低蛋白氨基酸平衡日糧在奶牛生產中的應用研究進展

文 / 歐陽潼，李勝利

中國農業大學動物科學技術學院，北京 100193

近年來，我國奶牛養殖業迅速發展，規模化養殖程度越來越高，截止2021 年我國奶牛存欄量近700 萬頭，牛奶產量3682.7 萬噸（李春平等，2022）。奶牛養殖業對蛋白質飼料需求量大，優質蛋白原料如豆粕在高產奶牛日糧中添加量超過精飼料的15%。然而，我國有80% 以上的豆粕依賴進口，由于嚴重依賴進口，近年來豆粕價格已升至高位，使得奶牛日糧成本提高，飼用豆粕減量替代很有必要。同時，國內大型規模化牧場的高產奶牛日糧蛋白水平往往超過其營養需要量，以此確保必需氨基酸以支持其生理和生產功能，但也面臨大量蛋白質飼料資源的浪費、尿氮排泄量大造成嚴重的環境污染等問題。研究表明，與非反芻動物相比，奶牛氮利用率較低，只能將飼料蛋白質中25%～35% 轉化為乳蛋 白（Schuba 等，2017 ；De Paula Dorigam 等，2017；Broderick，2003），日 糧 粗 蛋 白（CP）含量過多的部分無法被動物有效利用（Moore 等，2014）。但CP 含量過低、蛋白質供應不足，可能不能滿足奶牛對氨基酸，尤其是限制性氨基酸的需要，會帶來奶牛采食量、產奶量或乳蛋白產量降低的風險。因此，低蛋白氨基酸平衡日糧受到愈加廣泛的關注，是在高產奶牛養殖中逐漸被應用的降本增效策略。

1 低蛋白氨基酸平衡日糧

奶牛的低蛋白氨基酸平衡日糧是指，產奶量在35 kg 水平下，日糧粗蛋白質水平降低1～2 個百分點，使日糧CP 水平低于16%，同時通過添加過瘤胃氨基酸，充分平衡奶牛日糧中的必需氨基酸，以此維持甚至提高奶牛產奶量和乳蛋白產量，提高乳氮利用率，減少氮排泄和日糧氮損失對環境的影響，降低日糧成本（Sinclair 等，2014）。

2 低蛋白氨基酸平衡日糧在奶牛生產中的應用

2.1 低蛋白氨基酸平衡日糧對奶牛生產性能的影響

研究表明，在低蛋白日糧中補飼過瘤胃賴氨酸（RPL）、蛋氨酸（RPM），能夠維持奶牛在較高蛋白水平時的高產奶量，提高乳蛋白產量。

Bahrami-yekdangi 等（2014）將奶牛日糧蛋白質從18.0%降到16.4%[瘤胃可降解蛋白（RDP）不變，瘤胃不可降解蛋白（RUP）從7.1% 降至5.5%]，產奶量不降反升，并且不影響乳蛋白率和乳脂率，表明高蛋白組的蛋白質供應量已經超過奶牛的需要量。Chen 等（2011）向CP 15.6% 的日糧中補充RPM，試驗結果顯示奶牛的乳蛋白率超過飼喂CP 16.8%常規日糧的奶牛。Elsaadawy等（2022）向圍產期奶牛日糧中添加RPM、RPL或同時添加兩種，結果提高了奶牛的采食量、產奶量和維持體況。Batistel 等（2017）向RDP 充足而RUP、可代謝蛋白（MP）不足的奶牛日糧中添加RPM，結果產奶量在泌乳前期顯著增加4.1 kg、泌乳高峰期顯著增加4.4 kg。黃盈利（2020）的研究顯示，在CP 14.1%的低蛋白豆粕型日糧補充RPM，雖然產奶量無法達到高蛋白日糧（CP 17.1%）的 水 平（產 奶 量：20.06 kg/d 和23.26 kg/d），但能夠提高奶牛的產奶量、乳蛋白率和乳蛋白產量，而添加過瘤胃亮氨酸則對產奶量和乳蛋白率無顯著影響。秦緒嶺（2021）在14.5%蛋白水平的奶牛日糧中添加RPM，顯著提高了乳尿素氮含量和乳脂率。Sinclair 等（2014）研究表明，在不限飼、不嚴重缺乏MP 且組氨酸、亮氨酸等氨基酸不限制蛋白合成速率時，低蛋白日糧添加蛋氨酸和賴氨酸能顯著提高奶牛生產性能。

NRC（2001）提出，蛋氨酸和賴氨酸是飼喂以玉米為基礎日糧時泌乳奶牛最常見的兩種限制性氨基酸。有研究表明（Lee 等，2012），當奶牛飼喂以玉米青貯和紫花苜蓿干草為基礎的MP缺乏日糧時，組氨酸可能是在上述兩種氨基酸之外的一種潛在限制性氨基酸。目前已有不少研究對過瘤胃組氨酸（RPH）在奶牛低蛋白日糧中的應用展開研究。

Zang 等（2019）向產后130 d 奶牛的代謝蛋白缺乏日糧中添加RPH，可提高奶牛的飼喂效率和乳蛋白產量。Raisanen 等（2021， 2021）的試驗在MP 缺乏10%～15% 的泌乳高峰期奶牛日糧中添加RPH，結果奶牛的能量校正乳產量、乳真蛋白產量和飼喂效率隨著RPH 添加量的增加而線性增加。而當飼喂MP 充足的日糧時，奶牛的產奶量和乳真蛋白率不受RPH 添加量的影響。以上結果表明，在MP 缺乏情況下組氨酸的限制性更明顯，而補充組氨酸時還需要關注蛋氨酸和賴氨酸是否達到需要量。

Lee 等（2012）研究泌乳中期奶牛日糧，MP缺乏（MP：- 317 g/d）日糧使試驗牛產奶量、乳蛋白產量和采食量顯著降低，補充RPL、RPM和RPH 后 至dLys、dMet 和dHis 水 平 達 到MP的6.6%、2.2% 和2.2%，生產性能與MP 充足組（MP：+ 9 g/d）無顯著差異，說明氨基酸的添加彌補了MP 的缺乏。Giallongo 等（2016）在MP- 54 g/d 的日糧中添加RPL、RPM 和RPH（dAA為MP 的6.6%、2.2%和2.2%），雖然未達到MP +243 g/d 組的生產性能水平，但也顯著提高了奶牛的能量校正乳（ECM）、乳蛋白率、乳蛋白產量和乳脂產量（MP 充足、MP 不足、MP 不足+AA 三組的ECM 為41.0、35.5、37.3 kg）。Zang 等（2021）在MP 缺乏的泌乳中后期奶牛日糧中添加RPM、RPL 和RPH，結果乳蛋白率提高了1 個百分點。

也有試驗探究添加其他氨基酸的效果，Zhao等（2019）研究表明，在泌乳高峰期奶牛CP 12%的低蛋白日糧中添加過瘤胃蛋氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸和亮氨酸，奶牛乳成分含量和產奶量等生產性能與飼喂CP 16%日糧的試驗牛無顯著差異，乳中尿素氮顯著降低。秦肖莉（2017）試驗設置三個日糧CP 含量（16%、14%和12%），并在試驗組添加過瘤胃蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和組氨酸，結果顯示，雖然12%CP+氨基酸處理組氮轉化率較高，但乳蛋白產量和乳產量最高組為14%CP+氨基酸組，表明日糧CP 下降超過一定范圍時，補充多種氨基酸也無法滿足機體對氨基酸的需要。

因此日糧粗蛋白質、可代謝蛋白水平，以及過瘤胃氨基酸的種類和質量，都會影響低蛋白氨基酸平衡日糧的應用效果。適當降低日糧蛋白含量，同時補充適宜種類和劑量的瘤胃氨基酸以達到必需氨基酸平衡，才能改善奶牛的產奶量和乳成分，提高生產性能。

2.2 低蛋白氨基酸平衡日糧對奶牛營養物質消化率的影響

營養物質表觀消化率是反映奶牛對日糧消化吸收情況的重要指標。有研究表明（Bahrami-Yekdangi 等，2014），將 日 糧 蛋 白 從18% 降 至16.4%，不影響奶牛養分消化率和飼喂效率。雒誠龍（2023）研究證明，將泌乳中后期奶牛日糧CP 從17% 降至16%，不影響飼喂效率，并能提高奶牛對干物質、CP 及NDF 等的表觀消化率。Kand 等（2021）在飼喂以蠶豆籽粒為主要蛋白原料的日糧下設置高低蛋白兩組（CP：15.9% 和12.8%），研究結果表明，低蛋白組奶牛的采食量、NDF 和CP 表觀消化率顯著降低。這表明，適量降低奶牛日糧蛋白質水平，對營養物質表觀消化率無負面影響，但CP 水平太低會導致氮供應不足，降低微生物可利用氮，阻礙養分的消化。

Lee 等（2012）研究發現，在MP 缺乏日糧（MP：-317 g/d）中補充RPM、RPL 和RPH 三種氨基酸，雖然增加了奶牛的干物質采食量，但營養物質表觀消化率仍比飼喂MP 充足日糧（MP：+9 g/d）更低。Zang 等（2019）在CP 15.1%的低蛋白日糧中添加RPM，奶牛的干物質采食量與養分表觀消化率并未受到影響。馮蕾等（2021）以后備牛為研究對象，在其低蛋白日糧中補充過瘤胃蛋氨酸、亮氨酸和異亮氨酸，結果各組間營養物質攝入量不同，但采食量和養分表觀消化率無顯著差異，并未提高其飼喂效率。在低蛋白日糧中添加過瘤胃氨基酸，可能促進奶牛食欲，增加其干物質采食量，但對營養物質消化率的影響不大。

2.3 低蛋白氨基酸平衡日糧對奶牛氮排放的影響

根據Bougouin 等（2022）的估算，100 頭奶牛一年的糞尿氮排放量可達13 t。尿氮約占其總氮排泄量的50%，以尿素形式分泌的尿氮會迅速轉化為氨，通過揮發形式散失到空氣中，或通過施肥在土壤中轉化為硝酸，會造成水體污染、富營養化和土壤酸化，奶牛排出到大氣中的甲烷以及糞污中氧化亞氮的排放加劇了溫室效應和氮排放等環境問題（Moore 等，2014）。

Yan 等（2010）研究表明，影響奶牛氮排泄最主要的因素是蛋白質攝入量，并且兩者之間存在很強的正相關關系（r2=0.9）。Huhtanen 和Hristov（2009）的薈萃分析也得出了相似的結論，日糧蛋白含量是影響奶牛乳氮利用率最重要的日糧因素，飼喂低于NRC 2001 建議的日糧蛋白水平是提高奶牛氮利用率的最有效方法。Kand 等（2021）研究也證明了上述觀點，當日糧CP 降低、瘤胃氮平衡為負時，氮攝入量、尿氮排泄量、糞尿氮排泄量比值也降低，并且乳氮利用率增加。有研究表明（Bahrami-Yekdangi 等，2016），降低泌乳高峰期奶牛日糧RDP 和CP 水平（RDP ：10.9% 降至9.3%），維持RUP 5.5%，結果不影響奶牛生產性能、養分消化率，并且可有效改善氮利用率，降低尿氮排放。

降低日糧CP 有利于減少奶牛氮攝入量，同時補充過瘤胃氨基酸能夠提高奶牛氮利用率，減少氮排泄量。Chen 等（2011）在低蛋白日糧中添加RPM，結果與較高蛋白日糧相比，奶牛的尿中尿素氮、糞氮減少，乳氮利用率顯著增加。Lee 等（2015， 2012）研究表明，與MP 充足的日糧相比，在MP 缺乏日糧中添加RPM、RPL，對產奶量、乳成分和養分消化率沒有影響，但降低了尿氮排泄量（降低49 g/d）、總氮排泄量和糞便可能釋放氨的量。趙若含等（2019）研究泌乳前期荷斯坦奶牛日糧，在基礎日糧配方中分別減少0.80%和1.66%的粗蛋白質水平，分別添加RPL 24.6 g/d +RPM 10.4 g/d 和RPL 25.7 g/d + RPM 9.4 g/d，結果與飼喂基礎日糧的對照組相比，采食量、產奶量與日糧表觀消化率無顯著差異，而糞尿氮排放量分別降低了7.67% 和15.2%。李國棟（2021）在后備母牛上的研究發現，在日糧中添加過瘤胃蛋氨酸、亮氨酸和異亮氨酸，把日糧蛋白水平降低3個百分點，不降低產奶量，并能一定程度提高日糧氮轉化效率和減少糞尿氮排放。ArriolaApelo 等（2014）在粗蛋白質含量15%的日糧中添加一種或多種氨基酸，結果與飼喂CP 17%的奶牛相比，產奶量無顯著差異，乳尿素氮濃度在低蛋白組中均顯著降低，一定程度提高乳氮利用率。Laroche等（2022）研究表明，滿足蛋氨酸、賴氨酸、組氨酸和能量需求時，將MP 供應量降低到需要量以下不會影響生產性能，還能夠提高乳氮利用率，減少24%的氮排泄量。有研究在CP 14.2%的日糧中補充RPM（30 g/d）、RPL（130 g/d），結果奶牛產奶量與CP 16.2% 組無顯著差異，而且降低了氮排泄量如尿氮和總排泄量，減少了3.77%的甲烷排放量（Shirmohammadi 等，2022）。因此，在低蛋白日糧中添加過瘤胃氨基酸，可以在維持奶牛較高生產性能的同時，提高乳氮利用率，降低氮排泄和甲烷排放，減輕對環境的污染。

3 問題與展望

低蛋白氨基酸平衡日糧在豬和家禽上應用較為廣泛，而在奶牛養殖生產上應用仍然較少，可能存在的問題有：（1）成本問題。與傳統較高蛋白日糧相比，低蛋白日糧提高經濟效益、降低飼養成本的作用不明確。（2）產品問題。國內效果好且權威的過瘤胃氨基酸產品較少；有一定的使用門檻，涉及奶牛氨基酸需要量等評估與計算；產品針對性不強，推薦飼喂量較為籠統；產品價格高。（3）效果問題。牧場或奶農對低蛋白日糧的實際效果存在擔憂和疑慮。

低蛋白氨基酸平衡日糧的應用效果會受到日糧粗蛋白質、可代謝蛋白水平，以及過瘤胃氨基酸的種類和質量的影響。適當降低日糧蛋白含量，補充適宜種類和劑量的過瘤胃氨基酸以達到必需氨基酸平衡，不影響奶牛的養分消化率，并可改善奶牛的產奶量和乳成分，提高乳氮利用率，有效降低氮排放，保持奶牛較高生產性能的同時減少環境污染。低蛋白日糧的應用有利于推動豆粕減量，緩解我國蛋白質飼料原料緊缺現狀，也有助于減少奶牛氮損失帶來的環境污染問題。雖然還存在一些有待解決的問題，但普及與推廣使用低蛋白氨基酸平衡日糧具有廣闊的應用潛力。