單寧提取物對(duì)泌乳早期荷斯坦奶牛生產(chǎn)性能、營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率和血液指標(biāo)的影響

任 帥 沈宜釗,2 徐宏建,2 李 妍 趙曉靜 霍子韓 王志遠(yuǎn) 王美美,2 孫鳳莉 李建國,2,6,7* 高艷霞,2,6,7*

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,保定 071001;2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部奶牛健康養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(部省共建),保定 071001;3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,保定 071001;4.保定職業(yè)技術(shù)學(xué)院,保定 071001;5.河北省畜牧獸醫(yī)研究所,保定 071001;6.河北省牛羊胚胎技術(shù)創(chuàng)新中心,保定 071001;7.河北省乳制品產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院,石家莊 050000)

在泌乳早期,由于采食高峰期滯后于產(chǎn)奶高峰期[1],易出現(xiàn)攝入的能量不能滿足高產(chǎn)奶牛機(jī)體維持需要和泌乳需要的情況,使奶牛出現(xiàn)能量負(fù)平衡[2]。能量負(fù)平衡可能導(dǎo)致增加的氧化產(chǎn)物不能被及時(shí)清除,產(chǎn)生氧化應(yīng)激。氧化應(yīng)激會(huì)降低動(dòng)物生產(chǎn)性能,誘發(fā)疾病,甚至導(dǎo)致動(dòng)物死亡。因此,奶牛需要一些抗氧化劑來防止氧化應(yīng)激。單寧是一種廣泛存在于喬木、灌木、豆科植物、禾本科植物和谷物中的天然多酚類物質(zhì),是一類天然的抗氧化劑,有著較強(qiáng)的抗氧化活性[3]。單寧根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)不同分為水解單寧和縮合單寧[4-5],可與蛋白質(zhì)、氨基酸、金屬離子和多糖等形成復(fù)合物。近些年來,通過對(duì)單寧提取物進(jìn)行深入研究,發(fā)現(xiàn)單寧提取物對(duì)蛋白質(zhì)有較強(qiáng)的親和力,可提高蛋白質(zhì)的過瘤胃水平[6]以及機(jī)體對(duì)氮的利用率[7-8]。另有報(bào)道稱,單寧提取物具有抗氧化、抑菌、抗炎癥和改善腸道健康的功效[9]。研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加0.1%的單寧能夠提高奶牛生產(chǎn)性能、改善乳品質(zhì),提高奶牛健康水平和對(duì)養(yǎng)分的消化率[10]。但也有研究表明,高水平的單寧提取物對(duì)奶牛的生產(chǎn)性能[7,11]和營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率[12-13]產(chǎn)生了負(fù)面影響,但這些研究單寧提取物的添加水平大多在0.45% DM(約115 g/d)以上,部分研究[8,14]甚至高達(dá)6.0% DM(約270 g/d)或750 g/d。

目前使用單寧這類植物次生代謝物降低瘤胃蛋白質(zhì)降解率是提高氮利用率的一種策略[15],但單寧的化學(xué)結(jié)構(gòu)、植物來源和添加水平會(huì)對(duì)反芻動(dòng)物產(chǎn)生不同的影響。前人研究發(fā)現(xiàn),高水平的單寧提取物可能會(huì)對(duì)反芻動(dòng)物造成一定的負(fù)面影響,而目前添加低水平[10、20和30 g/(d·頭)]縮合單寧和水解單寧提取物的組合對(duì)于泌乳早期奶牛生產(chǎn)性能和體內(nèi)抗氧化特性的潛在有益作用的報(bào)道還較少。因此,本試驗(yàn)旨在研究添加低水平縮合單寧和水解單寧提取物對(duì)泌乳奶牛生產(chǎn)性能、抗氧化能力的影響,以期確定適宜添加水平,降低單寧對(duì)反芻動(dòng)物的負(fù)面影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用單寧提取物購于意大利某公司,由栗木單寧提取物與白堅(jiān)木單寧提取物按照1∶2的比例混合而成,其中栗木單寧為水解單寧,白堅(jiān)木單寧為縮合單寧[1],該單寧提取物中單寧總含量≥73%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取60頭健康且乳產(chǎn)量[(46.83±1.92) kg/d]、泌乳天數(shù)[(77.85±3.23) d]、胎次[(2.54±0.21)胎]相近的荷斯坦奶牛,采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)分為4組,每組15頭牛。對(duì)照組(CON組)飼喂基礎(chǔ)飼糧,試驗(yàn)組在基礎(chǔ)飼糧基礎(chǔ)上分別添加10(TE10組)、20(TE20組)和30 g/d的單寧提取物(TE30組)。具體添加方法為:每天將10、20和30 g單寧提取物與200 g精料混合,平均分成2份,分別在提供全混合日糧(total mixed ration,TMR)之后立即飼喂給每頭奶牛,保證完全攝入。試驗(yàn)期為56 d。

1.3 試驗(yàn)飼糧與飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)?zāi)膛Ｃ咳诊曃?次(09:00和17:00)TMR,擠奶3次(08:00、16:00和00:00)。奶牛自由采食與飲水,散欄飼養(yǎng),每日擠奶時(shí)對(duì)圈舍消毒和填充墊料,保持臥床的干燥和衛(wèi)生,各組飼養(yǎng)管理?xiàng)l件一致。基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

1.4 樣品采集與指標(biāo)測定

1.4.1 營養(yǎng)成分含量的測定

從試驗(yàn)第56天開始,連續(xù)3 d采用四分法采集飼糧樣品;在試驗(yàn)第56天采用直腸采糞法采集糞便樣品。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

續(xù)表1項(xiàng)目 Items含量 Content中性洗滌纖維 NDF38.30酸性洗滌纖維 ADF22.90鈣 Ca0.81磷 P0.45

根據(jù)AOAC(2005)[16]的方法測定飼糧與糞便樣品中的干物質(zhì)(DM)(方法930.15)、粗蛋白質(zhì)(CP)(方法996.11)、粗脂肪(EE)(方法920.39)、粗灰分(Ash)(方法942.05)、酸性洗滌纖維(ADF)(方法973.18)含量,根據(jù)Van Soest等[17]的方法測定飼糧與糞便樣品中的中性洗滌纖維(NDF)含量,根據(jù)國標(biāo)《飼料中鹽酸不溶灰分的測定》(GB/T 23742—2009)測定飼糧與糞便樣品中的鹽酸不溶灰分含量。有機(jī)物(OM)、半纖維素(HEMID)、非纖維碳水化合物(NFC)含量采用如下公式計(jì)算:

OM=1-Ash;
HEMID=NDF-ADF;
NFC=OM-NDF-CP-EE。

1.4.2 營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的計(jì)算

營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率計(jì)算公式如下:

某營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率(%)=[(A/C-B/D)/

(A/C)]×100。

式中:A為飼糧中某營養(yǎng)物質(zhì)的含量(%);B為糞便中某營養(yǎng)物質(zhì)的含量(%);C為飼糧中鹽酸不溶灰分的含量(%);D為糞便中鹽酸不溶灰分的含量(%)。

1.4.3 干物質(zhì)采食量(DMI)的測定

在試驗(yàn)第1、28和56天以組為單位連續(xù)3 d測定采食量,每天每組總的投料量減去剩料量,除以該組牛只總數(shù)即為每頭牛每天的采食量,取樣鮮料TMR和剩料TMR測定DM含量,計(jì)算各組的DMI。

1.4.4 乳產(chǎn)量和乳成分測定

試驗(yàn)期內(nèi)人工記錄每頭奶牛的乳產(chǎn)量,以周為單位計(jì)算每頭奶牛的日平均乳產(chǎn)量,并計(jì)算各組奶牛乳產(chǎn)量的全期均值。在試驗(yàn)第56天采集乳樣,將早、中、晚乳樣按照4∶3∶3比例混合均勻至加有重鉻酸鉀防腐劑的50 mL離心管中,于河北省奶牛生產(chǎn)性能測定(DHI)中心進(jìn)行乳蛋白率、乳脂率、乳糖率、體細(xì)胞數(shù)(SCC)、乳尿素氮(MUN)含量、總固形物含量等指標(biāo)的測定。參照如下公式計(jì)算脂蛋校正乳產(chǎn)量(FPCM)、飼料效率和體細(xì)胞評(píng)分(SCS):

FPCM=乳產(chǎn)量(kg/d)×[0.122 6×乳脂率(%)+
0.077 6×乳蛋白率(%)+0.253 4][18];
飼料效率=乳產(chǎn)量(kg/d)或
FPCM(kg/d)/DMI(kg/d);
SCS=log2(SCC/100)+3[19]。

1.4.5 血液指標(biāo)的測定

在試驗(yàn)第56天,每組隨機(jī)選擇8頭牛在晨飼前進(jìn)行尾根無菌采血,于水浴鍋37 ℃水浴10 min后1 500 r/min離心15 min,收集上清于0.5 mL離心管中,-20 ℃保存。

血清總抗氧化能力(T-AOC)和超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性以及丙二醛(MDA)、非酯化脂肪酸(NEFA)和β-羥丁酸(BHBA)含量均采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)法測定,試劑盒購自北京華悅昌生物科技有限公司。血清谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)活性與葡萄糖(GLU)、總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素氮(UN)、肌酐(Cr)含量亦采用北京華悅昌生物科技有限公司生產(chǎn)的試劑盒測定。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SAS 9.4統(tǒng)計(jì)軟件的MIXED程序進(jìn)行分析,試驗(yàn)處理為固定效應(yīng),奶牛為隨機(jī)效應(yīng),用Tukey法進(jìn)行多重比較檢驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果以最小二乘均數(shù)和最小二乘均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤表示。采用contrast語句對(duì)單寧提取物添加水平的線性和二次效應(yīng)進(jìn)行分析。P≤0.05表示差異顯著,0.05

2 結(jié)果與分析

2.1 飼糧中添加不同水平單寧提取物對(duì)奶牛生產(chǎn)性能的影響

由表2可知,隨著飼糧中單寧提取物添加水平的增加,雖然由乳產(chǎn)量和FPCM計(jì)算的2種飼料效率均未發(fā)生顯著變化(P>0.05),但是乳產(chǎn)量線性提高(P<0.05),TE30組顯著顯著高于CON組、TE10組和TE20組(P<0.05),而MUN含量線性降低(P<0.05),SCS有線性降低的趨勢(shì)(P=0.10)。

表2 飼糧中添加不同水平單寧提取物對(duì)奶牛泌乳性能和飼料效率的影響

由表3可知,隨著飼糧中單寧提取物添加水平的增加,乳蛋白率線性增加(P<0.05),TE30組顯著高于CON組和TE10組(P<0.05),TE20組顯著高于CON組(P<0.05);乳蛋白產(chǎn)量線性升高(P<0.05)。不同處理對(duì)乳脂率、乳脂產(chǎn)量、乳糖率、乳糖產(chǎn)量和總固形物含量無顯著影響(P>0.05)。

表3 飼糧中添加不同水平單寧提取物對(duì)奶牛乳品質(zhì)的影響

2.2 飼糧中添加不同水平單寧提取物對(duì)奶牛營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響

由表4可知,不同處理對(duì)DM、OM、CP、EE、NDF、ADF、HEMID和NFC的表觀消化率均無顯著影響(P>0.05)。

表4 飼糧中添加不同水平單寧提取物對(duì)奶牛營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響

2.3 飼糧中添加不同水平單寧提取物對(duì)奶牛血液指標(biāo)的影響

由表5可知,隨著單寧提取物添加水平的增加,血清UN含量線性降低(P<0.05),TE30組和TE20組顯著低于CON組(P<0.05);血清T-AOC線性升高(P<0.05),TE30組和TE20組顯著高于CON組(P<0.05);血清SOD和GSH-Px活性線性升高(P<0.05),MDA含量線性降低(P=0.05)。不同處理對(duì)血清GLU、BHBA、NEFA、TP、ALB、Cr含量及AST和ALT活性均無顯著影響(P>0.05)。

表5 飼糧中添加不同水平單寧提取物對(duì)奶牛血液指標(biāo)的影響

3 討 論

3.1 飼糧中添加不同水平單寧提取物對(duì)奶牛生產(chǎn)性能的影響

單寧提取物能與蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合體的性質(zhì)可能會(huì)影響乳蛋白率和乳蛋白產(chǎn)量。Broderick等[15]研究顯示,飼喂單寧提取物提高了泌乳奶牛的乳產(chǎn)量和乳蛋白產(chǎn)量;Bhatta等[26]報(bào)道,在飼糧中添加羅望子殼單寧提取物顯著提高了泌乳中奶牛的乳蛋白率。Aguerre等[11,27]曾2次報(bào)道低水平的單寧提取物(0.45% DM,約115 g/d)對(duì)乳蛋白率產(chǎn)生了有益影響,但高水平單寧提取物(0.90% DM和1.80% DM,約230和460 g/d)對(duì)DMI、乳蛋白產(chǎn)量和營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率有不利影響。本研究中,飼糧中添加單寧提取物線性提高了奶牛的乳產(chǎn)量、乳蛋白率和乳蛋白產(chǎn)量等指標(biāo),最佳添加水平為30 g/(d·頭)。Dey等[28]和Woodward等[29]也發(fā)現(xiàn)飼喂添加單寧的飼糧可以提高奶牛的乳產(chǎn)量,并且不影響DMI;劉立成等[30]研究發(fā)現(xiàn),飼喂40 g/(d·頭)的單寧在不影響采食量的情況下提高了奶牛的乳產(chǎn)量和乳蛋白率;回海勇等[31]研究發(fā)現(xiàn),飼喂20 g/(d·頭)的單寧有降低DMI的趨勢(shì),但顯著提高了乳產(chǎn)量和乳蛋白率。這與本試驗(yàn)結(jié)果一致,表明低水平的單寧或單寧提取物能夠在不影響DMI的情況下提高乳產(chǎn)量和乳蛋白率。研究表明,提高飼糧中過瘤胃蛋白質(zhì)水平可對(duì)反芻動(dòng)物的生產(chǎn)性能產(chǎn)生有益效果[32],乳蛋白的合成主要依賴于氨基酸的供應(yīng)[33],而本試驗(yàn)中MUN與BUN(即血清UN)含量隨單寧提取物添加水平的增加線性降低表明單寧提取物提高了機(jī)體對(duì)游離氮的利用[7-8],提高了小腸氨基酸的供應(yīng)[34-35]。

SCS在許多國家被用作監(jiān)測乳腺炎癥和評(píng)價(jià)乳品質(zhì)的指標(biāo)。Suriyasathaporn等[36]報(bào)道,SCS與MDA含量呈正相關(guān),而MDA是脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物[37],這表明SCS與氧化應(yīng)激之間存在一定關(guān)系。本研究中,SCS和血清MDA含量隨單寧提取物添加水平的增加均線性降低,這表明單寧提取物緩解了泌乳奶牛的氧化應(yīng)激和炎癥,與Liu等[21]的研究結(jié)果一致。劉立成等[30]研究發(fā)現(xiàn),飼喂40 g/(d·頭)的單寧時(shí)體細(xì)胞數(shù)較對(duì)照組降低近50%,這也表明了低水平的單寧或單寧提取物在改善奶牛炎癥上的功效。

綜上可知,在飼糧中添加單寧提取物提高了蛋白質(zhì)的過瘤胃水平和流向小腸的氨基酸數(shù)量,增加了小腸對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收,提高了氮利用率,并且單寧提取物改善了機(jī)體的抗氧化狀態(tài),這可能是機(jī)體在DMI和營養(yǎng)物質(zhì)消化率沒有變化的基礎(chǔ)上乳產(chǎn)量、乳蛋白率和乳蛋白產(chǎn)量增加的原因。

3.2 飼糧中添加不同水平單寧提取物對(duì)奶牛營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響

Aguerre等[11]發(fā)現(xiàn)低水平的單寧提取物不影響奶牛的DM、OM和CP表觀消化率,這與本研究結(jié)果一致。但楊凱[14]研究發(fā)現(xiàn),高水平的單寧提取物(2.6% DM,約140 g/d)會(huì)顯著降低肉牛對(duì)DM、OM和CP的表觀消化率;Ahnert等[13]研究發(fā)現(xiàn),飼喂高水平的白堅(jiān)木單寧提取物(4%和6% DM,約180和270 g/d)降低了荷斯坦育成母牛的全腸道養(yǎng)分表觀消化率。這可能是高水平的單寧提取物降低了瘤胃微生物活性,從而引起瘤胃消化減緩,造成瘤胃填充,導(dǎo)致DMI和營養(yǎng)物質(zhì)的消化率降低,或是單寧提取物與蛋白質(zhì)或纖維形成的復(fù)合物在皺胃中沒有完全解離,導(dǎo)致蛋白質(zhì)和纖維的營養(yǎng)物質(zhì)消化率降低。本試驗(yàn)中,飼喂10、20和30 g/(d·頭)的單寧提取物對(duì)奶牛營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率沒有產(chǎn)生顯著影響,未發(fā)生飼糧蛋白質(zhì)過度保護(hù)的情況。

3.3 飼糧中添加不同水平單寧提取物對(duì)奶牛血液指標(biāo)的影響

4 結(jié) 論

在泌乳早期荷斯坦奶牛飼糧中添加10、20和30 g/(d·頭)單寧提取物線性提高了乳產(chǎn)量、乳蛋白率及乳蛋白產(chǎn)量,改善了奶牛的抗氧化能力,降低了MUN和BUN含量,提高了氮利用率。因此,給泌乳早期荷斯坦奶牛飼喂單寧提取物可以在不影響DMI和營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的情況下,通過提高抗氧化狀態(tài)和氮利用效率來改善奶牛的生產(chǎn)性能。本試驗(yàn)條件下,單寧提取物的最佳添加水平為30 g/(d·頭)。