熱應(yīng)激對荷斯坦奶牛泌乳能力和乳成分乳脂脂肪酸組成的影響

李征,陳勝楠,葛萃萃,郝欣，王海鑒，張惠君

（1.廣州風(fēng)行乳業(yè)股份有限公司,廣州510510；2. 浙江公正檢驗(yàn)中心有限公司,杭州310009；3. 北京海關(guān)技術(shù)中心，北京100026；4. 安捷倫科技（中國）有限公司，北京100102；5.中國檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)澳洲分公司, 悉尼-墨爾本）

0 引 言

熱應(yīng)激是指機(jī)體對不利于其正常生理活動的高溫環(huán)境所產(chǎn)生的一系列非特異免疫應(yīng)答反應(yīng)的總和[1]。奶牛熱應(yīng)激是指當(dāng)奶牛受到高溫刺激，作用于下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)系統(tǒng)所引起的機(jī)體非特異性防御反應(yīng)和特異性障礙在內(nèi)的全身性適應(yīng)癥[2]。

熱應(yīng)激使奶牛的新陳代謝發(fā)生紊亂、采食量和產(chǎn)奶量下降、乳成分改變、免疫力降低等。近年來，隨著奶牛養(yǎng)殖集約化的快速發(fā)展及全球氣溫變暖，導(dǎo)致熱應(yīng)激對奶牛生產(chǎn)性能降低、繁殖率下降等現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,并成為阻礙我國奶業(yè)發(fā)展的最活躍因素之一。

關(guān)于熱應(yīng)激對奶牛的影響已有不少報道，但主要集中于評定奶牛耐熱性指標(biāo)的研究。本研究通過對比熱應(yīng)激與非熱應(yīng)激奶牛的泌乳能力和乳脂脂肪酸的變化，為更全面的了解熱應(yīng)激對奶牛的影響以及制定相應(yīng)的營養(yǎng)調(diào)控措施提供理論依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 奶牛選擇與分組

選擇體重相近、產(chǎn)奶量相近、同胎次、健康的均處于泌乳中期的荷斯坦奶牛24 頭作為陰性對照組，集中進(jìn)行第1 次采樣。在熱應(yīng)激比較嚴(yán)重的8 月上旬再挑選體重相近、產(chǎn)奶量相近、同胎次、健康的均處于泌乳中期的荷斯坦奶牛24 頭作為陽性對照組，進(jìn)行第2 次采樣。2組試驗(yàn)?zāi)膛５娘曫B(yǎng)水平與管理方法一致。

1.2 實(shí)驗(yàn)日糧

實(shí)驗(yàn)?zāi)膛５娜占Z組成參照NRC（2001）配制。基礎(chǔ)日糧由青貯玉米、苜蓿干草、精料補(bǔ)充料組成，粗精比為49︰51，日糧配方及營養(yǎng)水平如表1所示。

表1 日糧組成及營養(yǎng)成分 %

1.3 樣品的采集及測定指標(biāo)

在采樣日的上、下午連續(xù)取奶樣按1∶1 原則混合后裝于2 個奶樣瓶。一個奶樣立即用美國Bentley 2000 型紅外線牛奶成分分析儀測定乳成分（包括乳脂率、乳蛋白率和乳糖率）；另一個奶樣在-20 ℃冷凍保存，等試驗(yàn)結(jié)束后測定脂肪酸。并記錄2 組試驗(yàn)?zāi)膛Ｔ诓蓸尤盏漠a(chǎn)奶量。

1.4 脂肪酸的分析

脂肪酸的分析參照HJ Zhang[3-4]的氣相色譜法。

1.4.1 儀器與試劑

安捷倫公司5977B 氣質(zhì)聯(lián)用：色譜柱為HP-88(Agilent)毛細(xì)管柱(100 m×0.25 mm,液膜厚度0.25 μm)；載氣為高純氦氣，載氣流速為1 mL/min；離子源為EI源；電離電壓70 eV，質(zhì)荷比范圍為29～500。脂肪酸甲酯標(biāo)品為Matreya公司產(chǎn)品。

1.4.2 色譜條件

進(jìn)樣口和離子源溫度為230 ℃。采取程序升溫的方法，升溫條件為：初溫70 ℃，保持2 min，以8 ℃/min的速率升溫至120 ℃，再以15 ℃/min 的速率升溫至160 ℃，保持40 min，然后以5 ℃/min升溫至215 ℃，保持10 min。進(jìn)樣量為1.0 μL，分流比為40∶1。

1.4.3 樣品的提取和甲酯化

乳脂脂肪酸的提取根據(jù)Hara 和Radin[5]的方法，再按照張惠君[6]的方法對乳脂中的脂肪酸進(jìn)行甲酯化，具體操作如下。

首 先配 CH2Cl∶2CH3OH(體 積 比 為=2∶1)溶液 ，5 mL 奶樣+5 mL 溶液，混勻后超聲 20 min，然后 4 000 r/min，倒去上層乳液，吸取下層CH2Cl2溶液至離心管，待CH2Cl2溶液揮干，然后甲酯化。

取約 0.45 g(50 uL)乳脂，加 2 mL 正己烷、70 uL 醋酸甲酯和 1 mol/L 的 KOH/CH3OH 溶液 70 uL，室溫下放置10 min，再加入35 uL 草酸甲醇溶液作反應(yīng)終止劑。然后取混合溶液的上清液1 mL，冷藏以備氣質(zhì)進(jìn)樣。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 13.0版軟件進(jìn)行單因素方差分析處理，采用F檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1 熱應(yīng)激對產(chǎn)奶量和乳成分的影響

由表2 可見，夏季熱應(yīng)激奶牛的產(chǎn)奶量與非熱應(yīng)激奶牛存在顯著差異，產(chǎn)奶量在熱應(yīng)激時期極顯著降低(P＜0.01)。熱應(yīng)激時牛奶中的乳成分也會發(fā)生明顯的變化，熱應(yīng)激奶牛的乳脂率極顯著低于非熱應(yīng)激奶牛(P＜0.01)，乳蛋白率也顯著下降(P＜0.05)，乳糖率有降低的趨勢，但差異不顯著(P＞0.05)。

表2 熱應(yīng)激對奶牛產(chǎn)奶量和乳成分的影響

2.2 熱應(yīng)激對乳脂脂肪酸的影響

試驗(yàn)?zāi)膛Ｈ橹舅岬慕M成見表3。熱應(yīng)激對乳脂中單個脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響不是很大，只有C18∶1脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在熱應(yīng)激時期顯著下降(P＜0.05)。但總飽和脂肪酸(SFA)和總不飽和脂肪酸(UFA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在熱應(yīng)激時期有明顯的變化。熱應(yīng)激奶牛的總飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于非熱應(yīng)激奶牛(P＜0.05)，而總不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于非熱應(yīng)激奶牛(P＜0.05)。

表3 熱應(yīng)激與非熱應(yīng)激奶牛乳脂脂肪酸的組成g（每100g脂肪酸中）

圖1 熱應(yīng)激條件下奶牛乳脂脂肪酸氣相色譜圖（陽性）

圖2 非熱應(yīng)激條件下奶牛乳脂脂肪酸氣相色譜圖（陰性）

3 討 論

3.1 熱應(yīng)激對產(chǎn)奶量和乳成分的影響

奶牛對熱應(yīng)激的反應(yīng)首先表現(xiàn)為食欲降低，采食量減少。熱應(yīng)激引起奶牛采食量的減少必然導(dǎo)致奶牛產(chǎn)奶量的降低。當(dāng)環(huán)境溫度在4～21 ℃之間，奶牛的產(chǎn)奶量較高[7]，當(dāng)環(huán)境溫度超過24 ℃時，奶牛的產(chǎn)奶量開始下降。王前等[8]報道，溫度和產(chǎn)奶量之間呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)。李建國等[9]研究表明，熱應(yīng)激能顯著降低奶牛各泌乳階段及泌乳期的平均泌乳量。溫度達(dá)到40 ℃時，耐熱性差的奶牛拒絕采食[10]。本試驗(yàn)中，熱應(yīng)激奶牛的產(chǎn)奶量極顯著低于非熱應(yīng)激奶牛，與上述文獻(xiàn)報道結(jié)果一致。熱應(yīng)激引起奶牛產(chǎn)奶量的降低主要有兩個原因，一方面是采食量的下降減少了營養(yǎng)成分的消化和代謝，從而用于乳汁合成的營養(yǎng)成分也相應(yīng)減少；另一方面是熱應(yīng)激造成奶牛生殖內(nèi)分泌出現(xiàn)抑制反應(yīng)，使孕激素、雌激素和促乳素等分泌量下降，抑制了乳腺泡、乳腺管的形成與發(fā)育，抑制了排乳反應(yīng)，從而造成產(chǎn)奶量的下降。

熱應(yīng)激除了降低奶牛的產(chǎn)奶量，還會影響牛奶中乳成分的組成。乳脂、乳蛋白和乳糖均可因高溫而下降[7]，其中乳脂率在一年四季中的變化較大，以夏季最低。McDowell 等研究[11]表明當(dāng)氣溫由18 ℃上升到30 ℃時，乳脂率和乳蛋白分別下降了39.7%和16.9% 。本試驗(yàn)中，奶牛的乳脂率和乳蛋白率在熱應(yīng)激時均顯著降低。熱應(yīng)激使乳脂率降低主要是因?yàn)槟膛Ｔ跓釕?yīng)激時喜食精料，從而使精料的采食量相對增多，而纖維攝取量下降，以致瘤胃內(nèi)低級脂肪酸如乙酸、丙酸等的比例縮少，而乙酸和丙酸是合成乳脂的前體物質(zhì)，于是奶牛的乳脂率降低。本研究中熱應(yīng)激奶牛的乳蛋白率顯著下降可能是因?yàn)槟膛５牟墒沉肯陆翟斐傻鞍踪|(zhì)的攝取量下降，而熱應(yīng)激時代謝率增加，加速了蛋白質(zhì)的降解，同時皮膚蒸發(fā)使氮的排出增加，從而使機(jī)體內(nèi)的蛋白質(zhì)減少，引起乳蛋白率的下降。

3.2 熱應(yīng)激對乳脂脂肪酸的影響

乳脂大約含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的飽和脂肪酸（SFA），27%的單不飽和脂肪酸（MUFA）和3%的多不飽和脂肪酸（PUFA）。由于不飽和脂肪酸，尤其是多不飽和脂肪酸結(jié)構(gòu)中的雙鍵，所以容易被氧化。研究表明動物處于應(yīng)激狀態(tài)時，代謝機(jī)能紊亂，交感-腎上腺系統(tǒng)反應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致腎上腺髓質(zhì)部大量分泌兒茶酚胺類激素而使氧自由基增加。在正常情況下，體內(nèi)氧自由基的產(chǎn)生、利用和清除三者之間處于動態(tài)平衡。而在熱應(yīng)激狀態(tài)下，機(jī)體產(chǎn)生過多的氧自由基不能及時清除，會導(dǎo)致體內(nèi)氧自由基過剩，從而引起脂質(zhì)過氧化作用，破壞生物膜的結(jié)構(gòu)[12]。因此在熱應(yīng)激時期，乳脂中的不飽和脂肪酸可能被氧化，從而減少乳脂中它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而相應(yīng)的增加飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。本研究中，總飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在熱應(yīng)激時期顯著升高，總不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低。而在動物日糧中添加抗氧化劑也可以保護(hù)不飽和脂肪酸不被氧化，從而增加組織或牛奶中不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而減少飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。Barja 等[13]報道在豬日糧中添加抗氧化劑維生素E，由于維生素E對多不飽和脂肪酸的過氧化反應(yīng)的保護(hù)作用，從而增加了豬肝臟中多不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在奶牛日糧中添加高劑量的抗氧化劑硒和維生素E 也可以增加牛奶中總不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而降低總飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[14]。另外在人類中，Dodge 等[15]報道硒可以提高母乳中多不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(41%)，而降低飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(11%)。

4 結(jié) 論

熱應(yīng)激使奶牛的產(chǎn)奶量、乳脂率和乳蛋白率降低，但對乳糖率沒有影響。熱應(yīng)激使奶牛乳脂中的總飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，而總不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低。