反刍幼畜人工初乳是根据牛、羊等反刍动物母畜初乳的成分进行人工配制，从而解决新生幼畜因初乳摄入不足导致的生存、生长发育问题。随着当今畜牧业的快速转型，云畜牧的出现或未来区块链+云畜牧的结合，健康养殖的可溯源性将得到解决。幼畜的健康生长必将成为整个养殖过程的重中之重，它能降低后期养殖成本，提高经济效益。因此，以母畜初乳为标准，利用现有资源研发反刍幼畜人工初乳，解决初生幼畜因初乳摄入不足的问题，补充人工初乳的摄入来解决其营养和免疫的问题显得尤为重要。但是，目前由于研发难度大，市场上并没有相应的人工初乳产品，因此，以研发人工初乳为前提，探究母畜初乳营养成分与免疫对初生幼畜的影响具有重要意义。

1 反刍动物初乳的营养特性

目前，对于初乳的概念还没有一个统一的定义。有研究认为，母畜分娩后3 d内的乳汁明显不同于普通常乳，称之为初乳^[1]；也有研究认为，初乳是母畜分娩后1周或者4~5 d内分泌的乳汁^[2]。初乳色泽黄且浓稠，具有苦味，乳腥味较浓^[3]，其成分近似于血浆，蛋白质和钙含量高，不饱和脂肪酸含量相对较高，这为幼畜的生长发育和获得被动免疫提供了必要的营养成分^[4]。

初乳是幼畜出生后的第一营养来源，它含有幼畜早期发育所需的各类营养成分，包括蛋白质、氨基酸、脂肪酸、乳糖、脂肪和水溶性维生素以及矿物质等^[5-6]。杨晓宇^[7]对萨能奶山羊初乳的营养成分测定后发现，分娩3 h后初乳中蛋白质含量为10.24%，脂肪含量为7.73%，总干物质含量为21.32%，灰分含量为1.57%，17种氨基酸的总含量为5 796.6 mg/dL，平均含量为340 mg/dL，7种必需氨基酸的总含量为2 358.6 mg/dL，平均含量为336.94 mg/dL。

初乳也是新生幼畜获得被动免疫物质的来源，仔畜靠吸吮初乳中的免疫物质获得被动免疫转移。初乳中含有肽类激素、生长因子、细胞因子、类固醇激素、甲状腺素、核苷酸、多胺、酶、乳铁蛋白、溶菌酶、胰岛素、胰岛素样生长因子(IGF)-1和IGF-2等许多生物活性和促生长物质^[8-9]。初乳和常乳相比较，最大的区别在于初乳中富含免疫球蛋白(Ig)^[10]；另外，初乳中的免疫活性成分，如溶菌酶、乳铁蛋白、乳过氧化物酶、硫氰酸盐、氢过氧化物酶等均比常乳丰富^[11-12]。研究发现，初乳的IgG含量高达50~100 mg/mL，而常乳中的IgG含量很低^{[8, 13]}。陈瑞芳等^[14]对水牛初乳中免疫因子和生长因子质量浓度进行了研究，结果表明，分娩后3 h的水牛初乳IgG、IgA和IGF-1含量最高，分别为78.22 mg/mL、8.83 g/L和1 099.78 μg/L。Sacerdote等^[15]的研究发现，牛初乳中主要成分有乳铁蛋白、转铁蛋白、白细胞介素-2、干扰素-γ、肿瘤坏死因子、IgG和IgA；主要的生物活性因子包括细胞因子、免疫调节因子、生长因子和Ig。初乳中的表皮生长因子和IGF能够刺激上皮隐窝细胞增生，其含量较常乳高，具有免疫调节作用，而初乳中起主要免疫作用的是IgG^[16-17]。

2 反刍幼畜被动免疫转移的衡量指标

反刍幼畜主要是通过吸吮初乳来获得母源抗体，初乳中富含的Ig在幼畜小肠中通过胞饮方式被吸收。反刍动物初乳中发现的Ig主要类型是IgG、IgA和IgM，分别约占Ig总量的85%、5%和7%，对反刍幼畜肠道均具有保护作用^[18]。而IgG的4个亚类中IgG1占到总IgG的90%以上，是再次免疫应答的主要抗体^[19]。IgG可被木瓜蛋白酶分解为3个区段，其中2个相同的Fab区段称为抗原结合片段，每个Fab区段都具有结合抗原的能力；另一区段称为Fc段，无抗体活性，但具有IgG特有的抗原性，巨噬细胞、中性粒细胞、单核细胞可与IgG抗体的Fc段特异结合成Fc受体，从而起到调理吞噬和清除免疫复合物的作用^[20]。因此，检测新生反刍幼畜吸吮初乳后血清中IgG(或IgG1)的含量可作为评价被动免疫转移是否完全的衡量指标。Zakian等^[21]的研究表明，犊牛被动免疫转移情况可通过使用数字折射计和缩二脲法测量血清总蛋白含量，用自动分析仪测量血清γ-谷氨酰转移酶活性，用硫酸锌浊度试验或酶联免疫吸附试验测定血清IgG含量来诊断。幼畜血清中IgG含量也受到母畜血清和初乳中IgG含量的影响，并且幼畜血清中IgG含量在出生前2周与母畜血清中的IgG含量有必然联系^[22]。乳中IgG含量的一般标准是：IgG含量低于20 mg/mL为低等质量，20~50 mg/mL为中等质量，高于50 mg/mL为优等质量^[23]。研究发现，犊牛出生后必须在24 h内摄入足量的优质初乳，通过小肠上皮细胞摄取IgG1而获得被动免疫^[23]。被动免疫转移的最佳时间是新生幼畜出生后的1~2 d^[24]。Stott等^[25]的研究表明，幼畜刚出生时对初乳中的Ig的吸收率最高，大约为50%，随着时间的延长吸收率迅速下降，20 h以后吸收率仅为12%。通过检测幼畜出生24 h后的血清IgG含量来确定其被动免疫状态是至关重要的^[26]。Chigerwe等^[27]报道，血清IgG含量为2 001~2 500 mg/dL被认为是犊牛被动免疫转移最佳的判断标准。

3 反刍幼畜被动免疫转移的影响因素

反刍动物的胎盘为结缔组织绒毛型，Ig不能通过这种类型的胎盘，因此，其幼畜必须通过吸吮初乳，从小肠中吸收Ig进入血液循环而获得被动免疫。空肠和回肠细胞中存在一种顶端小管复合物，小管的3层膜与微绒毛的膜连续，在空肠细胞中小管延伸至位于顶细胞质中的细胞核周围区域，在回肠中细胞核倾向于位于细胞的最底端，小管穿过细胞，其他新生驯养哺乳动物的肠道吸收细胞中也存在类似的顶端小管系统^[28-29]。组织学证据表明，高尔基体可能参与了通过该小管系统吸收猪体内的初乳蛋白^[30-31]。铁蛋白-IgG复合体被犊牛空肠细胞的顶端管状复合物吸收，但未转运通过细胞的顶端^[32]。在回肠细胞中，铁蛋白溶液被转运到细胞的底部，但未观察到转运出细胞的过程^[33]。因此，肠上皮在将蛋白质转移到血液中具有一定程度的选择性。Brambell^[34]指出，存在一些细胞内特异性受体或识别单元，负责将Ig选择性地传递到内循环中。Comline等^[35]证明抗体的吸收完全在小肠中发生，并通过淋巴管转移到循环中，在将初乳清液导入十二指肠后的1~2 h内，淋巴液中会出现抗体。

3.1 初乳的质量

初乳的质量由初乳中主要营养成分和Ig含量所决定，其质量的好坏直接影响幼畜免疫健康程度。研究表明，对初乳进行巴氏消毒以减少初乳中细菌的方法，可提高初乳质量，改善犊牛Ig吸收的效果^[24]。Vatankhah等^[22]的研究表明，羔羊血清中的IgG含量受到母羊血清和初乳中IgG含量的影响，并且羔羊血清中IgG含量与母羊分娩前2周血清中IgG含量呈显著正相关。

3.2 饲喂时间

肠道闭合(分娩后24 h)，即新生幼畜停止从肠道到血液吸收大分子免疫球蛋白物质的过程，物质停止通过细胞膜转移到细胞间或亚细胞间隙，而不是物质不能进入吸收性细胞内的管状和液泡系统，关闭的过程是逆向的，即基底细胞膜停止释放产物，运输停止，并最终被管状系统吸收^[36]。幼畜刚出生时肠壁的通透性高，能够通过胞饮方式完整吸收Ig分子，直接进入其血液循环，但这种能力会随着时间的延长而降低或丧失。所以幼畜出生后及时吸吮初乳对其获得被动免疫至关重要。再者，因为母牛分娩后，每延迟1 h初乳IgG1含量下降1.1%~3.7%^[37]。Lora等^[38]的研究表明，超出被动免疫最佳接受时间，每延迟1 h，被动免疫转移失败发生的几率增加13%。李青^[2]的研究表明，犊牛出生后4 h内首次饲喂初乳所获得的被动免疫较高，当延迟1 h后，被动免疫失败的幼畜头数会增加；测定血清IgG含量后发现，犊牛出生2 h后被动免疫值最高。马燕芬^[39]报道，测得母牛产后2 h内初乳IgG含量高达(68.90±15.32)mg/mL，产后32 h下降到(7.80±1.47) mg/mL。

3.3 饲喂量

目前对于幼畜初乳饲喂量还没有统一的标准，主要与初乳中IgG含量和幼畜的出生重有关。据研究表明，初乳饲喂量，对于犊牛需要饲喂其体重的10%~12%，对于荷斯坦犊牛要喂3~4 L^[40]。Davis等^[41]建议，犊牛可在出生24 h之内第1次饲喂幼畜体重10%~12%的初乳量。而McGee等^[28]报道，给分娩后不久的犊牛饲喂相当于出生体重5%的初乳量，随后在6~8 h后进行第2次饲喂就能够确保足够的被动免疫力。目前推荐优化转移免疫被动的方法是，在出生后2 h内饲喂3 L优质初乳(IgG1含量>50 mg/mL)，在12 h后饲喂2 L初乳^[42]。

3.4 Ig的吸收效率

羔羊、犊牛等新生反刍动物的消化系统发育不完善，肠管占整个消化道的70%~80%，幼畜对Ig等大分子的吸收主要在小肠进行，所以，小肠对IgG的吸收效率影响着被动免疫转移的效果^[43-44]。有研究表明，肠道对初乳的吸收量在出生后6 h内达到最高，6~12 h后稳定下降，到24 h后基本结束^[45]。研究发现，对初乳进行热处理可提高IgG的吸收效率，给犊牛饲喂经热处理后的初乳，其24 h血浆IgG含量增加17%~24%，IgG吸收效率提高20%~34%^[46-47]，但其机制尚不明确，分析其原因可能是热处理后的初乳细菌数量减少，因为细菌能够结合肠道中的抗体，从而抑制抗体吸收^[48]。所以，用巴氏消毒后的初乳喂养犊牛可能是一种改善IgG吸收、避免被动免疫转移失败和减少病原体暴露的有效方法。

4 被动免疫转移不全对生产的影响及解决办法

被动免疫转移完全与否取决于在特定时间范围内幼畜血浆中IgG的含量。据报道，初乳的摄入能增进食欲，显著提高日增重。初乳中生物活性物质能促进幼畜的蛋白质合成，如牛初乳中的IGF-1可提高幼畜对葡萄糖与氨基酸的吸收，改变胴体组成，从而促进生长发育，提高生产性能^[49]。被动免疫转移不全会减缓幼畜的生长发育。Dewell等^[50]研究了幼畜血清IgG1含量与犊牛平均日增重之间的关系后指出，犊牛出生后24~72 h的血清IgG1含量至少为2 700 mg/dL的犊牛，其205日龄时的体重比血清IgG1含量较低的同日龄犊牛的体重大。而其后的研究表明，犊牛血清IgG1含量低于2 400 mg/dL时，其发病率会是原来的1.6倍，死亡率则是原来的2.7倍^[50]。Razzaque等^[51]研究了血清Ig对断奶前犊牛疾病和死亡率的影响，结果表明，血清中Ig含量对犊牛被动免疫至关重要，足够的被动免疫可显著降低犊牛肺炎、腹泻等疾病的发生率，并且显著降低死亡率。照日格图等^[52]在研究被动免疫对羔羊生产性能的影响时发现，产后24 h血清IgG含量不足50 mg/mL的羔羊，其生长速度较慢，28日龄时的体重最低。被动免疫转移不全会使幼畜发生疾病甚至死亡。Christley等^[53]报道羊群死亡的风险75%是在羔羊中发生，其死亡原因包括低血清Ig含量。O’Brien等^[54]的研究表明，山羊新生健康羔羊血清Ig含量为1 439 mg/dL，患病羔羊血清Ig含量为706 mg/dL，死亡羔羊血清Ig含量为750 mg/dL，被动免疫转移的最低标准是1 200 mg/dL，初生羔羊被动免疫失败会导致患病率和死亡率增加。

目前解决其被动免疫转移不全的总体方向是使仔畜血清IgG含量达到正常水平。一方面要加强饲养管理，改善母畜分娩前后营养水平以提高初乳质量；另一方面要改善幼畜管理状况，如一胎多羔导致母乳不足的仔畜需要对其饲喂初乳或人工初乳，以使其被动免疫转移完全。其中初乳的饲喂对犊牛和羔羊来说不尽相同，但都要遵循一个原则是：及早食入足够的初乳以保证被动免疫转移成功。对于犊牛，母牛乳中IgG含量在分娩后6、10、14 h与分娩时相比分别下降17%、27%、33%，犊牛初乳饲喂时间最好在1~2 h内，最晚也不能超过6 h，饲喂量一般按体重的10%~12%算^[55]。犊牛人工饲喂初乳方法包括用桶直接饲喂和用奶壶饲喂2种，如犊牛与母牛隔离，最好使用奶壶和饲喂管进行人工饲喂，这样可像自由吸吮那样使乳汁慢慢进入胃部，避免吃乳过快导致初乳进入前胃^[56]。对于羔羊，不管是养殖水平还是研究水平都不如犊牛，母羊产奶量相对牛的也少，很难做到分娩即隔离，一定注意畜舍环境对羔羊的影响，出生后如羔羊找不到乳头，需人工辅助，诱导哺乳，母羊分娩后初乳很浓且量较少，可用小塑料量筒挤出初乳饲喂羔羊，少量多次，一般每1~2 h饲喂1次，使初乳内物质吸收更有效^[57]。目前对于具有满足反刍幼畜被动免疫转移功能的人工初乳还没有较为成熟的产品，但多胎多羔等问题显得人工初乳的研发极为重要。由于对初乳各成分研究还不够深入，产品开发难度大，目前人工初乳配制技术主要以Ig为核心被动免疫转移成分主方向进行扩展，如照日格图等^[58]、敖长金等^[59]报道，饲喂一定量以外源羊血IgG为成分配制的羔羊人工初乳，羔羊生长效果与自然哺乳的相似，说明同种血液来源的IgG对本种幼畜的被动免疫效果更佳。但实际上，对反刍幼畜免疫产生作用与影响的还有其他种类具有防御功能的营养素，如IgA主要作用与机体黏膜防御相关，是防止病原体入侵机体的第1道防线；IgM具有很强的杀菌作用，可激活补体、调节免疫，主要在感染早期发挥先锋作用；初乳中脯氨酸富含多肽，是一种具有双向免疫调节的多肽，在免疫反应过高时具有抑制作用，如过敏等，在机体免疫低下时具有增强免疫功能的作用。诸如此类具有防御能力的还有细胞活素、乳铁蛋白等，在人工初乳配制时在适合条件下也需要考虑适当添加^[7]。

5 小结与展望

随着人们对反刍幼畜被动免疫重要性的认识，人工初乳必将成为解决母畜身体自身营养不足、胎次或一胎多羔等导致的反刍幼畜早期哺乳问题的利器。在人工初乳产品的研制和开发中外源性Ig的选择、外源蛋白排他性的解决办法、人工初乳的配方制定及保存方式等都值得进一步的探讨，以便科学解决一胎多羔而产生的被动免疫转移不全、发病率高、成活率低和生长发育慢等一系列生产实际问题。