全混合日糧物理有效中性洗滌纖維水平對泌乳中期奶牛瘤胃液和乳中脂肪酸組成的影響

王碭碭　趙會會　肖凱麗　姚軍虎　曹陽春

(西北農林科技大學動物科技學院，楊凌 712100)

粗飼料是反芻動物飼糧中的重要組成成分，是保證反芻動物生理健康和生產性能的關鍵。研究表明，不僅飼糧中中性洗滌纖維(NDF)含量影響瘤胃健康，同時飼料的物理(如粒度)與化學特性在很大程度上也能夠影響反芻動物咀嚼和瘤胃發(fā)酵[1]。因而，Mertens[2]提出的物理有效中性洗滌纖維(peNDF)概念得到越來越多的重視。Li等[3]經過Meta分析得出，飼糧1.18 mm孔徑篩上物peNDF(peNDF1.18)含量為27.59%～35.26%，飼糧8.00 mm孔徑篩上物peNDF(peNDF8.00)含量為12.83%～18.80%時能夠保證奶牛瘤胃健康、較高的干物質采食量(DMI)、產奶量和泌乳率。目前，國內大多以高精料飼糧飼喂泌乳奶牛。而在實際生產中，由于全混合日糧(TMR)制作不規(guī)范、攪拌時間不統(tǒng)一，導致TMR peNDF水平也就有所變化，造成同一配方制成的TMR在實質上并不相同。研究表明，提高飼糧peNDF水平可提高泌乳奶牛的瘤胃液pH、咀嚼活動和消化率，并影響乳蛋白和乳脂含量[4-5]。但是，對于peNDF的生理作用了解不充分導致迄今為止它沒有成為評價飼糧纖維充足性的常規(guī)指標。

乳及乳制品已經成為人們日常生活中不可或缺的優(yōu)質營養(yǎng)補充食品。然而乳中飽和脂肪酸(SFA)含量較高，不飽和脂肪酸(UFA)含量較低，而普遍認為攝入過多的SFA對人體健康有不利影響[6]。因此，如何提高乳中UFA含量，使其更加符合人體健康需求是乳業(yè)生產中的研究熱點。Colman等[7]研究表明，低peNDF誘導的亞急性瘤胃酸中毒提高了乳中奇數(shù)脂肪酸[十五烷酸(C15∶0)、珍珠酸(C17∶0)和順9珍珠烯酸(C17∶1cis9)]及反10油酸(C18∶1trans10)的含量，并降低反11油酸(C18∶1trans11)和主要的支鏈脂肪酸含量。Wales等[8]研究發(fā)現(xiàn)，放牧奶牛額外添加精料可顯著增加乳中葵酸(C10∶0)、月桂酸(C12∶0)、肉豆蔻酸(C14∶0)、n6亞油酸(C18∶2n-6)含量，顯著降低乳中丁酸(C4∶0)含量。本研究旨在研究TMR peNDF水平對泌乳中期奶牛瘤胃液和乳中脂肪酸組成的影響，為確定生產實踐中泌乳中期奶牛適宜的peNDF需要量提供科學依據。

1　材料與方法

1.1　TMR

將精料、苜蓿干草、全棉籽、全株玉米青貯按比例混合，精粗比為60∶40，TMR組成及營養(yǎng)水平見表1。通過控制TMR混合機攪拌時間(10、18、60 min)制成高(11.25%，H-peNDF組)、中(10.56%，M-peNDF組)、低(9.02%，L-peNDF組)3個peNDF水平的TMR(表2)。

1.2　試驗動物與試驗設計

選取30頭、2胎次、體重約650 kg、產后(120±8) d、日均產奶量(33.03±1.59) kg、體況相近的健康荷斯坦奶牛為試驗對象。采用單因素試驗設計，將30頭奶牛隨機分為3組，分別飼喂高、中、低peNDF水平的TMR，每組10頭。預試期21 d，正試期6 d。每日飼喂2次(08:00及15:00)保證食槽中有至少5%的剩料，每日擠奶3次(00:00—01:00、07:00—08:00及14:00—15:00)，單欄栓系飼養(yǎng)，自由飲水。

1.3　樣品采集

1.3.1TMR樣品的采集

于正試期第1～3天連續(xù)3 d采集TMR樣品，65 ℃烘干，經40目篩粉碎后，置于-20 ℃保存中待測。

表1　TMR組成及營養(yǎng)水平

1)購自奧特奇生物制品有限公司 Brought from Alltech biochemical regent Co., Ltd.

2)每千克預混料含One kilogram of premix contained the following：Cu 350 mg，F(xiàn)e 2 200 mg，Zn 1 800 mg，Mn 800 mg，I 130 mg，Se 30 mg，Co 50 mg，VB140 mg，VB121 mg，煙酸 nicotinic acid 1 000 mg，泛酸pantothenic acid 700 mg，VK345 mg，VA 200 000 IU，VD3 4 500 IU，VE 6 500 IU。

3)泌乳凈能為計算值，由CPM-Dairy 3.8.0.1軟件計算得出，其他營養(yǎng)水平為實測值。NELwas a calculated value, and was calculated by CPM-Dairy 3.8.0.1, while the other nutrient levels were measured values.

1.3.2瘤胃液樣品的采集

于正試期第1～3天連續(xù)3 d采集瘤胃液。采用瘤胃穿刺法[9]采集試驗組每頭泌乳中期奶牛的瘤胃液200 mL，將采集好的瘤胃液進行冷凍干燥，并將干燥樣品置于4 ℃中保存。

表2　不同攪拌時間下TMR的peNDF水平(干物質基礎)

同行數(shù)據無字母或相同字母肩標表示差異不顯著(P>0.05)，不同小寫字母肩標表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

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

1.3.3奶樣的采集

于正試期的第4～6天連續(xù)3 d采集試驗動物奶樣。每天擠奶時采集50 mL奶樣，將3個時段采集的奶樣按3∶3∶4混勻后進行冷凍干燥處理，將干燥樣品置于4 ℃中保存。

1.4　測定指標及方法

1.4.1TMR的peNDF水平

TMR的peNDF水平采用Heinrichs等[10]制作的賓夕法尼亞篩(PSPS)測定，PSPS共分為4層(上面3層篩網的孔徑分別為19.00、8.00和1.18 mm，最下面為篩底)。測定方法參照White等[11]進行，具體如下：將PSPS按照孔徑大小依次向下排列，取200 g TMR樣品置于最上層篩。PSPS共進行水平振蕩40次(每個方向5次，共進行2組)，振蕩頻率為1次/s或水平振蕩距離大于17 cm，振蕩過程中不允許出現(xiàn)垂直振動。振蕩結束后，稱量每層篩上樣品DM含量。pef8.00為2層篩上物[>8.00 mm]的DM占TMR的DM的比例。

peNDF8.00(%)=pef8.00×NDF含量。

1.4.2TMR營養(yǎng)水平

采用常規(guī)法測定TMR樣品的干物質(DM)、粗蛋白質(CP)、粗脂肪(EE)、淀粉、NDF和酸性洗滌纖維(ADF)含量[12-13]。

1.4.3瘤胃液和乳中脂肪酸含量

參照Sun等[14]方法對瘤胃液樣品和乳樣進行脂肪酸含量測定的前處理，采用Agilent 7820A氣相色譜儀測定。色譜條件為：毛細柱Supelco SP-2560；毛細管100 m×0.25 mm，0.20 μm，檢測器為火焰氫離子檢測器(FID)。最高使用溫度為250 ℃，載氣為氮氣，流速為20 cm/s；柱箱溫度140 ℃保持5 min，然后4 ℃/min的速率升高至240 ℃。進樣方式為分流進樣，分流比為50∶1，進樣量為1 μL，以十九烷酸(C19∶0)為內標，ME93、BR2、BR3、37種混標為外標。

1.5　數(shù)據統(tǒng)計分析

數(shù)據基本處理用Excel 2010軟件進行，采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件中的ANOVA程序進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，LSD法多重比較，以P<0.05作為顯著性判斷依據。

2　結　果

2.1　TMR的peNDF水平對瘤胃液脂肪酸組成的影響

由表3可知，隨peNDF水平的提高，瘤胃液中C14∶0、反9肉豆蔻烯酸(C14∶1trans9)、C17∶0、順6油酸(C18∶1cis6)含量降低，異棕櫚酸(C16∶0iso)、反9棕櫚烯酸(C16∶1trans9)含量上升，H-peNDF組和L-peNDF組差異顯著(P<0.05)，其余脂肪酸含量差異不顯著(P>0.05)。

2.2　TMR的peNDF水平對乳中脂肪酸組成的影響

由表4可知，隨peNDF水平的提高，乳中順9肉豆蔻烯酸(C14∶1cis9)、順10十五烯酸(C15∶1cis10)、順10十七烯酸(C17∶1cis10)、順11油酸(C18∶1cis11)、反9,12亞油酸(C18∶2trans9,12)含量降低，異肉豆蔻酸(C14∶0iso)、C16∶0iso含量顯著上升，H-peNDF組和L-peNDF組差異顯著(P<0.05)。乳中短鏈脂肪酸(SCFA)含量隨著peNDF水平的提高而提高，肉豆蔻烯酸?9去飽和酶指數(shù)、油酸?9去飽和酶指數(shù)隨著peNDF水平的降低而提高，H-peNDF組和L-peNDF組差異顯著(P<0.05)。

表3　TMR的peNDF水平對瘤胃液脂肪酸含量的影響

肉豆蔻烯酸?9去飽和酶指數(shù)=肉豆蔻烯酸/(肉豆蔻酸+肉豆蔻烯酸)；油酸?9去飽和酶指數(shù)=油酸/(硬脂酸+油酸)。下表同。

C14∶1 ?9-desaturase index=C14∶1/(C14∶0+C14∶1); C18∶1 ?9-desaturase index=C18∶1/(C18∶0+C18∶1). The same as below.

表4　TMR的peNDF水平對乳中脂肪酸含量的影響

續(xù)表4項目 Items組別 GroupsH-peNDFM-peNDFL-peNDF標準誤SEMP值 P-value不飽和脂肪酸 UFA29.61630.06530.9850.4810.513飽和脂肪酸/不飽和脂肪酸 SFA/UFA2.3812.3522.2591.9610.613支鏈和奇數(shù)碳原子脂肪酸 OBCFA4.3214.4744.5620.0850.521短鏈脂肪酸 SCFA3.498a3.496a3.158b0.0470.047中鏈脂肪酸 MCFA55.83455.46055.8860.4510.945長鏈脂肪酸 LCFA40.66941.04440.9560.5590.964共軛亞油酸 CLA3.1003.1103.0000.0830.831肉豆蔻烯酸9去飽和酶指數(shù) C14∶1 9-desaturase index0.060b0.067b0.083a0.3460.013油酸9去飽和酶指數(shù) C18∶1 9-desaturase index0.661b0.668b0.707a0.6910.007

3　討　論

研究表明，纖維素作為反芻動物的一種必需營養(yǎng)素，它能夠為反芻動物提供大量的能源，維持瘤胃正常功能、動物健康和生產性能。但以NDF作為評判纖維的指標來指導奶牛TMR配制，結果卻并不理想。這主要是由于TMR加工不當(未考慮TMR物理有效性)可能會導致奶牛的代謝疾病或者低生產效率。但peNDF水平并不是越高越好，Beauchmin等[15]認為，當TMR的peNDF水平過低或者TMR粉碎過細時，顆粒大小對動物的咀嚼時間、瘤胃液pH和纖維消化率有顯著的影響。李飛[16]研究發(fā)現(xiàn)，當TMR的peNDF8.00水平高于18.8%時，奶牛干物質采食量迅速下降。因此，研究在保證奶牛較高干物質采食量、乳脂率和瘤胃健康的前提下適宜的peNDF推薦水平非常必要。研究發(fā)現(xiàn)，降低粗飼料長度或粗飼料比例可顯著降低TMR的peNDF水平，從而導致反芻時間及唾液分泌量減少，引起瘤胃液pH下降[17-18]。本研究在前人基礎上進一步探究TMR的peNDF水平對脂肪酸組成的影響，在保證奶牛健康的前提下，適當拓寬TMR的peNDF水平，發(fā)現(xiàn)不同peNDF水平可影響瘤胃液和乳中脂肪酸組成。

瘤胃是反芻動物脂類消化代謝的主要場所，包括脂解、不飽脂肪酸的氫化和微生物脂肪的合成。所以，飼糧脂肪酸的組成、瘤胃微生物的種類以及其所分泌的與脂解和氫化有關的酶的活性對瘤胃脂肪酸組成都有著影響，同時瘤胃脂肪酸組成也可以反映飼糧脂肪酸組成和瘤胃微生物對飼糧多不飽和脂肪酸的代謝結果[15,19]。本試驗中，瘤胃液中SFA含量隨著TMR的peNDF水平升高而降低，但變化不顯著，部分SFA含量變化規(guī)律與其一致，隨著peNDF水平的升高而降低，如C14∶0與C17∶0。而UFA含量變化規(guī)律不統(tǒng)一，C14∶1trans9、C18∶1cis6隨著TMR的peNDF水平升高而顯著降低，C16∶1trans9隨著TMR的peNDF水平的升高而升高。本課題組前期研究表明，高、中、低peNDF組的泌乳中期奶牛瘤胃液pH分別為6.04、5.75、5.66，且瘤胃液pH隨著peNDF水平的降低而降低[20]。Ribeiro等[21]研究表明，較低的瘤胃液pH會抑制瘤胃內脂肪的水解以及UFA的氫化速率。Troegeler-Meynadier等[22]指出，瘤胃液pH<6.0時C18∶2n-6的消失速率要低于瘤胃液pH>6.5時，并指出當瘤胃液pH為中性時更有利于C18∶2n-6的氫化。體外研究表明，瘤胃真菌產生共軛亞油酸(CLA)的最佳pH為7.0，該條件下CLA的產量高于pH為6.5和6.0時的產量[7]。也有研究表明，在瘤胃液pH為6.0時，C18∶2n-6氫化為C18∶1trans11的過程用時72 h，而在pH為6.5和7.0時氫化所用的時間分別是24和48 h[23]。已有研究表明，脂肪酸的來源、不飽和程度、酯化程度、構象、長度及組成會影響脂肪酸氫化程度，并且脂肪酸的氫化受多種微生物的影響[24]。在本試驗條件下，TMR的peNDF水平不同導致瘤胃液pH的變化，進而影響脂肪酸的氫化程度、路徑和脂肪酸脂解。另外瘤胃液pH的變化可能會改變瘤胃微生物區(qū)系，直接影響瘤胃脂肪酸的代謝，或通過影響微生物產生的脂肪酸氫化相關酶的活性。但目前有關peNDF水平對瘤胃微生物的作用機制的研究較少，相關證據仍待補充。

本研究發(fā)現(xiàn)，乳中SCFA含量及油酸?9去飽和酶指數(shù)、肉豆蔻烯酸?9去飽和酶指數(shù)隨TMR的peNDF水平的提高而顯著提高，即泌乳中期奶牛采食低peNDF水平TMR能顯著降低乳中SCFA含量以及CLA向SFA轉化，這對人們食用是有益的；同時，增加了對人體有害的SFA C14∶0向對人體有益的UFA肉豆蔻烯酸(C14∶1)的轉化。C18∶1cis11、C18∶2trans9,12隨著TMR的peNDF水平提高而降低，C16∶0iso隨著TMR的peNDF水平的提高而提高，與Alzahal等[15]發(fā)現(xiàn)的C16∶0 iso含量變化不顯著不一致，但本試驗中C18∶1cis11、C18∶2trans9,12含量的變化與油酸?9去飽和酶指數(shù)的變化是一致的。本研究發(fā)現(xiàn)，乳中C14∶0iso隨著TMR的peNDF水平提高而升高，這與Li等[25]研究結果一致。TMR的peNDF水平對乳腺?9去飽和酶指數(shù)有顯著影響，從而對相應的脂肪酸產生影響，至于不同TMR的peNDF水平通過何種途徑影響去飽和酶的活性還有待進一步研究。

4　結　論

① 泌乳中期奶牛采食低peNDF水平的TMR提高了瘤胃液中C14∶0、C14∶1trans9、C17∶0、C18∶1cis6含量，降低了C16∶0iso、C16∶1trans9含量。

② 降低了乳中SCFA含量，提高UFA C18∶1cis11、C18∶2trans9,12含量，提高了肉豆蔻烯酸?9去飽和酶指數(shù)和油酸?9去飽和酶指數(shù)。

③ 高精料條件下，低peNDF水平能改善泌乳中期奶牛乳中脂肪酸組成。