基于双蛋白营养的犊牛代乳品研究

■孔凡林 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）

犊牛出生时消化方式与单胃动物相似，主要依靠采食母乳来满足生长需要[1]。随着早期断奶技术的日益推广，代乳品逐渐受到了人们的重视。蛋白质作为代乳品中重要的营养素之一，对犊牛的生长发育和后续生产性能的提高有着重要的影响。在代乳品的传统加工工艺中通常使用乳源性蛋白质，如脱脂乳蛋白、乳清蛋白浓缩物等[2]，但由于近年来人们对于乳源蛋白的需求量逐渐增大，乳源蛋白的价格也在随之升高，结合我国幼龄反刍动物哺乳期较长这一特点[3]，使用乳源蛋白造成的犊牛饲养成本的增加对代乳品加工商和整个畜牧业来说是致命的打击。另外，在人营养方面，“双蛋白”这一概念早在2006年就已经被提出，发展至今也已经突破了动植物蛋白（大豆蛋白+牛奶蛋白）氨基酸互补的营养学观点，上升到了利用现代科技成果来探究动植物蛋白之间的营养量效关系和奇特蛋白分子效应上，而在动物营养领域，代乳品中蛋白质的研究还处在简单的混合物阶段。Cruywa⁃gen等[4]使用大豆粉、乳清粉和保留初乳的混合物替代母乳，在保持犊牛采食量和体重不变的基础上，成功地使养殖成本下降67%～70%，但Raeth等[5]的研究表明，在保持蛋白质水平不变的条件下，分别使用小麦蛋白和大豆浓缩蛋白与乳清蛋白以1∶1的比例饲喂犊牛时，犊牛的日增重和采食量显著下降，当使用小麦蛋白、大豆浓缩蛋白和乳清蛋白以1∶1∶2的比例饲喂时，犊牛的日增重、臀高和采食量不受影响，所以双蛋白的添加比例以及使用多种植物蛋白时产生的互作效应还有待研究。本文将综合中国农科院反刍动物生理与营养实验室多年来部分研究结果，结合国内外其他研究进展，系统阐述了犊牛早期断奶后代乳品中的适宜蛋白质水平、双蛋白的适宜比例以及在此基础上研究得出的氨基酸限制性顺序、适宜添加量和添加比例。

1 代乳品中的蛋白质水平

蛋白质作为重要的营养素之一长时间以来受到营养学家的重视，关于蛋白质的报道也层出不穷。代乳品作为替代母乳出现的产品，其蛋白质水平也应该与母乳相似，过低的蛋白质水平不能满足动物正常的生长发育，而过高的蛋白质补充既造成资源的浪费也污染环境，同时还提高了代乳品的加工成本。Morrison等[6]的研究就表明，饲喂蛋白质水平为27%的犊牛代乳品，与21%水平相比，在犊牛90日龄时体尺和体重并没有显著的差异，且后续两组犊牛的产奶性能也没有显著差异。岳喜新等[7]以羔羊为试验动物同样证明了在代乳品中添加高水平蛋白质不会提高羔羊的生产性能和营养物质消化率，反而会降低某些指标。李辉等[8]以高（26%）、中（22%）、低（18%）三种蛋白质水平的代乳品饲喂荷斯坦公犊牛，研究发现饲喂22%蛋白质水平代乳品的犊牛在体重等生产性能方面高于其他两组，饲喂22%蛋白质水平组增重速度最高。然而，郭峰等[9]研究认为，25%的蛋白质水平更加适宜肉用品种犊牛的生长。造成以上结果差异的原因可能主要是由于试验犊牛的品种不同，此外能量、代乳品供给模式不同也对结果有一定影响[10]。

2 动植物蛋白添加比例

乳源蛋白和植物源蛋白结合添加能达到氨基酸更加平衡的互补效果，常见的植物源蛋白有大豆蛋白、小麦蛋白、花生蛋白和大米蛋白等，大豆蛋白又可以根据加工工艺的不同分为大豆粉、大豆浓缩蛋白、大豆分离蛋白等。对于在实际生产中反刍动物幼畜能否适应植物源蛋白这一问题。范志影[11]研究中使用以植物源蛋白为唯一蛋白源的代乳粉饲喂羔羊，研究不同蛋白质来源代乳粉对羔羊体增重的影响，研究发现随母哺乳组在15～30日龄阶段的体增重显著高于饲喂乳源蛋白和植物源蛋白的代乳品组，但到达75～90日龄时，饲喂植物源蛋白代乳品组的体增重显著高于随母哺乳组，且在数值上也略高于饲喂乳源蛋白代乳品组，从15～90日龄整体的体增重来看，植物源蛋白代乳品组的体增重和其余两组相比差异不显著，结果表明使用植物源蛋白或乳源蛋白配制代乳品可具有相似的饲养效果。

在明确了植物源蛋白的利用潜力和代乳品中蛋白质的添加水平后，探究动植物蛋白源的适宜添加比例就显着尤为重要。为此，国内外科研人员对动植物蛋白源添加比例开展了研究，Raeth等[5]的研究认为只要不少于40%的保留初乳添加量或不少于60%的乳清蛋白添加量即可确保犊牛的正常生长发育，Ghorbani等[12]研究证明可以使用75%乳源蛋白和25%植物源蛋白的组合进行饲喂，与100%乳源蛋白相比缩短断奶日龄10 d，在此基础上加上使用代乳品代替初乳所节省的饲养成本，成本节约35%[13-14]。但Wittek等[15]研究认为，在代乳品中加入7.7%的大麦蛋白会使得皱胃的排空速率加快，若继续加大植物源蛋白的添加比例可能引起犊牛腹泻，而腹泻是威胁犊牛健康成长的重要制约因素之一。另外一个制约植物源蛋白推广的原因在于植物源蛋白中含有抗营养因子，例如大豆中含有的胰蛋白酶抑制因子。犊牛出生后消化系统并不完善，若不能准确地使用湿热处理对抑制因子进行清除，则会引起犊牛的消化代谢问题[16]。李辉[17]研究发现，乳源蛋白和改性大豆粉蛋白添加比例分别为2∶8，5∶5和8∶2的代乳品对犊牛生长性能的影响没有显著差异，但犊牛瘤胃单位面积的乳头数随植物蛋白的添加比例增加而减少，瘤胃乳头较大，瘤胃壁颜色较深，这说明饲喂植物源蛋白的犊牛，其瘤胃乳头发育较为成熟，而消化系统的提前发育对成年畜生产性能的提高有重要作用[18]，所以该试验得出的结论是双蛋白代乳品中植物蛋白的含量在50%～80%时不会影响犊牛的生长发育，反而促进消化系统的发育提前成熟。

“双蛋白”这一广义的概念并不意味着植物源蛋白的添加种类只能是一种，在人营养方面，提出“双蛋白”工程的目的便在于平衡膳食，优化膳食结构，改善营养状况。因此，在代乳品之中加入两种或两种以上的植物源蛋白对于平衡氨基酸，优化家畜的膳食结构尤为重要。为明确多种植物源蛋白和乳源蛋白同时添加在代乳品中时的添加比例，黄开武[19]对此开展了研究，在该研究中使用大豆浓缩蛋白、大米分离蛋白、小麦水解蛋白和花生浓缩蛋白与乳源蛋白进行多种组合，根据代乳品中蛋白源不同分别记为VP1组（30%乳源蛋白+70%大豆浓缩蛋白）、VP2组（30%乳源蛋白+35%大豆浓缩蛋白+35%大米分离蛋白）、VP3组（30%乳源蛋白+23.4%大豆浓缩蛋白+23.3%大米分离蛋白+23.3%小麦水解蛋白）、VP4组（30%乳源蛋白+23.4%大豆浓缩蛋白+23.3%大米分离蛋白+23.3%花生浓缩蛋白）、VP5组（30%乳源蛋白+17.5%大豆分离蛋白+17.5%大米分离蛋白+17.5小麦分离蛋白+17.5%花生浓缩蛋白），研究发现，在50～63 d内，VP4组的平均日增重显著高于VP1组，虽然各组之间21～63 d的平均日增重差异不显著，但是VP4组较VP1组高出123.4 g，这对实际的生产过程有明确的指导意义。另外试验还研究了蛋白质组成对断奶前犊牛开食料干物质采食量及饲料转化率的影响，其中 VP4、VP5组犊牛21～63日龄的开食料干物质采食量显著地高于VP1组，在饲料转化率差异不显著的条件下也解释了VP4、VP5组平均日增重高于VP1组的原因。综合来看，VP4组（30%乳源蛋白+23.4%大豆浓缩蛋白+23.3%大米分离蛋白+23.3%花生浓缩蛋白）效果最佳，同样也证明了由多种植物蛋白组成的代乳品具有组合效应，饲喂效果要优于单一植物源蛋白加乳源蛋白的组合。

3 氨基酸添加水平与理想氨基酸模式

在确定代乳品中适宜蛋白质水平和动植物蛋白添加比例后，从营养学和科研的角度来看，代乳品中氨基酸组成与比例仍有巨大的挖掘潜力。众所周知蛋白质是多种氨基酸经酰胺键连接起来的多肽链，氨基酸的种类和数量决定蛋白质的一级结构，在幼龄反刍动物瘤胃尚未发育之前，代乳品中的蛋白质经过瘤胃被小肠中的蛋白酶分解成小肽或氨基酸，随后被小肠壁吸收，所以蛋白质本身的氨基酸组成影响其在小肠的生物学效价[20]，如果蛋白质中某种氨基酸过剩，多余的氨基酸将经过脱氨基作用被当做能源利用起来，或是被当做体脂蓄积起来，当供应量超出一定范围时甚至会影响机体的新陈代谢进而引发疾病[21]，如果代乳品中各种氨基酸的含量及其比例刚好等于动物对必需氨基酸的需要量，此时氨基酸的利用率最高。由于NRC并未给出犊牛的理想氨基酸模式，所以探究代乳品中必需氨基酸的需要量和适宜添加比例就显着尤为重要，经过长时间的研究发现赖氨酸（Lys）、蛋氨酸（Met）和苏氨酸（Thr）在犊牛体内发挥着极其重要的功能，减少饲粮中Lys或Met水平会提高腹泻率和腹泻的频率[22]，Met过量会降低犊牛的干物质采食量和日增重[21]，而Thr可促进动物体内蛋白质的合成[23]。在已经确定代乳品中最佳蛋白质水平后，关于代乳品中赖氨酸的最佳添加量有一定的研究[17]，该研究仍使用双蛋白代乳品作为试验日粮，但赖氨酸水平不同，分为高氨基酸组（2.27%）、中氨基酸组（1.82%）、低氨基酸组（1.39%），研究发现中氨基酸组摄入N显著高于低氨基酸组，但中氨基酸组的留存N、留存N与吸收N比值和存留N与摄入N比值均大于低氨基酸组和高氨基酸组，另外，中氨基酸组的平均日增重也是均大于其余两组，所以该试验说明双蛋白代乳品中赖氨酸的适宜水平为1.82%。

王建红[24]在总结前人关于Lys、Met和Thr适宜比例研究的基础上，通过依次扣除30%Lys、Met和Thr含量，探究双蛋白代乳品中适宜的氨基酸比例和氨基酸的限制性顺序，研究发现不同饲粮模式下的犊牛和不同日龄的犊牛拥有不同的氨基酸适宜比例，但统一的氨基酸限制性顺序为Lys、Met和Thr。

在保证Lys、Met、Thr比例适宜的情况下，王建红[24]通过设置不同的Lys、Met、Thr含量梯度，分别为高、中、低水平组，探究了不同氨基酸水平对犊牛采食量、日增重和饲料转化率的影响，研究结果显示高含量组显著提高犊牛的饲料转化率，体重和总采食量，虽然与其他两组相比差异不显著，但在数值上均高于其余两组，这也说明了高水平组即2.82%Lys、0.84%Met和1.82%Thr可以更好地促进犊牛的生长。此外，随着氨基酸水平的升高，犊牛血清中白蛋白的含量也随之升高，相反的是高水平组犊牛血清中尿素氮的含量最低，这两者都说明了高水平组犊牛对营养的吸收情况较好，也印证了高水平组饲料转化效率高的现象，但这与李辉得出的结论不同，可能的原因是李辉并未在最适宜氨基酸模式的基础上进行氨基酸最佳水平的研究，所以除赖氨酸外其他氨基酸的缺失可能对试验结果造成影响。综合来说，双蛋白代乳品在最佳蛋白质水平和最佳氨基酸模式的条件下，2.82%Lys、0.84%Met和1.82%Thr的添加水平对犊牛生长最有利。

4 小结

植物蛋白作为一种获取途径广泛，营养价值较高的蛋白质资源，与乳源蛋白结合可以获得不弱于全乳源蛋白代乳粉的使用效果。另外，植物蛋白对于促进犊牛消化器官的发育，提高犊牛的免疫和健康状况有着其自身特殊的功效。目前，关于双蛋白代乳品的研究还不够充分，除蛋白质和氨基酸以外的其他营养素还没有得到较为系统的研究，饲喂双蛋白代乳品对于犊牛消化道微生态和消化吸收功能的影响、对后续生产性能的影响也缺乏相关报道，所以，关于双蛋白代乳品的营养潜力还需要更多研究来揭示，从而为犊牛培育阶段的精准饲喂提供更多的理论依据。