不同泌乳階段奶牛血清礦物元素含量的變化

■秦 敏 張 輝 史彬林 郭曉宇 閆素梅

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018）

從妊娠后期到泌乳高峰期，由于氧化應(yīng)激、飼養(yǎng)環(huán)境因素、日糧改變以及奶牛自身等多方面因素的影響，奶牛極易發(fā)生代謝紊亂，進(jìn)而影響機(jī)體健康，引起產(chǎn)奶量降低及乳品質(zhì)下降，給牧場(chǎng)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對(duì)奶牛營(yíng)養(yǎng)與健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)尤為必要。研究表明，血清礦物元素濃度可在一定程度上反映奶牛的健康與生理代謝狀況，因此，深入研究不同泌乳階段奶牛血清礦物元素含量的變化規(guī)律，對(duì)正確判斷奶牛的營(yíng)養(yǎng)健康狀況具有一定的理論與實(shí)際指導(dǎo)意義。但由于奶牛所處泌乳階段與產(chǎn)奶性能的差異，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝及相關(guān)生理生化指標(biāo)的變化規(guī)律不完全相同，且相關(guān)的研究報(bào)道甚少。鑒于此，本文以不同泌乳階段和產(chǎn)奶性能的荷斯坦奶牛為研究對(duì)象，探討泌乳階段和產(chǎn)奶量對(duì)血清礦物元素含量的影響，為科學(xué)評(píng)價(jià)奶牛礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)狀況、合理補(bǔ)充奶牛日糧的礦物元素提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選取內(nèi)蒙古地區(qū)某牧場(chǎng)健康、體重相近的高產(chǎn)與低產(chǎn)奶牛各20頭，共40頭，對(duì)其進(jìn)行跟蹤采集血液樣品，測(cè)定其從圍產(chǎn)前期到泌乳后期血清礦物元素含量的變化，日糧組成見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用2×5二因素完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將奶牛分為5組，每組20個(gè)重復(fù)。其中，因素一為產(chǎn)奶量，分為高產(chǎn)（產(chǎn)奶量≥35 kg）、低產(chǎn)（產(chǎn)奶量＜35 kg）兩種；因素二為泌乳階段，分為圍產(chǎn)前期、圍產(chǎn)后期、泌乳前期、泌乳中期和泌乳后期5個(gè)階段。具體分組情況見(jiàn)表2。

表1 奶牛日糧組成與營(yíng)養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）

表2 試驗(yàn)?zāi)膛７纸M情況

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

采用濕法消化血清樣品，利用電感耦合等離子體-發(fā)射光譜法(ICP-OES)測(cè)定各礦物元素的含量，所用儀器型號(hào)為ICAP 6300Duo，美國(guó)Thermofisher公司。其中，血清中常量元素包括Ca、P、K、Mg；微量元素包括Cd、Co、Cr、Mo、Pb、Cu、Mn、Se、Fe、Zn。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)由Excel整理后，采用SAS 9.0軟件的統(tǒng)計(jì)程序進(jìn)行二因素的ANOVA方差分析，以泌乳階段和產(chǎn)奶量為主要考慮因素，并對(duì)泌乳階段及產(chǎn)奶量的交互作用進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果P＜0.05表示組間差異顯著，0.05＜P＜0.10表示組間差異趨于顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 泌乳階段和產(chǎn)奶量對(duì)血清常量元素含量的影響

由表3可知，圍產(chǎn)前期Mg含量顯著低于其它各階段（P＜0.05）；圍產(chǎn)后期和泌乳前期Ca含量顯著低于圍產(chǎn)前期和泌乳后期（P＜0.05），圍產(chǎn)后期和泌乳后期P含量顯著低于其它各階段（P＜0.05）；泌乳前期和后期K含量顯著低于其它各階段（P＜0.05）。泌乳階段和產(chǎn)奶量對(duì)P元素含量存在顯著交互作用，以泌乳中期的高產(chǎn)奶牛血清P含量較高，圍產(chǎn)后期的高產(chǎn)奶牛P含量較低。產(chǎn)奶量對(duì)奶牛血清常量礦質(zhì)元素含量影響均無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

2.2 泌乳階段和產(chǎn)奶量對(duì)血清微量元素含量的影響

由表4和表5可知，產(chǎn)奶量對(duì)奶牛血清微量礦物質(zhì)元素含量影響均無(wú)顯著差異(P＞0.05)。泌乳階段對(duì)奶牛血清礦物質(zhì)元素含量影響顯著（P＜0.05）。其中，圍產(chǎn)前期Zn含量顯著低于其它各階段(P＜0.05)，圍產(chǎn)前期和泌乳中期Mo、Fe含量顯著低于泌乳后期(P＜0.05)；圍產(chǎn)后期Co含量顯著低于其它各階段(P＜0.05)；圍產(chǎn)后期和泌乳前期Cr含量顯著高于其它各階段（P＜0.05），圍產(chǎn)后期和泌乳前期Se含量顯著低于其它各階段（P＜0.05）；泌乳中期Cd含量顯著高于其它各階段（P＜0.05）；泌乳后期Mo、Pb、Cu、Mn、Se含量顯著高于其它各階段（P＜0.05）。

由此可見(jiàn)，不同泌乳階段奶牛血清礦物元素含量變化較大，圍產(chǎn)前期以Mg、Mo、Cu、Mn、Fe、Zn含量較低，圍產(chǎn)后期以Ca、P、Co、Mo、Cu、Mn、Se含量較低，泌乳前期以Ca、K、Mo、Cu、Mn、Se含量較低。

3 討論

動(dòng)物機(jī)體中的礦物質(zhì)元素主要來(lái)源于飼料日糧，而體內(nèi)礦物質(zhì)元素含量又受到動(dòng)物種類、飼養(yǎng)模式、日糧等因素的影響。處于不同生理階段的奶牛，由于其代謝特點(diǎn)不同，對(duì)礦物質(zhì)元素的需求也不盡相同。礦物質(zhì)元素對(duì)機(jī)體有重要的生理意義，缺乏或過(guò)量都會(huì)對(duì)機(jī)體營(yíng)養(yǎng)健康狀況造成損害。曹榮等（2006）[1]指出，成年奶牛血鈣的濃度為2.2～2.5 mmol/l（90～100 μg/ml）。任海軍等（2008）[2]研究指出，血清Ca水平與泌乳階段有關(guān)，并給出了不同泌乳階段奶牛血清Ca的含量范圍，圍產(chǎn)前期為2.29～2.61 mmol/l，圍產(chǎn)后期為2～2.42 mmol/l，泌乳前期為2.3～2.61mmol/l，泌 乳 中 期 為 2.28～2.61 mmol/l，泌 乳 后 期為 2.37～2.76 mmol/l，同時(shí)指出圍產(chǎn)后期血清Ca含量最低，顯著低于泌乳后期及圍產(chǎn)前期（P＜0.05），本試驗(yàn)也得出了類似結(jié)果，以泌乳前期和圍產(chǎn)后期血清Ca較低，尤以泌乳前期最低，為101.97 μg/ml（2.74 mmol/l），顯著低于圍產(chǎn)前期和泌乳后期（P＜0.05），但都在正常范圍內(nèi)。本試驗(yàn)中，血清P含量以圍產(chǎn)后期和泌乳后期較低，顯著低于其它各階段（P＜0.05），且與產(chǎn)奶量存在顯著交互作用，以圍產(chǎn)后期的高產(chǎn)奶牛最低，為123.89 μg/ml（3.177 mmol/l）。Rodehutscord等（1994）在總結(jié)眾多試驗(yàn)結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，血清無(wú)機(jī)P的正常值應(yīng)在1.5～1.9 mmol/l，而祝興林等（2006）[3]報(bào)道了正常奶牛血清P含量的范圍為1.39～2.77 mmol/l，各報(bào)道之間存在一定的差異。本試驗(yàn)中，各階段奶牛血清P含量盡管存在顯著差異，但都高于報(bào)道的正常范圍。倪可德（1996）[4]報(bào)道了血清中K和Mg元素的正常范圍為 170～200 μg/ml和 17～40 μg/ml。本試驗(yàn)結(jié)果得出各泌乳階段奶牛血清K與Mg含量盡管存在顯著差異，但均與報(bào)道值相似。

表3 泌乳階段和產(chǎn)奶量對(duì)Ca、P、K及Mg含量的影響（μg/ml）

表4 泌乳階段和產(chǎn)奶量對(duì)Cu、Mn、Se、Fe及Zn含量的影響（μg/ml）

表5 泌乳階段和產(chǎn)奶量對(duì)Cd、Co、Cr、Mo及Pb的影響（μg/ml）

微量元素在奶牛生理生化過(guò)程中起著重要作用，如參與維生素的合成、激素合成、酶的激活、維持酶的活性、膠原蛋白的形成、組織的合成及生物氧化等。這些生理生化過(guò)程與奶牛生長(zhǎng)、泌乳、繁殖和健康等有著直接聯(lián)系。微量元素的不足或過(guò)量將會(huì)影響奶牛的健康生長(zhǎng)及繁殖性能，嚴(yán)重者還會(huì)導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生。Aitken等（2009）[5]研究報(bào)道了Se和維生素E在抗氧化功能上的協(xié)同作用。反芻動(dòng)物嚴(yán)重缺Se將會(huì)導(dǎo)致白肌病，少量缺Se常見(jiàn)于成年奶牛群體，被認(rèn)為是圍產(chǎn)期奶牛乳腺炎、胎膜炎及子宮炎的誘發(fā)病因（Braun，1991）[6]。倪可德（1996）[4]報(bào)道了奶牛血清中Se的正常范圍為0.08 μg/ml以上；也有資料報(bào)道，正常牛血清Se濃度在0.08～0.30 mg/l之間，臨界范圍為0.03～0.07 mg/l，0.02～0.025 mg/l為Se缺乏（劉宗平，2003）[8]。本試驗(yàn)中，泌乳前期（0.044 μg/ml）和圍產(chǎn)后期（0.062 μg/ml）Se含量低于正常范圍，顯著低于其它各階段，提示泌乳前期和圍產(chǎn)后期奶牛Se營(yíng)養(yǎng)狀況欠佳，極易誘發(fā)其它疾病的發(fā)生，應(yīng)注意日糧的及時(shí)補(bǔ)充。

Philip（1995）[7]指出Zn元素對(duì)嗜菌細(xì)胞的功能發(fā)揮起著重要作用，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫。一般認(rèn)為，牛血清Zn含量為0.6～1.0 mg/l屬于輕度缺乏，0.4～0.6 mg/l為重度缺乏，正常Zn含量為0.8～1.2 mg/l（劉宗平，2003）[8]。倪可德（1996）[4]報(bào)道了牛血清中Zn含量為0.8～1.5 μg/ml，于倩楠等（2013）[9]報(bào)道的正常值在0.7～3.3 μg/ml。本試驗(yàn)中，以圍產(chǎn)前期（1.334 μg/ml）血清Zn含量較低，但各階段Zn含量均在報(bào)道的正常范圍，提示奶牛Zn營(yíng)養(yǎng)狀況較好。

Mn與Zn的功能類似，是動(dòng)物體內(nèi)超氧化物酶、過(guò)氧化氫酶的重要部分，動(dòng)物體內(nèi)缺Mn，機(jī)體的抗氧化能力降低，體內(nèi)的丙二醛產(chǎn)生量增加，對(duì)組織細(xì)胞造成損害，導(dǎo)致哺乳動(dòng)物的衰老速度加快。張家銘（2014）[10]研究報(bào)道了奶牛血清Mn元素的變化規(guī)律，指出Mn含量在產(chǎn)前呈逐漸升高趨勢(shì)，總體產(chǎn)后高于產(chǎn)前。本試驗(yàn)中，Mn含量以圍產(chǎn)后期最低，各階段Mn含量變化趨勢(shì)與他人報(bào)道相似。據(jù)報(bào)道，牛和羊血液Mn含量低于0.02 mg/l是日糧Mn缺乏的標(biāo)志（劉宗平，2003）[8]，本試驗(yàn)中各階段奶牛血清Mn濃度均高于該值，說(shuō)明奶牛Mn營(yíng)養(yǎng)狀況較好。

Cu元素對(duì)奶牛的繁殖、生長(zhǎng)和泌乳性能具有重要作用，劉宗平（2003）[8]報(bào)道，血液Cu含量在Cu缺乏初期不會(huì)明顯下降，因此，血液Cu含量的降低是動(dòng)物低Cu血癥的直接指示性指標(biāo)之一。健康牛血Cu水平為0.75～1.3 mg/l，一般認(rèn)為血清Cu濃度在0.19～0.57 mg/l為臨界值，低于0.19 mg/l為功能缺乏或低Cu血癥。健康奶牛血清Cu含量應(yīng)大于0.508 μg/ml（倪可德，1996）[4]。張家銘（2014）[10]研究表明，圍產(chǎn)期奶牛血清Cu含量產(chǎn)前變化不明顯，在產(chǎn)犢當(dāng)天至產(chǎn)后10 d輕度升高。本試驗(yàn)中，各階段奶牛血清Cu含量存在顯著差異，且以泌乳后期較高，顯著高于其它各階段，但除泌乳后期外，其它各階段血清Cu濃度均略高于0.5 μg/ml，接近臨界值或低于正常值，高產(chǎn)牛在數(shù)值上也低于低產(chǎn)牛，說(shuō)明奶牛Cu營(yíng)養(yǎng)狀況欠佳，應(yīng)注意Cu的補(bǔ)充。

Fe元素是細(xì)胞色素、血紅蛋白及許多酶的組成成分之一，也是牛奶中的必要組分，動(dòng)物缺Fe易患營(yíng)養(yǎng)性貧血。Suttle（2010）[11]報(bào)道牛血清中Fe含量的正常值為(97.2±27.1)μg/ml。本試驗(yàn)中，各階段奶牛血清的Fe含量均很低，尤其是圍產(chǎn)前期和泌乳中期奶牛Fe含量顯著低于其它各階段，提示奶牛Fe營(yíng)養(yǎng)狀況欠佳，應(yīng)注意日糧中Fe的補(bǔ)充，提高奶?？寡趸芰?。

Co元素在動(dòng)物體內(nèi)的生成量較少。關(guān)于奶牛血清Co含量的研究報(bào)道極少。鄧衛(wèi)東等（1999）[12]指出牛血清Co的正常范圍為0.005～0.007 μg/ml。本試驗(yàn)中圍產(chǎn)后期血清Co濃度（0.004 μg/ml）最低，低于參考范圍，提示在圍產(chǎn)后期應(yīng)注意日糧中Co的適宜補(bǔ)充，其它各階段血清Co含量均較高。

Cr元素在體內(nèi)主要表現(xiàn)為增強(qiáng)胰島素的功能，研究表明，圍產(chǎn)期奶牛添加適量的Cr對(duì)細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答有重要影響（Bunting等，1994）[13]。倪可德（1996）[4]報(bào)道了奶牛血清中Cr含量為0.12～0.55 μg/ml。本試驗(yàn)中，各階段奶牛血清Cr含量均在正常范圍內(nèi)。Mo是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中必需的微量元素，具有許多生物學(xué)功能，可以提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能，促進(jìn)生長(zhǎng)，對(duì)其免疫、代謝和發(fā)育等都起著重要作用。劉宗平（2003）[8]報(bào)道，健康牛血Mo水平為0.05 mg/l。本試驗(yàn)中以圍產(chǎn)前期（0.013 μg/ml）和泌乳中期（0.015 μg/ml）血清Mo含量較低，其它各階段Mo含量盡管較高，但也均低于0.05 μg/ml，說(shuō)明奶牛Mo營(yíng)養(yǎng)狀況欠佳，但目前關(guān)于奶牛Mo營(yíng)養(yǎng)的報(bào)道較少，需進(jìn)一步研究。

Cd是一種有色重金屬元素,其研究多數(shù)集中在Cd過(guò)量方面。劉宗平（2003）[8]報(bào)道了奶牛血清Cd含量正常范圍為0.012～0.068 5 μg/ml。本試驗(yàn)中，以泌乳中期血清Cd含量較高，達(dá)到0.01 μg/ml，其它各階段均在 0.003～0.006 μg/ml，都低于文獻(xiàn)報(bào)道的正常值。

所有動(dòng)物都對(duì)Pb易感，但奶牛對(duì)Pb尤為敏感，研究也多集中在Pb過(guò)量對(duì)奶牛的影響。血液Pb含量(0.105±0.044)mg/l為正常值，超過(guò)0.35 mg/l為異常值。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，泌乳后期奶牛血清Pb含量較高，達(dá)到0.454 μg/ml，其它各階段奶牛Pb含量均低于0.35 μg/ml的閾值范圍，提示應(yīng)注意泌乳后期Pb含量的檢測(cè)，預(yù)防Pb中毒。

本試驗(yàn)檢測(cè)了不同泌乳階段和產(chǎn)奶量條件下奶牛血清礦物元素含量的變化規(guī)律，其在一定程度上可以反映奶牛的營(yíng)養(yǎng)狀況及抗氧化狀態(tài)，研究結(jié)果為及時(shí)調(diào)整日糧中的礦物元素添加劑量和預(yù)防奶牛氧化應(yīng)激提供了依據(jù)。因此，在奶牛實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)不同泌乳階段和產(chǎn)奶性能情況，針對(duì)性地調(diào)整日糧中這些礦物元素的供給。

4 結(jié)論

產(chǎn)奶量對(duì)血清礦物元素含量無(wú)顯著影響（P＞0.05）；泌乳階段對(duì)血清礦物元素含量影響顯著（P＜0.05）。除泌乳后期外，其它階段的奶牛血清Cu含量均較低，接近臨界缺乏；泌乳前期和圍產(chǎn)后期奶牛血清Se含量較低，低于正常范圍；圍產(chǎn)后期血清Co濃度最低，低于正常范圍；各階段奶牛血清的Fe含量均很低，尤其是圍產(chǎn)前期和泌乳中期Fe含量更低；泌乳后期Pb含量超出正常范圍。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)針對(duì)不同生理階段注意微量元素Fe、Se、Cu、Co的及時(shí)供給，并注意泌乳后期Pb含量的檢測(cè)，預(yù)防Pb中毒。