粗饲料来源和能量供应对奶牛乳蛋白合成调控的影响

发布时间：2020-08-25 06:59

【摘要】：苜蓿作为一种优质的粗饲料来源,可提供充足的蛋白质和较为理想的氨基酸组成,是现代奶牛养殖中重要的饲料组成部分。近年来随着中国奶业的快速发展,奶牛的养殖水平有了较大的提高,优质粗饲料的缺乏和日趋增加的奶牛养殖需求间的矛盾越来越明显,严重制约我国奶业的快速发展。截止到2013年,我国苜蓿总进口量接近80万吨,即将成为世界上最大的苜蓿进口国。于此同时,我国每年生产2.21亿吨玉米秸秆,绝大部分并未被有效利用,造成了资源的巨大浪费。与苜蓿相比,玉米秸秆蛋白质、可消化的碳水化合物以及能量均较低,不能满足奶牛的泌乳需求,因此,如何合理利用玉米秸秆是目前需要解决的一个重要问题。本文主要包括两大部分:试验一通过研究苜蓿和秸秆为不同粗饲料来源对奶牛泌乳性能及乳蛋白合成的影响,分析秸秆型日粮利用率低的原因及其降低乳蛋白合成的营养学机制和氨基酸限制性作用;试验二在试验一研究基础上,以玉米秸秆为主要粗饲料来源,通过调整日粮能量水平和来源,验证其对奶牛泌乳性能和乳蛋白合成的影响。(1)不同粗饲料来源对奶牛泌乳性能、乳蛋白合成和氨基酸代谢的影响为比较苜蓿干草和玉米秸秆为主要粗饲料来源对奶牛生产性能、消化代谢、微生物蛋白合成及氨基酸代谢的影响,研究选取32头初产荷斯坦奶牛,根据产奶量和泌乳天数随机分为两组,每组16头,饲喂两组不同的日粮。MF组含有17.30%的苜蓿和18.77%的玉米青贮,CS组含有36.07%的玉米秸秆,两组精粗比均为36:64,精料组成一致。试验共进行15周,前2周为适应期,后13周正试期。结果发现:与CS组相比,MF组干物质采食量每天提高了4kg;OM、CP、NDF、ADF和EE的采食量和消化率也显著提高;生产性能方面:MF组乳产量、乳蛋白率和乳蛋白产量增加显著,但两组乳脂合成并未出现显著性差异;另外,饲喂MF日粮显著提高了奶牛微生物蛋白(MCP)合成量和代谢蛋白(MP)的供给,同时提高了N的利用效率。试验结果表明:奶牛饲喂玉米秸秆代替苜蓿时,MCP合成量的降低直接导致乳蛋白产量的降低。对氨基酸进行分析可知,CS日粮中氨基酸组成不平衡,且日采食量低,导致供给乳腺的动脉血中氨基酸绝对含量远低于MF组;同时CS组血流量小,因此供给乳腺的氨基酸总量不能满足奶牛的泌乳需求,加上CS和MF组乳腺氨基酸摄取转化率方面并无太大差异,因此CS组乳蛋白合成量低于MF组。在试验一基础上,继续对两组日粮限制性氨基酸次序进行了研究,以各组乳中EAA组成为理想氨基酸模型,采用乳蛋白评分的方法进行氨基酸限制性次序评定,并绘制两组限制性木图理论图。结果表明:MF组氨基酸氨基酸次序为:Met(64.9),Phe(73.82),His(75.82),Val(92.90),Ile(96.41),以乳腺日摄取EAA限制性次序为准;CS组氨基酸氨基酸次序为:Met(55.47),Lys(76.75),Leu(77.27),Ile(82.62),Val(95.40),以日粮中限制性氨基酸次序为准。(2)能量供应对奶牛泌乳性能、微生物蛋白合成、瘤胃功能菌群及瘤胃上皮组织结构形态的影响试验二研究了以玉米秸秆为主要粗饲料来源时,日粮中不同能量来源和水平对奶牛泌乳性能、微生物蛋白合成、瘤胃功能菌群及瘤胃上皮组织结构形态的影响。试验选用8头荷斯坦头胎奶牛作为试验动物,4头奶牛安装永久瘤胃瘘管,试验采用4×4拉丁方设计。每期试验21d,适应期14d,采样期7d。采用日粮能量水平和来源两因素交叉试验设计,共获得4种日粮:低能普通玉米组(LE/GC);低能蒸汽压片玉米组(LE/SFC);高能普通玉米组(HE/GC);高能蒸汽压片玉米组(HE/SFC)。其中高能组玉米青贮替代部分玉米秸秆,并增加EB100含量获得;试验结果发现:高能日粮组显著提高乳产量、乳蛋白率,乳蛋白产量及乳糖产量,但对乳脂率并无影响;同时饲喂高能组日粮提高了奶牛的干物质采食量、营养成分消化率及MCP的合成量。低能量水平条件下,饲喂蒸汽压片玉米可以提高MCP合成量、乳蛋白产量及乳产量,但对高能量组并无作用。结果表明:增加能量水平或改变能量来源均对乳蛋白合成有一定的提高作用,这可能与提高了MCP的合成量有直接的关系。此外,对奶牛瘤胃内功能菌群和上皮细胞的组织形态学结构分析可知:以玉米秸秆为主要粗饲料来源时,提高日粮能量水平能够提高部分纤维降解菌、蛋白降解菌和淀粉降解菌的含量,提高瘤胃上皮组织角层质的厚度,同时降低了棘细胞层厚度。不同能量来源日粮对瘤胃微生物菌群和瘤胃上皮细胞的组织结构并无明显的改变,但低能量水平时,利用蒸汽压片玉米替换普通玉米降低了瘤胃内总普雷沃氏菌、短普雷沃氏菌、黄色瘤胃球菌和脂解厌氧弧菌的含量,提高了反刍兽新月形单胞菌和白色瘤胃球菌的含量。综上所述,与优质牧草-苜蓿相比,玉米秸秆营养成分含量较低,特别是可发酵的碳水化合物含量过低,导致能量供应不足和微生物蛋白产量降低,降低奶牛合成乳蛋白的能力;此外,玉米秸秆-豆粕型日粮本身氨基酸组成不够均衡,赖氨酸、蛋氨酸及支链氨基酸均为限制性氨基酸,进一步降低了乳腺利用氨基酸生成乳蛋白的合成效率。针对玉米秸秆型日粮能量供应不足的缺陷,通过增加日粮中能量水平可以有效地提高乳蛋白的生产,但利用蒸汽压片玉米替换普通玉米,提高能量载体物质(主要指淀粉)供应方式,仅在日粮能量水平较低时对乳蛋白合成有显著的改善效果,日粮能量水平较高时,作用不明显。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S823.5
【图文】：

存栏量,奶牛,比重,变化趋势

1-2 2002-2010 年全国奶牛年存栏量 100 头以上的规模比重变化趋势图[5]g 1-2 Cow population scale changes in the proportion of 100 above diagram trendin china 2002-2010国奶牛养殖目前存在的问题规模化程度低，乳品质量整体偏低在国家政策扶持和市场需求驱使下，我国奶业发展速度较快，规模化牧场比重散户饲养模式所占比重仍然较大，2013 年我国 100 头以上的规模养殖比重为 4提高了 3.9 个百分点，相比 2010 年提高了 13 个百分点[16]。虽然增长速度较快殖规模较小，产业提升速度较慢、风险抵抗能力较差的特点，奶牛养殖中“散”、面未得到有效的转变[5]。这就造成了目前平均单产仅为 5.5 吨/头，明显低于奶均单产，如：美国 8.6 吨/头、日本 8.0 吨/头、荷兰 7.7 吨/头[4]。另外，虽然我行了大量的研究与开发，但我国牛奶品质偏低的难题依旧存在。作为评估牛奶两大指标乳蛋白和乳脂肪含量，2010 年的生鲜乳新标准仅为 2.8 和 3.1(g/l00g国家差异十分明显。与此同时，我国牛奶中总固形物较低，这也是引发生产成

乳蛋白,合成过程

图 1-3 乳蛋白合成过程Fig. 1-3 Process of milk protein synthesis入小肠的氨基酸被吸收后进入肝系膜静脉，随血液流动汇入门静脉，在肝脏内重新回心脏，随动脉供血流入阴外动脉，为乳腺合成乳蛋白提供前提物质[28]。乳腺是一合成非常重要和活跃的场所，牛奶中 90%以上的氨基酸均由乳腺摄取血液中的氨基合成，剩余的 10%由小肽、小分子蛋白质及其他免疫活性蛋白直接转运获得[29]。此胞还能利用葡萄糖、VFA、EAA 等物质合成 NEAA，并吸收和利用部分氨基酸短肽成酪蛋白。目前可知合成乳蛋白所需的氨基酸全部来自于血液，但其吸收量和吸收十分明确，有待于进一步研究。由此可见，在乳蛋白的合成过程中，微生物蛋白与白的合成能力至关重要，是日粮粗蛋白转化为乳蛋白的枢纽和纽带，如何提高微生代谢蛋白合成能力以及乳腺摄取血液游离氨基酸能力是提高乳蛋白合成的重要环节影响乳蛋白合成的因素响奶牛乳蛋白合成的因素包括营养因素和非营养因素，非营养因素主要包括品种、乳阶段和环境控制等，基本属于客观调控因素，调控难度大，效果不够明显。而通素进行乳蛋白调控较为有效。

氨基酸,蛋氨酸,乳蛋白,日粮

引言酸，可明显提高干物质采食量，有利于乳蛋白的合成，与粗蛋白水平为 15.7%日粮组 13.5% CP 水平的日粮中添加 Met 和 Lys，两组乳蛋白产量并无差异[49]；而通过向中添加蛋氨酸羟基物和赖氨酸盐，提高微生物蛋白中蛋氨酸和赖氨酸含量，也可使量显著升高[50，51]。此外，利用血管灌注技术给高产奶牛补充蛋氨酸和赖氨酸，也可高乳蛋白含量和产量的目的[52]。除蛋氨酸和赖氨酸之外，精氨酸、组氨酸、苯丙氨氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸）也是限制性氨基酸研究的热点。

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