果寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃发酵及生产性能的影响

胡丹丹,郭婷婷,金亚东,徐晓锋

(宁夏大学,银川 750021)

果寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃发酵及生产性能的影响

胡丹丹,郭婷婷,金亚东,徐晓锋

(宁夏大学,银川 750021)

为研究果寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃发酵及生产性能的影响,采用两阶段交叉设计,将4头泌乳天数20 d,产奶量30 kg/d,体质量(550±35)kg健康经产(二胎)中国荷斯坦泌乳奶牛随机分为两组,分别为试验组、对照组,试验组添加果寡糖.结果表明:日粮中添加60 g/(d.头)的果寡糖,对奶牛瘤胃中总挥发性脂肪酸、氨态氮影响极显著(Plt;0.01),对丁酸影响差异显著(Plt;0.05),但是对于乙酸、丙酸来说影响不显著(Pgt;0.05),与对照组相比,试验组的总挥发性脂肪酸量提高35.9%,氨态氮降低15.5%,丁酸提高33%.对奶牛生产性能进行分析,乳脂率影响差异显著(Plt;0.05),体细胞影响差异极显著(Plt;0.01),与对照组相比,试验组乳脂率提高4.7%,体细胞降低68.5%,而产奶量、乳蛋白、乳中尿素氮浓度均无显著影响(Pgt;0.05).综上所述,日粮中添加果寡糖能够改变瘤胃发酵模式,提高奶牛的乳脂率.

中国荷斯坦奶牛;果寡糖;瘤胃发酵;生产性能

0 引言

果寡糖也称寡聚糖或功能性寡糖,国际生物化学联合会定义为含有2~10个单寡糖,经脱水缩合由糖苷键连接形成的具有直链或支链的低度聚合糖类的总称.果寡糖具有调节胃肠道微生态平衡[1],激活机体内免疫应答反应,提高机体免疫力,保障奶牛健康,提高生产性能[2,11]等作用.过去对于寡糖的研究主要集中在单胃动物上,但是随着对寡糖作用机理了解的进一步加深,国内外学者在寡糖上研究越来越重视,发现寡糖在反刍动物上作用效果也具有与单胃动物同样积极作用.据Heinrichs等[3]报道,甘露寡糖能够使奶牛的胃肠道微生物态环境得到优化,促使双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌繁殖,抑制大肠杆菌等有害菌的生长.3rd J D Quigley等[4]通过给犊牛饲喂果寡糖发现,随着果寡糖的添加,饲料转化率有所提高.寡糖可以作为一种绿色、无污染的饲料添加剂,提高动物对营养物质的利用率,增强动物生产性能,因此本试验通过研究果寡糖对奶牛瘤胃发酵及生产性能的影响,为果寡糖在奶牛健康养殖生产中的合理使用提供更多的理论依据[l2].

1 实验

1.1 实验设计

实验采用2X2交叉试验设计,选用4头体况良好,泌乳天数20天,日产奶量大约为30 kg,体质量(550±35)kg经产(二胎)中国荷斯坦泌乳奶牛为试验动物,实验分为两组:实验组和对照组.对照组饲喂基础饲料,试验组在基础饲料中添加60果寡糖,试验期为21 d,预饲期14 d,正式期7 d.

1.2 实验日粮

根据NRC(2001)奶牛饲养标准配制日粮,日粮组成和营养成分如表1所示.

表1 奶牛试验日粮组成及营养成分 %

1.3 饲养管理

于每日早上6:00,12:00和晚上18:00挤奶3次,试验奶牛采用TMR(全混合日粮)[l3]饲喂,于每日早7:00和晚19:00等量饲喂,自由饮食,对挤奶的器械与人群要严格执行常规消毒制度.

1.4 样品采集与处理

1.4.1 瘤胃液采集与处理

通过牛口腔导管采集瘤胃液.首先用牛鼻夹把牛头固定,在口腔中放入硬管(木头、硬塑胶均可,内径要超过取样软管),插入深度不要超过咽部,外面露出20 cm左右,工作人员用手把其固定,然后把软管(2.5 m左右)通过口腔硬管内径逐步送入瘤胃,最后将牛头压低,通过牛的自然咀嚼过程使瘤胃液自然流出.把采集出来的瘤胃液转移至实验室内,用四层纱布过滤,将过滤出的瘤胃液,用量筒量取15 mL转移至含有3 mL 25%的偏磷酸和0.6%的2-乙基丁酸的塑料采样瓶内,于-20°C的冰箱内保存,用于挥发性脂肪酸的测定.用量筒量取10 mL瘤胃液于离心管中,4 000 r/s离心30 min,取上清液用于氨态氮的分析.剩余瘤胃液保存在-20℃液氮中用于测量其他成份.

1.4.2 奶样的采集与处理

早晚各取奶样两份,按产奶量加权值将早晚奶样进行混合,保存两份,一份加重铬酸钾后用于乳成分测定(乳脂、乳蛋白、乳糖);另一份-20℃冷冻保存,用于测定乳中尿素氮.

1.5 测定指标和方法

NH3-N浓度的测定采用比色法(苯酚-次氯酸钠比色法,Broderick和Kang,1980);VFA浓度的测定采用气相色谱法;测瘤胃微生物蛋白采用考马斯亮蓝比色法;乳成分的检测在宁夏DHI测定中心检测.

1.6 数据处理

试验所得数据用Excel进行初步处理,然后用SAS 8.2两阶段交叉方差分析,组间差异显著用SNK法进行各试验组的多重比较,以Plt;0.05作为差异显著性判断标准,数据结果用平均值±标准差来表示.

2 结果与分析

2.1 果寡糖对早期泌乳奶牛瘤胃发酵的影响

2.1.1 对VFA(挥发性脂肪酸)[l4]的影响

由表2可以看出,果寡糖添加组与对照组相比,瘤胃液中丁酸影响差异显著(Plt;0.05),含量相比对照组提高33%,总挥发性脂肪酸影响差异极显著(Plt;0.01),含量相比对照组提高35.9%,对于乙酸来说影响差异不显著(Pgt;0.05),但含量是较对照组提高13.1%,丙酸影响差异不显著(Pgt;0.05),含量较对照组提高34.4%,乙酸/丙酸值影响差异也不显著(Pgt;0.05),较对照组降低5.8%.以上结果表明,日粮中果寡糖的添加对丁酸以及总挥发性脂肪酸的影响较大,对乙酸、丙酸以及乙酸/丙酸值影响不显著,但是乙酸、丙酸的含量较对照组仍有升高的趋势.因此果寡糖可以作为饲料添加剂,可以改变瘤胃发酵模式.

表2 甘露寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃VFA浓度的影响 mmol/L

2.1.2 对氨态氮、菌体蛋白的影响

由表3可以看出,果寡糖添加组与对照组相比,菌体蛋白差异不显著(Pgt;0.05),含量相对于对照组提高5.0%,氨态氮影响差异极显著(Plt;0.01),含量较对照组降低15.5%.以上结果表明,日粮中果寡糖的添加对氨态氮影响较大,对菌体蛋白影响较小,但是与对照组相比仍有上升的趋势.

表3 果寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃氨态氮、菌体蛋白质量浓度的影响 mg/dL

2.2 对早期泌乳奶牛产奶量与乳成分的影响

由表4可以看出,果寡糖添加组与对照组相比,对产奶量影响不显著(Pgt;0.05),含量相对于对照组有小幅度的下降.对乳脂率影响显著(Plt;0.05),比对照组提高4.7%.对乳蛋白率影响不显著(Pgt;0.05),但比对照组提高6.5%.对乳中尿素氮浓度影响不显著(Pgt;0.05),但浓度相对于对照组提高1.4%.对乳中体细胞数影响极显著(Plt;0.01),相对于对照组提高54.2%.以上结果表明,果寡糖对产奶量影响不大,但是对于乳成分影响较大,尤其是对乳脂率和体细胞数影响显著,对乳蛋白率和乳中尿素氮影响不显著,但是有升高的趋势.因此,日粮中添加果寡糖对泌乳奶牛来说,能够增强奶牛的生产性能,改善奶牛健康状况,提高奶品质.

表4 果寡糖对早期泌乳奶牛产奶量与乳成分的影响

3 讨论

3.1 果寡糖对早期泌乳奶牛瘤胃发酵的影响

3.1.1 果寡糖对早期泌乳奶牛瘤胃VFA含量的影响

奶牛瘤胃液中的VFA是采食的日粮中的碳水化合物在瘤胃微生物发酵下的终产物,主要包括乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸,是奶牛的主要供能物质,也是反映奶牛瘤胃发酵的重要指标.SHI等[5]通过在断奶仔猪日粮中添加果寡糖,发现果寡糖添加组TVFA提高.Szyman'Skaczerwin'Ska M等[6]通过研究日粮中添加益生元(β-葡聚糖和甘露寡糖)对犊牛瘤胃功能及生长参数的影响,结果发现,日粮添加益生元物质能够显著增加TFVA的量.Tingting G E[7]通过在锦江黄牛日粮中添加不同水平的果寡糖、甘露寡糖和大豆寡糖,研究发现,三种功能性寡糖均显著提高瘤胃发酵产生的VFA的量,这与黄雅莉等[8]研究一致.本试验条件下,奶牛日粮中添加60 g的果寡糖能够极显著的提高TVFA的量,对丁酸影响显著,对于乙酸、丙酸影响不显著,但是有升高的趋势.这可能是由于果寡糖的添加,使得奶牛瘤胃中微生物菌群发生改变,导致奶牛瘤胃发酵模式的不同.据OGIMOTO K等[9]报道,日粮中添加糖类物质可能直接影响瘤胃微生物的发酵,提高VFA的量.但据赵晓静等[10]研究,发现日粮中添加糖类物质可能改变瘤胃微生物菌群,影响瘤胃微生物发酵,进而提高VFA的量.王新峰等[11]通过研究在羔羊日粮中添加果寡糖对瘤胃菌群的影响中发现,果寡糖添加组较对照组羔羊瘤胃总菌显著增加,进而增强瘤胃发酵,提高VFA的量.卢明淼[12]研究果寡糖对草鱼非特异性免疫功能的影响,发现添加2 g/kg的果寡糖能够显著增加血液中白细胞数、乙酸、丙酸的量.以上研究显示,这与本试验研究结果相似,说明果寡糖添加具有改善瘤胃发酵模式的作用.

3.1.2 果寡糖对早期泌乳奶牛瘤胃菌体蛋白的影响

反刍动物瘤胃中含有丰富的,主要包括细菌、真菌、原虫在内的微生物,这些微生物能够降解日粮中蛋白质,生产游离氨基酸、小肽和氨等物质,这些物质以瘤胃发酵产生的挥发性脂肪酸和CO2为碳架,形成瘤胃菌体蛋白,因此瘤胃菌体蛋白可以作为是瘤胃发酵的重要指标.目前国内外专家研究日粮中添加寡糖对瘤胃菌体蛋白的影响,结果研究观点不一致.潘珂等[13]研究日粮中添加果寡糖、甘露寡糖和大豆寡糖三种功能性寡糖对锦江黄牛瘤胃发酵的影响,结果发现果寡糖的添加使瘤胃菌体蛋白呈降低的趋势.凌宝明等[14]利用体外产气法研究日粮中添加果寡糖和甘露寡糖对绵羊菌体蛋白的影响,结果表明,果寡糖的添加能够显著增加瘤胃菌体蛋白的量.戈婷婷等[15]通过利用体外法研究不同水平的甘露寡糖对锦江黄牛瘤胃微生物的影响,结果发现随着甘露寡糖的添加,瘤胃微生物蛋白有提高的趋势.本试验通过研究在奶牛日粮中添加60 g果寡糖对奶牛瘤胃发酵的影响,结果发现,果寡糖添加组与对照组相比,瘤胃菌体蛋白的量差异不显著,但是有升高的趋势,这可能是由于果寡糖的添加增加瘤胃内微生物菌群的数量,提高微生物生长速率,这就使得微生物利用其降解饲料中的有机物产生的氨态氮、挥发性脂肪酸等作为氮源、碳源,合成更多的菌体蛋白.本试验的研究结果与大多数试验相似,说明果寡糖对瘤胃微生物有很大的影响.

3.1.3 果寡糖对早期泌乳奶牛瘤胃氨态氮的影响

氨态氮浓度是评价瘤胃内环境的重要指标,是日粮蛋白与非蛋白氮在瘤胃中降解的产物.适宜的瘤胃氨态氮浓度是保证微生物蛋白合成效率的首要条件,在一定程度上反映了瘤胃微生物利用含氮物质产生氨的速度及对氨的摄取利用情况.目前对于氨态氮的最适浓度,各国学者比较一致的认为在10~50 mg/dL范围内[16],本试验研究的氨态氮的浓度恰好在此范围内.肖宇等[17]通过研究在奶山羊日粮中添加1%甘露寡糖、半乳甘露寡糖、果寡糖、寡木糖和异麦芽寡糖对瘤胃发酵的影响,结果发现寡糖组瘤胃氨态氮浓度均有所降低,特别是半乳甘露寡糖和果寡糖能够显著降低瘤胃氨态氮的量.但是钟志勇等[18]研究发现日粮中添加0.8%甘露寡糖+1.2%果寡糖+1.0%大豆寡糖能够提高锦江黄牛瘤胃氨态氮的浓度.本试验通过研究日粮中添加60 g的果寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃发酵的影响,结果表明,果寡糖添加组较对照组,氨态氮极显著的降低.综上所述,日粮中添加寡糖对瘤胃氨态氮影响不一致,这可能是由于添加寡糖的量不同以及试验日粮能蛋比差异,使得结果出现不同.

3.2 果寡糖对泌乳早期奶牛产奶量及乳成分的影响

3.2.1 果寡糖对泌乳早期奶牛产奶量的影响

奶牛产奶量是评价奶牛生产性能的标志,奶牛泌乳分为3个时期,根据《高产奶牛饲养管理规范》规定,奶牛产后10~100 d为泌乳盛期,产后101~200 d为泌乳中期,产后201~305 d为泌乳后期.其中泌乳中期产奶量占据整个泌乳期的50%左右,因此提高泌乳盛期的产奶量是重中之重.谭晓海等[19]通过研究在伊犁马日粮中添加果寡糖对产奶量的影响,结果发现0.67%的果寡糖添加组较对照组,在20~40 d及40~60 d时母马的泌乳量显著提高.周庆民等[20]发现在奶牛基础日粮中添加不同比例的果寡糖,能够显著提高奶牛的产奶量.胡静等[21]通过在奶山羊基础日粮中分别添加10 g/(d.头)、15 g/(d.头)和20 g/(d.头)的果寡糖,研究果寡糖对奶山羊产奶量的影响,结果发现,添加15 g/(d.头)组奶山羊的产奶量较其他组都高,但是和对照组相比,果寡糖添加组产奶量均高于对照组.王定发等[22]通过研究甘露寡糖对奶牛产奶量的影响,发现甘露寡糖添加组较对照组,产奶量未显著提高.本试验通过研究在奶牛基础日粮中添加60 g/(d.头)的果寡糖,结果发现果寡糖添加组较对照组,产奶量差异不显著.综上所述,日粮中添加寡糖,对产奶量影响不一致,造成这种原因的可能饲养管理水平不一致,也有可能是由于添加不同水平的寡糖导致产奶量出现差异.

3.2.2 果寡糖对泌乳早期奶牛乳成分影响

乳脂肪和乳蛋白都是评价奶品质的重要标志,奶牛产奶量是评价奶牛生产性能的重要指标,但是奶牛奶产量增高可能伴随着乳脂和乳蛋白的降低,因此目前的研究者通过在奶牛日粮中添加寡糖等物质,在不降低乳脂与乳蛋白的前提下,提高奶牛的产奶量.胡静等[21]通过在崂山奶山羊日粮中添加果寡糖,旨在不降低乳脂和乳蛋白的情况下,提高奶山羊的产奶量.结果表明,果寡糖不仅能够提高乳脂和乳蛋白率,而且奶山羊的产奶量也显著提高.李卫华等[23]在奶牛日粮中添加甘露寡糖,发现甘露寡糖添加组与对照组相比,乳脂和乳蛋白率都有上升的趋势,但是差异不显著.据Penner G等[24]和Firkins J L等[25]研究证明,寡糖的添加能够抑制乳脂下降.据Oba M[26]报道,二糖的添加能够提高泌乳奶牛乳脂率.本试验通过研究果寡糖对奶牛乳成分的影响,结果证明,果寡糖的添加能够显著提高乳脂率,果寡糖添加组较对照组提高4.7%,对乳蛋白影响不显著,但是有提高乳蛋白率的趋势.这可能是由于,果寡糖的添加影响奶牛瘤胃发酵模式,使得总挥发性脂肪酸和丁酸显著增加,乙酸有升高的趋势,因为乙酸和丁酸作为合成乳脂的前体物质,使得奶牛的乳脂显著提高,但对于乳蛋白来说,影响不显著,因此乳中的乳蛋白变化不明显.

3.2.3 果寡糖对泌乳早期奶牛乳中体细胞数的影响

近年来,人们对牛奶中体细胞数开始比较重视,大多数人们普遍认为牛奶中体细胞数应该在10~30万正常,据LEITNER G等[27]和SUNDERKILDE U K等[28]报道,奶中体细胞数是反映奶牛乳房健康和牛奶品质的重要指标,并且随着体细胞数的升高,奶牛患有乳房炎的机率会随着增大[29],如果奶中体细胞数过高,就说明奶牛可能患有乳房炎等疾病,而乳房炎对奶牛来说是危害极为严重的疾病,不仅影响牛奶的物理性状,还对乳成分有一定的影响[30],从而影响牛奶的销售.肖宇等[31]研究果寡糖,发现果寡糖的添加能够提高血清中IgA、IgG和IgM的含量,尤其是显著提高IgG和IgM含量,提高机体免疫力.鲍延安等[32]研究发现,日粮中添加甘露寡糖能够显著降低体细胞数.本试验通过研究在基础日粮中添加60 g/(d.头)的果寡糖对奶牛乳中体细胞数的影响,结果发现,果寡糖添加组能够极显著降低牛奶中体细胞数,相对于对照组来说降低54.2%,这是因为果寡糖的添加能够有效提高奶牛机体免疫力,机体免疫力提高会降低奶牛患乳房炎疾病,进一步降低奶中体细胞数.本试验与以上研究结果一致,说明果寡糖能够提高奶牛免疫力,保障奶牛健康水平.

4 结论

果寡糖影响泌乳早期奶牛的瘤胃发酵及生产性能,能够改善瘤胃发酵的模式,显著提高丁酸的量,极显著提高TVFA的量,对乙酸和丙酸的影响不显著,但是有升高的趋势,而乙酸和丁酸又是合成乳脂的前体物质,使得乳脂也显著增加.果寡糖的添加能够极显著的降低瘤胃氨态氮的浓度,对菌体蛋白的影响不显著,但是有升高的趋势.对于乳中体细胞数影响极显著,能够极显著降低乳中体细胞数.因此对于果寡糖来说,不仅能够改善瘤胃发酵,还能促进奶品质的提高,增强奶牛健康,提高经济效益.但是由于各种条件因素的限制,试验规模不大,无法确定果寡糖影响奶牛最适状态的剂量,因此需要进一步深入研究.

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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

国家自然基金(31460619).

胡丹丹(1994-),女,硕士研究生,研究方向为反刍动物营养与饲料科学.

徐晓锋