不同鋅源對新生犢牛生長性能、血清激素及免疫指標(biāo)的影響

郝麗媛 馬峰濤 魏婧雅 孫 鵬* 張開展

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室，北京 100193；2.北京中地種畜有限公司，北京 100028)

犢牛是奶牛養(yǎng)殖企業(yè)的后備軍，其生長和健康狀況關(guān)系到成年后奶牛生產(chǎn)性能的發(fā)揮。因此，提高犢牛生長性能、減少疾病的發(fā)生對于提高奶牛養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。鋅是動物機(jī)體必需的微量元素之一，廣泛分布于細(xì)胞質(zhì)和大部分細(xì)胞器中[1]。鋅的主要作用是參與維持上皮細(xì)胞的正常形態(tài)以及生物膜的正常結(jié)構(gòu)和功能，防止生物膜遭受氧化損害，對于膜中正常受體機(jī)能具有保護(hù)作用[2]。研究表明，鋅可以改善動物的生長性能，提高免疫力[3]，有效緩解腹瀉[4]。鋅作為全球范圍內(nèi)治療和預(yù)防嬰幼兒腹瀉的最有效制劑，已挽救數(shù)百萬計的生命[5]，世界衛(wèi)生組織(WHO)已將其用于70多個國家的腹瀉治療[6]。以往研究表明，給斷奶仔豬飼糧中添加高劑量(2 250 mg/kg)氧化鋅可促進(jìn)仔豬生長，提高仔豬免疫力，有效緩解斷奶后腹瀉[5]。然而，考慮到動物排泄以及環(huán)境污染等問題，我國目前已經(jīng)明令禁止使用高鋅，2017年新修訂的《飼料添加劑安全使用規(guī)范》中規(guī)定犢牛代乳料中鋅添加量不超過180 mg/kg?，F(xiàn)有養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)中，對于犢牛飼糧中鋅的適宜添加量尚不明確，NRC(2001)[7]中提出了犢牛飼喂半合成飼糧時鋅的添加量低至8 mg/kg未表現(xiàn)鋅缺乏癥狀，而對于飼喂天然飼糧的犢牛補(bǔ)充8～30 mg/kg鋅仍然表現(xiàn)鋅缺乏癥狀。Glover等[8]研究發(fā)現(xiàn)，給1～8日齡發(fā)生腹瀉的新生犢牛每日每頭飼喂80 mg鋅(分別以蛋氨酸鋅或氧化鋅的形式添加)可以不同程度地緩解腹瀉，說明80 mg鋅對于新生犢牛腹瀉具有一定的治療效果，而飼糧每日每頭添加80 mg鋅對新生犢牛腹瀉發(fā)生是否有預(yù)防作用尚未見報道。因此，本試驗旨在研究蛋氨酸鋅和氧化鋅對新生荷斯坦母犢牛生長性能、腹瀉情況、血清激素和免疫指標(biāo)的影響，為無機(jī)鋅和有機(jī)鋅在犢牛早期飼養(yǎng)中的科學(xué)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

氧化鋅，純度為96.64%，購自湖南省衡陽市中寶飼料科技有限公司；蛋氨酸鋅，純度為98.20%，購自上海華亭化工有限公司。

1.2 試驗動物與試驗飼糧

試驗在北京市順義區(qū)中地畜牧科技有限公司進(jìn)行。選取36頭出生健康、體重相近的新生荷斯坦母犢牛，出生后2 h內(nèi)灌服初乳4 L。第2～3天，用奶壺飼喂常乳，每天2次(08:00、14:00)，每次2 L。第4～14天，用奶桶飼喂常乳，每天2次(07:00、14:00)，每次4 L，第4天開始添加開食料，自由采食，每天記錄采食量。犢牛采食的牛奶為北京市順義區(qū)中地畜牧科技有限公司自產(chǎn)牛奶；開食料為北京首農(nóng)畜牧科技發(fā)展有限公司飼料分公司生產(chǎn)的犢牛精料補(bǔ)充料641p，組成原料為玉米、麩皮、膨化大豆、豆粕、棉籽粕、磷酸氫鈣、維生素、礦物元素、石粉、氯化鈉、小麥次粉等，形態(tài)為顆粒狀，經(jīng)檢測其中鋅含量為172 mg/kg。牛奶及開食料的營養(yǎng)水平見表1。

營養(yǎng)水平均為實測值。
Nutrient levels are analyzed values.

1.3 試驗設(shè)計與飼養(yǎng)管理

將試驗犢牛按照體重相近原則隨機(jī)分成3組，每組12頭。自出生后1日齡開始，對照組無添加，試驗組分別每日每頭添加457 mg蛋氨酸鋅和104 mg氧化鋅(均相當(dāng)于80 mg鋅)，蛋氨酸鋅和氧化鋅混合到牛奶中進(jìn)行飼喂。試驗進(jìn)行至犢牛出生后14 d結(jié)束。試驗犢牛采用犢牛島單欄飼養(yǎng)，每頭犢牛占地約3 m2，保持圈舍衛(wèi)生干凈。飼喂過程中認(rèn)真執(zhí)行“四定””原則，即“定時、定量、定溫、定人”。試驗犢牛的防疫按照牛場規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.4 樣品采集與指標(biāo)測定

1.4.1 常乳及開食料

每周采集犢牛常乳和開食料樣品，-20 ℃保存。采用乳成分分析儀(MilkoScanTMFT6000)測定牛奶干物質(zhì)、乳蛋白、乳脂肪、乳糖、總固形物含量；采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測定開食料中的鋅含量(GB 5009.268—2016)，同時測定開食料中干物質(zhì)[AOAC(2005)；方法930.15]、粗蛋白質(zhì)[AOAC(2000)，方法976.05]、粗脂肪[AOAC(2003)；方法4.5.05]、粗灰分(GB/T 6438—1992)含量，開食料中中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量參照Van Soest等[9]描述的方法進(jìn)行測定。

1.4.2 生長性能和腹瀉率

稱量犢牛初生體重和犢牛15日齡晨飼前空腹體重，并測量體尺(體高、體斜長和胸圍)。其中，犢牛體重用精確度為0.5 kg、量程為200 kg的電子秤稱量，體高和體斜長用卷尺測量，胸圍用皮卷尺測量。計算平均日增重(ADG)，體高總增長、體斜長總增長和胸圍總增長。記錄犢牛每天常乳和開食料攝入量，計算犢牛平均日采食量(ADFI)。

每天根據(jù)Teixeira等[10]的方法進(jìn)行糞便評分，犢牛糞便流動性和黏滯性均超過3分的記為腹瀉。每頭犢牛每腹瀉1 d記為1個發(fā)病日數(shù)，試驗過程中，記錄犢牛腹瀉天數(shù)和腹瀉頭數(shù)，計算腹瀉率：

腹瀉率(%)=[總腹瀉頭數(shù)×腹瀉天數(shù)/(試驗頭數(shù)×試驗天數(shù))]×100。

1.4.3 血清激素及免疫指標(biāo)

犢牛15日齡晨飼前進(jìn)行頸靜脈采血，每頭犢牛采集血液樣品10 mL，室溫靜置30 min，3 000×g、4 ℃離心15 min后制備血清，保存于-20 ℃冰箱備用。血清中免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白M(IgM)含量采用酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)法，試劑盒購于美國Bethyl公司，并嚴(yán)格按照操作說明進(jìn)行測定。血清中生長抑素(SS)、類胰島素生長因子-1(IGF-1)、饑餓素(GHRL)、胰島素(INS)、胃泌素(GAS)和膽囊收縮素(CCK)含量采用放射免疫法測定，試劑盒購于南京建成生物工程研究所。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel 2007軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，腹瀉率采用卡方檢驗進(jìn)行分析，其他數(shù)據(jù)采用SAS 9.4軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，采用Duncan氏法進(jìn)行多重比較。P<0.05表示差異顯著，0.05≤P<0.10表示有差異顯著趨勢。

2 結(jié) 果

2.1 不同鋅源對新生犢牛生長性能及腹瀉率的影響

由表2可知，與對照組相比，蛋氨酸鋅組新生犢牛總增重和ADG顯著增加(P<0.05)；在整個試驗期間，氧化鋅組的新生犢?？傇鲋睾虯DG介于對照組和蛋氨酸鋅組之間，但與對照組和蛋氨酸鋅組相比差異不顯著(P>0.05)。不同鋅源對新生犢牛ADFI及體尺指標(biāo)影響不顯著(P>0.05)。同時，不同鋅源對新生犢牛腹瀉發(fā)生有一定緩解作用，蛋氨酸鋅組新生犢牛腹瀉率顯著低于對照組(P<0.05)，而氧化鋅組新生犢牛腹瀉率與其他2組相比差異均不顯著(P>0.05)。

表2 不同鋅源對新生犢牛生長性能和腹瀉率的影響Table 2 Effects of different zinc sources on growth performance and diarrhea rate of newborn calves

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 不同鋅源對新生犢牛血清激素指標(biāo)的影響

由表3可知，與對照組相比，氧化鋅組和蛋氨酸鋅組新生犢牛血清中INS的含量顯著降低(P<0.05)。不同鋅源對新生犢牛血清中SS、GHRL、GAS和CCK含量均沒有顯著影響(P>0.05)。與氧化鋅組相比，蛋氨酸鋅組新生犢牛血清中IGF-1含量有提高的趨勢(P=0.05)。

表3 不同鋅源對新生犢牛血清激素指標(biāo)的影響Table 3 Effects of different zinc sources on serum hormone indices of newborn calves

2.3 不同鋅源對新生犢牛血清免疫指標(biāo)的影響

由表4可知，不同鋅源對新生犢牛血清中IgA含量無顯著影響(P>0.05)。與對照組相比，氧化鋅組新生犢牛血清中IgG和IgM含量顯著提高(P<0.05)，蛋氨酸鋅組新生犢牛血清中IgG和IgM含量無顯著變化(P>0.05)。

表4 不同鋅源對新生犢牛血清免疫指標(biāo)的影響Table 4 Effects of different zinc sources on serum immune indices of newborn calves

3 討 論

3.1 不同鋅源對新生犢牛生長性能的影響

提高犢牛生長性能是犢牛飼養(yǎng)管理過程中的首要任務(wù)。犢牛采食量、日增重和體尺增長是評價生長性能的重要指標(biāo)。Glover等[9]通過給新生犢牛每日添加80 mg蛋氨酸鋅(以鋅計，下同)發(fā)現(xiàn)，腹瀉期間每日添加80 mg蛋氨酸鋅組的犢牛ADG較添加安慰劑組高40 g/d。周懌等[11]研究表明，犢牛飼糧中添加60 mg/kg桿菌肽鋅可以使ADG提高30.81%。蔡秋等[12]研究表明，犢牛飼糧中每日每頭添加200 mg鋅可以使ADG提高12.50%。為了減少環(huán)境污染，同時考慮到緩解犢牛腹瀉，參考已有研究，我們選擇每日每頭牛添加80 mg鋅。本試驗選用的初生犢牛初始體重沒有顯著差異。本研究表明，飼糧中每日每頭添加80 mg氧化鋅和蛋氨酸鋅對犢牛的ADFI沒有顯著影響，但是每日每頭添加80 mg蛋氨酸鋅可以顯著提高犢牛ADG。前人研究結(jié)果表明，蛋氨酸鋅能夠促進(jìn)仔豬[13]、蛋雞[14]和肉兔[15]等動物的生長，與本研究結(jié)論一致。蛋氨酸鋅具有良好的促生長作用可能由于其是接近于動物體內(nèi)天然形態(tài)的微量元素補(bǔ)充劑，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生化穩(wěn)定性，生物利用率高，抗干擾性強(qiáng)，毒性小[16]。各組犢牛體尺指標(biāo)沒有顯著差異，但值得注意的是，添加蛋氨酸鋅和氧化鋅可以在一定程度上提高犢牛體高總增長和體斜長總增長，但犢牛胸圍總增長則略有下降，說明其對犢牛長高有一定促進(jìn)作用。

3.2 不同鋅源對新生犢牛腹瀉率的影響

腹瀉是新生犢牛的多發(fā)疾病，其不僅代表著犢牛當(dāng)前的健康狀況，也影響著日后成年牛的生產(chǎn)和繁殖性能，同時對牧場的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生重要影響。因此，如何預(yù)防犢牛腹瀉成為犢牛生產(chǎn)管理中的一項重要議題。Glover等[8]通過給腹瀉新生犢牛每日添加80 mg氧化鋅發(fā)現(xiàn)，氧化鋅對犢牛腹瀉的治愈率是普通安慰劑的1.4倍。從本研究可以看出，犢牛飼糧中添加蛋氨酸鋅顯著降低了犢牛腹瀉率，氧化鋅也有降低腹瀉率的趨勢。師周戈等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在犢牛3日齡時每天給犢牛注射60 mg鋅犢牛腹瀉率顯著降低。雷東風(fēng)[18]在研究不同形式和水平的鋅對仔豬影響時發(fā)現(xiàn)，蛋氨酸鋅和氧化鋅對仔豬具有促生長和緩解腹瀉作用。本研究表明，氧化鋅和蛋氨酸鋅對瘤胃尚未發(fā)育完全的反芻動物也有相似效果。陳娜娜等[19]研究表明，蛋氨酸鋅具有改善蛋雞腸道形態(tài)、優(yōu)化盲腸微生物區(qū)系的功能。Hu等[20]研究發(fā)現(xiàn)，氧化鋅可影響仔豬腸道屏障，促進(jìn)腸道功能的正常發(fā)揮。據(jù)此，我們推斷鋅可能是通過改善犢牛腸道微生物區(qū)系和促進(jìn)腸黏膜發(fā)育來緩解腹瀉。本試驗中，氧化鋅可以預(yù)防犢牛腹瀉，但與對照組相比無顯著差異，原因可能是其添加劑量偏低所致。

3.3 飼糧不同鋅源對新生犢牛血清激素指標(biāo)的影響

激素是調(diào)節(jié)機(jī)體生長發(fā)育和代謝的重要物質(zhì)，本試驗研究的激素均與犢牛生長發(fā)育相關(guān)。INS具有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)、糖、脂肪三大營養(yǎng)物質(zhì)的代謝和貯存的功能。當(dāng)血液中游離的鋅足夠多時，胰島β細(xì)胞內(nèi)鋅充足，INS分泌會減少[21]。同時，鋅會增強(qiáng)INS降解酶的活性，使血清INS含量降低[21]。劉信艷等[22]研究表明，一定劑量的鋅可以降低大鼠血清中INS含量。本研究中，飼糧添加蛋氨酸鋅或氧化鋅顯著降低了犢牛血清INS含量，可能是由于添加鋅源引起。胰島素樣生長因子(IGFs)主要由肝臟產(chǎn)生，是存在于血漿內(nèi)的一類既有促生長作用，又有INS樣作用的多肽[23]。O’Neill等[24]研究表明，IGF-1具有促進(jìn)機(jī)體及組織水平的分解代謝，刺激細(xì)胞分裂、骨骼生長及蛋白質(zhì)、脂肪和糖原合成，促進(jìn)細(xì)胞對氨基酸和葡萄糖的攝取，進(jìn)而促進(jìn)動物生長發(fā)育的作用。本研究發(fā)現(xiàn)，新生犢牛飼糧添加蛋氨酸鋅較氧化鋅相比具有增加血清IGF-1含量的趨勢，而蛋氨酸鋅組犢牛的ADG高于對照組，這可能是由于蛋氨酸鋅促進(jìn)了IGF-1的合成和分泌，從而提高了犢牛的生長性能。Li等[25]研究表明，氧化鋅增加了仔豬小腸IGF-1的含量，但對血清中IGF-1含量沒有顯著影響，這與本研究的結(jié)果一致。飼糧中添加氧化鋅或者蛋氨酸鋅對犢牛血清中其他激素含量沒有顯著的影響。

3.4 不同鋅源對新生犢牛血清免疫指標(biāo)的影響

免疫球蛋白是反映機(jī)體免疫功能的重要指標(biāo)，其主要包括IgG、IgM、IgA這3種蛋白。IgG在血清中含量最多，是體液免疫的主要抗體。而IgM是免疫和感染中最先出現(xiàn)的抗體，IgA是外分泌體液中的主要抗體，都是機(jī)體免疫中不可缺少的[26]。血清中免疫球蛋白含量多少與犢牛的免疫力密切相關(guān)。呂廣宙等[27]研究表明，飼糧添加低劑量鋅(硫酸鋅)不僅可以提高犢牛ADG，還可以提高犢牛免疫機(jī)能。Nagalakshmi等[28]研究也表明，犢牛飼糧添加低劑量有機(jī)鋅可以提高犢牛生長性能和免疫應(yīng)答。本研究表明，飼糧中添加氧化鋅顯著提高了血清中IgG和IgM含量，飼糧中添加蛋氨酸鋅有提高血清IgG和IgM含量的趨勢，但氧化鋅和蛋氨酸鋅均未影響犢牛血清中IgA含量。另有研究表明，飼糧中添加鋅可以提高仔豬、蛋雞免疫功能[13,29-30]，與本研究結(jié)果一致。動物機(jī)體免疫力的提高有利于抵抗應(yīng)激，這可能是鋅源飼糧添加組犢牛腹瀉率降低的原因之一。

4 結(jié) 論

① 給新生犢牛補(bǔ)充蛋氨酸鋅可以有效促進(jìn)犢牛生長，降低腹瀉率。

② 給新生犢牛補(bǔ)充氧化鋅和蛋氨酸鋅均可顯著降低犢牛血清中INS含量。

③ 給新生犢牛補(bǔ)充氧化鋅可以提高犢牛機(jī)體免疫功能。