黄芪多糖对泌乳初期奶牛血清生化指标、瘤胃发酵及表观消化率的影响

■徐丽云 郑梦荷 许子豪 仝钰洁 蒋 文 邵 伟，2*

（1.新疆农业大学动物科学学院，新疆乌鲁木齐 830052；2.新疆奶业工程技术研究中心，新疆乌鲁木齐 830052）

黄芪（AR）是指蒙古黄芪、膜荚黄芪的根，主要产于山西、甘肃和黑龙江等地，含有多糖、皂苷、黄酮等多种生物活性成分，具有抗衰老、抗肿瘤、利水消肿、增强免疫力等作用[1]。黄芪多糖（Astragalus polysaccharides，APS）是从AR中提取、分离、纯化后得到一种天然活性成分，其成分与结构复杂多样，主要由单糖间的α-型糖苷键连接[2]，具有抗炎、抗菌、抗氧化、增强免疫活性等生物学功能[3]，对动物生产性能、机体免疫力、抗氧化性能等都具有积极作用，并且安全性高、无残留、不产生耐药性[4]。研究表明，多糖类物质可以抑制瘤胃中原虫的增殖，促进瘤胃内细菌数量的增加，提高对营养物质的降解，并且可提高瘤胃对挥发性脂肪酸（Volatile fatty acid，VFA）的吸收速率，促进瘤胃发酵性能[5]。唐姣玉等[6]发现每日为非酒精性脂肪肝大鼠灌服100、200、400 mg/kg APS 能明显抑制血清总胆固醇（Total cholesterol，TC）、三酰甘油（Triglyceride，TG）和低密度脂蛋白含量，表明APS 可降低脂肪肝大鼠血脂水平，减慢肝脏脂肪积累。李建房等[7]发现，每日为肉鸡补饲0.1%黄芪多糖可显著提高其血清总蛋白含量。目前，关于APS 在生产中的应用多见于猪、鸡等畜禽养殖上。因此，本试验通过向泌乳初期奶牛灌服不同剂量APS，探究APS 对泌乳初期奶牛血清生化指标、瘤胃发酵及表观消化率的影响，旨在初步阐明APS 对反刍动物的作用和应用价值，以期为APS 的进一步开发应用提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

中国荷斯坦奶牛，由新疆昌吉吉缘牧业有限公司提供；黄芪多糖，购自山西百人得生物科技有限公司，为棕黄色粉末状，纯度为70%；胃管式瘤胃液采样器，购自武汉科立博科技有限公司。

1.2 试验设计与分组

选择体重为（600±50.00）kg、泌乳天数为（40±15）d、胎次为（2.70±0.93）胎以及泌乳量为（45.69±7.15）kg/d且健康的泌乳初期荷斯坦奶牛44 头，随机分为对照组（CK 组）和试验组（APS20、APS55 组和APS90 组），每组11 头，且4 组初始产奶量差异不显著（P＞0.05）。所有试验牛均饲喂基础饲粮，在此基础上，试验组每日分别灌服含20、55、90 g APS 的水溶液200 mL，CK组每日灌服200 mL 温水，进行为期70 d（预试期10 d，正试期60 d）的饲养试验。

1.3 试验设计与饲养管理

所有试验奶牛均在相同饲养管理条件下进行，于每日清晨7：30 灌服，预先将20、55、90 g APS 分别加入装有200 mL 温水的灌服瓶中。其中，对照组灌服200 mL温水，试验期牛群自由采食、饮水。试验牛泌乳期日粮营养水平参照NRC（2021）配制，基础饲粮组成及营养水平见表1。

表1 基础饲粮组成及营养水平（DM基础）

1.4 样品采集

1.4.1 饲料样品的采集

正试期开始后，每10 d 为一个采集日，每个采集日收取三次圈舍的TMR 饲料，混合后采用四分法取500 g 样品，存于-20 ℃冰箱中，用于干物质（DM）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）、粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）和粗灰分（Ash）等常规营养成分的测定。

1.4.2 血液样品的采集

于正试期的第0、30、60天晨饲前，对各组奶牛尾根静脉采血样10 mL，常温促凝后3 500 r/min 离心15 min，收集血清分装至2 mL Eppendorf管，存于-20 ℃冰箱中，用于测定血清中代谢物含量。

1.4.3 瘤胃液样品的采集

采用口腔采集器采集各组试验牛正试期第60天晨饲前瘤胃液，抽取前50 mL 瘤胃液舍弃，再进行抽取，立即测定pH，然后分为3部分，经四层纱布过滤后分装于3个15 mL离心管中，存于-20 ℃冰箱中，测定瘤胃发酵参数，包括挥发性脂肪酸（Volatile fatty acid，VFA）浓度、氨态氮（Ammoniacal nitrogen，NH3-N）浓度、微生物蛋白（Microprotein，MCP）含量。

1.4.4 粪样的采集

在正试期最后3 d，每组随机抽取8头奶牛，采用直肠取粪法人工收集粪样。分别在采样期第1 天的06：00、11：00、16：00 和21：00，第2 天的7：00、12：00、17：00和22：00，第3天的8：00、13：00、19：00和24：00采集250 g/头的粪样，共采样12 次。将收集到的粪样准确称量、混匀后取2 份（每份250 g）作为样品，记录重量。其中一份需进行酒石酸固氮；另一份置于-20 ℃冰箱中保存待测。添加酒石酸的样品用于CP 含量的测定，另一份未添加任何试剂的样品用于DM、EE、ADF、NDF、Ash、酸不溶灰分（AIA）含量的测定。样品于550～600 ℃高温炉中全部氧化后剩余的残渣为粗灰分，原质量-粗灰分质量即为有机物含量。

1.5 样品检测

1.5.1 营养成分表观消化率的测定

饲料样品及粪样中相关营养成分的测定方法见表2。参照刘永青等[8]，利用内源指示剂法（AIA 作为指示剂）计算营养成分的表观消化率。

表2 饲料中营养成分的测定方法

某营养物质的表观消化率（%）=100-[100×（日粮中AIA含量/粪中AIA含量）×（粪中该营养物质含量/日粮中该营养物质含量）]

1.5.2 瘤胃液中发酵指标的测定

瘤胃液pH 采用pH 818 pH 仪测定；VFA 浓度参照刘文涛等[9]的方法测定；MCP 的含量参照李琛[10]的方法测定；NH3-N浓度参照李晴[11]的方法测定。

1.5.3 血清中相关代谢物含量检测

血清中总蛋白（TP）、总胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）、肌酐（CREA）、尿素氮（BUN）含量采用比色法测定。

1.6 统计分析

试验的原始数据用Excel 2006进行初步处理，采用SAS 19.0 统计分析软件进行单因素方差分析，用Duncan’s 法进行多重比较，结果以“平均值、标准误（SEM）”表示，以P＜0.05为差异显著水平，P＜0.01为差异极显著水平，P＞0.05为差异不显著水平。

2 结果与分析

2.1 黄芪多糖对奶牛血清代谢产物的影响

由表3 可知，试验组试验全期血清TP 含量均高于CK 组，但差异均不显著（P＞0.05）。与CK 组相比，试验组血清TG、BUN 含量有所降低，但各组间差异不显著（P＞0.05）。第60 天时，CK 组血清CREA 含量显著高于APS55组（P＜0.05）。

表3 不同剂量APS对奶牛血清代谢产物的影响

2.2 黄芪多糖对奶牛瘤胃发酵指标的影响

由表4 可知，60 d 时，各组间pH 无显著差异（P＞0.05）；APS55组乙酸浓度显著高于CK组（P＜0.05），丙酸浓度极显著高于CK组（P＜0.01），APS20组与APS90组乙酸、丙酸浓度均高于CK 组，但无显著差异（P＞0.05）；APS20 与APS55 组丁酸浓度极显著高于CK 组（P＜0.01），APS90 组显著高于CK 组（P＜0.05）；试验组TVFA 含量均高于CK 组，但无显著差异（P＞0.05）；APS55 组NH3-N 浓度显著高于APS90 组（P＜0.05）；APS90 组MCP 含量显著低于CK 组（P＜0.05），极显著低于APS55组（P＜0.01）。

表4 灌服不同剂量APS对奶牛瘤胃发酵的影响

2.3 黄芪多糖对奶牛营养物质表观消化率的影响

营养物质表观消化率见表5。由表5 可知，试验组各营养物质表观消化率与CK 组相比，均有不同程度的提高。其中，APS55 组DM 表观消化率显著高于CK组（P＜0.05），APS55组Ash表观消化率极显著高于CK、APS20、APS90 组（P＜0.01），试验组OM、CP、EE、NDF、ADF 表观消化率与CK 组之间无显著差异（P＞0.05）。

表5 灌服不同剂量APS对奶牛营养物质表观消化率的影响（DM基础，%）

3 讨论

3.1 黄芪多糖对奶牛血清代谢产物的影响

血清生化指标可作为间接反映动物机体生长代谢、生理健康的重要依据[12]。血清中TP、CREA、BUN可以作为反映动物机体蛋白质代谢和氨基酸平衡状况的重要指标[13]。血清BUN 的变化与瘤胃中氨氮浓度以及肠道中氨基酸的组成有关，可反映机体对蛋白质的利用状况，其含量的变化可对肌肉等组织的蛋白质沉积产生影响，在机体对含氮物质的利用方面具有积极作用[14-17]。全雪容等[18]研究发现，为银星竹小鼠补喂600 mg/kg APS可显著提高其血清中TP浓度，降低BUN、CREA浓度。向建洲等[19]研究发现，为大白鼠补喂400 mg/kg APS 可显著提高其血清中TP 浓度以及降低血清中BUN浓度。文月玲等[20]研究发现，每日分别为奶牛补饲10、50、90 g/头APS，其血清中TP 浓度均有所提高，BUN、CREA 浓度均有降低，能促进机体蛋白质合成。本试验中，试验组血清TP浓度与CK组相比，均有所上升，这可能是因为灌服APS 能够提高饲料的转化率，促进蛋白质的合成，同时APS 对血清中TP浓度影响程度可能与动物种类、生长环境、营养状态有关。

血清BUN与CREA主要由肾脏排泄产生，其变化可以用来评价机体肾脏功能的状况，当肾脏功能受损时，肾小球的过滤能力减弱，会造成大量的BUN、CREA滞留在血清内，导致其浓度升高[21]。本试验中，试验组全期BUN、CREA 浓度无显著变化，且呈一定的降低趋势，说明灌服APS 对奶牛机体、肾脏机能无不良影响的同时可增强肾脏功能。

血清TC、TG分别在机体肝脏、脂肪组织中合成，其含量的变化能够反映出动物体内脂代谢的情况[22-24]。在健康的生理条件下，血清中TG含量较低，当其水平异常增加时，则可能导致机体脂肪营养代谢紊乱。吴雅清等[25]研究表明，多糖类物质降血脂的机制在于能够增强机体抗氧化酶的活性，降低MDA的含量，清除体内多余的活性氧自由基，减少脂质过氧化反应。本试验中，试验组TC、TG含量与CK组相比无显著差异，60 d 时TC 还有所下降，推测是APS 能够提高机体抗氧化性能，抑制脂质的过氧化积累，从而降低血清中TC的浓度。研究发现，陈思羽等[26]分别向高脂血症大鼠灌服700 mg/kg、100 mg/kg APS，可以降低其血清中TC、TG 的浓度；杨秋霞等[27]向蛋鸡分别补饲50、100、150、200 mg/kg 和250 mg/kg APS 可不同程度降低其血清中TC、TG的浓度，这均与本试验结果一致。表明APS对血清中TC和TG具有抑制作用，其原因可能是多糖类物质改善机体脂代谢的异常，可通过影响脂质在机体内的吸收，降低TC含量；也可以通过改变与脂代谢相关的基因表达[28]；还能通过调控脂肪合成过程关键酶的活性，影响脂肪的合成[29]。

3.2 黄芪多糖对奶牛瘤胃发酵的影响

瘤胃内VFA能够为反刍动物提供60%～80%的能量[30]。APS 引起瘤胃VFA 浓度变化与瘤胃微生物区系结构的变化有关[31]。APS 可促进瘤胃内纤维素、蛋白质分解菌等有益菌的生长，增加其降解速率，有利于碳水化合物发酵，促进VFA合成，通过降低乙酸/丙酸值，调节瘤胃发酵模式趋于丙酸发酵，提高能量的转化效率[32]。Deng等[32]通过体外试验证明，75、100 mg/L黄芪提取物可以增加TVFA 产量，降低乙酸/丙酸值。Zhong等[33]研究发现，补喂15 g/kg APS后，羔羊瘤胃丙酸浓度得到显著提高，乙酸/丙酸值降低。本试验中，试验组乙酸浓度均高于CK组；APS20、APS55组丙酸、TVFA 浓度均高于CK 组；各试验组乙酸/丙酸值均低于CK 组。这可能是APS 使饲粮中更多的淀粉、纤维素和半纤维素在瘤胃内被微生物发酵产生乙酸和丙酸，提高了TVFA 的浓度，而瘤胃发酵类型趋于丙酸发酵，可能是由于纤维素与半纤维素降解率提高，瘤胃微生物获取到更多的碳水化合物，发酵产生更多的丙酸，改变了发酵类型，提高了能量的转化与利用率。

NH3-N 是饲料中蛋白质及非蛋白氮在瘤胃中的降解产物[34]，也是瘤胃内微生物合成MCP 的底物，MCP 的合成量可以反映微生物摄取和利用NH3-N 的能力[35]。姜士凯[36]提出瘤胃内NH3-N 正常浓度为5.00～31.45 mg/100 mL，在此范围内NH3-N 浓度下降表明瘤胃微生物对其利用效率提高。本试验中，试验组NH3-N浓度与此接近，但与CK组相比，APS20组与APS90组NH3-N浓度呈下降趋势，说明减少了瘤胃内氮循环过程中的氮损失。吴和龙[37]通过体外发酵试验证明，添加菌草灵芝菌糠多糖可以提高瘤胃内NH3-N浓度以及MCP含量。本试验中APS55组NH3-N 浓度和MCP 含量，与其他组相比均有所提高，可能是与一定时间内瘤胃微生物分解蛋白质的效率和合成MCP均有所增加有关。

3.3 黄芪多糖对奶牛营养物质表观消化率的影响

消化率是衡量动物消化性能的一个重要指标[38-39]。本试验中，试验组各营养物质消化率均高于CK组，其中，试验组CP 与EE 消化率的提高，原因可能是APS可通过促进瘤胃微生物增殖，提高降解各类营养物质的消化酶活性，进而导致营养物质的降解和VFA的生成[40]。同时，试验组CP 的消化率提高，还可能与APS可促进瘤胃MCP的合成有关。NDF和ADF是动物粗饲料中主要的能量来源，在瘤胃内进行分解发酵[41]。试验组NDF与ADF消化率与CK组相比有上升趋势，可能是APS通过抑制瘤胃中原虫的数量，促进瘤胃中相关分解菌的增殖，进而提高纤维素、半纤维素的利用率和乙酸浓度[5]。本试验中，试验组DM表观消化率均高于CK组，其中APS55组DM消化显著高于CK组；王义翠等[42]研究发现，5、10 g/头APS可显著提高断奶犊牛平均日采食量；冯士彬等[43]按湖羊羔羊精料3%的比例添加1 g/mL 的APS 可显著提高其DM、CP、EE表观消化率，表明APS对动物机体营养物质的消化吸收具有积极作用，可一定程度上提高动物的生产性能。侯伟革等[44]发现，向断奶仔猪补饲0.02%、0.05%、0.1% APS 后，可提高其CP、EE 表观消化率。杨新宇等[45]发现，向獭兔日粮中添加0.15% APS，其DM、OM、CP 表观消化率有提高的趋势，说明APS 提高机体对饲料利用率的同时，也因动物种类、生活环境、营养水平等原因而表现出一定的差异。

4 结论

在本试验研究条件下，灌服不同剂量APS可改善奶牛脂代谢，促进蛋白质的沉积，对奶牛肝肾功能无显著影响，同时促进奶牛瘤胃发酵和改善瘤胃发酵模式，改变瘤胃氨态氮浓度以及挥发性脂肪酸浓度，提高奶牛对营养物质的表观消化率，且每头牛以灌服55 g/d时的效果最佳。