半胱胺鹽酸鹽對泌乳中期熱應(yīng)激奶牛生產(chǎn)性能的影響

呂中旺 劉 輝 劉 威 卜登攀* 孫 鵬 王加啟,4 余 雄 楊開倫 王志明 于 青

(1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊830052；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193；3.北京奶牛中心，北京100192；4.農(nóng)業(yè)部奶及奶制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(北京)，北京100193；5.天津夢得集團(tuán)今日健康乳業(yè)有限公司，天津300400)

半胱胺鹽酸鹽對泌乳中期熱應(yīng)激奶牛生產(chǎn)性能的影響

呂中旺1,2劉 輝2,3劉 威2卜登攀2*孫 鵬2王加啟1,2,4余 雄1楊開倫1王志明5于 青5

(1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊830052；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193；3.北京奶牛中心，北京100192；4.農(nóng)業(yè)部奶及奶制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(北京)，北京100193；5.天津夢得集團(tuán)今日健康乳業(yè)有限公司，天津300400)

本試驗(yàn)旨在研究散欄式飼養(yǎng)方式下，飼喂半胱胺鹽酸鹽對泌乳中期熱應(yīng)激奶牛生產(chǎn)性能的影響。選擇48頭健康荷斯坦奶牛[體重(562.25±37.85) kg，泌乳天數(shù)(123.64±10.67) d，胎次(1.23±0.42)胎，日產(chǎn)奶量(26.58±1.58) kg]，根據(jù)體重、泌乳天數(shù)、產(chǎn)奶量相同或相近的原則，隨機(jī)分成4組(每組12頭)，對照組飼喂基礎(chǔ)飼糧，試驗(yàn)組分別在基礎(chǔ)飼糧中添加半胱胺鹽酸鹽3、15、30 g/kg。預(yù)試期12 d，正試期30 d。結(jié)果顯示：隨半胱胺鹽酸鹽添加劑量的增加，奶牛呼吸頻率和直腸溫度呈顯著的線性降低(P<0.05)；干物質(zhì)采食量、乳脂較正乳產(chǎn)量、能量校正乳產(chǎn)量、乳脂率、乳蛋白率均呈先升高后降低的顯著的二次曲線變化(P<0.05)，并且以添加3 g/kg組的效果較好；正試期末，3、15 g/kg組血清甲狀腺素濃度顯著低于對照組(P<0.05)，15 g/kg組血清皮質(zhì)醇濃度顯著高于對照組(P<0.05)。結(jié)果提示，半胱胺鹽酸鹽能有效緩解散欄飼養(yǎng)的泌乳中期奶牛熱應(yīng)激，提高產(chǎn)奶量和乳品質(zhì)，本試驗(yàn)條件下，飼糧中添加3 g/kg半胱胺鹽酸鹽較為適宜。

半胱胺鹽酸鹽；熱應(yīng)激；產(chǎn)奶量；乳成分；血清激素

半胱胺具有耗竭體內(nèi)生長抑素，減弱其對生長激素分泌的抑制作用，能使體內(nèi)生長激素和胰島素等分泌提高；也能通過抑制多巴胺向去腎上腺素的轉(zhuǎn)化過程和調(diào)控β-內(nèi)咖肽的水平等提高生長激素的分泌[1]。生長激素對促進(jìn)動(dòng)物生長和泌乳等有重要的生理作用。近年來國內(nèi)外研究證明，半胱胺可以促進(jìn)家禽、豬、魚、肉羊、水牛生長發(fā)育，有效提高其生產(chǎn)性能[2-7]。反芻動(dòng)物飼糧中單獨(dú)添加半胱胺試驗(yàn)研究報(bào)道較多，并且取得很多較好的成果。由于可促進(jìn)乳腺發(fā)育和導(dǎo)管生長[8]，飼喂半胱胺可提高奶牛產(chǎn)奶量，改善乳品質(zhì)[9-10]。此外，其可提高星形細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞熱休克蛋白(HSP)水平[11]，減輕體外受精時(shí)熱休克引起的精子損傷和卵母細(xì)胞氧化應(yīng)激[12]。半胱胺鹽酸鹽(cysteamine hydrochloride，CSH)是采用超分子技術(shù)由β-環(huán)糊精包被的飼料添加劑。泌乳后期熱應(yīng)激奶牛飼喂CSH后體溫降低，產(chǎn)奶量提高[13-14]，舍飼栓系條件下，處于泌乳中期的熱應(yīng)激奶牛飼喂CSH后血清三碘甲腺原氨酸(T3)濃度降低，乳脂較正乳產(chǎn)量和乳脂率提高[15]。但CSH使用對熱應(yīng)激情況下奶牛泌乳性能影響效果國內(nèi)外報(bào)道較少，有必要繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)研究。本試驗(yàn)將從生產(chǎn)性能、呼吸頻率和直腸溫度等方面展開，評價(jià)在散欄飼養(yǎng)條件下，不同劑量CSH對泌乳中期熱應(yīng)激奶牛的應(yīng)用效果,這一研究成果具有一定實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，對提高奶牛營養(yǎng)物質(zhì)有效利用和生產(chǎn)性能具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

CSH是采用微膠囊包裹技術(shù)制得的乳白色微顆粒，主體材料為β-環(huán)狀糊精，有效成分含量為30%，由上海華擴(kuò)達(dá)生化科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物

選擇48頭健康荷斯坦奶牛[體重(562.25±37.85) kg，泌乳天數(shù)(123.64±10.67) d，胎次(1.23±0.42)胎，日產(chǎn)奶量(26.58±1.58) kg]為試驗(yàn)動(dòng)物。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)(randomized block design)，根據(jù)體重、胎次、泌乳階段、產(chǎn)奶量相同或相近的原則，將48頭奶牛隨機(jī)分成4組，每組12頭。對照組飼喂基礎(chǔ)飼糧，試驗(yàn)組在基礎(chǔ)飼糧中分別添加3(CSH3組)、15(CSH15組)、30 g/kg CSH(CSH30組)。預(yù)試期12 d，正試期30 d。

1.4 基礎(chǔ)飼糧與飼養(yǎng)管理

基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1，營養(yǎng)水平滿足或超過日產(chǎn)奶量25 kg的營養(yǎng)需要。試驗(yàn)牛群采用全混合日糧(TMR)形式飼喂，每天飼喂3次(06:30、13:30和18:30)，采用阿菲金管道式擠奶系統(tǒng)，每天擠奶3次(05:00、13:00和21:00)，采用散欄式飼養(yǎng)方式。用擋板隔開料槽，飼喂時(shí)將CSH按照每組添加劑量均勻拌于TMR中，飼喂后推1次料，自由采食，自由飲水。

1.5 樣品采集與指標(biāo)測定

1.5.1 溫濕度指數(shù)(THI)

分別在每組牛料槽中部距離地面1.5 m處安裝溫濕度計(jì)，每天05:30、13:30、21:30記錄牛舍溫度、濕度，計(jì)算THI。

式中：T為溫度(℃);R為相對濕度(%)。

1.5.2 呼吸頻率與直腸溫度

正試期前1周和正試期每周，連續(xù)3 d，每天07:30、14:00、21:30測定單頭牛呼吸頻率和直腸溫度(包括雨天)。用計(jì)時(shí)器人工記錄每分鐘呼吸次數(shù)，用電子體溫表測定直腸溫度。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

每千克預(yù)混料含有 One kg of premix contained the following：VA 320 000 IU,VD 110 000 IU,VE 1 610 IU,Fe 805 mg,Cu 805 mg,Zn 4 024 mg,Mn 805 mg,Se 27 mg,I 48 mg,Co 11 mg。

1.5.3 干物質(zhì)采食量

試驗(yàn)期每周連續(xù)3 d，每天3次測定單頭牛采食量。測定方法是逐頭牛飼喂等量TMR，固定牛采食位置，讓其自由采食，1.0～1.5 h時(shí)推料1次，采食2 h逐頭稱重剩料，計(jì)算每頭牛每天采食量，同時(shí)采集TMR和每組剩料樣品，將每天的樣品用四分法縮樣，-20 ℃存樣。65 ℃烘48 h測定初水分，粉碎過20目篩，四分法縮樣，取約300 g再次粉碎，過40目篩，105 ℃烘4 h測定干物質(zhì)含量，計(jì)算干物質(zhì)采食量。

1.5.4 產(chǎn)奶量及乳成分

阿菲金系統(tǒng)每天自動(dòng)記錄產(chǎn)奶量，擠奶時(shí)觀察系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，做好異常情況記錄。每隔7 d采集1次奶樣，將早、中、晚3次的奶樣按4∶3∶3混合，每次采集50 mL，加入重鉻酸鉀防腐，用FOSS乳成分分析儀及體細(xì)胞儀測定乳脂率、乳蛋白率、乳糖率和乳體細(xì)胞數(shù)，在農(nóng)業(yè)部奶及奶制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(北京)完成。計(jì)算4%乳脂較正乳產(chǎn)量和能量較正乳產(chǎn)量。計(jì)算公式如下：

乳脂較正乳(4% FCM)產(chǎn)量(kg/d)=0.4×產(chǎn)奶量(kg/d)+15×乳脂產(chǎn)量(kg/d)[17]；
能量校正乳(ECM)產(chǎn)量(kg/d)=0.327×產(chǎn)奶量(kg/d)+12.95×乳脂產(chǎn)量(kg/d)+7.20×乳蛋白產(chǎn)量(kg/d)[18]。

1.5.5 血清激素濃度

在正試期前1 d和最后1 d，試驗(yàn)牛尾根采集血液，血液樣品940×g、4 ℃離心15 min(CR22G離心機(jī)，HITACHI公司)，分離血清。采用試劑盒測定血清激素濃度，血清皮質(zhì)醇、胰島素、三碘甲腺原氨酸、甲狀腺素、甲狀腺刺激激素濃度檢測試劑盒均由北京北方生物技術(shù)研究所生產(chǎn)。

1.5.6 飼糧營養(yǎng)水平

粗蛋白質(zhì)含量采用FOSS凱氏定氮儀測定，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量采用FOSS纖維分析儀測定，粗脂肪含量采用FOSS索氏脂肪提取儀檢測，磷含量的測定采用原子吸收分光光度計(jì)法，鈣含量的測定采用GB/T 13885—2003中的方法。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)利用SAS 9.2軟件包中的PROC MIXED程序進(jìn)行方差分析，采用圖肯檢驗(yàn)(Tukey test)進(jìn)行多重比較，顯著水平為P<0.05。

2 結(jié) 果

2.1 THI

由圖1可以看出，整個(gè)試驗(yàn)期除2013年8月30日之后(日平均溫度降至25 ℃以下)的個(gè)別時(shí)間點(diǎn)外，其余時(shí)間點(diǎn)的THI均在68以上，日平均值均在72以上,而奶牛適宜THI為68以下，可見處于熱應(yīng)激狀態(tài)。

圖1 牛舍THI變化曲線

2.2 直腸溫度和呼吸頻率

由表2可知，隨著添加劑量的增加，奶牛呼吸頻率和直腸溫度均呈顯著的線性降低(P<0.05)，CSH30組達(dá)到最低，CSH3組與對照組相比呼吸頻率有所升高，但差異不顯著(P>0.05)，直腸溫度有降低的趨勢，差異也不顯著(P>0.05)。

表2 半胱胺鹽酸鹽對泌乳中期熱應(yīng)激奶牛呼吸頻率和直腸溫度的影響

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),相同或無小寫字母表示差異不顯著(P>0.05)。下表同。

Values in the same row with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no small letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.3 干物質(zhì)采食量和產(chǎn)奶量

CSH3、CSH15、CSH30組干物質(zhì)采食量比對照組分別提高約1.55、1.02、0.37 kg/d，其中CSH3、CSH15組與對照組差異顯著(P<0.05)，CSH30組較之CSH3、CSH15組顯著降低(P<0.05)(表3)；在處于嚴(yán)重?zé)釕?yīng)激的第0、1、2周CSH3組雖然干物質(zhì)采食量也降低，但一直高于其他組(圖2)。試驗(yàn)組乳脂較正乳產(chǎn)量和能量校正乳產(chǎn)量比對照組顯著提高(P<0.05)，但隨著CSH添加劑量的升高，乳脂較正乳產(chǎn)量和能量校正乳產(chǎn)量呈顯著的二次曲線變化(P<0.05)(表3)；在整個(gè)試驗(yàn)期，CSH3組產(chǎn)奶量一直保持較高水平(圖3)。

試驗(yàn)周為負(fù)值表示正試期前周數(shù)。下圖同。

Negative value of experimental weeks indicated weeks before experimental period. The same as below.

圖2 干物質(zhì)采食量變化曲線

Fig.2 Changing curve of DMI

2.4 乳成分

從表4可以看出，隨著CSH添加劑量的增加，乳脂率、乳蛋白率和乳蛋白產(chǎn)量呈先增高后降低的顯著的二次曲線變化趨勢(P<0.05)。CSH3組乳脂率比對照組提高9.61%，差異顯著(P<0.05)，CSH15與CSH30組乳脂率相較對照組提高，但差異不顯著(P>0.05)。CSH3與CSH15組乳蛋白率分別比對照組提高5.02%、3.68%，差異顯著(P<0.05)。試驗(yàn)組乳蛋白產(chǎn)量均比對照組顯著提高(P<0.05)，且隨CSH添加劑量增加呈顯著的線性升高(P<0.05)。隨添加劑量增加乳體細(xì)胞數(shù)呈顯著的線性升高(P<0.05)，但各組間差異不顯著(P>0.05)。乳糖率和乳糖產(chǎn)量各組間沒有顯著差異(P>0.05)。

圖3 產(chǎn)奶量變化曲線

2.5 血清激素濃度

由表5可見，正試期前，各試驗(yàn)組和對照組間血清皮質(zhì)醇、胰島素、三碘甲腺原氨酸、甲狀腺素、甲狀腺刺激激素濃度沒有顯著差異(P>0.05)。正試期末，隨CSH添加劑量的增加，血清皮質(zhì)醇濃度呈先升高后降低的顯著的二次曲線變化(P<0.05)，血清三碘甲腺原氨酸、甲狀腺素濃度呈先降低后升高的顯著的二次曲線變化(P<0.05)。CSH15組血清皮質(zhì)醇濃度比對照組提高27.61%，差異顯著(P<0.05)。CSH3和CSH15組血清三碘甲腺原氨酸濃度比對照組降低，但差異不顯著(P>0.05)，血清甲狀腺素濃度分別比對照組降低22.00%、25.66%，差異顯著(P<0.05)，這2組間差異不顯著(P>0.05)。CSH15和CSH30組血清胰島素濃度較對照組降低，但差異不顯著(P>0.05)。

表3 半胱胺鹽酸鹽對泌乳中期熱應(yīng)激奶牛干物質(zhì)采食量和產(chǎn)奶量的影響

表4 半胱胺鹽酸鹽對泌乳中期熱應(yīng)激奶牛乳成分的影響

表5 半胱胺鹽酸鹽對泌乳中期熱應(yīng)激奶牛血清激素濃度的影響

3 討 論

夏季炎熱環(huán)境一直是影響泌乳奶牛生產(chǎn)性能的重要因素，THI是衡量環(huán)境炎熱程度的有力指標(biāo)，當(dāng)THI大于68時(shí)奶牛就開始處于熱應(yīng)激狀態(tài)，達(dá)到76時(shí)導(dǎo)致嚴(yán)重?zé)釕?yīng)激[19]，并且THI超過72后，數(shù)值每增加1產(chǎn)奶量下降0.2 kg[20]。本試驗(yàn)測得試驗(yàn)期牛舍內(nèi)THI日平均值基本都在72以上，表明奶牛一直處于熱應(yīng)激環(huán)境。奶牛熱應(yīng)激時(shí)呼吸頻率和直腸溫度都會(huì)提高，本試驗(yàn)中添加CSH后使兩者均顯著降低，與沈贊明等[13]得到CSH降低奶牛直腸溫度的結(jié)果一致。

胰島素可使乳腺血流量增加，氨基酸利用率和葡萄糖攝取量提高，從而提高產(chǎn)奶量和乳蛋白產(chǎn)量[21-22]。本試驗(yàn)中，乳脂較正乳產(chǎn)量、能量校正乳產(chǎn)量、乳脂率、乳蛋白率均以CSH3組最高，CSH15、CSH30組相較CSH3組降低，這可能與后2組血清胰島素濃度比對照組和CSH3組低有關(guān)。前人研究證明，半胱胺可以耗竭生長抑素，促進(jìn)生長激素合成和分泌[23]，生長激素的提高能促進(jìn)乳腺發(fā)育，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)奶量提高，并且具有提高乳脂、乳蛋白合成的能力。但有研究表明，高劑量的半胱胺可能抑制生長激素分泌[24]。本試驗(yàn)中當(dāng)CSH添加劑量達(dá)到15、30 g/kg時(shí)，產(chǎn)奶量比添加劑量為3 g/kg時(shí)低，可能由于15、30 g/kg CSH抑制了生長激素分泌，導(dǎo)致產(chǎn)奶量相應(yīng)地降低。

熱應(yīng)激環(huán)境下，為了降低產(chǎn)熱量，奶牛甲狀腺活動(dòng)減弱，使血液三碘甲腺原氨酸、甲狀腺素濃度降低[19]，本試驗(yàn)中，添加3、15 g/kg CSH使血清甲狀腺素濃度顯著降低，血清三碘甲腺原氨酸濃度也有降低趨勢，說明產(chǎn)熱進(jìn)一步減少，添加CHS有緩解奶牛熱應(yīng)激的作用。有研究證明，泌乳奶牛血液甲狀腺激素濃度與產(chǎn)奶量呈負(fù)相關(guān)[25]。本試驗(yàn)中，隨CSH添加劑量的增加血清三碘甲腺原氨酸、甲狀腺素濃度呈先降低后增加，而產(chǎn)奶量呈先增加后降低，與上述報(bào)道一致。皮質(zhì)醇是反映熱應(yīng)激的重要指標(biāo)，目前有關(guān)熱應(yīng)激奶牛血液質(zhì)醇濃度變化的報(bào)道不盡一致，有報(bào)道熱應(yīng)激的奶牛血液皮質(zhì)醇濃度顯著下降[26-27]；另有觀點(diǎn)認(rèn)為，血液皮質(zhì)醇濃度在急性熱應(yīng)激時(shí)呈上升趨勢，而在持續(xù)熱應(yīng)激時(shí)則呈下降趨勢[28]。前人用CSH飼喂拴系飼養(yǎng)的熱應(yīng)激奶牛對血液皮質(zhì)醇濃度未產(chǎn)生顯著影響[15]。本試驗(yàn)中添加3和15 g/kg CSH使血清皮質(zhì)醇濃度比對照組升高，15 g/kg CSH效果顯著。血液皮質(zhì)醇濃度受溫度和能量平衡的雙重調(diào)節(jié)，其升高有利于組織修復(fù)和代謝調(diào)節(jié)，總之，其對機(jī)體抵抗有害刺激起著重要作用。

4 結(jié) 論

散欄式飼養(yǎng)條件下，飼喂CSH能顯著提高泌乳中期熱應(yīng)激奶牛干物質(zhì)采食量、乳脂較正乳產(chǎn)量和能量校正乳產(chǎn)量，顯著提高乳脂率和乳蛋白率，并且CSH在熱應(yīng)激奶牛上的效果具有劑量限制，本試驗(yàn)條件下，飼糧中添加3 g/kg CSH較為適宜。

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*Corresponding author， professor, E-mail： budengpan@126.com

(責(zé)任編輯 王智航)

THI=0.81T+(0.99T-14.3)R+46.3[16]。

Effects of Cysteamine Hydrochloride on Performance of Heat-Stressed Mid-Lactating Dairy Cows

LYU Zhongwang1,2LIU Hui2,3LIU Wei2BU Dengpan2*SUN Peng2WANG Jiaqi1,2,4YU Xiong1YANG Kailun1WANG Zhiming5YU Qing5

(1.CollegeofAnimalScience,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China; 2.StateKeyLaboratoryofAnimalNutrition,InstituteofAnimalScience，ChineseAcademyofAgriculturalScience,Beijing100193,China; 3.BeijingDairyCattleCenter,Beijing100192,China; 4.MinistryofAgriculture-MilkandDairyProductInspectionCenter(Beijing)，Beijing100193,China; 5.JinrijiankangDairyCo.,Ltd.,TianjinMengdeGroup,Tianjin300400,China)

This study aimed at researching the effects of cysteamine hydrochloride (CSH) on performance of mid-lactating cows suffered from heat stress in free stall barn. Forty-eight healthy mid-lactation Holstein dairy cows with body weight of (562.25±37.85) kg, milk yield of (26.58±1.58) kg, (1.23±0.42) parities and (123.64±10.67) d in milk were randomly divided into 4 groups (12 cows per group). Cows in 4 groups were fed diets containing 0 (control), 3, 15 and 30 g/kg CSH in diet, respectively. The pre-trial lasted for 12 d, and the trial lasted for 30 d. The results showed as follows: with the increase of CSH supplemental level, respiratory rate and rectal temperature was linearly significantly reduced (P<0.05); dry matter intake, 4% fat-corrected milk yield, energy-corrected milk yield, milk fat percentage and milk protein percentage were quadratically significantly change of firstly increased and then decreased (P<0.05)， and 3 g/kg group showed better effects； at the end of trial period, compared with control group, serum thyroxin concentration in 3 and 15 g/kg groups was significantly decreased (P<0.05), and serum cortisol concentration in 15 g/kg group was significantly increased (P<0.05). The results indicate that CSH can effectively relief heat stress of mid-lactating cows in free stall barn, and increase milk yield and milk quality. The optimum CSH supplemental level in diet is 3 g/kg under the conditions in the present study.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2017, 29(8)：2777-2784]

cysteamine hydrochloride; heat-stress; milk yield; milk composition; serum hormone

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.08.021

2017-02-01

“十二五”科技支撐(2012BAD12B02-5)；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程(ASTIP-IAS07)

呂中旺(1980—)，男，安徽金寨人，博士研究生，從事奶牛營養(yǎng)代謝與牛奶品質(zhì)調(diào)控研究。E-mail： lvzhongwang@sina.com

*通信作者:卜登攀，研究員，博士生導(dǎo)師，E-mail： budengpan@126.com

S823；S816.7

A

1006-267X(2017)08-2777-08