復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛生產(chǎn)性能、瘤胃發(fā)酵和血清抗應(yīng)激指標(biāo)的影響

湯志宏，徐寧寧，葉均安

（浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，杭州310058）

熱應(yīng)激是夏季影響奶牛生產(chǎn)的普遍性問題，嚴(yán)重影響奶牛生產(chǎn)、繁殖及免疫能力，給奶牛養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。熱應(yīng)激對(duì)奶牛生產(chǎn)的影響在于降低其采食量和消化率，生產(chǎn)中常采用多種措施來緩解奶牛采食量的下降，并提高其消化率。瘤胃是奶牛營養(yǎng)物質(zhì)消化的主要部位，穩(wěn)定的瘤胃環(huán)境對(duì)降解營養(yǎng)物質(zhì)具有重要作用。酵母培養(yǎng)物被廣泛應(yīng)用于調(diào)節(jié)瘤胃功能，并且在熱應(yīng)激條件下效果更明顯，能夠顯著提高夏季奶牛飼料轉(zhuǎn)化效率[2]。陳作棟等發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加酵母培養(yǎng)物30 g/（d·頭）能夠提高奶牛的表觀消化率和抗應(yīng)激能力[3]。而相比于酵母培養(yǎng)物，益生菌是一種活性微生態(tài)制劑，能夠定殖于瘤胃，具有調(diào)節(jié)和維持瘤胃微生態(tài)平衡、促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收等作用[4]。常見的益生菌菌種包括乳酸菌、芽孢桿菌和酵母菌等。對(duì)于單一菌種調(diào)節(jié)瘤胃功能及生產(chǎn)性能的研究已有報(bào)道，如在奶牛日糧中添加芽孢桿菌能夠顯著提高奶產(chǎn)量[5]。但是關(guān)于復(fù)合益生菌的研究相對(duì)較少，且目前多集中在提高奶牛生產(chǎn)性能方面，如夏天嬋等[6]發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加復(fù)合益生菌能夠顯著提高夏季奶牛產(chǎn)奶量和表觀消化率，但是對(duì)提高熱應(yīng)激狀態(tài)下奶?？箲?yīng)激能力的研究鮮有報(bào)道。因此，本試驗(yàn)旨在探究飼糧中添加復(fù)合益生菌對(duì)熱應(yīng)激奶牛生產(chǎn)性能、瘤胃發(fā)酵和血液抗應(yīng)激指標(biāo)的影響，為緩解奶牛熱應(yīng)激提供新的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取健康荷斯坦奶牛45 頭，根據(jù)產(chǎn)奶量［（21.91±4.77）kg/d］、泌乳天數(shù)［（236.3±94.74）d］和胎次（1.47±0.35）相近原則進(jìn)行隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，分為對(duì)照組、復(fù)合益生菌（compound probiotics,CP）組和酵母培養(yǎng)物（yeast culture,YC）組，每組15 頭奶牛。對(duì)照組飼喂全混合日糧（total mixed ration,TMR）；根據(jù)前期研究結(jié)果[7]，CP 組在基礎(chǔ)日糧中添加復(fù)合益生菌20 g/（d·頭），YC 組在基礎(chǔ)日糧中添加酵母培養(yǎng)物100 g/（d·頭）。酵母培養(yǎng)物和復(fù)合益生菌均由浙江大學(xué)研制。復(fù)合益生菌包含酵母培養(yǎng)物和芽孢桿菌，其中酵母培養(yǎng)物含活菌數(shù)大于3×109CFU/g，芽孢桿菌含活菌數(shù)大于1.2×1011CFU/g。

1.2 飼養(yǎng)管理

根據(jù)NRC（National Research Council, 2001）標(biāo)準(zhǔn)配制TMR，基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)水平見表1。試驗(yàn)?zāi)膛２捎盟┫凳斤曫B(yǎng)，每天于6：00、12：00和18：00各喂料1次，自由采食，自由飲水。每天于6：30和18：30各擠奶1次。酵母培養(yǎng)物和復(fù)合益生菌分早、晚2次分別混入TMR中，預(yù)試期添加量減半。飼養(yǎng)試驗(yàn)于2015年6月28日—8月9日在浙江省慈溪市荷優(yōu)牧業(yè)有限公司進(jìn)行，試驗(yàn)期共42 d，其中預(yù)飼期7 d。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 溫濕度指數(shù)

在牛舍中部和兩端距地面1.5 m處懸掛干濕球溫度計(jì)，保證溫度計(jì)的有效通風(fēng)，避開陽光直射和雨淋。每日于7：00、14：00、22：00分別記錄干球和濕球讀數(shù)，取當(dāng)天測(cè)量結(jié)果的平均值，按照KADZERE等[8]的方法計(jì)算溫濕度指數(shù)（temperature-humidity index,THI）。

表1 基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)水平Table 1 Ingredients and nutritional levels of basic ration

式中：tW為濕球溫度，℃；tD為干球溫度，℃。

1.3.2 采食量和奶產(chǎn)量

試驗(yàn)期每周測(cè)定1 次奶牛采食量和奶產(chǎn)量，每隔2 周采集早、晚乳樣，按照60∶40 比例混勻，裝入50 mL乳樣管中，添加6?重鉻酸鉀進(jìn)行防腐處理，送至上海市DHI檢測(cè)中心檢測(cè)乳液成分。

1.3.3 表觀消化率

每組隨機(jī)選取8頭奶牛，于試驗(yàn)結(jié)束前3 d連續(xù)收集飼料樣和糞樣，用內(nèi)源指示劑法測(cè)定養(yǎng)分表觀消化率。在試驗(yàn)結(jié)束當(dāng)天經(jīng)口腔采集晨飼前瘤胃液50 mL，立即測(cè)定pH值。用GC-2010氣相色譜儀（Shimadzu公司，日本）測(cè)定瘤胃液總揮發(fā)性脂肪酸（total volatile fatty acids,TVFA）含量，用嘌呤法和比色法測(cè)定瘤胃液微生物蛋白（microbial protein,MCP）和氨態(tài)氮（NH3-N）濃度。

1.3.4 血液生化指標(biāo)

選擇收集糞樣的試驗(yàn)牛，于收糞當(dāng)天晨飼前采集10 mL尾靜脈血液，在3 000 g條件下離心15 min以制備血漿，使用日立7020型全自動(dòng)生化儀測(cè)定血漿 葡 萄 糖（glucose, GLU）、游 離 脂 肪 酸（nonesterified fatty acid, NEFA）、甘油三酯（triglyceride,TG）、總膽固醇（cholesterol, CHOL）、血液尿素氮（blood urea nitrogen, BUN）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（glutamicoxalacetic transaminase, GOT）、谷 丙 轉(zhuǎn) 氨 酶（glutamic-pyruvic transaminase, GPT）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）、總蛋白（total protein,TP）、白蛋白（albumin,ALB）和免疫球蛋白（immunoglobulin M,IgM）等生化指標(biāo)，血液生化試劑盒購自浙江省寧波美康生物科技股份有限公司。三碘甲腺原氨酸（triiodothyronine, T3）、甲狀腺素（tetraiodothyronine, T4）和熱激蛋白70（heat shock protein 70,HSP70）指標(biāo)測(cè)定在南京建成生物工程研究所完成。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013 初步整理，用SAS 9.2 軟件中的PROC MIXED 模型進(jìn)行方差分析，用Tukey 法進(jìn)行多重比較。其中：P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.01 表示差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛采食量、奶產(chǎn)量及飼料轉(zhuǎn)化率的影響

由圖1 可知，THI 值在試驗(yàn)期處于80～85 區(qū)間范圍內(nèi)，對(duì)照組的奶產(chǎn)量隨時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但是在添加復(fù)合益生菌（CP 組）和酵母培養(yǎng)物（YC組）后，奶牛的奶產(chǎn)量下降趨勢(shì)變緩。如表2所示：CP組奶產(chǎn)量、4%乳脂矯正乳和能量矯正乳顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），YC 組比對(duì)照組奶產(chǎn)量高出約1 kg/d，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；CP 組干物質(zhì)采食量顯著低于對(duì)照組和YC 組（P=0.02），但飼料轉(zhuǎn)化率顯著高于對(duì)照組和YC 組（P＜0.01）；時(shí)間效應(yīng)對(duì)奶產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響（P＜0.01），但是時(shí)間和處理之間沒有顯著交互作用。

圖1 溫濕度指數(shù)及飼喂不同益生菌條件下奶牛產(chǎn)奶量變化曲線Fig.1 Curve of milk yield under different temperaturehumidity indexes and fed different probiotics

2.2 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛產(chǎn)奶品質(zhì)的影響

由表3可知：復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)乳脂、乳蛋白、乳糖和總固形物含量沒有顯著影響（P＞0.10），但是CP 組乳脂、乳蛋白、乳糖和總固形物的總產(chǎn)量顯著高于對(duì)照組和YC 組（P＜0.05），而YC組乳蛋白和乳糖產(chǎn)量顯著高于對(duì)照組（P＜0.01）。復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)乳尿素氮（milk urea nitrogen,MUN）和乳中體細(xì)胞數(shù)（somatic cell count,SCC）沒有顯著影響。時(shí)間效應(yīng)對(duì)乳脂和MUN 含量產(chǎn)生顯著影響（P≤0.01）。

表2 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛采食量、奶產(chǎn)量和飼料轉(zhuǎn)化率的影響Table 2 Effect of compound probiotics and yeast culture on dry matter intake,milk yield and feed efficiency of heat-stressed dairy cows

2.3 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛表觀消化率和瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

由表4可知：復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)有機(jī)物降解率沒有顯著影響（P=0.12），但是CP 組粗蛋白（P=0.01）和乙醚浸提物（P=0.02）降解率顯著高于對(duì)照組和YC組。CP組和YC組中性洗滌纖維（neutral detergent fiber,NDF）和酸性洗滌纖維（acid detergent fiber,ADF）降解率顯著高于對(duì)照組（P=0.02），但兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

由表5 可知：日糧中添加復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛瘤胃pH 無顯著影響（P=0.21），但是提高了NH3-N 和MCP 濃度（P=0.04），且復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。添加復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)瘤胃總揮發(fā)性脂肪酸、乙酸、丙酸和丁酸產(chǎn)量及乙酸/丙酸均沒有顯著影響（P＞0.10）。

表3 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛乳成分含量的影響Table 3 Effect of compound probiotics and yeast culture on milk content of heat-stressed dairy cows

表4 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛表觀消化率的影響Table 4 Effect of compound probiotics and yeast culture on apparent nutrient digestibility of heat-stressed dairy cows w/%

表5 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響Table 5 Effect of compound probiotics and yeast culture on rumen fermentation indexes of heat-stressed dairy cows

2.4 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛血清生化指標(biāo)的影響

熱應(yīng)激奶牛血清生化指標(biāo)參數(shù)見表6：相比于對(duì)照組，CP 組血清葡萄糖含量有升高的趨勢(shì)（P=0.08），其他相關(guān)的血清生化指標(biāo)間無差異。抗應(yīng)激相關(guān)的激素指標(biāo)見表7：甲狀腺素（tetraiodothyronine,T4）和熱激蛋白70濃度在3組之間均無差異；但是第0 天YC 組三碘甲腺原氨酸（triiodothyronine, T3）濃度比對(duì)照組和CP 組相對(duì)較高（P=0.06），添加復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物后，YC 組和CP 組T3濃度顯著高于對(duì)照組（P＜0.01），但是二者之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.5 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表8可知：對(duì)照組、YC組和CP組利潤分別為25.38、28.31 和34.35 元/（天·頭）。YC 組和CP 組比對(duì)照組分別多獲益2.93 和8.97 元/（天·頭），利潤增長(zhǎng)了11.54%和35.34%。

3 討論

3.1 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛生產(chǎn)性能的影響

已有的研究表明，THI 處于78～89 之間時(shí)，奶牛不能保持熱調(diào)節(jié)機(jī)能以維持正常體溫[9]，因此，在本試驗(yàn)條件下，奶牛持續(xù)處于中度以上熱應(yīng)激狀態(tài)。熱應(yīng)激導(dǎo)致奶牛產(chǎn)奶量快速降低，而在本研究中添加復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物可使奶產(chǎn)量下降幅度減小，并且顯著小于對(duì)照組，說明復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物能夠明顯緩解熱應(yīng)激對(duì)奶牛產(chǎn)奶量的影響。CP組奶產(chǎn)量曲線始終高于YC組，表明復(fù)合益生菌對(duì)熱應(yīng)激奶牛的調(diào)控作用優(yōu)于酵母培養(yǎng)物，同夏天嬋等[6]的研究結(jié)果一致。由于本研究所使用的復(fù)合益生菌未添加調(diào)味劑，導(dǎo)致干物質(zhì)采食量相比于對(duì)照組和YC組略低，這也可能是引起YC組和CP組奶產(chǎn)量沒有顯著差異的原因。因此我們推測(cè)，調(diào)制后的復(fù)合益生菌添加劑能夠明顯優(yōu)于酵母培養(yǎng)物。添加復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物提高了NDF 降解率，理論上能夠提高乳脂含量，但是本研究中各組乳成分含量沒有顯著差異。胡諸華等[10]發(fā)現(xiàn)飼喂奶?；钚越湍笇?duì)其牛奶的乳脂率和乳蛋白率都沒有影響，MCGILLIARD等[11]發(fā)現(xiàn)飼喂奶牛復(fù)合益生菌會(huì)降低奶中乳脂含量，造成這些差異的原因可能與益生菌的種類、試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)短、外界環(huán)境等因素有關(guān)。由于奶產(chǎn)量的差異，復(fù)合益生菌組乳脂、乳蛋白、乳糖和總固形物產(chǎn)量明顯高于對(duì)照組。夏季熱應(yīng)激對(duì)奶牛最直接的影響是牛乳中SCC 升高，但是本試驗(yàn)添加復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)SCC沒有顯著影響，ZHU等[12]添加不同梯度的酵母培養(yǎng)物，也未發(fā)現(xiàn)其降低SCC的作用。

表6 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛血清生化指標(biāo)的影響Table 6 Effect of compound probiotics and yeast culture on serum biochemistry indexes of heat-stressed dairy cows

表7 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛血清中T3、T4和HSP70含量的影響Table 7 Effect of compound probiotics and yeast culture on T3,T4 and HSP70 concentrations of heat-stressed dairy cows

表8 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益的影響Table 8 Effect of compound probiotics and yeast culture on economical profits of heat-stressed dairy cows

3.2 復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物對(duì)熱應(yīng)激奶牛營養(yǎng)物質(zhì)降解利用的影響

添加復(fù)合益生菌能在奶牛采食量下降的基礎(chǔ)上顯著提高奶產(chǎn)量，HARRIS 等[13]也有類似的研究報(bào)道?？赡茉蚴菑?fù)合益生菌改善了瘤胃發(fā)酵，進(jìn)而提高了奶牛對(duì)飼料的消化吸收能力，為泌乳提供了更多的可吸收營養(yǎng)物質(zhì)。芽孢桿菌和酵母培養(yǎng)物可快速消耗氧氣，維持瘤胃的厭氧環(huán)境，促進(jìn)瘤胃細(xì)菌特別是纖維降解菌增殖，因此提高了NDF 和ADF 降解率，促進(jìn)合成更多的MCP[3]。瘤胃微生物合成的MCP 占到奶牛代謝蛋白的70%，因此添加復(fù)合益生菌能夠?yàn)槊谌樘峁└啻x蛋白。QIAO 等[14]在日糧中添加芽孢桿菌培養(yǎng)物，顯著提高了中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、有機(jī)物和蛋白的表觀消化率。相比于酵母培養(yǎng)物，添加復(fù)合益生菌還提高了蛋白降解率，為奶牛生產(chǎn)提供更多的可利用蛋白，因此復(fù)合益生菌提高奶產(chǎn)量的效果更明顯。瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)酸為奶牛生產(chǎn)提供能量，并且能夠影響乳成分。雖然乙酸含量在各組間沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但CP 組在數(shù)值上比對(duì)照組高出約10%，并且CP組乳脂合成量顯著高于對(duì)照組。復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物顯著提高了熱應(yīng)激奶牛MCP 合成量，進(jìn)而提高代謝蛋白供給和氮的利用效率，且復(fù)合益生菌的提升效果更好。

3.3 新型復(fù)合益生菌對(duì)熱應(yīng)激條件下奶牛血清抗應(yīng)激指標(biāo)的影響

已有的研究發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激引起血清T3濃度降低[15]。在本研究中，經(jīng)過42 d試驗(yàn)期，對(duì)照組血清T3濃度出現(xiàn)了下降，說明試驗(yàn)期奶牛持續(xù)處于熱應(yīng)激狀態(tài)；但是YC組和CP組血清T3濃度并未見顯著降低（P＞0.10），且顯著高于對(duì)照組，表明添加復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物能夠緩解奶牛熱應(yīng)激，而復(fù)合益生菌效果更加明顯。T4和HSP70濃度在3組之間無差異。已有研究表明，慢性和長(zhǎng)期熱應(yīng)激能夠引起T4濃度下降[16]。由于本研究中奶牛持續(xù)處于熱應(yīng)激狀態(tài)，因此T4濃度出現(xiàn)不同程度下降，且YC組T4濃度降低更顯著，說明添加酵母培養(yǎng)物對(duì)奶?？篃釕?yīng)激能力可能存在某些負(fù)效應(yīng)。HSP70 能夠提高機(jī)體的抗應(yīng)激能力，夏季荷斯坦奶牛血液淋巴細(xì)胞HSP70 表達(dá)量顯著高于其他季節(jié)[17]，并且隨溫濕度指數(shù)（THI）的升高呈上升趨勢(shì)[18]。本研究中，CP 組在試驗(yàn)期第42 天時(shí)的血清HSP70 濃度要高于第0天，但是YC 組和對(duì)照組中HSP70 濃度均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，表明復(fù)合益生菌可以通過提高血清HSP70濃度來增強(qiáng)奶?？箲?yīng)激能力。

4 結(jié)論

在熱應(yīng)激奶牛日糧中添加復(fù)合益生菌能夠提高熱應(yīng)激奶牛產(chǎn)奶量、表觀消化率和飼料轉(zhuǎn)化效率，并且效果明顯優(yōu)于酵母培養(yǎng)物；復(fù)合益生菌和酵母培養(yǎng)物均能提高瘤胃NH3-N 和MCP 生成量，但是不影響揮發(fā)酸產(chǎn)量；復(fù)合益生菌能夠減緩血清T3和T4濃度的降低趨勢(shì)，并提高HSP70 濃度。因此，在奶牛日糧中添加酵母培養(yǎng)物和復(fù)合益生菌能夠緩解熱應(yīng)激對(duì)奶牛生產(chǎn)性能的影響，提高奶牛抗應(yīng)激能力，并且添加復(fù)合益生菌的效果更佳。