源有两条途径:①瘤胃中的丙酸在瘤胃中被吸收进行肝脏转化为葡萄糖;②直接从小肠吸收。如果瘤胃中产生的丙酸过少,为了保证产奶,奶牛将不得不分解氨基酸并将其转化为葡萄糖(这一过程称为葡萄糖异生)来供能。
3、乳脂乳蛋白的调控因素
在牧场的各种环节中,饲喂和营养在维持牛奶成分稳定中起着关键作用。通过改变奶牛日粮可以在7-21天内调整乳脂抑制的情况,而蛋白质的变化可能需要3-6周甚至更长时间。相对而言,乳脂的可调节性更强,乳脂的变化可以达到0.1%-1.0%,而乳蛋白的变化则基本不超过0.1%-0.4%。 瘤胃中能量和蛋白质的水平高低是影响瘤胃发酵和乳成分的主要因素,任何影响瘤胃发酵的日粮或者管理因素都会改变牛奶的脂肪和蛋白质水平。奶牛日粮配方首先考虑的是能量,日粮能量浓度的升高使得粗饲料水平相对下降,瘤胃产生的丙酸含量升高,乳蛋白水平会相对增加而乳脂率降低。另一种说法是,日粮中精饲料占比越高,牛只咀嚼反刍时间就会越少,进而降低了奶牛唾液的分泌量,调节瘤胃pH的作用随之下降,所以额外添加小苏打会对牛奶的乳脂产生一定影响。有研究表明,在低水平粗饲料的日粮中额外添加小苏打会维持一定的乳脂水平。
3.1 日粮NFC含量
NFC(非纤维碳水化合物)可消化性和能量水平高度相关,当NFC水平升高时会限制瘤胃中乙酸的产量进而影响乳蛋白为优化乳脂、乳蛋白水平,配方中的NFC含量一般低于45%。
3.2 日粮蛋白水平
日粮中的蛋白水平正常或过量基本不会影响牛奶成分,而蛋白供应不足则会导致乳蛋白率下降,当然,不同的蛋白类型也会导致不同的结果。如NPN过量(尿素、青贮类饲料等)或RDP不足会导致乳蛋白下降,所以在高产奶牛中不仅需要考虑CP(粗蛋白)、RDP(瘤胃可降解蛋白)、RUP(瘤胃不可降解蛋白),也要考虑氨基酸平衡使蛋白利用率最大化。
3.3 TMR中粗饲料水平和peNDF含量
TMR的粗饲料水平和peNDF(物理有效纤维)也非常重要。首先保证TMR中有40%-45%的粗饲料占比,但会受到青贮用量、粗纤维质量和加工副产物质量的影响,其中uNDF240和TTNDF的高低直接影响着粗饲料的质量,需要特别关注。奶牛需要摄入约占体重0.9%的NDF,一般日粮中NDF含量需要大于28%才能保证牛只有足够的咀嚼时间和产生足量的瘤胃乙酸,进而保证乳脂的水平。TMR的peNDF含量需要经常性关注,因为TMR搅拌不均时会导致peNDF含量较大变异。TMR过粗导致奶牛挑食,peNDF摄入量不足,粗饲料摄入量和反刍时间均会降低,瘤胃内环境波动较大;TMR过细时则会抑制瘤胃的新陈代谢,从而降低乳脂和乳蛋白水平。
3.4 日粮脂肪水平
牛奶乳脂还有一个重要来源就是日粮中的脂肪。日粮中普通脂肪的水平高于5%时可能会降低纤维在瘤胃中的消化率进而降低乙酸的合成量,如果使用缓释或过瘤胃脂肪,日粮中的脂肪含量可适当提高到6%,另外高脂肪日粮可能会引发低血糖进而发生糖异生导致乳蛋白水平降低。还有另外一种极端情况,当奶牛在临床或亚临床酮病状态时,体脂大量动员也会导致乳脂的异常升高。所以日粮的能量、粗饲料和脂肪水平、蛋白平衡,物料结构合理,TMR均匀稳定就显得尤为重要。
3.5 饲喂管理
生产管理上如有效颈夹不足、牛群密度超标、头胎经产混饲、奶牛挑食、不定时饲喂、推料不及时、饲喂量不足、使用非TMR日粮导致奶牛采食异常或者限制饲料摄入等都会造成乳成分的异常。奶牛的舒适度也会影响牛奶指标,在实际生产中及时清理剩料、室外散养加遮阳网、保证有效通风和卧床舒适度,最大化保证采食稳定从而保证乳脂的稳定。另外日粮改变时需缓慢,让瘤胃微生物能逐渐调整适应。一旦由于饲养或饲养管理不平衡导致的瘤胃中微生物和VFA的产量减少,都会抑制乳脂和乳蛋白的合成。
4、乳脂抑制
瘤胃中存在多不饱和脂肪酸或瘤胃发酵内环境的改变,是引起乳脂抑制的原因之一。
几乎所有的不饱和脂肪酸对瘤胃微生物都是有害的,所以瘤胃微生物尝试将多不饱和脂肪酸氢化成无害的饱和脂肪酸,而在氢化的过程中会形成不同类型的脂肪酸。如果脂肪酸在还没有完全氢化之前通过瘤胃达到小肠并被吸收,那么它们的某些形式会导致乳脂合成严重受抑。研究表明,某些特定的18碳不饱和脂肪酸(反10、顺12共轭亚油酸)是导致乳脂抑制的主要原因。
常见的多不饱和脂肪酸如油酸、亚油酸和亚麻酸主要来自于植物油,一些常见原料如DDGS、面包加工副产物等不饱和脂肪酸的含量也很高,其中玉米类饲料中的亚油酸含量较为丰富,一旦过量容易生成CLA(共轭亚油酸),从而抑制乳脂合成,另外苜蓿和新鲜的禾本科牧草中富含的亚麻酸也会参与生成CLA进而抑制乳脂的合成。
当然不同的日粮搭配也会导致不同的乳脂效果。有试验显示使用玉米粉等量替代高湿玉米,乳脂率有明显提升,而使用玉米粉替代干压片也会有这种结果。当淀粉消化率较高时不会对奶牛造成不良影响,但是会引起瘤胃液pH降低,从而降低瘤胃不饱和脂肪酸的氢化过程进而影响乳脂水平。
5、总结
乳成分测定时需正确取样;需要从饲喂、管理、挤奶、舒适度等方面综合维持稳定的瘤胃内环境;减少牧场各环节的应激;需要特别关注乳脂、乳蛋白水平的突然变化;日粮的科学搭配,根据物料特性和季节变化进行调整。
来源:《奶牛》杂志2019年第11期