微生物发酵蛋白饲料在奶牛饲养中的应用研究
摘 要: 本研究利用黑曲霉和米曲霉组合发酵豆粕、棉粕和菜粕等农副产品生产发酵蛋白饲料. 在四川、陕西、新疆三省(区)6 个规范化奶牛场, 共选择339 头的中后期泌乳奶牛, 进行对比饲养试验. 结果表明: (1)降低原奶中体细胞达88～175 万个/ml, 说明该发酵蛋白饲料对提高奶牛抗病力、防治乳房炎具有显著效果; (2)提高产奶量, 试验组奶牛比照组平均多产奶1.08kg/头/天; (3)对乳蛋白、乳脂肪、乳蛋白和乳中固体物有均提高趋势, 但多数差异不显著; (4)饲料成本降低,经济效益提高, 试验组奶牛比对照组奶牛每头每天多收益6.50 元.
关键词: 奶牛; 微生物发酵;营养酵素； 乳房炎; 产奶性能
近年来, 我国奶牛饲养头数保持持续快速增长, 2006 年奶牛存栏数1216 万头, 比1998 年增长789 万头, 年平均递增率达16%. 但是奶牛业在快速发展中还存在单产水平低、原奶质量参差不齐、细菌总数超标、体细胞数过高、乳脂肪和乳蛋白达不到标准等问题, 奶牛饲料生产技术与奶牛饲料产量与我国快速发展的奶牛业不相适应, 与发达国家相比, 不仅产量低, 新技术利用率和科技贡献率均存在很大的差距.
本研究根据奶牛的营养代谢特点, 运用动物微生态学原理,以发酵工程技术为核心, 利用米曲霉、黑曲霉两种微生物, 对豆粕、棉粕、菜粕等进行固体发酵(该技术“微生物发酵饲料及其制备方法和应用”已申请国家发明专利, 专利号: 2006100216567), 将发酵产物作为配制奶牛专用饲料的主要蛋白质来源, 结合当地丰富的农副产品资源配制成无抗生素的奶牛专用饲料, 以达到提高奶牛抗病力和提高产奶量和原奶品质的目的, 在四川、陕西、新疆三省(区)6 个规范化牛场进行饲喂试验, 现将饲喂试验结果报告于后.1 材料与方法
1.1 饲料的配制
豆粕、棉粕、菜籽粕等饼粕经米曲霉、黑曲霉发酵后, 加上自主研发的奶牛预混料, 配制成奶牛专用生物饲料, 再利用当地饲料资源配制成奶牛精料补充料或全混合日粮作为试验料, 对照组保持原饲喂料不变.
1.2 试验时间和地点
于2006 年4 月至2007 年10 月, 先后在四川、陕西、新疆三省(区)的6 个规范化奶牛场进行对比饲养试验,累计参加试验的奶牛339 头, 历时162 天. 6 个试验场的情况如下:
(1) 四川新希望乳业阳坪分公司奶牛场饲喂试验: 2006 年4 月27 日-5 月7 日, 参试奶牛40 头, 对照组和试验组各20 头.
(2) 四川雪宝乳业有限公司奶牛场试验: 2006 年6 月2 日-7 月2 日, 参试奶牛48 头, 对照组和试验组各24头.
(3) 陕西西安现代化农业综合开发总公司畜牧开发公司草滩农场第四奶牛场试验: 2006 年6 月2 日月31 日,参试奶牛18 头, 对照组和试验组各9 头.
(4) 新疆天山畜牧昌吉良种繁育场试验: 2006 年10 月18 日-11 月10 日, 参试奶牛48 头, 对照组24 头和试验组各24 头.
(5) 新疆石河子西部牧业公司牛场试验: 2007 年8 月25 日-10 月5 日, 参试奶牛20 头, 对照组10 头和试验
组各10 头)
(6) 新疆天康畜牧生物技术有限公司试验: 2007 年7 月5 日-8 月10 日, 参试奶牛165 头, 对照组74 头, 试验组91 头.
1.3 试验方法
在6 个试验场内, 分别选择体重、胎次和泌乳天数接近(泌乳中后期)的奶牛随机地分成两组, 一组为对照组,另一组为试验组. 对照组保持不变, 饲喂原饲料, 试验组饲喂由奶牛专用生物饲料与当地农副产品在当地配制的奶牛精料补充料或全混合日粮等量替换原有精料补充料部分或全混合日粮.
1.4 测量指标
对照组和试验组分别于试验正试开始前三天和结束前三天测定泌乳量、乳蛋白、乳脂肪、乳糖、干物质含量以及鲜奶中的体细胞数.2 试验结果与分析在三省(区)的6 个规范化奶牛场进行饲喂试验的结果见表1.
2.1 防治乳房炎的效果
从表1 可以看出, 在测定的四个试验场中, 试验组奶牛的体细胞数在饲喂发酵蛋白饲料后均呈下降趋势, 体细胞数下降了88～175 万个/ml, 而对照组中有两个试验场(试验场1 和2)的体细胞数不降反升, 除试验场6 体细胞数下降较多外, 试验场3 的体细胞数略有下降. 对照组体细胞数平均下降51.21 万个/ml, 试验组平均下降129.50 万个/ml, 比对照组多下降78.29 万个/ml.
2.2 对产奶量的影响
从试验结果不难看出, 产奶量提高幅度与体细胞降低幅度呈正相关. 由于参试奶牛均为泌乳中后期的奶牛,所以, 对照组奶牛的泌乳量均呈下降趋势, 而试验组1 和2 的奶牛泌乳量不降反升, 其余4 组的泌乳量虽也呈下降趋势, 但下降幅度比对照组小, 说明发酵饲料对提高泌乳中后期奶牛的产奶量或减缓泌乳量的下降有明显效果. 试验组比对照组平均多产奶1.08kg/头/天.
2.3 对乳蛋白含量的影响
试验组乳蛋白含量提高到3.5%以上的占试验数的33%; 提高到3.24%以上的占试验数的67%, 充分说明该生物饲料对提高原奶中乳蛋白有显著作用.
2.4 经济效益分析
据四川雪宝乳业公司的饲喂试验证明, 对照组与试验组相比, 试验组饲料成本比对照组平均降低0.4 元/头/天, 由于产奶量增加使销售收入平均增加3.6 元/头/天, 由于原奶质量的提高, 增加销售收入平均2.5 元/头/天.三项合计每头奶牛提高经济效益6.5 元/头/天, 如按305 天计算, 每头奶牛年提高经济效益1982.5 元.
3 讨论
3.1 发酵饲料对奶牛乳房炎的防治作用
体细胞数的检测可以用来判断奶牛乳房的健康状况及其泌乳性能和评价原料乳的质量(黄亚东)[3]. 体细胞数的变化与乳房的感染和产奶量有直接的关系. 如果牛奶中的体细胞数在20 万个/mL 以内, 那么对乳房的感染率影响非常小; 如果牛奶中的体细胞数达到50 万个/mL, 那么乳房的感染率就达到16%, 产奶量的损失会达到6%; 如果牛奶中的体细胞数超过150 万个/mL, 那么乳房的感染率就要达到48%, 产奶量的损失会达到29% [4].
表1 发酵蛋白饲料在三省(区)六个奶牛场饲养试验结果汇总表
|
测定指标 |
对照组(n=161①) |
试验组(n=178①) |
显著性检验②P 值 |
试验地 点③ |
||||
|
预试期 三天平均 |
试验结束前三天平均 |
试验前后比较 |
预试期 三天平均 |
试验结束前三天平均 |
试验前后比较 |
|||
|
体细胞数 (万个/ml) |
474.5 |
485.4 |
+10.90 |
417.90 |
260.60 |
-157.30 |
0.043 |
1 |
|
|
未测定 |
|
|
未测定 |
|
- |
2 |
|
|
16.49 |
13.17 |
-3.32 |
141.04 |
44.58 |
-96.46 |
0.077 |
3 |
|
|
29.90 |
63.30 |
+33.4 |
127.4 |
39.4 |
-88.0 |
0.012 |
4 |
|
|
|
未测定 |
|
|
未测定 |
|
– |
5 |
|
|
|
370.5 |
125.3 |
-245.2 |
321.46 |
146.44 |
-175.02 |
0.135 |
6④ |
|
平均 |
222.85 |
171.64 |
-51.21 |
252.35 |
122.76 |
-129.59 |
|
|
|
|
136.67 |
13.34 |
-0.33 |
11.57 |
12.61 |
1.04 |
0.023 |
1 |
|
|
25.11 |
24.78 |
-0.33 |
23.74 |
25.25 |
1.51 |
- |
2 |
|
|
20.93 |
19.78 |
-1.06 |
20.84 |
19.96 |
-0.88 |
0.925 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20.93 19.87 -1.06 20.84 19.96 -0.88 0.925 3
26.55 24.78 -1.77 26.28 25.28 -1.00 0.052 4
24.00 23.00 -1.00 27.00 26.60 -0.40 0.045 5
产奶量
(kg/头/d)
25.52 21.68 -3.84 25.40 23.19 -2.10 0.005 6
平均 22.64 21.24 -1.40 22.47 22.15 -0.32
3.33 3.38 +0.04 3.34 3.33 -0.01 0.331 1
2.95 2.95 0 2.94 3.01 +0.07 - 2
3.16 3.28 +0.12 3.21 3.61 +0.40 0.058 3
3.35 3.40 +0.05 3.35 3.51 +0.16 0.132 4
3.17 3.16 +0.01 2.76 2.90 +0.14 0.356 5
乳蛋白
(%)
3.23 3.28 +0.05 3.20 3.24 +0.04 0.576 6
平均 3.20 3.23 0.03 3.13 3.27 0.13
3.12 3.07 -0.05 3.22 3.09 -0.12 0.306 1
3.55 3.48 -0.07 3.53 3.53 0 - 2
3.10 3.23 +0.13 3.30 3.83 +0.53 0.007 3
未测定 未测定 - 4
5.12 5.15 +0.03 4.64 5.03 +0.39 0.562 5
乳脂肪
(%)
4.00 4.12 0.12 4.01 3.92 -0.09 0. 6
平均 3.48 3.73 0.03 3.42 3.78 0.14
4.55 4.52 -0.03 4.50 4.64 +0.14 0.084 1
4.48 4.76 +0.28 4.54 4.82 +0.28 0.968 2
未测定 未测定 3
未测定 未测定 -- 4
未测定 未测定 -- 5
乳糖
(%)
未测定 未测定 - 6
平均 4.52 4.64 0.13 4.52 4.73 0.21
全乳固体物(%) 11.99 11.94 -0.05 12.07 12.06 -0.01 0.230 1
非脂固体物(%) 8.45 8.46 +0.01 8.42 8.57 +0.15 - 2
非脂固体物(%) 8.68 8.68 0 8.68 8.71 +0.03 0.934 3
非脂固体物(%) 未测定 未测定 - 4
全乳固体物(%) 13.04 12.66 -0.38 12.05 12.43 +0.38 0.009 5
非脂固体物(%) 8.60 8.88 +0.28 8.52 8.81 +0.29 0.965 6
平均 10.15 10.12 -0.14 9.95 10.12 0.17
注①: 试验奶牛头数: 参加试验的奶牛总共339头, 其中六个试验点分别为: 40头(20+20)、48头(24+24)、18头(9+9)、48头(24+24)、
20 头(10+10)、165 头(对照组74 头+试验组91 头).
注③: 试验地点分别为: 1.四川新希望阳坪奶牛场, 2.四川雪宝乳业有限公司奶牛场, 3. 陕西西安草滩农场, 4.新疆天山畜牧场, 5.新
疆天康奶牛养殖基地, 6. 新疆石河子西部牧业奶牛场.
注③: 显著性检验为对照组与试验的差异显著性.
注④: 在新疆石河子西部牧业奶牛场试验计划于 2007 年 5 月中旬进行, 参试的发酵蛋白饲料于 5 月初已送达该场. 由于试验单位
多种原因致使推迟到8 月底进行, 生物饲料放置了4 个多月, 从而可能影响了生物饲料中的生物活性物质的活性. 除体细胞
数指标受到影响外, 其它指标未受影响.据分析, 饼粕类原料在发酵过程中产生的活性小肽、寡糖等生物活性物质, 可以提高动物非特异性免疫功能,
增强抗病能力[4-6]. 本发酵蛋白饲料应用到奶牛饲料中, 在降低体细胞数, 防治乳房炎方面取得了显著效果, 这
为奶牛乳房炎的防治提供了一条新的途径. 在本研究中除四川雪宝和新疆天康两个试验场由于条件限制未测定
乳中体细胞数外, 其余四个试验场测定了体细胞数. 在四川新希望阳坪奶牛场, 参试奶牛均患有严重的乳房炎, 对
照组在试验前后的体细胞数没什么变化(474.50 万个/ml 到485.40 万个/ml), 而试验组在饲喂发酵蛋白饲料后, 体
细胞数由原来的417.90 万个/ml 降为260.60 万个/ml, 减少了157.30 万个/ml(P<0.05); 在陕西西安草滩农场和新
疆天山畜牧场, 对照组奶牛的体细胞数试验前为正常水平(16.49 和29.90 万个/ml), 试验结束前没什么变化(13.17
和63.30 万个/ml), 而试验组奶牛在试验前体细胞数已很高(141.04 和127.40 万个/ml), 但饲喂发酵蛋白饲料后,
体细胞数已下降到正常水平(39.40 和44.58 万个/ml), 对照组与试验组差异显著; 在新疆石河子西部牧业奶牛场,
试验计划于2007 年5 月中旬进行, 参试的发酵蛋白饲料于5 月初已送达该场, 但由于试验单位多种原因致使推
迟到8 月底进行, 参试奶牛在试验开始前均存在严重的乳房炎(体细胞数370.5 万个/ml 和321.46 万个/ml), 但试
验结束前体细胞数均大幅降低, 对照组由370.5 万个/ml 降到125.30 万个/ml, 试验组由321.46 万个/ml 降到
146.44 万个/ml, 两组差异不显著, 这是否与发酵蛋白饲料放置时间较长(4 个月), 致使生物活性物质失效有关,
有待进一步研究.
3.2 小肽和寡糖对反刍动物产奶性能的影响
已有的研究表明, 黑曲霉和米曲霉等微生物在发酵过程中能产生大量的微生态调节剂, 如小肽、寡糖、消
化酶类、多种维生素及未知营养因子等[6-9], 与奶牛瘤胃中固有微生物发生协同作用, 调整瘤胃微生态平衡, 增
加瘤胃纤维分解菌数目以及瘤胃细菌总数, 促进瘤胃发酵或微生物的活动, 从而提高瘤胃微生物对粗饲料的利
用程度, 同时提高瘤胃微生物蛋白的产量, 达到提高奶牛生产性能的目的[10].
有关小肽对奶牛产奶性能的影响已有部分文献报道, 如曹志军等[10](2004)、姜宁等[13](2005)、张永根[14](2005)
和黄国清等[15](2006)研究了在奶牛日粮中添加小肽对奶牛生产性能的影响, 结果表明, 添加小肽或保护性小肽
能提高产奶量4.12%～24.02％, 同时对提高乳蛋白率和乳脂肪率也有部分作用. 程茂基等[16](2004)测定了不同
来源肽(玉米肽、大豆肽和瘤胃液肽)对培养液中瘤胃细菌蛋白产量的影响, 发现瘤胃细菌生长需要肽营养, 肽可
能是细菌生长的限制性因素之一.
功能性寡糖在反刍动物中的应用研究报道非常少[6]. 凌宝明等[17-18](2006, 2007)研究了体外条件下日粮分别
添加异麦芽寡糖、甘露寡糖及果寡糖对生长绵羊瘤胃发酵功能的影响, 刘光斌等[19](2007)研究了在日粮中添加
大豆寡糖对绵羊瘤胃发酵功能的影响, 结果表明寡糖可以提高培养液或瘤胃中的挥发性脂肪酸(VFA)、BCP 含
量, 降低培养液中的氨态氮(NH3-N)含量和培养残渣中的中性洗涤纤维(NDF)含量, 说明寡糖有助于提高生长绵
羊的瘤胃发酵功能, 其中果寡糖对提高瘤胃整体发酵功能的作用效果较好.
本试验将发酵蛋白饲料应用到奶牛饲料中, 显著地提高了奶牛的产奶量, 对乳蛋白和乳脂肪、乳糖的提高
也有较好的效果, 可能与发酵产物中小肽和寡糖等对瘤胃的有益作用有关, 与已有的研究报道一致.4 结论
虽然目前国内对发酵饲料的研究已很普遍, 但用于批量生产奶牛饲料的并不多见. 尽管由于条件的限制,
上述试验在参试奶牛的选择、各项指标的测定等方面尚有不完善的地方, 但已有的结果已充分说明该发酵蛋白
饲料在降低乳中体细胞数、防治奶牛乳房炎、提高产奶量和原奶质量和提高经济效益方面具有明显效果.
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