不同類型維生素D3對(duì)奶牛產(chǎn)奶性能、血液指標(biāo)及鈣磷代謝的影響

盧 娜 宗學(xué)醒 王雅晶 邵 偉 余 雄** 李勝利**

(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)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京市生鮮乳質(zhì)量安全工程技術(shù)研究中心，北京 100193；3.內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)(集團(tuán))股份有限公司，呼和浩特 011500)

維生素D3是與機(jī)體鈣磷代謝密切相關(guān)的一種維生素，它對(duì)維持機(jī)體血液鈣、磷沉積及骨骼的礦化起著十分重要的作用。但維生素D3的生物活性很低，必須先轉(zhuǎn)化為25羥基D3，而后在腎臟中轉(zhuǎn)化為最終活性形式1,25-二羥維生素D3[1，25-(OH)2D3]。Horst等[1]和Gast等[2]報(bào)道，在奶牛飼糧中直接添加1，25-(OH)2D3能夠有效提高血漿中鈣含量和小腸對(duì)鈣的吸收率。由于1，25-(OH)2D3的半衰期很短，那么作為具有較長半衰期的維生素D3和1，25-(OH)2D3中間產(chǎn)物25羥基D3就成為研究的熱點(diǎn)[3]。廖波等[4]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧添加25羥基D3能夠顯著提高仔豬的抗病能力。研究表明，圍產(chǎn)期娟姍牛產(chǎn)犢前口服25羥基D3與口服維生素D3相比，血清中25羥基D3含量從77.50 ng/mL顯著提高到119.00 ng/mL，緩解了奶牛產(chǎn)后癱瘓[5]。目前，25羥基D3已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)，并在肉雞[6]、種鴨[7]、豬和圍產(chǎn)期奶牛等方面應(yīng)用，與普通的維生素D3相比，25羥基D3在吸收運(yùn)轉(zhuǎn)方面有突出的優(yōu)勢(shì)。但25羥基D3在泌乳奶牛中的研究較少，同時(shí)在滿足奶牛飼糧鈣需要量和鈣磷合適比例的前提下，飼糧添加25羥基D3是否可以提高原奶中鈣和磷的含量，國內(nèi)還少有相關(guān)的研究報(bào)道。因此，本試驗(yàn)通過研究飼糧中添加維生素D3和25羥基D3對(duì)奶牛產(chǎn)奶性能、血液指標(biāo)及鈣磷代謝的影響，旨在為從養(yǎng)殖源頭上提供高鈣奶源、生產(chǎn)鈣含量較高的奶制品提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用的維生素D3和25羥基D3均由帝斯曼(中國)有限公司提供，含量分別為50萬IU/g和1.25%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選用產(chǎn)奶量、胎次、乳成分和泌乳天數(shù)相近的健康的荷斯坦奶牛45頭，泌乳天數(shù)為150～220 d，隨機(jī)分為3組，每組15個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1頭牛?；A(chǔ)飼糧參照NRC(2001)配制，基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。對(duì)照組飼喂不添加任何類型維生素D3的基礎(chǔ)飼糧，試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組分別飼喂在基礎(chǔ)飼糧中添加25 000 IU/(頭·d)維生素D3和60 mg/(頭·d)25羥基D3的試驗(yàn)飼糧。維生素D3的添加量參照NRC(2001)與李新[8]、高道平等[9]的研究結(jié)果，25羥基D3添加量參照帝斯曼(中國)有限公司的推薦用量。

1.3 飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)在上海振華牛場(chǎng)進(jìn)行。奶牛飼喂全混合日糧(total mixed ration, TMR)，拴系式飼喂管理。每日分別于03:30、11:00、19:30飼喂和擠奶。試驗(yàn)期間奶牛自由飲水。試驗(yàn)期70 d，其中預(yù)試期10 d，正試期60 d。

1.4 樣品采集及處理

1.4.1 飼糧和剩料

正試期內(nèi)每15 d采集1次投喂飼糧和剩料，用于計(jì)算干物質(zhì)采食量(DMI)。采集的飼糧樣品置于65 ℃烘箱烘干48 h，回潮48 h后制成風(fēng)干樣，粉碎后保存待測(cè)。

1.4.2 糞樣和尿樣

試驗(yàn)采用全收糞尿方法[10]。在舍飼欄內(nèi)最后1次采集奶樣和血樣后連續(xù)3 d全收糞尿，混合1 d所收集的糞樣，準(zhǔn)確稱取總糞重的4%，加入1/4糞重的10%酒石酸混合均勻，制備風(fēng)干糞樣以備分析。用尿袋24 h全收尿，在集尿桶中預(yù)加200 mL 10%的稀硫酸，每天采集總尿量的10%，-20 ℃保存待測(cè)。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis) %

1)每千克礦物質(zhì)與維生素預(yù)混料含有 One kilogram of mineral and vitamin premix contained the following：VA 1 000 000 IU，VE 1 500 mg，F(xiàn)e 4 000 mg，Cu 4 000 mg，Mn 3 000 mg，Zn 12 000 mg，Se 120 mg，I 200 mg，Co 40 mg。
2)產(chǎn)奶凈能為計(jì)算值，其他營養(yǎng)水平為實(shí)測(cè)值。NELwas a calculated value, while the other nutrient levels were measured values.

1.4.3 奶樣

正試期內(nèi)每隔15 d記錄1次產(chǎn)奶量。自正試期第1天起每間隔15 d采集1次奶樣，按照早、中、晚4∶3∶3將奶樣混合，共采集100 mL。其中50 mL奶樣置于4 ℃冰箱冷藏，冷藏樣品運(yùn)送至蒙牛馬鞍山事業(yè)部實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)常規(guī)指標(biāo)；另外50 mL奶樣-20 ℃保存，用于檢測(cè)乳中鈣、磷、鎂和鋅含量。

1.4.4 血樣

正試期自第1天起每間隔15 d采集1次血樣。每組隨機(jī)挑選5頭牛，于晨飼前用普通真空采血管和肝素鋰抗凝分別進(jìn)行尾根靜脈采血5 mL，分別將采集的血樣置于4 000 r/min離心機(jī)，10 min后，將所得血清分裝在1.5 mL離心管中-20 ℃保存待測(cè)，血漿分裝在1.5 mL離心管-80 ℃保存待測(cè)。

1.5 檢測(cè)指標(biāo)及方法

1.5.1 飼糧、剩料和糞樣的營養(yǎng)成分

飼糧、剩料和糞樣中的干物質(zhì)(DM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、粗灰分(Ash)、鈣、磷含量的測(cè)定參照張麗英[11]描述的方法。

1.5.2 奶樣檢測(cè)

奶樣用于檢測(cè)乳蛋白率、乳脂率、乳糖率和乳體細(xì)胞數(shù)(SCC)，采用乳成分分析儀(Foss FT120)和體細(xì)胞測(cè)定儀(Foss 5000)測(cè)定；乳中鈣、鎂和鋅含量采用日立原子吸收分光光度計(jì)(ZA3000)測(cè)定，乳中磷含量的測(cè)定參照張麗英[11]描述的方法。

1.5.3 血液指標(biāo)

血清用于檢測(cè)堿性磷酸酶(ALP)活性及鈣、磷、鎂、甲狀旁腺激素(PTH)含量；血漿用于檢測(cè)25羥基D3、骨吸收標(biāo)志物(CTX)和骨鈣素(OC)含量。血液樣品均送至北京萊博泰瑞科技發(fā)展公司測(cè)定。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，并用Duncan氏多重比較法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，P<0.05為差異顯著，0.05≤P<0.10為有顯著趨勢(shì)，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié) 果

2.1 不同類型維生素D3對(duì)泌乳奶牛DMI、產(chǎn)奶量和乳成分的影響

由表2可知，試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組的乳蛋白、乳鈣和乳鋅含量顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，而試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組之間顯著無差異(P>0.05)。試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組SCC顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，且試驗(yàn)Ⅱ組顯著低于試驗(yàn)Ⅰ組(P<0.05)。各組之間DMI、產(chǎn)奶量和其他乳成分含量無顯著差異(P>0.05)。

表2 不同類型維生素D3對(duì)泌乳奶牛DMI、產(chǎn)奶量和乳成分的影響Table 2 Effects of different types of vitamin D3 on DMI, milk yield and milk composition of lactating dairy cows

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。下表同。
In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 不同類型維生素D3對(duì)泌乳奶牛血液指標(biāo)的影響

由表3可知，試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組血液OC含量顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，血液CTX含量顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，而試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組之間無顯著差異(P>0.05)。試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組血液25羥基D3含量較對(duì)照組有提高的趨勢(shì)(P=0.09)。各組間血液PTH、鈣、磷和鎂含量及ALP活性無顯著差異(P>0.05)。

表3 不同類型維生素D3對(duì)泌乳奶牛血液指標(biāo)的影響Table 3 Effects of different types of vitamin D3 on blood indices of lactating dairy cows

2.3 不同類型維生素D3對(duì)泌乳奶牛鈣磷代謝的影響

表4可知，試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組乳鈣排出量顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，糞鈣排出量顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，而試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組之間無顯著差異(P>0.05)。試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組的鈣、磷沉積量也顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，且試驗(yàn)Ⅱ組的鈣沉積量顯著高于試驗(yàn)Ⅰ組(P<0.05)；試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組鈣、磷表觀消化率顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。

表4 不同類型維生素D3對(duì)泌乳奶牛鈣磷代謝的影響Table 4 Effects of different types of vitamin D3 on Ca and P metabolism of lactating dairy cows

3 討 論

3.1 不同類型維生素D3對(duì)泌乳奶牛DMI、產(chǎn)奶量和乳成分的影響

Martinez等[12]在不同飼糧陰陽離子差(DCAD)的飼糧中補(bǔ)充維生素D3和鈣后發(fā)現(xiàn)，正和負(fù)DCAD的飼糧添加維生素D3和鈣對(duì)產(chǎn)后奶牛的DMI和產(chǎn)奶量均沒有顯著影響。本試驗(yàn)的飼糧是按照NRC(2001)對(duì)鈉、鉀和氯的推薦值為0.19%、1.02%和0.25%進(jìn)行配制的，折合算成DCAD為270 mEq/kg。本試驗(yàn)結(jié)果與上述試驗(yàn)結(jié)果一致，在正DCAD的飼糧中是否添加外源維生素D3對(duì)奶牛的DMI和產(chǎn)奶量并無顯著影響。

本試驗(yàn)中，試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組乳鈣、乳鋅和乳蛋白率均顯著高于對(duì)照組，各組之間乳脂、乳糖、乳磷和乳鎂的含量無顯著差異。產(chǎn)生此結(jié)果的主要原因?yàn)槿殁}、乳蛋白、乳鋅的分泌是一致的。飼糧添加維生素D3可促進(jìn)鈣在腸黏膜細(xì)胞中形成鈣結(jié)合蛋白，從而促進(jìn)鈣的主動(dòng)吸收和提高機(jī)體中鈣的沉積[2,13]，同時(shí)提高了乳鈣含量。另外，2/3的乳鈣是和蛋白質(zhì)相結(jié)合，且乳鈣含量和乳蛋白含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.725[14]。Rodríguez等[15]研究報(bào)道，牛奶中乳鈣含量和乳鋅含量呈顯著正相關(guān)。

SCC是每毫升牛奶中的體細(xì)胞數(shù)，主要包括白細(xì)胞(嗜中性白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞)和巨噬細(xì)胞等[16]。Mathieu等[17]指出，維生素D3主要是其活性形式1，25-(OH)2D3在調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體的免疫反應(yīng)中起著重要作用。維生素D主要調(diào)解T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的分化、成熟，分泌細(xì)胞因子和免疫球蛋白[18-20]。廖波等[4]報(bào)道指出，在斷奶仔豬飼糧中添加25羥基D3，可以抑制炎癥反應(yīng)，減少白細(xì)胞數(shù)。在本試驗(yàn)中，2種外源維生素D3的添加都顯著降低了SCC，其中飼糧添加25羥基D3效果更顯著。這可能是因?yàn)榫S生素D3有參與機(jī)體免疫反應(yīng)的功能，提高了乳腺的防御機(jī)能，降低了淋巴細(xì)胞等白細(xì)胞數(shù)，從而降低了SCC。

3.2 不同類型維生素D3對(duì)泌乳奶牛血液指標(biāo)的影響

血液中鈣、磷和鎂含量的高低均可反映出奶牛機(jī)體內(nèi)相應(yīng)離子代謝平衡的狀態(tài)。血液中鈣含量過低引起的低血鈣癥可導(dǎo)致奶?；既榉垦缀彤a(chǎn)乳熱等疾病[21-22]。楊玉菊[23]研究指出，奶牛通過注射維生素D和口服維生素D膠囊，均可提高血液中鈣含量，但差異不顯著。本試驗(yàn)結(jié)果與上述結(jié)果一致，通過外源添加維生素D3和25羥基D3均可略提高血清中鈣含量，但差異不顯著。Goff[24]研究表明，血液中鎂含量低下也是引起產(chǎn)乳熱病的一個(gè)重要因素，且一定程度的低血鎂癥還可影響奶牛維持鈣穩(wěn)態(tài)，造成低血鈣癥。李大剛[25]研究發(fā)現(xiàn)，將陰離子鹽和維生素D3添加在圍產(chǎn)期奶牛飼糧當(dāng)中后，奶牛在分娩時(shí)血液中鎂含量顯著上升。在本試驗(yàn)中，各組間血清鎂含量并無顯著差異，造成與他人結(jié)果不同的原因可能是試驗(yàn)動(dòng)物的生理階段不同。楊玉菊[23]還指出，同時(shí)使用維生素D3和高磷飼糧，血液中磷含量在試驗(yàn)進(jìn)行到第60天時(shí)顯著高于對(duì)照組。而本試驗(yàn)組的飼糧中的磷含量不變，僅外源添加維生素D3，所以試驗(yàn)組血清磷含量較對(duì)照組有提高，但未形成顯著差異。以上結(jié)果說明，飼糧中添加維生素D3的可有效維持奶牛機(jī)體離子穩(wěn)態(tài)。

奶牛體內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)是由多種機(jī)制共同調(diào)節(jié)完成，各個(gè)機(jī)制又由各種激素和酶共同作用。血液中PTH和25羥基D3有共同調(diào)節(jié)血鈣穩(wěn)定的作用[26]。PTH是調(diào)節(jié)骨轉(zhuǎn)換及骨骼鈣磷代謝的最為重要的肽類激素之一。鄭家三等[26]試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在圍產(chǎn)期奶牛飼糧中添加過瘤胃維生素D3后，血液中PTH和25羥基D3含量呈產(chǎn)前逐漸升高、至分娩時(shí)最高、產(chǎn)后逐漸降低的變化規(guī)律。Goff等[27]和Weiss等[28]的試驗(yàn)表明，在圍產(chǎn)期奶牛飼糧中添加25羥基D3可以影響血液PTH含量。Mc Dermott等[29]報(bào)道，在圍產(chǎn)期奶牛飼糧中維生素D3添加量達(dá)到250 000 IU/d時(shí)，可顯著增加血液中25羥基D3的含量。Horst等[1]報(bào)道，奶牛產(chǎn)犢后2 d內(nèi)，口服25羥基D3可以線性增加血液中25羥基D3的含量。Weiss等[28]研究表明，在圍產(chǎn)期奶牛產(chǎn)犢前15 d開始飼喂維生素D3和25羥基D3，至產(chǎn)犢后7 d，25羥基D3組比維生素D3組中血漿中25羥基D3的含量提高3倍以上。本試驗(yàn)在基礎(chǔ)飼糧上添加了不同類型的維生素D3，血液中PTH含量均略有上升，但差異不顯著；血液中25羥基D3的含量均提高，但差異不顯著。與其他研究者研究結(jié)論的不一致的原因主要是因?yàn)槠渌芯繉?duì)象多為圍產(chǎn)期奶牛，而奶牛在圍產(chǎn)期間因大量的鈣流失以導(dǎo)致骨鈣動(dòng)員和腸鈣吸收，體內(nèi)的鈣和激素分泌處于紊亂狀態(tài)，機(jī)體自身調(diào)節(jié)作用會(huì)刺激血液中大量PTH和25羥基D3生成，滿足奶牛泌乳的鈣需求。

血液中ALP在機(jī)體鈣的消化、吸收、分泌和骨化過程中有著重要的作用[30]。CTX存在于成熟的骨膠原，當(dāng)破骨細(xì)胞活性增強(qiáng)時(shí)骨膠原溶解釋放Ⅰ型膠原蛋白，骨吸收增強(qiáng)時(shí)CTX含量升高。OC是骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物，是骨基質(zhì)中最重要的一種特異性非膠原蛋白。血液中OC含量可反映出奶牛機(jī)體中骨鈣的流轉(zhuǎn)速度。李大剛[25]報(bào)道，飼糧中添加維生素D3沒有對(duì)血液中ALP活性造成顯著影響。趙真等[31]報(bào)道，通過對(duì)246例老年人的血液指標(biāo)監(jiān)測(cè)，隨著血液中25羥基D3含量降低，血液中OC含量呈下降趨勢(shì)，其中維生素D嚴(yán)重缺乏組血液中OC含量明顯低于維生素D3組。本試驗(yàn)中，飼糧添加維生素D3和25羥基D3對(duì)血液ALP 活性無顯著影響，但顯著提高了血液OC含量，降低了血液CTX含量，這說明說明外源維生素D3的添加有利于提高機(jī)體骨轉(zhuǎn)化效率，加強(qiáng)骨形成和緩解骨代謝障礙。

3.3 不同類型維生素D3對(duì)泌乳奶牛鈣磷代謝的影響

鈣和磷在骨骼生長和代謝過程中發(fā)揮中重要作用，是動(dòng)物骨骼生長發(fā)育和維持骨骼健康不可缺少的重要礦物元素[32]。而維生素D3在奶牛鈣磷代謝的過程中起著重要的作用，能夠促進(jìn)鈣鹽在骨中的沉積和鈣化[23,33]。研究表明，25羥基D3較維生素D3吸收更有效，生物學(xué)活性更強(qiáng)[34]。目前的研究表明，飼糧中直接補(bǔ)充25羥基D3，不僅縮短了維生素D3在機(jī)體內(nèi)的代謝過程，而且避免了因腸道損傷及肝臟、腎臟功能障礙時(shí)在吸收利用方面的影響[35]。葉慧等[6]報(bào)道指出，在黃羽肉雞飼糧中添加25羥基D3能夠有效地替代維生素D3，當(dāng)25羥基D3添加量達(dá)到70、90 μg/kg時(shí)可以顯著提高鈣的表觀消化率和真消化率。由于肉雞的快速成長，對(duì)于鈣和磷在骨骼中的沉積要求較高，而關(guān)于維生素D3和25羥基D3在泌乳期奶牛的骨鈣沉積的相關(guān)報(bào)道較少。本試驗(yàn)在奶?；A(chǔ)飼糧中添加不同類型的維生素D3，試驗(yàn)組鈣、磷表觀消化率和鈣、磷沉積顯著高于對(duì)照組，說明維生素D3的添加可有效提高鈣、磷的利用率，增加鈣、磷在骨骼中的沉積，滿足泌乳期間對(duì)于鈣的需求。

4 結(jié) 論

① 飼糧中添加維生素D3和25羥基D3可顯著提高乳鈣、乳鋅和乳蛋白的含量，顯著降低SCC，對(duì)DMI和產(chǎn)奶量無顯著影響。

② 飼糧中添加維生素D3和25羥基D3可顯著提高血液OC含量，顯著降低血液CTX含量；血液鈣、磷和羥基D3的含量均有提高，但差異不顯著。

③ 飼糧中添加維生素D3和25羥基D3可顯著提高鈣、磷沉積量和表觀消化率，其中添加25羥基D3效果更佳。