犊牛两阶段代乳品研究

■胡凤明 王 炳 刁其玉 屠 焰

（中国农业科学院饲料研究所奶牛营养学北京市重点实验室，北京100081）

振兴奶业是近年来我们农业发展规划中的重点。犊牛在牧场牛群中占据着独特的生态位置，是奶牛业发展的基础，因此只有培育好犊牛才能拥有高产稳产的奶牛群。犊牛早期断奶是国外现代奶业广泛应用的技术，有效促进犊牛消化系统发育，有利于成年后的高产稳产，在国外已取得了良好的经济和社会效益。根据犊牛生长发育特点及营养需要量，通过代乳品供给适宜的营养，不仅能满足犊牛营养需要，促进营养物质消化利用，且能够促进犊牛消化及免疫系统尽快发育，保障犊牛健康顺利生长。目前大部分代乳品专利和技术存在营养规格单一、蛋白质和乳糖添加量不适宜等问题，既不能满足犊牛不同生长期的营养需求，又不利于犊牛对营养物质的消化吸收。针对以上问题中国农科院反刍动物饲料创新团队进行了代乳品中蛋白质、能量水平及来源方面的研究[1-2]，将哺乳期分为30日龄前和30日龄后2个阶段，并根据犊牛两个阶段的生理特点及营养需要量研发了犊牛两阶段代乳品。

1 哺乳期犊牛生长发育特点

0～2月龄是新生犊牛生长发育的关键期，该阶段犊牛生长发育迅速，基础代谢旺盛，而消化系统和免疫系统生理及功能发育并不完全。初生犊牛前胃功能还未建立，此时皱胃是唯一具有消化功能的胃室，饲粮中营养物质降解吸收主要依赖于犊牛皱胃和小肠中分泌的各种消化酶来完成。初生犊牛皱胃占总容量约2/3，前胃仅占约1/3，4周龄时，前胃占比增加到约2/3，皱胃占比降至约1/3，12～16周龄时，各胃室占复胃比例接近于成年牛。中国农业科学院中国农科院反刍饲料创新团队经过大量研究发现[3]，犊牛8周龄时瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃重量与复胃重的比例分别为46.25%～52.95%，10.85%～12.90%，11.39%～14.73%和22.90%～29.33%。研究证实采食固体饲粮包括精料和饲草是影响瘤胃物理形态和组织结构发育的关键因素，固体饲料避开食管沟进入瘤胃，通过物理、化学、微生物等各种刺激，促进瘤胃容积及形态结构发育。王永超[4]研究发现，犊牛饲粮中添加颗粒饲料替代40%代乳品，促进瘤胃的发酵功能及复胃发育，并有效降低犊牛腹泻。马俊南[5]研究发现，犊牛断奶前添加适宜的固体饲粮，能促进犊牛瘤胃组织及形态结构发育，有助于提高犊牛机体抗氧化和免疫能力，降低犊牛腹泻。哺乳期是犊牛机体生长发育的关键期，机体组织器官快速生长发育，生长发育正常的犊牛8周龄体重应达到初生重的2倍，并且该阶段骨骼的生长发育优于其他组织。司丙文等[6]研究发现，犊牛在10～30日龄时体高和体斜长生长速度显著高于30～60日龄阶段，哺乳期胸围增长率和体斜长增长率高于体高增长率。

2 哺乳期犊牛营养需要

随着现代畜牧业的发展，早期断奶技术已经广泛应用于现代犊牛培育中。实施早期断奶不仅节约大量鲜奶，节省哺乳期劳动力，降低犊牛的培育成本，而且能促进犊牛消化系统发育，减少疾病发生率，有利于充分发挥犊牛的生产潜能，促进犊牛培育进程。采用营养全面的代乳品完全代替鲜牛奶饲喂犊牛是犊牛实施早期断奶的关键。营养全面、易于吸收的代乳品可以促进犊牛瘤胃和肠道等消化器官发育，促进犊牛生长性能的发挥，又可以节约鲜奶，提高经济效益。张乃锋等[7]研究发现，饲喂代乳品的犊牛可显著增加生长性能，并明显降低饲养成本。代乳品的质量在很大程度上决定着犊牛的生长性能、发育状况甚至影响着犊牛成年之后的生产性能和使用寿命。而犊牛自出生至断奶这个过程中，代乳品的蛋白质和能量起着非常重要的作用。然而，不同阶段犊牛的营养需要量标准也是不同的，因此围绕犊牛出生到断奶前2个月左右的时间，需要更细致地研究犊牛代乳品的营养标准。

2.1 蛋白质营养

蛋白质来源和水平是限制代乳品品质的主要因素。蛋白质可分为乳源蛋白和非乳源蛋白。乳源蛋白主要来源于牛奶及其乳制品。通常乳蛋白被视为哺乳前期犊牛最为理想的蛋白源，与其他蛋白质相比其消化率高，氨基酸平衡，基本不含抗营养因子[8]。最早在代乳品中使用的乳蛋白主要有脱脂乳蛋白、干燥脱脂乳粉、干乳清、浓缩乳清蛋白等。乳清是牛奶中的酪蛋白凝结后产生的一种副产物。乳清粉中含有较高的乳糖和矿物质，其蛋白含量存在差异，包括高蛋白乳清粉，蛋白含量10%以上；中蛋白乳清粉，蛋白含量为5%～10%；低蛋白乳清粉，蛋白含量低于5%。关于乳清粉的研究，早期认为乳清粉中存在高含量的乳糖和矿物质，极易引起犊牛腹泻，因此建议其添加量不宜超过30%，而后来研究表明，高比例添加乳清粉并不影响犊牛的生长发育及健康。乳清浓缩蛋白是乳清蛋白的提炼物，蛋白含量更高，使用效果较乳清蛋白更加理想。Lammers等[9]研究发现，代乳品中乳清浓缩蛋白含量在67%或100%对犊牛平均日增重效果高于100%脱脂奶粉饲喂组。

在欧美等奶业发达的国家，奶制品过剩，乳清粉、乳蛋白粉、油脂比较丰富，且价格较低廉，犊牛代乳品中70%以上是由奶制品组成的，蛋白几乎全部来源于乳蛋白。而我国奶业还处于发展阶段，牛奶产量与巨大的人口基数相比相对贫乏，鲜奶人均占有量仅为发达国家的1/10，奶制品种类和数量不足，因此在不影响动物生长发育和健康的情况下，寻找可行的非乳源蛋白是我国代乳品行业发展的关键。非乳源蛋白作为乳源蛋白的可替代蛋白，又可分为非乳动物性蛋白和植物性蛋白2大类。研究已证实可在犊牛代乳品中添加应用，且不影响犊牛生长发育的非乳动物性蛋白包括喷粉干燥的水解血红细胞[10]、喷粉干燥的动物血浆粉[11]、动物血浆蛋白[12]、水解鱼蛋白[13]、喷雾干燥的蛋、液体蛋[14]等。非乳动物性蛋白营养价值仅次于乳源蛋白，氨基酸也相对平衡，但动物性蛋白不易获取，且需要相应的加工处理技术，在犊牛代乳品中应用较少。植物性蛋白资源丰富，价格低廉，但普遍存在抗营养因子限制了植物蛋白的应用。代乳品中研究报道的植物蛋白源有大豆蛋白、小麦蛋白、豌豆蛋白、马铃薯蛋白、花生蛋白、大米蛋白等[1，8，15-16]。大豆蛋白是目前应用技术最为成熟的植物蛋白，犊牛代乳品可以安全应用的大豆蛋白包括大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白等，与乳源蛋白相比，大豆蛋白在一定程度上能促进瘤胃形态结构发育。李辉[1]研究证实，使用不同水平的改性大豆蛋白替代代乳品中的乳蛋白（乳蛋白∶改性大豆蛋白，80∶20，50∶50，20∶80），对2～3周龄犊牛生长性能和营养物质表观消化率无显著影响，反而饲喂改性大豆蛋白高的组瘤胃功能发育优于乳蛋白高的代乳品组。小麦蛋白是小麦面筋分出去淀粉后的蛋白产物。小麦蛋白中存在的抗营养因子，抑制了小肠上皮的吸收率，降低了小麦蛋白的消化率[17]。酸解处理可有效去除小麦蛋白中的抗营养因子，提高其消化率和水溶性[8]，增加了小麦蛋白的可利用性。Castro等[8]研究发现，水解小麦蛋白替代50%乳源蛋白组与基础乳源蛋白组相比对犊牛生长性能和健康的影响没有显著差异。黄开武[16]对代乳品中不同来源蛋白（大豆浓缩蛋白、小麦水解蛋白、花生浓缩蛋白、大米分离蛋白）及组合对哺乳期犊牛生长发育的影响，结果发现，和乳源蛋白相比，大豆蛋白和大米分离蛋白对犊牛生长性能和饲料转化率没有显著差异，小麦蛋白和花生浓缩蛋白显著降低生长性能和饲料转化率，不同植物源蛋白的利用效率表现出明显的差异，蛋白质优劣顺序为乳蛋白＞大豆浓缩蛋白＞大米分离蛋白＞小麦水解蛋白＞花生浓缩蛋白。随着生产技术和加工工艺的发展，一些机械、化学和酶解处理技术的应用，将大大提高了植物蛋白的利用效率和安全性，为开发利用植物源蛋白巨大的潜在应用价值提供保障。

代乳品中蛋白质水平取决于代乳品能量、饲喂量及蛋白质来源。李辉[1]对0～60日龄犊牛代乳品中适宜的蛋白水平做了研究，饲喂蛋白水平分别为18%、22%、26%的三种代乳品，结果显示，22%组犊牛血清葡萄糖和总蛋白高于其他两组，日粮氮的消化率最高，瘤胃挥发酸含量均高于其他两组，瘤胃乳头发育最好；而26%的高蛋白质水平不利于瘤胃发酵，降低肠道的绒毛高度/隐窝深度的比值。由此可见，饲喂22%蛋白质水平代乳品的犊牛即可获得较好的生长性能，而过高的蛋白质含量不利于犊牛消化系统发育，降低了犊牛消化吸收能力，又增加了饲养成本，造成蛋白质资源浪费。NRC[18]指出，蛋白质的摄入量不要超过能量摄入量决定的目标增重的蛋白质数量。固定采食量会限制犊牛对用于生长的蛋白需要量，因此，在哺乳阶段给予固定采食量时随着犊牛体重的增加对蛋白质的需要量反而小于体重较小时的需要量，在哺乳阶段后期可适当给予低于前期蛋白质饲粮，这样既可以满足犊牛生长需要，又可节省培育成本。

2.2 能量需要量

碳水化合物和脂肪是犊牛获取能量的主要来源。哺乳期犊牛瘤胃结构与功能尚未发育完善，新生犊牛30日龄前消化酶分泌不足，小肠内乳糖酶活性较其他碳水化合物分解酶的活性高，此时犊牛对乳糖的消化利用较高，乳糖的亚单位、葡萄糖及半乳糖也易于被犊牛消化，而对淀粉等其他碳水化合物的消化利用相对较弱。3周龄时，犊牛消化淀粉的能力有了显著提高，而乳糖酶活性逐渐降低。随着酶活性的增加，对饲粮中植物性蛋白的消化能力提高。根据犊牛消化系统的发育特点，在0～30日龄提供高乳糖代乳品，在30日龄后降低乳糖浓度，增加淀粉含量能更好地满足犊牛哺乳期能量需要。张蓉[2]研究了代乳品中不同碳水化合物组和对犊牛的影响，20%乳糖组、10%乳糖+10%葡萄糖、10%乳糖+10%淀粉三种碳水化合物组和代乳品，结果显示，10～30日龄阶段，复合淀粉组犊牛腹泻率显著高于其他两组；营养物质表观消化率（氮表观消化率除外）影响差异不显著；复合葡萄糖可替代乳糖应用于整个哺乳期犊牛阶段饲养，而复合淀粉更适合用于饲喂30日龄以上的犊牛。

脂肪是哺乳期犊牛重要的能源物质，对哺乳期犊牛而言，机体获得的约35%的消化能由代乳品中的脂肪提供[19]。脂肪的消化利用与脂肪酸碳链长度及不饱和有很大关系。牛奶和乳制品中存在天然的乳源脂肪，包括黄油、乳清粉等，乳源脂肪含有丰富的脂肪酸，碳链长度在C6～C18之间，饱和度高。乳源脂肪消化利用率高，是代乳品中最理想的脂肪源。猪油、牛油等动物油脂也常被用来添加到代乳品中，大多数动物油脂富含C16～C18的饱和脂肪酸，饱和度大于80%，其不饱和度与乳脂相近，在代乳品中的消化利用相对较高。植物油也可以做为代乳品中脂肪来源，大多数植物油富含C16～C18的不饱和脂肪酸，不饱和度接近80%，如亚麻油、大豆油、玉米油、棉籽油、油菜籽油等，但个别植物油富含中链饱和脂肪酸，如椰子油、棕榈仁油等。有研究表明，代乳品中添加植物油脂降低了适口性和采食量，增加犊牛腹泻，因此认为植物油不适宜在代乳品中大量添加。而中国农科院反刍动物饲料创新团队研究了椰子油和棕榈油等植物油替代乳脂对哺乳期犊牛生长性能和营养物质消化代谢的影响，结果发现，使用椰子油或棕榈油替代50%或100%的乳脂对犊牛生长性能和有机物、粗蛋白、粗脂肪等营养物质的表观消化利用率的影响与全乳脂组相比没有显著差异（未公开试验数据）。

牛奶和代乳品中的脂肪主要以甘油三酯的形式存在，脂肪在反刍动物消化道内首先被水解形成游离脂肪酸，不同脂肪酸的消化吸收与脂肪酸的水溶性有很大关系，通常短、中链脂肪酸能溶于水，长链脂肪酸（C＞12）难溶于水，难溶于水的长链脂肪酸在消化吸收过程中必须经胆汁、胰液乳化形成溶于水的乳糜微粒才能被小肠消化吸收。因此，选取水溶性脂肪可以增加脂肪的水解，加速脂肪的吸收代谢，更好地满足犊牛的能量需要。

能量主要来源于饲粮中各种营养物质的分解代谢，同时营养物质的消化吸收又离不开能量的参与，因此能量水平可以影响营养物质的消化吸收。研究发现，代乳品中适宜的能量水平有利于哺乳期犊牛生长性能和营养物质消化代谢。张蓉[2]研究了代乳品中不同能量水平（总能分别为18.51、19.66、20.80 MJ/kg的三种代乳品）对10～60日龄犊牛的影响，结果显示，中能组显著提高了42～52日龄犊牛对粗脂肪、粗蛋白质及总能的表观消化率，显著提供了60日龄犊牛的体高、体斜长和管围，显著提高了12～20日龄犊牛对有机物的表观消化率，并一定程度上提高了40～60日龄犊牛粗脂肪、粗蛋白质的表观消化率，而高能组代乳品显著抑制40～60日龄犊牛采食量。由此可见，19.66 MJ/kg的能量水平可以提高犊牛的生长性能，促进营养物质的消化吸收，而高能量水平反而抑制营养物质的消化利用。

3 犊牛两阶段代乳品

3.1 两阶段代乳品的特点

与世界范围内奶牛生产水平较高的国家相比，我国在犊牛代乳品开始于上世界末本世纪初这一阶段，近10几年来在生产过程中还处于探索阶段，原有的专利和技术存在一些问题：①犊牛在长达60 d的哺乳期内只进食一种营养规格的代乳品，不能满足犊牛不同生长期的营养需求；②代乳品粗蛋白质含量在28%～32%，过高的蛋白质含量不利于犊牛消化吸收，同时增加了成本；③强调了代乳品中全脂大豆粉的使用，但忽略了乳糖在30日龄前的重要性，不利于犊牛的生长发育。针对以上问题中国农科院反刍动物饲料创新团队结合本团队的相关研究，犊牛代乳品适宜的粗蛋白质水平为22%[1]，淀粉在30日龄前犊牛代乳品中使用会造成腹泻率增长，而30日龄之后则可替代乳糖或葡萄糖[2]，并根据犊牛生理特点和营养需求针对性研发了犊牛两阶段代乳品。分期配制代乳品日粮，将哺乳期分为30日龄前和30日龄后2个阶段，前期代乳品粗蛋白质水平在22%左右，能量来源以乳糖或葡萄糖为主，后期代乳品粗蛋白质水平在20%左右，并使用淀粉替代乳糖或葡萄糖。犊牛两阶段代乳品核心技术在于：①将犊牛代乳品分为前期和后期。犊牛出生后胃肠道发育和消化酶活性逐渐增长，特别30日龄前乳糖酶活性较高而淀粉消化酶分泌不足，因此将犊牛代乳品分为前期和后期两种产品，分别适用于不同日龄的犊牛，后期大量使用淀粉等植物原料，降低成本。②使用乳糖和乳清粉，减少了进口乳清粉价格波动给产品生产带来不稳定因素；使用水溶性脂肪，可迅速溶入水中，补充犊牛能量需要；使用大豆浓缩蛋白和全脂大豆粉共同满足犊牛蛋白质需要。③针对哺乳期犊牛前期和后期胃肠道消化酶分泌量不足的问题，将脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶和木聚糖酶进行合理搭配，促进犊牛消化能力。④根据幼畜的需要，将脂溶性维生素(A、D、E等)和水溶性维生素(B1、B2、B6等)、合成氨基酸以及微量元素等添加到产品中，满足犊牛的生长发育需要。

3.2 犊牛两阶段代乳品的验证试验

为了验证犊牛两阶段代乳品的应用效果，中国农科院反刍动物饲料创新团队开展了2个比较验证试验。试验1和试验2均选取ZL 021228844.5犊牛专利代乳品（蛋白水平28%～32%）作为对照组，犊牛两阶段代乳品作为试验组。试验1，试验组犊牛体重在30日龄、60日龄、全期增长量和全期日增重上与对照组相比分别增加了6.2%、5.8%、13.6%和11.0%；胸围在30日龄、60日龄、全期增长量上与对照组相比分别增加了1.5%、6.0%和62.5%。试验2，试验组犊牛体重在30日龄、60日龄和全期日增重上与对照组相比分别增加了4.4%、8.1%和19.1%。以上2个试验结果表明，针对哺乳期犊牛不同阶段生理和营养需求特点，采用两阶段犊牛代乳品对犊牛2阶段及整个哺乳期生长发育均具有明显的促进效果。

3.3 犊牛两阶段代乳品的经济效益分析

犊牛两阶段代乳品不仅可以保障犊牛健康生长、促进机体发育、改善生产性能，而且具有明显的经济效益，在保证生长良好的情况下，每头犊牛可节省鲜奶350 kg以上，扣除购买代乳粉支出，以牛奶近三年平均价格、代乳品出厂价格计算，每头犊牛可节约成本600元左右，同时可提高犊牛增重，有利于断奶后的生长发育和成年后的生产性能发挥。

4 小结

犊牛是奶牛培育过程的关键期，促进犊牛消化系统尽早尽快发育，保障犊牛健康，是哺乳期犊牛培育的主要目标。采用营养全面的代乳品促进犊牛消化系统发育，是实现这一目标的关键。犊牛两阶段代乳品不仅能满足犊牛生长发育需要，提高犊牛的生长性能，还可以减少蛋白质资源浪费，降低培育成本。我国代乳品行业起步较晚，对犊牛不同阶段适宜代乳品的开发和利用仍处于探索研究阶段，研究开发更适合犊牛生长发育及生产潜能发挥的优质代乳品仍需要开展进一步工作。