青蒿提取物對奶牛泌乳性能、血漿免疫與抗氧化指標的影響

余詩強 熊安然 潘予琮 張亞靜 汪 悅 蔣林樹* 熊本海*

(1.北京農學院動物科學技術學院，奶牛營養學北京市重點實驗室，北京 102206；2.河北省高碑店市職教中心，保定 074000; 3.中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，北京 100193)

研制和開發安全、綠色和無殘留等特性的新型飼料添加劑已經成為實現畜牧業健康養殖的重要技術途徑[1]。天然植物提取物具有的抗菌、抗炎、抗氧化應激及提高動物飼料轉化率等生物學功能，成為新型飼料添加劑研究熱點[2-4]。青蒿(ArtemisiaannuaL.)，又名草蒿、香蒿、臭蒿等，是菊科一年生草本植物[5]。研究表明，青蒿提取物可以通過抑制白細胞介素-1β(IL-1β)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的產生，阻止脂多糖(LPS)加速核轉錄因子-κB(NF-κB)中p65亞基向細胞核遷移，發揮保護細胞免受氧化應激和炎癥損傷的作用[6]。青蒿中的活性成分能夠以劑量依賴的方式顯著抑制活化的中性粒細胞產生TNF-α，對環氧化酶炎癥標記物前列腺素E2也具有顯著抑制作用，抑制率可達93%[7]。侯偉[8]研究發現，將青蒿提取物與牛奶混勻后飼喂給犢牛，可以提高犢牛開食料采食量和日增重，降低腹瀉率，并顯著提高血液中總超氧化物歧化酶(T-SOD)活性以及免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)和可溶性CD4的濃度，提高犢牛機體的免疫水平。Jiao等[9]研究發現，青蒿提取物可通過降低大腸桿菌(Escherichiacoli)引起的白細胞介素-17A(IL-17A)和NF-κB的高表達發揮抑菌和抗炎作用。因此，本試驗擬探究飼糧中添加青蒿提取物對奶牛泌乳性能、血漿免疫與抗氧化指標的影響，以期為青蒿提取物在奶牛生產中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗所用的青蒿提取物為棕黃色粉末，選購自陜西某公司，其主要成分和含量如下：青蒿素39.0%、粗灰分13.0%、粗纖維27.9%、粗蛋白質6.3%、水分5.0%、多糖8.3%、揮發油0.5%。

1.2 試驗設計

選取20頭體況相近、胎次為2～4胎、日產奶量為(33.0±3.9) kg的中國荷斯坦奶牛作為試驗動物。采用完全隨機區組設計，將20頭奶牛按照泌乳期、體重、產奶量和胎次等相似原則隨機分為4組，每組5頭。對照組飼喂基礎飼糧，試驗組在基礎飼糧中分別添加50、100、150 g/(d·頭)的青蒿提取物。預試期10 d，正試期35 d。試驗時間為2019年5—7月份，試驗地點為奶牛營養學北京市重點實驗室延慶基地。

1.3 基礎飼糧與飼養管理

基礎飼糧參照NRC(2001)奶牛飼養標準配制，其組成及營養水平由試驗牛場提供，詳見表1。試驗牛采用散欄帶臥床式飼養，基礎飼糧以全混合日糧(TMR)形式飼喂，青蒿提取物于每天晨飼前進行投喂，自由飲水，每天09:30、15:30、21:30進行擠奶。

表1 基礎飼糧組成及營養水平(干物質基礎)

1.4 樣品采集與指標測定

1.4.1 奶樣采集與指標測定

產奶量測定：采用2×16系列并列式擠奶機記錄每日產奶量。

乳成分測定：在正試期最后1 d分別采集各組奶牛早、中、晚的鮮奶樣。擠奶前清潔乳房，棄去頭3把奶，按照早、中、晚4∶3∶3的比例混合得到50 mL待測奶樣，置于DHI專用樣品瓶中，加入重鉻酸鉀作為奶樣防腐劑，混合均勻后，于當天送至北京市清河奶牛中心進行乳成分分析。具體測定指標為：乳脂率、乳蛋白率、乳糖率及體細胞數。

4%乳脂校正乳產量和能量校正乳產量計算公式如下：

4%乳脂校正乳產量(kg/d)=0.4×
產奶量(kg/d)+15×乳脂產量(kg/d)；
能量校正乳產量(kg/d)=0.327×產奶量(kg/d)+
12.95×乳脂產量(kg/d)+7.65×
乳蛋白產量(kg/d)。

1.4.2 血樣采集與指標測定

在正試期最后1 d于晨飼前對每頭奶牛進行尾靜脈采血，并將血液樣本收集至含肝素鈉抗凝的真空采血管中，室溫靜止30 min，以3 000×g、4 ℃離心15 min分離得到血漿，用離心管分裝后于-20 ℃下保存待測。

血漿免疫指標包括：IgA、IgG、免疫球蛋白M(IgM)、IL-1β、白細胞介素-6(IL-6)、γ-干擾素(IFN-γ)的濃度。

血漿抗氧化指標包括：超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化氫酶(CAT)的活性和丙二醛(MDA)的濃度。

血漿免疫與抗氧化指標均采用試劑盒測定，試劑盒由南京建成生物工程研究所提供，試劑配制及具體操作步驟按照說明書進行。

1.5 數據統計與分析

試驗數據經Excel 2016進行初步整理后，采用SPSS 20.0統計軟件進行方差分析，組間采用Duncan氏法進行多重比較，并以P<0.05作為差異顯著性判斷標準。

2 結 果

2.1 青蒿提取物對奶牛產奶量及乳成分的影響

由表2可知，與對照組相比，添加150 g/(d·頭)青蒿提取物顯著提高了產奶量和乳糖率(P<0.05)；添加100 g/(d·頭)青蒿提取物顯著提高了4%乳脂校正乳產量和乳糖率(P<0.05)；添加50 g/(d·頭)青蒿提取物顯著提高了乳糖率(P<0.05)；添加50、100和150 g/(d·頭)青蒿提取物對乳脂率、乳蛋白率和體細胞數均無顯著影響(P>0.05)。

表2 青蒿提取物對奶牛產奶量及乳成分的影響

2.2 青蒿提取物對奶牛血漿免疫指標的影響

由表3可知，與對照組相比，添加50、100和150 g/(d·頭)青蒿提取物對奶牛血漿中IgA、IgG、IFN-γ的濃度未產生顯著影響(P>0.05)，但顯著升高了血漿中IgM的濃度(P<0.05)，顯著降低了血漿中IL-1β的濃度(P<0.05)；血漿中IL-6的濃度在青蒿提取物添加水平為50和100 g/(d·頭)時沒有顯著變化(P>0.05)，在青蒿提取物添加水平為150 g/(d·頭)時顯著提高(P<0.05)。

表3 青蒿提取物對奶牛血漿免疫指標的影響

2.3 青蒿提取物對奶牛血漿抗氧化指標的影響

由表4可知，與對照組相比，添加50、100和150 g/(d·頭)青蒿提取物顯著降低了血漿中MDA的濃度(P<0.05)，對血漿中CAT的活性沒有產生顯著影響(P>0.05)；添加50、100和150 g/(d·頭)青蒿提取物顯著提高了血漿中SOD的活性；添加150 g/(d·頭)青蒿提取物顯著提高了血漿中GSH-Px的活性(P<0.05)。

表4 青蒿提取物對奶牛血漿抗氧化指標的影響

3 討 論

3.1 青蒿提取物對奶牛產奶量及乳成分的影響

本試驗結果表明，在泌乳奶牛飼糧中添加青蒿提取物能提高奶牛的產奶量、乳糖率及4%乳脂校正乳產量，此結果與侯昆等[10]的研究結果相似。奶牛飼糧中添加植物提取物能提高奶牛的泌乳性能，植物提取物中的營養活性物質可以調節瘤胃的發酵功能及相關泌乳信號通路，促進脂肪酸合成，進而使乳成分發生改變[11-12]。飼喂奶牛青蒿提取物(含39%青蒿素)可以促進瘤胃脂肪酸的合成、提高乳腺上皮細胞泌乳能力，并通過激活磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)-哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路的轉導，增加PPARγ、mTOR、固醇調節元件結合蛋白-1c(SREBP1-c)等蛋白的表達水平，提高乳脂的合成量，使奶牛的產奶量和4%乳脂校正乳產量顯著提高[13]。另有研究表明，乳糖與其他乳成分相比受不確定因素的影響較小，產奶量與乳糖率存在著顯著的正相關關系[14]，與乳蛋白率和體細胞數呈顯著的負相關關系，與乳脂率無顯著相關性[15]，這與本試驗結果基本相同。青蒿提取物中富含的黃酮和萜類化合物可以改善瘤胃發酵，促進瘤胃短鏈脂肪酸的合成，提高有機物質的消化率，增加泌乳凈能和代謝能[16]。但目前關于青蒿素對奶牛產奶量影響的報道有限。本試驗中，在150 g/(d·頭)添加水平下奶牛產奶量提高顯著，在100 g/(d·頭)添加水平下4%乳脂校正乳產量提高顯著，說明這2個添加水平的青蒿提取物可以明顯提高奶牛的泌乳性能。這可能是因為青蒿中富含的萜類和黃酮等營養活性物質改變了瘤胃發酵模式，促進了營養物質的消化與吸收，維持了機體的代謝平衡，進而提高了泌乳性能。

3.2 青蒿提取物對奶牛血漿免疫指標的影響

相關研究表明，青蒿中的倍半萜、二萜、黃酮和揮發油等成分在抗炎和免疫調節方面發揮著主要作用[17]。IgA、IgG和IgM是反映機體免疫水平的重要指標。據報道，在奶牛飼糧中添加富含黃酮、萜類的植物提取物后，奶牛血液中IgG和IgM的濃度有所增高但不顯著，但奶牛的整體免疫水平得到提高[18]，這與本研究結果一致。這可能是由于植物提取物中黃酮類、萜類物質通過重新調節免疫球蛋白的含量來影響體液免疫[19-20]。本試驗中，奶牛血漿中IgA、IgG和IgM的濃度在添加青蒿提取物后均有不同程度的提高，表明青蒿提取物對奶牛機體免疫具有一定的促進作用，但具體是青蒿提取物中哪種物質發揮主效作用還有待探究。

IFN-γ能抑制內源性腫瘤壞死因子的產生，并參與細胞免疫，是重要的免疫調節因子[21]。IL-6、IL-1β是重要的炎癥指標，當機體發生炎癥時，炎性小體等會產生IL-6和IL-1β，導致血液中兩者的濃度升高[22]。在本試驗中，與對照組相比，添加50、100和150 g/(d·頭)青蒿提取物均顯著降低了奶牛血漿中IL-1β的濃度，同時血漿中IFN-γ的濃度有提高的趨勢，說明在飼糧中添加青蒿提取物對奶牛的免疫性能具有提高作用，這也與血漿中免疫球蛋白濃度的變化相對應。帥學宏等[23]研究證明，青蒿提取物中的多糖可以促進淋巴細胞分泌IFN-γ，具有較好的抗炎作用。Park等[6]發現，青蒿提取物可以降低血液中IL-1β的濃度。上述兩者的試驗結果與本試驗結果一致，都證明青蒿提取物具有提高動物機體免疫的作用，但本試驗中奶牛血漿中IL-6濃度在青蒿提取物添加水平為50和100 g/(d·頭)時相對于對照組降低但不顯著，在添加水平為150 g/(d·頭)時較對照組顯著升高，且血漿中IgG的濃度變化異常，這說明添加150 g/(d·頭)的青蒿提取物可能會引起奶牛產生應激，使體內部分生理指標處于炎癥狀態，對奶牛健康產生不利影響。由于免疫指標相互聯系復雜交錯，青蒿提取物在免疫方面發揮作用的具體機制還尚未明確。

3.3 青蒿提取物對奶牛血漿抗氧化指標的影響

氧化應激是影響奶牛健康的重要因素，當奶牛受到外界某些刺激時，其體內會產生大量自由基引起氧化應激，降低機體免疫力，影響生產性能[24]。研究發現，動物能通過酶機制和非酶機制消除體內的自由基，其中抗氧化酶主要包括SOD、CAT、GSH-Px等[25]。自由基作用于脂質后發生過氧化反應產生MAD，其能引起蛋白質、核酸等發生交聯聚合，具有細胞毒性，能造成細胞膜脂質過氧化，破壞細胞膜結構完整性[26]。有研究表明青蒿提取物中的多糖、精油類物質可以通過清除自由基發揮抗氧化作用[27-28]。Iqbal等[29]發現青蒿提取物中的多酚、黃酮等物質在抗氧化過程中發揮著主要作用。張滔滔等[30]在肉雞飼糧中添加青蒿提取物后，發現青蒿提取物可以提高肉雞血液中GSH-Px與SOD的活性，降低MDA的濃度，這與本研究結果一致。青蒿提取物通過改善奶牛血液中GSH-Px與SOD的活性，清除自由基，降低MDA的濃度，從而提高奶牛的機體免疫力，其發揮作用的物質可能是青蒿中的多糖、多酚和黃酮類等物質。

4 結 論

青蒿提取物能提高奶牛的產奶量、乳糖率、4%乳脂校正乳產量以及血漿中IgM和IFN-γ的濃度，降低血漿中MDA、IL-1β的濃度，能增強奶牛機體的免疫能力及抗氧化能力，且在100 g/(d·頭)的添加水平下效果最佳。