高溫高濕條件下添加功能性油脂對奶牛生產(chǎn)性能、瘤胃發(fā)酵和生理狀態(tài)的影響

張凌洪，朱春梅，張 濤

（1.南陽市黃牛良種繁育場，河南南陽 474172；2.唐河縣動物疫病預(yù)防控制中心，河南南陽 473400）

盡管乳業(yè)在冷卻系統(tǒng)和管理實踐方面取得了很大進步，但熱應(yīng)激對乳制品行業(yè)仍然是一個代價高昂的問題。當采用最優(yōu)緩解策略時，熱應(yīng)激給美國乳制品行業(yè)帶來的年成本約為8.484億美元，但如果不對熱應(yīng)激采取策略，將造成15億美元/年的經(jīng)濟損失。這些成本與代謝/健康紊亂、產(chǎn)奶量和牛奶質(zhì)量下降，以及熱應(yīng)激對奶牛繁殖性能的影響有關(guān)。在等熱區(qū)以上，奶牛呼吸速率、代謝率和血液激素水平發(fā)生變化，同時可能出現(xiàn)肝功能障礙，導(dǎo)致牛奶產(chǎn)量和牛奶固形物含量下降（李春華等，2010）。等離子載體抗生素（如莫能菌素）在過去幾十年中被用來提高動物生產(chǎn)性能，同時其還可以通過提高丙酸鹽的生成速度降低甲烷產(chǎn)量，減少瘤胃氨的積累（王志博等，2012）。然而有證據(jù)表明，無論是在等熱區(qū)條件下，還是在熱應(yīng)激條件下，莫能菌素都會提高奶牛直腸溫度和呼吸速率（Baumgard等，2011）。此外，世界范圍內(nèi)逐漸減少或禁止在飼料中添加抗生素，因此，尋求抗生素替代品已是大勢所趨。

有研究報道，一種植物提取物的混合物（稱為“功能性油”）可以通過增加瘤胃丙酸鹽濃度來提高奶牛泌乳性能（Ferreira等，2016）。如由腰果殼液和蓖麻油混合而成的功能性油，由于它們不是從香精或香料中提取的，不能被歸類為精油。相反，這些油之所以被稱為功能性油是因為其生物學(xué)特性超出營養(yǎng)價值。腰果殼液是腰果產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)品，由間苯二酚和烷基酚油組成，可以降低泌乳奶牛的甲烷產(chǎn)量，增加丙酸鹽在泌乳奶牛瘤胃中的比例，可以提高泌乳奶牛腸道中性洗滌纖維的消化率（Shinkai等，2012）。蓖麻油是由蓖麻籽壓榨而得，約90%的蓖麻油酸組成了整個脂肪酸鏈，可以調(diào)節(jié)肉牛瘤胃細菌數(shù)量，提高泌乳奶牛的生產(chǎn)性能（Gandra等，2014）。腰果殼液和蓖麻油具有保護胃的生物活性、抗炎和抗氧化特性，這些特性可能對受到熱應(yīng)激影響的奶牛更有益，因為高溫本身就能促進活性氧和氮的產(chǎn)生，從而破壞細胞膜和腸道上皮的緊密連接（Trevisan等，2006）。雖然Ferreira等（2016）已經(jīng)描述了腰果殼液和蓖麻油混合物對奶牛生產(chǎn)性能的影響，但這些化合物并沒有在受到熱應(yīng)激影響的奶牛身上進行研究。本試驗旨在研究功能性油脂替代莫能菌素對高溫高濕環(huán)境下奶牛消化道總消化率、瘤胃發(fā)酵、血液中葡萄糖、尿素水平、產(chǎn)奶量和生理狀態(tài)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計 試驗選擇產(chǎn)奶期在（200±50）d，平均體重為（600±75）kg的荷斯坦奶牛36頭，將其隨機分為3組，每組12個重復(fù)，每個重復(fù)1頭牛，進行為期6周的試驗（1周適應(yīng)期，5周試驗期），試驗共設(shè)計3種日糧，對照組飼喂基礎(chǔ)日糧，處理1組在基礎(chǔ)日糧添加20 mg/kg莫能菌素，處理2組在基礎(chǔ)日糧添加0.05%功能性油脂。試驗期間環(huán)境溫度、濕度和溫濕度指數(shù)分別是（25±0.55） ℃、（82.0±1.2）0%和 74.5±0.30，表明奶牛處于高溫高濕環(huán)境。試驗用功能性油含有200 g/kg腰果殼油，90 g/kg蓖麻油酸。試驗基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗日糧原料組成及營養(yǎng)水平??g/kg

1.2 數(shù)據(jù)收集 試驗期間每天記錄奶牛采食量（分別在第1、4和6周進行統(tǒng)計分析），參考Casali等（2008）的研究方法分析養(yǎng)分消化率。每天早上6點和下午4點擠奶兩次，記錄產(chǎn)量奶，奶樣品用于常規(guī)營養(yǎng)分析。

1.3 瘤胃發(fā)酵參數(shù)、血清指標和生理狀態(tài) 參考Ferreira等（2016）的方法分析瘤胃發(fā)酵參數(shù)。分別在1、4和6周采血，分離血清用于分析葡萄糖和尿素含量。每天測定奶牛的心率、呼吸頻率和直腸溫度，并按照采樣周期進行分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析 采用SPSS軟件的多因素方差模型對試驗數(shù)據(jù)進行分析，采用Ducan’s法進行多重比較，同時分析各處理和數(shù)據(jù)收集時間對指標影響的交互效應(yīng)，P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 功能性油脂對奶牛養(yǎng)分攝入量的影響 由表2可知，處理1組較對照組和處理2組顯著降低了干物質(zhì)和有機物的攝入量（P＜0.05），較對照組顯著降低了粗蛋白質(zhì)攝入量（P＜0.05）。試驗時間對有機物、蛋白質(zhì)攝入量及養(yǎng)分表觀消化率具有顯著影響（P＜0.05），但各處理和試驗時間對養(yǎng)分攝入量及養(yǎng)分表觀消化率的影響無顯著交互效應(yīng)（P＞ 0.05）。

表2 莫能菌素和功能性油脂對奶牛養(yǎng)分攝入量和消化率的影響

2.2 功能性油脂對奶牛瘤胃發(fā)酵性能的影響由表3可知，對照組、處理1組和處理2組對瘤胃發(fā)酵參數(shù)無顯著影響（P＞ 0.05），但試驗時間顯著影響瘤胃pH、氨氮和揮發(fā)性脂肪酸含量（P＜0.05）。試驗時間和處理對瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響無顯著交互效應(yīng)（P＞ 0.05）。

2.3 功能性油脂對奶牛血液和生理指標的影響由表4可知，對照組較處理1組和處理2組顯著降低了血清尿素含量（P＜0.05），各組對血液葡萄糖含量、奶牛心率、呼吸率和直腸溫度無顯著影響（P＞ 0.05），試驗時間顯著影響奶牛的心率（P＜0.05）。處理和時間對血清尿素含量的影響具有顯著交互效應(yīng)（P＜0.05）。

2.4 功能性油脂對奶牛產(chǎn)奶量和奶成分的影響由表5可知，處理1組較處理2組顯著降低了脂肪產(chǎn)量和乳脂肪含量（P＜0.05）。試驗時間顯著影響乳成分含量及產(chǎn)量（P＜0.05）。試驗處理和時間對乳成分含量及產(chǎn)量的影響無顯著交互效應(yīng)（P ＞ 0.05）。

3 討論

試驗旨在評估熱應(yīng)激條件下功能性油脂對奶牛生產(chǎn)性能和機體生理狀態(tài)的影響，結(jié)果表明，功能性油脂能提高熱應(yīng)激條件下奶牛的生產(chǎn)性能，主要是因為瘤胃丙酸含量增加。此外我們預(yù)期，由于功能性油脂的抗氧化和對腸胃的保護特性對熱應(yīng)激環(huán)境下奶牛產(chǎn)奶性能有積極影響。事實上，本研究中整個試驗期間的平均溫濕度指數(shù)值為74.6，而當溫濕度指數(shù)超過68時高產(chǎn)奶牛就會受到熱應(yīng)激影響，并對干物質(zhì)攝入量、營養(yǎng)物質(zhì)消化率、能量分配和代謝產(chǎn)生負面影響（Kargar等，2015）。在本研究中，莫能菌素使奶牛干物質(zhì)攝入量減少7.8%，這一結(jié)果在反芻動物中得到了很好證明，如Baumgard等（2011）報道過，莫能菌素使受到熱應(yīng)激影響的奶牛的干物質(zhì)攝入量降低（該試驗的環(huán)境溫濕度值在73～82）。

表3 莫能菌素和功能性油脂對奶牛瘤胃發(fā)酵性能的影響

表4 莫能菌素和功能性油脂對奶牛血液和生理指標的影響

表5 莫能菌素和功能性油脂對奶牛產(chǎn)奶量和奶成分的影響

日糧補充功能性油脂可以促進熱應(yīng)激下奶牛營養(yǎng)物質(zhì)消化率可能是因為瘤胃微生物數(shù)量發(fā)生變化（抗菌作用），也可能是奶牛瘤胃/腸道健康狀況的改善（抗氧化作用）。Soltan等（2017）報道了具有抗氧化性能的植物提取物可以降低氧化應(yīng)激，促進微生物生長和瘤胃發(fā)酵條件。在熱應(yīng)激下，血液從腸道轉(zhuǎn)移到周圍組織以達到散熱目的，導(dǎo)致腸道缺氧，而腸上皮細胞對缺氧特別敏感，導(dǎo)致ADP耗竭和氧化應(yīng)激增加。本研究沒有發(fā)現(xiàn)功能性油脂對瘤胃發(fā)酵參數(shù)產(chǎn)生顯著影響，因此沒有證據(jù)表明功能性油脂改善了營養(yǎng)物質(zhì)的腸道表觀消化率或改變瘤胃微生物種群。與本試驗結(jié)果相比，其他作者報道了功能性油脂對瘤胃體外或體內(nèi)發(fā)酵丙酸比例的影響（Ferreira等，2016）。

莫能菌素和功能性油脂在不影響血糖水平的情況下提高了血清尿素濃度，這一結(jié)果可能與莫能菌素和功能性油脂使瘤胃氨氮濃度較對照組增加有關(guān)。與對照組相比，莫能菌素使奶牛瘤胃氨氮濃度數(shù)值更大，這一結(jié)果并不在作者預(yù)期內(nèi)，因為莫能菌素可以抑制瘤胃細菌對蛋白質(zhì)的脫胺作用（Schelling，1984）。但有研究報道莫能菌素增加血清尿素濃度是因為提高了泌乳奶牛肝臟合成尿素的能力（Duffield等，2008）。Zotti等（2017）報道肉牛采食添加功能性油脂的日糧時纖毛原生動物的數(shù)量減少，而減少纖毛原生動物的數(shù)量會降低瘤胃氨氮濃度（Firkin等，2007）。關(guān)于功能性油脂提高瘤胃氨氮濃度的原因尚不清楚，但由于血液pH緩沖系統(tǒng)失衡，氣喘/高呼吸速率會導(dǎo)致瘤胃酸中毒。此外，本試驗研究結(jié)果顯示，各處理組既不影響產(chǎn)奶量也不影響乳蛋白含量。但與莫能菌素組相比，功能性油脂組增加了乳脂含量，且有增加乳脂產(chǎn)量的趨勢。莫能菌素可以提高揮發(fā)性脂肪酸含量，使丙酸含量增高，而功能性油脂提高了瘤胃乙酸濃度。乙酸是乳脂合成的主要底物，在乳脂含量正常的條件下，乙酸對促進乳腺脂肪生成起重要作用（Urrutia和Harvatine，2017）。

4 結(jié)論

功能性油脂增加了乳脂產(chǎn)量，可以代替莫能菌素而不影響奶牛在高溫高濕環(huán)境下的采食量、養(yǎng)分消化率、瘤胃發(fā)酵和生理狀態(tài)。另一方面，莫能菌素能降低干物質(zhì)攝入量，對奶牛生產(chǎn)性能無顯著影響。