果寡糖對泌乳早期奶牛瘤胃發酵及生產性能的影響

胡丹丹,郭婷婷,金亞東,徐曉鋒

(寧夏大學,銀川 750021)

果寡糖對泌乳早期奶牛瘤胃發酵及生產性能的影響

胡丹丹,郭婷婷,金亞東,徐曉鋒

(寧夏大學,銀川 750021)

為研究果寡糖對泌乳早期奶牛瘤胃發酵及生產性能的影響,采用兩階段交叉設計,將4頭泌乳天數20 d,產奶量30 kg/d,體質量(550±35)kg健康經產(二胎)中國荷斯坦泌乳奶牛隨機分為兩組,分別為試驗組、對照組,試驗組添加果寡糖.結果表明:日糧中添加60 g/(d.頭)的果寡糖,對奶牛瘤胃中總揮發性脂肪酸、氨態氮影響極顯著(Plt;0.01),對丁酸影響差異顯著(Plt;0.05),但是對于乙酸、丙酸來說影響不顯著(Pgt;0.05),與對照組相比,試驗組的總揮發性脂肪酸量提高35.9%,氨態氮降低15.5%,丁酸提高33%.對奶牛生產性能進行分析,乳脂率影響差異顯著(Plt;0.05),體細胞影響差異極顯著(Plt;0.01),與對照組相比,試驗組乳脂率提高4.7%,體細胞降低68.5%,而產奶量、乳蛋白、乳中尿素氮濃度均無顯著影響(Pgt;0.05).綜上所述,日糧中添加果寡糖能夠改變瘤胃發酵模式,提高奶牛的乳脂率.

中國荷斯坦奶牛;果寡糖;瘤胃發酵;生產性能

0 引言

果寡糖也稱寡聚糖或功能性寡糖,國際生物化學聯合會定義為含有2~10個單寡糖,經脫水縮合由糖苷鍵連接形成的具有直鏈或支鏈的低度聚合糖類的總稱.果寡糖具有調節胃腸道微生態平衡[1],激活機體內免疫應答反應,提高機體免疫力,保障奶牛健康,提高生產性能[2,11]等作用.過去對于寡糖的研究主要集中在單胃動物上,但是隨著對寡糖作用機理了解的進一步加深,國內外學者在寡糖上研究越來越重視,發現寡糖在反芻動物上作用效果也具有與單胃動物同樣積極作用.據Heinrichs等[3]報道,甘露寡糖能夠使奶牛的胃腸道微生物態環境得到優化,促使雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌繁殖,抑制大腸桿菌等有害菌的生長.3rd J D Quigley等[4]通過給犢牛飼喂果寡糖發現,隨著果寡糖的添加,飼料轉化率有所提高.寡糖可以作為一種綠色、無污染的飼料添加劑,提高動物對營養物質的利用率,增強動物生產性能,因此本試驗通過研究果寡糖對奶牛瘤胃發酵及生產性能的影響,為果寡糖在奶牛健康養殖生產中的合理使用提供更多的理論依據[l2].

1 實驗

1.1 實驗設計

實驗采用2X2交叉試驗設計,選用4頭體況良好,泌乳天數20天,日產奶量大約為30 kg,體質量(550±35)kg經產(二胎)中國荷斯坦泌乳奶牛為試驗動物,實驗分為兩組:實驗組和對照組.對照組飼喂基礎飼料,試驗組在基礎飼料中添加60果寡糖,試驗期為21 d,預飼期14 d,正式期7 d.

1.2 實驗日糧

根據NRC(2001)奶牛飼養標準配制日糧,日糧組成和營養成分如表1所示.

表1 奶牛試驗日糧組成及營養成分 %

1.3 飼養管理

于每日早上6:00,12:00和晚上18:00擠奶3次,試驗奶牛采用TMR(全混合日糧)[l3]飼喂,于每日早7:00和晚19:00等量飼喂,自由飲食,對擠奶的器械與人群要嚴格執行常規消毒制度.

1.4 樣品采集與處理

1.4.1 瘤胃液采集與處理

通過牛口腔導管采集瘤胃液.首先用牛鼻夾把牛頭固定,在口腔中放入硬管(木頭、硬塑膠均可,內徑要超過取樣軟管),插入深度不要超過咽部,外面露出20 cm左右,工作人員用手把其固定,然后把軟管(2.5 m左右)通過口腔硬管內徑逐步送入瘤胃,最后將牛頭壓低,通過牛的自然咀嚼過程使瘤胃液自然流出.把采集出來的瘤胃液轉移至實驗室內,用四層紗布過濾,將過濾出的瘤胃液,用量筒量取15 mL轉移至含有3 mL 25%的偏磷酸和0.6%的2-乙基丁酸的塑料采樣瓶內,于-20°C的冰箱內保存,用于揮發性脂肪酸的測定.用量筒量取10 mL瘤胃液于離心管中,4 000 r/s離心30 min,取上清液用于氨態氮的分析.剩余瘤胃液保存在-20℃液氮中用于測量其他成份.

1.4.2 奶樣的采集與處理

早晚各取奶樣兩份,按產奶量加權值將早晚奶樣進行混合,保存兩份,一份加重鉻酸鉀后用于乳成分測定(乳脂、乳蛋白、乳糖);另一份-20℃冷凍保存,用于測定乳中尿素氮.

1.5 測定指標和方法

NH3-N濃度的測定采用比色法(苯酚-次氯酸鈉比色法,Broderick和Kang,1980);VFA濃度的測定采用氣相色譜法;測瘤胃微生物蛋白采用考馬斯亮藍比色法;乳成分的檢測在寧夏DHI測定中心檢測.

1.6 數據處理

試驗所得數據用Excel進行初步處理,然后用SAS 8.2兩階段交叉方差分析,組間差異顯著用SNK法進行各試驗組的多重比較,以Plt;0.05作為差異顯著性判斷標準,數據結果用平均值±標準差來表示.

2 結果與分析

2.1 果寡糖對早期泌乳奶牛瘤胃發酵的影響

2.1.1 對VFA(揮發性脂肪酸)[l4]的影響

由表2可以看出,果寡糖添加組與對照組相比,瘤胃液中丁酸影響差異顯著(Plt;0.05),含量相比對照組提高33%,總揮發性脂肪酸影響差異極顯著(Plt;0.01),含量相比對照組提高35.9%,對于乙酸來說影響差異不顯著(Pgt;0.05),但含量是較對照組提高13.1%,丙酸影響差異不顯著(Pgt;0.05),含量較對照組提高34.4%,乙酸/丙酸值影響差異也不顯著(Pgt;0.05),較對照組降低5.8%.以上結果表明,日糧中果寡糖的添加對丁酸以及總揮發性脂肪酸的影響較大,對乙酸、丙酸以及乙酸/丙酸值影響不顯著,但是乙酸、丙酸的含量較對照組仍有升高的趨勢.因此果寡糖可以作為飼料添加劑,可以改變瘤胃發酵模式.

表2 甘露寡糖對泌乳早期奶牛瘤胃VFA濃度的影響 mmol/L

2.1.2 對氨態氮、菌體蛋白的影響

由表3可以看出,果寡糖添加組與對照組相比,菌體蛋白差異不顯著(Pgt;0.05),含量相對于對照組提高5.0%,氨態氮影響差異極顯著(Plt;0.01),含量較對照組降低15.5%.以上結果表明,日糧中果寡糖的添加對氨態氮影響較大,對菌體蛋白影響較小,但是與對照組相比仍有上升的趨勢.

表3 果寡糖對泌乳早期奶牛瘤胃氨態氮、菌體蛋白質量濃度的影響 mg/dL

2.2 對早期泌乳奶牛產奶量與乳成分的影響

由表4可以看出,果寡糖添加組與對照組相比,對產奶量影響不顯著(Pgt;0.05),含量相對于對照組有小幅度的下降.對乳脂率影響顯著(Plt;0.05),比對照組提高4.7%.對乳蛋白率影響不顯著(Pgt;0.05),但比對照組提高6.5%.對乳中尿素氮濃度影響不顯著(Pgt;0.05),但濃度相對于對照組提高1.4%.對乳中體細胞數影響極顯著(Plt;0.01),相對于對照組提高54.2%.以上結果表明,果寡糖對產奶量影響不大,但是對于乳成分影響較大,尤其是對乳脂率和體細胞數影響顯著,對乳蛋白率和乳中尿素氮影響不顯著,但是有升高的趨勢.因此,日糧中添加果寡糖對泌乳奶牛來說,能夠增強奶牛的生產性能,改善奶牛健康狀況,提高奶品質.

表4 果寡糖對早期泌乳奶牛產奶量與乳成分的影響

3 討論

3.1 果寡糖對早期泌乳奶牛瘤胃發酵的影響

3.1.1 果寡糖對早期泌乳奶牛瘤胃VFA含量的影響

奶牛瘤胃液中的VFA是采食的日糧中的碳水化合物在瘤胃微生物發酵下的終產物,主要包括乙酸、丙酸、丁酸等短鏈脂肪酸,是奶牛的主要供能物質,也是反映奶牛瘤胃發酵的重要指標.SHI等[5]通過在斷奶仔豬日糧中添加果寡糖,發現果寡糖添加組TVFA提高.Szyman'Skaczerwin'Ska M等[6]通過研究日糧中添加益生元(β-葡聚糖和甘露寡糖)對犢牛瘤胃功能及生長參數的影響,結果發現,日糧添加益生元物質能夠顯著增加TFVA的量.Tingting G E[7]通過在錦江黃牛日糧中添加不同水平的果寡糖、甘露寡糖和大豆寡糖,研究發現,三種功能性寡糖均顯著提高瘤胃發酵產生的VFA的量,這與黃雅莉等[8]研究一致.本試驗條件下,奶牛日糧中添加60 g的果寡糖能夠極顯著的提高TVFA的量,對丁酸影響顯著,對于乙酸、丙酸影響不顯著,但是有升高的趨勢.這可能是由于果寡糖的添加,使得奶牛瘤胃中微生物菌群發生改變,導致奶牛瘤胃發酵模式的不同.據OGIMOTO K等[9]報道,日糧中添加糖類物質可能直接影響瘤胃微生物的發酵,提高VFA的量.但據趙曉靜等[10]研究,發現日糧中添加糖類物質可能改變瘤胃微生物菌群,影響瘤胃微生物發酵,進而提高VFA的量.王新峰等[11]通過研究在羔羊日糧中添加果寡糖對瘤胃菌群的影響中發現,果寡糖添加組較對照組羔羊瘤胃總菌顯著增加,進而增強瘤胃發酵,提高VFA的量.盧明淼[12]研究果寡糖對草魚非特異性免疫功能的影響,發現添加2 g/kg的果寡糖能夠顯著增加血液中白細胞數、乙酸、丙酸的量.以上研究顯示,這與本試驗研究結果相似,說明果寡糖添加具有改善瘤胃發酵模式的作用.

3.1.2 果寡糖對早期泌乳奶牛瘤胃菌體蛋白的影響

反芻動物瘤胃中含有豐富的,主要包括細菌、真菌、原蟲在內的微生物,這些微生物能夠降解日糧中蛋白質,生產游離氨基酸、小肽和氨等物質,這些物質以瘤胃發酵產生的揮發性脂肪酸和CO2為碳架,形成瘤胃菌體蛋白,因此瘤胃菌體蛋白可以作為是瘤胃發酵的重要指標.目前國內外專家研究日糧中添加寡糖對瘤胃菌體蛋白的影響,結果研究觀點不一致.潘珂等[13]研究日糧中添加果寡糖、甘露寡糖和大豆寡糖三種功能性寡糖對錦江黃牛瘤胃發酵的影響,結果發現果寡糖的添加使瘤胃菌體蛋白呈降低的趨勢.凌寶明等[14]利用體外產氣法研究日糧中添加果寡糖和甘露寡糖對綿羊菌體蛋白的影響,結果表明,果寡糖的添加能夠顯著增加瘤胃菌體蛋白的量.戈婷婷等[15]通過利用體外法研究不同水平的甘露寡糖對錦江黃牛瘤胃微生物的影響,結果發現隨著甘露寡糖的添加,瘤胃微生物蛋白有提高的趨勢.本試驗通過研究在奶牛日糧中添加60 g果寡糖對奶牛瘤胃發酵的影響,結果發現,果寡糖添加組與對照組相比,瘤胃菌體蛋白的量差異不顯著,但是有升高的趨勢,這可能是由于果寡糖的添加增加瘤胃內微生物菌群的數量,提高微生物生長速率,這就使得微生物利用其降解飼料中的有機物產生的氨態氮、揮發性脂肪酸等作為氮源、碳源,合成更多的菌體蛋白.本試驗的研究結果與大多數試驗相似,說明果寡糖對瘤胃微生物有很大的影響.

3.1.3 果寡糖對早期泌乳奶牛瘤胃氨態氮的影響

氨態氮濃度是評價瘤胃內環境的重要指標,是日糧蛋白與非蛋白氮在瘤胃中降解的產物.適宜的瘤胃氨態氮濃度是保證微生物蛋白合成效率的首要條件,在一定程度上反映了瘤胃微生物利用含氮物質產生氨的速度及對氨的攝取利用情況.目前對于氨態氮的最適濃度,各國學者比較一致的認為在10~50 mg/dL范圍內[16],本試驗研究的氨態氮的濃度恰好在此范圍內.肖宇等[17]通過研究在奶山羊日糧中添加1%甘露寡糖、半乳甘露寡糖、果寡糖、寡木糖和異麥芽寡糖對瘤胃發酵的影響,結果發現寡糖組瘤胃氨態氮濃度均有所降低,特別是半乳甘露寡糖和果寡糖能夠顯著降低瘤胃氨態氮的量.但是鐘志勇等[18]研究發現日糧中添加0.8%甘露寡糖+1.2%果寡糖+1.0%大豆寡糖能夠提高錦江黃牛瘤胃氨態氮的濃度.本試驗通過研究日糧中添加60 g的果寡糖對泌乳早期奶牛瘤胃發酵的影響,結果表明,果寡糖添加組較對照組,氨態氮極顯著的降低.綜上所述,日糧中添加寡糖對瘤胃氨態氮影響不一致,這可能是由于添加寡糖的量不同以及試驗日糧能蛋比差異,使得結果出現不同.

3.2 果寡糖對泌乳早期奶牛產奶量及乳成分的影響

3.2.1 果寡糖對泌乳早期奶牛產奶量的影響

奶牛產奶量是評價奶牛生產性能的標志,奶牛泌乳分為3個時期,根據《高產奶牛飼養管理規范》規定,奶牛產后10~100 d為泌乳盛期,產后101~200 d為泌乳中期,產后201~305 d為泌乳后期.其中泌乳中期產奶量占據整個泌乳期的50%左右,因此提高泌乳盛期的產奶量是重中之重.譚曉海等[19]通過研究在伊犁馬日糧中添加果寡糖對產奶量的影響,結果發現0.67%的果寡糖添加組較對照組,在20~40 d及40~60 d時母馬的泌乳量顯著提高.周慶民等[20]發現在奶牛基礎日糧中添加不同比例的果寡糖,能夠顯著提高奶牛的產奶量.胡靜等[21]通過在奶山羊基礎日糧中分別添加10 g/(d.頭)、15 g/(d.頭)和20 g/(d.頭)的果寡糖,研究果寡糖對奶山羊產奶量的影響,結果發現,添加15 g/(d.頭)組奶山羊的產奶量較其他組都高,但是和對照組相比,果寡糖添加組產奶量均高于對照組.王定發等[22]通過研究甘露寡糖對奶牛產奶量的影響,發現甘露寡糖添加組較對照組,產奶量未顯著提高.本試驗通過研究在奶牛基礎日糧中添加60 g/(d.頭)的果寡糖,結果發現果寡糖添加組較對照組,產奶量差異不顯著.綜上所述,日糧中添加寡糖,對產奶量影響不一致,造成這種原因的可能飼養管理水平不一致,也有可能是由于添加不同水平的寡糖導致產奶量出現差異.

3.2.2 果寡糖對泌乳早期奶牛乳成分影響

乳脂肪和乳蛋白都是評價奶品質的重要標志,奶牛產奶量是評價奶牛生產性能的重要指標,但是奶牛奶產量增高可能伴隨著乳脂和乳蛋白的降低,因此目前的研究者通過在奶牛日糧中添加寡糖等物質,在不降低乳脂與乳蛋白的前提下,提高奶牛的產奶量.胡靜等[21]通過在嶗山奶山羊日糧中添加果寡糖,旨在不降低乳脂和乳蛋白的情況下,提高奶山羊的產奶量.結果表明,果寡糖不僅能夠提高乳脂和乳蛋白率,而且奶山羊的產奶量也顯著提高.李衛華等[23]在奶牛日糧中添加甘露寡糖,發現甘露寡糖添加組與對照組相比,乳脂和乳蛋白率都有上升的趨勢,但是差異不顯著.據Penner G等[24]和Firkins J L等[25]研究證明,寡糖的添加能夠抑制乳脂下降.據Oba M[26]報道,二糖的添加能夠提高泌乳奶牛乳脂率.本試驗通過研究果寡糖對奶牛乳成分的影響,結果證明,果寡糖的添加能夠顯著提高乳脂率,果寡糖添加組較對照組提高4.7%,對乳蛋白影響不顯著,但是有提高乳蛋白率的趨勢.這可能是由于,果寡糖的添加影響奶牛瘤胃發酵模式,使得總揮發性脂肪酸和丁酸顯著增加,乙酸有升高的趨勢,因為乙酸和丁酸作為合成乳脂的前體物質,使得奶牛的乳脂顯著提高,但對于乳蛋白來說,影響不顯著,因此乳中的乳蛋白變化不明顯.

3.2.3 果寡糖對泌乳早期奶牛乳中體細胞數的影響

近年來,人們對牛奶中體細胞數開始比較重視,大多數人們普遍認為牛奶中體細胞數應該在10~30萬正常,據LEITNER G等[27]和SUNDERKILDE U K等[28]報道,奶中體細胞數是反映奶牛乳房健康和牛奶品質的重要指標,并且隨著體細胞數的升高,奶牛患有乳房炎的機率會隨著增大[29],如果奶中體細胞數過高,就說明奶牛可能患有乳房炎等疾病,而乳房炎對奶牛來說是危害極為嚴重的疾病,不僅影響牛奶的物理性狀,還對乳成分有一定的影響[30],從而影響牛奶的銷售.肖宇等[31]研究果寡糖,發現果寡糖的添加能夠提高血清中IgA、IgG和IgM的含量,尤其是顯著提高IgG和IgM含量,提高機體免疫力.鮑延安等[32]研究發現,日糧中添加甘露寡糖能夠顯著降低體細胞數.本試驗通過研究在基礎日糧中添加60 g/(d.頭)的果寡糖對奶牛乳中體細胞數的影響,結果發現,果寡糖添加組能夠極顯著降低牛奶中體細胞數,相對于對照組來說降低54.2%,這是因為果寡糖的添加能夠有效提高奶牛機體免疫力,機體免疫力提高會降低奶牛患乳房炎疾病,進一步降低奶中體細胞數.本試驗與以上研究結果一致,說明果寡糖能夠提高奶牛免疫力,保障奶牛健康水平.

4 結論

果寡糖影響泌乳早期奶牛的瘤胃發酵及生產性能,能夠改善瘤胃發酵的模式,顯著提高丁酸的量,極顯著提高TVFA的量,對乙酸和丙酸的影響不顯著,但是有升高的趨勢,而乙酸和丁酸又是合成乳脂的前體物質,使得乳脂也顯著增加.果寡糖的添加能夠極顯著的降低瘤胃氨態氮的濃度,對菌體蛋白的影響不顯著,但是有升高的趨勢.對于乳中體細胞數影響極顯著,能夠極顯著降低乳中體細胞數.因此對于果寡糖來說,不僅能夠改善瘤胃發酵,還能促進奶品質的提高,增強奶牛健康,提高經濟效益.但是由于各種條件因素的限制,試驗規模不大,無法確定果寡糖影響奶牛最適狀態的劑量,因此需要進一步深入研究.

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Effects of fructooligosaccharides on rumen fermentation and production perfor?mance of early dairy cows

HU Dandan,GUO Tingting,JIN Yadong,XU Xiaofeng
(College of Agriculture,Ningxia university,Yinchuan 750021,China)

In order to study the effects of fructooligosaccharides on rumen fermentation and production performance in early lactation dairy cows,the 2X2 cross test design was used.Four health by the production(dipeptide)China Holstein lactating dairy with 20 days lactation,30kg/d milk yield,550±35kg weight were randomly divided into two groups:experimental group and control group.The control group is added with fructooligosaccharides.The results showed that the addition of 60 g/(d.head)of fructooligosaccharides in the diet had a significant ef?fect on the total volatile fatty acids and ammonia nitrogen in the rumen of dairy cows(Plt;0.01),the effect on butyric acid was significant(Plt;0.05),but the effect on acetic acid and propionic acid was not significant(Pgt;0.05).Compared with the control group,the total amount of volatile fatty acids increased by 35.9%,ammonia nitrogen was decreased by 15.5%and the butyric acid increased by 33%.Analysis of cow pro?duction performance,the effect on milk fat percentage was significant(Plt;0.05),the effect on somatic cell was significant difference.Compared with the control group,the milk fat percentage increased by 4.7%,the somatic cell decreased by 68.5%,but there was no significant difference in milk production,milk protein and milk urea nitrogen concentration(Pgt;0.05).In summary,the addition of fructooligosaccharides in the di?et can change the rumen fermentation mode and increase the milk fat percentage of dairy cows.

Chinese Holstein cows;fructooligosaccharides;ruminal fermentation;production performance

TS252.1

A

1001-2230(2017)10-0006-05

2017-04-07

國家自然基金(31460619).

胡丹丹(1994-),女,碩士研究生,研究方向為反芻動物營養與飼料科學.

徐曉鋒