机械加工亚麻籽对奶牛生产性能与乳脂肪酸组成研究进展

黄国欣 张养东 郑 楠 王加启*

（1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，农业农村部奶及奶制品质量安全控制重点实验室（北京），北京100193；2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京100193；3.东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江哈尔滨150030）

亚麻籽作为ω-3 多不饱和脂肪酸（ω-3 UPFA） 来源，已经用于生产富含ω-3 UPFA 的鸡蛋[1]、牛肉[2]、羊奶[3]等畜产品中，此外在牛奶生产中也有研究[4-6]。亚麻籽油脂中ALA（α-亚麻酸）含量为54%～55%[7]，因此亚麻籽能够为动物提供丰富的ω-3 UPFA。目前亚麻籽试验的饲喂方式主要有多种，包括完整亚麻籽[8]、机械加工亚麻籽[9]（即破壁、破碎或粉碎等处理的亚麻籽）、加热粉碎亚麻籽[10]、膨化亚麻籽[11]、亚麻籽油[12]、过瘤胃保护亚麻油（籽）[13]。不同的饲喂形式对奶牛的生产性能、乳成分、乳脂肪酸组成以及乳中ALA 的转运效率均不相同，这主要与不同形式的亚麻籽对ALA 的释放程度，以及在瘤胃中的生物氢化程度有关。相对于完整亚麻籽，由于油外壳保护导致一部分亚麻籽没有被消化直接排出体外[3]，不利于ALA 到乳中的转运。日粮中添加亚麻籽油，其含有的大量不饱和脂肪酸影响瘤胃发酵能力[14]，同时脂肪酸更容易发生生物氢化作用，降低亚麻籽中ALA 转运至乳中的效率[15]。ALA 为多不饱和脂肪酸，容易受到温度的影响，因此膨化亚麻籽虽然有利于ALA 过瘤胃，但是加工过程会导致ALA 的损失，从而在采食同样的机械加工亚麻籽和膨化亚麻籽的条件下，膨化亚麻籽在乳中的富集减少[16]。日粮添加过瘤胃保护亚麻油（籽）能够有效的防止ALA 在瘤胃因生物氢化作用而损失[17]，且有效地提高乳中的ALA 含量，但是过瘤胃保护亚麻油（籽）制作成本较高。机械加工亚麻籽能够把亚麻籽外皮破开，能够增加亚麻籽中ALA 的释放与营养物质的消化率，此外，机械加工亚麻籽在乳中ALA 富集效率（乳中ALA富集效率即：乳中ALA 含量与食入ALA 量之比）比完整亚麻籽、亚麻籽油和膨化亚麻籽高，比过瘤胃保护亚麻油（籽）效率低[18]，制作成本比过瘤胃保护亚麻油（籽）低，因此利用机械加工亚麻籽提高乳中ALA含量将成为一个研究趋势。

1 日粮添加机械加工亚麻籽对奶牛生产影响数据采集

文章数据来自2003 年到2019 年的，对照组均为非油脂添加的，已发表的文献。采集数据主要有机械加工亚麻籽的添加比例、奶牛的干物质采食量、乳脂肪产量、乳蛋白产量、乳脂肪酸组成、乳中ALA富集效率。通过分析探究机械加工亚麻籽对奶牛生产与乳脂肪组成的影响。

2 日粮补充机械加工亚麻籽对干物质采食量及生产指标的影响（见表1）

关于机械加工亚麻籽对奶牛生产性能影响的文献收集到8 篇文献，11 个对照组数据，15 个添加机械加工亚麻籽处理组（如表1 所示）。机械加工亚麻籽的添加量范围为3.25%～15.00%，平均值为（8.70±3.18）%。表1 显示各参考文献所示对照组采食量、产奶量、4%标准乳产量、乳脂产量、乳蛋白产量，及试验组生产指标变化量（即Δ采食量、Δ产奶量、Δ4%标准乳产量、Δ乳脂产量、Δ乳蛋白产量；以Δ采食量为例，Δ采食量=试验组采食量-对照组采食量）。

2.1 日粮补充机械加工亚麻籽对干物质采食量、产奶量和4%标准乳的影响(见表1、图1)

日粮补充机械加工亚麻籽如表1所示，其中平均Δ采食量变化范围为（-2.5～2.3）kg/d，平均数为（-0.02±1.28）kg/d。Δ采食量与机械加工亚麻籽添加比例之间关系如图1A所示，在目前的文献中，机械加工亚麻籽添加量在0～10%范围内Δ采食量呈x 轴对称状态，因此说明添加量在0～10%范围内对采食量的影响不一致。而随着脂肪添加量进一步的增加，采食量降低[25-26]，这主要是由于日粮中添加机械加工亚麻籽能够提高日粮中的能量浓度[6，27]从而降低采食量。另一方面可能是由于日粮添加油料作物会影响日粮的口感，从而降低奶牛的干物质采食量。

Δ产奶量和Δ4%标准乳产量的变动范围分别为-1.5～2 kg/d和-1.17～2.45 kg/d，平均数分别为（-0.21±1.31）kg/d 和（-0.09±1.26）kg/d。Δ产奶量与机械加工亚麻籽添加比例之间关系如图1B 所示，在目前的数据中仅有3 组处理发现添加机械加工亚麻籽能够提高产奶量，同时当添加量≥10%时，会降低产奶量。相对于干物质采食量来说，产奶量受机械加工亚麻籽的影更为显著。一般来说采食量与产奶量多呈正相关[26]，这可能是由于日粮添加机械加工亚麻籽后，亚麻籽中的不饱和脂肪酸能够影响瘤胃微生物组成[28]，从而影响营养物质的吸收，进而影响产奶量。然而如图1C所示，当机械加工亚麻籽添加＞10%时会降低4%标准乳产量。

图1 机械加工亚麻籽添加比例对产奶性能的影响

2.2 日粮补充机械加工亚麻籽对乳脂和乳蛋白产量的影响

如表1所示，Δ乳脂产量和Δ乳蛋白产量的变动范围分别为(-0.06～0.11) kg/d 和(-0.07～0.08) kg/d，平均数分别为(0.01±0.05) kg/d 和(-0.03±0.05) kg/d。从图1D可以看出，在目前收集到的数据下，日粮添加机械加工亚麻籽有近一半处理能够提高乳脂产量，另一半处理结果显示降低产量。在多数试验中显示，日粮添加脂肪会降低乳脂产量，但是脂肪的降低多集中于添加油脂[29]，而添加完整亚麻籽与机械加工亚麻籽相似，既能提高乳脂产量也会降低。这可能是由于机械加工亚麻籽虽然能够提高脂肪的释放，但是由于机械加工亚麻籽是颗粒状，可以降低脂肪的释放速度，降低脂肪对乳脂产量的影响。机械加工亚麻籽对Δ乳蛋白产量的影响趋势与Δ产奶量相同，仅有两个处理组显示添加机械加工亚麻籽提高乳蛋白质产量。而当机械加工亚麻籽添加量≥10%时，各处理组均显示机械加工亚麻籽降低乳蛋白质产量。这主要是由于在多数试验中，日粮添加亚麻籽显示对乳蛋白率没有影响[30-32]，因此乳蛋白产量随产奶量的提高而提高。

2.3 小结

总的来说，多数试验发现添加机械加工亚麻籽能够降低产奶量和乳蛋白产量，但是对乳脂肪产量的影响不一致。当日粮中机械加工亚麻籽添加量小于10%时，对奶牛的Δ干物质摄入量、Δ产奶量、Δ4%标准乳产量、Δ乳蛋白产量影响不一致，但是当添加量大于10%时，均降低。

3 日粮添加机械加工亚麻籽对乳脂肪酸的影响

奶牛日粮添加亚麻籽或亚麻油主要会影响乳中的脂肪酸组成，收集相关文献9 篇，12 个对照组数据，16 个添加机械加工亚麻籽处理组（见表2）。机械加工亚麻籽的添加量范围为3.25%～15.00%，平均值为（8.70±3.21）%。表2 显示各参考文献所示对照组SFA（饱和脂肪酸）、UFA（不饱和脂肪酸）、PUFA（多不饱和脂肪酸）、MUFA（单不饱和脂肪酸）及试验组脂肪酸变化量（即ΔSFA、ΔUFA、ΔMUFA、ΔPUFA；计算方法与生产指标变化量相同）。由于文献脂肪酸的测定方法不一致，导致有些文献中的某些脂肪酸未能测出，因此不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的总和不等于100 g/100 g 脂肪酸。

表2 日粮添加机械加工亚麻籽比例（%干物质采食量）对乳中FA、UFA、MUPA和PUFA含量的影响（g/100 g乳脂肪酸）

由表2所示，日粮中添加机械加工亚麻籽有提高乳中SFA、MUFA、PUFA 含量，降低UFA 的趋势，与添加其他形式亚麻籽结果一致[33-34]。在提高UFA 的前提下，虽然多数试验发现日粮添加机械加工亚麻籽能够提高乳的MUFA、PUFA[4，35-36]，但是，有试验发现提高MUFA含量，降低PUFA含量[19]，也有试验发现降低MUFA 含量，提高PUFA 含量[21]。这可能与瘤胃的生物氢化菌的氢化能力有关，当生物氢化能力强时，瘤胃中PUFA 大量转化为MUFA，因此乳中PUFA 含量降低，MUFA 含量提高。此外还说明，日粮添加不饱和脂肪酸影响瘤胃微生物的同时，也受到微生物的影响，因此两者之间是互作的效应。

4 日粮添加机械加工亚麻籽对乳中ALA 的影响（见表3、图2）

日粮添加亚麻籽最主要的目的是提高乳中的ALA 含量，但是受到奶牛机体代谢等多个因素的影响，因此日粮中ALA 转运至乳的总量与效率并不高。

表3 文献中奶牛日粮机械加工亚麻籽添加比例对乳中ALA含量的影响

图2 奶牛日粮机械加工亚麻籽添加量对Δ乳ALA和Δ乳ALA %的影响

4.1 日粮添加机械加工亚麻籽对乳中ALA含量的影响

表3 与图2 显示的是各参考文献所示对照组乳ALA、Δ乳ALA %和试验组Δ乳ALA %[(试验组ALA-对照组ALA)×100/试验组ALA]。虽然不同的添加量对乳中ALA 含量不同，但是总的趋势是：随着机械加工亚麻籽添加量的增加，ΔALA 和Δ乳ALA 呈升高的趋势（n=14，R=0.102 2；n=14，R=0.110 2）。这与Resende 等[24]试验结果相同，随着添加量的增加，ALA占乳脂肪酸的比例也增加。但是在添加比例相同的情况下，乳中ALA 含量增加量和增加比例不同，这可能与亚麻籽机械加工的粒度有关，Brossillon等[37]试验选用不同玉米机械加工粒度（破碎和粉碎）与亚麻籽油混合添加饲喂，发现亚麻籽油与破碎玉米混合，与粉碎玉米混合饲喂对乳中ALA的提高更为明显（破碎玉米vs 粉碎玉米；0.82 g/100 g 脂肪酸vs 0.71 g/100 g脂肪酸）。不同粉碎粒度对ALA 的保护程度不一样。此外可能与日粮的组成有关，如粗饲料的种类和日粮的精饲料与粗饲料的比例均会影响乳中ALA 的富集能力[38-39]。

4.2 日粮添加机械加工亚麻籽对乳中ALA转运效率的影响

乳中ALA 转运效率是反映机械加工亚麻籽中ALA 转运至乳中的能力，相对于完整亚麻籽、膨化亚麻籽以及亚麻籽油来说，机械加工亚麻籽中ALA转运至乳中的效率更高[18]。机械加工亚麻籽添加量与乳中ALA 转化率的关系如图3A 所示，随着机械加工亚麻籽的添加量的增加，乳中ALA转运效率呈下降的趋势（R2=0.084 6）。图3B所示，ALA摄入量与乳中ALA转运效率之关系，与机械加工亚麻籽添加量相同，也呈下降趋势（R2=0.223）。与图3A 相比，图3B 的数据更为集中，趋势更为明显。但是图3A与图3B中均存在高于其他转化率点，共计3 个点，如红圈所示。图3A 中是由于该试验在有机牧场中进行，奶牛采食青草，因此乳中ALA 含量不仅仅来自添加的亚麻籽，部分来自饲草，本次数据计算主要以亚麻籽为横坐标。图3B中两个点来自同一个文章[23]，与图3A相同，较高点采用有机牧场饲喂模式饲喂，而较低点采用一般商业模式，但是同样饲喂饲草。因此ALA实际摄入量无法确定。此外，放牧饲养方式更有利于乳中的ALA的富集，这可能是由于放牧能够提高采食量有关[40]。

图3 日粮机械加工亚麻籽添加量或ALA摄入量与乳中ALA转运效率的影响

4.3 小结

日粮添加亚麻籽能够提高乳脂中ALA 的比例，且ALA 比例随亚麻籽添加量的增加呈增加的趋势。而乳中ALA的转运效率随添加量的增加呈下降趋势，且以ALA摄入量为基准，其降低趋势更为明显。

5 总结

从目前发表的文献中发现，日粮添加机械加工亚麻籽对奶牛生产方面来说，会降低产奶量和乳蛋白的产量，但是对乳脂肪产量的影响趋势不明显，但是当亚麻籽添加量大于10%（干物质基础）时，有降低生产性能的趋势。而对于脂肪酸来说，添加机械加工亚麻籽能够提高乳中ALA 和其他不饱和脂肪酸含量。但是ALA 含量虽然随着亚麻籽的添加量的增加呈增加的趋势，但是乳ALA 的转运效率降低，造成日粮中ALA 的浪费。因此寻找一个合适的添加量既有利于提高乳中ALA，也能减少日粮ALA 的浪费，但是目前的试验性文章有限，有待进一步试验去探究合适的添加量。总的来说从目前的数据可以看出，不大于10%的添加量为合适的一个参考值，但具体的参考值有待进一步试验。