機械加工亞麻籽對奶牛生產性能與乳脂肪酸組成研究進展

黃國欣 張養東 鄭 楠 王加啟*

（1.中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，農業農村部奶及奶制品質量安全控制重點實驗室（北京），北京100193；2.中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，動物營養學國家重點實驗室，北京100193；3.東北農業大學動物科學技術學院，黑龍江哈爾濱150030）

亞麻籽作為ω-3 多不飽和脂肪酸（ω-3 UPFA） 來源，已經用于生產富含ω-3 UPFA 的雞蛋[1]、牛肉[2]、羊奶[3]等畜產品中，此外在牛奶生產中也有研究[4-6]。亞麻籽油脂中ALA（α-亞麻酸）含量為54%～55%[7]，因此亞麻籽能夠為動物提供豐富的ω-3 UPFA。目前亞麻籽試驗的飼喂方式主要有多種，包括完整亞麻籽[8]、機械加工亞麻籽[9]（即破壁、破碎或粉碎等處理的亞麻籽）、加熱粉碎亞麻籽[10]、膨化亞麻籽[11]、亞麻籽油[12]、過瘤胃保護亞麻油（籽）[13]。不同的飼喂形式對奶牛的生產性能、乳成分、乳脂肪酸組成以及乳中ALA 的轉運效率均不相同，這主要與不同形式的亞麻籽對ALA 的釋放程度，以及在瘤胃中的生物氫化程度有關。相對于完整亞麻籽，由于油外殼保護導致一部分亞麻籽沒有被消化直接排出體外[3]，不利于ALA 到乳中的轉運。日糧中添加亞麻籽油，其含有的大量不飽和脂肪酸影響瘤胃發酵能力[14]，同時脂肪酸更容易發生生物氫化作用，降低亞麻籽中ALA 轉運至乳中的效率[15]。ALA 為多不飽和脂肪酸，容易受到溫度的影響，因此膨化亞麻籽雖然有利于ALA 過瘤胃，但是加工過程會導致ALA 的損失，從而在采食同樣的機械加工亞麻籽和膨化亞麻籽的條件下，膨化亞麻籽在乳中的富集減少[16]。日糧添加過瘤胃保護亞麻油（籽）能夠有效的防止ALA 在瘤胃因生物氫化作用而損失[17]，且有效地提高乳中的ALA 含量，但是過瘤胃保護亞麻油（籽）制作成本較高。機械加工亞麻籽能夠把亞麻籽外皮破開，能夠增加亞麻籽中ALA 的釋放與營養物質的消化率，此外，機械加工亞麻籽在乳中ALA 富集效率（乳中ALA富集效率即：乳中ALA 含量與食入ALA 量之比）比完整亞麻籽、亞麻籽油和膨化亞麻籽高，比過瘤胃保護亞麻油（籽）效率低[18]，制作成本比過瘤胃保護亞麻油（籽）低，因此利用機械加工亞麻籽提高乳中ALA含量將成為一個研究趨勢。

1 日糧添加機械加工亞麻籽對奶牛生產影響數據采集

文章數據來自2003 年到2019 年的，對照組均為非油脂添加的，已發表的文獻。采集數據主要有機械加工亞麻籽的添加比例、奶牛的干物質采食量、乳脂肪產量、乳蛋白產量、乳脂肪酸組成、乳中ALA富集效率。通過分析探究機械加工亞麻籽對奶牛生產與乳脂肪組成的影響。

2 日糧補充機械加工亞麻籽對干物質采食量及生產指標的影響（見表1）

關于機械加工亞麻籽對奶牛生產性能影響的文獻收集到8 篇文獻，11 個對照組數據，15 個添加機械加工亞麻籽處理組（如表1 所示）。機械加工亞麻籽的添加量范圍為3.25%～15.00%，平均值為（8.70±3.18）%。表1 顯示各參考文獻所示對照組采食量、產奶量、4%標準乳產量、乳脂產量、乳蛋白產量，及試驗組生產指標變化量（即Δ采食量、Δ產奶量、Δ4%標準乳產量、Δ乳脂產量、Δ乳蛋白產量；以Δ采食量為例，Δ采食量=試驗組采食量-對照組采食量）。

2.1 日糧補充機械加工亞麻籽對干物質采食量、產奶量和4%標準乳的影響(見表1、圖1)

日糧補充機械加工亞麻籽如表1所示，其中平均Δ采食量變化范圍為（-2.5～2.3）kg/d，平均數為（-0.02±1.28）kg/d。Δ采食量與機械加工亞麻籽添加比例之間關系如圖1A所示，在目前的文獻中，機械加工亞麻籽添加量在0～10%范圍內Δ采食量呈x 軸對稱狀態，因此說明添加量在0～10%范圍內對采食量的影響不一致。而隨著脂肪添加量進一步的增加，采食量降低[25-26]，這主要是由于日糧中添加機械加工亞麻籽能夠提高日糧中的能量濃度[6，27]從而降低采食量。另一方面可能是由于日糧添加油料作物會影響日糧的口感，從而降低奶牛的干物質采食量。

Δ產奶量和Δ4%標準乳產量的變動范圍分別為-1.5～2 kg/d和-1.17～2.45 kg/d，平均數分別為（-0.21±1.31）kg/d 和（-0.09±1.26）kg/d。Δ產奶量與機械加工亞麻籽添加比例之間關系如圖1B 所示，在目前的數據中僅有3 組處理發現添加機械加工亞麻籽能夠提高產奶量，同時當添加量≥10%時，會降低產奶量。相對于干物質采食量來說，產奶量受機械加工亞麻籽的影更為顯著。一般來說采食量與產奶量多呈正相關[26]，這可能是由于日糧添加機械加工亞麻籽后，亞麻籽中的不飽和脂肪酸能夠影響瘤胃微生物組成[28]，從而影響營養物質的吸收，進而影響產奶量。然而如圖1C所示，當機械加工亞麻籽添加＞10%時會降低4%標準乳產量。

圖1 機械加工亞麻籽添加比例對產奶性能的影響

2.2 日糧補充機械加工亞麻籽對乳脂和乳蛋白產量的影響

如表1所示，Δ乳脂產量和Δ乳蛋白產量的變動范圍分別為(-0.06～0.11) kg/d 和(-0.07～0.08) kg/d，平均數分別為(0.01±0.05) kg/d 和(-0.03±0.05) kg/d。從圖1D可以看出，在目前收集到的數據下，日糧添加機械加工亞麻籽有近一半處理能夠提高乳脂產量，另一半處理結果顯示降低產量。在多數試驗中顯示，日糧添加脂肪會降低乳脂產量，但是脂肪的降低多集中于添加油脂[29]，而添加完整亞麻籽與機械加工亞麻籽相似，既能提高乳脂產量也會降低。這可能是由于機械加工亞麻籽雖然能夠提高脂肪的釋放，但是由于機械加工亞麻籽是顆粒狀，可以降低脂肪的釋放速度，降低脂肪對乳脂產量的影響。機械加工亞麻籽對Δ乳蛋白產量的影響趨勢與Δ產奶量相同，僅有兩個處理組顯示添加機械加工亞麻籽提高乳蛋白質產量。而當機械加工亞麻籽添加量≥10%時，各處理組均顯示機械加工亞麻籽降低乳蛋白質產量。這主要是由于在多數試驗中，日糧添加亞麻籽顯示對乳蛋白率沒有影響[30-32]，因此乳蛋白產量隨產奶量的提高而提高。

2.3 小結

總的來說，多數試驗發現添加機械加工亞麻籽能夠降低產奶量和乳蛋白產量，但是對乳脂肪產量的影響不一致。當日糧中機械加工亞麻籽添加量小于10%時，對奶牛的Δ干物質攝入量、Δ產奶量、Δ4%標準乳產量、Δ乳蛋白產量影響不一致，但是當添加量大于10%時，均降低。

3 日糧添加機械加工亞麻籽對乳脂肪酸的影響

奶牛日糧添加亞麻籽或亞麻油主要會影響乳中的脂肪酸組成，收集相關文獻9 篇，12 個對照組數據，16 個添加機械加工亞麻籽處理組（見表2）。機械加工亞麻籽的添加量范圍為3.25%～15.00%，平均值為（8.70±3.21）%。表2 顯示各參考文獻所示對照組SFA（飽和脂肪酸）、UFA（不飽和脂肪酸）、PUFA（多不飽和脂肪酸）、MUFA（單不飽和脂肪酸）及試驗組脂肪酸變化量（即ΔSFA、ΔUFA、ΔMUFA、ΔPUFA；計算方法與生產指標變化量相同）。由于文獻脂肪酸的測定方法不一致，導致有些文獻中的某些脂肪酸未能測出，因此不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的總和不等于100 g/100 g 脂肪酸。

表2 日糧添加機械加工亞麻籽比例（%干物質采食量）對乳中FA、UFA、MUPA和PUFA含量的影響（g/100 g乳脂肪酸）

由表2所示，日糧中添加機械加工亞麻籽有提高乳中SFA、MUFA、PUFA 含量，降低UFA 的趨勢，與添加其他形式亞麻籽結果一致[33-34]。在提高UFA 的前提下，雖然多數試驗發現日糧添加機械加工亞麻籽能夠提高乳的MUFA、PUFA[4，35-36]，但是，有試驗發現提高MUFA含量，降低PUFA含量[19]，也有試驗發現降低MUFA 含量，提高PUFA 含量[21]。這可能與瘤胃的生物氫化菌的氫化能力有關，當生物氫化能力強時，瘤胃中PUFA 大量轉化為MUFA，因此乳中PUFA 含量降低，MUFA 含量提高。此外還說明，日糧添加不飽和脂肪酸影響瘤胃微生物的同時，也受到微生物的影響，因此兩者之間是互作的效應。

4 日糧添加機械加工亞麻籽對乳中ALA 的影響（見表3、圖2）

日糧添加亞麻籽最主要的目的是提高乳中的ALA 含量，但是受到奶牛機體代謝等多個因素的影響，因此日糧中ALA 轉運至乳的總量與效率并不高。

表3 文獻中奶牛日糧機械加工亞麻籽添加比例對乳中ALA含量的影響

圖2 奶牛日糧機械加工亞麻籽添加量對Δ乳ALA和Δ乳ALA %的影響

4.1 日糧添加機械加工亞麻籽對乳中ALA含量的影響

表3 與圖2 顯示的是各參考文獻所示對照組乳ALA、Δ乳ALA %和試驗組Δ乳ALA %[(試驗組ALA-對照組ALA)×100/試驗組ALA]。雖然不同的添加量對乳中ALA 含量不同，但是總的趨勢是：隨著機械加工亞麻籽添加量的增加，ΔALA 和Δ乳ALA 呈升高的趨勢（n=14，R=0.102 2；n=14，R=0.110 2）。這與Resende 等[24]試驗結果相同，隨著添加量的增加，ALA占乳脂肪酸的比例也增加。但是在添加比例相同的情況下，乳中ALA 含量增加量和增加比例不同，這可能與亞麻籽機械加工的粒度有關，Brossillon等[37]試驗選用不同玉米機械加工粒度（破碎和粉碎）與亞麻籽油混合添加飼喂，發現亞麻籽油與破碎玉米混合，與粉碎玉米混合飼喂對乳中ALA的提高更為明顯（破碎玉米vs 粉碎玉米；0.82 g/100 g 脂肪酸vs 0.71 g/100 g脂肪酸）。不同粉碎粒度對ALA 的保護程度不一樣。此外可能與日糧的組成有關，如粗飼料的種類和日糧的精飼料與粗飼料的比例均會影響乳中ALA 的富集能力[38-39]。

4.2 日糧添加機械加工亞麻籽對乳中ALA轉運效率的影響

乳中ALA 轉運效率是反映機械加工亞麻籽中ALA 轉運至乳中的能力，相對于完整亞麻籽、膨化亞麻籽以及亞麻籽油來說，機械加工亞麻籽中ALA轉運至乳中的效率更高[18]。機械加工亞麻籽添加量與乳中ALA 轉化率的關系如圖3A 所示，隨著機械加工亞麻籽的添加量的增加，乳中ALA轉運效率呈下降的趨勢（R2=0.084 6）。圖3B所示，ALA攝入量與乳中ALA轉運效率之關系，與機械加工亞麻籽添加量相同，也呈下降趨勢（R2=0.223）。與圖3A 相比，圖3B 的數據更為集中，趨勢更為明顯。但是圖3A與圖3B中均存在高于其他轉化率點，共計3 個點，如紅圈所示。圖3A 中是由于該試驗在有機牧場中進行，奶牛采食青草，因此乳中ALA 含量不僅僅來自添加的亞麻籽，部分來自飼草，本次數據計算主要以亞麻籽為橫坐標。圖3B中兩個點來自同一個文章[23]，與圖3A相同，較高點采用有機牧場飼喂模式飼喂，而較低點采用一般商業模式，但是同樣飼喂飼草。因此ALA實際攝入量無法確定。此外，放牧飼養方式更有利于乳中的ALA的富集，這可能是由于放牧能夠提高采食量有關[40]。

圖3 日糧機械加工亞麻籽添加量或ALA攝入量與乳中ALA轉運效率的影響

4.3 小結

日糧添加亞麻籽能夠提高乳脂中ALA 的比例，且ALA 比例隨亞麻籽添加量的增加呈增加的趨勢。而乳中ALA的轉運效率隨添加量的增加呈下降趨勢，且以ALA攝入量為基準，其降低趨勢更為明顯。

5 總結

從目前發表的文獻中發現，日糧添加機械加工亞麻籽對奶牛生產方面來說，會降低產奶量和乳蛋白的產量，但是對乳脂肪產量的影響趨勢不明顯，但是當亞麻籽添加量大于10%（干物質基礎）時，有降低生產性能的趨勢。而對于脂肪酸來說，添加機械加工亞麻籽能夠提高乳中ALA 和其他不飽和脂肪酸含量。但是ALA 含量雖然隨著亞麻籽的添加量的增加呈增加的趨勢，但是乳ALA 的轉運效率降低，造成日糧中ALA 的浪費。因此尋找一個合適的添加量既有利于提高乳中ALA，也能減少日糧ALA 的浪費，但是目前的試驗性文章有限，有待進一步試驗去探究合適的添加量。總的來說從目前的數據可以看出，不大于10%的添加量為合適的一個參考值，但具體的參考值有待進一步試驗。