硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶牛耐受性的影響

陳 一，梁樹林，鐘一帆，冀飛，劉建新，王迪銘*

（1.浙江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院奶業(yè)科學(xué)研究所，浙江杭州 310058；2.金寶（中國）動物營養(yǎng)科技有限公司，上海 201100）

處于泌乳高峰期的奶牛，由于乳腺組織代謝率高，機體活性氧產(chǎn)生量會增多，當(dāng)活性氧產(chǎn)生量超過自身清除能力時，不能被機體及時清除的過量活性氧累積造成氧化應(yīng)激，在奶牛泌乳高峰期容易導(dǎo)致各種疾病發(fā)生。硒是組成谷胱甘肽過氧化酶及多種蛋白質(zhì)的重要組分，在動物體內(nèi)主要提高抗氧化功能，是機體必需的微量元素。目前，有機硒和無機硒是應(yīng)用于動物生產(chǎn)中的2 種主要硒源添加劑，無機硒源主要包括硒酸鹽和亞硒酸鹽，有機硒源主要包括酵母硒、硒代蛋氨酸和納米硒等。與傳統(tǒng)的無機硒相比，有機硒具有較高的吸收率和生物活性、較低的毒性及較小的環(huán)境污染從而成為研究熱點。硒代蛋氨酸鋅是化學(xué)元素硒取代蛋氨酸鋅中的硫元素所形成的一種新型有機硒源添加劑。已有報道證實，在泌乳高峰期奶牛日糧中添加與硒代蛋氨酸鋅結(jié)構(gòu)相似的硒代蛋氨酸羥基類似物可以有效改善奶牛的生產(chǎn)性能、健康狀況及硒轉(zhuǎn)化率。不論哪種形式的硒，經(jīng)動物采食吸收分解代謝后主要以Se-Met 的形式存在，Se-Met 形式的硒約占體內(nèi)總硒含量的54%～90%，硒代蛋氨酸由于硒元素和蛋氨酸的結(jié)合，可以通過蛋氨酸轉(zhuǎn)運系統(tǒng)更加高效地被腸膜吸收利用，所以對奶牛泌乳性能提升的響應(yīng)相比于其他種類的有機硒會更加顯著。目前普遍認(rèn)為，反芻動物日糧中有機硒源的推薦添加劑量為0.1～0.3 mg/kg DM，然而添加高劑量有機硒是否會致使奶牛健康和產(chǎn)奶量下降，仍有待研究。NRC（2007）中推薦小反芻動物飼糧添加硒的最大耐受量為5 mg/kg，超過這一劑量容易導(dǎo)致奶牛出現(xiàn)硒中毒現(xiàn)象。但也有研究報道，當(dāng)奶牛日糧中添加高劑量的酵母硒時不僅增加了血液和牛奶中的硒含量，而且并未出現(xiàn)硒中毒現(xiàn)象。目前，奶牛對不同種類有機硒的耐受劑量無明確規(guī)定，因此，研究高劑量硒代蛋氨酸鋅對奶牛代謝健康的影響，可為硒代蛋氨酸鋅和硒代蛋氨酸類硒源添加劑在奶牛日糧中的安全使用提供依據(jù)。本試驗旨在探究日糧中添加高劑量硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶牛生產(chǎn)性能和代謝參數(shù)的影響，以評估奶牛對日糧中添加硒代蛋氨酸鋅的生物安全性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 硒代蛋氨酸鋅（zinc-L-selenomethionine）由國外某企業(yè)提供（硒濃度為1 000 mg/kg）。

1.2 試驗設(shè)計與日糧 試驗在浙江大學(xué)奶業(yè)科學(xué)研究所試驗?zāi)翀鲞M行。采用單因素設(shè)計，選取27 頭健康的中國荷斯坦經(jīng)產(chǎn)泌乳盛期奶牛，根據(jù)泌乳天數(shù)（95±20.3）d、體重（623.9±58.8 ）kg、胎次（2.63±0.6）和產(chǎn)奶量（39.1±6.44）kg 相近的原則，每3 頭相近的牛為1 個區(qū)組，每個區(qū)組的3 頭牛被隨機地分配到3 個處理組，每組9 頭奶牛。處理組分別為對照組（基礎(chǔ)日糧，不添加硒代蛋氨酸鋅）、常規(guī)劑量硒組（添加0.2 mg Se/kg DM 的硒代蛋氨酸鋅）和高劑量硒組（添加2 mg Se/kg DM 的硒代蛋氨酸鋅）。目前硒代蛋氨酸鋅在奶牛生產(chǎn)中的推薦添加劑量為0.1～0.3 mg Se/kg DM，本研究設(shè)置常規(guī)劑量組為0.2 mg Se/kg DM。硒代蛋氨酸鋅的安全劑量目前沒有明確結(jié)論，NRC（2007）推薦小反芻動物飼糧添加硒的最大耐受量為5 mg/kg DM，本試驗將常規(guī)劑量10 倍（2 mg Se/kg DM）設(shè)置為高劑量組。試驗預(yù)試期2 周，試驗期8 周。試驗期每周周末測定奶產(chǎn)量，每2 周周末采集奶樣并分析乳成分。在試驗開始后第4、8 周周末測定乳中硒濃度。每兩周周末測定采食量。在試驗期第4、8 周周末采集血樣，分析血液常規(guī)指標(biāo)、血漿生化指標(biāo)和血漿硒含量；記錄整個試驗期間奶牛的健康狀況?；A(chǔ)日糧按《奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》（NY/T 34-2004）配制，粗飼料主要來源為苜蓿草、燕麥草和青貯玉米?；A(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)成分見表1。

表1 基礎(chǔ)日糧及營養(yǎng)成分（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

1.3 樣品采集與指標(biāo)測定

1.3.1 干物質(zhì)采食量 奶牛的飼喂量以10%剩料量為基準(zhǔn)。試驗開始后每2 周周末用大的塑料桶測定每頭奶牛全天的飼料供給量及剩余量，計算采食量，然后乘以測定的飼料干物質(zhì)含量，即得出奶牛的干物質(zhì)采食量。

1.3.2 產(chǎn)奶性能及乳成分 每周周末測定1 次奶牛日產(chǎn)奶量，直至第8 周周末試驗結(jié)束。每2 周周末采集奶樣50 mL，全天采集1 份，奶樣中加入萬分之六苯甲酸防腐劑，并置于4℃保存，并于48 h 內(nèi)送至光明DHI 檢測中心（上海，中國）測定乳蛋白、乳脂、乳糖、尿素氮含量及體細(xì)胞數(shù)（用丹麥福斯CombiFoss FT+乳成分及體細(xì)胞分析儀進行分析），在第4、8 周周末另外采集1 份奶樣用以測定乳中硒含量，按《食品中硒的測定》（GB 5009.93-2017）測定。乳脂產(chǎn)量、乳蛋白產(chǎn)量和乳糖產(chǎn)量分別為乳脂含量、乳蛋白含量和乳糖含量乘以采樣當(dāng)周的奶產(chǎn)量。能量矯正乳（kg/d）=0.323×奶產(chǎn)量（kg/d+12.82×乳脂產(chǎn)量（kg/d ）+7.13×乳蛋白產(chǎn)量（kg/d）（NRC，2001）。飼料效率=能量矯正乳產(chǎn)量（kg）/干物質(zhì)采食量（kg）。

1.3.3 血漿生化指標(biāo)與血常規(guī)指標(biāo)的測定 試驗第4 周和第8 周周末分別采集所有奶牛的血樣。在飼喂后3 h 從尾根靜脈采血，每頭牛采集2 份血樣，分別為5 mL，加入肝素鈉抗凝，置于濕冰上。采血過程中沒有溶血現(xiàn)象。1 份在3 000×g 離心15 min 制備血漿，分裝在1.5 mL 的離心管中，并于-80℃保存，用于測定血漿中血糖、總蛋白、尿素氮、總膽紅素、肌酐、白蛋白、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、堿性磷酸酶、谷胱甘肽過氧化物酶、總超氧化物歧化酶、總抗氧化能力、過氧化氫酶、丙二醛，按照試劑盒（中拓生物有限公司）方法，使用全自動生化分析儀（HITACHI 7020）測定，血漿中硒含量采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法ICP-MS 方法測定，測定過程中血漿只解凍1 次。另1 份全血樣品在采血完畢后立即送往浙江大學(xué)動物科學(xué)附屬動物醫(yī)院，使用五分類血常規(guī)分析儀-IDEXX ProCyte Dx測定血液常規(guī)指標(biāo)，包括白細(xì)胞計數(shù)、紅細(xì)胞計數(shù)、血紅蛋白、紅細(xì)胞壓積、血小板計數(shù)。

1.4 統(tǒng)計分析 數(shù)據(jù)用Excel 進行整理，并根據(jù)隨機區(qū)組試驗設(shè)計原理，用SAS 軟件（SAS 2000）中的混合模型（Mixed），以處理和時間（周）及二者的交互作用為固定因子、區(qū)組為隨機因子進行方差分析。若<0.05 則表示差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶牛生產(chǎn)性能的影響 由表2 可見，高劑量硒組奶牛干物質(zhì)采食量與對照組無顯著差異。高劑量硒組奶牛奶產(chǎn)量、能量矯正乳和乳糖產(chǎn)量均高于對照組（<0.05），而與常規(guī)劑量組奶牛無顯著差異。添加硒對奶牛乳脂產(chǎn)量、乳蛋白產(chǎn)量和飼料效率無顯著影響。常規(guī)劑量硒組和高劑量硒組奶牛的乳體細(xì)胞數(shù)均低于對照組奶牛（<0.01）。結(jié)果表明，添加高劑量硒代蛋氨酸鋅不影響泌乳盛期奶牛生產(chǎn)性能。

表2 硒代蛋氨酸鋅對奶牛生產(chǎn)性能的影響

2.2 硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶牛乳成分的影響 由表3 可見，在整個試驗期間，高劑量硒組奶牛的乳脂、乳蛋白和尿素氮含量與對照組和常規(guī)劑量硒組均無顯著差異；常規(guī)劑量硒組乳糖含量高于對照組和高劑量硒組（<0.05），而高劑量硒組乳糖含量與對照組無顯著差異。

表3 硒代蛋氨酸鋅對奶牛乳成分的影響

2.3 硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶牛血漿生化指標(biāo)的影響由表4 可見，各組奶牛血漿中谷草轉(zhuǎn)氨酶活性、谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性、堿性磷酸酶活性、總蛋白含量、白蛋白含量、尿素氮含量、肌酐含量和總膽紅素含量均無顯著差異（>0.05），提示添加高倍劑量硒代蛋氨酸不影響奶牛的健康狀況。

表4 硒代蛋氨酸鋅對奶牛血漿生化指標(biāo)的影響

2.4 硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶牛血液常規(guī)指標(biāo)的影響由表5 可見，各組奶牛全血白細(xì)胞計數(shù)、紅細(xì)胞計數(shù)、血紅蛋白含量、紅細(xì)胞積壓、血小板計數(shù)等血常規(guī)指標(biāo)均無顯著差異，提示添加高劑量硒代蛋氨酸鋅不影響奶牛正常的生理和健康狀況。

表5 硒代蛋氨酸鋅對奶牛血液常規(guī)指標(biāo)的影響

2.5 硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶?？寡趸δ艿挠绊憦谋? 可以看出，各組奶牛血漿總抗氧化能力、谷胱甘肽過氧化酶活性、超氧化物歧化酶活性均無顯著差異，常規(guī)劑量硒組和高劑量硒組奶牛血液的過氧化氫酶活性高于對照組奶牛（<0.01），且丙二醛含量低于對照組（<0.01），提示添加高劑量硒代蛋氨酸鋅可以改善泌乳盛期奶牛的抗氧化功能。

表6 硒代蛋氨酸鋅對奶牛抗氧化指標(biāo)的影響

2.6 硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶牛牛奶和血漿中硒含量的影響 由表7 可見，與對照組相比，日糧中添加硒代蛋氨酸鋅可提高整個試驗期中的乳硒含量（<0.01），高劑量硒組奶牛的乳硒和血漿硒含量均高于對照組和常規(guī)劑量組（<0.01），提示以硒代蛋氨酸鋅作為硒源可以被奶牛有效吸收利用，但乳硒:血硒的值隨著硒代蛋氨酸鋅的添加量增加而顯著下降。

表7 添加硒代蛋氨酸對奶牛牛奶和血漿硒含量的影響

3 討 論

3.1 硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶牛生產(chǎn)性能的影響 奶牛生產(chǎn)性能是評價添加劑效果的重要指標(biāo)，影響奶牛生產(chǎn)性能的因素很多，國內(nèi)外對于添加有機硒對奶牛生產(chǎn)性能的報道不盡相同。Li 等研究也表明，在泌乳高峰期添加硒代蛋氨酸羥基類似物可提高奶牛生產(chǎn)性能。本試驗中，硒添加組奶牛產(chǎn)奶量、能量校正乳和乳糖產(chǎn)量以及乳成分中的乳糖含量較對照組均有顯著提高，提示日糧中添加硒代蛋氨酸鋅可以提高泌乳盛期奶牛的生產(chǎn)性能。處于泌乳高峰期的奶牛，由于產(chǎn)奶量增加，代謝活動明顯提高，機體內(nèi)的活性氧累積增多，對抗氧化酶的需求量也明顯增加，因此添加高劑量硒代蛋氨酸鋅比常規(guī)劑量在生產(chǎn)性能上展示出了更好的效果。體細(xì)胞數(shù)過高會造成奶牛乳房炎的發(fā)病率升高以及乳品質(zhì)下降。本試驗中，硒添加組奶牛體細(xì)胞數(shù)均顯著低于對照組，且常規(guī)劑硒量組和高劑量硒組間無顯著差異，表明高劑量硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶牛健康無明顯的負(fù)面影響。奶牛泌乳是一個復(fù)雜的生理過程，除了需要飼料中的氨基酸和脂肪酸等原料外，能源的供應(yīng)至關(guān)重要。泌乳盛期的奶牛處于氧化應(yīng)激狀態(tài)，由于采食量難以供應(yīng)能量代謝需求，奶牛在這一時期容易出現(xiàn)能量負(fù)平衡狀態(tài)。雖然硒對于奶牛生產(chǎn)性能提高的具體作用機制尚且不是特別明確，但較多的試驗都報道了不同硒源添加劑對于奶牛生產(chǎn)性能的正面作用，可能是因為硒降低了氧化應(yīng)激對奶牛的負(fù)面效應(yīng)，減少了內(nèi)源能源消耗，從而允許更多的能量用于奶牛生產(chǎn)。此外，之前有體外試驗研究報道，硒可以促進奶牛乳腺上皮細(xì)胞的生長發(fā)育，并通過調(diào)節(jié)乳腺上皮細(xì)胞GPX1 和GPX3 酶族mRNA的表達，減少乳腺上皮細(xì)胞的氧化損傷，進而緩解乳腺細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，改善乳腺組織的健康狀況，這可能也是硒能夠改善乳成分品質(zhì)的原因。上述結(jié)果表明，以硒代蛋氨酸鋅作為硒源添加劑飼喂給泌乳盛期奶牛時，可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況在 2 mg Se/kg DM 范圍內(nèi)做劑量調(diào)整，以適應(yīng)該時期奶牛的生產(chǎn)代謝需要。

3.2 硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶牛血漿生化指標(biāo)的影響肝功能和腎功能是評價泌乳高產(chǎn)奶牛健康狀況的重要指標(biāo)。血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶可反映肝功能，二者與三大物質(zhì)（糖、蛋白質(zhì)和脂肪）的轉(zhuǎn)換關(guān)系密切，是動物機體在代謝過程中的關(guān)鍵酶。當(dāng)體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)代謝發(fā)生變化時，其在血液中的活性會發(fā)生變化，若超出正常范圍時表明肝損傷，肝功能異常時這兩種酶在血漿中含量升高，進而活性增強。此外，當(dāng)腎功能降低時排泄受阻時，可引起血漿尿素、肌酐等內(nèi)源性化學(xué)成分在血液中積蓄，因此血漿中尿素和肌酐等濃度增加可以在一定程度上說明腎功能的降低。本試驗發(fā)現(xiàn)，添加常規(guī)劑量和高劑量的硒代蛋氨酸鋅后，各組之間全血紅細(xì)胞、白細(xì)胞計數(shù)和血紅蛋白含量沒有顯著差異。Bertin研究也表明，日糧中添加硒對泌乳中期奶牛全血紅細(xì)胞和白細(xì)胞數(shù)量的提升作用不顯著。綜合分析，日糧中添加高劑量的硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶牛的健康沒有負(fù)面影響。

3.3 硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶?？寡趸笜?biāo)的影響硒是谷胱甘肽過氧化酶活性中心的組成成分，添加硒可通過谷胱甘肽過氧化酶發(fā)揮其抗氧化功能。因此，血漿中谷胱甘肽過氧化酶活性的高低可以作為衡量硒在奶牛體內(nèi)發(fā)揮功能的指示劑。血漿中過氧化氫酶活性和丙二醛含量也可反映奶牛的機體抗氧化功能。本試驗中，添加常規(guī)劑量和高劑量的硒代蛋氨酸鋅后，奶牛血漿中的過氧化氫酶活性顯著增加和丙二醛含量顯著降低，提示硒代蛋氨酸鋅可以提高泌乳盛期奶牛的抗氧化能力。血漿中的谷胱甘肽過氧化酶活性被認(rèn)為與日糧中硒含量、飼養(yǎng)時期等多種因素有關(guān)。本試驗中，硒代蛋氨酸鋅處理組奶牛血液谷胱甘肽過氧化酶活性與對照組無顯著差異，與Cerri 等在泌乳早期奶牛中添加無機硒和酵母硒不會影響血漿谷胱甘肽過氧化酶活性的結(jié)論一致。但Sun 等報道，在泌乳中期的奶牛日糧中添加硒代蛋氨酸羥基類似物可以提高血漿中谷胱甘肽過氧化酶的活性。因此，硒代蛋氨酸鋅對于奶牛血漿的影響很可能受奶牛生理階段的影響，泌乳盛期奶牛血漿谷胱甘肽過氧化酶活性對于添加有機硒的響應(yīng)可能并不敏感。在本試驗中，幾種重要抗氧化酶的活性在添加高劑量的硒代蛋氨酸鋅后并未出現(xiàn)異常，說明添加高劑量硒代蛋氨酸鋅可以正常發(fā)揮其抗氧化功能。

3.4 硒代蛋氨酸鋅對泌乳盛期奶牛血漿及乳硒含量的影響 硒是可以反映動物健康狀況的重要指標(biāo)，奶牛機體內(nèi)硒水平主要通過奶牛血漿或全血中硒含量體現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)血硒水平100 μg/L 時剛好滿足泌乳高峰期奶牛機體代謝的需要。本試驗中常規(guī)劑量和高劑量硒代蛋氨酸鋅組血漿硒含量均高于這一水平，且隨著硒代蛋氨酸鋅添加水平的增加，乳硒和血硒含量較對照組均呈顯著增長趨勢。Li 等研究也表明，在泌乳高峰期奶牛日糧中添加硒代蛋氨酸羥基類似物使奶牛乳硒和血硒含量線性增加，但硒在乳和血中的比值隨著硒代蛋氨酸鋅添加劑量的增加卻顯著性降低，這可能由于本試驗設(shè)置的3 個有機硒添加水平跨度更大所導(dǎo)致。Grace等研究發(fā)現(xiàn)，奶牛血液中的硒與乳中硒呈二次關(guān)系，當(dāng)血液中硒的濃度超過一定量時，硒轉(zhuǎn)換效率逐漸降低。提示隨著硒代蛋氨酸添加水平的增加，雖然對奶牛生產(chǎn)性能和血漿生化指標(biāo)無負(fù)面影響，但添加高劑量硒代蛋氨酸鋅也許可能導(dǎo)致硒轉(zhuǎn)化效率的降低。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，日糧中添加高劑量（2 mg Se/kg DM）的硒對泌乳盛期奶牛的生產(chǎn)性能、健康狀況和機體代謝狀態(tài)均無負(fù)面影響，提示泌乳盛期奶牛對硒具有較好的耐受性，可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況在 2 mg Se/kg DM 范圍內(nèi)做添加劑量調(diào)整，以適應(yīng)泌乳高峰期奶牛的生產(chǎn)代謝需要。