β-胡蘿卜素對奶牛生產性能及血液指標的影響

袁 博， 盧金河， 趙曉靜， 馬 寧， 沈宜釗，李 妍， 王美美， 李建國，5，6， 高艷霞，5，6*

（1.河北農業(yè)大學動物科技學院，河北保定 071001；2.石家莊水務投資集團，河北石家莊 050000；3.保定職業(yè)技術學院，河北保定 071001；4.河北農業(yè)大學動物醫(yī)學院，河北保定 071001；5.河北省牛羊胚胎技術創(chuàng)新中心，河北保定 071001；6.河北省乳制品產業(yè)技術研究院，河北石家莊 050000）

β-胡蘿卜素作為一種天然性、健康且安全的飼料添加劑，通過波動擴散的方式進行吸收（Bie，2016），沉積于血液、脂肪和肝臟中。β-胡蘿卜素-15，15’雙氧酶存在小腸黏膜里，把β-胡蘿卜素轉化成維生素A（VA）（林仕梅，1998）。研究表明，補充β-胡蘿卜素能夠對奶牛產生積極影響，但其具體發(fā)揮作用的機制并不十分清楚。

有研究表明，β-胡蘿卜素加入到產后奶牛的日糧當中，能夠刺激乳腺細胞的增長，提升乳腺細胞的泌乳能力，能在保證產奶量的基礎上，提高乳質量（馬吉鋒等，2015）。乳品質相應提高，對乳蛋白、乳糖、乳中干物質含量有一定積極影響（朱芬花等，2017）。研究發(fā)現(xiàn)，β-胡蘿卜素是一種天然的抗氧化劑，能夠清除體內自由基、淬滅單線態(tài)氧，強化細胞之間的交流（Krinsky，1991），從而提高機體免疫力，預防疾病。脂質受到過氧化作用，會產生分解產物，即丙二醛（MDA）。它能與生物膜中多不飽和脂肪酸發(fā)生過氧化作用，從而引起細胞損傷（劉汝祥等，2008）。因此，血清中MDA的含量水平能夠直觀地反映機體脂質過氧化的程度。血清葡萄糖（GLU）、尿素氮（BUN）、甘油三脂（TG）與總膽固醇（T-CHO）水平可直接反映機體糖、蛋白與脂肪的代謝狀況（Leroy，2011）。BUN值大小代表著血液當中氨基酸合成蛋白質能力的高低，可以將其作為機體蛋白質沉積的關鍵判定指標（Park，2004）。

目前關于在奶牛生產中β-胡蘿卜素或是VA的研究發(fā)現(xiàn)，胡蘿卜素添加量受到VA影響，只有在保證VA充足的前提下，添加的β-胡蘿卜素才能起到其本身作用，在奶牛的實際生產中沒有確切的β-胡蘿卜素適宜添加量。因此，本試驗通過研究基礎日糧中添加VA和β-胡蘿卜素對奶牛生產性能及血液指標的影響，以期篩選出高產奶牛β-胡蘿卜素的最適添加量，為奶牛日糧中β-胡蘿卜素的添加提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 飼料用β-胡蘿卜素（有效物質含量1%）、VA（50萬IU/g），儲存在避光、干燥的條件中待用。

1.2 試驗設計及日糧組成 選取日平均產奶量（42.4±3.22）kg（P＞0.05）、平均胎次（2.7±0.41）胎（P＞0.05）、平均泌乳天數(shù) （41.3±7.93）d（P＞0.05）荷斯坦奶牛60頭，隨機分成4組，每組15個重復，每個重復1頭牛。于晨飼時將稱取的添加劑與200 g TMR混合，通過趕牛上枷單獨飼喂的方式進行飼喂。其中對照組（CON）奶牛僅飼喂基礎日糧，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ組在基礎日糧中分別添加200 mg/（d·頭）β-胡蘿卜素、75000 IU/（d·頭）VA+200 mg/（d·頭）β-胡蘿卜素 和75000 IU/（d·頭）VA+400 mg/（d·頭）β-胡蘿卜素，基礎日糧組成及營養(yǎng)水平見表1，其中VA添加劑量通過《NRC 2001》計算得出。4組均飼養(yǎng)于同一大圈舍內，每頭牛單獨飼喂添加劑，自由飲水，定期清理水槽。預飼期7 d，試驗期90 d。

表1 基礎日糧組成和營養(yǎng)水平（干物質基礎）

1.3 試驗樣品采集與處理1.3.1 乳樣的采集與處理 每天記錄產奶量，試驗第30、60、90天，早、中、晚采集乳樣，按照4:3:3的比例混合，冷藏保存，次日送檢測定乳成分。

1.3.2 血液樣品的采集與處理 在試驗期第90天，每組隨機挑選6頭，晨飼后尾根采血30 mL，37℃水浴15 min，3500 r/min離心15 min。制備的血清分裝于1.5 mL離心管中，-20℃保存待測。

1.4 樣品測定指標及方法

1.4.1 乳樣測定指標及方法 取50 mL奶樣送到河北省DHI檢測中心進行乳成分測定，計算整個試驗期的平均乳成分指標。

1.4.2 血液樣品測定指標及方法 血液指標堿性磷酸酶（AKP）、血清總蛋白（TP）、甘油三酯（TG）、總膽固醇（T-CHO）、谷草轉氨酶（GOT）、谷丙轉氨酶（GPT）、白蛋白（ALB）、血尿素氮（BUN）、血糖（GLU）、總抗氧化能力（T-AOC）及丙二醛（MDA）均使用南京建成試劑盒測定。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 β-胡蘿卜素對奶牛生產性能和血液生化的研究數(shù)據(jù)采用SPSS 24.0軟件（美國SPSS公司）進行單因素方差分析（one-way ANOVA），差異顯著用Duncan氏法進行多重比較檢驗。計量數(shù)據(jù)用平均值表示，符合正態(tài)分布的資料采用方差分析，非正態(tài)分布資料采用秩和檢驗。

2 結果與分析

2.1 β-胡蘿卜素對生產性能的影響 由表2可知，各組的全期干物質采食量（DMI）無顯著差異。Ⅱ組產奶量，在試驗60 d階段分別較CON、Ⅰ組、Ⅲ組提升6.54%、4.51%、3.53%（P＜0.05）；全期產奶量分別較CON、Ⅰ組、Ⅲ組提升2.9%、2.4%、2.2%（P＜0.05）；Ⅱ組脂肪校正乳產量（FCM），在試驗60 d階段分別較CON、Ⅰ組、Ⅲ組提升8.1%、5.8%、4.4%（P＜0.05）；全期FCM分別較CON、Ⅰ組、Ⅲ組提升4.6%、2.7%、2.7%（P＜0.05）。

表2 β-胡蘿卜素對DMI及產奶量的影響

2.2 β-胡蘿卜素對乳成分的影響

2.2.1 β-胡蘿卜素對乳蛋白的影響 由表3可知，Ⅱ組乳蛋白產量（MP）在試驗60 d階段較CON提高10.9%（P=0.05），全期提高7.7%（P＜0.05）。Ⅱ組和Ⅲ組乳蛋白率（MPP）在全期階段分別較CON提高4.6%、5.3%（P＜0.05）。

表3 β-胡蘿卜素對乳蛋白的影響

2.2.2 β-胡蘿卜素對乳脂的影響 由表4可知，Ⅱ組乳脂產量（MF）在試驗60 d階段，分別較CON和Ⅰ組提高8.8%、7.2%（P＜0.05）；全期階段，Ⅱ組的MF較CON提高5.1%（P＜0.05）。各組乳脂率（MFP）無顯著差異。

表4 β-胡蘿卜素對乳脂的影響

2.2.3 β-胡蘿卜素對脂蛋比及MUN的影響 由表5可知，各試驗組脂蛋比（MF/MP）均無顯著差異。在試驗90 d階段，Ⅱ組乳中尿素氮（MUN）分別較CON、Ⅰ組、Ⅲ組降低16.3%、21.2%及24.5%（P＜0.05）。

表5 β-胡蘿卜素對脂蛋比及MUN的影響

2.3 β-胡蘿卜素對血液指標的影響 由表6可知，各組添加不同量的β-胡蘿卜素對奶牛的TG、TP、ALB、GLU、T-CHO、GOT及GPT無 顯 著 影響。Ⅱ組和Ⅲ組的BUN較CON分別降低20.9%、20.9%（P＜0.05）；Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組的AKP較CON分別提高6.2%、8.1%、10.4%（P＜0.05），TAOC較CON分別提高7.5%、8.4%、8.4%（P＜0.05），MDA較CON分別降低21.2%、21.2%、24.2%（P＜0.05），且在Ⅰ組處理量開始趨于平緩，接近飽和狀態(tài)。

表6 β-胡蘿卜素對血液指標的影響

3 討論

3.1 β-胡蘿卜素對DMI及產奶量的影響 影響奶牛DMI的因素有飼糧組成、適口性和環(huán)境應激等。畢宇霖等（2014）、姚元林等（1997）、賈福昌等（2003）的試驗結果表明，β-胡蘿卜素對牛、雞和兔的采食量無顯著影響。在本試驗條件下，日糧中添加β-胡蘿卜素對奶牛的DMI無顯著影響，與前人研究結果基本一致。

本試驗中，試驗60 d階段產奶量顯著高于其他三組，呈現(xiàn)增高后降低的趨勢，并在試驗60 d階段時達到峰值。與夏耘等（2007）和Aréchiga等（1998）的研究結果基本一致。從全期產奶量來看，Ⅱ組顯著高于其他三組，有研究表明，在奶?；A飼糧中分別添加不同劑量的β-胡蘿卜素后，其產奶量與對照組相比有不同程度的提高（馬吉鋒等，2015）。關于中國荷斯坦奶牛飼糧中添加β-胡蘿卜素的效果研究表明，在保證VA攝入充足的情況下添加β-胡蘿卜素對牛群產奶量提高有顯著影響（何文娟等，2006）。由此推斷，β-胡蘿卜素的生物學功能與VA并不完全相同，VA可能是通過提高機體的抗氧化能力而提高產奶量，且達到奶牛所需的VA攝入量并不會產生明顯的積極影響，而β-胡蘿卜素能夠對乳腺細胞產生作用，刺激乳腺細胞的生長與更新（彭光華等，2003），使乳腺細胞的泌乳能力得到提高，從而提高產奶量。

3.2 β-胡蘿卜素對乳成分的影響 由于β-胡蘿卜素能夠直接對乳腺細胞產生影響，所以奶牛的日糧中添加β-胡蘿卜素，可能會對乳成分產生一定的影響。研究表明，與對照組比較，對泌乳200 d荷斯坦奶牛補充300、600 mg/d及900 mg/d的β-胡蘿卜素能夠顯著提高MF（夏耘等，2007）。本試驗發(fā)現(xiàn)MF在試驗60 d階段，Ⅱ組顯著高于CON和Ⅰ組；全期階段，Ⅱ組MF顯著高于CON。分析原因，可能是由于試驗60 d階段，試驗牛正處于熱應激階段，通過添加VA和β-胡蘿卜素，一方面能夠提高奶牛的抗氧化能力，清除機體內的自由基，降低脂質的過氧化作用；另一方面可能是能夠穩(wěn)定瘤胃中纖維分解菌群結構，從而提高纖維利用率，提高不飽和脂肪酸的生成，進而提高MF。在試驗60 d階段和全期階段，Ⅱ組的MP顯著高于CON，Ⅱ組和Ⅲ組的MPP顯著高于CON。與前人研究結果一致（何文娟等，2007；夏耘等，2007）。分析原因：一方面可能是對瘤胃微生物生長、繁殖提供了有利條件，提高MCP的產量，這樣動物機體對于攝入日糧中的CP會有更高的利用率，隨之影響到乳中的MP含量；另一方面，一般認為，飼養(yǎng)水平相同的奶牛MUN正常范圍應介于10～16 mg/dL。MUN含量低于這一范圍則表示蛋白質缺乏，會影響到瘤胃降解蛋白含量，導致奶牛消化率下降，嚴重影響到產奶量。本試驗結果發(fā)現(xiàn)，在試驗90 d階段，Ⅱ組的MUN含量顯著低于其他三組，但均處于正常值范圍，且符合MUN與MPP存在負相關（李大剛等，2005），與MFP存在正相關（Godden，2001），說明添加β-胡蘿卜素能夠對氮的利用產生積極影響。研究表明，蛋白質的攝入量是影響MUN的主要營養(yǎng)因素（Broderick等，2004）。非降解蛋白氨基酸與MCP氨基酸進行互補，可以滿足奶牛對賴氨酸和蛋氨酸兩種限制性氨基酸的需要，這兩種氨基酸對提高產奶量和MP至關重要（Schwab等，1992）。由此總結，β-胡蘿卜素可能通過改善瘤胃微生物的菌群結構，獲得更多MCP與非降解蛋白互補，提高氮的利用，從而對乳成分起到積極作用。

3.3 β-胡蘿卜素對血液生化指標的影響 血清GLU、BUN、TG與T-CHO水平可直接反映出機體糖、蛋白與脂肪的代謝狀況（Hansson，1990）。本試驗中，各組TG、TP、ALB及GLU無顯著差異。但是，Ⅱ組和Ⅲ組的BUN均顯著低于CON。BUN能夠反映出血液當中氨基酸合成蛋白質的能力，且直接影響MUN。因此，可以將其作為機體蛋白質沉積的關鍵判定指標（Park，2004）。Ⅰ組的BUN與CON差異不顯著，一方面說明VA和β-胡蘿卜素的添加增強了奶牛機體合成蛋白質的能力，所以對氮的吸收代謝性也更佳，提高了氮的利用率；另一方面說明奶牛補充基礎所需量的VA，能夠使β-胡蘿卜素更好地發(fā)揮其生物活性。研究發(fā)現(xiàn)，β-胡蘿卜素會顯著影響AKP在奶牛機體中的代謝（王九峰等，1999），本試驗結果與其一致。血清AKP活性也已經(jīng)被普遍作為奶牛鋅營養(yǎng)狀況的判斷參考（Kume，2016），通過去磷酸化過程推斷，β-胡蘿卜素可能會提高鎂的吸收及利用，此推斷有待進一步驗證。

本試驗結果表明，三個處理組T-AOC含量顯著高于CON，MDA顯著低于CON。有研究表明，添加不同劑量的β-胡蘿卜素能夠顯著提高T-AOC及顯著降低MDA（畢宇霖等，2014）。張相倫等（2017）認為，日糧當中添加β-胡蘿卜素之后，肉牛血清中T-AOC顯著提升，同時MDA含量明顯降低，當停止添加后，上述抗氧化指標水平便會慢慢恢復至添加前。因此，在日糧中添加β-胡蘿卜素能顯著影響肉牛的抗氧化功能。分析原因，可能是由于β-胡蘿卜素能夠有效清除機體內的-OH、-O2等自由基相關抗氧化活動（周丹蓉等，2013），從而提高奶牛機體內的抗氧化能力。通過試驗結果可以看出，三個處理組的T-AOC及MDA無顯著差異，T-AOC仍然處于上升態(tài)，MDA處于降低態(tài)；Ⅱ組和Ⅲ組開始趨于平緩，接近飽和狀態(tài)。由此推斷，當VA攝入量不足時，β-胡蘿卜素會轉化為VA，進行抗氧化活動且通過《NRC 2001》的當量換算推斷可知，同等當量β-胡蘿卜素對奶牛的抗氧化作用優(yōu)于VA；當VA攝入量充足時，200 mg/（d·頭）β-胡蘿卜素的添加量為抗氧化效果最佳添加計量。

4 結論

本試驗結果表明，飼糧VA充足的條件下（75000 IU/d），補充β-胡蘿卜素（200 mg/d）能夠提高產奶量和乳品質，降低尿素氮水平，有效提升抗氧化能力。