犊牛日粮中不可忽略的微量营养素和调控剂

■ 李 双 毕研亮 成述儒 屠 焰 张卫兵 刁其玉*

（1.中国农业科学院饲料研究所农业部饲料生物技术重点实验室奶牛营养学北京市重点实验室，北京100081；2.甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃兰州730070）

幼畜是畜牧业存在和发展的前提，犊牛科学合理的培育则是为奶牛业更好的发展奠定基础。毫无疑问，鲜牛乳是初生犊牛最适宜的营养源，然而如果哺乳期过长，饲喂鲜奶量过大，势必影响其消化系统的发育，使犊牛难以适应断奶后的饲草料条件。利用代乳品代替牛奶对犊牛的早期培育已经被奶牛养殖发达国家广泛接受并实施，在我国针对犊牛代乳品的研究也取得众多成果。代乳品是根据动物生理营养特点研制而成，具有天然的乳源特性，营养丰富，适口性好，代乳品目前已经在国内外进行工业化生产，其优势在于可以结合犊牛不同生长阶段对营养的需求而在代乳品中进行相应营养素的补充和完善，营养可塑性强。另外代乳品的优势还在于：①阻断母乳疾病传播；②促进犊牛消化道发育；③使用方便，不容易变质；④节省大量牛奶，降低饲养成本。近年来，代乳品与饲料添加剂的合理利用已经成为改善饲料利用率、提高动物生产性能的重要途径，利用饲料添加剂可改善犊牛生长发育和饲料利用率的优势能够给生产带来巨大利益。

目前，我国有不少大型奶牛场在犊牛培育方面，采用有抗奶（即鲜奶中含有抗生素，乳业或食品机构拒绝收购的奶）饲喂犊牛；也有的牛场用这些鲜奶做成奶粉，用奶粉直接饲喂犊牛，由于抗生素的残留，营养物质的不平衡，给犊牛的培育带来了一定的损失。犊牛使用有抗奶或全奶粉将给幼龄畜机体本身的免疫带来负面影响，并直接影响生长发育，亟待采用相关的技术措施解决这些现实问题，为后备牛的培育提供技术指导。本文主要针对维生素、微量矿物质、氨基酸、益生菌、酶制剂和酸度调控剂等饲料添加剂在犊牛日粮配合中的应用研究，进行讨论分析，并对奶粉和废奶的营养性改造在未来的研究重点进行展望。

1 饲料添加剂

饲料添加剂是指在饲料的加工、使用等过程中在饲料内添加的少量或微量物质，其对强化饲料的营养价值，降低饲料成本，提高动物生产性能，改善畜产品品质等方面均有明显效果，是现代饲料工业生产中必然使用的原料，包括营养添加剂和非营养添加剂2种。其中营养添加剂包括维生素、微量矿物质和氨基酸等，是对自身机体营养缺乏的补充与完善；非营养添加剂是真正的添加剂，又称营养调控剂，包括益生菌、酶制剂和酸度调控剂等，它们不是饲料内固有的营养成分，其主要作用在于帮助营养素在胃肠道的消化和吸收。

2 犊牛日粮中可以补充的微量营养素

2.1 维生素

在规模商业奶牛场中，牧场为减少病牛生病和治疗期间所产废奶造成的亏损，对废牛奶进行巴氏灭菌消毒处理后饲喂犊牛。最近研究表明，只饲喂巴氏消毒牛奶不能满足犊牛对维生素A、D3和E的营养需要量，导致犊牛免疫力下降，生长发育迟缓。维生素A和D3代谢物的作用机理是通过调控目标核受体的生长和免疫进而影响细胞分化、组织发育和免疫细胞的信号传导，维生素E是一种抗氧化剂，可保护细胞膜的不饱和脂肪酸免于因呼吸作用和炎症反应而被氧化破坏。经巴氏消毒后的牛奶大约包含38.4 IU/l的维生素D3和1.8 IU/l的维生素E，不符合NRC(2001)标准；Krueger等规定的新生犊牛维生素D3和E的每日营养推荐量（582 IU和26.5 IU）。经巴氏消毒后的牛奶可能满足犊牛健康所需维生素A的营养需要量，但是在这种牛奶饲喂下，当动物有炎症反应时机体会表现出血清视黄醇和视黄醇结合蛋白水平偏低。因此，在巴氏消毒奶中补充维生素A、D3和E可能有助于促进新生犊牛的健康成长。

Cano等在犊牛日粮中分别添加0、250 IU/d和500 IU/d的维生素E，试验期末发现犊牛血浆内生育酚含量随维生素E水平的增加而呈直线上升趋势（P＜0.01)，但日粮中补饲维生素E对犊牛的生长性能无影响。国外有研究报道，在犊牛急性腹泻期间额外补充维生素D和E能够降低腹泻严重程度，缩短发病时间。Krueger等给试验犊牛奶液中添加维生素A、D和E溶液，结果发现补充维生素D和维生素E组试验牛腹泻率均显著降低（P＜0.05)，并且两组犊牛精神状态优于其它处理组。商业代乳粉所含维生素水平一般会超过NRC（2001）推荐量，Wood等建议每日饲喂新生犊牛所用巴氏消毒奶的维生素A、D3和E水平分别为20 000、7 500 IU和100 IU。

2.2 微量矿物质

微量矿物质在犊牛日粮上的应用主要是补充犊牛自身不能合成的微量元素，比如铜、铁、镁和硒等。微量元素的合理补充既要满足犊牛生理上的正常需要量，又要有利于犊牛生长性能和健康水平的提高。

Waldner等从2002～2009年间对加拿大西部流产胎儿、死亡胎儿和新生死亡犊牛共501个肝脏样本进行微量营养素浓度检测分析，结果发现在流产胎儿中缺乏最多的微量元素是镁和铜。而在死胎、新生犊死亡以及犊牛出生后几天死亡的肝脏样本中检测发现，缺乏最常见的微量元素是镁。

有研究报道，犊牛血浆中Mg的正常浓度范围是2.2～2.7 mg/dl，成年奶牛是 1.8～2.4 mg/dl(NRC,2001)。通常情况下在只饲喂牛奶或代乳粉而不补加其它饲料的快速生长的犊牛常常表现出Mg缺乏症状，但是只有当犊牛血浆中Mg的浓度小于0.7 mg/dl时，Mg缺乏症状才会明显。铜作为酶的辅助因子参与外周血液的有氧呼吸、胶原蛋白的交叉连接、氧代谢的解毒以及Fe3+的运输功能。反刍前阶段犊牛血浆中铜的正常浓度范围是0.7～1.3 μg/ml，而当浓度小于0.6 μg/ml时机体开始表现缺乏症状。新生犊牛铜浓度较低（＜0.30 μg/ml），但是在出生第一周内便会增加至接近成年牛水平（大约1 μg/ml）。铜的临床缺乏症状一般在浓度小于0.2 μg/ml时才可能表现明显。

为进一步提高微量元素在犊牛体内的利用率，国外学者对微量元素的形态和补充方法展开研究。Matthews等指出，目前微量元素存在无机和有机两种摄入形式，不同的摄入形式在动物体内的吸收和利用效果不同。Huangy等研究表明，在仔猪哺乳阶段，以2种形式补饲微量元素锌、铁、铜、锰，发现氨基酸螯合物组比无机微量元素组能够获得更好的生理功能，并且在以后的生长发育过程中表现出优良的生产性能，有机微量元素与动物体成分相似，其在机体内吸收利用程度更高，且副作用少。Whitehurst等对肉用母犊牛以有机和无机两种形态补充微量元素Cu、Zn和Mn，发现与无机形式元素比较，以羟基蛋氨酸螯合剂的形式补饲能够明显改善母犊牛的繁殖性能，其妊娠率提高2%。

2.3 氨基酸

蛋白质是犊牛生长发育的基础，其营养价值的高低主要取决于饲粮中的氨基酸组成，尤其是必需氨基酸组成，氨基酸平衡是决定蛋白质品质的关键因素。赖氨酸和蛋氨酸一般被认为是动物生长的第一或第二限制性氨基酸。动物日粮中补饲赖氨酸和蛋氨酸可提高蛋白质的饲料利用率，降低粪尿中氮的排放，减少环境污染。

有研究报道，犊牛采食补饲赖氨酸和蛋氨酸的饲粮后，试验期间平均日增重显著提高。云强等在以玉米、豆粕为基础的日粮中（粗蛋白水平为12.02%）添加3种赖氨酸和蛋氨酸，比例分别为2.5∶1，3.0∶1和3.5∶1，结果当蛋氨酸水平为0.32%时，赖氨酸∶蛋氨酸为3.0∶1试验组犊牛平均日增重和氮利用效率均为最优。Hill等在犊牛代乳粉中添加晶体赖氨酸、蛋氨酸分别为2.34%和0.72%，结果发现试验全期犊牛平均日增重提高16%，但是当继续提高蛋氨酸水平至0.80%时，犊牛平均日增重不再提高，试验中苏氨酸的添加对犊牛平均日增重无影响。王建红等依据扣除法原理，研究部分扣除赖氨酸、蛋氨酸和苏氨酸对犊牛生长性能的影响，扣除量均为对照组的30%，对照组氨基酸水平的设定依据为Hill等(赖氨酸∶蛋氨酸∶苏氨酸为100∶31∶77，其中赖氨酸为2.34%)和本实验室(代乳粉中粗蛋白水平为22%)的研究方案。结果发现试验全期氨基酸平衡组犊牛平均日增重均高于赖氨酸扣除组、蛋氨酸扣除组和苏氨酸扣除组，且在试验2～4周龄阶段氨基酸平衡组平均日增重显著高于其它三组，这与Hill等研究结果较接近。

然而，动物的生产性能与氨基酸的补饲量之间并非呈线性关系，如果单一氨基酸水平过高也会导致日粮中氨基酸的不平衡，进而影响动物的生产性能，甚至还会导致动物中毒。这可能是由于高浓度的单一氨基酸抑制了其它氨基酸在机体内的吸收，Abe等研究发现，150 kg的犊牛摄入过量赖氨酸后（赖氨酸添加量大约为64 g/d）会产生明显腹泻症状。云强等对断奶犊牛饲喂不同比例的赖氨酸和蛋氨酸日粮，发现赖氨酸和蛋氨酸比为3.5∶1组犊牛的增重低于3.0∶1组，这可能是由于3.5∶1组赖氨酸过量影响了蛋氨酸等其它氨基酸的吸收所致。Abe等针对蛋氨酸在犊牛添加量的研究得出：70 kg犊牛蛋氨酸的安全剂量为6～12 g/d，其中毒剂量为12～18 g/d；对100 kg的犊牛来说，其安全剂量和中毒剂量分别为8～16 g/d和24～32 g/d。

3 犊牛日粮中可以使用的营养调控添加剂

3.1 益生菌

抗生素曾经在提高犊牛免疫力，降低发病率、死亡率方面发挥了非常重要作用，但是在动物生产中抗生素的使用会促进耐药性细菌的发展，并可能通过与动物的直接接触、肉类饮食或者动物生活环境而蔓延到人类体内。为降低使用抗生素的负面影响，学者们对抗生素的替代品益生菌展开研究。益生菌是自然界中非致病性和无毒的活的微生物，通过消化道摄入后，有益于宿主健康的微生物(FAO/WHO,2001)，其作为一种活性物质被广泛应用于动物营养与饲料中，能够改善犊牛瘤胃微生物区系，促进瘤胃发育，提高哺乳期犊牛的生长性能，并缩短断奶日龄。

现在犊牛饲养多以代乳粉实施早期断奶为主，一般需要7～8周，饲粮的改变会导致出生应激和断奶应激，严重影响犊牛的正常生长，国内外研究者尝试通过添加益生菌改善犊牛的健康从而促进其生长发育，大多取得良好效果。益生菌对犊牛的作用主要体现在：第一，提高哺乳期犊牛的生长性能。有研究报道，用乳酸杆菌饲喂新生犊牛，结果发现，添加益生菌组犊牛在试验期间平均日采食和平均日增重均高于不添加组，试验末添加益生菌组犊牛体重显著高于不添加组。董晓丽等在代乳品中分别添加单菌植物乳杆菌GF 103[1.7×1010CFU/(h·d)]；复合菌植物乳杆菌GF 103[8.6×109CFU/(h·d)]+枯草芽孢杆菌B 27[2.0×108CFU/(h·d)]，发现添加单菌植物乳杆菌增加了犊牛总干物质采食量，提高了犊牛平均日增重，降低了饲料转化效率（F/G），在试验0～2周龄阶段，单菌植物乳杆菌组饲料转化效率显著优于其它两组。在试验全期，与对照组相比，添加益生菌组粪便评分均有所降低，在第8周龄阶段，添加益生菌组犊牛粪便评分均显著低于对照组，试验结果表明，添加植物乳杆菌组优于复合菌组和对照组。符运勤等研究表明，在犊牛代乳品中分别添加单菌：地衣芽孢杆菌；复合菌1：地衣芽孢杆菌+枯草芽孢杆菌（比例为1∶1）；复合菌2：地衣芽孢杆菌+枯草芽孢杆菌+植物乳酸杆菌（比例为1∶1∶1），每头犊牛摄入益生菌总量为2×1010CFU/d。结果表明，与不添加益生菌组相比，在饲粮中添加单菌地衣芽孢杆菌显著提高了犊牛0～8周龄的平均日增重和8周龄的体躯指数，试验全期单菌地衣芽孢杆菌组犊牛总干物质采食量和饲料转化效率均优于其它各组，只添加单菌地衣芽孢杆菌效果最佳。

第二，益生菌可改善犊牛瘤胃微生物区系，提高瘤胃微生物多样性。董晓丽等在试验中应用PCR/DGGE分析后发现饲喂同种益生菌组犊牛，其瘤胃微生物区系相似性非常高，聚类分析也能聚合在一起，说明益生菌具有影响瘤胃微生物区系的作用。符运勤等研究表明，犊牛采食添加有单菌地衣芽孢杆菌的日粮，可增加其瘤胃液中优势菌的种类，改善瘤胃细菌区系的稳定性，犊牛饲喂芽孢杆菌类益生菌，可有效促进犊牛的瘤胃发育，使瘤胃微生物区系及早完善，但这些益生菌均不能在消化道定植，因此需要持续使用。

3.2 酶制剂

粗饲料是反刍动物饲粮的基础，可刺激瘤胃的生理蠕动和健康发育，即使在高精料饲粮中粗饲料也不可被完全替代。反刍动物主要依靠其瘤胃中大量的细菌、真菌和纤毛虫等微生物消化粗纤维，同时需要微生物所分泌的酶来水解植物细胞壁。然而，在理想饲喂条件下，植物细胞壁在消化道内的降解率低于65%，且粗饲料干物质中通常含有40%～70%的细胞壁成分。如何有效水解植物细胞壁已成为提高粗饲料利用的关键，国春艳等研究发现，奶牛日粮中添加纤维素酶、木聚糖酶等非淀粉多糖外源酶制剂能够破坏植物细胞壁，溶出更多的胞内营养物质，从而提高物料的消化率。外源酶制剂作为一类高效、无毒副作用的饲料添加剂，近年来在反刍动物饲养中的应用研究受到了越来越广泛的关注。

Yang等研究发现，泌乳牛采食有添加木聚糖酶和纤维素酶的日粮后，提高了有机物质消化率和中性洗涤纤维消化率，增加了微生物蛋白合成量。另有研究报道，奶牛日粮中添加木聚糖酶和纤维素酶等外源酶可以提高碳水化合物和非淀粉多糖等的降解，为瘤胃微生物的生长繁殖提供易发酵的能源，从而促进瘤胃微生物的生长繁殖,使更多的微生物迅速扩展并密集附着到饲料颗粒和秸杆碎片上，最终提高饲料营养物质的消化。国春艳采用体外发酵法研究添加外源酶制剂对瘤胃内源酶对羧甲基纤维素、木聚糖及TMR等不同底物降解作用的影响。试验设计木聚糖酶、纤维素酶和瘤胃内源酶共3种单酶处理组以及以上3种酶不同的3种配比处理组和空白对照组共7个处理组，分别在pH值为4.5～7.0共6个pH值条件下进行体外发酵试验，结果表明复合酶A处理组（木聚糖酶∶纤维素酶∶瘤胃内源酶=1∶1∶2）时更有利于底物的降解，尤其在pH值为6.0～6.5条件下，复合酶的降解能力表现最强。体外试验以其快速、简单，条件易控等优点，可用作饲用酶制剂作用效果快速评价的研究，但考虑到牛自身消化代谢生理过程非常复杂，并受诸多因素影响，因此在体外试验中确定的酶水平是否适宜，仍需用动物试验做进一步验证。国春艳选取3月龄、4月龄和5月龄共48头后备荷斯坦奶牛，每月龄各16头。分别将各月龄后备牛均分为对照组和试验组，对照组饲喂TMR，试验组饲喂加酶制剂TMR，饲喂剂量为20 g/(d·头)。研究发现，与相应各月龄对照组相比，饲喂加酶制剂TMR处理组显著提高了后背牛全期平均日增重，提高了后背牛体高、胸围等体尺指标。另外，TMR中添加酶制剂可显著提高NDF、ADF和总能的表观消化率，结果表明添加复合酶制剂可促进后备牛的健康生长。

但也有研究认为，在肉羊日粮中添加纤维素酶和木聚糖酶的复合物，对试验全期DM、NDF和N的表观消化率没有显著影响。造成酶制剂作用效果不同的因素有很多，包括酶制剂的种类和活性、酶制剂添加水平、酶制剂的使用方法、饲粮组成以及试验动物的种类和生理阶段等。

3.3 酸度调控剂

酸度调控剂，又称pH值调节剂，是用来调节饲料酸度的一类物质，国外对酸度调控剂在犊牛代乳粉上的研究较多并取得良好效果，犊牛酸化代乳粉在美国和欧洲等养殖发达地区已广泛应用。饲喂酸化代乳粉能抑制致病菌增殖，降低腹泻发病率，在饲粮中添加酸度调控剂还可改善饲粮的气味，增强动物食欲，促进采食，达到提高增重效果。

Yanar等饲喂犊牛酸化代乳粉，结果发现与对照组犊牛相比，试验组犊牛改善了全期饲料转化率，降低了腹泻率，但酸化代乳粉对犊牛生长性能无显著影响。Jaster等使用柠檬酸将犊牛代乳粉的pH值从6.2降至5.3，结果发现，与对照组相比，3～28 d和36～42 d阶段试验组犊牛胸围显著增加，平均日增重有所增长，且3～28 d阶段粪便评分显著降低。但关于酸度调控剂在断奶犊牛日粮应用方面的研究所得结论不尽相同。例如Erickson等在含大豆蛋白代乳粉中添加0.63%的苹果酸饲喂犊牛，结果发现未酸化组犊牛的日增重、体高和周长均高于酸化组犊牛，同时饲料转化率较优，因此该试验所得结论认为添加酸度调控剂除提高N存留率外，不再具有其他实际价值，这可能是由于试验中所选酸度调控剂种类不同所致。

为验证日粮中添加酸度调控剂是否会起到降低犊牛腹泻率，提高犊牛生长性能的效果，屠焰等结合1%酸溶液pH值、体外抑菌率等5个指标分别评价甲酸、乙酸、富马酸、柠檬酸、盐酸和乳酸的作用，体外评价试验综合数据显示，在此研究试验选用的6种酸中，盐酸和甲酸效果最好。随后屠焰等将筛选出的2种最优酸（盐酸和甲酸）分别应用在犊牛代乳粉中酸化后饲喂犊牛研究其对犊牛生长性能的影响，结果发现与未酸化代乳粉组相比，酸化代乳粉组在试验全期平均日增重均有所提高，其中pH值为5.5处理组提高5.2%，pH值为5.0处理组提高12.1%，当pH值为5.0时犊牛腹泻率为最低；以甲酸为酸度调控剂调整代乳粉pH值至5.0，与未酸化代乳粉组相比，pH值为5.0组犊牛提高了全期平均日增重，在14～28日龄阶段平均日增重显著增长，犊牛采食酸化代乳粉改善了饲料转化率，其腹泻率降低37.5%。Zhang等使用盐酸作为酸度调控剂将代乳粉pH值从6.2分别降至5.5、5.0和4.5。试验发现在一定范围内降低代乳粉pH值，可提高犊牛平均日增重和饲料转化率。饲喂酸化代乳粉后犊牛生长性能方面没有表现出显著效果，这可能是由于试验中所用的犊牛代乳粉含有钙、钠、镁等诸多离子，加入单一酸度调控剂后，这些金属离子与酸结合，破坏了缓冲性能，降低了酸化效果。尽管处理组中对胃肠道质量指数没有影响，但pH值为5.0处理组促进了瘤胃上皮细胞的生长，pH值为5.5处理组促进了肠道上皮细胞的生长，试验中减少代乳粉pH值5.0～5.5促进了早期断奶犊牛消化道发育，但是pH值降至4.5时不利于肠道上皮细胞的增长，说明pH值并非越低越好。

不同酸之间的配伍既可充分发挥酸度调控剂的酸化作用，又可有效发挥未解离的小分子有机酸的杀菌作用，屠焰等在给试验组犊牛饲喂以盐酸和甲酸为主要成分的酸度复合调控剂的代乳粉后，与对照组相比，平均日增重有提高的趋势，而且在14～28日龄阶段，试验组犊牛平均日增重显著高于对照组，同时全期腹泻率试验组比对照组降低了13.9%。

4 结语

饲料添加剂已在犊牛日粮配合中得到广泛应用，但利用饲料添加剂针对营养素缺乏的全奶粉和废奶的营养性改造研究很少。研究并确立犊牛饲喂奶粉和废奶奶液中合理的微量营养素和调控剂添加水平，对于促进犊牛生长发育、提高机体免疫功能，又可以充分利用牛场自身制备的全奶粉和生产产生的废奶具有实际意义。同时也为保证犊牛的健康生长和降低培育成本提供理论依据，为养牛产业的发展起到推动作用。