飼料成本占奶牛養(yǎng)殖成本的70%以上。因此,通過營養(yǎng)學研究提高飼料利用效率,增加牛奶產量和改善奶牛健康,一直是國內外奶業(yè)科技研究的重點與前沿。自20 1廿紀90年代以來,尤其是進入新1廿紀以來,國際上牛奶生產由單純的產量生產型迅速向安全、高效、優(yōu)質、福利和環(huán)保生產型轉變。生物技術和信息技術不斷應用于奶牛營養(yǎng)學研究,由此推動的新的科技進步日新月異,在安全飼料添加劑開發(fā)、功能牛奶生產、低排污環(huán)保飼料配方和飼養(yǎng)模式等方面取得了很人進展。
三門峽富通新能源生產的
顆粒機、飼料顆粒機、
秸稈壓塊機是養(yǎng)殖戶們不錯的選擇。
在我國,奶業(yè)是一個新興的產業(yè),奶牛養(yǎng)殖已經成為農民增收、農村發(fā)展和農業(yè)結構調整的新途徑。但如何解決奶牛養(yǎng)殖面臨的提高生產水平,改善質量與健康,降低環(huán)境污染等新課題,對奶牛業(yè)的持續(xù)發(fā)展極為重要。很明顯,依靠傳統(tǒng)的奶牛養(yǎng)殖技術已經不能完全解決上述難題。為此,科技部和農業(yè)部審時度勢,于2002年提出并由國家科教領導小組批準設立了國家奶業(yè)重人科技專項,目前取得了階段性進展。現(xiàn)對國內外在奶牛營養(yǎng)新技術研究領域的進展作一簡要綜述,拋磚引玉,供同行交流與批評指正。
1、奶牛瘤胃發(fā)酵調控技術
“健康瘤胃,健康奶牛”。瘤胃發(fā)酵可以為反芻動物提供70%~100%的氨基酸和75% -85%的能量。飼料營養(yǎng)物質在瘤胃的分解與合成過程既有能量和養(yǎng)分的無效發(fā)酵損失,又有優(yōu)質微生物蛋白和B族維生素的生產,同時也因一些發(fā)酵產物的排泄而造成環(huán)境污染。因此,瘤胃發(fā)酵優(yōu)化的最終目的是提高發(fā)酵的正面效應,降低、改變或消除對奶牛自身有害及無效的發(fā)酵過程。尤其是人類為了提高產量,人幅度增加了奶牛的精飼料喂量,使瘤胃pH值和瘤胃微生態(tài)發(fā)生難以逆轉的變化,導致各種代謝性、營養(yǎng)性、生理性疾病發(fā)生率明顯提高,這就使得瘤胃發(fā)酵的調控與優(yōu)化成為奶牛生產的必需手段。
1.1 礦物鹽緩沖物質穩(wěn)定瘤胃內環(huán)境技術
在正常情況下,瘤胃內環(huán)境相對穩(wěn)定。如果奶牛營養(yǎng)措施不當,尤其當奶牛飼養(yǎng)者在單純追求高產的情況下,營養(yǎng)供應超過了奶牛自我穩(wěn)衡控制的能力,就會導致瘤胃內環(huán)境紊亂,瘤胃功能失調,進而出現(xiàn)相應的代謝障礙。瘤胃pH值和乙酸/丙酸比( A/P)是奶牛瘤胃內環(huán)境穩(wěn)定與否的兩個重要指標。Strobel等研究發(fā)現(xiàn),在pH值5.7時,瘤胃細菌的產量降低50%。奶牛瘤胃液pH值范圍在5.8~6.4之間,A/P應接近3:1時有利于維持正常的瘤胃內環(huán)境。
使用礦物鹽等緩沖物質有利于穩(wěn)定瘤胃內環(huán)境。如果日糧富含易發(fā)酵碳水化合物會造成酸性環(huán)境,增加了乳酸的形成,不利于瘤胃纖維分解菌的活動,進而會降低奶牛采食量,增加酸中毒和蹄病。這時,使用緩沖物質,如碳酸氫鈉、氧化鐵、碳酸鈣等能緩沖氫離子而提高纖維分解菌的活性,維持瘤胃正常的內環(huán)境。奶牛添加緩沖劑的情況主要有泌乳早期,日糧含人量易發(fā)酵碳水化合物,以青貯玉米為主要的粗飼料,及精、粗料分開飼喂等。緩沖劑的推薦使用量為干物質采食量的0.6%~0.8%或精料的1.2%~1.6%,通常在泌乳早期奶牛日糧中添加200 g NaHCOs(或占日糧的0.750/<~1. 00%)、Mg0(占日糧的0.4%~0.6%)或NaHCOs(2-3份)+Mg0
(1份)(占精料1.6%~2.2%),一般都具有良好的緩沖效果。
1.2有機酸穩(wěn)定瘤胃內環(huán)境技術
給反芻家畜(肉牛和奶牛)飼喂快速發(fā)酵碳水化合物含量高的日糧時,乳酸積累,瘤胃pH值下降,乳酸濃度達到29 mmol/L,如果乳酸濃度繼續(xù)提高,瘤胃pH值會下降到6.0以下,這將引起各種微生物發(fā)酵紊亂和各種生理疾。ɡw維消化率降低,食糜周轉率降低,唾液分泌減少,瘤胃潰瘍,出現(xiàn)蹄葉炎病及死亡等)。這時添加蘋果酸,能改善pH值為6.O時反芻動物利用乳酸的能力。
有機酸能刺激而不是抑制瘤胃細菌(如反芻動物新月狀單胞菌)群落,因此可用來替代現(xiàn)在常用的抗生素,通過二羧酸刺激反芻動物。新月狀單胞菌通過對乳酸的利用來調節(jié)瘤胃發(fā)酵。由于公眾對食物安全日益關注,營養(yǎng)學家和微生物學家應開發(fā)出抗菌素的替代品解決酸中毒問題。以上研究結果表明,蘋果酸等有機酸不會使微生物產生抗球蟲劑那樣的抗性,也沒有殘留,應該是抗球蟲劑最好的替代品。
1.3瘤胃能氮同步釋放技術
以瘤胃微生物生長理論為基礎,通過日糧等同步化因子的調控,使日糧含氮物質和能量載體物質在瘤胃的發(fā)酵過程相匹配,在優(yōu)化微生物生長的同時,能促進瘤胃發(fā)酵。瘤胃能氮同步釋放技術,是以一天內各時間點微生物最佳的能氮配比為目的,根據(jù)不同飼料瘤胃降解特性優(yōu)化組合,在滿足微生物蛋白合成最人效率前提下,提高飼料養(yǎng)分的利用率和調整瘤胃內發(fā)酵平衡,降低氮和能量損失,以最人限度滿足動物對可吸收蛋白質的需求。
目前,瘤胃能氮同步釋放技術的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)增加結構性碳水化合物的發(fā)酵速率和發(fā)酵程度,從而增加養(yǎng)分的采食量和利用率。
(2)用瘤胃降解率低的蛋白類飼料取代快速降解的日糧蛋白質,同時也增加UIP采食量。
(3)對快速降解蛋白質進行適當加工處理(如熱處理),降
低其釋放速率,如NPN類飼料的緩釋技術、脲酶抑制劑開發(fā)研制。
(4)對蛋向質飼料分多次飼喂。盡管增加飼喂次數(shù)并不改變蛋白質的降解率,但在每天不同時間為瘤胃微生物實際提供的可利用蛋白量發(fā)生了改變。
(5)淀粉可被瘤胃微生物或動物自身的酶所分解利用,對淀粉進行糊化處理,增加淀粉的發(fā)酵程度,但降低其發(fā)酵速率,該技術已在生產中應用。
(6)通過添加特異性飼料添加劑阻止:蛋白質向肽和氨基酸的轉化、調控,降低蛋白質的分解,如肽酶和二肽肽酶的研制。但目前此類添加劑尚在機理研究階段。
1.4 微生物添加劑應用技術
目前研究和應用較多的是酵母培養(yǎng)物。酵母培養(yǎng)物的主要功能包括刺激瘤胃微生物,尤其是纖維素菌和乳酸利用菌的繁殖,降低瘤胃液相氨氮濃度,提高瘤胃微生物蛋白質產量。
直接飼喂微生物(DFM),即傳統(tǒng)上所說的益生素,是指給動物添加的天然存在的、活性的微生物。奶牛日糧添加DFM的目的在于促進瘤胃發(fā)酵,提高營養(yǎng)物質的利用效率。DFM中最常見的是真菌培養(yǎng)物和乳酸菌,其中真菌培養(yǎng)物包括米曲霉和啤酒酵母,而乳酸菌包括乳桿菌或鏈球菌,此外還包括雙歧桿菌和丙酸桿菌等。DFM除能促進瘤胃發(fā)酵外,還能夠刺激瘤胃中微生物的生長和穩(wěn)定瘤胃pH值。
國家奶業(yè)科技重人專項課題組研究的雙效微生物添加劑,有微生物活菌制劑(主要含酵母菌、乳酸菌、枯草芽孢桿菌等)和酶制劑雙重功效。可直接飼喂奶牛,其作用機制主要是能為瘤胃微生物的生長提供生長刺激因子,并直接提供纖維素酶、半纖維素酶、蛋白酶和淀粉酶等,有助于促進瘤胃發(fā)酵,提高纖維物質的利用。目前該產品已進入中試階段,具有促進瘤胃發(fā)酵、安全和高效的特點。
1.5瘤胃生物工程菌的研究
瘤胃是一個復雜的微生態(tài)系統(tǒng),因此,除了從日糧角度對瘤胃發(fā)酵進行調控外,利用現(xiàn)代分子生物技術,從瘤胃微生物的角度進行定向調控也是瘤胃發(fā)酵調控的重要途徑。20世紀80年代以來,用重組DNA技術改善纖維消化方面的研究已在陸續(xù)開展。主要集中在對瘤胃固有微生物的調控,以及應用DNA重組技術通過外源途徑對瘤胃微生物的再導入等方面的研究上。但目前仍存在下述問題:(1)瘤胃固有微生物種類、瘤胃菌株的多樣性,及不同反芻動物瘤胃微生物的基因型和表現(xiàn)型之間的差異;(2)不能克隆關鍵酶(例如天然纖維素酶);(3)人腸桿菌中被切短蛋白的產生;(4)新啟動子和轉錄機制;(5)缺乏把目標基因轉入瘤胃細菌的雙功能載體;(6)基因工程菌的低適應性。
通過基因操作提高特定功能群細菌活力,可顯著改善對特定基質的消化率,將內切葡聚糖苷酶和木聚酶等瘤胃微生物基因克隆到其他外源高效表達系統(tǒng)中,使許多人工設計的基因插入瘤胃微生物中,并得到表達。利用重組DNA技術能插入一個或少量基因,此項技術可用發(fā)酵罐生產重組酶,制成酶制劑用于飼喂,這樣釋放的是基因產物而非基因,因此可避免生態(tài)學或安全性問題,目前該類技術處于研究應用階段在奶牛飼養(yǎng)實踐中的應用還有一段距離。
2、奶牛營養(yǎng)平衡技術
奶牛日糧營養(yǎng)素平衡技術是以奶牛生理生化和營養(yǎng)需要為基礎,結合日糧營養(yǎng)素在奶牛體內的代謝規(guī)律和營養(yǎng)素之間的互作效應,以滿足奶牛體內營養(yǎng)素的均衡分配,改善和提高其生產性能為目的的營養(yǎng)調控技術,也是奶牛高效營養(yǎng)技術的核心。
2.1 日糧陰陽離子比(DCAD)平衡技術
DCAD值的計算公式為DCAD( meq/l00 g)一[Na-+K+}-rCl-+ S2-],表明血液的緩沖能力。適宜的日糧DCAD值可提高奶牛生產性能。研究表明,奶牛產前DCAD值水平為-8~12 mep/l00 gDM,可增加血鈣水平,減少代謝紊亂,尤其可防JI:產乳熱;泌乳奶牛DCAD值為35-45 mcq/100gDM。在整個泌乳期,保持DCAD值的平衡,有助于提高DMI,尤其是在熱應激時可提高產奶量。
2.2 小腸氨基酸平衡技術
奶牛小腸可吸收蛋白質(氨基酸)主要由瘤胃合成的微生物蛋白質和飼料過瘤胃蛋白質組成。而高產奶牛微生物蛋白的數(shù)量不足以滿足泌乳需要,需由飼料過瘤胃蛋白(氨基酸)補充。蛋白質過瘤胃保護除可增加奶午小腸可吸收蛋白質和氨基酸外,也能減少因飼料優(yōu)質蛋白在瘤胃內的人量降解而造成的浪費。高產奶牛小腸可吸收氨基酸單純靠瘤胃微生物蛋白合成和飼料中提供的氨基酸,不足以滿足產奶需要,需通過外源提供。過瘤胃保護氨基酸的應用是平衡小腸氨基酸的最簡便而又直接的方法。研究表明,賴氨酸和蛋氨酸是飼喂以玉米為基礎日糧奶牛的限制性氨基酸,高產奶牛更加突出。
2. 3過瘤胃脂肪包被技術
皂化脂肪又稱脂肪酸鈣皂或脂肪酸鈣鹽,但這種鈣鹽在瘤胃正常的pH值條件下易發(fā)生解離。其制作方法是脂肪熔化后加入適量氫氧化鈉等,皂化、熔化后再加入過量氯化鈣溶液,便有人量脂肪酸鈣沉淀生成,然后反復沖洗沉淀物至pH值為中性,最后冷凍干燥或自然風干燥,便制成成品。
酯;臼鞘褂坞x脂肪酸的游離羧基酰基化,起到飽和脂肪酸的作用,但該項技術抗瘤胃氫化的能力可能不完全。
3、共軛亞油酸功能牛奶產品生產技術
其軛亞油酸(CI。A)是亞油酸的異構體,具有多種異構體,其中保健作用最強的是ci.s- 9、trans-ll CI。A,由于主要通過反芻動物瘤胃代謝產生,又被命名為瘤胃酸。目前已經發(fā)現(xiàn)CL,A具有多種有益的生物學功能:對乳腺癌、前列腺癌、胃癌、肝癌等多種瘟癥具有預防和治療作用;能顯著降低血液和肝臟的膽固醇濃度,防治動脈硬化;可以改善免疫機能;還可以顯著減少脂肪沉積,具有減肥作用。CLA發(fā)揮生物學效應的特點是低劑量起預防作用,高劑量起治療作用。
反芻動物產品的CLA含量較高,并且90%以上是最具生物活性的異構體瘤胃酸。德國、法國和澳人利亞對上百種食品進行檢測的結果顯示,牛乳脂的CI。A含量在4~17 mg/g之間,羊肉脂肪的CI。A含量為12 mg/g,魚類脂肪的CLA含量在0. 1~0.9 mg/g之間,植物油脂沒有檢測到CI,A。
國家奶業(yè)科技重人專項營養(yǎng)課題組于2002年初開始研究工作,目前已經完成對亞油酸、亞麻酸瘤胃氫化過程的系統(tǒng)研究和不飽和脂肪酸添加與纖維消化的互作研究;建立了亞油酸、亞麻酸供給與CI。A前體產生的定量評價模型;篩選出了能顯著提高牛奶中CLA含量的幾種油脂和油料籽實,該技術能使牛奶中CI。A的含量達到20 mg/g乳脂以上,其中85%以上的為cis- 9,trans-ll CLA異構體。
4、環(huán)保型營養(yǎng)技術
隨著集約化飼養(yǎng)的逐步實施,奶牛養(yǎng)殖會產生人量廢棄物和有異味的固體、液體和氣體。據(jù)測定,一個畜禽單位的年存欄至少應有1/15 hm2耕地來消納糞尿廢棄物。否則會產生土地環(huán)境負擔過重或者無法消納的現(xiàn)象,從而產生環(huán)境和生態(tài)問題。如果給奶牛過量的營養(yǎng)物質,除可能造成奶牛代謝紊亂外,多余的養(yǎng)分會經糞尿排出,造成環(huán)境污染的同時,還提高了奶牛生產的成本。因此,奶牛營養(yǎng)和環(huán)境不再是孤立的事物,而是有內在聯(lián)系的統(tǒng)一系統(tǒng),奶牛養(yǎng)殖要走環(huán)保之路。目前最為關注的是氮、磷、氨、二氧化碳、硫化氫和甲烷的排出量。
奶牛采食的飼料氮向牛奶的轉化率為25%~35%,幾乎所有剩余的氮都由糞和尿排出?赏ㄟ^如下途徑控制氮的排放量:控制氮的最佳采食量,調控最佳的瘤胃發(fā)酵和微生物蛋白的合成,調控小腸可吸收氨基酸的平衡和營養(yǎng)物質在組織代謝層次上的代謝。
常規(guī)飼料中由于磷同植酸鹽結合,幾乎2/3的磷對非反芻動物無效,而反芻動物能有效的分解植酸鹽。但當日糧滿足了奶牛對磷的需要,多余的磷將通過糞尿排泄。奶牛日糧中磷的適宜含量泌乳初期為0.48%,泌乳后期為0.41%。
反芻動物瘤胃發(fā)酵能產生甲烷,除了造成養(yǎng)分發(fā)酵能損失外,還污染環(huán)境。每年由家畜生產的甲烷高達7 920萬t。奶牛體格人,采食量高,故而甲烷的排放量也人。因此,通過營養(yǎng)措施降低奶牛飼養(yǎng)過程中甲烷的排放十分重要。
5 奶牛營養(yǎng)評價監(jiān)測技術
奶牛營養(yǎng)評價監(jiān)測技術是奶牛營養(yǎng)學的重要組成部分,但是一直被研究者和生產者忽略。實際上,通過營養(yǎng)評價監(jiān)測可以減少營養(yǎng)供應的盲目性,及時、動態(tài)地了解奶牛的營養(yǎng)狀況。尤其是在目前市場上產品種類繁多的情況下,如何盡快、準確地評價和監(jiān)測某一產品的功能和效果,是生產上迫切需要解決的技術難題。
5.1 瘤胃發(fā)酵檢測技術
5.1.1 利用嘌呤生物預測微生物蛋白質合成技術 研究發(fā)現(xiàn),反芻動物乳或尿中嘌呤衍生物主要源于瘤胃微生物代謝,早期的研究集中在尿囊素的檢測上,以RNA或嘌呤堿基為微生物標記物。尿囊素主要從尿或乳中排出,其中90%經尿排出,尿及乳中排出尿囊素占尿囊素總量的1%~4%。通過尿囊素檢測微生物蛋白質的合成(MPS)狀況,進而判斷瘤胃微生物的活度,以優(yōu)化飼養(yǎng)決策,使MPS最人,同時使蛋白質的補充達到最人。
5.1.2利用微生物脂肪酸相指示瘤胃發(fā)酵狀況 隨著分析技術的發(fā)展,目前正在尋求乳中來源于微生物部分的類脂化合物作為新指示物。由于瘤胃細菌含相當數(shù)量的類脂化合物,如奇數(shù)碳鏈脂肪酸占25%以上。在微生物類脂中,鑒別性的脂肪酸已被用于區(qū)分不同類群或不同品系的微生物,或者區(qū)分不同細菌的均一程度。
脂肪酸的3種同分異構體和C17:。的3種同分異構體在凍干的牛奶中可用常規(guī)的氣相色譜分離得到。牛乳中含有可被檢測的C,。脂肪酸(占乳中總脂肪酸的0. 96%~1. 65%)和Cl-脂肪酸(占0.59%~0.89%),也含有支鏈脂肪酸的同分異構體。因此,這些脂肪酸可以作為鑒別性的脂肪酸對瘤胃功能做定性的描述。
5.1.3 應用分子生物學技術檢測瘤胃發(fā)酵狀況 隨著生物技術在反芻動物營養(yǎng)學中應用的不斷深入,除用微生物蛋白質合成間接評價瘤胃微生物的活動外,現(xiàn)已能用16S rRNA/DNA定量雜交分析法和實時PCR技術,準確分析具有特定功能的瘤胃細菌群落和相對數(shù)量,從而準確評價瘤胃的發(fā)酵狀況。
5.2 奶牛營養(yǎng)狀況檢測技術
5.2.1 血相檢測 一些血相指標與營養(yǎng)素的營養(yǎng)狀況密切相關,常用血漿尿素氮、血糖、血漿礦物質等指標檢測奶牛營養(yǎng)狀況。
5.2.2乳相檢測乳蛋白的水平能反映日糧蛋白質供應量和氨基酸的平衡狀況,也可能說明可發(fā)酵碳水化合物的水平,正常情況下,奶牛乳蛋白的含量為3. 2%。乳脂率受許多因素影響,并在一定程度上可反映日糧纖維的水平。如果乳脂率超過5.O%以上或低于3.5%時,可能與奶牛提脂動員或日糧NDF的采食量不足有關。脂肪蛋白比可用于奶牛日糧能量平衡的指示性指標:產乳高峰期能量不足,導致體貯動用,血液游離脂肪酸FFA升高,增加了乳脂中長鏈脂肪酸;瘤胃微生物蛋白合成降低,則用于乳腺合成的氨基酸下降,導致乳蛋白下降。F/P<l.4,表明奶牛能量處于正平衡;反之,若F/P>l.4,則表明能量缺乏。
6、結論與建議
奶業(yè)是飼料轉化效率最高、資源利用率最高的畜牧業(yè),營養(yǎng)調控技術則是提高飼料利用效率、降低奶牛蕎殖成本的關鍵技術。國內外在奶牛小腸可吸收蛋白質需要量、理想氨基酸模型、飼料營養(yǎng)評價體系、瘤胃發(fā)酵調控等研究領域都取得了新進展。但是這些新進展的應用,尤其是在階段飼養(yǎng)、高產奶牛特殊飼養(yǎng)、犢牛培育、抗應激、飼料加工、全混合日糧飼喂、等方面還有待加強。
三門峽富通新能源主要是生產銷售
顆粒機、飼料顆粒機、
秸稈壓塊機等機械設備。