蛋氨酸羟基类似物异丙酯对奶牛产奶性能和血清生化指标的影响

杨保奎, 热合木塔依, 奚雨萌, 杨 榛, 吴 凡, 李玉丹, 韩兆玉

(1.南京农业大学动物科技学院,江苏 南京 210095;2.伊犁州畜禽改良站,新疆 伊宁 835000)

蛋氨酸羟基类似物异丙酯对奶牛产奶性能和血清生化指标的影响

杨保奎1, 热合木塔依2, 奚雨萌1, 杨 榛1, 吴 凡1, 李玉丹1, 韩兆玉1

(1.南京农业大学动物科技学院,江苏 南京 210095;2.伊犁州畜禽改良站,新疆 伊宁 835000)

选择24头健康荷斯坦奶牛进行配对,随机分为两组,每组12头.对照组仅饲喂基础日粮,试验组在饲喂基础日粮的同时,从产前21 d开始在日粮中添加20 g·d-1蛋氨酸羟基类似物异丙酯(HMBi),产后添加量根据配方设定为30 g·d-1.结果表明:与对照组相比,试验组奶牛每天的产奶量提高了6.83 kg(P>0.05),牛奶中的乳蛋白率升高了0.14个百分点(P<0.05),体细胞数下降了26.80万个·mL-1(P<0.01).产前14 d时,试验组奶牛血清中的球蛋白含量和尿素氮浓度升高,免疫球蛋白G(IgG)含量降低(P<0.05);产后14 d时,试验组血清中的总胆固醇浓度降低(P<0.01);产后70 d时,试验组奶牛血清中的总胆固醇浓度也降低(P<0.05).结论:在日粮中添加HMBi可以提高奶牛的产奶量，改善血清生化指标,促进机体的脂代谢；同时提高牛奶的乳蛋白含量,有效降低体细胞数.

奶牛; 蛋氨酸羟基类似物异丙酯(HMBi); 围产期; 生产性能; 血清生化指标

围产期是奶牛饲养管理的重要阶段,这一时期的奶牛要经历多次日粮的转换及产犊、泌乳等重大生理转变.这一系列的饲料及生理状态的改变,使得奶牛的采食量降低,机体处于能量负平衡状态,血液中非酯化脂肪酸水平升高,容易诱发脂肪肝和奶牛酮病.围产期奶牛的健康状况会直接影响产后奶牛泌乳期的健康及产奶性能的发挥.目前我国奶牛场普遍使用的日粮为玉米—豆粕、棉粕型日粮,蛋氨酸就成为了奶牛的第一限制性氨基酸[1-2].蛋氨酸在反刍动物的瘤胃中容易被降解,因此在奶牛的饲料中直接添加蛋氨酸的效果并不理想.美斯特是一种比较成熟的过瘤胃蛋氨酸产品,在市场上应用广泛,其化学名称为蛋氨酸羟基类似物异丙酯[2-hydroxy-4-(methylthio) butanoic acid isopropyl ester, HMBi].HMBi被瘤胃中的微生物降解很缓慢,可以更稳定地为奶牛提供蛋氨酸[3],其生物学活性为40%～58%[4].国内外通过饲喂过瘤胃蛋氨酸研究其对奶牛的产奶量及乳成分影响的报道很多.多数研究表明,补饲过瘤胃蛋氨酸可以提高泌乳奶牛的产奶量,并可以改善乳成分[5-7].蛋氨酸可以促进脂代谢[8],部分是通过改变激素敏感的脂肪酶和脂蛋白脂酶的活性[9].有研究表明,围产期蛋氨酸的缺乏会导致奶牛的脂肪肝[10].在奶牛体内蛋氨酸可以转化为牛磺酸,血浆中牛磺酸的浓度与蛋氨酸的浓度呈线性关系[2].在肝脏中,牛磺酸和胆汁酸结合形成牛磺胆酸盐,促进脂质的吸收和胆固醇的消耗[11].蛋氨酸是奶牛卵磷脂的甲基供体[12],可以提高血浆中的脂蛋白浓度,从而促进脂代谢.目前，国内外关于过瘤胃蛋氨酸对泌乳期奶牛的产奶性能和血液指标影响的研究较多[5-7]，但在日粮中添加HMBi对围产期奶牛血液指标的影响，以及从围产期开始添加HMBi对产后奶牛泌乳性能和血液指标的影响尚缺乏相关报道.因此，本试验通过在围产期和泌乳前期添加HMBi,研究蛋氨酸对奶牛的产奶性能以及血液生化指标的影响,旨在为HMBi在奶牛上的应用提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料

HMBi由安迪苏生命科学制品(上海)有限公司提供(产品批号：121414201).

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验采用配对设计,根据年龄、胎次、预产期以及上一胎次泌乳量相近的原则,选取24头健康的经产荷斯坦奶牛进行配对,随机分成对照组和试验组,每组12头,在相同的条件下饲养.试验于2014年9月至2015年1月在江苏省淮安市杰隆牧业有限公司进行,试验期从产前21 d到产后80 d,整个试验期101 d.

1.2.2 饲养与管理 奶牛饲养模式为拴系式饲养,每天挤奶3次,奶牛自由采食和饮水.对照组仅饲喂基础日粮,不添加任何产品;试验组从产前21 d开始在日粮中添加20 g·d-1HMBi,产后添加量根据配方设定为30 g·d-1.试验牛泌乳期日粮组成及营养水平见表1.

表1 日粮组成及营养水平(干物质基础)Table 1 Composition and nutrient level of basal diet (DM basis)

1)每千克预混料有效营养:500 kIU 维生素A、140 kIU 维生素D3、2 000 kIU 维生素E、2 200 mg Cu、4 000 mg Fe、2 400 mg Mn、5 600 mg Zn、80 mg I、35 mg Se、20 mg Co；2)可代谢蛋白质中赖氨酸和蛋氨酸的含量.

1.2.3 指标测定 奶牛分娩后1周开始测定产奶量和乳成分.奶牛采用管道式挤奶器挤奶,每周测定2 d每头奶牛的产奶量,每周取1 d奶样(早晨∶中午∶晚上=4∶3∶3).使用全自动乳成分分析仪测定奶样中乳脂、乳蛋白、乳糖、总固体、非脂固形物和乳尿氮的含量;使用体细胞分析仪测定奶样的体细胞数.每周测定一天每头奶牛的采食量,并测定饲料的干物质含量,计算每头奶牛一天的干物质采食量.每头奶牛分别在产前14 d及产后14、70 d尾静脉各采血10 mL,于3 500 r·min-1分离血清, 并保存在-20 ℃的冰箱中.采用全自动生化分析仪测定血清中总蛋白、白蛋白和球蛋白的含量，总胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和尿素氮的浓度;采用试剂盒测定β-羟丁酸的浓度;采用放射免疫法测定免疫球蛋白G(immunoglobulin G， IgG)的含量.

1.2.4 数据处理 试验数据经Excel 2010软件初步整理后用SPSS 20.0软件进行统计分析.其中，产奶量、乳成分以及干物质采食量的差异采用t检验分析,血清生化指标的差异采用单因子方差(One-Way ANOVA)分析,多重比较采用最小显著差数法(LSD).结果均用平均值±标准误表示.

2 结果与分析

2.1 HMBi对奶牛产奶量和乳成分的影响

由表2可知:试验组与对照组上一胎次的产奶量相近;与对照组相比,试验组每天的产奶量提高了6.83 kg(P>0.05),乳糖含量提高了0.19个百分点(P>0.05),总固体含量提高了0.08个百分点(P>0.05),乳尿氮含量下降了0.64 mg·L-1(P>0.05),乳脂率提高了0.11个百分点(P>0.05);与对照组相比,试验组的乳蛋白率升高了0.14个百分点(P<0.05),体细胞数下降了26.80万个·mL-1(P<0.01);两组间非脂固体含量的差异不显著(P>0.05).表明在日粮中添加HMBi可以提高奶牛的产奶量和乳蛋白含量,有效降低牛奶的体细胞数.

表2 HMBi对奶牛产奶量及乳成分的影响1)Table 2 Effect of HMBi on yield and composition of milk from dairy cow

1)相同指标附不同大写字母者表示差异极显著(P<0.01)，附不同小写字母者表示差异显著(P<0.05)，无字母者表示差异不显著(P>0.05).

2.2 HMBi对奶牛干物质采食量及4%标准乳产量、奶料比的影响

由表3可知:与对照组相比,围产前期试验组奶牛每天的干物质采食量提高了0.72 kg,围产后期提高了0.73 kg,泌乳前期提高了1.35 kg,但差异均不显著(P>0.05).试验组的4%标准乳产量比对照组高7.31 kg,奶料比比对照组高18.62%.表明在日粮中添加HMBi能适当改善奶牛的干物质采食量,对提高奶料比和4%标准乳产量具有良好效果.

表3 HMBi对奶牛干物质采食量及4%标准乳产量、奶料比的影响1)Table 3 Effect of HMBi on dry matter intake, 4% standard milk yield, and milk feed ratio of dairy cow

1)相同指标后无字母者表示差异不显著(P>0.05).

2.3 HMBi对奶牛血清生化指标的影响

HMBi对产前14 d及产后14、70 d 3个时期奶牛血清生化指标的影响如表4所示.由表4可知:产后70 d时,对照组的总蛋白含量高于产前14 d时的含量(P<0.01),并高于产后14 d时的含量(P<0.05);产后70 d时,试验组的总蛋白含量高于产前14 d时的含量(P<0.01);同一时期,对照组与试验组间的总蛋白含量差异不显著(P>0.05).产前14 d时,对照组的白蛋白含量高于产后14 d时的含量(P<0.01),并高于产后70 d时的含量(P<0.05);产前14 d时,试验组的白蛋白含量高于产后14和70 d时的含量(P<0.05);同一时期,对照组与试验组间的白蛋白含量差异不显著(P>0.05).产后14和70 d时,对照组的球蛋白含量高于产前14 d时的含量(P<0.01);产后14和70 d时,试验组的球蛋白含量也高于产前14 d时的含量(P<0.01);产前14 d时,试验组的球蛋白含量高于对照组(P<0.01);产后14 和70 d时,两组间的球蛋白含量差异不显著(P>0.05).产前14 d时,对照组的IgG含量高于产后14 和70 d时的含量(P<0.01);试验组3个时期间的IgG含量差异不显著(P>0.05);产前14 d时,试验组的IgG含量低于对照组(P<0.01);产后14 和70 d时,两组间的IgG含量差异不显著(P>0.05).3个时期对照组的总胆固醇浓度逐渐升高,且两两间的差异极显著(P<0.01);3个时期试验组的总胆固醇浓度也逐渐升高,且两两间的差异极显著(P<0.01);产后14 d时,试验组的总胆固醇浓度低于对照组(P<0.01);产后70 d时,试验组的总胆固醇浓度也低于对照组(P<0.05).产前14 d时,对照组和试验组的甘油三酯浓度分别高于各自产后14和70 d时的浓度(P<0.01);同一时期两组间的甘油三酯浓度差异不显著(P>0.05).3个时期对照组的高密度脂蛋白胆固醇浓度逐渐升高,且两两间的差异极显著(P<0.01);3个时期试验组的高密度脂蛋白胆固醇浓度也逐渐升高,且两两间的差异极显著(P<0.01);同一时期两组间的高密度脂蛋白胆固醇浓度差异不显著(P>0.05).产后70 d时,对照组和试验组的低密度脂蛋白胆固醇浓度分别高于各自产前14 d和产后14 d时的浓度(P<0.01);同一时期两组间的低密度脂蛋白胆固醇浓度差异不显著(P>0.05).产前14 d时,对照组的β-羟丁酸浓度高于产后70 d时的浓度(P<0.05);试验组3个时期间的β-羟丁酸浓度差异不显著(P>0.05);同一时期两组间的β-羟丁酸浓度差异也不显著(P>0.05).3个时期对照组的尿素氮浓度先降低后升高,不同时期间的差异极显著(P<0.01);试验组的尿素氮浓度也是先降低后升高,产前14 d和产后70 d时高于产后14 d时(P<0.01);产前14 d时,试验组的尿素氮浓度高于对照组(P<0.01);产后14 和70 d时,两组间的尿素氮浓度差异不显著(P>0.05).可见，在日粮中添加HMBi会使奶牛产前血清中的球蛋白含量和尿素氮浓度升高,IgG含量降低;此外可以使产后奶牛血清中的总胆固醇浓度降低,促进机体的脂代谢.

表4 HMBi对奶牛血清生化指标的影响1)Table 4 Effect of HMBi on serum biochemical indicators of dairy cow

1)相同指标附不同大写字母者表示差异极显著(P<0.01)，附不同小写字母者表示差异显著(P<0.05)，无字母者表示差异不显著(P>0.05).

3 讨论

3.1 HMBi对奶牛产奶量及乳成分的影响

奶牛的产奶量和乳品品质受奶牛日粮中营养物质的组成及含量的影响.大量研究表明，蛋氨酸对奶牛产奶量的提高及乳成分的改善有重要作用[5-7].对于饲喂常规日粮的奶牛而言,蛋氨酸和赖氨酸是其最主要的限制性氨基酸[13-14].根据美国国家科学研究委员会(NRC)制定的奶牛营养需要标准,奶牛日粮可代谢蛋白中的赖氨酸与蛋氨酸的最佳比例为3.04∶1[15],在可代谢蛋白满足奶牛需求的情况下,日粮中的氨基酸比例越接近最佳值，奶牛对氨基酸的利用率越高.反刍动物对饲料中蛋氨酸的利用率只有40%～80%[16],而植物性饲料一般多缺乏蛋氨酸,这就限制了奶牛生产性能和乳品质的提高.研究表明,提高小肠中可代谢蛋氨酸的供应,有助于提高蛋白质的利用率和奶牛的产奶量[13-14].蛋氨酸在瘤胃中容易被分解,因此在反刍动物的饲料中直接添加蛋氨酸的效果不明显,一般通过添加过瘤胃蛋氨酸来增加小肠中可代谢蛋氨酸的供应量.国内外大量研究表明,饲喂过瘤胃蛋氨酸可以提高奶牛的产奶量及乳蛋白含量、乳脂率[5-7].本试验结果表明,围产前期饲喂20 g·d-1HMBi,产后饲喂30 g·d-1HMBi,奶牛的产奶量提高了6.83 kg,乳脂率和乳蛋白含量分别提高了0.11个百分点和0.14个百分点，这与上述的研究结果[5-7]相一致.牛奶的体细胞数是反映牛奶质量及奶牛健康状况的重要指标.本试验结果表明，饲喂HMBi可以明显降低牛奶的体细胞数,可能与HMBi对奶牛机体的健康状况，特别是乳房健康的促进有关，这与王群等[17]的研究结果一致.

3.2 HMBi对奶牛干物质采食量的影响

干物质采食量是影响奶牛生产性能和健康状况的重要因素之一,不同生理阶段奶牛的干物质采食量差异很大.围产期间,由于奶牛要经过多次的日粮转换及产犊、泌乳等重要的生理过程,这一阶段奶牛的干物质采食量明显降低.本试验中,同一时期试验组的干物质采食量高于对照组,围产期采食量的提高对改善奶牛的能量负平衡具有良好效果,泌乳期采食量的提高对增加奶牛的泌乳量具有重要影响.试验组的4%标准乳产量比对照组高7.31 kg,奶料比比对照组高18.62%.表明添加HMBi在提高奶牛采食量的同时能够提高奶牛的饲料利用率,从而增强奶牛的泌乳能力,对缓解围产期奶牛能量负平衡具有重要作用,这与孙华等[18]的研究结果一致.

3.3 HMBi对奶牛血清生化指标的影响

血清蛋白是血液中脂肪酸的携带者,血清蛋白中的白蛋白和球蛋白大部分是在肝脏中合成的.卵磷脂能够调节血脂，降低胆固醇含量从而保护肝脏以避免脂肪肝的出现,使肝功能得到强化.蛋氨酸是卵磷脂的甲基供体[12],补充蛋氨酸可以提高肝脏的功能.周国波[19]在研究HMBi对热应激奶牛的影响中发现,HMBi可以提高血清球蛋白含量.此外,韩兆玉[20]研究表明,在夏季奶牛日粮中添加12 g·d-1过瘤胃蛋氨酸可以使血清白蛋白含量下降2.59%,总蛋白和球蛋白含量分别上升3.01%和7.62%,但差异不显著.本试验中,产前14 d时试验组奶牛血清中的球蛋白含量显著高于对照组,产后试验组与对照组间的球蛋白含量差异不明显.表明在日粮中添加HMBi能够提高产前奶牛血清球蛋白含量,且蛋氨酸对球蛋白含量的影响与奶牛的生理状态有关.

围产期奶牛经历重大的生理变化,导致其免疫力下降,低血钙和能量负平衡更会加剧免疫力的下降.IgG是血清主要的抗体成分,约占血清免疫球蛋白的75%,在机体免疫中发挥着重要的保护作用.免疫细胞、免疫组织和免疫器官的正常生长发育需要蛋氨酸的参与,免疫分子(细胞因子、抗体、补体等)的合成也需要有蛋氨酸的存在.刘文斐等[21]研究表明,在日粮中补充蛋氨酸能够提高肉种鸡血清中的免疫球蛋白和补体含量.蛋氨酸能够通过转硫途径生成谷胱甘肽和牛磺酸,从而促进T细胞增殖,增强免疫球蛋白和补体等免疫分子的合成.韩兆玉等[22]研究表明,补饲过瘤胃蛋氨酸可以降低夏季热应激奶牛外周血液淋巴细胞凋亡率,从而提高奶牛的免疫能力.本试验中,产前14 d时，试验组奶牛的IgG含量比对照组有所下降,而产后试验组与对照组间的差异不明显.这可能是由于补饲HMBi适当提高了奶牛的采食量,缓解了围产期奶牛的能量负平衡,从而使机体更早恢复健康状态.

围产期奶牛处于能量负平衡状态,机体会加强自身脂肪的动员来满足能量需要.脂肪分解过程中会产生大量的游离脂肪酸进入血液及肝脏,肝脏可以利用脂肪酸合成甘油三酯.正常情况下,肝脏合成的甘油三酯会分泌进入血液,如果磷脂合成障碍或载脂蛋白合成障碍就会影响甘油三酯转运出肝脏,引起脂肪肝[23]；另外,如果进入肝脏的脂肪酸过多,肝脏合成甘油三酯的量超过了合成载脂蛋白的能力,也可引起脂肪肝[24].蛋氨酸可以促进脂代谢,蛋氨酸缺乏会导致围产期奶牛出现脂肪肝[10].蛋氨酸在机体内可以转化为牛磺酸,牛磺酸和胆汁酸可以在肝脏中结合成牛黄胆酸盐,从而促进脂质的吸收和胆固醇的消耗.另外,作为卵磷脂的甲基供体[12]，蛋氨酸可以提高血浆中脂蛋白的浓度来促进脂代谢.胆固醇在机体内分为高密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇两种.高密度脂蛋白胆固醇是由载脂蛋白、磷脂、胆固醇和少量脂肪酸组成,能够保护血管抵抗动脉粥样硬化,通常被认为是“好胆固醇”.低密度脂蛋白胆固醇是导致动脉粥样硬化的重要因素,会引起血管狭窄或阻塞,通常被认为是“坏胆固醇”.本试验中,补饲HMBi使产后奶牛血清中的总胆固醇浓度下降,表明蛋氨酸可以促进胆固醇的利用,从而促进机体的脂代谢,这与Pinotti et al的研究结果[12]相一致.试验组与对照组间的甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇浓度差异不明显,表明蛋氨酸对奶牛血清中甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇没有明显影响,这与周帅等[25]的研究结果相一致；而试验组的总胆固醇浓度下降，与周帅等[25]的研究结果不同.这种结果的差异可能与奶牛的日粮组成以及HMBi的添加水平有关.本试验中HMBi的添加量更高，对机体脂代谢的促进作用更为明显.

在肝脏中,脂肪酸氧化分解形成中间产物——乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮,这三者统称为酮体.β-羟丁酸是酮体中含量最多的成分,是判断奶牛酮病的一个重要指标.本试验中,同一时期试验组与对照组的β-羟丁酸浓度差异不明显,表明补饲HMBi对奶牛血清中的β-羟丁酸浓度没有明显影响.

血清尿素氮浓度是反映动物体内蛋白质代谢及日粮氨基酸平衡状况的较为准确的指标,其浓度与体内氮沉积有密切相关性[26].唐波等[27]研究表明,日粮中添加HMBi对肉犊牛血清中的尿素氮水平没有明显影响.本试验中,产前14 d时试验组奶牛血清中的尿素氮浓度比对照组高,而产后又恢复到与对照组一致的状态,表明HMBi对血清尿素氮浓度的影响与奶牛机体的状态有关.

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(责任编辑:施晓棠)

Effects of 2-hydroxy-4-(methylthio) butanoic acid isopropyl ester on production performance and serum parameters in dairy cows

YANG Baokui1, Rehemutayi2, XI Yumeng1, YANG Zhen1, WU Fan1, LI Yudan1, HAN Zhaoyu1

(1.College of Animal Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing, Jiangsu 210095, China; 2.Animal Science Institute of Yili Prefecture, Yining, Xinjiang 835000, China)

To evaluate effects of 2-hydroxy-4-(methylthio) butanoic acid isopropyl ester (HMBi) on milk yield and composition and serum biochemical indicators of dairy cow, 24 Holstein cows were randomized into 2 groups, with the control fed with basal diet only and the treatment group fed with diet containing 20 g·d-1HMBi (21 days before parturition ) and 30 g·d-1HMBi (80 days after parturition). The trial lasted from 21 days before parturition to 80 days after parturition. Results showed that milk yield from the treatment group increased by 6.83 kg·d-1(P>0.05) compared with the control. Milk protein content increased by 0.14% (P<0.05) and somatic cell counts (SCC) decreased (P<0.01). Fourteen days before parturition, globulin and urea nitrogen levels increased while immunoglobulin G (IgG) level decreased (P<0.05). Furthermore, total cholesterol level reduced from 14th day (P<0.01) and 70th day (P<0.05) after parturition. To summarize, HMBi addition improves milk yield and protein, serum globulin and urea nitrogen while decreases milk SCC and serum IgG.

dairy cows; 2-hydroxy-4-(methylthio) butanoic acid isopropyl ester (HMBi); perinatal period; production performance; serum biochemical indicators

2016-03-10

2016-11-10

“十二五”国家科技计划项目(2012BAD12B10).

杨保奎(1990-),男,硕士研究生.研究方向:反刍动物生理调控.Email:1113214037@qq.com.通讯作者韩兆玉(1967-),男,副教授,硕士生导师.研究方向:反刍动物生理调控.Email:zyhan6708@njau.edu.cn.

S823.9+1

A

1671-5470(2017)01-0089-06

10.13323/j.cnki.j.fafu(nat.sci.).2017.01.014