飼糧中添加脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應激奶牛產奶性能、生理指標及血清生化指標的影響

楊 游袁志琳，2董國忠魏學良宋代軍*

(1.西南大學動物科技學院，重慶 400715;2.重慶市合川區畜牧獸醫站，重慶 401571)

隨著全球氣候變暖，熱應激已成為危害奶牛生產的重要因素［1］。奶牛具有耐寒怕熱的生物學特性，適宜生活溫度為10～15℃，當環境溫度較高時，奶牛產生熱應激，生產性能受到很大的影響。國內外研究報道，脂肪酸鈣作為高能飼料添加劑在提高產奶量、乳脂率等方面效果明顯，能夠緩解奶牛熱應激［2］。補鉻也可以緩解奶牛熱應激，提高奶牛生產性能［3－7］。熱應激發生的原因很簡單，但是其影響機制卻十分復雜，至今尚不清楚，是動物生產上的一大障礙。當處于熱應激狀態時，奶牛作為一個有機整體，將動用所有的器官和組織來應付熱應激，機體的物質代謝和能量代謝都發生很大改變，特別是神經－內分泌系統調節作用的改變，使機體對某些與應激相關的物質需要量不同于正常環境條件。因此，本試驗在高溫熱應激奶牛精飼料中添加脂肪酸鈣和煙酸鉻，考察其對奶牛產奶性能、生理指標、血清生化指標的影響，探究2種飼料添加劑的作用機理，以期開發出抗熱應激用飼料添加劑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

脂肪酸鈣:粗脂肪含量≥80%，鈣含量9%(石家莊犇牛飼料有限公司);煙酸鉻:煙酸鉻含量≥9.9%(綿陽市新一美化工有限公司)。

1.2 試驗動物及飼糧

試驗動物選用荷斯坦奶牛。飼糧精粗比為60∶40，精飼料組成及營養水平見表1。粗飼料供應隨季節有所變化，但控制各組一致。

表1 精飼料組成及營養水平(風干基礎)Table 1 Composition and nutrient levels of the concentrate(air-dry basis) %

1.3 試驗設計與飼養管理

采用隨機區組試驗設計，根據年齡、胎次(2～3胎)、產奶量、泌乳期相近的原則，將21頭健康奶牛分為3組，每組7個重復，對照組、Ⅰ組和Ⅱ組分別飼喂基礎飼糧、基礎飼糧+250 g/d脂肪酸鈣和基礎飼糧+10 mg/kg煙酸鉻。預試期10 d，逐漸增加脂肪酸鈣和煙酸鉻的劑量至試驗劑量。正試期40 d。

試驗于2009年6月—2009年8月在重慶市渝北區天友金宏奶牛場進行，日常管理按奶牛場規定程序正常進行。試驗期日平均溫度29.16℃，日平均溫濕指數(THI)為79.99。當牛舍的溫度在26℃以上，同時THI＞72～79時，奶牛處于輕度熱應激，THI＞79～88時為中度熱應激，THI＞88時為嚴重熱應激［4］。整個試驗期，試驗牛都處于熱應激狀態。

1.4 產奶量、乳成分測定

每天擠奶(管道式擠奶器)3次(06:30、14:30、20:00)，記錄每頭試驗牛每天的產奶量，以組為單位計算試驗期內平均產奶量。

每隔 20 d，于 06:30、14:30、20:00 各采集200 mL奶樣，混合成全日奶樣，利用快速乳成分分析儀分析奶樣中的乳脂率、乳蛋白質率、乳非脂固形物率、密度和冰點。

1.5 舍內THI測定

將干濕球溫度計掛置于牛舍中部距地面1.5 m處，測定每天 08:00、14:00、20:00 的溫度、濕度，并按如下公式換算成THI:

THI=0.72(Td+Tw)+40.6;RH=(THI－46.3 －0.81Td)/(0.99Td －14.3)。

式中:THI為溫濕指數，Td為干球溫度讀數，Tw為濕球溫度讀數，RH為相對濕度［5］。

1.6 奶牛生理指標測定

每天12:00采用直腸法測定試驗牛的直腸溫度;根據胸腹部的起伏動作測定呼吸頻率;根據尾動脈搏動測定脈搏次數。

1.7 血清生化指標測定

試驗期結束后第1天，奶牛晨飼前頸靜脈采血10 mL，其中5 mL肝素鈉抗凝，用于測定生化指標，5 mL分離血清，－20℃以下保存備測抗氧化性能。

采用全自動生化儀測定血清中谷丙轉氨酶(GPT)、谷草轉氨酶(GOT)和肌酸激酶(CK)的活性;采用酶聯接免疫吸附試驗盒測定超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)以及丙二醛(MDA)的濃度;采用放射免疫法測定血清三碘甲狀腺原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)和胰島素的活性;用ELISA定量檢測法檢測熱休克蛋白70(heat shock proteins 70，HSP70)表達量。

1.8 數據處理

結果以平均值±標準差表示，數據處理與分析分別采用Excel及SPSS 13.0軟件進行，按照兩因素無重復觀測值的方差分析，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標準，用LSD方法進行多重比較。

2 結果

2.1 脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應激奶牛生產性能的影響

由表2可知，與對照組相比，Ⅰ組、Ⅱ組標準乳產量極顯著地增加(P＜0.01)，分別增加了26.37%、10.78%;與對照組相比，Ⅰ組、Ⅱ組乳脂率分別增加了 31.61%(P ＜0.01)、12.58%(P ＞0.05);各組間乳蛋白質率、乳非脂固形物率以及乳的冰點和密度的差異均不顯著(P＞0.05)。

2.2 脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應激奶牛生理指標的影響

由表3可知，各組直腸溫度差異不顯著(P＞0.05);Ⅰ組、Ⅱ組呼吸頻率分別比對照組降低了10.01%(P ＜0.05)、11.69%(P ＜0.01);Ⅰ組和對照組脈搏次數差異不顯著(P＞0.05)，Ⅱ組較對照組極顯著地降低了4.74%(P＜0.01)。

表2 脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應激奶牛產奶性能的影響Table 2 Effects of calcium soaps of fatty acids and chromium nicotinate on lactation performance of dairy cows under heat stress

表3 脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應激奶牛生理指標的影響Table 3 Effects of calcium soaps of fatty acids and chromium nicotinate on physiological indices of dairy cows under heat stress

2.3 脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應激奶牛血清生化指標的影響

由表4可知，與對照組相比:Ⅰ組、Ⅱ組谷草轉氨酶活性有極顯著變化(P＜0.01)，分別降低了25.80%、19.00%;Ⅰ組、Ⅱ組肌酸激酶活性有顯著變化(P ＜0.05)，分別降低了 9.88%、8.89%;Ⅰ組、Ⅱ組三碘甲狀腺原氨酸濃度有顯著變化(P ＜0.05)，分別增加了 14.47%、11.84%;Ⅰ組、Ⅱ組甲狀腺素濃度分別增加了23.12%(P＜0.01)、5.33%(P ＞0.05);Ⅰ組、Ⅱ組超氧化物歧化酶濃度分別增加了 21.74%(P ＞0.05)、32.61%(P＜0.05);Ⅰ組血清丙二醛濃度增加了38.89%(P ＜0.05);Ⅰ組、Ⅱ組 HSP70表達量分別增加了 39.94%(P ＜ 0.01)、28.10%(P ＜0.05)。各組血清谷丙轉氨酶活性以及白蛋白、總蛋白和谷胱甘肽過氧化物酶的濃度以及胰島素活性差異均不顯著(P＞0.05)。

表4 脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應激奶牛血清生化指標的影響Table 4 Effects of calcium soaps of fatty acids and chromium nicotinate on serum biochemical indices of dairy cows under heat stress

3 討論

3.1 脂肪酸鈣與煙酸鉻對熱應激奶牛產奶性能的影響

荷斯坦奶牛在熱應激條件下，其生產性能會受到嚴重的影響，產奶量和乳品質均會因高溫而下降［1］。本試驗通過在飼糧中添加脂肪酸鈣，提高了熱應激狀態下的奶牛產奶量和乳脂率。雷風［6］研究表明，在荷斯坦奶牛飼糧中添加脂肪酸鈣，可提高產奶量、乳脂率、標準乳產量。從本試驗結果看，脂肪酸鈣能夠提高熱應激奶牛標準乳產量、乳脂率，與該報道一致。高能的脂肪酸鈣作為過瘤胃脂肪，對瘤胃微生物的活動影響較小，經皺胃、小腸后被分解為能被機體直接吸收利用的脂肪酸。一方面增加了能量攝入量，提高了能量利用率，減少了熱增耗，減輕了熱應激奶牛的能量負平衡;另一方面直接增加了血液中脂肪酸的濃度和乳腺脂肪酸的供應量，提高了乳脂肪的合成率，從而改善了乳品質。熱應激狀態下，奶牛對鉻的需要量增加。賴安強等［7］報道，熱應激狀態下，飼糧中添加鉻對奶牛的生產性能的保證是有利的。Yang等［8］認為補鉻是可以提高奶牛泌乳性能的因素，主要與糖異生作用的增強有關。Bryan等［9］認為補鉻對采食量的影響可間接影響泌乳性能。本試驗表明，飼糧中添加煙酸鉻可提高奶牛標準乳產量，有增加乳脂率、乳蛋白質率的趨勢。

3.2 脂肪酸鈣與煙酸鉻對熱應激奶牛生理指標的影響

在炎熱高溫環境中，許多動物維持熱平衡的重要機制之一是提高呼吸頻率、增加肺通氣量、增加呼吸蒸發和對流散熱。當在嚴重的熱應激下，動物出現呼吸緊迫，并張口伸舌進行熱性喘息。直腸溫度是常規的生理指標，常用來診斷機體的健康狀態、預測機體和生產性能的變化。Shehab-El-Deen 等［10］、李俊杰等［11］都有報道，奶牛熱應激期間，直腸溫度、呼吸頻率均極顯著高于非應激期。張健等［2］報道，在熱應激奶牛飼糧中添加脂肪酸鈣，呼吸頻率和脈搏次數降低。本試驗中添加脂酸鈣和煙酸鉻對呼吸頻率都有降低作用，與報道一致。

3.3 脂肪酸鈣與煙酸鉻對熱應激奶牛血清生化指標的影響

肌酸激酶是能量代謝的關鍵酶之一，骨骼肌中含量最高。熱應激荷斯坦奶牛肌肉能量供應不足，營養不良，細胞受損，細胞膜通透性升高，血清中肌酸激酶活性升高。Parenti等［12］研究發現，高溫熱應激能夠顯著提高奶牛血清肌酸激酶活性。本試驗結果表明，飼糧中添加脂肪酸鈣和煙酸鉻的奶牛血清中肌酸激酶的活性都有一定程度降低，細胞完整性好，受損程度降低，表明脂肪酸鈣和煙酸鉻緩解了熱應激對奶牛組織細胞的損害。

動物處于熱應激狀態時，代謝機能紊亂，機體失衡。甲狀腺的功能狀態與機體代謝產熱以及熱調節有關。受持續高溫的影響，甲狀腺機能降低，甲狀腺素的分泌減少，機體代謝受到抑制。甲狀腺激素濃度的下降導致產熱量的減少，但活性的降低會減少腸道的運動和食糜通過率，并對能量代謝產生消極影響［13］。本試驗中發現，添加脂肪酸鈣組奶牛三碘甲狀腺原氨酸、甲狀腺素濃度顯著升高，胰島素活性基本恒定，說明脂肪酸鈣對奶牛的能量平衡有積極作用;而飼糧中補充煙酸鉻可以提高奶牛血清中三碘甲狀腺原氨酸濃度，對甲狀腺素濃度的影響則較小，甲狀腺功能得到了一定改善。

Wolfenson等［14］報道，在熱應激條件下，動物機體代謝過程紊亂，氧自由基的產生量增加，同時抗氧化活性下降，機體不能有效利用抗氧化酶及時清除自由基而發生積累。機體要清除過多的自由基，抗氧化酶就要被大量消耗，從而導致超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶等活性下降，丙二醛產量增加。汪水平等［15］研究發現，夏季熱應激使奶牛血清中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶的活性極顯著降低，活性氧和丙二醛的濃度極顯著升高，總抗氧化能力顯著降低。本試驗結果表明，飼糧中添加煙酸鉻的奶牛血清中的超氧化物歧化酶濃度提高，谷胱甘肽過氧化物酶的濃度有提高的趨勢，表明在熱應激條件下，補充有機鉻有利于增強奶牛抗氧化的能力。

HSP是動物在不良因素作用下所產生的一組特殊蛋白質，具有高度保守性，對維持細胞生存和內環境的穩定起著重要作用［16］。HSP濃度的增加一方面可增強細胞的抗損傷能力，另一方面對細胞的應激反應進行負反應調控［17］。HSP70是休克蛋白家族中最重要的一員，在熱耐受的形成中，HSP70起著主要的作用，HSP70是監測熱應激的良好指標。El-Nouty等［18］報道，隨著體溫的升高，42日齡的肉雞血清HSP70的濃度顯著升高，對熱的耐受能力也迅速增加。王楓等［19］研究發現，HSP70水平高的細胞熱耐力明顯高于HSP70水平低的細胞，HSP70水平與細胞的熱耐力呈正相關。本試驗結果表明，飼糧中添加了脂肪酸鈣、煙酸鉻的奶牛血清中HSP70的表達量都有所提高，表明脂肪酸鈣和煙酸鉻都能迅速誘導HSP70表達，隨著表達量的增加，機體對熱的耐受能力也迅速增強，能更好地適應夏季炎熱的環境。

4 結論

①在熱應激條件下，脂肪酸鈣和煙酸鉻能顯著提高奶牛產奶量，改善奶品質，并通過調節內分泌、增強抗氧化能力、調節基因表達等來增強奶牛耐熱性，提高其適應熱應激環境的能力。

②熱應激條件下，脂肪酸鈣對奶牛能量平衡有積極作用。

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