解决当前我国奶牛蛋白饲料资源紧缺的方法与建议

李思妍，王建发，武瑞

（黑龙江八一农垦大学动物科技学院，大庆 163319）

随着生活水平的提高，人们对乳制品的数量和质量需求越来越大、越来越高，极大促进了奶业的发展。20世纪初，我国牛奶产量仅1 000万t左右。2017年产量已达3 545万t，乳制品产量达2 935万t，总规模跃居世界第三[1]。与此同时，国家出台了一系列政策，以保障我国奶业更好更快地发展。

牛奶是最常见的动物乳，占各类乳制品的95%[2]。乳蛋白是乳品质检测的最重要指标之一，国家食品安全规定收购生鲜奶的蛋白质含量至少为2.8g/100g[3]。在奶牛全混合日粮（T M R）中，蛋白质饲料占20%～40%，占饲料总成本的40%～50%[4]。近年来，我国奶牛养殖水平提高很快，集约化程度越来越高，优质蛋白饲料需求量日益增多，国内资源短缺且现有资源品质偏低，导致过度依赖进口原料，致使在中美贸易摩擦后我国蛋白饲料的供应出现了一系列问题，因此当前有必要研究出合理的解决办法。

1 我国奶牛蛋白饲料存在的问题

1.1 蛋白饲料原料紧缺

奶牛养殖过程中主要使用的常规蛋白饲料有大豆、菜粕和苜蓿，大豆和苜蓿主要依赖于来自美国的进口，而4月份我国对美加征关税后，这两种原料在收购成本增加的同时来源逐步减少，致使我国奶牛蛋白饲料因受中美贸易摩擦影响而面临“卡脖子”的问题，短期内虽仍能满足供给，但长远来看必将趋于紧张状态。

1.2 蛋白饲料原料价格稳居高位

奶牛饲料中，能量的获取主要源自于饲料中的玉米和小麦，国内能量饲料价格的整体趋势虽逐年增长，但一直低于蛋白饲料。2018年玉米和小麦的平均价格分别为1 826元/t和2 415元/t，而豆粕、菜粕的平均价格分别为3 171元/t和2 534元/t[5]。由于蛋白饲料在奶牛饲料组成中的重要地位，使其独占奶牛饲料总成本的40%以上，极大地增加了奶牛行业的饲养成本。

1.3 蛋白饲料进口价格持续增长

随着国内饲料原料、土地及人工费用的逐年上涨，目前国内饲料成本较国际平均水平高出30%；2008年“三聚氰胺事件”的发生，既造成了严重的社会影响，同时也使国内对提升乳蛋白含量的方法更加规范化、合理化。苜蓿作为主要的蛋白原料，其需求变得更加迫切，而受中美贸易战的影响，使我国奶业进入了蛋白饲料价格高位运行时期。由于进口苜蓿粉价格的持续上涨，对我国奶牛养殖业造成了严重冲击。表1为2018年1～12月国际市场苜蓿价格和环比增长情况[6]。

表1 2018 年1～12 月国际市场苜蓿价格与环比增长情况

美国作为中国重要的农业贸易伙伴，2017年，中国自该国进口苜蓿草130.7万t，占我国苜蓿总进口量的 93.5%，而美国有95%的苜蓿草用于本国生产，仅5% 的苜蓿草出口。2018年6月16日我国对美国苜蓿草加征关税后，进口苜蓿价格大幅度上涨[7]，而同样依赖从美国进口的另一重要蛋白饲料，豆粕价格也随之高涨，于 4月4日中国发布公告对美国106项商品增加关税25% 之后，更是增加了我国奶牛行业的饲养成本，短期而言中美贸易矛盾对我国奶牛业的影响较大，但未来若能合理采用提高奶牛氮利用率的饲养方法和找到蛋白替代原料，将对我国奶牛行业整体结构的完善产生深远影响。

2 如何解决我国奶牛蛋白饲料紧缺问题

2.1 采用提高奶牛氮利用率的饲养方法

Delft和Garnsworthy分别在2008和2012年对欧洲奶牛生产体系进行了研究，其在温室气体排放、氮和磷酸盐排泄上占总排泄物的20%～30%[8,9]。与非反刍动物相比，反刍动物对氮的利用率更低[10,11]，奶牛和猪日粮中氮的利用效率分别为25%和35%，较低的利用率不仅会造成生产效益低下，同时也使污染物的排放量增多，这与环保局不断强调的新生态保护条例相左，更加制约了奶牛行业发展。

面对同样的问题，猪、禽养殖业可以提出使用“低蛋白饲料”的解决方案，但这种方案对于追求高品质乳制品的奶牛业并不可行，因此为了解决价格高昂的蛋白原料与奶牛业的蛋白原料需求之间的平衡问题，需要采取提高奶牛氮利用率的饲养方法。

2.1.1 添加尿素

尿素是一种非蛋白质含氮类化合物，常作为牛羊反刍动物的蛋白质替代饲料。其含氮量高，每千克尿素含 2.6～2.9kg粗蛋白[12]，但尿素只提供氮元素，不提供营养物质，在使用的同时需添加一定量的能量饲料、维生素、矿物质等饲料添加剂，才能满足反刍动物的营养需求。因此尿素在使用过程中需注意合理饲喂，避免饥饿时投喂。尿素的添加量可占日粮蛋白的20%～30%，相当于豆粕使用量的60%～90%[13,14]。应严格控制用法用量，以防尿素中毒，造成不必要的经济损失。

2.1.2 应用过瘤胃氨基酸

过瘤胃氨基酸是指氨基酸经过特殊技术处理后，可使其经过瘤胃但不被瘤胃微生物利用，最终在小肠中释放并被消化吸收。大量研究已证实，不平衡的氨基酸摄入会影响乳蛋白的合成，而蛋氨酸作为最主要的限制性氨基酸[15]，通过过瘤胃技术处理将其送抵小肠并发挥作用，如同提升了木桶原理中的短板，将直接提高乳蛋白的转化效率。

过瘤胃氨基酸可以在较低的成本下提高生产性能，满足氮的沉积[16]，同时还能提高饲料的利用率和奶品质[17]。Greenwood等研究发现饲料中添加10g蛋氨酸，氮沉积增加46.30%[18]；Socha等发现添加过瘤胃氨基酸能提升机体对氮的利用效率，并降低排泄物中尿素氮的浓度[19]，进而通过这种方式减少氮排放以保护环境。近年来奶牛养殖业正在大力推广过瘤胃氨基酸技术，以降低奶牛业对生态环境的污染。

2.1.3 做到饲料的能氮平衡

能氮平衡是指饲料中含氮物质和能量载体呈动态平衡的状态。平衡的能氮既能满足瘤胃内微生物对营养的需求，也能使微生物蛋白产量达到一个理想状态。能氮平衡指标是衡量奶牛饲养水平的重要指标。该理论最初由Johnson提出后经各国结合本国实际情况发展出了不同的蛋白体系，如我国现行的标准为小肠蛋白体系。

2.1.4 使用微生态制剂

微生态制剂是在微生物学理论基础上，将对人类有益的微生物加以特殊处理制成的活菌制剂，通过调节瘤胃pH值的方式，达到改善奶牛泌乳性能的目的[20]。微生态制剂可以通过促进优势菌群产生的方式，达到提高产奶量和乳脂率以及降低有害气体产生等多种目的[21]。

2.2 开发奶牛蛋白饲料替代产品

2.2.1 植物性蛋白替代产品

基于目前奶牛蛋白饲料原料价格昂贵的现状，选取合适的价格低廉的同等植物性蛋白作为替代，可以作为解决我国面临现有问题的首选方法，目前国内已经有了植物性蛋白替代产品的相关研究。

（1）甘草茎叶：研究表明，甘草茎叶中粗蛋白和粗脂肪的含量较高，饲喂甘草茎叶与苜蓿效果相似，同时甘草茎叶的产出还略高于苜蓿[22]。另外，甘草茎叶还具有一定的抗病毒能力[23]，其含有的甘草黄酮对脂肪生成也具有调节作用[24]。

（2）菌糠：菌糠是将玉米芯、棉籽壳、稻草、锯木屑、甘蔗以及其他农作物废料作为主要原料，加入食用菌后加工而成的废弃培养基[25,26]。奶牛养殖大多使用平菇菌糠，有研究表明平菇菌糠可作为精饲料的替代物，对产奶量几乎无影响，经济效益可提高3.0%～6.1%。朱洪龙等曾报道，平菇菌糠可完全替代苜蓿，不但对产奶性能无影响，而且延长了高产时间，每千克牛奶成本可节约0.10元。菌糠的应用不仅节约了饲料成本，还能合理地利用废物以免其处理不当对环境造成的污染。

（3）张杂谷：张杂谷是张家口农科院培育的杂交谷子品种，蜡熟期所含粗蛋白达11.99%～13.34%，营养价值同苜蓿相似，价格较苜蓿便宜。孙茂红等研究发现用张杂谷完全替代苜蓿，对牛奶的营养指标几乎无影响，按照当时的市场价格计算每千克牛奶成本可节约0.06元[27]。目前苜蓿价格大幅度上涨，利用张杂谷替代苜蓿作为蛋白原料的方案更加可行。

（4）杞柳条皮：杞柳条皮是杞柳条制作柳编的一种副产品，2012年山东省年产120多万t，将其用于饲料加工可视为废弃物的资源化利用。生皮和熟皮均能够替代苜蓿草，且二者替代苜蓿的效果相同。刘洋等和李靖等分别用生皮、熟皮替代苜蓿草进行试验，得出2kg杞柳可替代苜蓿0.5kg的结论，或用4kg杞柳条替代1.5kg苜蓿，但应注意杞柳不可过多替代应用[28]。

（5）杂交构树：杂交构树是中国科学院利用现代育种技术培育的新树种，其蛋白含量高，加工后可用作蛋白饲料[29]；2019年的检测结果显示，杂交构树叶和枝条的上1/3部分加工制成的饲料粉可代替苜蓿[30]，以28%或36%的比例替代苜蓿，能改善TMR品质[31]。

（6）苎麻：苎麻适宜在热带种植[32]，蛋白质产量是苜蓿的3倍以上。研究发现苎麻替代苜蓿后对奶牛产奶性能几乎无影响，试验发现的最佳替代比例是33%～ 67%[33]。

（7）辣木：辣木可替代部分苜蓿，但其并非我国本土植物，2014年底统计我国引种种植面积已达2 668hm2[34]。Mendieta-Araica等证实辣木可用作蛋白饲料使用[35]；试验证明日粮中添加6%的辣木是奶牛饲料的最佳添加配比[36]。

2.2.2 动物性蛋白替代产品

动物性蛋白所含蛋白量高，氨基酸比例较合理，但传统动物性蛋白如动物屠宰加工的下脚料、血液等被禁止用于奶牛饲料加工。找到合理的动物性蛋白替代产品以解决奶牛蛋白饲料短缺问题是一个更加高效的解决办法。

（1）黄粉虫：黄粉虫又叫面包虫，其干品含脂肪30%，蛋白质高达50%以上，且含有磷等常量元素，营养价值丰富。麦麸和菜叶即可饲喂，一年可繁殖3代左右，繁殖速度快，利用价值高。虽有研究表明，其幼虫存在一定的毒性[37]，但有人证实将其消化道内的毒素排净后，制成的蛋白粉是无毒性的[38]。黄粉虫作为一种极具潜力的新兴蛋白质资源，有望在饲料行业发挥更加重要的作用。

（2）黑水虻：黑水虻是腐生性昆虫，可依赖禽畜粪便生产出优质的动物蛋白饲料。2013年10月，联合国颁布的《可食用昆虫报告》中指出黑水虻可作为畜禽蛋白饲料的来源。目前的新兴行业——昆虫农场，就是专门为养殖业提供饲料来源的工厂。据资料显示，利用牛粪生产出的黑水虻幼虫干粉的粗蛋白含量超过40%，脂肪超过20%[39]；2017年Jayanegare利用体外瘤胃发酵系统评估了黑水虻，证实其不光有代替豆粕和苜蓿的潜力，还能够减少养殖过程中甲烷的排放[40]，最重要的是它能利用粪便生存，可大大减少粪便给环境带来的污染。

目前，黑水虻和一些其他昆虫资源已被广泛用于禽、猪产业的粪便处理，但并未应用于奶牛养殖。研究发现给奶牛饲喂动物性蛋白后，可通过调节相关信号通路活性，影响乳腺上皮细胞增殖及酪蛋白基因转录和蛋白质的表达，进而可以调控奶牛乳腺泌乳功能，但其中的调控关系目前尚不明确。在今后的研究中，需通过活体采集乳腺组织、分离乳汁中乳腺上皮细胞，检测组织和细胞样品中JAK2-STAT5、PI3k-Akt-mTOR、NFκB-cytokines-SOCS3、SREBP1/LXR/PPARγ等乳蛋白和乳脂肪合成信号通路相关分子的活性，以明确昆虫饲料代谢物对奶牛乳腺组织的影响，及动物性蛋白饲喂奶牛的安全性和稳定性研究。结合当前中美贸易摩擦导致蛋白饲料价格上涨的现状，需通过行业内改革，大力开发非常规蛋白饲料来解决我国饲料资源的短缺问题，以保证饲料行业的可持续发展。

2.2.3 单细胞蛋白替代产品

单细胞蛋白是指对单细胞生物进行培养，再经过凝缩获得的蛋白类产品，作为动物饲料的蛋白质补充剂，不但粗蛋白含量高达50%～85%，其中氨基酸组分齐全，消化率也高达85%～90% 。

单细胞蛋白饲料种类多样，养殖户可根据不同的需求选择最合理的饲料，常见的种类有饲料酵母、菌糠单细胞蛋白饲料、光合细菌、藻体饲料和石油蛋白。这类饲料具有营养丰富、原料来源广泛、生物效价高、培养简便等诸多优点，目前在家禽养殖业、猪养殖业、渔业以及反刍动物养殖业中均有应用。有研究表明，每千克单细胞蛋白饲料可以使母牛产奶量增加6～7kg[41]。

3 小结与建议

基于我国蛋白饲料资源短缺的现状，可采取提高奶牛氮利用率的饲养方法和开发奶牛蛋白饲料替代产品给予解决。同时建议进行供给侧结构性改革，加大“粮改饲”力度，扩大苜蓿等优质牧草的种植面积。从源头提供更多的选择，结合国内资源分配情况，合理开发利用当地可利用资源作替代蛋白；研究理想氨基酸模型，发展调制加工工艺，科学加工调制饲料，确保产出优质的牛奶。