黄芪多糖对热应激下奶牛生产性能、血清生化指标的影响

曾涵芳，李烨青，王泽栋，张林，朱靖，谢颖，韩兆玉

（南京农业大学动物科技学院乳牛科学研究所，南京 210095）

全球性气候变暖的大环境限制了我国奶牛业发展，尤其是华东、华南地区的夏季高温高湿环境条件，使奶牛长期处于热应激状态，最终导致采食量下降、乳品质降低、繁殖性能下降、乳房炎发病率升高，使牛奶价格持续走低，给奶牛行业带来极大的经济损失[1,2]。中草药大部分提取于纯天然绿色植物，含有多种生物活性物质，因其易得、作用广泛，同时具有营养和药用价值而日益受到养殖业者们的青睐[3]。大量研究表明，中草药的添加对畜禽的生长性能、免疫反应和血清代谢指标等有显著影响，因此是抗生素饲料添加剂的潜在替代品[4,5]。黄芪多糖（APS）是中药黄芪中的主要活性成分，目前它的应用主要集中在免疫调节、抗氧化、抗炎和抗癌作用方面[6]。研究表明，在肉鸡日粮中添加APS能够减轻环磷酰胺诱导的免疫抑制[7]。徐盛明等[8]在断奶仔猪日粮中添加一定量的APS结果改善了断奶仔猪生产性能以及抗氧化能力。此外，在肉鸡慢性热应激模型研究中发现，添加有黄芪成分的复方中药，其机体的抗氧化能力显著提升，可清除热应激诱导生成的氧化自由基[9]。但是，关于APS在热应激奶牛中的应用研究却鲜有报道。因此，本试验拟对热应激奶牛注射APS，探究其对奶牛生产性能、血清代谢指标的影响，为APS对热应激下奶牛的应用提供可靠的依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黄芪多糖注射液（河北远征药业有限公司）；试验奶牛（来自江苏省淮安杰隆牧业奶牛场）。试验牛泌乳期日粮营养水平参照江苏省淮安杰隆牧业饲养标准，日粮组成及营养水平见表1。

表1 奶牛日粮组成及营养水平（干物质水平）

1.2 试验设计与饲养管理

试验采用配对设计，根据胎次（1.95±0.95）、泌乳天数（220.34±42.73d）和泌乳量（34.45±4.89kg/d），选取30头健康的中国荷斯坦牛，随机分为对照组和试验Ⅰ组、试验Ⅱ组，每组10头，在相同的条件下饲养。试验Ⅰ组和试验Ⅱ组奶牛分别于颈部肌肉注射APS注射液30mL/d、50mL/d。试验于2018年7～8月份进行，分为三个阶段，每个阶段连续注射4d（每天早晨8点注射），停止3d，试验期共21d。试验奶牛采用栓系式饲养，每天饲喂三次，自由饮水。

1.3 样品的采集与测定

1.3.1 试验牛舍温湿指数的测定

试验期间每天测定牛舍的温度和湿度。温湿指数（THI）的测定方法：每天8:00、14:00和20:00分别读取牛舍内前、中、后六个固定带点的电子温湿表温度（T，℃）和相对湿度（RH，%），并计算THI，THI＝(1.8×T+32)- (0.55-0.55×RH)×(1.8×T-26)。

1.3.2 直肠温度和呼吸频率的测定

在试验第0、4、7、11、14、18、21天测定试验奶牛的直肠温度和呼吸频率，分别用兽用体温计和秒表进行测定。

1.3.3 生产性能的测定

试验期间，采用管道式挤奶器挤奶，每头奶牛在试验第0、4、7、11、14、18、21天测定产奶量，采奶样使用全自动乳成分分析仪分析乳品质，测定指标有乳脂、乳蛋白、乳糖、总固形物、体细胞数和乳尿素氮浓度。

1.3.4 血清生化指标的测定

在试验第0、4、7、11、14、18、21天分别尾静脉采血10mL，分离血清，-80℃保存待测。测定血清生化指标包括：总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、球蛋白（GLB）、葡萄糖（GLU）、游离脂肪酸（NEFA）、甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、β-羟丁酸（β-HBA）。试剂盒来源：南京建成生物工程研究所。

1.4 数据处理

数据由 Excel整理后，用SPSS 20.0的一般线性模型（GLM）进行双因素方差分析（Twoway ANOVA），然后各组间进行最小显著差数法（LSD）多重比较，所有数据结果用平均值±标准误（Mean±SEM）表示。为说明剂量效应，整个试验阶段采用单因素分析（One-way ANOVA）。P＜0.05表示差异显著，P＜0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 试验牛舍的环境温湿指数

据相关研究资料，当牛舍环境THI低于72时，奶牛不会出现热应激；当THI在72～78之间时，会出现轻微热应激；当THI在78～88之间时，会出现中度热应激；当THI在89～98之间时，出现极严重热应激；当THI大于98时，奶牛将会死亡。由表2可知，试验期间，牛舍的日平均温度为34.14℃，相对湿度为63.53%，THI值为86.33，表明此环境下奶牛处于中度热应激状态。

表2 牛舍环境的温湿指数

2.2 黄芪多糖对热应激下奶牛直肠温度及呼吸频率的影响

图1 黄芪多糖对热应激下奶牛直肠温度的影响

如图1所示，注射APS在时间和浓度上对奶牛直肠温度没有互作效应（P＞0.05）；随着时间的推移，三个组奶牛的直肠温度均显著增加（P＜0.05）。但在第4天时，试验Ⅰ组奶牛的直肠温度显著比对照组低（P＜0.05）；在第11、18天时，试验Ⅱ组奶牛的直肠温度显著比对照组低（P＜0.05）；在第14、21天时，试验Ⅰ组和试验Ⅱ组奶牛的直肠温度均显著比对照组低（P＜0.05）。此外，如图2所示，注射APS在时间和浓度上对奶牛呼吸频率没有互作效应（P＞0.05）；随着时间的推移，三组奶牛呼吸频率显著上升（P＜0.05）。但在第4天时，试验Ⅰ组、试验Ⅱ组奶牛的呼吸频率显著比对照组低，且在第14天时，试验Ⅱ组奶牛的呼吸频率显著比对照组低（P＜0.05）。试验结果表明，在热应激条件下，随着时间变化，奶牛的热应激加重，从而导致其直肠温度和呼吸频率上升，而注射APS后，能够缓解其热应激。

图2 黄芪多糖对热应激下奶牛呼吸频率的影响

2.3 黄芪多糖对热应激下奶牛产奶量及乳品质的影响

如表3所示，注射黄芪多糖在时间和浓度上对奶牛产奶量和乳成分没有互作效应（P＞0.05）；随时间推移，三组奶牛的产奶量和4%标准乳均显著降低（P＜0.05）；此外，在第7、14天时，试验Ⅱ组4%标准乳显著低于试验Ⅰ组（P＜0.05）。另外，注射APS在时间和浓度上对奶牛的乳糖率、乳脂率、乳蛋白率、乳总固体率、乳尿素氮和乳体细胞数均没有互作效应（P＞0.05）；但随时间推移，三组奶牛的乳糖率和尿素氮在第14天时均显著降低（P＜0.05）。在第7、14、18天时，试验Ⅰ组乳脂率显著高于试验Ⅱ组（P＜0.05），其他指标无差异（P＞0.05）。在第4、18、21天时，试验Ⅰ组乳蛋白率显著高于试验Ⅱ组（P＜0.05），其他指标差异不显著（P＞0.05）。在第7、11、18天时，试验Ⅱ组的乳总固体率显著比试验Ⅰ组低（P＜0.05）。在第4、18天时，试验Ⅱ组的尿素氮显著比对照组低（P＜0.05），与试验Ⅰ组无显著差异（P＞0.05）。体细胞数在第14天时，试验Ⅱ组显著比试验Ⅰ组高（P＜0.05）；在第18、21天时，试验Ⅱ组体细胞数显著低于对照组（P＜0.05）。另外，整个试验阶段注射APS对奶牛产奶量无显著影响，4%标准乳试验Ⅰ组显著高于试验Ⅱ组（P＜0.05）；试验Ⅰ组乳蛋白率显著高于对照组（P＜0.05）；总固形物试验Ⅱ组显著低于试验Ⅰ组（P＜0.05）；尿素氮和体细胞数试验Ⅱ组显著低于对照组（P＜0.05）。因此，注射APS能提高4%标准乳、乳蛋白率，降低奶牛乳体细胞数，具有改善奶牛乳品质的潜力。

表3 黄芪多糖对氧化应激下奶牛产奶量和乳品质的影响

2.4 黄芪多糖对热应激下奶牛血清生化指标的影响

如表4所示，注射APS对氧化应激下奶牛血清生化指标在时间和浓度上没有互作效应（P＞0.05）。在第4天时，试验Ⅰ组和试验Ⅱ组的β-HBA显著低于对照组（P＜0.05），另外，整个试验阶段注射APS后，试验Ⅰ组和试验Ⅱ组奶牛血清β-HBA显著低于对照组（P＜0.05）；其他指标无显著差异（P＞0.05）。可以看出，APS可显著减低氧化应激下奶牛的血清β-HBA含量，对奶牛机体代谢不产生毒副作用。

2.5 黄芪多糖对热应激下奶牛血清蛋白的影响

如图3所示，注射APS对奶牛血清蛋白在时间和浓度上没有互作效应（P＞0.05）。随时间推移，在第18天时，试验Ⅱ组总蛋白显著高于其他两组（P＞0.05）；且试验Ⅰ组总蛋白在第4、11天时显著升高（P＜0.05）。如图4所示，随时间推移，在第11天时，试验Ⅰ组和试验Ⅱ组的白蛋白显著低于对照组（P＜0.05）。另外，如图5所示，随时间推移，在第11、14、18、21天时，试验Ⅱ组的球蛋白显著低于对照组（P＜0.05），与试验Ⅰ组无显著差异。因此，注射APS显著降低了奶牛血清球蛋白（P＜0.05）。

表4 黄芪多糖对应激下奶牛血清生化指标的影响

图3 黄芪多糖对热应激下奶牛血清总蛋白的影响

图4 黄芪多糖对热应激下奶牛血清白蛋白的影响

图5 黄芪多糖对热应激下奶牛血清球蛋白的影响

3 讨论

温湿指数（THI）被常用于描述奶牛的热应激状态。有研究认为当机体处于炎热环境时，THI大于70可作为热应激的阈值[10]；但有研究表示在处于温和环境时，THI超过60就已达到热应激水平[11]。此外，也有研究表明，当牛舍温度高于25℃或者THI＞72时，就可引起奶牛的热应激[12]。本试验于7～8月份在江苏淮安进行，根据测量结果表明，牛舍的日平均温度高达34.14℃，其平均相对湿度为63.53%，牛舍THI值达到86.33，奶牛处于中度热应激状态。另一方面，在正常状态下，奶牛的直肠温度为38.5℃，当直肠温度高于39℃并可排除疾病的可能时，奶牛就处于热应激状态。当环境温度升高时，除了以利用皮肤散热之外，奶牛也同时通过增加呼吸频率来增加散热[13]。研究表明，在热应激期间饲喂中草药，能显著降低试验各阶段奶牛直肠温度和呼吸频率[14]。但陈以意等[15]研究表明，应用中草药添加剂能够使奶牛直肠温度和呼吸频率下降，但没有显著差异。本研究结果显示，试验期间奶牛直肠温度均在38.5℃以上，而且呼吸频率异常，在60次/min以上，且随时间推移，三组试验奶牛直肠温度和呼吸频率均显著上升。但注射APS后，在短时间内就能显著降低直肠温度和呼吸频率，因此，APS能够缓解热应激导致的奶牛直肠温度和呼吸频率的上升。

产奶量和乳品质作为衡量奶牛生产价值最直接的指标受高温的影响非常显著。研究表明，热应激能显著降低奶牛的产奶量，并对乳蛋白和乳脂产生显著影响，其主要原因是奶牛机体代谢异常导致采食量下降而引起的[16,17]。因此，研究者们通过改变日粮能量组成[18]或添加过瘤胃保护性物质[19]来提高奶牛的生产性能。据报道，柴胡添加剂对热应激奶牛的乳品质没有显著影响，但是0.25和0.5g/kg的添加量可显著提高乳脂和乳蛋白，因此，具有缓解奶牛热应激并提高其泌乳性能的功效[20]。此外，在娟姗牛日粮中添加益生菌与中草药复合添加剂，可显著增加产奶量及乳脂和非脂固形物含量[21]。然而，也有研究显示，中药处理前后奶牛的产奶量没有显著变化，但草药产品的功效与常规药品的疗法相似，并且没有明显的副作用[22]。本研究结果显示，试验前后奶牛的产奶量和4%标准乳显著下降，试验组奶牛产奶量和4%标准乳与对照组相比无显著变化趋势，这可能与奶牛干物质采食量有关。此外，本结果表明，注射APS能够提高奶牛的乳蛋白率和乳脂率，并且降低体细胞数。这与李占锋等[23]在奶牛日粮中添加黄芪组方中草药的研究结果部分一致，其研究表明，在一定时间内黄芪组方中草药可提高奶牛产奶量，其他无显著影响。另一方面，乳体细胞数是判断奶牛机体是否处于健康状态和乳品质量的重要因素。研究表明，传统中药可降低奶牛乳体细胞数和淋巴细胞的凋亡率，从而提高奶牛的免疫功能[24]。本试验结果表明，注射APS可降低体细胞数，这与王晓芳等[25]在热应激奶牛日粮中添加微量中药发酵制剂降低体细胞数的研究结果一致。因此，APS可以对奶牛乳品质产生影响，而且没有毒副作用。

血清TP是ALB和GLB的总和，是机体蛋白质代谢的重要指标。其中，ALB是机体蛋白的重要来源，同时也参与维持血液渗透压、脂肪酸运输等；GLB则与机体免疫密切相关。研究表明，中药复方（含有石膏、黄柏、藿香、甘草等）能提高锦江黄牛血清中的TP、GLB含量，促进机体蛋白质合成，增强机体免疫力[26]。Song等[27]在肉牛的研究中发现，中草药的添加显著增加了热应激下肉牛血清中TP、ALB和GLB的含量，并且其血糖呈先增后降的趋势，缓解了肉牛的热应激。但是，本试验研究结果表明，注射APS显著降低了血清GLB含量，对TP和ALB没有显著影响。而Al-Saiadya等[28]在日粮中添加抗热剂，得出与本试验相似的结果，其试验结果表明抗热剂显著降低奶牛血清TP、GLB的含量，提高ALB/GLB的比值。因此，APS有提高夏季奶牛免疫功能的潜力，这也可能是日粮组成、采食量不同以及牛生理差异等共同作用的结果。

日粮被瘤胃微生物有效降解所得的挥发性脂肪酸只能满足奶牛70%～80%能量需求，奶牛主要通过糖异生来获取葡萄糖。在泌乳高峰期，高产奶牛的能量需求超过了采食净能，奶牛缺乏足够的能量去维持产奶，热应激则更容易加重机体能量负平衡；因此，脂肪动员成为机体获取能量而缓解能量负平衡的重要途径[29]。脂肪氧化分解得到的NEFA被释放进入血液，通过肝脏吸收和代谢形成TG、胆固醇和酮体等，是脂代谢的重要指标。本试验结果显示，注射APS后奶牛血清GLU、NEFA、TG、TC没有显著变化，但β-HBA在第4天时显著降低。β-HBA在酮体中的含量最多，其在血清中含量的高低常被用于判断奶牛是否患有酮病。本试验APS的注射可能通过降低脂肪动员，从而减少β-HBA的生成，使机体能量负平衡有所改善，缓解了奶牛的热应激。这与Cheng等[30]的研究有相似结果，该研究应用柴胡提取物后对热应激奶牛血清GLU、NEFA、TG没有显著影响，但机体总抗氧化能力和免疫功能有所增强。

综上所述，APS能够降低热应激下奶牛的直肠温度、呼吸频率、乳体细胞数及血清球蛋白，对热应激下奶牛的生理状况和血清生化指标产生一定的影响，具有缓解奶牛热应激的潜力。