解決當(dāng)前我國奶牛蛋白飼料資源緊缺的方法與建議

李思妍，王建發(fā)，武瑞

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院，大慶 163319）

隨著生活水平的提高，人們對乳制品的數(shù)量和質(zhì)量需求越來越大、越來越高，極大促進(jìn)了奶業(yè)的發(fā)展。20世紀(jì)初，我國牛奶產(chǎn)量僅1 000萬t左右。2017年產(chǎn)量已達(dá)3 545萬t，乳制品產(chǎn)量達(dá)2 935萬t，總規(guī)模躍居世界第三[1]。與此同時，國家出臺了一系列政策，以保障我國奶業(yè)更好更快地發(fā)展。

牛奶是最常見的動物乳，占各類乳制品的95%[2]。乳蛋白是乳品質(zhì)檢測的最重要指標(biāo)之一，國家食品安全規(guī)定收購生鮮奶的蛋白質(zhì)含量至少為2.8g/100g[3]。在奶牛全混合日糧（T M R）中，蛋白質(zhì)飼料占20%～40%，占飼料總成本的40%～50%[4]。近年來，我國奶牛養(yǎng)殖水平提高很快，集約化程度越來越高，優(yōu)質(zhì)蛋白飼料需求量日益增多，國內(nèi)資源短缺且現(xiàn)有資源品質(zhì)偏低，導(dǎo)致過度依賴進(jìn)口原料，致使在中美貿(mào)易摩擦后我國蛋白飼料的供應(yīng)出現(xiàn)了一系列問題，因此當(dāng)前有必要研究出合理的解決辦法。

1 我國奶牛蛋白飼料存在的問題

1.1 蛋白飼料原料緊缺

奶牛養(yǎng)殖過程中主要使用的常規(guī)蛋白飼料有大豆、菜粕和苜蓿，大豆和苜蓿主要依賴于來自美國的進(jìn)口，而4月份我國對美加征關(guān)稅后，這兩種原料在收購成本增加的同時來源逐步減少，致使我國奶牛蛋白飼料因受中美貿(mào)易摩擦影響而面臨“卡脖子”的問題，短期內(nèi)雖仍能滿足供給，但長遠(yuǎn)來看必將趨于緊張狀態(tài)。

1.2 蛋白飼料原料價格穩(wěn)居高位

奶牛飼料中，能量的獲取主要源自于飼料中的玉米和小麥，國內(nèi)能量飼料價格的整體趨勢雖逐年增長，但一直低于蛋白飼料。2018年玉米和小麥的平均價格分別為1 826元/t和2 415元/t，而豆粕、菜粕的平均價格分別為3 171元/t和2 534元/t[5]。由于蛋白飼料在奶牛飼料組成中的重要地位，使其獨占奶牛飼料總成本的40%以上，極大地增加了奶牛行業(yè)的飼養(yǎng)成本。

1.3 蛋白飼料進(jìn)口價格持續(xù)增長

隨著國內(nèi)飼料原料、土地及人工費用的逐年上漲，目前國內(nèi)飼料成本較國際平均水平高出30%；2008年“三聚氰胺事件”的發(fā)生，既造成了嚴(yán)重的社會影響，同時也使國內(nèi)對提升乳蛋白含量的方法更加規(guī)范化、合理化。苜蓿作為主要的蛋白原料，其需求變得更加迫切，而受中美貿(mào)易戰(zhàn)的影響，使我國奶業(yè)進(jìn)入了蛋白飼料價格高位運行時期。由于進(jìn)口苜蓿粉價格的持續(xù)上漲，對我國奶牛養(yǎng)殖業(yè)造成了嚴(yán)重沖擊。表1為2018年1～12月國際市場苜蓿價格和環(huán)比增長情況[6]。

表1 2018 年1～12 月國際市場苜蓿價格與環(huán)比增長情況

美國作為中國重要的農(nóng)業(yè)貿(mào)易伙伴，2017年，中國自該國進(jìn)口苜蓿草130.7萬t，占我國苜蓿總進(jìn)口量的 93.5%，而美國有95%的苜蓿草用于本國生產(chǎn)，僅5% 的苜蓿草出口。2018年6月16日我國對美國苜蓿草加征關(guān)稅后，進(jìn)口苜蓿價格大幅度上漲[7]，而同樣依賴從美國進(jìn)口的另一重要蛋白飼料，豆粕價格也隨之高漲，于 4月4日中國發(fā)布公告對美國106項商品增加關(guān)稅25% 之后，更是增加了我國奶牛行業(yè)的飼養(yǎng)成本，短期而言中美貿(mào)易矛盾對我國奶牛業(yè)的影響較大，但未來若能合理采用提高奶牛氮利用率的飼養(yǎng)方法和找到蛋白替代原料，將對我國奶牛行業(yè)整體結(jié)構(gòu)的完善產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

2 如何解決我國奶牛蛋白飼料緊缺問題

2.1 采用提高奶牛氮利用率的飼養(yǎng)方法

Delft和Garnsworthy分別在2008和2012年對歐洲奶牛生產(chǎn)體系進(jìn)行了研究，其在溫室氣體排放、氮和磷酸鹽排泄上占總排泄物的20%～30%[8,9]。與非反芻動物相比，反芻動物對氮的利用率更低[10,11]，奶牛和豬日糧中氮的利用效率分別為25%和35%，較低的利用率不僅會造成生產(chǎn)效益低下，同時也使污染物的排放量增多，這與環(huán)保局不斷強(qiáng)調(diào)的新生態(tài)保護(hù)條例相左，更加制約了奶牛行業(yè)發(fā)展。

面對同樣的問題，豬、禽養(yǎng)殖業(yè)可以提出使用“低蛋白飼料”的解決方案，但這種方案對于追求高品質(zhì)乳制品的奶牛業(yè)并不可行，因此為了解決價格高昂的蛋白原料與奶牛業(yè)的蛋白原料需求之間的平衡問題，需要采取提高奶牛氮利用率的飼養(yǎng)方法。

2.1.1 添加尿素

尿素是一種非蛋白質(zhì)含氮類化合物，常作為牛羊反芻動物的蛋白質(zhì)替代飼料。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，不提供營養(yǎng)物質(zhì)，在使用的同時需添加一定量的能量飼料、維生素、礦物質(zhì)等飼料添加劑，才能滿足反芻動物的營養(yǎng)需求。因此尿素在使用過程中需注意合理飼喂，避免饑餓時投喂。尿素的添加量可占日糧蛋白的20%～30%，相當(dāng)于豆粕使用量的60%～90%[13,14]。應(yīng)嚴(yán)格控制用法用量，以防尿素中毒，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

2.1.2 應(yīng)用過瘤胃氨基酸

過瘤胃氨基酸是指氨基酸經(jīng)過特殊技術(shù)處理后，可使其經(jīng)過瘤胃但不被瘤胃微生物利用，最終在小腸中釋放并被消化吸收。大量研究已證實，不平衡的氨基酸攝入會影響乳蛋白的合成，而蛋氨酸作為最主要的限制性氨基酸[15]，通過過瘤胃技術(shù)處理將其送抵小腸并發(fā)揮作用，如同提升了木桶原理中的短板，將直接提高乳蛋白的轉(zhuǎn)化效率。

過瘤胃氨基酸可以在較低的成本下提高生產(chǎn)性能，滿足氮的沉積[16]，同時還能提高飼料的利用率和奶品質(zhì)[17]。Greenwood等研究發(fā)現(xiàn)飼料中添加10g蛋氨酸，氮沉積增加46.30%[18]；Socha等發(fā)現(xiàn)添加過瘤胃氨基酸能提升機(jī)體對氮的利用效率，并降低排泄物中尿素氮的濃度[19]，進(jìn)而通過這種方式減少氮排放以保護(hù)環(huán)境。近年來奶牛養(yǎng)殖業(yè)正在大力推廣過瘤胃氨基酸技術(shù)，以降低奶牛業(yè)對生態(tài)環(huán)境的污染。

2.1.3 做到飼料的能氮平衡

能氮平衡是指飼料中含氮物質(zhì)和能量載體呈動態(tài)平衡的狀態(tài)。平衡的能氮既能滿足瘤胃內(nèi)微生物對營養(yǎng)的需求，也能使微生物蛋白產(chǎn)量達(dá)到一個理想狀態(tài)。能氮平衡指標(biāo)是衡量奶牛飼養(yǎng)水平的重要指標(biāo)。該理論最初由Johnson提出后經(jīng)各國結(jié)合本國實際情況發(fā)展出了不同的蛋白體系，如我國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)為小腸蛋白體系。

2.1.4 使用微生態(tài)制劑

微生態(tài)制劑是在微生物學(xué)理論基礎(chǔ)上，將對人類有益的微生物加以特殊處理制成的活菌制劑，通過調(diào)節(jié)瘤胃pH值的方式，達(dá)到改善奶牛泌乳性能的目的[20]。微生態(tài)制劑可以通過促進(jìn)優(yōu)勢菌群產(chǎn)生的方式，達(dá)到提高產(chǎn)奶量和乳脂率以及降低有害氣體產(chǎn)生等多種目的[21]。

2.2 開發(fā)奶牛蛋白飼料替代產(chǎn)品

2.2.1 植物性蛋白替代產(chǎn)品

基于目前奶牛蛋白飼料原料價格昂貴的現(xiàn)狀，選取合適的價格低廉的同等植物性蛋白作為替代，可以作為解決我國面臨現(xiàn)有問題的首選方法，目前國內(nèi)已經(jīng)有了植物性蛋白替代產(chǎn)品的相關(guān)研究。

（1）甘草莖葉：研究表明，甘草莖葉中粗蛋白和粗脂肪的含量較高，飼喂甘草莖葉與苜蓿效果相似，同時甘草莖葉的產(chǎn)出還略高于苜蓿[22]。另外，甘草莖葉還具有一定的抗病毒能力[23]，其含有的甘草黃酮對脂肪生成也具有調(diào)節(jié)作用[24]。

（2）菌糠：菌糠是將玉米芯、棉籽殼、稻草、鋸木屑、甘蔗以及其他農(nóng)作物廢料作為主要原料，加入食用菌后加工而成的廢棄培養(yǎng)基[25,26]。奶牛養(yǎng)殖大多使用平菇菌糠，有研究表明平菇菌糠可作為精飼料的替代物，對產(chǎn)奶量幾乎無影響，經(jīng)濟(jì)效益可提高3.0%～6.1%。朱洪龍等曾報道，平菇菌糠可完全替代苜蓿，不但對產(chǎn)奶性能無影響，而且延長了高產(chǎn)時間，每千克牛奶成本可節(jié)約0.10元。菌糠的應(yīng)用不僅節(jié)約了飼料成本，還能合理地利用廢物以免其處理不當(dāng)對環(huán)境造成的污染。

（3）張雜谷：張雜谷是張家口農(nóng)科院培育的雜交谷子品種，蠟熟期所含粗蛋白達(dá)11.99%～13.34%，營養(yǎng)價值同苜蓿相似，價格較苜蓿便宜。孫茂紅等研究發(fā)現(xiàn)用張雜谷完全替代苜蓿，對牛奶的營養(yǎng)指標(biāo)幾乎無影響，按照當(dāng)時的市場價格計算每千克牛奶成本可節(jié)約0.06元[27]。目前苜蓿價格大幅度上漲，利用張雜谷替代苜蓿作為蛋白原料的方案更加可行。

（4）杞柳條皮：杞柳條皮是杞柳條制作柳編的一種副產(chǎn)品，2012年山東省年產(chǎn)120多萬t，將其用于飼料加工可視為廢棄物的資源化利用。生皮和熟皮均能夠替代苜蓿草，且二者替代苜蓿的效果相同。劉洋等和李靖等分別用生皮、熟皮替代苜蓿草進(jìn)行試驗，得出2kg杞柳可替代苜蓿0.5kg的結(jié)論，或用4kg杞柳條替代1.5kg苜蓿，但應(yīng)注意杞柳不可過多替代應(yīng)用[28]。

（5）雜交構(gòu)樹：雜交構(gòu)樹是中國科學(xué)院利用現(xiàn)代育種技術(shù)培育的新樹種，其蛋白含量高，加工后可用作蛋白飼料[29]；2019年的檢測結(jié)果顯示，雜交構(gòu)樹葉和枝條的上1/3部分加工制成的飼料粉可代替苜蓿[30]，以28%或36%的比例替代苜蓿，能改善TMR品質(zhì)[31]。

（6）苧麻：苧麻適宜在熱帶種植[32]，蛋白質(zhì)產(chǎn)量是苜蓿的3倍以上。研究發(fā)現(xiàn)苧麻替代苜蓿后對奶牛產(chǎn)奶性能幾乎無影響，試驗發(fā)現(xiàn)的最佳替代比例是33%～ 67%[33]。

（7）辣木：辣木可替代部分苜蓿，但其并非我國本土植物，2014年底統(tǒng)計我國引種種植面積已達(dá)2 668hm2[34]。Mendieta-Araica等證實辣木可用作蛋白飼料使用[35]；試驗證明日糧中添加6%的辣木是奶牛飼料的最佳添加配比[36]。

2.2.2 動物性蛋白替代產(chǎn)品

動物性蛋白所含蛋白量高，氨基酸比例較合理，但傳統(tǒng)動物性蛋白如動物屠宰加工的下腳料、血液等被禁止用于奶牛飼料加工。找到合理的動物性蛋白替代產(chǎn)品以解決奶牛蛋白飼料短缺問題是一個更加高效的解決辦法。

（1）黃粉蟲：黃粉蟲又叫面包蟲，其干品含脂肪30%，蛋白質(zhì)高達(dá)50%以上，且含有磷等常量元素，營養(yǎng)價值豐富。麥麩和菜葉即可飼喂，一年可繁殖3代左右，繁殖速度快，利用價值高。雖有研究表明，其幼蟲存在一定的毒性[37]，但有人證實將其消化道內(nèi)的毒素排凈后，制成的蛋白粉是無毒性的[38]。黃粉蟲作為一種極具潛力的新興蛋白質(zhì)資源，有望在飼料行業(yè)發(fā)揮更加重要的作用。

（2）黑水虻：黑水虻是腐生性昆蟲，可依賴禽畜糞便生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的動物蛋白飼料。2013年10月，聯(lián)合國頒布的《可食用昆蟲報告》中指出黑水虻可作為畜禽蛋白飼料的來源。目前的新興行業(yè)——昆蟲農(nóng)場，就是專門為養(yǎng)殖業(yè)提供飼料來源的工廠。據(jù)資料顯示，利用牛糞生產(chǎn)出的黑水虻幼蟲干粉的粗蛋白含量超過40%，脂肪超過20%[39]；2017年Jayanegare利用體外瘤胃發(fā)酵系統(tǒng)評估了黑水虻，證實其不光有代替豆粕和苜蓿的潛力，還能夠減少養(yǎng)殖過程中甲烷的排放[40]，最重要的是它能利用糞便生存，可大大減少糞便給環(huán)境帶來的污染。

目前，黑水虻和一些其他昆蟲資源已被廣泛用于禽、豬產(chǎn)業(yè)的糞便處理，但并未應(yīng)用于奶牛養(yǎng)殖。研究發(fā)現(xiàn)給奶牛飼喂動物性蛋白后，可通過調(diào)節(jié)相關(guān)信號通路活性，影響乳腺上皮細(xì)胞增殖及酪蛋白基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的表達(dá)，進(jìn)而可以調(diào)控奶牛乳腺泌乳功能，但其中的調(diào)控關(guān)系目前尚不明確。在今后的研究中，需通過活體采集乳腺組織、分離乳汁中乳腺上皮細(xì)胞，檢測組織和細(xì)胞樣品中JAK2-STAT5、PI3k-Akt-mTOR、NFκB-cytokines-SOCS3、SREBP1/LXR/PPARγ等乳蛋白和乳脂肪合成信號通路相關(guān)分子的活性，以明確昆蟲飼料代謝物對奶牛乳腺組織的影響，及動物性蛋白飼喂奶牛的安全性和穩(wěn)定性研究。結(jié)合當(dāng)前中美貿(mào)易摩擦導(dǎo)致蛋白飼料價格上漲的現(xiàn)狀，需通過行業(yè)內(nèi)改革，大力開發(fā)非常規(guī)蛋白飼料來解決我國飼料資源的短缺問題，以保證飼料行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2.3 單細(xì)胞蛋白替代產(chǎn)品

單細(xì)胞蛋白是指對單細(xì)胞生物進(jìn)行培養(yǎng)，再經(jīng)過凝縮獲得的蛋白類產(chǎn)品，作為動物飼料的蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑，不但粗蛋白含量高達(dá)50%～85%，其中氨基酸組分齊全，消化率也高達(dá)85%～90% 。

單細(xì)胞蛋白飼料種類多樣，養(yǎng)殖戶可根據(jù)不同的需求選擇最合理的飼料，常見的種類有飼料酵母、菌糠單細(xì)胞蛋白飼料、光合細(xì)菌、藻體飼料和石油蛋白。這類飼料具有營養(yǎng)豐富、原料來源廣泛、生物效價高、培養(yǎng)簡便等諸多優(yōu)點，目前在家禽養(yǎng)殖業(yè)、豬養(yǎng)殖業(yè)、漁業(yè)以及反芻動物養(yǎng)殖業(yè)中均有應(yīng)用。有研究表明，每千克單細(xì)胞蛋白飼料可以使母牛產(chǎn)奶量增加6～7kg[41]。

3 小結(jié)與建議

基于我國蛋白飼料資源短缺的現(xiàn)狀，可采取提高奶牛氮利用率的飼養(yǎng)方法和開發(fā)奶牛蛋白飼料替代產(chǎn)品給予解決。同時建議進(jìn)行供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，加大“糧改飼”力度，擴(kuò)大苜蓿等優(yōu)質(zhì)牧草的種植面積。從源頭提供更多的選擇，結(jié)合國內(nèi)資源分配情況，合理開發(fā)利用當(dāng)?shù)乜衫觅Y源作替代蛋白；研究理想氨基酸模型，發(fā)展調(diào)制加工工藝，科學(xué)加工調(diào)制飼料，確保產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的牛奶。