補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對圍產期奶牛健康及生產性能的影響

杜 超 梁 靜 王翌翀 侯明杰 吳兆海 卜登攀* 張文舉*

(1.石河子大學動物科技學院，石河子 271018；2.中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，動物營養學國家重點實驗室，北京 100193；3.北京農學院動物科學技術學院，北京 102206；4.甘肅民族師范學院，合作 747000)

奶牛在圍產期生理、代謝和免疫系統會發生劇烈的變化[1-2]，這期間機體會產生能量負平衡、蛋白質負平衡以及免疫抑制的問題，易引發代謝及生產相關的疾病[3]。目前，圍產期奶牛復雜的生理變化機制尚不明確，但可以看到，當圍產期奶牛免疫機能紊亂時，代謝疾病和炎性疾病發病率明顯提高[4]，奶牛泌乳性能受到很大的影響[5]。通過營養調控來緩解圍產期奶牛免疫抑制和代謝紊亂[6]，進一步提高產后泌乳性能，一直受到畜牧工作者的關注。圍產期能量負平衡會引起產后體脂動員，肝臟脂肪的大量積累會影響肝臟發揮正常的功能。蛋氨酸被認為是肉堿合成過程中的甲基供體[7]，可以促進體脂分解后長鏈脂肪酸進入線粒體，在線粒體中被進一步分解；維生素B3有助于肉堿的合成過程[8]，因此有助于減少肝臟脂質積累，維護肝臟健康和功能；維生素B1、維生素B2、維生素B5、維生素B9作為水溶性維生素，參與機體重要的生命活動，奶牛在產犢前后采食量顯著降低[9]，有可能造成B族維生素缺乏。給圍產期奶牛注射維生素B9被認為可以促進產后子宮恢復，提高繁殖性能[10]，同時補充過瘤胃B族維生素和膽堿可以降低產后肝臟脂肪積累[11]。甜菜堿被認為具有與蛋氨酸相近的生物學功能[12]，且成本較低。關于圍產期奶牛補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素的研究較多，但很少有復合添加的。本研究通過在飼糧中添加過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物，研究其對圍產期奶牛健康和生產性能的影響，為過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿和B族維生素在圍產期奶牛養殖中的應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗采用過瘤胃包被處理的蛋氨酸、甜菜堿及多種B族維生素組成復合過瘤胃添加劑(蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物)，其主要成分含量及過瘤胃率見表1。

表1 復合過瘤胃添加劑主要成分含量及過瘤胃率

1.2 試驗設計

選取預產期前60 d的經產荷斯坦干奶牛48頭[(47.0±4.4)月齡、(2.90±0.34)胎次]，隨機分為3組，每組16個重復，每個重復1頭。對照組(CON組)奶牛飼喂基礎飼糧，基礎飼糧為參照NRC(2001)奶牛營養需要配制的全混合日糧(TMR)，其組成及營養水平見表2。試驗1組(MN1組)奶牛每頭每天在基礎飼糧中添加100 g復合過瘤胃添加劑，試驗2組(MN2組)奶牛每頭每天在基礎飼糧中添加150 g復合過瘤胃添加劑。試驗自預產期前60 d開始，至產后30 d結束，共計90 d。荷斯坦奶牛預產期前60～22 d飼喂干奶期飼糧，預產期前21 d至產犢當天飼喂圍產期飼糧，產后30 d飼喂新產期飼糧。全部試驗牛采用散欄式飼養方式飼養，自由采食和飲水。

表2 基礎飼糧組成及營養水平(風干基礎)

續表2項目 Items飼糧 Diets干奶期 Far-off dry period圍產前期Close-up period新產期Fresh period玉米蛋白粉 Corn gluten meal2.083.342.49棉籽粕 Cottonseed meal3.98甜菜顆粒粕 Sugar beet meal4.97全棉籽 Cottonseed4.97糖蜜 Molasses4.97小蘇打 NaHCO30.72石粉 Limestone0.691.000.67菜籽粕 Rapeseed meal2.553.35食鹽 NaCl0.140.170.40氧化鎂 MgO0.190.220.27陰離子鹽 Anion salt0.60益康XPC Yikang XPC0.220.15磷酸氫鈣 CaHPO40.130.31脂肪粉 Fat powder0.98霉菌吸附劑 Mold adsorbent0.04干奶期預混料 Premix of far-off dry period1)0.25圍產前期預混料 Premix of close-up period2)0.08新產期預混料 Premix of fresh period3)0.10合計 Total100.00100.00100.00營養水平 Nutrient levels4)粗蛋白質 CP12.815.218.1中性洗滌纖維 NDF44.637.228.2酸性洗滌纖維 ADF25.019.917.8粗脂肪 EE3.403.794.60粗灰分 Ash8.307.255.37鈣 Ca0.731.321.25磷 P0.300.510.37

1.3 樣品采集與指標檢測

1.3.1 產奶量測定與乳成分分析

試驗奶牛產后采用并列式擠奶臺進行擠奶，擠奶廳配套豐盾奶廳管理系統軟件。奶牛產后1～30 d通過奶廳管理系統導出產奶量信息。產后30 d內每周采集1次常乳樣品，每次根據早中晚奶量體積比采集并制成混合樣品，分裝為2份，一份(50 mL)加防腐劑(溴硝丙二醇)4 ℃保存，另一份(50 mL)于-20 ℃保存備用。使用福斯Milko Scan FT120乳成分分析儀檢測牛奶樣品中乳脂、乳蛋白、乳糖、總固形物和尿素氮含量。牛奶中體細胞數(SCC)用Fossomatic 5000系列體細胞分析儀測定；牛奶體細胞評分(SCS)按照如下公式[13]計算：

SCS=log2scc/100 000+3。

1.3.2 血樣采集與血清指標檢測

在試驗奶牛預產期前21、7 d，產犢當天，產后7和21 d晨飼前分別采集約15 mL尾根血液樣品至紅色無添加劑采血管中，室溫(約25 ℃)靜置30 min后3 000×g離心10 min獲得血清樣品，-20 ℃保存。以每頭牛每個時間點的樣品為1個單位進行檢測。血清皮質醇含量使用放射性免疫法進行測定；血清γ-干擾素(INF-γ)、白細胞介素-1(IL-1)、結合珠蛋白(HP)、黃體酮(PROG)、維生素B1和維生素B3使用酶聯免疫吸附檢測法進行測定，血清尿素氮、鈣、磷、非酯化脂肪酸含量采用生化分析儀(CX5 pro，143181 Beckman)進行檢測。上述指標均使用南京建成生物工程研究所生產的商業化試劑盒進行檢測。血清蛋氨酸含量采用液相色譜-質譜法[14]測定。

1.3.3 體況評分

預產期前60 d、產犢當天和產后30 d，按照5分制體況評分表對奶牛進行體況評分，由2個人進行評分，取平均值，評分標準參考Edmonson等[15]的報道。

1.3.4 犢牛初生重和妊娠時長

記錄奶牛的產犢時間，稱量并記錄犢牛初生重。

1.4 數據統計與分析

使用Excel 2019對數據進行初步整理后，采用SAS 9.4軟件進行統計分析。其中，生產性能和血清指標使用完全隨機試驗設計，帶有重復測量PROC MIXED模塊進行統計學檢驗。統計模型中包含試驗牛的隨機因素和試驗處理固定因素。采用Turkey法進行多重比較，P<0.05表示差異顯著，0.05≤P≤0.10表示差異具有顯著趨勢。

2 結果與分析

2.1 過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛生產性能的影響

由表3可知，產后30 d內，MN2組奶牛的產奶量較CON組顯著提高(P<0.05)，但乳成分、尿素氮含量以及牛奶SCS均未受到試驗處理的顯著影響(P>0.05)。

表3 過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛生產性能的影響

2.2 過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛血清中特定營養素代謝與炎性反應指標的影響

由表4可知，補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛產前、產犢當天以及產后血清中蛋氨酸、維生素B1和維生素B3含量均無顯著影響(P>0.05)；奶牛產前、產犢當天以及產后血清中鈣、磷含量各組間均沒有顯著差異(P>0.05)，其中補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物的組血清中鈣、磷含量在產犢當天及產后在數值上略有降低；在各個階段各組間血清中非酯化脂肪酸和尿素氮含量均沒有顯著差異(P>0.05)；補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物有增加奶牛產前血清中白細胞介素-1含量的趨勢(P=0.08)，且補飼量為100 g/(頭·d)時使產后血清中γ-干擾素含量顯著升高(P<0.05)；在各個階段各組間血清中黃體酮含量均沒有顯著差異(P>0.05) 。

表4 過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛血清中特定營養素代謝和炎性反應指標的影響

續表4項目 Items組別 GroupsCONMN1MN2SEMP值 P-value 處理Treatment時間Time處理×時間 Treatment×time產后 After calving2)1 234b1 491a1 398ab69.10.049<0.010.84結合珠蛋白 HP/(ng/mL)產前 Before calving1)33630331715.30.354<0.010.39產犢當天 Calving day46847145320.80.816——產后 After calving2)33533531918.80.773<0.010.66黃體酮 PROG/(ng/mL)產前 Before calving1)23.322.922.30.710.629<0.010.24產犢當天 Calving day38.938.638.80.870.975——產后 After calving2)17.717.717.60.730.999<0.010.74

2.3 過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛體況評分的影響

由表5可知，在產前60 d和產犢當天各組奶牛體況評分相當，組間無顯著差異(P>0.05)；產后30 d時MN2組奶牛體況評分較CON組有所升高，但差異未達顯著水平(P>0.05)。

表5 過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛體況評分的影響

2.4 過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛妊娠時長和犢牛初生重的影響

由表6可知，補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對犢牛初生重和母牛妊娠時長均沒有產生顯著影響(P>0.05)。

表6 過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛妊娠時長和犢牛初生重的影響

3 討 論

3.1 過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛生產性能的影響

本試驗中，過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對產奶量的提升作用源于其多種成分的協同作用。孫菲菲[16]通過在圍產奶牛飼糧中添加過瘤胃蛋氨酸，提高了泌乳早期能量矯正乳產量；Awawdeh[17]給每頭泌乳牛每天添加30 g的過瘤胃蛋氨酸，產奶量由29.1 kg增加至30.5 kg。上述研究結果均與本試驗結果相近。過瘤胃蛋氨酸作為玉米-豆粕型飼糧條件下奶牛的必需氨基酸，參與一碳單位代謝[18]，可以在奶牛機體內作為肉堿合成的前體物[19]，肉堿在圍產期可以促進肝臟累積的脂質加速代謝，避免體脂動員后脂質累積損傷肝臟功能，維護肝臟健康[20]，有利于維持產后正常代謝和泌乳生理活動。田雨等[21]給每頭泌乳牛每天補飼12 g包被甜菜堿，每頭牛的日產奶量提高了0.36 kg。甜菜堿已被證實可以提高荷斯坦奶牛高精料飼喂狀態下的產奶量[22]，并可降低泌乳中期高產奶牛的蛋氨酸需要量[23]，因為甜菜堿的生物學功能和蛋氨酸類似，也可以作為甲基供體參與一碳單位代謝[12]。B族維生素為水溶性維生素，普遍以輔酶的形式廣泛參與到各種生理過程中[24]。維生素B1參與氧化脫羧和轉酮醇酶反應；在檸檬酸循環和電子傳輸系統中，維生素B2發揮輔酶的作用，作為氧化反應的氫載體，影響能量代謝；維生素B3，也稱作煙酸，是NAD和NADP的主要成分，作為輔酶參與維持細胞的氧化還原狀態[25]；維生素B5可以幫助脂質代謝，從而降低甘油三酯和膽固醇含量[26]；維生素B9，也稱作葉酸，有助于DNA和RNA合成，并參與蛋白質代謝[27]。圍產期奶牛由于生理性因素，采食量降低，容易缺乏B族維生素，本試驗通過適當補充過瘤胃B族維生素，結合補充過瘤胃蛋氨酸，共同維護圍產期肝臟的正常功能，促進了能量和蛋白質等代謝和轉化，從而提高了奶牛產后泌乳水平。

3.2 過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛血清中特定營養素代謝和炎性反應指標的影響

血清蛋氨酸含量是機體吸收代謝蛋氨酸之后達到穩態的一個數值。韓兆玉[28]在泌乳奶牛飼糧中補充過瘤胃蛋氨酸后顯著提高了血清蛋氨酸含量。本試驗中，奶牛補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛血清蛋氨酸含量無顯著影響，有可能是該復合物的添加量在奶牛生理代謝調控范圍內，機體維持了相對的穩態環境，沒有對血清蛋氨酸含量產生較大的影響。

補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對對奶牛鈣、磷代謝沒有顯著影響。圍產奶牛在產犢時、開始泌乳時會消耗機體較多的鈣和磷。圍產期奶牛在臨近產犢時血清中鈣和磷含量略有下降，產犢時最低，產后逐漸恢復。鈣、磷含量與產后癱瘓疾病的發生息息相關[29]。過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物中泛酸鈣的作用主要是在機體中合成輔酶A，其所提供的鈣元素極少，不對機體鈣、磷代謝直接產生影響。產后從乳中分泌鈣、磷等是奶牛機體鈣、磷流失的主要途徑之一，是造成產后階段血清中鈣、磷含量降低的主要原因。

過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對機體能量代謝沒有產生顯著影響。血清尿素氮是蛋白質代謝后的產物，其含量的高低可以作為動物體內蛋白質代謝和飼糧氨基酸平衡狀況較為準確的反映指標[30]。圍產期奶牛在臨近產犢時血清尿素氮含量略有下降，產犢時最低，產后逐漸恢復，表明圍產期奶牛對氮素的利用率較高，機體不僅有能量負平衡，同時也有蛋白質負平衡的趨勢。王劍飛等[31]給每頭泌乳奶牛每天補飼13.5 g的過瘤胃蛋氨酸，結果顯示血清尿素氮含量下降了14.8%。劉飛等[32]在泌乳奶牛飼糧中添加過瘤胃蛋氨酸和賴氨酸，發現血清尿素氮含量隨著添加量的上升而下降。這表明過瘤胃蛋氨酸對奶牛氨基酸平衡和蛋白質吸收有促進作用。本試驗中，在產前階段，試驗組奶牛血清中尿素氮含量在數值上較CON組有所降低，但是沒有顯著差異，可能是機體蛋白質利用率已經處于較優水平，氨基酸平衡度較高[33]，沒有體現出非常明顯的調控效果。奶牛產后采食量不足以滿足機體所需，會動員體脂，作為體脂的代謝產物，血清中非酯化脂肪酸含量會上升，非酯化脂肪酸含量偏高時會損傷動物機體。本試驗中，圍產期奶牛在臨近產犢時血清中非酯化脂肪酸含量逐漸上升，產犢時達到高峰，產犢后逐漸降低。孫菲菲[16]給圍產期奶牛補飼過瘤胃蛋氨酸后顯著降低了血清中非酯化脂肪酸含量。但本試驗條件下，補飼過瘤胃蛋氨酸對奶牛血清中非酯化脂肪酸含量無顯著影響。在產奶量有提升的情況下，非酯化脂肪酸含量維持恒定，表明補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對高產奶牛體脂分解代謝有一定抑制作用。

補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物可改善奶牛機體的免疫和炎性反應。γ-干擾素作為Th1型細胞因子，主要介導細胞免疫應答，可抑制抗原特異性CD4+T細胞和CD8+T細胞的活化、擴增，并促進T細胞活化后的凋亡[34]。本試驗結果顯示，在產后階段，補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物增加了奶牛血清中γ-干擾素含量。由于在產后30 d內機體尚處于子宮恢復的階段，面臨一系列炎性反應，適量高水平的免疫反應有助于奶牛抵御感染，降低產后感染性疾病的發病率，有益于奶牛健康。白細胞介素-1是一種多效性促炎癥細胞因子，白細胞介素-2可以促進T細胞增殖分化和細胞因子生成，增強殺傷T細胞(Tc細胞)、自然殺傷細胞(NK細胞)和淋巴因子活化殺傷細胞(LAK細胞)活性，促進B細胞增殖和抗體生成。奶牛在生產前后，血清中白細胞介素-1含量呈現先增加，產后逐漸下降的規律，表明生產過程對動物機體產生了一些傷害，發生了炎癥反應。但在產犢當天，補飼150 g/(頭·d)過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物的奶牛血清中白細胞介素-1含量較低，表明該復合物有助于降低產犢時的炎性反應等，減少應激反應。結合珠蛋白是重要的急性期反應蛋白，本試驗中產前階段，補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物的2個試驗組奶牛的血清中結合珠蛋白含量較低，在產犢當天和產后階段，補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物的奶牛血清中結合珠蛋白含量在數值上較CON有所降低，表明補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛機體健康的維持有益，有助于緩解生產管理各個環節對奶牛造成的應激。過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛免疫的調控作用，有可能是過瘤胃蛋氨酸促進了肝臟合成肉堿，而肉堿具有轉運非酯化脂肪酸的功能，從而減少非酯化脂肪酸對免疫細胞的損傷[35]；此外，甜菜堿被認為可以通過減少活性氧類的生成提高機體的抗氧化和免疫水平[36]。

黃體酮會影響孕期子宮環境的穩態和產后子宮的恢復，與胎盤滯留等疾病發生相關，并且對奶牛繁殖性能有較大的影響。過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物中的葉酸在他人試驗中已被證實有提高血液中黃體酮含量的功能。本試驗中，補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛血清中黃體酮含量無顯著影響。這一方面是因為血液檢測的時間點在產前60 d至產后30 d內，生理階段的變化對血清中黃體酮含量有較大的影響，遠遠高于飼糧的影響，且各個階段奶牛均處于較穩定的狀態，因此補飼過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物未顯著影響奶牛血清中黃體酮的含量。

3.3 過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛體況評分的影響

奶牛體況評分在產犢時較干奶期有顯著增加，在產后30 d時又有較大水平的下降，表明產后階段各組奶牛均面臨一定的能量負平衡情況，機體儲備動員用于生產，導致體況流失。添加過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物的試驗組，產后30 d時體況評分較CON組略高，表明過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物中的有效成分對于緩解能量負平衡有一定的作用。過瘤胃蛋氨酸緩解能量負平衡的主要機理在于其可以通過合成肉堿，促進脂質的完全氧化供能，提高機體儲備的利用效率，從而減緩圍產期奶牛產后體況流失[37]，甜菜堿同樣有利于提高肝臟細胞對脂肪酸的利用率[38]。

3.4 過瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物對奶牛妊娠時長和犢牛初生重的影響

王夢琦等[39]的研究發現，犢牛初生重與妊娠期呈顯著正相關，本試驗可見各組奶牛妊娠時長均約為279 d。孫菲菲[16]在圍產前期奶牛飼糧中添加蛋氨酸，結果顯示對犢牛初生重沒有顯著影響，與本試驗結果接近。但另外一個補飼甜菜堿的研究則發現甜菜堿有助于提升犢牛初生重，但同時增加了體脂動員[40]，與本試驗結果存在差異，具體原因有待進一步研究。

4 結 論

在干奶至新產階段補飼瘤胃蛋氨酸、甜菜堿及B族維生素復合物能有效提升奶牛產后產奶量，有助于奶牛保持產后體況，并改善奶牛免疫和健康狀況，推薦添加量為150 g/(頭·d)。