硒和維生素E對(duì)奶牛生產(chǎn)性能及血液生化指標(biāo)的影響

張拴林 陳燕紅 袁 霞 黃應(yīng)祥 楊致玲

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，太谷 030801;2.太原48中學(xué)，太原 030000)

硒和維生素E都是動(dòng)物必需的營(yíng)養(yǎng)素，兩者都具有生物抗氧化作用，缺乏時(shí)均可以引起牛的白肌病[1]。據(jù)對(duì)全國(guó)1 094個(gè)縣的主要飼料和牧草進(jìn)行硒的檢測(cè)表明，有72%的地區(qū)飼料和牧草中硒的含量不能滿足動(dòng)物最低的硒需要量，91%的硒含量低于 0.1 mg/kg[2]。張婉如[3]的研究發(fā)現(xiàn)，山西省有71.7%的縣(市)飼草料中硒含量低于0.05 mg/kg[3]。我國(guó)北方主要以青貯和青干草作為奶牛的粗飼料，而青貯和青干草中維生素E的含量降低了20% ～80%[4]，且精料中所有的粕類(lèi)飼料缺乏維生素E，精料的加工和貯存過(guò)程中維生素E的損失也較大[1]。因此，在奶牛飼糧中補(bǔ)充硒和維生素E對(duì)于山西省乃至我國(guó)北方奶牛業(yè)的持續(xù)和健康發(fā)展具有重要的意義。王聰?shù)萚5]在牛飼糧中添加0.3 mg/kg硒(以亞硒酸鈉為硒源)時(shí)，飼糧有機(jī)物(OM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、粗脂肪(EE)、無(wú)氮浸出物(NFE)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)表觀消化率顯著提高，且提高了沉積氮及氮的生物利用率。魯玉華等[6]進(jìn)行體外培養(yǎng)試驗(yàn)的結(jié)果表明，添加0.2～0.5 mg/kg硒時(shí)可顯著提高纖維素消化率。Ceballos-Marquez等[7]研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)前1個(gè)月給青年母牛補(bǔ)充硒有降低乳腺內(nèi)感染和乳中體細(xì)胞數(shù)的趨勢(shì)，但要評(píng)價(jià)硒對(duì)乳房炎的作用，全血硒含量應(yīng)大于0.18mg/L或血漿硒含量應(yīng)達(dá)到0.08 mg/L[8]。Dobbelaar等[9]給產(chǎn)前青年母牛每日每頭補(bǔ)充3 000 IU維生素E，顯著提高了血液、肝臟和卵泡液中維生素E的含量，但紅細(xì)胞和肝臟中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)活性未受影響，血清中活性氧濃度也未顯著減少。干奶期母牛血漿α-生育酚含量只有達(dá)到4.0 mg/L才能有效維持正常免疫功能和乳房健康[10]。董衛(wèi)星等[11]研究認(rèn)為在奶牛飼糧中同時(shí)添加硒和維生素E，添加水平為0.15 mg/kg硒和5 000 IU/d的維生素 E以及0.30 mg/kg硒和10 000 IU/d的維生素E時(shí)，顯著提高了GSH-Px活性和機(jī)體抗氧化能力，降低了活性氧水平，緩解并改善奶牛因熱應(yīng)激而引起的氧化損傷。王治華等[12]研究發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充0.30 mg/kg硒和150 IU/d的維生素E可顯著提高泌乳量，但王芳等[13]認(rèn)為添加0.5 mg/kg硒和100 IU/kg的維生素E對(duì)泌乳量、乳脂率和乳蛋白率等均無(wú)影響。NRC(1996)肉牛營(yíng)養(yǎng)需要對(duì)肉牛和奶牛硒推薦量分別為 0.1 ～0.3 mg/kg 和0.3 mg/kg[14]，NRC(2001)奶牛營(yíng)養(yǎng)需要對(duì)維生素E的需要量作了大幅度調(diào)整，干奶期母牛和產(chǎn)前60天的青年母牛推薦量為80 IU/kg[15]，同時(shí)有資料證明硒和維生素E協(xié)同在提高機(jī)體抗體水平及防治自由基對(duì)機(jī)體侵害方面所發(fā)揮的作用大于兩者分別作用之和[16-17]，本試驗(yàn)在奶牛的飼糧中添加0～0.3 mg/kg的硒和0～90 IU/kg的維生素 E，探討其對(duì)采食量、泌乳性能、乳品質(zhì)和乳中體細(xì)胞數(shù)等的影響，為在奶牛生產(chǎn)實(shí)踐中安全、有效和經(jīng)濟(jì)地利用硒和維生素E提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用健康的、產(chǎn)后天數(shù)為60～100 d的澳系荷斯坦奶牛54頭，參照泌乳量和胎次按單位區(qū)組法分為9組，每組6頭。試驗(yàn)分2期進(jìn)行，每期預(yù)試期7 d，正試期14 d。每期分為8個(gè)試驗(yàn)組和1個(gè)校正組，2期的校正組固定以校正原奶產(chǎn)量。校正組飼喂基礎(chǔ)飼糧，飼養(yǎng)管理?xiàng)l件與試驗(yàn)組的相同。試驗(yàn)于2011年7月29日至2011年9月8日在山西省山陰縣佳聯(lián)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司進(jìn)行。

以飼糧干物質(zhì)為基礎(chǔ)，采用4×4雙因素設(shè)計(jì)添加硒和維生素E，硒的4個(gè)添加水平分別是0、0.1、0.2和0.3 mg/kg，維生素E的4個(gè)添加水平分別是 0、30、60 和 90 IU/kg，形成 16 種飼糧(表 1)。

表1 試驗(yàn)分組Table1 Experimental groups

1.2 試驗(yàn)飼糧和飼養(yǎng)管理

根據(jù)試驗(yàn)牛體重和泌乳量計(jì)算營(yíng)養(yǎng)需要并設(shè)計(jì)基礎(chǔ)飼糧[18]，基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表2。基礎(chǔ)飼糧基礎(chǔ)添加量為每天2.5 kg，精料補(bǔ)充料喂量以單位區(qū)組計(jì)算，每泌乳3 kg再加1 kg精料，以固定精粗比的方式調(diào)整粗料添加量，以全混合日糧飼喂，記錄實(shí)際采食量。試驗(yàn)牛采取全天3次上槽、單槽飼喂、日擠奶2次、下槽自由飲水的飼養(yǎng)管理方法，每日07:00和14:00時(shí)記錄牛舍與運(yùn)動(dòng)場(chǎng)溫度與濕度。

表2 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table2 Composition and nutrient levels of the basal diet(DM basis) %

1.3 樣品采集及分析

1.3.1 采食量測(cè)定及樣品采集及分析

試驗(yàn)期間逐日逐頭記錄采食量和剩料量，每周按比例采集精料和玉米青貯樣品，結(jié)束后混合均勻，測(cè)定 CP、NDF、ADF、鈣、磷、硒和維生素 E的含量。用Drackley法計(jì)算牛舍溫濕指數(shù)(THI)。

1.3.2 泌乳量測(cè)定及分析

逐次逐日測(cè)定泌乳量，每7 d對(duì)所有試驗(yàn)牛抽取24 h的奶樣，按2次擠奶量的比例取樣，測(cè)定乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、乳總固形物率和乳中的體細(xì)胞數(shù)。

1.3.3 血樣采集

正試期結(jié)束當(dāng)天早飼前頸靜脈采血40 mL，3 000 r/min離心15 min制備血清，于-20℃低溫冰柜保存?zhèn)溆?，用于測(cè)定白蛋白(ALB)、總蛋白(TP)、尿素氮(UN)、促乳素 (PRL)、胰 島 素(ISN)、胰高血糖素(glucagon)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)、甲狀腺素(T4)、三碘甲腺原氨酸(T3)和GSH-Px。

1.3.4 樣品分析

CP、鈣、磷、硒、NDF、ADF 和維生素 E 采用常規(guī)試驗(yàn)方法分析[19]，血清中的 ALB、TP、UN、GOT、GPT和GSH-Px測(cè)定按照試劑盒的說(shuō)明采用比色法測(cè)定;血清中 T3、T4、PRL、ISN和胰高血糖素按照試劑盒說(shuō)明采用γ-計(jì)數(shù)儀測(cè)定，所用試劑盒為原子高科股份有限公司生產(chǎn)。

1.3.5 乳樣測(cè)定

用丹麥乳產(chǎn)品分析儀分析牛奶指標(biāo)，用體細(xì)胞測(cè)定儀測(cè)定乳中的體細(xì)胞數(shù)，以每千克采食量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)奶的數(shù)量作為飼料轉(zhuǎn)化率。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

除THI外，數(shù)據(jù)均采用SPSS 10.0統(tǒng)計(jì)分析軟件的one-way ANOVA進(jìn)行方差分析和LSD多重比較。

2 結(jié)果

2.1 不同水平硒和維生素E對(duì)泌乳量、乳品質(zhì)和干物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的影響

由表3可知，添加硒和維生素E對(duì)各組干物質(zhì)采食量和干物質(zhì)轉(zhuǎn)化率影響不顯著(P＞0.05)，隨著硒和維生素E添加水平的提高，精料和飼糧干物質(zhì)轉(zhuǎn)化率總體呈升高趨勢(shì)。

泌乳量12組＞8組＞4組＞11組＞10組＞7組≈14組，這7組的泌乳量顯著高于其余各組(P＜0.05)，不同水平硒和維生素E對(duì)乳蛋白率和乳糖率影響不顯著(P＞0.05)。1組的乳脂率低于其余各組，其中極顯著低于8、9和12組(P＜0.01)，與15和16組差異不顯著(P＞0.05)，而顯著低于其余各組(P＜0.05);5和6組的乳脂率顯著低于8、9和12組(P＜0.05)。12、13和15組的乳總固形物率顯著低于其余組(P＜0.05)。8、12、14、15和16組的乳中體細(xì)胞數(shù)顯著低于1、2、5和9組(P＜0.05)。

表3 飼糧添加硒和維生素E對(duì)泌乳量、乳品質(zhì)和干物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的影響Table3 Effects of dietary selenium and vitamin E on milk yield，milk quality and DM conversion

2.2 不同水平硒和維生素E對(duì)血液生化指標(biāo)和激素濃度的影響

由表4可知，添加不同水平硒和維生素E對(duì)血清ALB和PRL濃度的影響不顯著(P＞0.05)，4和8組的TP濃度極顯著低于1、5和9組(P＜0.01)，顯著低于其余各組(P＜0.05);4和8組的UN濃度極顯著低于1組(P＜0.01)，顯著低于其余各組(P＜0.05);1組的INS濃度極顯著低于8和12組(P＜0.01)，顯著低于其他各組(P＜0.05);1組的胰高血糖素濃度極顯著低于4、8、12、13和16組(P＜0.01)，顯著低于其他各組(P＜0.05)。4、5、8～13組的 T4濃度極顯著低于1組(P＜0.01)，顯著低于其余各組(P＜0.05)。8和12組的T3濃度極顯著高于其余各組(P＜0.01)。

表4 飼糧添加硒和維生素E對(duì)血液生化指標(biāo)和激素濃度的影響Table4 Effects of dietary selenium and vitamin E on blood biochemical indices and hormone concentrations

2.3 不同水平硒和維生素E對(duì)血液中幾種酶活性的影響

由表5可知，1～9組的GOT活性顯著低于其余組(P ＜0.05)。1、2、5、9、13 和 16 組的 GPT 活性極顯著低于12組(P＜0.01)，這6組的GSH-Px活性極顯著低于8和12組(P＜0.05)，除此之外，GPT和 GSH-Px活性均顯著低于其余各組 (P＜0.05)。

表5 飼糧添加硒和維生素E對(duì)酶活性的影響Table5 Effects of dietary selenium and vitamin E on enzyme activities IU/L

3 討論

3.1 硒和維生素E對(duì)泌乳量及乳中體細(xì)胞數(shù)的影響

4、7、8 、10、11、12 和 14 組泌乳量顯著提高的原因應(yīng)區(qū)別對(duì)待。4、8和12組的共同點(diǎn)是飼糧中硒的含量是0.3 mg/kg，泌乳量較高的原因，首先可能是0.3 mg/kg的硒促進(jìn)了瘤胃微生物的生長(zhǎng)繁殖和活性[6，20]，提高了飼糧養(yǎng)分消化率[5]，這為增加泌乳量提供了較豐富的物質(zhì)基礎(chǔ);7、10、11和14組的共同點(diǎn)是飼糧中維生素E的含量比較高，泌乳量增加的首要可能是增加維生素E給量可減少硒的需要量，因?yàn)榫S生素E可使含硒的氧化型GSH-Px變成還原型的 GSH-Px而節(jié)約硒[1]，使它們具有和飼糧中硒濃度為0.3 mg/kg十分接近的效果。其次是維生素E同時(shí)還具有強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)功能，可能通過(guò)預(yù)防隱形乳房炎而保持了乳房正常泌乳功能的發(fā)揮，因?yàn)樵囼?yàn)期奶牛經(jīng)歷了輕度的熱應(yīng)激，第1期和第2期的THI分別達(dá)到73和72，應(yīng)激使腎上腺皮質(zhì)激素分泌增加，而腎上腺皮質(zhì)激素是免疫抑制劑，維生素E通過(guò)降低腎上腺皮質(zhì)激素濃度避免熱應(yīng)激，進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)[17]，另外值得注意的是維生素E可以有效抑制磷脂酶A2的活性，磷脂酶A2通過(guò)抑制脂肪分解產(chǎn)生花生四烯酸并進(jìn)而形成前列腺素，前列腺素能減少或阻止對(duì)B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體和T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞免疫因子[17]，支持本原因的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)是乳中體細(xì)胞數(shù)的降低。再次就是維生素E具有抗熱應(yīng)激的功能，資料顯示熱應(yīng)激能引起泌乳性能下降和代謝紊亂[21]。最后是補(bǔ)充硒和維生素E可以防治白肌病，可能能增加乳頭括約肌的收縮力度，減少或阻止致病菌進(jìn)入乳房而保持了乳房正常泌乳功能的發(fā)揮[1]。

3.2 硒和維生素E對(duì)乳品質(zhì)的影響

有資料表明當(dāng)氣溫超過(guò)21.1℃時(shí)，牛奶中的乳脂率有下降趨勢(shì)[22]，McDowell等[23]報(bào)道氣溫在18～30℃之間時(shí)，乳脂肪率、乳蛋白率和乳總固形物率分別下降了39.7%、16.9%和18.9%。由于牛奶中乳糖和灰分含量相對(duì)穩(wěn)定，所以乳總固形物率主要表示乳蛋白率的變化，同時(shí)乳脂率和乳蛋白率的升降具有相似的趨勢(shì)[24]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)各處理對(duì)乳蛋白率沒(méi)有影響，8、9和12組的乳脂率顯著提高，其結(jié)果支持上述觀點(diǎn)。其原因可能是乳脂率是牛奶成分中變化幅度最大的部分，乳脂率降低的原因之一是瘤胃功能降低[24]，前已述及0.3 mg/kg的硒促進(jìn)了瘤胃微生物的生長(zhǎng)繁殖和提高了瘤胃微生物的活性，提高了飼糧養(yǎng)分消化率，所以硒添加量為0 mg/kg的1組最低，添加量最高的8和12組的乳脂率顯著提高，同時(shí)使乳蛋白率沒(méi)有下降。雖然硒和維生素E可以緩解熱應(yīng)激[25]，但泌乳量和乳總固形物率一般是負(fù)相關(guān)，所以泌乳量最高的12組的乳總固形物率下降。

3.3 硒和維生素E對(duì)血液生化指標(biāo)的影響

血清ALB由肝臟合成，是機(jī)體蛋白質(zhì)來(lái)源之一，TP是ALB和球蛋白之和，可作為蛋白質(zhì)代謝的指標(biāo)。因?yàn)?.3 mg/kg硒能改善氮平衡和提高了氮的生物利用率[5]，同時(shí)適度的硒和維生素E能有效保護(hù)肝臟免受氧化損傷，即有利于乳蛋白的合成，所以顯著降低了血清TP和UN水平。

硒是GSH-Px的組成成分，同時(shí)硒和維生素E在生物抗氧化性方面具有互補(bǔ)性，因此0.3 mg/kg硒30 IU/kg維生素A組和0.3 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組GSH-Px的活性顯著提高，而0 mg/kg硒0 IU/kg維生素 A組、0 mg/kg硒30 IU/kg維生素A組、0 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組和0 mg/kg硒90 IU/kg維生素A組GSH-Px活性最低的原因顯然是硒的添加量最低而引起，而0.3 mg/kg硒90 IU/kg維生素A組GSH-Px的活性較低的原因可能是硒和維生素A在生物抗氧化性方面互補(bǔ)而引起的硒的過(guò)量而中毒。

GPT、GOT在氨基酸代謝方面及在蛋白質(zhì)、脂肪和糖三者的轉(zhuǎn)換過(guò)程中占有極其重要的地位，是機(jī)體代謝過(guò)程中的關(guān)鍵酶。正常范圍內(nèi)2種酶活性僅僅由于細(xì)胞的不斷更新而釋放于血液中，因此其活性升高或降低可反映營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)代謝的變化，超出正常范圍則反映心肌、骨骼肌和肝臟的各種損傷，即細(xì)胞內(nèi)酶由于生物膜的損傷而逸出引起，已有資料證明牛缺乏硒和維生素E能引起 GOT和 GPT活性提高[17]。本試驗(yàn)中0 mg/kg硒 0 IU/kg維生素 A組、0 mg/kg硒30 IU/kg維生素A組、0 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組和0 mg/kg硒90 IU/kg維生素A組GOT和GPT活性最低的原因顯然也是硒的添加量最低而引起，2種酶隨著維生素E添加水平提高其活性也逐步提高，這正說(shuō)明硒和維生素E抗氧化作用互補(bǔ)性有效保護(hù)了生物膜沒(méi)有被氧化損傷。本試驗(yàn)中的0.3 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組的GPT活性和0.3 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組及0.2 mg/kg硒90 IU/kg維生素A組的GOT活性較高，說(shuō)明該水平下的硒和維生素E不僅具有較強(qiáng)的生物抗氧化功能，而且促進(jìn)了氨基酸的代謝以及蛋白質(zhì)、脂肪和糖三者的轉(zhuǎn)換。

INS可促進(jìn)糖、脂肪和蛋白質(zhì)在體內(nèi)貯存，而胰高血糖素則與之作用相反，血糖濃度是調(diào)節(jié)兩者分泌的主要因素[26]，由于飼糧中加硒為0.3 mg/kg水平時(shí)，可以提高 NFE、ADF、NDF 和OM的消化率[5]，同時(shí)INS也可能促進(jìn)了乳腺組織對(duì)三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用，所以本試驗(yàn)中0.3 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組和0.3 mg/kg硒30 IU/kg維生素A組的INS和胰高血糖素水平最高。

硒缺乏可以降低垂體脫碘酶的活性，抑制T4向T3的轉(zhuǎn)化，補(bǔ)硒可維持甲狀腺激素代謝的動(dòng)態(tài)平衡[17]，能將低活性的T4轉(zhuǎn)化為高活性的T3，所以0.3 mg/kg硒60 IU/kg維生素A組和0 mg/kg硒90 IU/kg維生素A組的T3濃度最高。乳腺對(duì)甲狀腺激素非常敏感，對(duì)泌乳過(guò)程的維持和提高泌乳量作用明顯[26]，本試驗(yàn)中 0.3 mg/kg 硒60 IU/kg維生素A和0.3 mg/kg硒30 IU/kg維生素A組的T4濃度最低，而T3濃度最高，原因可能是:其一，0.3 mg/kg硒水平促進(jìn)T4向T3的轉(zhuǎn)化;其二，泌乳過(guò)程對(duì)T4的消耗。

4 結(jié)論

奶牛飼糧中硒和維生素E的適宜添加水平分別為0.3 mg/kg和30～60 IU/kg。

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