乳清粉及其在幼畜生产上的应用 -转

和兴 · 发表于 2008-9-9 20:35:51

说明：乳清粉越来越成为幼畜生产必不可少的原料。本文对乳清粉的来源、特性、组成、产品品质及在幼畜生产中的应用等方面作一综述。

乳清粉是奶酪及酪蛋白生产时所得的副产品，其主要成分是乳糖、乳蛋白和矿物质。近年来由于乳制品工业的发展，以及我国养猪和奶牛生产水平的提高，乳清粉已成为幼畜生产必不可少的原料。自2006年下半年以来，国内及国际乳制品价格一路飙升，达到了很高的价格。乳清粉价格上涨以后，国内及国外一些厂家为了迎合市场的需求，也开发了很多类似乳清粉的“代乳粉”，产品的质量也良莠不齐。鉴于以上原因，本文总结了乳清粉的来源、特性、组成、产品及应用等内容，以期为养殖场和饲料生产者提供一点借鉴意见。
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乳清粉的来源及种类
乳清粉是牛奶加工干酪、凝乳酪或酪蛋白非常有价值的副产物。在奶酪的加工过程中根据沉淀方法的不同可以分离出不同的酪蛋白，也就会产生不同的液体乳清。通过凝乳酶沉淀的方法得到硬奶酪，得到的液体乳清粉为甜乳清；通过微生物发酵产生的乳酸沉淀的方法沉淀得到软的、新鲜的干酪所产的乳清为酸乳清；生产酪蛋白需要用矿物酸的方法沉淀。液体乳清干燥后得到乳清粉，酸性乳清得到酸乳清粉，甜乳清得到甜乳清粉。几种乳清粉的主要成分见表1。乳糖是主要成分，约占固体总量的77％；其他重要的成分是蛋白和矿物质，分别约占固体总量的12％和10％。

表 1 不同乳清粉的典型组成

组成	甜乳清粉	酸乳清粉	酪蛋白乳清粉
总固体成分(%)	94.0-98.5	93.0-97.0	93.0-98.0
乳糖 (%)	69-76	65-69	64-68
蛋白 (%)	11-14	7-9	9-11
脂肪 (%)	0.5-2.0
灰分 (矿物质) (%)	6-9	9-12	10-13
pH	6-6.8	4.2-5	4-4.8

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乳清粉的加工
21世纪乳清的加工工艺是复杂的、高科技的，生产的产品除具有特殊的营养价值外还有重要的物理性能和宽广的功能特性，且品种也多样化。加工工艺确保了乳清中的营养成分在加工和干燥过程能被很好的保护，这些营养成分对于动物是可吸收利用的，使乳清产品成为犊牛、羔羊、仔猪和幼犬等理想的食物来源。不同的乳清产品及其组成见表2。
乳清的脱盐和脱乳糖技术可以使脱盐乳清粉中的蛋白达到15%，脱乳糖乳清粉的蛋白达到27%。现代的过滤技术可以使乳清中的蛋白进一步浓缩（乳清蛋白分离、乳清蛋白浓缩）。要做到这一步需要的温度较低，所以不需要很高的能量，蛋白被完好的保存下来提供更有价值的营养，可以提高幼龄动物的健康状况和生产性能。
现代化的加工技术还可以生产高乳糖的乳清粉，且乳清粉的物理性质容易操作（如渗透乳清）。乳清产品的性质能被进一步的控制，以致饲料加工企业能根据自己的操作设备和搅拌设施选择产品。高乳糖乳清粉对于终产品中有高含量植物蛋白和高的乳清成分（对动物的生长是必需的）含量的饲料从成本上是理想的产品。乳清产品中的矿物质含量可通过膜或其他技术进行调整。
在欧洲很大一部分液体乳清通过标准化、分馏和干燥等途径加工成几种高附加值的乳清产品。富含脂肪的高脂乳清粉就是一种。高脂乳清粉的加工工艺可简单分为三个阶段，第一阶段是一定比例的植物油和乳清在液体状态下混匀、乳化；第二阶段把乳化好的油脂乳清高压均质，经过高压均质后，油脂的颗粒都很小，97%小于4μm，且颗粒均匀；第三阶段是喷雾干燥得到高脂乳清粉。最后得到的产品是油脂被乳蛋白包被，颗粒均匀、流动性、吸湿性低的乳清粉。在此过程中油脂和乳清是在液相中混合，此工艺的优势是使乳清中能加进更多的脂肪，最高可达55％，这样乳清粉就有足够的能量；脂肪颗粒的分布更均匀；脂肪颗粒被乳蛋白包被，脂肪的稳定性提高，游离脂肪酸含量低。该类产品口碑极佳，是母乳替代品经济、方便的原材料，并具有极好的溶解性和良好的可操作性；另一重要用途是生产仔猪的高档教槽料。

表 2 不同的乳清产品及其组成

成分	分离乳清蛋白	浓缩乳清蛋白	渗透乳清粉	脱盐乳清粉	脱乳糖乳清粉	乳糖
总固体成分(%)	94-96	96-97	95-98.5	96-97	95-97.5	99.5-99.8
乳糖 (%)	1.5-3.0	10-60	75-85	75-80	48-54	99-99.5
蛋白 (%)	92-96	30-80	2-6	13-15	18-27	0.1-0.3
脂肪 (%)	0.1-1.0	3-8	0.2-0.5	1-1.5	1.5-2.5
灰分 (矿物质) (%)	2-3	4-8	7-10	1-5	15-22	0.1-0.3
pH	5.8-6.1	4-6.5	5.8-6.2	6.5	5.5-6.5	6

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乳清粉的主要成分及其作用
乳清产品所含的独特的营养成分，使其非常适于生产幼畜饲料，而且这些营养成分有很好的功能。乳清产品为今天幼畜营养的难题提供了一个很好的解决方案，其主要成分是乳糖、蛋白和矿物质。
乳糖是一种双糖，是一种重要的日粮能量来源，且能提高肠道钙的吸收。乳糖能被肠道上皮的乳糖酶容易且快速地转化成单糖，果糖和葡萄糖。果糖和葡萄糖是肠道上皮细胞和需要碳水化合物作为能量来源的体组织（如大脑）的重要的能量来源。乳糖也是肠道内产乳酸微生物一种容易利用的底物，可被发酵产生乳酸。乳酸能降低胃和小肠内的pH值，补充仔猪胃酸分泌的不足，而且还能抑制肠道内的病原微生物，提供代谢能量。
乳清蛋白是球蛋白和可溶性乳蛋白的总称。除这些蛋白外，乳清也含有其他的含氮成分，象非蛋白氮（如尿素、氨基酸）、其他蛋白和生长因子，如免疫球蛋白A、乳铁蛋白、乳过氧化物酶、胰岛素、胰岛素样生长因子。β－乳球蛋白和α－乳清蛋白分别参与维生素和矿物质的吸收。乳清蛋白通常富含如下氨基酸，赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、含硫氨基酸和支链氨基酸，这些氨基酸都能促进肠道功能和体重增加。乳清蛋白典型的氨基酸结构见表3。

表3 乳清蛋白典型的氨基酸组成
(g/100g 蛋白)

氨基酸	含量
赖氨酸	7.6
蛋氨酸	1.5
半胱氨酸	1.9
苏氨酸	5.4
色氨酸	1.5
谷氨酸	15.5
亮氨酸	8.9
异亮氨酸	5.1
缬氨酸	4.0
精氨酸	2.4
苯丙氨酸	3.3
组氨酸	1.8
酪氨酸	2.4
丙氨酸	4.3
天门冬氨酸	9.1
甘氨酸	2.0
脯氨酸	5.5
丝氨酸	4.4

乳清产品也含有有价值的矿物质，乳钙、磷、镁和钾。乳清中的矿物质因为有矿物质－蛋白复合物的存在，所以有很高的生物可利用率。乳清中的矿物质因为容易吸收，所以在日粮中很有价值。
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乳清粉的品质
4.1
颜色
高品质乳清粉应呈灰白奶油色。有一些可能呈更深的黄色，这可能是因为加工程序和(或者)牛奶中高水平的叶红素。若为褐色通常表明加工中过度加热并伴有美拉德反应发生，这将会减弱乳清粉的营养价值，还有可能会影响乳清粉的适口性。因此，与其他加工技术相比，喷雾处理的乳清粉显得更为优越。
4.2
风味
高品质的乳清粉应该具有好的味道(甜乳清粉比酸乳清粉好)。通常，低品质或来源较便宜的乳清粉因为其不良的风味很容易被辨认出。这是个经验测试，不需要借助任何设备，只要遵从感觉，但是当作为所有品质控制程序的一个部分时这是很有效的。
4.3
溶解度
乳清粉应该容易溶解于温水中，而没有不溶物。溶解较难的乳清粉表明加工过度，或者是外来物质的掺入。
4.4
流动性
很多饲料厂都要求乳清粉流动性好、在桶仓中无结桥危险、吸湿性低、不粘壁。通过控制干燥前的结晶，加工者可以生产具有低吸湿性、超高流动性的乳清产品，当和其他原料一起加工饲料时能确保生产理想的、无饼状结块的饲料。
4.5
可利用率
最后，反映乳清粉品质的最好指标是动物本身。在决定更换供应商之前应先做一个生长试验。额外需要注意的是试验日粮中蛋白质(氨基酸)、乳糖和钠的平衡，它们在不同来源的乳清粉中的含量差别相当大。
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乳清粉在幼畜生产上的应用

几十年来，乳清产品已被成功地应用于幼龄动物的饲料中，如犊牛、羔羊的代乳料以及仔猪断奶后日粮。而且现在乳清产品也被越来越多的用于种用和育肥动物。幼龄动物的日粮设计取决于生产的目的，如母畜的饲养主要为了畜群的更替，公畜的育肥主要得到肉食。用于畜群更替的母畜和为生产某种类型的肉的公畜的日粮中短期内也含有部分代乳料。在有特别生产目的的育肥系统中（象小菜牛、小山羊肉），在整个育肥过程中日粮在很大程度上都含有专用的代乳料。

5.1
乳清产品在代乳粉上的应用
在当前的畜牧养殖中，出于经济和健康的考虑，象犊牛、羔羊等幼龄动物经常一出生就立即同母畜分离。幼畜仅被允许吮吸母乳或初乳几小时，因此，在世界上很多地区，母牛产的奶主要用于鲜奶及奶制品的生产，而喂给新生动物人工配制的所谓的代乳料是更经济的。
代乳料通常是在高质量的乳清和奶产品的基础上添加植物蛋白、淀粉和糊精、脂肪和油脂、维生素和矿物质、乳化剂和抗氧化剂配制而成的，以满足幼龄动物的营养需要，增进动物适宜的生长性能和健康，且在成本上是经济的。目前中国农科院一家公司及一家合资公司的犊牛代入料在市场上取得了不错的效果；仔猪代乳料的品牌比较多。通过使用乳清和奶产品，就可使配制的代乳料能满足幼龄动物的营养需要，提高生产性能和健康状况，同时还能保持经济性。幼龄动物，特别是刚从分娩舍转过来且来源于不同的畜舍混在一起的幼龄动物，由于快速育肥、应激、病毒感染等原因经常要面临消化系统和脆弱的肠道健康等营养不良问题。乳清产品能提高犊牛的健康，因为现代加工技术可保存和浓缩乳清的营养质量。
对于犊牛、羔羊，乳清产品适口性好、消化率高，是优质的奶制品饲料原料，它能刺激食欲，提高采食量，促进肠道健康和提高动物的生产性能。精心加工的乳清产品含有大量的来自于奶的生物活性成分，但不含有象植物来源的蛋白源抗营养因子，这些抗营养因子可以激发人们不期望的免疫反应。未断奶动物肠道内乳蛋白和乳糖的消化主要是酶的作用，乳糖是食物中主要碳水化合物的来源。牛奶中的乳糖因此也应该是犊牛“第一”阶段代乳料的主要碳水化合物的来源。和存在于奶和乳清中的生物活性微量物质一样，乳糖也是肠道保护性微生物菌群的适宜底物，肠道中的微生物菌群对于犊牛最初几周的健康是必需的。
5.2
乳清产品在断奶仔猪生产上的应用
在现代养猪生产中，母猪的年产仔数越来越高，导致的结果是窝产仔数变得更大和断奶日龄变得更小。仔猪数量上升，但出生体重和成活率下降，断奶时更多的仔猪体重较小。近来由于抗生素生长促进剂应用的局限性，建立在营养概念基础上解决途径的研究得到了进一步加强。因此这就提升了营养学家对乳清营养的兴趣，乳清粉能提升肠道整体性和动物健康。
幼龄仔猪的消化系统适应于消化液体母乳，母乳中含有高消化率的乳蛋白、乳化脂肪和乳糖。幼龄仔猪这时仍然不能完全消化以植物蛋白和碳水化合物（淀粉和非淀粉）为来源的断奶日粮。而乳清产品具有很高的可消化性，而且含有很多功能性成分，这些成分对于仔猪是独特的营养成分，可以提高生命力、促进生长、提高肠道功能和健康。乳蛋白几乎全部在小肠内被消化，因此就限制了大肠内不必要的蛋白发酵。乳清产品也有很好的适口性，因此可以提高断奶仔猪的采食量。断奶后仔猪的采食量已被越来越认为是幼龄仔猪成活率和生长性能的关键因素。乳糖是断奶仔猪最重要的能量来源，也是肠道内微生物群落的发酵底物，可以提高消化生理状况和微生物群落快速向断奶仔猪理想的、稳定的肠道群落过渡。
5.2.1
对生产性能的影响
高玉红等（2002），Goodhand等（1988）和Stoner等（1990）研究发现随着乳清粉添加水平的提高断奶仔猪的生产性能也提高，从采食和饲料利用率上看，随乳清粉水平的升高而升高，与增重效果表现相一致。现在很清楚的是在仔猪断奶前的第一周主要是乳糖对提高采食量和增重起作用，而不是乳清粉中的蛋白质部分。
5.2.2对消化机能的影响
刚断奶仔猪，尤其是在刚断奶后的2周内，由于胃肠道酶系统尚未发育完全，再加上仔猪从采食易消化的母乳转为难消化的谷物饲料，各种胰酶(胰脂酶、胰蛋白酶、淀粉酶和糜蛋白酶)活性均显著下降，导致仔猪消化不良，严重影响了仔猪的生长，但这个阶段乳糖酶的活性较高，能较好的消化乳糖，提高能量利用率；而乳清粉则能提供60%~70%适口性好、易消化的乳糖，缓解因失去母乳而带来的营养消化不良，同时也刺激了其他酶的分泌(Ekstrom等，1975)，因此，断奶饲粮中含有一定水平的乳清粉，尤其是断奶后2周内能促进仔猪的消化吸收。高玉红等（2002）研究发现随乳清粉水平的提高，干物质、粗蛋白、粗脂肪和无氮浸出物的消化率均有不同程度的提高，这与Tokach(1989)的报道一致，Sewell和West(1965)也报道了日粮中添加乳糖提高了营养物质消化率。
5.2.3
粪便菌群及腹泻率
Metchnikoff(1907)首次提出，胃肠微生物区系在维持动物健康上起着重要作用。正常条件下以乳酸杆菌占优势的肠道微生物有助于肠道健康，当由于某种原因破坏了肠道微生物平衡时，将会直接影响仔猪的健康状况。刚断奶仔猪由于其消化系统发育不完善，胃酸分泌较少(Kidder和Manners，1978)。再加上断奶后乳糖的消失，产生乳酸的数量下降，使肠道pH值升高，这些均有利于适宜中性pH值环境的大肠杆菌的增殖，破坏以乳酸杆菌为主导地位的微生物平衡，大肠杆菌依靠菌毛粘附于大肠肠壁，并在此大量繁殖，他们利用肠内的蛋白质和氨基酸产生胺和其他毒素，这些毒素导致Na+、C1-等离子的吸收等能力下降，肠内渗透压升高，肠上皮细胞分泌大量的液体进入肠腔，结果导致大量的水分滞留在肠腔中，出现以腹泻为主要特征的消化道微生物区系变化所造成的损害。乳清粉中的乳糖除作为碳水化合物提供机体更多的能量外，还能被乳酸杆菌发酵成乳酸，降低胃肠道的pH值，促进乳酸杆菌增殖，抑制有害微生物尤其是大肠杆菌的繁殖，从而减少下痢的发生，提高肠道的健康水平。另外，一定水平的乳清粉提高了营养物质消化率，减少了进入肠道后段的未消化物质，也就是减少了大肠杆菌所利用的营养基质，因此大肠杆菌数减少，同时乳酸杆菌数增多，二者是互相颉颃的(Cranwell等，1976)，乳酸杆菌通过阻断大肠杆菌的受体及分泌代谢毒素来抑制大肠杆菌的增殖。高玉红等（2002）研究发现，日粮乳清粉水平越高，粪中大肠杆菌和总菌数越少，乳酸杆菌越多，这与腹泻率的降低是一致的，所有这些均与营养物质消化率相吻合。
仔猪饲料中乳清粉的适宜添加量：仔猪开食料（6.2kg仔猪）用20%乳清粉时日增重最大；早期隔离断奶仔猪日粮中乳清粉的用量通常是15~30%（2.2~5kg仔猪）；过渡日粮（5~7kg仔猪）仔猪应有10~20%乳清粉。