低蛋白氨基酸平衡日粮在奶牛生产中的应用研究进展

文 / 欧阳潼，李胜利

中国农业大学动物科学技术学院，北京 100193

近年来，我国奶牛养殖业迅速发展，规模化养殖程度越来越高，截止2021 年我国奶牛存栏量近700 万头，牛奶产量3682.7 万吨（李春平等，2022）。奶牛养殖业对蛋白质饲料需求量大，优质蛋白原料如豆粕在高产奶牛日粮中添加量超过精饲料的15%。然而，我国有80% 以上的豆粕依赖进口，由于严重依赖进口，近年来豆粕价格已升至高位，使得奶牛日粮成本提高，饲用豆粕减量替代很有必要。同时，国内大型规模化牧场的高产奶牛日粮蛋白水平往往超过其营养需要量，以此确保必需氨基酸以支持其生理和生产功能，但也面临大量蛋白质饲料资源的浪费、尿氮排泄量大造成严重的环境污染等问题。研究表明，与非反刍动物相比，奶牛氮利用率较低，只能将饲料蛋白质中25%～35% 转化为乳蛋 白（Schuba 等，2017 ；De Paula Dorigam 等，2017；Broderick，2003），日 粮 粗 蛋 白（CP）含量过多的部分无法被动物有效利用（Moore 等，2014）。但CP 含量过低、蛋白质供应不足，可能不能满足奶牛对氨基酸，尤其是限制性氨基酸的需要，会带来奶牛采食量、产奶量或乳蛋白产量降低的风险。因此，低蛋白氨基酸平衡日粮受到愈加广泛的关注，是在高产奶牛养殖中逐渐被应用的降本增效策略。

1 低蛋白氨基酸平衡日粮

奶牛的低蛋白氨基酸平衡日粮是指，产奶量在35 kg 水平下，日粮粗蛋白质水平降低1～2 个百分点，使日粮CP 水平低于16%，同时通过添加过瘤胃氨基酸，充分平衡奶牛日粮中的必需氨基酸，以此维持甚至提高奶牛产奶量和乳蛋白产量，提高乳氮利用率，减少氮排泄和日粮氮损失对环境的影响，降低日粮成本（Sinclair 等，2014）。

2 低蛋白氨基酸平衡日粮在奶牛生产中的应用

2.1 低蛋白氨基酸平衡日粮对奶牛生产性能的影响

研究表明，在低蛋白日粮中补饲过瘤胃赖氨酸（RPL）、蛋氨酸（RPM），能够维持奶牛在较高蛋白水平时的高产奶量，提高乳蛋白产量。

Bahrami-yekdangi 等（2014）将奶牛日粮蛋白质从18.0%降到16.4%[瘤胃可降解蛋白（RDP）不变，瘤胃不可降解蛋白（RUP）从7.1% 降至5.5%]，产奶量不降反升，并且不影响乳蛋白率和乳脂率，表明高蛋白组的蛋白质供应量已经超过奶牛的需要量。Chen 等（2011）向CP 15.6% 的日粮中补充RPM，试验结果显示奶牛的乳蛋白率超过饲喂CP 16.8%常规日粮的奶牛。Elsaadawy等（2022）向围产期奶牛日粮中添加RPM、RPL或同时添加两种，结果提高了奶牛的采食量、产奶量和维持体况。Batistel 等（2017）向RDP 充足而RUP、可代谢蛋白（MP）不足的奶牛日粮中添加RPM，结果产奶量在泌乳前期显著增加4.1 kg、泌乳高峰期显著增加4.4 kg。黄盈利（2020）的研究显示，在CP 14.1%的低蛋白豆粕型日粮补充RPM，虽然产奶量无法达到高蛋白日粮（CP 17.1%）的 水 平（产 奶 量：20.06 kg/d 和23.26 kg/d），但能够提高奶牛的产奶量、乳蛋白率和乳蛋白产量，而添加过瘤胃亮氨酸则对产奶量和乳蛋白率无显著影响。秦绪岭（2021）在14.5%蛋白水平的奶牛日粮中添加RPM，显著提高了乳尿素氮含量和乳脂率。Sinclair 等（2014）研究表明，在不限饲、不严重缺乏MP 且组氨酸、亮氨酸等氨基酸不限制蛋白合成速率时，低蛋白日粮添加蛋氨酸和赖氨酸能显著提高奶牛生产性能。

NRC（2001）提出，蛋氨酸和赖氨酸是饲喂以玉米为基础日粮时泌乳奶牛最常见的两种限制性氨基酸。有研究表明（Lee 等，2012），当奶牛饲喂以玉米青贮和紫花苜蓿干草为基础的MP缺乏日粮时，组氨酸可能是在上述两种氨基酸之外的一种潜在限制性氨基酸。目前已有不少研究对过瘤胃组氨酸（RPH）在奶牛低蛋白日粮中的应用展开研究。

Zang 等（2019）向产后130 d 奶牛的代谢蛋白缺乏日粮中添加RPH，可提高奶牛的饲喂效率和乳蛋白产量。Raisanen 等（2021， 2021）的试验在MP 缺乏10%～15% 的泌乳高峰期奶牛日粮中添加RPH，结果奶牛的能量校正乳产量、乳真蛋白产量和饲喂效率随着RPH 添加量的增加而线性增加。而当饲喂MP 充足的日粮时，奶牛的产奶量和乳真蛋白率不受RPH 添加量的影响。以上结果表明，在MP 缺乏情况下组氨酸的限制性更明显，而补充组氨酸时还需要关注蛋氨酸和赖氨酸是否达到需要量。

Lee 等（2012）研究泌乳中期奶牛日粮，MP缺乏（MP：- 317 g/d）日粮使试验牛产奶量、乳蛋白产量和采食量显著降低，补充RPL、RPM和RPH 后 至dLys、dMet 和dHis 水 平 达 到MP的6.6%、2.2% 和2.2%，生产性能与MP 充足组（MP：+ 9 g/d）无显著差异，说明氨基酸的添加弥补了MP 的缺乏。Giallongo 等（2016）在MP- 54 g/d 的日粮中添加RPL、RPM 和RPH（dAA为MP 的6.6%、2.2%和2.2%），虽然未达到MP +243 g/d 组的生产性能水平，但也显著提高了奶牛的能量校正乳（ECM）、乳蛋白率、乳蛋白产量和乳脂产量（MP 充足、MP 不足、MP 不足+AA 三组的ECM 为41.0、35.5、37.3 kg）。Zang 等（2021）在MP 缺乏的泌乳中后期奶牛日粮中添加RPM、RPL 和RPH，结果乳蛋白率提高了1 个百分点。

也有试验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%的低蛋白日粮中添加过瘤胃蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸和亮氨酸，奶牛乳成分含量和产奶量等生产性能与饲喂CP 16%日粮的试验牛无显著差异，乳中尿素氮显著降低。秦肖莉（2017）试验设置三个日粮CP 含量（16%、14%和12%），并在试验组添加过瘤胃蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和组氨酸，结果显示，虽然12%CP+氨基酸处理组氮转化率较高，但乳蛋白产量和乳产量最高组为14%CP+氨基酸组，表明日粮CP 下降超过一定范围时，补充多种氨基酸也无法满足机体对氨基酸的需要。

因此日粮粗蛋白质、可代谢蛋白水平，以及过瘤胃氨基酸的种类和质量，都会影响低蛋白氨基酸平衡日粮的应用效果。适当降低日粮蛋白含量，同时补充适宜种类和剂量的瘤胃氨基酸以达到必需氨基酸平衡，才能改善奶牛的产奶量和乳成分，提高生产性能。

2.2 低蛋白氨基酸平衡日粮对奶牛营养物质消化率的影响

营养物质表观消化率是反映奶牛对日粮消化吸收情况的重要指标。有研究表明（Bahrami-Yekdangi 等，2014），将 日 粮 蛋 白 从18% 降 至16.4%，不影响奶牛养分消化率和饲喂效率。雒诚龙（2023）研究证明，将泌乳中后期奶牛日粮CP 从17% 降至16%，不影响饲喂效率，并能提高奶牛对干物质、CP 及NDF 等的表观消化率。Kand 等（2021）在饲喂以蚕豆籽粒为主要蛋白原料的日粮下设置高低蛋白两组（CP：15.9% 和12.8%），研究结果表明，低蛋白组奶牛的采食量、NDF 和CP 表观消化率显著降低。这表明，适量降低奶牛日粮蛋白质水平，对营养物质表观消化率无负面影响，但CP 水平太低会导致氮供应不足，降低微生物可利用氮，阻碍养分的消化。

Lee 等（2012）研究发现，在MP 缺乏日粮（MP：-317 g/d）中补充RPM、RPL 和RPH 三种氨基酸，虽然增加了奶牛的干物质采食量，但营养物质表观消化率仍比饲喂MP 充足日粮（MP：+9 g/d）更低。Zang 等（2019）在CP 15.1%的低蛋白日粮中添加RPM，奶牛的干物质采食量与养分表观消化率并未受到影响。冯蕾等（2021）以后备牛为研究对象，在其低蛋白日粮中补充过瘤胃蛋氨酸、亮氨酸和异亮氨酸，结果各组间营养物质摄入量不同，但采食量和养分表观消化率无显著差异，并未提高其饲喂效率。在低蛋白日粮中添加过瘤胃氨基酸，可能促进奶牛食欲，增加其干物质采食量，但对营养物质消化率的影响不大。

2.3 低蛋白氨基酸平衡日粮对奶牛氮排放的影响

根据Bougouin 等（2022）的估算，100 头奶牛一年的粪尿氮排放量可达13 t。尿氮约占其总氮排泄量的50%，以尿素形式分泌的尿氮会迅速转化为氨，通过挥发形式散失到空气中，或通过施肥在土壤中转化为硝酸，会造成水体污染、富营养化和土壤酸化，奶牛排出到大气中的甲烷以及粪污中氧化亚氮的排放加剧了温室效应和氮排放等环境问题（Moore 等，2014）。

Yan 等（2010）研究表明，影响奶牛氮排泄最主要的因素是蛋白质摄入量，并且两者之间存在很强的正相关关系（r2=0.9）。Huhtanen 和Hristov（2009）的荟萃分析也得出了相似的结论，日粮蛋白含量是影响奶牛乳氮利用率最重要的日粮因素，饲喂低于NRC 2001 建议的日粮蛋白水平是提高奶牛氮利用率的最有效方法。Kand 等（2021）研究也证明了上述观点，当日粮CP 降低、瘤胃氮平衡为负时，氮摄入量、尿氮排泄量、粪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粮RDP 和CP 水平（RDP ：10.9% 降至9.3%），维持RUP 5.5%，结果不影响奶牛生产性能、养分消化率，并且可有效改善氮利用率，降低尿氮排放。

降低日粮CP 有利于减少奶牛氮摄入量，同时补充过瘤胃氨基酸能够提高奶牛氮利用率，减少氮排泄量。Chen 等（2011）在低蛋白日粮中添加RPM，结果与较高蛋白日粮相比，奶牛的尿中尿素氮、粪氮减少，乳氮利用率显著增加。Lee 等（2015， 2012）研究表明，与MP 充足的日粮相比，在MP 缺乏日粮中添加RPM、RPL，对产奶量、乳成分和养分消化率没有影响，但降低了尿氮排泄量（降低49 g/d）、总氮排泄量和粪便可能释放氨的量。赵若含等（2019）研究泌乳前期荷斯坦奶牛日粮，在基础日粮配方中分别减少0.80%和1.66%的粗蛋白质水平，分别添加RPL 24.6 g/d +RPM 10.4 g/d 和RPL 25.7 g/d + RPM 9.4 g/d，结果与饲喂基础日粮的对照组相比，采食量、产奶量与日粮表观消化率无显著差异，而粪尿氮排放量分别降低了7.67% 和15.2%。李国栋（2021）在后备母牛上的研究发现，在日粮中添加过瘤胃蛋氨酸、亮氨酸和异亮氨酸，把日粮蛋白水平降低3个百分点，不降低产奶量，并能一定程度提高日粮氮转化效率和减少粪尿氮排放。ArriolaApelo 等（2014）在粗蛋白质含量15%的日粮中添加一种或多种氨基酸，结果与饲喂CP 17%的奶牛相比，产奶量无显著差异，乳尿素氮浓度在低蛋白组中均显著降低，一定程度提高乳氮利用率。Laroche等（2022）研究表明，满足蛋氨酸、赖氨酸、组氨酸和能量需求时，将MP 供应量降低到需要量以下不会影响生产性能，还能够提高乳氮利用率，减少24%的氮排泄量。有研究在CP 14.2%的日粮中补充RPM（30 g/d）、RPL（130 g/d），结果奶牛产奶量与CP 16.2% 组无显著差异，而且降低了氮排泄量如尿氮和总排泄量，减少了3.77%的甲烷排放量（Shirmohammadi 等，2022）。因此，在低蛋白日粮中添加过瘤胃氨基酸，可以在维持奶牛较高生产性能的同时，提高乳氮利用率，降低氮排泄和甲烷排放，减轻对环境的污染。

3 问题与展望

低蛋白氨基酸平衡日粮在猪和家禽上应用较为广泛，而在奶牛养殖生产上应用仍然较少，可能存在的问题有：（1）成本问题。与传统较高蛋白日粮相比，低蛋白日粮提高经济效益、降低饲养成本的作用不明确。（2）产品问题。国内效果好且权威的过瘤胃氨基酸产品较少；有一定的使用门槛，涉及奶牛氨基酸需要量等评估与计算；产品针对性不强，推荐饲喂量较为笼统；产品价格高。（3）效果问题。牧场或奶农对低蛋白日粮的实际效果存在担忧和疑虑。

低蛋白氨基酸平衡日粮的应用效果会受到日粮粗蛋白质、可代谢蛋白水平，以及过瘤胃氨基酸的种类和质量的影响。适当降低日粮蛋白含量，补充适宜种类和剂量的过瘤胃氨基酸以达到必需氨基酸平衡，不影响奶牛的养分消化率，并可改善奶牛的产奶量和乳成分，提高乳氮利用率，有效降低氮排放，保持奶牛较高生产性能的同时减少环境污染。低蛋白日粮的应用有利于推动豆粕减量，缓解我国蛋白质饲料原料紧缺现状，也有助于减少奶牛氮损失带来的环境污染问题。虽然还存在一些有待解决的问题，但普及与推广使用低蛋白氨基酸平衡日粮具有广阔的应用潜力。