饲粮中添加酵母β-葡聚糖对围产期奶牛生产性能、 血清生化指标及抗氧化能力的影响

顾鲲涛 赵连生 王留香 卜登攀,4,5 刘 宁 王建平*

(1.河南科技大学动物科技学院，洛阳 471023；2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学 国家重点实验室，北京 100193；3.乐斯福管理有限公司，上海 200235;4.中国农业科学院与 世界农用林业中心农用林业与可持续畜牧业联合实验室，北京 100193； 5.湖南畜产品质量安全协同创新中心，长沙 410128)

围产期包括围产前期和围产后期，为产前21 d至产后21 d，奶牛要经历由干奶到泌乳、由妊娠到空怀的转变[1]。围产期奶牛物质代谢发生剧烈改变，免疫力降低、抗病能力下降、食欲减退，机体处于应激状态[2]，奶牛易发生乳房炎、酮病、子宫炎等一系列疾病[3]，影响奶牛的繁殖和产奶。提高奶牛围产期的抗应激能力具有重要意义。

酵母β-葡聚糖是酵母细胞壁中的主要成分，极富生物活性，是以β-1,3和1,6键连接的以β-1,3-D-葡聚糖苷为重复单元的具有空间构象的结构多糖[4]。研究表明，酵母β-葡聚糖可提高机体非特异性免疫机能，改善动物肠道内环境、调控肠道微生物区系、抑制有害菌增殖，进而提高动物的生产性能、抗应激能力和免疫能力[5-7]。周怿等[8]研究发现，饲粮中添加酵母β-葡聚糖可优化早期断奶犊牛肠道微生物结构、刺激瘤网胃的发育、提高犊牛的生产性能。此外，酵母β-葡聚糖可提高动物机体抗氧化酶的活性。刘群芳等[9]研究表明，饲粮中添加β-葡聚糖可提高凡纳滨对虾血清中谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性，降低丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量，其中GSH-Px和SOD活性分别提高了0.64%、50.80%，MDA含量降低了49.81%。目前，饲粮中添加酵母β-葡聚糖在单胃动物[10]、幼龄反刍动物[11]和水产动物[6]上的研究已经证明，酵母β-葡聚糖作为一种微生态制剂的有效性，但有关围产期奶牛饲粮中添加酵母β-葡聚糖对母牛生产性能、血液生化指标及抗氧化能力的影响未有报道。因此，本试验旨在探究饲粮中添加酵母β-葡聚糖对围产期奶牛生产性能、血液生化指标及抗氧化能力的影响，为奶牛生产应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 酵母β-葡聚糖来源

试验用酵母β-葡聚糖由法国乐斯福集团生产，主要成分为70% β-葡聚糖、4%蛋白质、2%脂肪、5%甘露寡糖、5%灰分、4%水分和10%其他多糖。

1.2 试验动物与试验设计

试验采用完全随机设计，选择体况评分(3.63±0.06)、胎次(2.88±0.05)、上一泌乳期产奶量[(36.86±1.06) kg/d]及预产期[(28±1) d]相近的40头干奶牛健康荷斯坦奶牛，随机分为2组，每组20头。对照组饲喂基础饲粮，试验组饲喂在基础饲粮中添加10 g/(头·d)酵母β-葡聚糖的试验饲粮。产前21 d开始饲喂，晨饲时将酵母β-葡聚糖撒在基础饲粮表面，保证奶牛进食完全。试验期49 d，其中预试期7 d，正试期42 d。本试验于2016年12月1日至2017年1月18日在山东省东营市澳亚现代牧场进行。

1.3 饲粮与饲养管理

饲粮参照NRC(2001)奶牛饲养标准配制，以全混合日粮(TMR)形式饲喂。试验饲粮组成及营养水平见表1。试验牛采用的散栏式饲养(带卧床)，每天饲喂2次(07:00和14:00)，自由采食、饮水，保证剩料量在5%～10%。母牛产后在07:00、14:00和20:00采用利拉伐PR3100HD自动转盘挤奶系统挤奶3次。

表1 试验饲粮组成及营养水平(干物质基础)

续表1项目 Items产前 Prepartum产后 Postpartum中性洗涤纤维 NDF47.6630.55酸性洗涤纤维 ADF25.3020.17粗灰分 Ash7.215.91泌乳净能 NEL/(MJ/kg)5.576.95钙 Ca0.731.03磷 P0.300.40

1)每千克初产奶牛预混料含 One kilogram of premix for primiparous cow contained the following:I 100 mg,Cu 1 500 mg,Mn 3 300 mg,Zn 5 000 mg,Co 36 mg,VA 550 000 IU,VD 220 000 IU,VE 3 100 IU。

2)每千克干奶牛预混料含One kilogram of premix for dry cow contained the following:I 100 mg,Cu 2 200 mg,Mn 5 000 mg,Zn 7 500 mg, Co 40 mg,VA 675 000 IU,VD 225 000 IU,VE 7 200 IU。

3)泌乳净能为计算值[根据NRC(2001)]，其余指标均为实测值。NELwas a calculated value [according to NRC(2001)], while other nutrient levels were measured values.

1.4 样品的采集与分析

1.4.1 饲粮样品的采集与分析

正试期每周最后3 d，每天记录每组牛的加料量和剩料量，计算每组牛的采食量，按四分法采集饲粮样和剩料样，使用DGG-9203A型鼓风机干燥箱65 ℃烘至恒重，制备成风干样品，再将风干样品使用RETSCH-SM100型切割式研磨仪粉碎，过2 mm孔径筛保存，测定干物质(DM)含量，计算干物质采食量(DMI)。DM、粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量的测定参照张丽英[12]的方法。

1.4.2 奶样的采集与分析

奶牛产犊后，每天逐头牛记录产奶量。分娩后每周最后1天将采集的正常乳样按早∶中∶晚=4∶3∶3混合，取50 mL加入溴硝丙二醇防腐剂，立即送往北京奶牛中心乳品质量监督检验站，采用FOSS乳成分分析仪(MilkoScanTMFT6000)测定乳成分。按照以下公式计算4%乳脂校正乳产量：

4%乳脂校正乳产量(kg/d)=0.4×产奶量(kg/d)+ 15×乳脂产量(kg/d)。

1.4.3 血样的采集与分析

分别于产前21、7 d晨饲前，产后2 h，产后3、7、15、21 d晨饲前用真空采血管于尾静脉采集血样10 mL，室温静置30 min后，3 000×g4 ℃离心15 min制备血清，血清分装于500 μL无菌离心管，-20 ℃冷冻保存备用。采用南京建成生物工程研究所的试剂盒，按照操作说明测定血清的总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)、SOD和GSH-Px活性、MDA及非酯化脂肪酸(nonesterified fatty acid,NEFA)含量；采用葡萄糖氧化酶法检测血清葡萄糖(glucose,GLU)含量；采用双缩脲法检测血清总蛋白(total protein,TP)含量；采用溴甲酚绿法检测血清白蛋白(albumin,ALB)含量；血清结合珠蛋白(haptoglobin，Hp)、淀粉样蛋白A(amyloid A，AA)和C-反应蛋白(C-reactive protein，CRP)含量由北京华英生物技术研究所采用酶联免疫竞争法检测。

1.5 数据统计分析

数据采用SAS 9.4中的PROC MIXED模块进行统计学检验，以最小二乘平均值表示统计结果。试验牛为随机因素，试验处理为固定因素，采用Duncan氏法进行多重比较。P<0.05表示差异显著，0.05≤P<0.10表示有差异趋势。

2 结果与分析

2.1 酵母β-葡聚糖对围产期荷斯坦奶牛生产性能的影响

由表3可知，试验组产前DMI与对照组之间差异不显著(P>0.05)，但产后DMI提高了9.66%，差异显著(P<0.05)；试验组奶牛的产奶量比对照组提高了1.68 kg/d，差异显著(P<0.05)，乳蛋白产量提高了0.09 kg/d，差异显著(P<0.05)，乳脂率、乳糖率及乳蛋白率与对照组差异不显著(P>0.05)。

表3 饲粮中添加酵母β-葡聚糖对围产期荷斯坦奶牛生产性能的影响

2.2 酵母β-葡聚糖对围产期荷斯坦奶牛血清生化指标的影响

由表4可知，试验组奶牛血清TP和ALB含量与对照组间差异不显著(P>0.05)，但产后血清TP含量有升高的趋势(P=0.06)；试验组产后血清中GLU含量较对照组提高了9.43%，差异显著(P<0.05)；试验组产后血清中NEFA含量较对照组低17.92%，差异显著(P<0.05)；在产前和产后，试验组与对照组奶牛血清CRP、AA和Hp含量均没有显著差异(P>0.05)。

表4 饲粮中添加酵母β-葡聚糖对围产期荷斯坦奶牛血清生化指标的影响

2.3 酵母β-葡聚糖对围产期荷斯坦奶牛血清抗氧化能力的影响

由表5可知，试验组产前和产后血清MDA含量较对照组分别降低了29.71%、8.54%，差异不显著(P>0.05)，血清GSH-Px活性分别比对照组提高了58.25%、27.00%，差异显著(P<0.05)；试验组产前和产后血清T-AOC较对照组分别提高5.14%、1.96%，血清SOD活性较对照组分别提高5.32%、8.20%，差异均不显著(P>0.05)。

表5 饲粮中添加酵母β-葡聚糖对围产期荷斯坦奶牛血清抗氧化能力的影响

3 讨 论

3.1 酵母β-葡聚糖对围产期荷斯坦奶牛生产性能的影响

酵母β-葡聚糖与许多功能性寡糖的作用相似，可增加动物肠道乳酸杆菌等有益菌增殖，降低大肠杆菌等有害菌数，对提高动物的生产性能有重要作用[13-14]。周怿等[8]研究表明，酵母β-葡聚糖可显著提高早期断奶犊牛瘤胃乳头长度(1 059.05 μm vs. 1 521.82 μm)、宽度(392.95 μm vs. 457.16 μm)和黏膜厚度(1 310.77 μm vs. 1 679.56 μm)，促进瘤胃组织发育，调节微生物结构，提高生产性能。魏占虎等[15]研究表明，饲粮中添加酵母β-葡聚糖可提高早期断奶羔羊的日增重，调节瘤胃微生物区系的平衡，促进瘤胃表皮发育，改善羔羊的生长性能。Dritz等[11]和Schoenherr等[14]研究表明，饲粮中添加0.025%的β-葡聚糖可以增加断奶仔猪的采食量而显著提高日增重。本试验结果表明，饲粮中添加酵母β-葡聚糖使奶牛的产后DMI、产奶量和乳蛋白产量分别提高了9.66%、1.68 kg/d和0.09 kg/d。这可能是瘤胃乳酸菌和纤维分解菌菌群在酵母β-葡聚糖的刺激下进行增殖，增加了有益菌的数量与生长速度，有助于粗纤维的消化和缓解进食后瘤胃液pH的降低，维持瘤胃内环境的稳定；酵母菌细胞壁的破裂，释放了丰富的风味化合物，增加了饲料的适口性，刺激奶牛采食，增加产奶量。此外，酵母β-葡聚糖可以提高瘤胃微生物蛋白的浓度与质量，有助于肠道中乳蛋白的产生，提高乳蛋白产量。

3.2 酵母β-葡聚糖对围产期荷斯坦奶牛血清生化指标的影响

血清TP与ALB可以反映机体对蛋白质的吸收、合成、分解情况，正常范围分别为67.4～74.6 g/L和29.0～36.6 g/L[16]。本试验结果表明，饲粮中添加酵母β-葡聚糖对奶牛血清的TP和ALB含量无显著影响，且均在正常范围内，与Ma等[17]研究结果相一致。但产后奶牛血清中TP含量在数值有升高的趋势，可能是酵母β-葡聚糖提高了瘤胃中纤维分解菌的活性，促进纤维的消化和乳酸的利用，增加瘤胃至十二指肠的微生物蛋白含量，从而提高了血清中TP的含量。

血清GLU含量是反映机体内能量平衡的一种常用指标，血清GLU含量低是能量缺乏的标志[18]。NEFA是机体处于能量负平衡状态时，分解脂肪组织中的甘油三酯的产物，NEFA含量高是诱发机体氧化应激的主要原因，其可以抑制GSH-Px的活性，引起线粒体中超氧阴离子、过氧化氢的生成，产生更多的活性氧等自由基[19]。本试验结果表明，饲粮中添加酵母β-葡聚糖显著提高了围产期奶牛血清GLU含量，降低了血清NEFA含量。这可能是试验组奶牛血清抗氧化能力及DMI较高，增强了围产期的奶牛糖异生作用，缓解了奶牛的能量负平衡及脂质动员，使得血清GLU含量升高且血清NEFA含量降低。

β-葡聚糖可以改变白细胞介素1(IL-1)和其他细胞因子受体拮抗剂的平衡，减少急性期蛋白Hp的合成，使拮抗剂被优先合成分泌，减少免疫反应，降低免疫反应营养物质的消耗，提高动物的生产性能[11,20]。Hp是动物受到来自内外的刺激，如感染、炎症、外伤等应激后，机体出现急性期反应时，发生急剧变化的蛋白质，除Hp以外，急性期蛋白还包括AA、CRP等[21-22]。Lei等[23]研究肉牛饲粮中添加酵母细胞壁可降低血浆中Hp、AA及CRP含量，提高肉牛生产性能。Dritz等[11]研究发现，饲粮中添加β-葡聚糖可降低断奶仔猪血浆中Hp含量，提高了仔猪的日增重。本试验饲粮中添加酵母β-葡聚糖对急性期蛋白没有显著影响，有待于进一步研究。

3.3 酵母β-葡聚糖对围产期荷斯坦奶牛血清抗氧化能力的影响

酵母β-葡聚糖作为一种具有广泛免疫活性的多糖类物质，可以有效地清除体内的自由基，阻止过氧化氢和其他活性氧对机体的损害，同时也可以提高机体内的抗氧化酶活性，降低氧化产物对细胞的毒害作用，保护细胞膜结构和功能的完整性[6,24]。GSH-Px是机体内广泛存在的一种抗氧化酶，可催化过氧化氢分解，使机体组织的大分子成分免受氧自由基的侵袭。MDA是氧自由基攻击生物膜中多不饱和脂肪酸导致其发生脂质过氧化反应生成的主要产物，可引起细胞损伤，降低血清中的抗氧化酶GSH-Px和SOD的活性[25-26]。刘金艳等[27]研究发现，饲粮中添加400 mg/kg的β-葡聚糖可显著提高断奶仔猪血浆中GSH-Px活性。段丽娟[28]研究发现，饲粮中添加0.025%的β-葡聚糖可显著提高早期断奶仔猪的血液抗氧化能力，降低血液MDA含量。本研究中，添加酵母β-葡聚糖显著提高了围产期奶牛血清GSH-Px活性，有降低产前血清MDA含量的趋势，有效地提高了围产期奶牛的抗氧化能力，降低了脂质过氧化反应，缓解了围产期奶牛的氧化应激。

4 结 论

在本试验条件下，围产期饲粮中添加10 g/(头·d)酵母β-葡聚糖可提高奶牛的产后DMI、产奶量、乳蛋白产量，提高产后血清GLU含量及血清抗氧化能力，降低产后血清NEFA含量。

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