添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛泌乳性能、血漿指標和乳中褪黑素含量的影響

陳俊宏 趙 芳 魏凱敏 譚世新 楊開倫*

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，新疆肉乳用草食動物營養(yǎng)重點實驗室，烏魯木齊 830052；2.新疆天山畜牧生物工程股份有限公司，昌吉 831100)

添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛泌乳性能、血漿指標和乳中褪黑素含量的影響

陳俊宏1趙 芳1魏凱敏1譚世新2楊開倫1*

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，新疆肉乳用草食動物營養(yǎng)重點實驗室，烏魯木齊 830052；2.新疆天山畜牧生物工程股份有限公司，昌吉 831100)

本研究旨在探究在飼糧中添喂色氨酸(Trp)、過瘤胃色氨酸(RPTrp)對奶牛泌乳性能、血漿指標和乳中褪黑素(MLT)含量的影響。選取30頭3～5歲、2～3胎次、泌乳天數(shù)為(180±46) d的健康荷斯坦奶牛，隨機分為3組，分別為對照組、試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組，每組10頭。對照組飼喂全混合日糧，試驗Ⅰ、Ⅱ組在對照組基礎上分別添喂100 g/(d·頭)色氨酸和220 g/(d·頭)過瘤胃色氨酸(L-色氨酸含量≥45%)。預試期7 d，正試期60 d。結果表明：1)試驗Ⅰ、Ⅱ組產(chǎn)奶量相比于對照組分別提高了11.78%(P<0.05)和17.19%(P<0.01)；試驗Ⅰ、Ⅱ組乳糖產(chǎn)量極顯著高于對照組(P<0.01)。2)試驗Ⅰ、Ⅱ組在14：00和22:00血漿中生長激素(GH)含量極顯著高于對照組(P<0.01)；14:00時，試驗Ⅱ組血漿色氨酸含量極顯著高于對照組(P<0.01)，各組血漿褪黑素含量無顯著差異(P>0.05)；22:00時試驗Ⅱ組血漿色氨酸含量極顯著高于對照組(P<0.01)，試驗Ⅱ組血漿褪黑素含量顯著高于對照組(P<0.05)；試驗Ⅰ組在14：00和22:00血漿色氨酸、5-羥色胺(5-HT)和褪黑素的含量與對照組均無顯著差異(P>0.05)。3)05:00時試驗Ⅱ組乳中褪黑素含量極顯著高于對照組(P<0.01)；18:00時各組乳中褪黑素含量無顯著差異(P>0.05)。4)試驗Ⅰ組血漿總抗氧化能力(T-AOC)極顯著高于對照組(P<0.01)；試驗Ⅱ組血漿谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性極顯著高于對照組(P<0.01)；試驗Ⅰ、Ⅱ組血漿超氧化物歧化酶(SOD)活性極顯著高于對照組(P<0.01)；試驗Ⅱ組血漿丙二醛(MDA)含量極顯著低于對照組(P<0.01)。結果提示，添喂色氨酸[100 g/(d·頭)]、過瘤胃色氨酸[220 g/(d·頭)]能夠提高泌乳期奶牛產(chǎn)奶量、血漿GH含量及抗氧化能力，其中以添喂過瘤胃色氨酸效果較好；添喂過瘤胃色氨酸[220 g/(d·頭)]可提高血漿色氨酸含量及夜間血漿褪黑素含量，從而提高夜間奶牛乳中褪黑素含量。

色氨酸；過瘤胃色氨酸；奶牛；泌乳性能；褪黑素

褪黑素(melatonin,MLT)是由哺乳動物松果體分泌的一種吲哚類神經(jīng)內(nèi)分泌激素[1]，研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素在治療失眠、穩(wěn)定生物節(jié)律、提高免疫力，以及抗氧化、抗衰老、抗癌等方面都具有一定的生物學作用[2-3]。但由于人工合成的褪黑素可能導致機體內(nèi)分泌紊亂等副作用，其安全性還有待驗證，多數(shù)國家和地區(qū)把人工合成的褪黑素歸為藥物[4]。因此生產(chǎn)富含天然褪黑素的乳品既具有生物學意義也具有經(jīng)濟價值。色氨酸(tryptophan,Trp)作為動物體內(nèi)一種功能性必需氨基酸，同時也是褪黑素的前體物質(zhì)，在機體內(nèi)經(jīng)過羥基化、脫羧、N-乙酰化和甲基化，最終形成褪黑素[5]。Esteban等[6]研究發(fā)現(xiàn)，給大鼠口服色氨酸可顯著提高腦內(nèi)5-羥色氨酸、5-羥色胺(5-HT)和血漿褪黑素含量。Eriksson等[7]研究發(fā)現(xiàn)，奶牛血清褪黑素含量與乳中褪黑素含量呈正相關，在夜間牛乳中褪黑素含量會隨血漿褪黑素含量的升高而升高。以上研究表明，通過給奶牛添喂色氨酸，可以提高血漿色氨酸含量，從而促進褪黑素的合成。但由于色氨酸在反芻動物瘤胃內(nèi)會被大量降解，故直接給反芻動物添喂色氨酸不能達到理想的目的[8]。而通過添喂過瘤胃色氨酸(rumen-protected tryptophan,RPTrp)，可有效地避免色氨酸在瘤胃內(nèi)被降解[9]，增加血液中色氨酸的含量及褪黑素的合成量，從而提高乳中褪黑素的含量。因此本試驗以泌乳期荷斯坦奶牛為研究對象，研究添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對泌乳期荷斯坦奶牛血漿及乳中褪黑素含量的影響，并探究添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛泌乳性能、血漿激素含量及抗氧化指標的影響。

1 材料與方法

1.1試驗時間與地點

試驗于2016年10—12月在新疆維吾爾自治區(qū)昌吉市阿什里鄉(xiāng)天山畜牧生物工程股份有限公司良繁場進行。

1.2試驗動物及試驗設計

試驗選取30頭3～5歲、2～3胎次、泌乳天數(shù)為(180±46) d的健康荷斯坦奶牛，隨機分成3組，分別為對照組、試驗Ⅰ和Ⅱ組，每組10頭牛。對照組飼喂全混合日糧(TMR)，試驗Ⅰ、Ⅱ組在對照組基礎上分別添喂100 g/(d·頭)色氨酸(購自希杰印度尼西亞有限公司，純度≥98%)和220 g/(d·頭)過瘤胃色氨酸(購自北京亞禾營養(yǎng)高新技術有限公司，色氨酸含量≥45%，過瘤胃率≥85%)。2種添加物均等量分為2份，分別于每天11:00和19:00添喂。預試期7 d，正試期60 d。在預試期注意觀察奶牛的健康狀況，乳房炎發(fā)病情況及奶牛對添加劑的采食情況。正試期時，添加色氨酸和過瘤胃色氨酸時與少量TMR均勻混合后進行單槽飼喂，每天記錄各組奶牛產(chǎn)奶量。于試驗第1、30、60天進行乳樣和血漿樣的采集。

1.3飼養(yǎng)管理

試驗期間，對照組與試驗組試驗動物均在同一圈舍飼養(yǎng)。每天11:00和19:00，定時飼喂TMR，試驗動物自由采食，自由飲水，在圈舍自由活動，每天定時清糞，保持圈舍的清潔。TMR組成及營養(yǎng)水平見表1。

1)每千克預混料含有One kg of premix contained the following：Cu 3 230 mg，Zn 5 950 mg，Mn 4 850，I 120 mg，Se 150 mg，Co 90 mg，VA 804 800 IU，VD3188 800 IU，VE 4 600 IU，煙酸 nicotinic acid 800 mg。

2)泌乳凈能為計算值，其他營養(yǎng)水平為實測值。NELwas a calculated value, while the other nutrient levels were measured values.

1.4樣品的采集

試驗期間每天進行3次機械擠奶，記錄各組奶牛24 h產(chǎn)奶量，正試期第1、30、60天05:00和18:00采集乳樣，分裝于6個5 mL Eppendorf管中(每管4 mL)，標記后-20 ℃保存待測。

在正試期第1、30、60天分別于14:00和22:00采集血漿樣。在奶牛采食期間保定，通過尾靜脈采集血樣，每頭牛采血15 mL，分裝于5 mL的肝素鈉抗凝管中，在3 500 r/min離心15 min，用移液槍吸取血漿，分裝于2 mL Eppendorf管中(每管1.5 mL)，標記后-20 ℃保存待測。

1.5樣品的測定及方法

TMR干物質(zhì)(dry matter，DM)的含量采用常規(guī)飼料分析方法進行測定[10]；鈣(calcium，Ca)含量采用鄰甲酚酞比色法進行測定[11]；磷(phosphorus，P)含量采用定磷法進行測定；中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)含量采用纖維分析儀(ANKOM公司，美國)進行測定；粗蛋白質(zhì)(crude protein，CP)含量采用快速定氮儀(Elementar公司，德國)，并嚴格按照儀器的操作方法進行測定。

乳脂、乳蛋白和乳糖產(chǎn)量采用乳成分分析儀(MilkoScan FT+)(丹麥福斯有限公司)進行分析。乳中褪黑素及血漿中5-HT、褪黑素、促卵泡素(FSH)、促黃體素(LH)、生長激素(GH)、催乳素(PRL)含量采用酶聯(lián)免疫吸附測定法測定，血漿中丙二醛(MDA)含量，過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性及總抗氧化能力(T-AOC)采用比色法測定，樣品均送至北京華英生物技術研究所測定。血漿中色氨酸含量測定參考謝占武等[12]的比色法進行。

1.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用SAS 8.0中Mixed混合模型統(tǒng)計，固定效應有試驗處理、時間及二者之間的交互作用。方差結構采用復合對稱性協(xié)方差(CS)，數(shù)據(jù)采用最小二乘平均值表示，P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著，采用LS-means進行多重比較。

2 結果與分析

2.1添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛產(chǎn)奶量、乳成分的影響

由表2可知，試驗Ⅰ、Ⅱ組產(chǎn)奶量與對照組相比分別提高了11.78%(P<0.05)和17.19%(P<0.01)，試驗Ⅰ組與Ⅱ組相比差異不顯著(P>0.05)，時間對產(chǎn)奶量無顯著影響(P>0.05)，組別與時間對產(chǎn)奶量也無顯著的互作效應(P>0.05)。試驗Ⅰ、Ⅱ組的乳脂率、乳脂產(chǎn)量、乳蛋白率、乳蛋白產(chǎn)量和乳糖率與對照組相比，差異均不顯著(P>0.05)。試驗Ⅰ、Ⅱ組的乳糖產(chǎn)量與對照組相比分別提高了14.66%(P<0.01)和17.96%(P<0.01)。各組間的乳尿素氮含量差異均不顯著(P>0.05)。時間對乳蛋白率和乳蛋白產(chǎn)量有極顯著影響(P<0.01)，對其余乳成分無顯著影響(P>0.05)，組別與時間對乳成分也無顯著的互作效應(P>0.05)。

表2 添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛產(chǎn)奶量、乳成分的影響

續(xù)表2項目Items組別Groups對照ControlⅠⅡ時間Time/d13060SEMP值P-value組別Groups時間Time組別×時間Groups×time乳蛋白產(chǎn)量Milkproteinyield/(g/d)748.89864.08840.03786.28Bb908.03Aa758.69Bb31.780.02920.00290.5561乳糖率Lactoserate/%4.774.924.854.874.814.870.060.18320.69650.8227乳糖產(chǎn)量Lactoseyield/(g/d)994.14Bb1139.87Aa1172.66Aa1089.211150.341067.1239.330.00420.30550.4581乳尿素氮含量MUNcontent/(mg/dL)18.1418.1018.3816.9118.6719.050.790.96250.12460.9687

同行數(shù)據(jù)肩標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，相同或無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), and with different capital letter superscripts mean extremely significant difference (P<0.01), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛血漿激素含量的影響

由表3可知，試驗Ⅰ、Ⅱ組血漿PRL含量高于對照組，但各組間差異不顯著(P>0.05)。試驗Ⅰ、Ⅱ組血漿GH含量與對照組相比分別提高了11.05%(P<0.01)和14.15%(P<0.01)，試驗Ⅰ組與Ⅱ組相比差異不顯著(P>0.05)。各組間血清FSH、LH含量均差異不顯著(P>0.05)。時間對血漿GH和FSH含量有極顯著影響(P<0.01)，對PRL和LH含量無顯著影響(P>0.05)。組別與時間對血漿PRL、GH、FSH和LH含量無顯著的互作效應(P>0.05)。

表3 添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛血漿激素含量的影響

采樣時間為22:00。

Blood samples were collected at 22:00.

2.3添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛血漿色氨酸、5-HT、褪黑素含量的影響

由表4可知，在14:00時，試驗Ⅰ組血漿色氨酸含量與對照組差異不顯著(P>0.05)，試驗Ⅱ組與對照組、試驗Ⅰ組相比分別提高了29.58%(P<0.01)和31.59%(P<0.01)，時間對血漿色氨酸含量有極顯著影響(P<0.01)，組別與時間對血漿色氨酸含量也有極顯著的互作效應(P<0.01)。各組的血漿5-HT含量差異不顯著(P>0.05)，時間對血漿5-HT含量無顯著影響(P>0.05)，組別與時間也無顯著交互效應(P>0.05)。各組血漿褪黑素含量差異不顯著(P>0.05)，時間對血漿褪黑素含量有極顯著影響(P<0.01)，但組別與時間無顯著的互作效應(P>0.05)。

在22:00時，試驗Ⅰ組血漿色氨酸含量與對照組相比差異不顯著(P>0.05)，試驗Ⅱ組與對照組、試驗Ⅰ組相比分別提高了29.63%(P<0.01)和32.06%(P<0.01)，時間對血漿色氨酸含量有極顯著的影響(P<0.01)，組別與時間也有極顯著的互作效應(P<0.01)。各組血漿5-HT含量差異不顯著(P>0.05)。試驗Ⅰ組血漿褪黑素含量與對照組相比差異不顯著(P>0.05)，試驗Ⅱ組與對照組、試驗Ⅰ組相比分別提高了7.87%(P<0.05)和6.51%(P<0.05)。時間對5-HT含量和褪黑素含量有極顯著的影響(P<0.01)，但組別與時間均無顯著的互作效應(P>0.05)。

表4 添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛血漿色氨酸、5-HT、褪黑素含量的影響

2.4添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛乳中褪黑素含量的影響

由表5可知，在05:00時，試驗Ⅰ組的乳中褪黑素含量與對照組差異不顯著(P>0.05)，試驗Ⅱ組與對照組、試驗Ⅰ組相比分別提高了6.69%(P<0.01)和17.06%(P<0.01)，時間對牛乳中褪黑素含量有極顯著的影響(P<0.01)，組別與時間也有極顯著的互作效應(P<0.01)。

在18:00時，各組的乳中褪黑素含量差異不顯著(P>0.05)，時間對乳中褪黑素含量有極顯著影響(P<0.01)，組別與時間也有極顯著的互作效應(P<0.01)。

2.5添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛血漿抗氧化指標的影響

由表6可知，試驗Ⅰ組的血漿T-AOC與對照組、試驗Ⅱ組相比極顯著提高(P<0.01)，試驗Ⅱ組與對照組相比差異不顯著(P>0.05)，時間對T-AOC有極顯著的影響(P<0.01)，組別與時間也有極顯著的互作效應(P<0.01)。試驗Ⅰ組的血漿GSH-Px活性與對照組相比差異不顯著(P>0.05)，試驗Ⅱ組與對照組、試驗Ⅰ組相比，分別提高了5.43%(P<0.01)和6.14%(P<0.01)，時間對血漿GSH-Px活性有極顯著影響(P<0.01)，但組別與時間無顯著的交互效應(P>0.05)。試驗Ⅰ、Ⅱ組的血漿SOD活性與對照組相比均有所提高，差異極顯著(P<0.01)，時間組別與時間對血漿SOD活性有顯著的交互效應(P<0.05)，時間對血漿SOD活性無顯著影響(P>0.05)。各組的血漿CAT活性差異不顯著(P>0.05)，時間對CAT活性有極顯著影響(P<0.01)，但組別與時間無顯著的交互效應(P>0.05)。試驗Ⅰ組的血漿MDA含量與對照組相比差異不顯著(P>0.05)，試驗Ⅱ組與對照組、試驗Ⅰ組相比，分別降低了16.05(P<0.01)和8.11%(P<0.01)，時間對血漿MDA含量無顯著的影響(P>0.05)，組別與時間對血漿MDA含量也無顯著的交互效應(P>0.05)。

表5 添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛乳中褪黑素含量的影響

表6 添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛血漿抗氧化指標的影響

采樣時間為22:00。

Samples were collected at 22:00.

3 討 論

3.1添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛泌乳性能的影響

色氨酸作為動物體內(nèi)一種功能性必需氨基酸，不但參與動物體蛋白質(zhì)的合成，還是一種具有代謝活性的氨基酸，其代謝產(chǎn)物5-HT、褪黑素、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸和煙酸等還參與動物的采食、生長、繁殖、泌乳和抗氧化等方面的調(diào)節(jié)[13]。劉君等[14]選用20只3月齡斷奶雜交肉羊，分別添喂0、1、2和4 g/(d·頭)的過瘤胃色氨酸(L-色氨酸含量33.3%)，結果表明，添喂4 g/(d·頭)的過瘤胃色氨酸能顯著提高氮沉積和日增重，降低尿氮的排出量。Hui等[15]在給內(nèi)蒙古絨山羊添喂0、2、4和6 g/(d·頭)過瘤胃色氨酸后，提高了氮保留率和日增重，并顯著增加了羊絨生長速度。Kollmann等[16]選取了12頭泌乳瑞士褐牛，在飼糧中添喂過瘤胃色氨酸500 g/(d·頭)(L-色氨酸含量25%)，結果顯示，在有效色氨酸補喂量為125 g/(d·頭)時，顯著提高了奶牛血漿色氨酸含量及產(chǎn)奶量。本試驗在綜合以上試驗結果的基礎上，設置的過瘤胃色氨酸添喂量為220 g/(d·頭)(過瘤胃色氨酸產(chǎn)品中色氨酸含量按45%計)，有效L-色氨酸含量為100 g/(d·頭)，因此，色氨酸組的補喂量也設定為100 g/(d·頭)。

本試驗中添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸后產(chǎn)奶量分別提高了14.77%和17.19%，與前人研究結果一致?？赡苁怯捎诒驹囼災膛Ｌ幱谌焉锖笃?，胎兒生長發(fā)育很快，需消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)，以滿足胎兒生長發(fā)育的需要，所以這一時期的奶牛存在缺乏色氨酸的情況。而添喂過瘤胃色氨酸后，增加了小腸色氨酸的供應量，改善了妊娠后期奶牛色氨酸的缺乏，提高了產(chǎn)奶量。此外，添喂過瘤胃色氨酸可以使血液游離色氨酸含量升高，使通過血腦屏障的色氨酸增多，從而提高腦內(nèi)5-HT含量，促進PRL、GH等激素的分泌，作用于乳腺組織，從而促進乳汁的分泌[17]。大量的研究表明，色氨酸的代謝產(chǎn)物煙酸具有提高體內(nèi)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸含量，提高瘤胃微生物蛋白的產(chǎn)量和促進營養(yǎng)物質(zhì)的利用等多種生物學作用，從而提高產(chǎn)奶量[18]。本試驗中，添喂色氨酸后產(chǎn)奶量也有所升高可能是因為添喂色氨酸后瘤胃內(nèi)游離色氨酸增多，微生物蛋白合成量增加，增加了小腸微生物蛋白的供給，從而提高了產(chǎn)奶量。

本試驗結果表明，添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對乳脂率、乳蛋白率和乳糖率無顯著的影響，而乳脂產(chǎn)量、乳蛋白產(chǎn)量和乳糖產(chǎn)量有所增加?？赡苁怯捎趧游餅榱司S持機體自身需要會動員機體儲備，因此乳中的乳脂率、乳蛋白率和乳糖率可能不受色氨酸添加量的影響。而乳脂產(chǎn)量、乳蛋白產(chǎn)量和乳糖產(chǎn)量的增加可能是產(chǎn)奶量增加的結果，并非色氨酸的作用。

乳尿素氮是評價奶牛對飼料中蛋白質(zhì)利用率、蛋白質(zhì)和能量攝入平衡的重要指標。Leonardi等[19]分別在2個不同蛋白質(zhì)水平(16%和18%)的飼糧中添加0.07%的蛋氨酸，發(fā)現(xiàn)在同一蛋白質(zhì)水平下添加蛋氨酸對乳尿素氮含量無顯著影響。Bach等[20]的研究也表明，奶牛飼喂相同蛋白質(zhì)水平而氨基酸組成不同的飼糧，乳尿素氮含量沒有顯著差異。本試驗中，各組間乳尿素氮含量平均值為18.21 mg/dL，各組間無顯著差異，與上述研究結果一致，表明在同一蛋白質(zhì)水平飼糧中，添加色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛乳尿素氮含量無顯著影響。

3.2添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛血漿激素含量的影響

PRL和糖皮質(zhì)激素主要發(fā)揮啟動泌乳的生乳作用[21]，胰島素和GH主要在營養(yǎng)調(diào)控方面發(fā)揮維持泌乳的作用[22]。大量的研究表明，色氨酸可提高動物的機體PRL和GH含量。Charney等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在給健康的人靜脈注射色氨酸后，受試者血液PRL和GH含量顯著升高。Kasuya等[17]的研究發(fā)現(xiàn)，對牛通過靜脈注射色氨酸后，腦脊液5-HT和血漿GH含量均顯著升高。本試驗結果表明，添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸可使奶牛血漿PRL和GH含量升高，與前人研究結果一致，這主要是由于色氨酸作為5-HT的前體物質(zhì)，可使腦內(nèi)5-HT含量上升，5-HT作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，可以作用于下丘腦和垂體促進PRL和GH的釋放。此外，Kasuya等[24]的研究表明，褪黑素可以通過作用于下丘腦促進GH的分泌。色氨酸作為褪黑素的前體物質(zhì)，在體內(nèi)通過經(jīng)過羥基化、脫羧、乙?；图谆罱K形成褪黑素，從而促進GH的分泌。

在正常生理條件下，F(xiàn)SH和LH具有協(xié)同作用，刺激卵泡的發(fā)育、成熟和排卵。本試驗中，添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛血漿FSH和LH含量無顯著影響，這可能是因為試驗奶牛處于妊娠期，體內(nèi)FSH和LH含量較為穩(wěn)定。而有關色氨酸對動物繁殖性能的影響值得進一步研究。

3.3添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛血漿色氨酸、5-HT、褪黑素含量的影響

血漿游離氨基酸含量在一定程度上能夠反映動物體內(nèi)氨基酸的代謝情況，飼糧中的氨基酸到達動物小腸被吸收后，血漿中的游離氨基酸含量就會上升，血漿游離氨基酸含量與到達小腸的氨基酸量呈正相關，所以血漿游離氨基酸含量可以直接反映動物吸收氨基酸的量[25]。Ma等[26]的研究表明，在遼寧絨山羊飼糧中添加4 g/(d·頭)過瘤胃色氨酸(L-色氨酸含量33%)可顯著升高血漿色氨酸含量。Kollmann等[16]的研究表明，在給奶牛添喂500 g/(d·頭)的過瘤胃色氨酸(L-色氨酸含量25%)后，顯著提高了白天及夜間的血漿色氨酸含量，且夜間血漿色氨酸含量提高更為顯著，呈現(xiàn)夜間高白天低的趨勢，表現(xiàn)出明顯的晝夜節(jié)律性。本試驗中，添喂過瘤胃色氨酸后，14:00與22:00血漿色氨酸含量與對照組相比分別提高了29.58%和29.63%，與上述研究結果一致。

5-HT是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì)，是由色氨酸在色氨酸羥化酶和脫羧酶的作用下在5-HT神經(jīng)元合成[27]。本試驗結果表明，添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對血漿5-HT含量無顯著影響，且白天與夜間5-HT含量也沒有明顯的晝夜節(jié)律性。Kollmann等[16]的研究也表明，給奶牛添喂過瘤胃色氨酸，對其血漿5-HT含量沒有顯著影響。與本試驗結果一致。這可能是由于5-HT無法通過血腦屏障，所以外周系統(tǒng)中的5-HT含量與腦部5-HT含量是相對獨立的。大量的研究表明，提升動物的血漿色氨酸含量，可以增加腦內(nèi)5-HT的合成量，從而使大腦活動受抑制，減輕動物應激，促進睡眠，有利于降低動物的維持需要，從而提高飼料轉(zhuǎn)化效率[28-29]。而血漿色氨酸含量是否對血漿5-HT含量有影響，還有待進一步研究。

色氨酸作為褪黑素的前體物質(zhì)，在機體內(nèi)經(jīng)過羥化、脫羧、乙酰化和甲基化最終形成褪黑素。Esteban等[6]研究發(fā)現(xiàn)，給大鼠口服色氨酸可顯著提高腦內(nèi)5-羥色氨酸、5-HT和血漿褪黑素含量。Kollmann等[16]研究發(fā)現(xiàn)，給瑞士褐牛添喂500 g/(d·頭)過瘤胃色氨(L-色氨酸含量25%)酸后，夜間血漿褪黑素含量顯著上升，而白天則沒有變化。本試驗結果表明，14:00和22:00血漿褪黑素含量變化幅度較小，這與血漿色氨酸含量無顯著變化的結果一致，說明色氨酸在瘤胃內(nèi)被降解，到達小腸被動物機體吸收和利用的量非常有限。添喂過瘤胃色氨酸對14:00血漿褪黑素含量沒有影響，在22:00時血漿褪黑素含量與對照組相比顯著升高，且具有明顯的白天低夜間高的晝夜節(jié)律，與前人研究結果一致。由于色氨酸在通過血腦屏障時與血液中的酪氨酸、纈氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸等大分子中性氨基酸(large neutral amino acids，LNAA)發(fā)生競爭性吸收，添喂過瘤胃色氨酸可以提高血漿游離色氨酸含量，提高色氨酸與LNAA比值，增加進入腦部的游離色氨酸的量，從而促進5-HT以及褪黑素的合成[30]。

3.4添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛乳中褪黑素含量的影響

本試驗中，奶牛乳中褪黑素含量在15.70～20.10 pg/mL，且在05:00時各組間褪黑素含量均高于18:00時，與血漿褪黑素含量變化趨勢相同。任皓威等[31]檢測奶牛乳中褪黑素含量發(fā)現(xiàn)，白天為7～12 pg/mL，夜間為15～26 pg/mL，與本試驗的結果相近。Castro等[32]研究光照周期對奶牛血漿和乳中褪黑素含量的影響發(fā)現(xiàn)，在夜間乳中褪黑素含量會隨血漿褪黑素的含量升高而升高，但有時間延遲。Kollmann等[16]研究表明，給奶牛添喂過瘤胃色氨酸可提高夜間奶牛血漿和乳中褪黑素含量，但對白天血漿和乳中褪黑素含量沒有顯著影響。本試驗中，添喂色氨酸對牛乳中褪黑素含量無顯著影響，這也與其對血漿褪黑素含量無顯著影響結果一致。添喂過瘤胃色氨酸對18:00時奶牛乳中褪黑素含量無顯著影響，這也與其在14:00時血漿褪黑素含量無顯著變化的結果一致。添喂過瘤胃色氨酸可顯著提高05:00時牛乳中褪黑素含量，與22:00時血漿褪黑素含量顯著升高結果一致，表明牛乳中褪黑素的含量與血漿褪黑素含量呈正相關。本試驗結果表明添喂過瘤胃色氨酸可以提高血漿褪黑素含量從而提高牛乳中褪黑素含量，且乳中褪黑素含量會隨血漿褪黑素含量的變化而變化，具有相似的晝夜節(jié)律。

3.5添喂色氨酸、過瘤胃色氨酸對奶牛血漿抗氧化指標的影響

本試驗中，添喂過瘤胃色氨酸使血漿GSH-Px和SOD活性顯著增加，MDA含量顯著降低。魏宗友等[33]研究表明，隨著飼糧中色氨酸含量的升高，揚州鵝血清中SOD活性和T-AOC顯著增加。馬玉娥等[34]研究發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加0.18%的色氨酸，黃羽肉雞血清中SOD活性、谷胱甘肽(GSH)含量和GSH-Px活性顯著升高。與本試驗研究結果一致。由于色氨酸分子結構中的氨基可與氧化劑結合，阻礙氧化反應的發(fā)生，從而降低血清中MDA的含量，提高機體的抗氧化能力[35]。此外色氨酸在體內(nèi)可以合成褪黑素，Ozturk等[36]研究表明，給小鼠注射褪黑素10 mg/d，7 d后SOD活性顯著升高。?zturk等[37]研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素可以改善小鼠由中毒性肝炎引發(fā)的GSH-Px活性和GSH含量下降。本試驗結果表明，添喂過瘤胃色氨酸可以提高夜間血漿褪黑素含量，提高機體的抗氧化能力。

4 結 論

① 添喂色氨酸[100 g/(d·頭)]、過瘤胃色氨酸[220 g/(d·頭)]能夠提高泌乳期奶牛血漿GH含量、產(chǎn)奶量及抗氧化能力，其中以添喂過瘤胃色氨酸效果較好。

② 添喂過瘤胃色氨酸[220 g/(d·頭)]可提高血漿色氨酸含量及夜間血漿褪黑素含量，從而提高夜間奶牛乳中褪黑素含量。

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*Corresponding author, professor, E-mail: yangkailun2002@aliyun.com

EffectsofTryptophanandRumen-ProtectedTryptophanSupplementationsonLactationPerformance,PlasmaIndexesandMilkMelatoninContentofDairyCows

CHEN Junhong1ZHAO Fang1WEI Kaimin1TAN Shixin2YANG Kailun1*

(1.XinjiangKeyLaboratoryofMeat&MilkProductionHerbivoreNutrition,CollegeofAnimalScience,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China; 2.XinjiangTianshanAnimalHusbandryBio-EngineeringCo.,Ltd.,Changji831100,China)

This study was conducted to investigate the effects of tryptophan (Trp) and rumen-protected tryptophan (RPTrp) supplementations in diet on lactation performance, plasma indexes and milk melatonin (MLT) content of dairy cows. Thirty healthy Holstein dairy cows at 3 to 5 years of age, 2 to 3 parities, (180±46) d of lactation days were selected and randomly divided into 3 groups, which were control group, trial groups Ⅰ and Ⅱ. Cows in control group was fed a total mixed ration (TMR), and trial groups Ⅰ and Ⅱ were supplemented with 100 g/(d·head) Trp and 220 g/(d·head) RPTrp [L-tryptophan content was over 45%] based on control group, respectively. The pre-trial lasted for 7 days, and the trial lasted for 60 days. The results showed as follows: 1) Compared with control group, milk yield in trial groups Ⅰ and Ⅱ was increased by 11.78% (P<0.05) and 17.19% (P<0.01), respectively; lactose yield in trial groups Ⅰ and Ⅱ was significantly increased (P<0.01). 2) Compared with control group, plasma growth hormone (GH) content at 14:00 and 22:00 in trial groups Ⅰ and Ⅱ was significantly increased(P<0.01); at 14:00, plasma Trp content in trial group Ⅱ was significantly increased (P<0.01), but there was no significantly difference of plasma MLT content among groups (P>0.05); at 22:00, plasma Trp (P<0.01) and MLT contents (P<0.05) in trial group Ⅱ were significantly increased; in trial group Ⅰ, plasma Trp, 5-hydroxytryptamine (5-HT) and MLT contents were not significantly changed both at 14:00 and 22:00 (P>0.05). 3) Compared with control group, at 05:00, milk MLT content in trial group Ⅱ was significantly increased (P<0.01); at 18:00, there was no significant difference of milk MLT content among groups (P>0.05). 4) Compared with control group, plasma total antioxidant capacity (T-AOC) in trial group Ⅰ was significantly increased(P<0.05); plasma glutathione peroxidase (GSH-Px) activity in trial group Ⅱ was significantly increased(P<0.01); plasma superoxide dismutase (SOD) activity in trial groups Ⅰ and Ⅱ was significantly increased (P<0.01); plasma malondialdehyde (MDA) in trial group Ⅱ was significantly reduced (P<0.01). In conclusion, supplementation of Trp [100 g/(d·head)] and RPTrp [220 g/(d·head),] increases milk yield, plasma GH content and antioxidant capacity of Holstein dairy cows, and RPTrp shows better effect; supplement of RPTrp [220 g/(d·head)] elevated plasma Trp content and plasma MLT contents at night of dairy cows, and hence increase MLT content in milk at the night.[ChineseJournalofAnimalNutrition,2017,29(11)：3921-3931]

tryptophan; rumen-protected tryptophan; dairy cow; lactation performance; melatonin

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.11.012

S823

A

1006-267X(2017)11-3921-11

2017-05-03

新疆維吾爾自治區(qū)“十三五”重點學科

陳俊宏(1991—)，男，甘肅張掖人，碩士研究生，研究方向為草食動物營養(yǎng)代謝。E-mail： 63793760@qq.com

*通信作者:楊開倫，教授，博士生導師，E-mail： yangkailun2002@aliyun.com

(責任編輯 王智航)