包被胍基乙酸對奶牛泌乳性能和瘤胃發(fā)酵的影響

■劉永嘉 郭 剛 霍文婕 張 靜 裴彩霞 劉 強(qiáng)

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，山西太谷 030801）

胍基乙酸（GA）作為肌酸合成的前體物質(zhì)，由甘氨酸和精氨酸轉(zhuǎn)化而成[1]。肌酸是組織與細(xì)胞的能量緩沖劑，ADP接受磷酸肌酸的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)化為ATP[1]。動物自身合成的肌酸只能滿足需求量的50%[2]，外源補(bǔ)充肌酸能改善動物體的能量狀態(tài)，促進(jìn)細(xì)胞生長和蛋白質(zhì)合成[3]。與肌酸相比，GA性質(zhì)穩(wěn)定、價格低、易吸收，對提高組織和細(xì)胞中肌酸的含量與能量的供應(yīng)更有效[1]，因此，被作為營養(yǎng)性添加劑補(bǔ)充動物內(nèi)源肌酸合成的不足。研究證實(shí)，豬或雞的日糧中添加GA，生長性能提高，飼料利用率改善，肝臟、肌肉和血液中肌酸濃度增加[4-5]。日糧中添加GA，灘羊生長性能和屠宰性能改善[6]；安格斯公牛平均日增重與血液肌酸濃度提高[7]。目前，GA對奶牛泌乳性能影響的研究還未見報道。另外，補(bǔ)充GA，公牛瘤胃總揮發(fā)性脂肪酸濃度、總細(xì)菌、真菌和纖維分解菌數(shù)量增加[7]。但是，Speer[8]發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充的GA約50%在瘤胃中被降解，與瘤胃灌注相比，皺胃灌注GA 對提高血液肌酸濃度更有效。包被GA（CGA）添加劑在瘤胃中的降解率低，能使添加的GA最大限度到達(dá)小腸被吸收?；诂F(xiàn)有報道，試驗(yàn)探究補(bǔ)充CGA 對奶牛產(chǎn)奶性能、養(yǎng)分消化和瘤胃菌群的影響，為GA 用于反芻動物生產(chǎn)提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動物與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

泌乳天數(shù)（111.2±9.6）d、產(chǎn)奶量（29.9±1.8）kg/d和胎次（2.2±0.8）的48 頭荷斯坦奶牛，依據(jù)隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)分為：對照組、LCGA、MCGA 和HCGA 組，分別以CGA的形式在基礎(chǔ)日糧中添加0、0.3、0.6 g GA/kg和0.9 g GA/kg 干物質(zhì)（DM）。試驗(yàn)期為80 d，其中預(yù)試期20 d，正試期60 d。

1.2 試驗(yàn)日糧與飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)日糧依據(jù)NRC（2001）[9]配制（見表1），試驗(yàn)用GA 由河北盤恒科技有限公司提供，飼料級，純度98.3%，CGA 依據(jù)Wang 等[10]的方法制備，過瘤胃率85.3%。試驗(yàn)牛單欄飼養(yǎng)、自由飲水和采食，每天擠奶兩次（05：00 和17：00），飼喂兩次（08：30 和20：30）。晨飼時，先將CGA 與少量日糧混合，待牛全部采食完畢后，再飼喂其余日糧。

表1 日糧組成和營養(yǎng)水平（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

1.3 樣品采集與分析

1.3.1 飼料樣和糞樣

正試期間，計(jì)算每頭試驗(yàn)動物每天的干物質(zhì)采食量（DMI）（喂料量與剩料量之差）。第51～58 天，采集每頭牛每天所喂的飼料和剩料樣品，-20 ℃保存。每天06:00、12:00、18:00 和24:00，通過直腸采集每頭牛糞便樣品約200 g，-20 ℃保存。試驗(yàn)結(jié)束后，糞樣和飼料樣按比例以牛為單位混勻，65 ℃烘至恒重，粉碎（1 mm），依據(jù)實(shí)驗(yàn)室常規(guī)分析法[11]測定樣品中DM、粗灰分、蛋白質(zhì)（CP）、脂肪、酸性洗滌纖維（ADF）、中性洗滌纖維（NDF）和酸不溶灰分含量，同時計(jì)算非纖維碳水化合物（NFC）的含量（100-CP-脂肪-NDF-灰分）。

1.3.2 產(chǎn)奶量和奶樣

正試期間，記錄每頭試驗(yàn)牛每天產(chǎn)奶量。每隔7 d，采集當(dāng)天兩次奶樣（100 mL），依據(jù)產(chǎn)奶量以牛為單位混合均勻，裝入加重鉻酸鉀防腐劑的奶樣瓶中，測定樣品中脂肪、乳糖和蛋白質(zhì)[11]。

1.3.3 瘤胃液

正式試驗(yàn)期的第59天和第60天，早晨飼喂后3 h，通過口腔，用胃管采集每頭牛瘤胃液樣品（150 mL），立即用PHS-3CPH數(shù)顯酸度計(jì)測定樣品pH。然后，用四層醫(yī)用紗布過濾樣品，分兩份（10 mL），-20 ℃保存，用于揮發(fā)性脂肪酸（VFA）含量和菌群數(shù)量的測定[11]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過統(tǒng)計(jì)分析軟件SAS 9.0 的one-way ANOVA 模型進(jìn)行方差分析和Duncan’s 法進(jìn)行多重比較[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 采食量、泌乳性能和飼料效率

由表2 可知，各試驗(yàn)組奶牛的DMI 差異不顯著（P＞0.05）；實(shí)際產(chǎn)奶量和乳脂矯正奶產(chǎn)量，MCGA 組和HCGA 組最高，其次是LCGA 組，對照組顯著低于CGA 添加組（P＜0.05）；乳糖產(chǎn)量，MCGA 組和HCGA組顯著高于對照組（P＜0.05）；乳脂肪和乳蛋白質(zhì)產(chǎn)量，CGA添加組顯著高于對照組（P＜0.05）；飼料效率，HCGA組最高，其次是MCGA組和LCGA組，對照組顯著低于CGA添加組（P＜0.05）。

表2 包被胍基乙酸對奶牛產(chǎn)奶性能的影響

2.2 日糧養(yǎng)分表觀消化率

由表3可知，日糧DM表觀消化率，MCGA和HCGA組最高，LCGA 組次之，對照組最低（P＜0.05）；CGA 添加組有機(jī)物（OM）表觀消化率顯著高于對照組（P＜0.05）；MCGA組CP表觀消化率顯著高于其余3組（P＜0.05）；MCGA 組和HCGA 組NDF 和ADF 表觀消化率顯著高于對照組和LCGA 組（P＜0.05）；MCGA 組和HCGA組NFC表觀消化率顯著高于對照組（P＜0.05）。

表3 包被胍基乙酸對奶牛日糧養(yǎng)分表觀消化率的影響（%）

2.3 瘤胃發(fā)酵

由表4可知，HCGA組和MCGA組，瘤胃液pH、乙酸摩爾比和乙酸/丙酸顯著低于對照組和LCGA 組（P＜0.05），瘤胃總VFA濃度和丙酸摩爾比顯著高于對照組和LCGA 組（P＜0.05）；各試驗(yàn)組之間，瘤胃中丁酸、異丁酸、戊酸和異戊酸摩爾比與氨態(tài)氮濃度差異不顯著（P＞0.05）。

表4 包被胍基乙酸對奶牛瘤胃發(fā)酵的影響

2.4 瘤胃微生物數(shù)量

由表5 可知，HCGA 組和MCGA 組，瘤胃液總細(xì)菌、總原蟲和溶纖維丁酸弧菌數(shù)量顯著高于對照組和LCGA 組（P＜0.05）；總厭氧真菌、黃色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌、棲瘤胃普雷沃氏菌、嗜淀粉瘤胃桿菌和產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌數(shù)量，MCGA 組和HCGA 組最高，LCGA組次之，對照組最低（P＜0.05）。

表5 包被胍基乙酸對奶牛瘤胃微生物數(shù)量的影響（拷貝數(shù)/mL）

3 討論

奶牛日糧補(bǔ)充CGA 對DMI 的影響不顯著。同樣，Speer[8]報道，肉牛瘤胃灌注GA 10 g/d 或20 g/d 對DMI 的影響不顯著。但是，Li 等[7]報道，添加GA 0.3、0.6 g/kg和0.9 g/kg DM，安格斯公牛的DMI線性提高。血液肌酸濃度對動物采食量有重要的調(diào)控作用[13]，因此，試驗(yàn)結(jié)果的差異可能與試驗(yàn)動物肌酸狀態(tài)的不同有關(guān)。泌乳牛乳脂矯正奶產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)奶量的增加，與瘤胃總VFA濃度和日糧養(yǎng)分消化率的提高有關(guān)，說明補(bǔ)充CGA 改善了奶牛對養(yǎng)分的利用效率，表現(xiàn)為增加的飼料效率。其他研究同樣發(fā)現(xiàn)，添加GA 提高了灘羊或安格斯公牛的平均日增重和飼料效率[6-7]。日糧補(bǔ)充CGA后，泌乳牛乳脂肪產(chǎn)量的提高與瘤胃乙酸濃度提高的結(jié)果一致。瘤胃乙酸濃度為總VFA濃度和乙酸摩爾比的乘積，對照組、LCGA、MCGA和HCGA分別為：77.9、80.6、83.3 mol/mL 和85.9 mol/mL。乙酸是奶牛乳脂合成的主要前體物質(zhì)，添加乙酸，牛乳腺上皮細(xì)胞參與乳脂合成的關(guān)鍵基因表達(dá)上調(diào)，乳脂產(chǎn)量提高[14-15]。乳蛋白產(chǎn)量的提高與添加CGA改善了奶牛肌酸的供應(yīng)有關(guān)。肌酸是組織與細(xì)胞的能量緩沖劑[1]，能促進(jìn)細(xì)胞生長和蛋白質(zhì)合成[3]。研究發(fā)現(xiàn)，日糧添加GA，安格斯公牛血液和肝臟中肌酸濃度提高[16]。添加CGA后，奶牛乳糖產(chǎn)量的提高，與瘤胃總VFA和丙酸摩爾比的提高有關(guān)。血液中的葡萄糖是乳糖的主要來源，而糖異生的主要前體物質(zhì)是丙酸，奶牛的葡萄糖供應(yīng)約80%來源于丙酸的糖異生[17]。

全消化道DM 和OM 消化率增加，與瘤胃總VFA濃度增加的結(jié)果相一致，表明添加CGA 提高了養(yǎng)分在瘤胃的降解。另外，CGA的添加對養(yǎng)分在小腸的消化也有促進(jìn)作用。研究發(fā)現(xiàn)，肌酸是腸道消化液分泌、細(xì)胞更新和養(yǎng)分吸收的必需營養(yǎng)因子，補(bǔ)充GA能改善動物腸黏膜形態(tài)[18]。Li 等[7]在公牛日糧中添加GA，同樣發(fā)現(xiàn)，日糧養(yǎng)分消化率增加。日糧NDF 和ADF 消化率的提高與瘤胃乙酸濃度提高的結(jié)果相一致，歸因于瘤胃真菌、主要纖維分解菌和原蟲數(shù)量的增加。反芻動物瘤胃中，黃色瘤胃球菌、產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌、溶纖維丁酸弧菌和白色瘤胃球菌是最重要的纖維分解細(xì)菌，這4類細(xì)菌與真菌和原蟲通過分泌纖維分解酶，降解飼料纖維類物質(zhì)為乙酸[17]。添加CGA后，全消化道NFC消化率的增加與瘤胃丙酸摩爾比的增加相一致，與棲瘤胃普雷沃氏菌、嗜淀粉瘤胃桿菌和溶纖維丁酸弧菌數(shù)量的增加有關(guān)。這3 種細(xì)菌通過分泌淀粉酶，降解飼料中NFC為丙酸[17]。

瘤胃液pH 與總VFA 濃度呈負(fù)相關(guān)[17]。因此，瘤胃pH的降低歸因于補(bǔ)充CGA后總VFA濃度的提高，與Li 等[7]的報道一致。試驗(yàn)結(jié)果表明，泌乳牛日糧補(bǔ)充CGA 刺激了瘤胃微生物的增殖，表現(xiàn)為總真菌、細(xì)菌和原蟲數(shù)量的提高。肌酸是微生物細(xì)胞能量代謝的必需成分，而且，細(xì)菌氧化GA 的過程能產(chǎn)生ATP[19]。瘤胃乙酸摩爾比的降低和丙酸摩爾比的增加導(dǎo)致乙酸/丙酸值降低，表明添加CGA 使瘤胃發(fā)酵類型轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生更多的丙酸。瘤胃氨態(tài)氮濃度無顯著變化的結(jié)果與全消化道CP 消化率和瘤胃蛋白質(zhì)分解菌（棲瘤胃普雷沃氏菌、嗜淀粉瘤胃桿菌和溶纖維丁酸弧菌）數(shù)量的提高不一致，可能是CGA 的添加促進(jìn)了微生物蛋白質(zhì)合成。瘤胃中的氨態(tài)氮主要為微生物降解蛋白質(zhì)的產(chǎn)物，細(xì)菌（尤其是纖維分解菌）利用氨態(tài)氮作為氮源，VFA作為碳架合成微生物蛋白質(zhì)[17]。瘤胃總VFA 濃度和纖維分解菌數(shù)量的提高，表明添加CGA可能促進(jìn)了微生物蛋白質(zhì)的合成。

4 結(jié)論

日糧添加CGA改善了奶牛產(chǎn)奶性能、養(yǎng)分消化和瘤胃發(fā)酵；CGA的最佳添加水平為0.6 g GA/kg DM。