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D-木糖为奶牛饲料变革注入新动力

2017-2019年,我国泌乳奶牛的存栏量有所下降,2019年泌乳奶牛存栏数下降至 1000万头,2020年回升至 1040万头。虽然泌乳奶牛存栏数有所波动,但是对牛奶的产量影响不大。2020年,我国牛奶产量为 3440万吨,同比增长7.5%。随着居民生活水平的提高,我国 2020年的牛奶需求量为 4222万吨,仍需要进口一部分牛奶以满足居民的需求。(数据爱游戏app官网产业信息网-《2020年中国原奶供需平衡现状及主要牧场原奶产量分布统计[图]》)

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2014-2020年中国泌乳牛存栏量

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2014-2020年中国原奶供需求平衡情况

  奶牛的消化吸收

  牛的消化系统较为复杂,牛有四个胃,而且每个胃的功能不同。饲料入口后,首先进入牛的瘤胃,瘤胃中含有丰富的微生物,可以对饲料进行初步的降解。之后饲料进入网胃,网胃具有过滤杂质(如石子、铁丝等)的功能。饲料经过网胃后会返回口腔进行反刍,将饲料进一步咀嚼研磨。反刍后的饲料进入牛的重瓣胃,饲料中大量的水分会被重瓣胃吸收,且粗糙的饲料会被进一步磨碎。皱胃是牛“真正的胃”,可以分泌消化液,对饲料进行消化和部分吸收。

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  豆粕中 RUP、RDP 对奶牛及牛奶品质的影响

  豆粕是奶牛常用的精饲料,它可以满足奶牛基本的蛋白质需求。许多研究表明,豆粕中瘤胃非降解蛋白质(RUP)含量对奶牛的产奶量、乳成分、代谢产物有一定的影响。饲喂奶牛时,适当的增加 RUP 会增加小肠中蛋白质的供给,并进一步提高牛奶及奶中的蛋白质产量。Nakamura 等人认为,豆粕与糖类进行美拉德反应是提高反刍动物蛋白质利用效率的有效手段。豆粕经过美拉德反应后,糖基化的蛋白能够更好地躲避瘤胃的降解,并到达小肠进行消化吸收。

  Kalscheur 等人通过实验表明,随着饲料中瘤胃可降解蛋白(RDP)比例的提高,牛的产奶量,乳中的脂肪、蛋白质产量不断提高。说明随 RDP 的增加,瘤胃能够最大限度地合成微生物蛋白,并且促进小肠对蛋白质的吸收,促进乳蛋白含量进一步提高。但是以上结果并不代表饲料中的 RDP 含量越高越好,Armentano等人的研究表明,RDP 从 9.5%增加到 11.7%后,牛奶产量没有提高;同时还发现,随着 RDP 的增加,氮利用率逐渐降低,氮废物的排出量增加,导致环境压力增大。因此作者认为,低 RDP 喂养组的奶牛对氮的高效利用在很大程度上归因于对 RUP的高效利用。虽然增加 RDP 在一定程度上会提高牛奶及奶中的蛋白质产量,但是奶牛排出的氮废物会增加,进而导致环境压力增加。因此建立合理的 RUP 和 RDP比例喂养,有利于提高奶产量,也有利于保护环境。

  D-木糖处理对豆粕中 RUP、RDP 的影响

  D-木糖是天然来源的还原性五碳单糖,甜度为蔗糖的 50%,主要从玉米芯等富含半纤维素的植物中提取。目前 D-木糖主要有两方面的应用:(1)用于进一步加工合成木糖醇;(2)高效的美拉德反应,用于增香、增色。

  M.Jahani-Moghadam 等人利用 D-木糖处理的豆粕代替部分或全部纯豆粕来改变 RUP 与 RDP 的比例,并测定牛奶产量、牛奶成分及血液指标的变化。D-木糖豆粕的加工条件为 60℃反应 48 小时,除了添加基础饲料之外,进行了四组实验:(1)对照组(CON),纯豆粕喂养,RUP:RDP = 5.2:11.6;(2)LRUP 组,2/3 的纯豆粕+1/3 的 D-木糖处理豆粕喂养,RUP:RDP = 6.1:10.6;(3)MRUP 组,1/3的纯豆粕+2/3 的 D-木糖处理豆粕喂养,RUP:RDP = 7.1:9.5;(4)HRUP 组,全部为 D-木糖处理豆粕喂养,RUP:RDP = 8.1:8.5。

  实验得到以下结论:(1)在 CON、LRUP、MRUP 组中,随 RUP:RDP 比例的提高,奶产量、4%脂肪校正乳产量、饲料效率、乳脂肪产量、乳蛋白质产量、乳糖产量、非脂乳固体产量、总固体产量不断提高。其中 MRUP 组的牛奶产量和乳蛋白质产量与 CON 相比,分别提高了 3.2,0.09 kg/d;而在 HRUP 组中,以上指标的产量均低于 LRUP、MRUP 组。(2)随 RUP:RDP 比例的提高,奶牛血液中的尿素含量逐渐降低,血液中的总蛋白质含量升高。因此从饲养的经济成本角度考虑,MRUP 组的喂养方式是最佳选择。Ipharraguerre 等人也得出了相似的结论,与大豆饼喂养的奶牛相比,D-木糖与豆粕加热处理后喂养奶牛,其产奶量提高了 2.4kg/d,且乳中粗蛋白和纯蛋白均提高了 0.09 kg/d。除此之外,乳脂肪和总固形物产量也有明显的提高。因此作者认为,D-木糖与豆粕加热后能够提高 RUP 的比例,并增加奶牛小肠中蛋白质的供给,从而提高牛奶及奶中营养物质的产量。

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  D-木糖加工豆粕的应用前景

  D-木糖与豆粕进行美拉德反应后以合适的比例代替纯豆粕喂养,能够增加泌乳奶牛瘤胃非降解蛋白的含量,并增加小肠中蛋白质的供给。有利于提高牛奶及奶中蛋白质的产量,并减少奶牛氮废物的排出,减轻环境压力。


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