不同化學(xué)形式微量元素對(duì)熱應(yīng)激奶牛生產(chǎn)性能和血清指標(biāo)的影響

李玉丹 楊保奎 楊 榛 孫安權(quán) 曹冬梅 韓兆玉*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，南京 210095;2.奧格生物技術(shù)有限公司，上海 200120)

荷斯坦奶牛是我國(guó)飼養(yǎng)的主要奶牛品種，其特點(diǎn)是耐寒怕熱，在我國(guó)南方，普遍存在夏季高溫引起奶牛熱應(yīng)激，賴登明等［1］研究表明當(dāng)環(huán)境日均氣溫由21.6℃上升到30.98℃時(shí)，奶牛日均產(chǎn)奶量將由17.18 kg 下降到10.82 kg，奶牛熱應(yīng)激使產(chǎn)奶性能下降、免疫機(jī)能降低。如何緩解高溫?zé)釕?yīng)激是奶牛養(yǎng)殖者和研究者普遍重視的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外對(duì)奶牛熱應(yīng)激的研究主要集中在奶牛防暑降溫技術(shù)和抗熱應(yīng)激飼料添加劑的研究，但通過(guò)防暑降溫技術(shù)不能長(zhǎng)時(shí)間緩解熱應(yīng)激，抗熱應(yīng)激飼料添加劑雖增加飼料中維生素C和鉀離子(K+)含量，但效果并不十分明顯。有機(jī)微量元素比無(wú)機(jī)微量元素具有更高的吸收率，因此研究有機(jī)微量元素與無(wú)機(jī)微量元素對(duì)熱應(yīng)激奶牛的影響具有重要意義。有機(jī)微量元素是金屬離子以共價(jià)鍵和離子鍵結(jié)合，金屬離子被螯合在螯環(huán)中，在動(dòng)物體內(nèi)能夠被充分吸收，它不僅能通過(guò)瘤胃，同時(shí)對(duì)于奶牛飼養(yǎng)中的高植酸、草酸的環(huán)境也有極好抵抗力。目前，關(guān)于無(wú)機(jī)微量元素研究較多，有機(jī)微量元素與無(wú)機(jī)微量元素對(duì)熱應(yīng)激奶牛的影響研究較少。李成會(huì)等［2］報(bào)道氨基酸微量元素螯合物鐵、鋅、錳、銅對(duì)提高產(chǎn)奶量、改善奶品質(zhì)量具有重要作用，試驗(yàn)組奶牛產(chǎn)奶量與對(duì)照組相比提高了10.34%，乳蛋白率提高了 3.4%。吳志廣等［3］研究表明有機(jī)鋅能降低乳體細(xì)胞數(shù)(SCC)，使用有機(jī)微量元素不僅能減少SCC，還能減少奶牛感染疾病的風(fēng)險(xiǎn)［4］。Gunter等［5］報(bào)道，產(chǎn)前補(bǔ)硒酵母的牛泌乳高峰期的血清硒含量顯著高于補(bǔ)充無(wú)機(jī)硒的，并且補(bǔ)充硒酵母的血清GSH-Px活性最高。然而有機(jī)微量元素對(duì)奶牛熱應(yīng)激的影響未見(jiàn)報(bào)道，本試驗(yàn)旨在通過(guò)夏季熱應(yīng)激奶牛飼糧中添加不同化學(xué)形式微量元素，比較不同化學(xué)形式微量元素對(duì)熱應(yīng)激奶牛產(chǎn)奶性能、抗氧化指標(biāo)以及免疫力的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)牛選擇和分組

按年齡、胎次、泌乳天數(shù)和產(chǎn)奶量相近的原則，選擇健康荷斯坦奶牛32頭，隨機(jī)分成4組，每組8頭。對(duì)照組沒(méi)有添加任何抗熱應(yīng)激劑，添加120 g/d干酒糟及其可溶物(DDGS)，試驗(yàn)Ⅰ組添加120 g/d無(wú)機(jī)微量元素(氯化鉀和碳酸氫鈉)，試驗(yàn)Ⅱ組添加15 g/d有機(jī)微量元素+105 g/d DDGS，試驗(yàn)Ⅲ組添加 10 g/d有機(jī)微量元素+110 g/d DDGS。DDGS和抗熱應(yīng)激劑每天早晨和晚上分2次投喂，試驗(yàn)組和對(duì)照組的飼糧組成、飼喂方式均相同。有機(jī)微量元素由上海奧格生物技術(shù)有限公司提供，主要成分為有機(jī)鋅、有機(jī)銅、有機(jī)鐵、有機(jī)硒和有機(jī)鈷。試驗(yàn)期90 d，試驗(yàn)期前有1周的預(yù)試期。試驗(yàn)牛資料見(jiàn)表1，基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表2。

表1 試驗(yàn)牛資料Table 1 Background information of test cows

表2 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(鮮重基礎(chǔ))Table 2 Composition and nutrient levels of the basal diet(fresh weight basis) %

續(xù)表2

1.2 飼養(yǎng)管理

奶牛栓系式飼養(yǎng)，管道式擠奶，每天飼喂3次，飼糧以全混合日糧形式飼喂，3次擠奶，喂料、擠奶有專人負(fù)責(zé)。試驗(yàn)于2014年6月7日至2014年9月4日每天測(cè)定牛舍溫度和相對(duì)濕度，并計(jì)算溫濕指數(shù)(THI)。

THI=(1.8×溫度+32)－(0.55－0.55×

相對(duì)濕度)×(1.8×溫度－26)。

式中:溫度單位為℃。

1.3 產(chǎn)奶量和乳成分測(cè)定

試驗(yàn)期每周測(cè)定2 d每頭奶牛產(chǎn)奶量，取1 d(早∶中∶晚 = 4∶3∶3)奶樣測(cè)定乳成分，乳成分測(cè)定指標(biāo)包括乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、乳總固體率、乳非脂固形物率、乳體細(xì)胞數(shù)和乳尿素氮濃度。

1.4 干物質(zhì)采食量測(cè)定

試驗(yàn)期每周測(cè)定1 d奶牛采食量，根據(jù)飼糧干物質(zhì)含量計(jì)算干物質(zhì)采食量。

1.5 血樣采集和測(cè)定

試驗(yàn)期第30、60和90天分別尾靜脈采血10 m L，分離血清，－20℃保存。測(cè)定抗氧化指標(biāo)超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、GSH-Px活性和總抗氧化能力(T-AOC)，微量元素(包括鋅、銅、硒、鈣和磷)含量，激素［三碘甲狀腺原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)、皮質(zhì)醇］和免疫球蛋白G(IgG)含量。

1.6 直腸溫度和呼吸頻率測(cè)定

試驗(yàn)期每周測(cè)定1次每頭奶牛的直腸溫度和呼吸頻率。

1.7 統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)由Excel初步處理后用SPSS 18.0進(jìn)行顯著性統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)采用單因素方差分析檢驗(yàn)，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫濕指數(shù)

由圖1可知，試驗(yàn)牛舍溫濕指數(shù)(THI)＞72，溫濕指數(shù)平均值為73.04，試驗(yàn)?zāi)膛Ｌ幱跓釕?yīng)激條件。

圖1 溫濕指數(shù)變化Fig.1 Changes of THI

2.2 干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量和乳成分

由表3可知，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)Ⅰ組干物質(zhì)采食量有下降的趨勢(shì)，產(chǎn)奶量下降了0.84 kg/d;試驗(yàn)Ⅱ組和Ⅲ組干物質(zhì)采食量均有提高的趨勢(shì)，產(chǎn)奶量分別提高了1.17和0.56 kg/d，但是差異均不顯著(P＞0.05);對(duì)照組、試驗(yàn)Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組奶料比分別為 1.34、1.34、1.39、1.36，有機(jī)微量元素使奶料比有提高的趨勢(shì)。與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組乳脂率和乳蛋白率均有提高的趨勢(shì)，乳總固體率和乳非脂固形物率有提高的趨勢(shì)，乳體細(xì)胞數(shù)有下降的趨勢(shì)，但是差異均不顯著(P＞0.05)。與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組奶牛乳尿素氮濃度有提高的趨勢(shì)，各組差異不顯著(P＞0.05)。表明夏季熱應(yīng)激奶牛飼糧中添加有機(jī)微量元素有提高產(chǎn)奶量，改善乳成分，降低體細(xì)胞數(shù)的趨勢(shì)，并且這種改善奶牛生產(chǎn)性能的趨勢(shì)與添加量有關(guān)。

2.3 直腸溫度和呼吸頻率

由表4可知，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組奶牛直腸溫度均有不同程度下降，試驗(yàn)Ⅰ組呼吸頻率有加快的趨勢(shì)，試驗(yàn)Ⅱ組和Ⅲ組呼吸頻率均有減慢的趨勢(shì)，但是差異均不顯著(P＞0.05)。這提示，添加有機(jī)微量元素有緩解夏季熱應(yīng)激對(duì)奶牛的影響的趨勢(shì)。

2.4 血清抗氧化指標(biāo)

由表5可知，第30天時(shí)，試驗(yàn)Ⅲ組的GSH-Px活性顯著高于其他各組(P＜0.05);第60和90天時(shí)，各組間的GSH-Px活性差異不顯著(P＞0.05);其他各指標(biāo)的差異不顯著(P＞0.05)。隨時(shí)間延長(zhǎng)，試驗(yàn)Ⅲ組的MDA含量先降低再升高，而TAOC呈上升的趨勢(shì)，這可能與有機(jī)微量元素使干物質(zhì)采食量的增加有關(guān)。

表3 不同化學(xué)形式微量元素對(duì)奶牛干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量和乳成分的影響Table 3 Effects of different chem ical forms of trace element on dry matter intake，m ilk yield and m ilk composition of cows

表4 不同化學(xué)形式微量元素對(duì)奶牛直腸溫度和呼吸頻率的影響Table 4 Effects of different chem ical forms of trace element on rectal temperature and respiratory frequency of cows

表5 不同化學(xué)形式微量元素對(duì)奶牛血清抗氧化指標(biāo)的影響Table 5 Effects of different chem ical forms of trace element on antioxidant indexes of serum of cows

2.5 血清礦物元素含量

由表6可知，第30天時(shí)，試驗(yàn)Ⅲ組的血清銅的含量顯著高于對(duì)照組和試驗(yàn)Ⅰ組(P＜0.05)，硒的含量顯著高于試驗(yàn)Ⅱ組(P＜0.05);第60天時(shí)，試驗(yàn)Ⅲ組鈣含量顯著高于試驗(yàn)Ⅰ組(P＜0.05)，且均高于其他各組;第90天時(shí)，試驗(yàn)Ⅲ組鈣和硒的含量均高于其他各組，這可能與有機(jī)微量元素使干物質(zhì)采食量的增加有關(guān)。

表6 不同化學(xué)形式微量元素對(duì)奶牛血清中礦物元素含量的影響Table 6 Effects of different chem ical forms of trace element on serum m ineral contents of cow s mg/L

2.6 血清激素含量

由表7可知，第30天時(shí)，對(duì)照組血清皮質(zhì)醇和IgG含量高于試驗(yàn)組，T4含量高于試驗(yàn)Ⅱ組和Ⅲ組，但差異均不顯著(P＞0.05);第60天時(shí)，對(duì)照組T4、IgG含量低于試驗(yàn)組，T3和皮質(zhì)醇含量均低于試驗(yàn)Ⅱ組和Ⅲ組，但差異均不顯著(P＞0.05);第90天時(shí)，對(duì)照組T4含量高于試驗(yàn)組，IgG含量低于試驗(yàn)組，差異不顯著(P＞0.05)。這提示，夏季添加微量元素能夠提高奶牛免疫力，特別是添加有機(jī)微量元素，效果更佳，這可能與有機(jī)微量元素使干物質(zhì)采食量的增加有關(guān)。

表7 不同化學(xué)形式微量元素對(duì)奶牛血清激素和IgG含量的影響Table 7 Effects of different chem ical forms of trace element on serum hormone and IgG contents of cows

續(xù)表7

3 討 論

3.1 不同化學(xué)形式微量元素對(duì)奶牛產(chǎn)奶量和乳成分的影響

熱應(yīng)激影響奶牛的產(chǎn)奶量和乳成分，奶牛耐寒畏熱，對(duì)環(huán)境高溫敏感，處于熱應(yīng)激條件下奶牛的產(chǎn)奶量下降，但本試驗(yàn)表明添加有機(jī)微量元素可緩解熱應(yīng)激的不良影響，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)Ⅱ組和Ⅲ組產(chǎn)奶量分別提高了1.17和0.56 kg/d，雖然試驗(yàn)各組間添加不同劑量的DDGS保證總添加量的相同，但DDGS是主要飼料原料，提供蛋白質(zhì)和能量，DDGS最少添加量試驗(yàn)Ⅰ組與最多添加量對(duì)照組的差值為120 g，相對(duì)于32 kg的飼喂量?jī)H占0.4%，對(duì)各組間無(wú)任何影響，相對(duì)于飼糧中添加無(wú)機(jī)微量元素，試驗(yàn)Ⅰ組產(chǎn)奶量下降0.84 kg/d，飼糧中添加有機(jī)微量元素鋅、銅、鐵、硒、鈷可改善熱應(yīng)激對(duì)奶牛產(chǎn)奶量的影響，相對(duì)同期添加無(wú)機(jī)微量元素及不添加抗熱應(yīng)激劑，添加有機(jī)微量元素可提高奶牛的產(chǎn)奶量，這與Kinal等［6］的結(jié)果一致，Kinal等［6］試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以有機(jī)形式添加等量的礦物微量元素鋅、銅、錳的奶牛在泌乳前3個(gè)月內(nèi)產(chǎn)奶量高于無(wú)機(jī)組，但差異不顯著，與無(wú)機(jī)微量元素相比有機(jī)微量元素緩解熱應(yīng)激的效果較好。

熱應(yīng)激影響奶牛的乳品質(zhì)，本試驗(yàn)表明與對(duì)照組相比，雖試驗(yàn)組乳脂率、乳尿素氮濃度和乳蛋白率均有提高，乳總固體率和乳非脂固形物率提高，乳體細(xì)胞數(shù)下降，但不同化學(xué)形式微量元素及同種化學(xué)形式微量元素不同添加量對(duì)乳成分的改善程度不同。O’Donoghue等［7］和 Kinal等［6］研究結(jié)果同本試驗(yàn)的結(jié)果相類似，O’Donoghue等［7］在泌乳奶牛飼糧各添加相同量的復(fù)合無(wú)機(jī)和有機(jī)微量元素，添加有機(jī)微量元素能顯著降低奶牛乳體細(xì)胞數(shù)。Kinal等［6］研究發(fā)現(xiàn)，在泌乳奶牛飼糧中添加100%復(fù)合有機(jī)微量元素較相等添加量的無(wú)機(jī)組的奶牛乳體細(xì)胞數(shù)降低34%，泌乳期奶牛飼糧中添加100%和50%的復(fù)合有機(jī)微量元素較無(wú)機(jī)微量元素可顯著降低奶牛乳體細(xì)胞數(shù)，這說(shuō)明不同化學(xué)形式微量元素及不同添加量影響抗熱應(yīng)激劑效果。禹愛(ài)兵等［8］、李建新等［9］報(bào)道新螯合硒、螯合鉻等能夠調(diào)節(jié)奶牛胃腸道微生態(tài)平衡，增強(qiáng)對(duì)粗飼料等物質(zhì)的消化利用率，進(jìn)而提高乳脂率和乳蛋白率，這與本試驗(yàn)的結(jié)果類似，說(shuō)明不同化學(xué)形式微量元素的添加可改善熱應(yīng)激對(duì)奶牛產(chǎn)奶量和乳成分的影響，有機(jī)微量元素提高產(chǎn)奶量和改善乳成分的效果較好。

3.2 不同化學(xué)形式微量元素對(duì)奶牛血清抗氧化指標(biāo)的影響

奶牛散熱能力差，外界溫度超過(guò)26℃時(shí)會(huì)進(jìn)入熱應(yīng)激狀態(tài)，奶牛熱應(yīng)激狀態(tài)機(jī)體產(chǎn)生的氧自由基增多，氧自由基過(guò)多不及時(shí)清除便會(huì)導(dǎo)致氧自由基過(guò)剩，產(chǎn)生氧化損傷。Padilla等［10］報(bào)道熱應(yīng)激能夠?qū)е履膛Ｑ褐兄|(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物含量增加，另外在奶牛的試驗(yàn)表明，氧化應(yīng)激導(dǎo)致的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)增加了內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥表型［11］。

熱應(yīng)激奶牛產(chǎn)生氧化損傷，及時(shí)清除過(guò)多自由基可緩解熱應(yīng)激產(chǎn)生的氧化損傷，氧自由基的清除包括酶促系統(tǒng)和非酶促系統(tǒng)，酶促系統(tǒng)包括抗氧化酶SOD和GSH-Px等，機(jī)體清除多余自由基需消耗 SOD和 GSH-Px，產(chǎn)生 MDA。SOD、GSH-Px活性和MDA含量是抗氧化能力的重要指標(biāo)，雖然試驗(yàn)各組間添加不同劑量的DDGS保證總添加量的相同，但DDGS是主要飼料原料，提供蛋白質(zhì)和能量，DDGS最少添加量試驗(yàn)Ⅰ組與最多添加量對(duì)照組的差值為120 g，相對(duì)于32 kg的飼喂量?jī)H占0.4%，對(duì)各組間無(wú)任何影響。第30天時(shí)，試驗(yàn)Ⅲ組的GSH-Px活性顯著高于其他各組，但試驗(yàn)Ⅰ組、Ⅱ組GSH-Px活性低于對(duì)照組，第60、90天時(shí)，各組間的GSH-Px活性差異不顯著，這說(shuō)明不同的微量元素形式，不同添加量及不同添加時(shí)間對(duì)奶牛GSH-Px活性影響不同，第30天時(shí)，添加10 g/d有機(jī)微量元素+110 g/d DDGS的試驗(yàn)Ⅲ組GSH-Px活性顯著提高，這與劉英麗［12］、梁建光等［13］研究結(jié)果一致。劉英麗［12］研究硫酸鋅、乙酸鋅和酵母鋅的生物利用率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硫酸鋅和乙酸鋅的生物利用率同效，而酵母鋅的生物利用率顯著高于硫酸鋅，梁建光等［13］利用體外瘤胃發(fā)酵的方法研究有機(jī)鋅的穩(wěn)定性，結(jié)果表明，有機(jī)鋅在模擬瘤胃環(huán)境下是穩(wěn)定的，過(guò)瘤胃率在92%以上，這說(shuō)明有機(jī)鋅生物利用率較高，能顯著提高GSH-Px活性。

與對(duì)照組相比，試驗(yàn)Ⅱ組SOD活性較高，差異不顯著，說(shuō)明熱應(yīng)激奶牛飼糧添加15 g/d有機(jī)微量元素+105 g/d DDGS對(duì)奶牛SOD活性提高的效果最好，鋅、銅是銅，鋅－超氧化物歧化酶和GSH-Px的組成成分，添加鋅、銅能降低脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，增加清除自由基的能力，付瑞珍等［14］研究表明鋅、鐵與維生素A互作對(duì)提高肉仔雞血清Cu，Zn-SOD活性的影響極顯著，對(duì)提高肉仔雞肝臟GSH-Px活性和降低MDA含量影響極顯著，鋅以有機(jī)結(jié)合形式利用，無(wú)機(jī)鋅需轉(zhuǎn)化為有機(jī)結(jié)合態(tài)才能被吸收，因此有機(jī)鋅的利用效果較好，這與本試驗(yàn)結(jié)果相符。硒主要通過(guò)含硒酶起作用，含硒酶則能夠直接清除活性氧實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化還原的調(diào)控［15］，在育肥豬飼糧中添加 0、0.3 和3.0 mg/kg的富硒酵母(以硒有效含量計(jì))，發(fā)現(xiàn)隨著添加量的增加，新鮮豬肉的滴水損失和硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)含量減少，提高了肉的抗氧化性能［16］，雖然試驗(yàn)動(dòng)物不同，但有機(jī)微量元素抗氧化應(yīng)激在奶牛上的應(yīng)用原理類似，本試驗(yàn)得到的結(jié)論與之相符，有機(jī)微量元素抗熱應(yīng)激添劑抗氧化損傷效果較常規(guī)抗熱應(yīng)激劑好。

3.3 不同化學(xué)形式微量元素對(duì)奶牛血清礦物元素含量的影響

熱應(yīng)激使奶牛血清中礦物元素降低，添加有機(jī)微量元素可顯著改善熱應(yīng)激對(duì)礦物元素的影響，雖然試驗(yàn)各組間添加不同劑量的DDGS保證總添加量的相同，但DDGS是主要飼料原料，提供蛋白質(zhì)和能量，DDGS最少添加量試驗(yàn)Ⅰ組與最多添加量對(duì)照組的差值為120 g，相對(duì)于32 kg的飼喂量?jī)H占0.4%，對(duì)各組間無(wú)任何影響。第30天時(shí)，試驗(yàn)Ⅲ組的血清銅的含量顯著高于對(duì)照組和試驗(yàn)Ⅰ組，硒的含量顯著高于試驗(yàn)Ⅱ組，且銅和硒的含量都高于其他各組但差異不顯著，與Gunter等［5］結(jié)果一致，Gunter等［5］報(bào)道產(chǎn)前補(bǔ)硒酵母的牛泌乳高峰期的血液硒含量顯著高于補(bǔ)充無(wú)機(jī)硒的，說(shuō)明與對(duì)照組相比有機(jī)微量元素的緩解熱應(yīng)激對(duì)礦物元素含量的影響較好，試驗(yàn)Ⅲ組的添加量較適宜。第60天時(shí)，試驗(yàn)Ⅲ組的鈣含量顯著高于試驗(yàn)Ⅰ組，且均高于其他各組，鋅含量較高，這可能由于有機(jī)微量元素緩解了礦物質(zhì)間的拮抗，特定有機(jī)鋅顯著降低了相同劑量無(wú)機(jī)鹽中糞鋅的含量，提高了血清鋅含量［17］。第90天時(shí)，試驗(yàn)Ⅲ組的鈣和硒的含量均高于其他各組，這說(shuō)明，添加10 g/d有機(jī)微量元素+110 g/d DDGS改善奶牛熱應(yīng)激對(duì)礦物元素的影響效果最好，與無(wú)機(jī)物來(lái)源的微量元素相比，有機(jī)物結(jié)合的微量元素的吸收率更高，生物可利用性更強(qiáng)［18－19］。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)條件下，熱應(yīng)激奶牛飼糧添加有機(jī)微量元素能夠改善奶牛生產(chǎn)性能，提高奶牛血清抗氧化能力，IgG和血清鋅、硒含量，并且呈劑量依賴。

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