雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料對(duì)奶牛生產(chǎn)性能、乳清抗氧化及生化指標(biāo)的影響

宋柏螈,陶振陽(yáng),任洪濤,王毅航,趙 路, 陳萬(wàn)光，王占彬*

(1.河南科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471023；2.洛陽(yáng)師范學(xué)院生命科學(xué)系，河南 洛陽(yáng) 471002)

雜交構(gòu)樹(shù)(B.kazinoki×B.papyrifera)，又稱航天雜交構(gòu)樹(shù)、高蛋白飼料樹(shù)，屬?？茦?gòu)屬(Broussonetia)植物，是中國(guó)科學(xué)院植物研究所培育的綠化用材與飼料兼用、具有突出抗逆性和很高經(jīng)濟(jì)價(jià)值與生態(tài)價(jià)值的復(fù)合型多功能樹(shù)種[1-2]。雜交構(gòu)樹(shù)具有粗蛋白含量高、礦物質(zhì)維生素含量豐富、適口性好、木質(zhì)素含量低[2]，以及抑菌性強(qiáng)的特點(diǎn)[3]，可作為粗蛋白木本飼料加以開(kāi)發(fā)利用[2]。此外，雜交構(gòu)樹(shù)中的多數(shù)氨基酸含量較苜蓿草粉高[4]，可替代苜蓿并改善TMR的發(fā)酵品質(zhì)[5]。司丙文等[6]在雜交構(gòu)樹(shù)青貯中添加糖蜜、酶菌復(fù)合制劑及防腐劑，對(duì)于發(fā)酵品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面均有明顯的改善。屠焰等[7]采用尼龍袋法研究雜交構(gòu)樹(shù)的葉片、細(xì)枝條、全株嫩苗、莖桿在瘤胃內(nèi)24 h和48 h后的降解率，結(jié)果達(dá)到了90%左右。另外，單胃動(dòng)物日糧中使用構(gòu)樹(shù)葉粉能降低腹瀉率及腹瀉指數(shù)，同時(shí)在不影響生產(chǎn)性能的前提下可改善肉、蛋品質(zhì)[8-9]。飼喂一定比例發(fā)酵構(gòu)樹(shù)飼料能夠增加奶牛產(chǎn)奶量，對(duì)其抗氧化能力和牛奶成分產(chǎn)生積極影響[10-11]。林萌萌等[12]研究表明，青貯雜交構(gòu)樹(shù)可以作為肉羊日糧中的蛋白飼料，降低飼料成本，但適宜添加量有待進(jìn)一步研究。然而，目前關(guān)于雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料對(duì)牛乳品質(zhì)影響方面的研究報(bào)道較少，其適宜的添加比例還不明晰。本試驗(yàn)旨在研究雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料在奶牛日糧中的適宜添加比例以及對(duì)牛乳品質(zhì)的影響，并對(duì)乳清抗氧化指標(biāo)和生化指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，為雜交構(gòu)樹(shù)飼料在泌乳奶牛上的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料由洛陽(yáng)某公司提供。將鮮雜交構(gòu)樹(shù)葉枝機(jī)械收割，切碎至2 cm，用打包機(jī)直接打包發(fā)酵40 d做成發(fā)酵飼料。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)分組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選取泌乳天數(shù)、產(chǎn)奶量、胎次和乳成分相近、健康狀況良好的荷斯坦泌乳奶牛20頭，隨機(jī)分為4組，每組5個(gè)重復(fù)。對(duì)照組飼喂TMR全混合日糧，試驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ組分別在基礎(chǔ)日糧中添加4%、8%和12%的雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料，同時(shí)以風(fēng)干物質(zhì)為基礎(chǔ)替換苜蓿干草分別為1.3%，2.6%、3.9%。試驗(yàn)于2018年8月17日在洛陽(yáng)華豐奶牛場(chǎng)進(jìn)行，預(yù)飼期5 d，試驗(yàn)期40 d。

1.3 試驗(yàn)日糧與飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)日糧參照美國(guó)NRC奶牛營(yíng)養(yǎng)需要(2001版)標(biāo)準(zhǔn)[13]配制，基礎(chǔ)日糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。各組試驗(yàn)牛飼養(yǎng)于同一半開(kāi)放式牛舍，每日投料2次(5：30、18：00)，發(fā)酵雜交構(gòu)樹(shù)飼料直接混合于TMR日糧中，自由采食和飲水。

表1 試驗(yàn)日糧組成和營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis)

1.4 樣品采集及測(cè)定方法

1.4.1 產(chǎn)奶量測(cè)定 試驗(yàn)期每天測(cè)定2次，分別于4：30和17：30收集牛乳，采用美國(guó) BouMatic 自動(dòng)擠奶系統(tǒng)記錄產(chǎn)奶量。

1.4.2 牛奶成分分析 于試驗(yàn)期第10、20、30和40天早晚按1∶1比例采集50 mL奶樣盛入加有重鉻酸鉀的離心管中混合均勻，送往洛陽(yáng)市DHI檢測(cè)中心，采用美國(guó)本特利LY-YQ0002測(cè)定儀進(jìn)行體細(xì)胞測(cè)定，F(xiàn)CM-150分析儀測(cè)定乳脂肪、乳蛋白、乳糖、非固體物質(zhì)、干物質(zhì)、尿素氮等指標(biāo)。

1.4.3 乳清指標(biāo)的測(cè)定 乳清指標(biāo)均用上海翱藝UV-1200型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定。于試驗(yàn)期第10、20、30和40天早晚按1∶1比例每頭牛各采集50 mL乳樣，經(jīng)4 ℃低溫離心(10 000 r/min，30 min)取中間層，將所得乳清分裝在10個(gè)離心管，-20 ℃冷凍保存待測(cè)。乳清測(cè)定指標(biāo)包括：超氧化物歧化酶(SOD)、總抗氧化能力(TAC)、丙二醛(MDA)、蛋白定量、堿性磷酸酶(AKP)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)及谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)。試劑盒均購(gòu)自南京建成生物研究所，按試劑盒操作說(shuō)明進(jìn)行測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行初步整理，用SPSS 20.0進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，采用Duncan法進(jìn)行多重比較，數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料營(yíng)養(yǎng)成分

雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料成熟后，莖葉清晰可見(jiàn)，氣味芳香，質(zhì)地柔軟。由表2可見(jiàn)，相對(duì)于苜蓿草粉而言，雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料的CP、TND和NEL相當(dāng)，NDF、EE、Ash與Ca的含量較高，而ADF、ADL、P 含量略低。從主要營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)看，雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料替代苜蓿飼喂奶牛是可行的。

表2 雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料與苜蓿干草營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 2 Nutrient components of B.kazinoki×B.papyrifera silage and alfalfa hay (DM basis) %

2.2 奶牛產(chǎn)奶量和乳成分

奶牛產(chǎn)奶量和乳成分見(jiàn)表3。與對(duì)照組相比：試驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組產(chǎn)奶量、乳脂率、乳蛋白率和干物質(zhì)差異不顯著(P>0.05)；試驗(yàn)Ⅰ組乳糖率顯著提高(P<0.05)，Ⅱ、Ⅲ組差異不顯著(P>0.05)，但Ⅰ組較Ⅱ組提高了1.39%(P<0.05)；試驗(yàn)Ⅱ組非脂固體顯著降低(P<0.05)，Ⅰ、Ⅲ組無(wú)差異顯著(P>0.05)；Ⅰ組尿素氮顯著降低(P<0.05)，Ⅱ、Ⅲ組有降低趨勢(shì)但差異不顯著(P>0.05)；試驗(yàn)Ⅲ組體細(xì)胞降低了36.11%(P<0.05)，Ⅰ、Ⅱ組差異不顯著(P>0.05)。

表3 雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料對(duì)產(chǎn)奶量和乳成分的影響Table 3 Effects of B.kazinoki×B.papyrifera silage on milk yield and milk composition

2.3 奶牛乳清指標(biāo)

2.3.1 奶牛乳清抗氧化指標(biāo) 由表4可見(jiàn)，與對(duì)照組相比，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組SOD均差異不顯著(P>0.05)；Ⅰ、Ⅱ組MDA含量差異均不顯著(P>0.05)，試驗(yàn)Ⅲ組的含量顯著降低(P<0.05)；Ⅰ、Ⅱ組TAC均無(wú)顯著差異(P>0.05)，試驗(yàn)Ⅲ組顯著提高了47.83%(P<0.05)。

表4 發(fā)酵雜交構(gòu)樹(shù)飼料對(duì)奶牛乳清抗氧化指標(biāo)的影響Table 4 Effects of B.kazinoki×B.papyrifera silage on whey antioxidant capacity

2.3.2 奶牛乳清生化指標(biāo) 由表5見(jiàn)，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組蛋白定量及AKP均差異不顯著(P>0.05)；Ⅱ、Ⅲ組ALT顯著降低(P<0.05)，Ⅰ組差異不顯著(P>0.05)；Ⅰ組AST顯著降低71%(P<0.05)，Ⅱ、Ⅲ組差異均不顯著(P>0.05)。

表5 發(fā)酵雜交構(gòu)樹(shù)飼料對(duì)奶牛乳清生化指標(biāo)的影響Table 5 Effects of B.kazinoki×B.papyrifera silage on whey biochemical indexes

3 討 論

3.1 雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料對(duì)產(chǎn)奶量及乳成分的影響

產(chǎn)奶量是衡量奶牛生產(chǎn)性能的直觀標(biāo)準(zhǔn)，飼喂雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料對(duì)奶牛產(chǎn)奶量及乳成分含量均有一定程度的積極影響，但奶量、乳脂率、乳蛋白和干物質(zhì)各組間差異均不顯著，這與Si等[11]的研究結(jié)果基本一致。非脂乳固體含量是衡量牛乳營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量的一項(xiàng)指標(biāo)，會(huì)影響酸奶的粘稠度及保鮮度[14]，本試驗(yàn)中8%添加量的試驗(yàn)結(jié)果與張慧敏等[15]的非脂固體與乳糖、乳蛋白呈顯著正相關(guān)研究結(jié)果略有差異，但符合不得低于8.3%的標(biāo)準(zhǔn)[16]。

乳糖是乳中主要的碳水化合物，可以促進(jìn)鈣和氨基酸的吸收、調(diào)節(jié)腸道菌群[16-17]。在斷奶前和剛斷奶的仔豬飼料中加入高濃度的乳糖可避免引發(fā)腸道的高滲透壓，降低腹瀉率[18]。利用牛奶尿素氮含量評(píng)價(jià)奶牛日糧粗蛋白水平、能氮平衡、氮利用率、繁殖率以及診斷代謝疾病已成為奶?？茖W(xué)研究的熱點(diǎn)[19]。有研究表明尿素氮值隨產(chǎn)奶量的增加而升高[20]，Broderick等[21]研究發(fā)現(xiàn)尿素氮值和產(chǎn)奶量呈負(fù)相關(guān)，并與乳蛋白、乳脂含量均呈負(fù)相關(guān)。此外，牛奶中的體細(xì)胞是反映乳腺健康和牛奶品質(zhì)的關(guān)鍵因素，因?yàn)檫@些細(xì)胞是在乳腺炎免疫反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的，每毫升含有40多萬(wàn)體細(xì)胞的牛奶被認(rèn)為不適合人類食用[22]，到達(dá)50萬(wàn)則被認(rèn)為是隱性乳腺炎。相關(guān)研究表明，如果將體細(xì)胞水平降低到50 000 個(gè)/mL，不僅能夠提高牛奶產(chǎn)量，農(nóng)場(chǎng)溫室氣體總排放強(qiáng)度也有可能降低3.7%[23]。在本試驗(yàn)中，添加12%的雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料對(duì)降低牛奶體細(xì)胞效果明顯，這與Si等[11]研究結(jié)果相一致。此外，有報(bào)道體細(xì)胞的增加會(huì)導(dǎo)致脂肪和蛋白質(zhì)含量增加，而牛奶產(chǎn)量、乳糖和尿素氮含量將明顯下降[24]，但本試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)此類情況，可能是由于雜交構(gòu)樹(shù)中的活性成分具有抗炎作用[3-4]，從而避免了因炎癥所導(dǎo)致的相關(guān)指標(biāo)合成減少。Reis等[25]在乳體細(xì)胞的差異水平研究中發(fā)現(xiàn)了乳脂、蛋白質(zhì)和乳糖的相應(yīng)變化，并且乳體細(xì)胞與乳尿素氮值之間呈正相關(guān)，Mazal等[26]在研究中也得出了同樣的結(jié)論，即當(dāng)奶牛的乳房沒(méi)有被感染時(shí)，體細(xì)胞和牛奶中的蛋白質(zhì)含量之間可能沒(méi)有聯(lián)系。

3.2 雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料對(duì)乳清抗氧化指標(biāo)的影響

牛乳中含有60種以上的酶，通過(guò)分析泌乳過(guò)程中進(jìn)入乳中的酶，可以獲知乳腺細(xì)胞的代謝情況，并輔助進(jìn)行相關(guān)疾病的診斷[17]，同時(shí)多種抗氧化物質(zhì)的攝取對(duì)于人類預(yù)防心血管、癌癥、神經(jīng)等疾病具有重要意義[27]。SOD和TAC是衡量生物機(jī)體內(nèi)抗氧化能力的重要指標(biāo)，可降低自由基對(duì)機(jī)體的毒害程度；血漿酶活性在產(chǎn)奶期和干奶期有顯著變化，需要在產(chǎn)奶期對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)[28]；脂質(zhì)過(guò)氧化被認(rèn)為是包括炎癥在內(nèi)的許多疾病的關(guān)鍵因素，同時(shí)導(dǎo)致牛奶營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低；MDA為脂質(zhì)過(guò)氧化標(biāo)志物，檢測(cè)MDA的濃度不僅可以判斷脂質(zhì)過(guò)氧化程度，還可作為乳腺炎的診斷指標(biāo)[29]?？寡趸到y(tǒng)能夠有效地應(yīng)對(duì)過(guò)氧化脂質(zhì)的產(chǎn)生，可在MDA中觀察到巨大的個(gè)體間變異[30]。

相關(guān)報(bào)道表明牛奶體細(xì)胞計(jì)數(shù)與MDA正相關(guān)，與TAC負(fù)相關(guān)[27]，本試驗(yàn)與此研究結(jié)果一致。黃酮類化合物是影響雜交構(gòu)樹(shù)青貯飼料抗氧化活性的主要成分，隨著該成份的增加，雜交構(gòu)樹(shù)青貯飼料的抗氧化能力得到提高[2-4,31]。相關(guān)研究表明灌木和樹(shù)木的平均TAC水平高于草及干草，高TAC植物的攝入可能有利于牛的TAC狀態(tài)[32]。本試驗(yàn)中雜交構(gòu)樹(shù)青貯飼料未對(duì)奶牛乳清SOD濃度產(chǎn)生影響，試驗(yàn)結(jié)果均在正常范圍之內(nèi)，這可能是由于試驗(yàn)周期或雜交構(gòu)樹(shù)青貯飼料的劑量不在適當(dāng)范圍內(nèi)所造成的。

3.3 雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料對(duì)乳清生化指標(biāo)的影響

ALT、 AST和 AKP是重要的分解酶，在動(dòng)物的肝功能方面有重要作用。牛乳中的AKP也來(lái)自中性粒細(xì)胞，在未感染乳腺炎外周血中，酶活性相對(duì)較低。當(dāng)微生物侵染時(shí)，機(jī)體啟動(dòng)免疫防御機(jī)制的表現(xiàn)之一是帶有AKP活性的中性粒細(xì)胞比率增加，且在感染后第3天AKP的活性顯著提高，即AKP活性與炎癥嚴(yán)重程度密切相關(guān)[19]。也有研究表明體細(xì)胞和AKP呈極顯著正相關(guān)，但本試驗(yàn)AKP各組間差異不顯著，這可能是由于試驗(yàn)時(shí)間不足或添加劑量不在適當(dāng)范圍內(nèi)所造成的[33]。血清轉(zhuǎn)氨酶水平升高是肝臟疾病的一項(xiàng)指標(biāo)，Liu等[34]研究發(fā)現(xiàn)牛奶和血漿中血清轉(zhuǎn)氨酶活性之間有顯著正相關(guān)性，檢測(cè)牛奶中ALT、AST、AKP活性可能是監(jiān)測(cè)奶牛肝功能的一種替代方法。Miles等[35]研究結(jié)果表明，機(jī)體內(nèi)的ALT和AST與牛齡正相關(guān)，而本試驗(yàn)所選牛胎次為2～4胎，存在一定的年齡差距，因此對(duì)本項(xiàng)指標(biāo)或有一定影響。乳清可用作功能性食品，乳清蛋白對(duì)與氧化應(yīng)激相關(guān)的疾病有治療作用，同時(shí)有助于降低血液中轉(zhuǎn)氨酶、尤其是ALT的水平。乳清在體外試驗(yàn)中具有影響轉(zhuǎn)氨酶的還原、抑制酶活性等作用[36]。導(dǎo)致奶牛酶活性變化的原因是多方面的[37]，本試驗(yàn)中檢測(cè)到的AST差異可能與試驗(yàn)個(gè)體的生理階段以及環(huán)境等因素有關(guān)，這些因素還有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

添加8%和12%雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料可降低牛乳體細(xì)胞含量，并提高乳清抗氧化功能，雜交構(gòu)樹(shù)發(fā)酵飼料可作為新型木本飼料開(kāi)發(fā)利用。