奶牛日粮氮泌乳转化效率及影响因素的研究.pdf

山东农业大学 硕士学位论文 奶牛日粮氮泌乳转化效率及影响因素的研究 姓名：艾金涛 申请学位级别：硕士 专业：草业科学 指导教师：苏鹏程;王中华 2011-05-04 山东农业大学硕士论文 1 中文摘要 本论文主要对我国奶牛日粮氮的泌乳转化效率情况以及影响因素进行了研究,为提 高我国奶牛日粮氮的泌乳转化效率提供基础和依据. 论文共分为三个试验,试验一对对 7 个规模奶牛场共 18 个牛群的日粮氮泌乳转化效 率进行了田间测定， 并对影响日粮氮泌乳转化效率的因素进行了主成分分析。 结果表明， 18 个牛群日粮粗蛋白氮和真蛋白氮泌乳转化的分布范围分别为 12.26%27.99%和 10.7730.98%，日粮粗蛋白水平、dmi 和产奶量是影响日粮氮泌乳转化效率的主要因 素， 日粮氮泌乳转化效率对三个主要影响因素的多元回归方程为： edn， %=36.955 1.446 cp（%）-0.833dmi（kg/d）+ 1.108产奶量（kg/d） ，r 2=0.87。 试验三主要研究通过添加氨基酸来提高奶牛的日粮氮的泌乳转化效率.本试验添加 氨基酸为过瘤胃蛋氨酸和赖氨酸,且设计两个代谢蛋白水平。(81g/kgdm,96g/kgdm),每 个蛋白水平组试验三头牛,组内进行 33 拉丁方试验,分别为不添加氨基酸;分别添加 15g 蛋氨酸和赖氨酸;分别添加 32g 蛋氨酸和赖氨酸.通过试验结果比较添加不同量的氨 基酸对奶牛生产性能,经济效益以及奶牛氮的泌乳转化效率的影响.结果表明添加 32g 的蛋氨酸和赖氨酸对奶牛生产性能和奶牛日粮氮的泌乳转化效率以及经济效益提高比 较大。 关键词：奶牛；日粮氮泌乳转化效率；蛋白水平；过瘤胃氨基酸 奶牛日粮氮泌乳转化效率及影响因素的研究 2 study on efficiency of converting dietary nitrogen into milk nitrogen and its affection factors in holstein lactating dairy cows abstract this paper mainly studied on efficiency of converting dietary nitrogen into milk nitrogen and its affection factors in holstein lactating dairy cows in shandong provience，the aim was improving nitrogen utilization of holstein lactating dairy cows in our provience. the study was including 3 expriences. in exp.1, the efficiency of converting dietary nitrogen into milk nitrogen of total 18 herds in seven farms of shandong province was investigated, and its affection factors was also determinated. the results showed that milk production of the 18 herds was from 6.02kg to 28.37kg; the nitrogen utilization on cp was from 12.26% to 27.99% and the nitrogen utilization on tp was from 10.77 to 30.98%. after the primary component analysis and the multiple linear regression,the fellow formula was gotten : nitrogenutilization=36.955-1.446*cp（%dm）-0.833*dmi（kg/d）+1.108*milk production（kg/d） （r2=0.87）. the affection factors of efficiency of converting dietary nitrogen into milk nitrogen in holstein lactating dairy cows in shandong provience was cp,dmi and milk production. in 44 latin square design of exp.2, four holstein dairy cows with the same ages, body weight , parity and lactation period were used to study on the effection of protein level in diet on efficiency of converting dietary nitrogen into milk nitrogen. the treatments were four levels of mp:91g/kgdm,99g/kgdm,106g/kgdm,113g/kgdm(groupa, groupb, groupc and groupd). the results showed that efficiency of converting dietary nitrogen into milk nitrogen in groupa, groupb, groupc and groupd were 25.28%、23.55%、21.54% and 20.01% respectively;groupa and groupb was higher than groupd significantly(p0.05)。说明回归方程准确性 好、精确度高, 是一个适用的 “最优” 回归方程。 由上回归公式可以看出随着日粮蛋白水平或干物质采食量的增高，日粮蛋白泌乳 转化效率降低；随着产奶量的增高日粮蛋白泌乳转化效率增高。 随着日粮蛋白水平的提高， 奶牛日粮氮的泌乳转化效率是随之降低的， 这与 jonker （2002） ，wang（2007）和 weies（2005）都认为氮的泌乳转化效率随日粮蛋白水平的 增加而降低，提出的是一样的。这说明过多的给奶牛饲喂蛋白质，从蛋白质利用率角 度来说很不合理 。 本试验日粮蛋白水平与牛乳蛋白率没有相关性 （p0.15） ,但日粮蛋白水平与产奶量， 牛乳尿素氮都存在强相关性（p0.05） 。这是因为机体吸收的没用来合成蛋白质的氨基 酸会被降解掉, 其中的氮以尿素的形式随尿排出。通常代谢蛋白转化成牛奶蛋白的效率 变化范围是 0.240.68。各国蛋白质体系统的估计值平均为 0.65。因此,减少中间代谢过 程氮的损失的重点应放在提高乳蛋白的合成效率上。 4.2.4 奶牛适宜代谢蛋白水平 通过本试验结果看，日粮 d 取得的经济效益最高，日粮 b 其次。但日粮 d 的尿氮 水平也最高，且较大程度的高于日粮 b 的尿氮水平，同时日粮 b 的日粮氮泌乳转化效 率显著高于日粮 d 的日粮氮泌乳转化效率。在本试验的条件下可以得出，奶牛较为适 奶牛日粮氮泌乳转化效率及影响因素的研究 40 宜的代谢蛋白水平为 9.9%，这与 nrc 提出的代谢蛋白水平较为接近。但是本试验的四 种日粮的代谢蛋白水平相对来说都比较高，wang（2003）等指出中国荷斯坦奶牛所需 代谢蛋白水平低于 nrc 所提出的。因此还需要在低代谢蛋白水平上继续研究对奶牛日 粮氮的泌乳转化效率。 4.2.5 小结 1 日粮代谢蛋白从 91g/kgdm 提高到 113g/kgdm 时，不会显著影响奶牛的的常规 成分（乳蛋白率，乳脂率，乳糖） 2 随着日粮蛋白水平的提高，奶牛的日粮氮泌乳转化效率会显著低。 3 在本试验条件下，奶牛的适宜代谢蛋白水平为 91g/kgdm 4.3 添加蛋氨酸和赖氨酸对泌乳奶牛日粮氮泌乳转化效率的影响 4.3.1 日粮添加氨基酸对奶牛生产性能的影响 由本试验的数据结果可以看出，无论在低蛋白水平日粮和在高蛋白水平日粮上，通 过添加不同水平的蛋氨酸和赖氨酸，泌乳奶牛的产奶量的变化差异都不显著，但其产奶 量，乳蛋白产量却出现了小幅度的增长。这与韩继福等(2003)， donkin 等(1989)结果一 致。berth iaumer，misciattellil 等研究认为,奶牛饲粮中添加过瘤胃蛋氨酸和过瘤胃赖氨 酸可提高乳蛋白含量,现有研究大多表明奶牛饲粮中添加过瘤胃氨基酸可以在一定程度 上改善泌乳性能。这可能是因为补饲过瘤胃氨基酸后,增加了小肠氨基酸的供应量,为奶 牛乳蛋白合成提供了充足的氨基酸。 多数研究结果表明赖氨酸和蛋氨酸是奶牛产奶的主要限制性氨基酸, schw 等认为, 它们对奶牛乳蛋白率的影响比对产奶量的影响更敏感。李吕木，韩兆玉等大多数国内研 究表明，添加过瘤胃蛋氨酸和赖氨酸能提高牛乳如糖率和乳脂率。王纪亭等研究报道, 给每头奶牛每日添加保护性蛋氨酸 55 g, 使产奶量提高了 14. 60%, 乳脂率提高了 12.06% ,乳蛋白率提高了 11 .65%。 而本试验结果表明乳蛋白率， 如糖率并没有发生显著 变化，但乳脂产量有小幅增长。其原因可能与氨基酸影响乳腺中短链和中链脂肪酸合成 有关,另一个原因可能是与氨基酸在肠道和肝脏中参与乳糜微粒和极低密度脂蛋白的合 成有关,从而增加乳脂的产量。但乳脂率等变化不明显，可能是因为添加的氨基酸量过 少。 山东农业大学硕士论文 41 对比高水平日粮组和低水平日粮组， 高水平日粮组其乳蛋白产量和乳脂产量都要高 于低水平日粮组，这可能是因为高水平的日粮更能满足奶牛的日常营养需要。但低水平 的日粮组乳脂产量的增幅速度则大于高水平日粮组（15.39%7.93%）.这可能是因为低 蛋白水平日粮在添加高水平的蛋氨酸和赖氨酸后对乳脂的合成更具效率。 一般来讲,在奶牛精料补充料中添加少量的蛋氨酸，赖氨酸不会降低其采食量,如果 超出一定量就会严重影响精料补充料的采食量,这一点由于试验条件的限制,没有进一步 进行分析,但已经观察到奶牛在添加保护性蛋氨酸后,开始时非常不适应,说明一定有一 个极限值,奶牛会出现拒食的情况,如要确定最佳添加量,还需进一步进行研究。 4.3.2 日粮添加氨基酸对奶牛日粮氮泌乳转化效率的影响 一般来讲,在奶牛精料补充料中添加少量的蛋氨酸，赖氨酸不会降低其采食量,邹彩 霞，吐日根白乙拉等都研究表明添加氨基酸不会改变奶牛的采食量，与本试验的结果一 致。但如果超出一定量就会严重影响精料补充料的采食量,这一点由于试验条件的限制, 没有进一步进行分析,但已经观察到奶牛在添加保护性蛋氨酸后,开始时非常不适应,说 明一定有一个极限值,奶牛会出现拒食的情况,如要确定最佳添加量,还需进一步进行研 究。 高蛋白水平和低蛋白水平两种日粮添加氨基酸后，奶牛的日粮氮的转化效率没有显 著变化但都有小幅提高，同时尿氮的量都有所减少。这是因为通过饲粮中添加瘤胃保护 性限制性氨基酸可增加小肠可利用氨基酸的供给量,并使小肠可利用氨基酸组成与乳蛋 白的氨基酸组成相似，即提高了蛋白质的利用效率。但是 wang（2010）等所报道的通 过添加氨基酸后奶牛的日粮氮的泌乳转化效率都有显著增高并不是像本试验只是有小 幅度的增长，这可能是因为本试验的氨基酸添加量比较少，并没有达到以上试验所添加 的量的缘故。 4.3.3 奶牛适宜氨基酸添加量 瘤胃微生物合成菌体蛋白质是一个缓慢的过程,不能满足高产奶牛的生产需要,而添 加过瘤胃蛋白质会引起瘤胃内菌体蛋白质合成减少,可代谢蛋白质的氨基酸不平衡,增加 肝肾的负担,过剩的氮素排放还对环境造成污染。添加过瘤胃氨基酸,是解决上述问题的 理想途径,自 20 世纪 90 年代,奶牛蛋白质营养的研究重点逐渐转移到过瘤胃氨基酸和小 肠吸收氨基酸的问题上,寻找氨基酸过瘤胃的保护方法是解决问题的关键所在。 奶牛日粮氮泌乳转化效率及影响因素的研究 42 从目前来看，作为饲料添加剂的氨基酸价格还比较高，在本试验条件下，通过饲喂 不同量的氨基酸，奶牛的经济效益都有所提高，都超过了氨基酸本身的价格。通过表 3-6，表 3-7 可以看出，分别添加 32g 的蛋氨酸和赖氨酸经济效益最高。并且添加 32g 过瘤胃蛋氨酸和赖氨酸的日粮尿氮排除量也最少，对环境的污染也是最少的。 高蛋白水平日粮组奶产量，乳蛋白产量比低蛋白水平日粮组略高 （22.44kg22.02kg;721.35g661.13g）,但日粮氮的泌乳转化效率小于低蛋白水平日粮 组，尿氮也远远大于低蛋白水平日粮组。也就是说说在不影响奶牛产奶性能的情况下， 添加 32g 氨基酸的情况下日粮 mp 水平可以从 9.6%下降到 8.1%。但是本试验由于条件 所限只设了 2 个 mp 水平，因此 8.1%是否是最适宜的添加水平，还需要进一步研究。 这也就说明通过合理的添加氨基酸可以在不影响奶牛生产性能的情况下， 降低日粮中的 mp 水平，降低饲养成本，给牛场带来经济效益。 4.3.4 小结 1 添加氨基酸能小幅提高产奶量，乳蛋白产量，乳脂产量，但乳蛋白率，乳脂率，乳糖 绿等变化不显著 2 添加氨基酸后能提高奶牛的日粮氮泌乳转化效率，减少尿氮的排放。 3 在本试验条件下分别添加 32g 的蛋氨酸和赖氨酸能最大的提高奶牛的生产性能和奶 牛的日粮氮的泌乳转化效率， 通过添加氨基酸来提高奶牛的日粮氮的泌乳转化效率是可 行的。 山东农业大学硕士论文 43 5 结论及主要创新点 5.1 结论 1 建立了奶牛日粮氮泌乳转化效率田间调查的方法 2 日粮蛋白水平，干物质采食量，产奶量是影响奶牛日粮氮泌乳转化效率的主要因素 3 通过降低日粮蛋白水平，日粮中添加过瘤胃氨基酸能提高奶牛的日粮氮泌乳转化效 率 5.2 主要创新点 1 首次对国内规模牛场进行了奶牛日粮氮的泌乳转化效率的田间调查,获得了一些我 国奶牛场的奶牛日粮氮的泌乳转化效率的数据. 2 得出推测我国奶牛日粮氮泌乳转化效率的回归公式。 3 根据田间调查结果，对影响奶牛日粮氮的因素进行定量研究，为提高我国奶牛日粮 氮的泌乳转化效率提供基础和依据。 奶牛日粮氮泌乳转化效率及影响因素的研究 44 附录附录 第一部分牛乳成分及测定 第一部分牛乳成分及测定 1 乳脂率的测定 仪器药品：比重 1.8200.812，沸点 128132的异戊酸，格伯氏乳脂计，乳脂离心 计，11ml 牛乳吸管，10ml 的硫酸吸管，1ml 吸管，乳脂计架，水浴箱。 操作方法： 将乳脂计置于乳脂计架上， 用硫酸吸管吸取 10ml 硫酸于乳脂计中(切勿使硫酸沾到乳 脂计的颈部)。 用 11ml 专用牛乳吸管吸取 11ml 乳沿管壁慢慢加入乳脂计内，不要与硫酸混合，并防 止乳沾到乳脂计的颈部。 取 1ml 异戊醇小心加入乳脂计内。塞紧乳脂计胶塞，并用湿毛巾将乳脂计包好，以拇 指压住胶塞，塞端向下，使颈部硫酸流入乳脂计的膨大部，用力摇动(瓶口向外向下， 避免冲出腐蚀衣服)，使内容物充分混合，待蛋白质完全溶解，内容物变成棕褐色后， 将乳脂计以塞端向下放入 6570水浴中 45min。取出后置于离心机中，以 800 1200rpm 离心 5min。再放入 70水浴中 45min，取也立即读出脂肪的面分率(弯月面 的下缘)。 2 乳蛋白率的测定 准确量取 5ml 奶样放入消化管中，加入 0.2g 硫酸铜，6g 硫酸钾及 20 毫升硫酸在消 化炉中消化。 将上述试样的消煮液冷却，加蒸馏水 20ml，转入 100ml 的容量瓶中，冷却后稀释至 100ml，摇匀，即为试样分解液。取 20ml 2%的硼酸溶液，加入混合指示剂 2 滴，使半 微量蒸馏装置的冷凝管末端侵入此溶液。 蒸馏装置的蒸汽发生器的水中应加入甲基红指 示剂数滴，硫酸数滴，且保持此液为橙红色，否则应补加少许硫酸。准确移取试样分解 液 1020ml，注入蒸馏装置的反应室中，用少量蒸馏水冲洗进样入口，赛好入口玻璃 塞，并 在入口处加水密封好，防止漏气，使冷凝管末端离开吸收液面，用蒸馏水冲洗 冷凝管末端，注液均流入吸收液。 滴定 山东农业大学硕士论文 45 用硼酸吸收氨后，立即用 0.01mol/ml 的 hcl 标准溶液滴定，仍以甲基红或混合甲基红 为指示剂，溶液由蓝绿色变为灰红色为终点。 计算 每 ml 的 1mol/l 的 hcl 标准溶液相当于 0.0140g 的 n，因此。 cp%= (v1-v2) c0.01406.25100 v c-hcl 标准溶液的浓度（mol/l）; v-试样的体积（ml） 其中，v1-试样滴定时所需酸标准溶液的体积（ml） v2-空白滴定时所需酸标准溶液的体积（ml） v-试样的分解液总体积（ml） v /-试样分解液蒸馏用体积 0.1040每 ml 的 1mol/l 的 hcl 标准溶液相当于 0.0140g 的 n 3 牛乳真蛋白含量 采用双缩脲法进行测定。 双缩脲试剂的配制： cuso45h2o1.5 克，酒石酸钾钠 6.0 克，10%氢氧化钠溶液 300ml，溶解后用水定容至 1000ml。每次配制的双缩脲试剂用标准酪蛋白溶液做标准曲线。 酪蛋白标准曲线的制作： 按照标准酪蛋白（购自 sigma.）的纯度，用 0.05mol/l 氢氧化钠溶液溶解，分别配制 成 5、4、3、2、1%浓度的酪蛋白溶液。用 1ml0.05mol/l 氢氧化钠溶液加入 4ml 双缩脲 试剂做空白，每个浓度取 1ml 溶液加入 4ml 双缩脲试剂，室温反应 30min，540nm 比色 测定 （hitachi u2000 分光光度计， 下同） 。 每个样品做 2 个重复。 以 1 毫升 0.05mol/l 氢氧化钠加入 取 1ml 脱脂乳样加入 1ml 浓度为 240g/l 三氯乙酸，摇匀，室温下静置 30min。 离心(1300g，10min)，弃去上清液，再加浓度为 120g/l 三氯乙酸洗涤离心 1 次，弃 去上清液。 奶牛日粮氮泌乳转化效率及影响因素的研究 46 加入浓度为 0.05mol/l 氢氧化钠溶液将沉淀的蛋白溶解，溶解后定容至 10ml。 取 1ml 溶解液加入 4ml 双缩脲试剂，室温反应 30min，540nm 比色测定。 4 乳尿素氮含量测定 采用比色法进行测定。 酸性吸附剂配制： 浓硫酸 44ml、浓磷酸 66ml、氨基硫脲 50mg、六水合氯化铁 2g，溶解后用蒸馏水定容 至 1000ml。每次配制的酸性吸附剂用标准尿素溶液做标准曲线。 二乙酰肟溶液配制： 0.4%（w/v）二乙酰肟（sigma.批号为：045k0167） ，每次配制的二乙酰肟用标准尿素 溶液做标准曲线。 标准尿素溶液配制： 称取 0.2689 克标准尿素，用蒸馏水溶解，定容至 1000ml（浓度为 12.5mgn/100 ml） ， 分别稀释出 1.5、2.5、5.0、7.5、10、12.5mgn/100ml 几个浓度。 尿素氮含量测定： 取 1ml 脱脂乳样（2800g 离心）加入 1ml 浓度为 240g/l 三氯乙酸，摇匀，室温下静 置 30min，离心(1300g，10min)。 取上清液 0.2ml，加入 3ml 酸性吸附剂和 1ml 二乙酰肟溶液，混匀。 沸水浴 12min，后冷水浴 5min，取出，540nm 比色测定。取 0.2ml 蒸馏水，加入到 3ml 酸性吸附剂和 1ml 二乙酰肟中混匀做空白。 测定 采用4n酸不溶灰分(aia)法。 准确称取5g或10g饲料与粪样各2份， 分别放入25oml 三角瓶内。加入 soml4nhcl，并在三角瓶口装上回流冷凝器(防止挥发而降低 hci 的浓 度)， 然后缓慢加热煮沸 30min。 煮沸完成后， 用真空抽滤反复过滤。 反复用热蒸馏水(温 度控制在 85 一 100)冲洗残渣。至无酸性反应为止(可用蓝色石蕊试纸检查滤液);再 将残渣和滤纸一并转移到己知重量的柑祸中，烘干，炭化后，放入茂福炉内在 650以 下灼烧 4 一 6 小时，灰化至黑点完全消失，变成灰白色或浅灰色(若带红棕色为有相当 量的 fezo3 存在)为止。按上述方法把增祸取出，冷却并称重然后再重复灼烧 3omin 取 出冷却并称重直至恒重(前后两次重量差不超过 0.00029)为止。 山东农业大学硕士论文 47 计算方式： （含灰分坩堝重量坩堝重量）/样品重量=%酸性洗涤不溶灰分。 计算公式如下： 饲粮中指示剂含量 c（%） 饲粮营养物质消失率(%)=100-(粪中养分含量 b（%）/饲粮中养分含量 a（%）饲粮中 指示剂含量 c（%）/粪中指示剂含量 d（%） )100 a饲料中某养分含量（%） ； b粪样中某养分含量（%） ； c饲料中酸不溶灰分含量（%） ； d粪样中酸不溶灰分含量（%） 奶牛日粮氮泌乳转化效率及影响因素的研究 48 第二部分牛场饲养粪尿采集图片第二部分牛场饲养粪尿采集图片 山东农业大学硕士论文 49 参参 考考 文文 献献 1. 冯仰廉，反刍动物营养学,科学出版社,2004. 2. 冯仰廉,李胜利.奶牛氨基酸营养体系的建议j.乳业科学与技术. 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