2. 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;
3. 湖南畜产品质量安全协同创新中心, 长沙 410128;
4. 中国饲料工业协会, 北京 100125;
5. 北京中地种畜有限公司, 北京 100028
2. Chinese Academy of Agricultural Sciences and World Agroforestry Center Joint Lab on Agroforestry and Sustainable Animal Husbandry, Beijing 100193, China;
3. Hunan Co-Innovation Center of Animal Production Safety, Changsha 410128, China;
4. China Feed Industry Association, Beijing 100125, China;
5. Beijing Sino Farm Co. Ltd., Beijing 100028, China
硒最初被列为有毒物质，直到1957年才被认识到是一种人体和动物所必需的营养物质[1]。在动物体内，硒是谷胱甘肽过氧化物酶、5-脱碘酶的必需组成部分，同时又是体内许多蛋白质的组成成分，对动物机体抗氧化、抗应激、提高免疫力等方面起着重要的作用。调查发现，饲料牧草中硒含量低于0.05 μg/g的地区属于缺硒地区，而我国约有2/3的地区属于缺硒地区[2]，因此补硒在我国动物生产上具有重要意义。目前生产中使用较多的是无机硒 (SS)[3]，但存在易导致动物中毒[4]、不易被肠道吸收[5]、未被吸收的硒通过粪便排泄造成环境污染等问题，因此有机硒 (SO) 逐渐成为研究热点。Gong等[3]研究发现，与SS相比，饲粮中添加酵母硒可以显著提高全血和乳中的硒含量，血清中谷胱甘肽过氧化物酶 (GSH-Px)、超氧化物歧化酶 (SOD) 活性及总抗氧化能力 (T-AOC) 显著升高。Wang等[6]在奶牛饲粮中添加酵母硒发现，瘤胃中挥发性脂肪酸 (VFA) 的浓度提高，瘤胃发酵类型改变，乳中硒含量增加，且营养物质消化率提高。可见SO对奶牛的抗氧化能力和营养物质消化率有显著作用。然而，目前研究主要集中于酵母硒，对其他种类的SO研究较少。2003年，欧盟委员会发布了一种新型SO添加剂——蛋氨酸硒羟基类似物 (hydroxy-analogue of selenomethionine，HMSeBA)[7]，已证明其可作为有效的硒源补充剂用于猪、鸡饲粮中。鉴于其在奶牛生产中的应用研究鲜见报道，作用效果未知，因此，本试验旨在比较研究蛋氨酸硒羟基类似物及亚硒酸钠对泌乳中期奶牛生产性能、抗氧化性能及营养物质表观消化率的影响，为其在奶牛营养中的应用提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料蛋氨酸硒羟基类似物:硒代蛋氨酸含量为5%，硒含量为2%，由安迪苏生命科学制品 (上海) 有限公司提供；亚硒酸钠:纯度为44.7%，由河南仓化工产品有限公司提供；预混料 (不含硒) 由北京三元种业科技股份有限公司饲料分公司提供。
1.2 试验动物与试验设计试验在北京市顺义区中地种畜良种奶牛科技园进行。试验期91 d，其中预试期7 d，正试期84 d。试验采用完全随机区组设计，选取45头产奶量[(28.8±1.2) kg/d]、胎次[(2.15±0.13) 胎]、泌乳天数[(169±26) d]相同或相近的健康中国荷斯坦奶牛，随机分为3组，每组15头。基础饲粮为不添加硒的饲粮，硒含量为0.019 mg/kg。其中对照组饲喂基础饲粮, SS组饲喂基础饲粮+0.3 mg/kg亚硒酸钠, SO组饲喂基础饲粮+0.3 mg/kg蛋氨酸硒羟基类似物。
1.3 饲养管理及饲粮试验牛采用散栏式饲养方式，自由采食和饮水，每天饲喂3次 (07：30、14：00和20：30)，挤奶3次 (07：00、13：30和20：00)。蛋氨酸硒羟基类似物和亚硒酸钠每天早上添加，与玉米混合，洒在饲粮表面，保证奶牛进食完全。基础饲粮参照NRC (2001) 配制，以全混合日粮 (total mixed ration，TMR) 的形式饲喂。基础饲粮组成及营养水平见表 1。
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表 1 基础饲粮组成及营养水平 (干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis) |
每周连续3 d测定TMR采食量，同时采用四分法采集饲料样与剩料样，测定干物质 (DM) 含量，从而计算每头牛每天的干物质采食量 (DMI)。DM、有机物 (OM)、粗蛋白质 (CP)、粗脂肪 (EE)、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[9]的方法。
1.4.2 产奶量及乳成分每天记录每头奶牛的产奶量，每周采集1次新鲜奶样，按照早：中：晚=4：3：3的比例采集奶样50 mL，加入重铬酸钾防腐剂，立即送往农业部奶及奶制品质量监督检验测试中心 (北京)，采用乳成分分析仪 (MilkoScanTM FT6000) 测定乳成分。
1.4.3 血清抗氧化指标在正试期的第28、56和84天，晨饲前进行尾静脉采血30 mL，室温静置30 min，3 000×g、4 ℃离心15 min后制备血清，保存于-20 ℃冰箱备用。采用南京建成生物工程研究所的试剂盒并严格按照操作说明测定血清的总抗氧化能力 (T-AOC)、谷胱甘肽过氧化物酶 (GSH-Px) 活性、超氧化物歧化酶 (SOD) 活性及丙二醛 (MDA) 含量。
1.4.4 营养物质表观消化率在正试期的第82、83和84天，采用点收粪方法连续采集粪便，每天间隔6 h采集1次，每次采集约200 g粪便，采样完毕后，缩样至2份500 g样品，一份立刻置于-20 ℃冰箱保存，另一份加入10% 6 mol/L HCl用于测定CP含量，混匀后置于-20 ℃冰箱保存。饲粮营养物质的全肠道表观消化率采用内源指示剂法进行检测，酸不溶灰分 (AIA) 作为内标[10]，计算方法如下：
营养物质表观消化率 (%)=100×
[1-(A1×B2)/(A2×B1)]。
式中：A1为饲粮中AIA的含量；A2为粪中AIA含量；B1为饲粮中该营养物质含量；B2为粪中该营养物质含量。
1.5 统计分析试验数据采用SAS 9.3软件MIXED模块进行统计分析。统计模型中包含试验牛的随机因素和试验处理的固定因素。采用Turkey’s法进行多重比较。P < 0.05表示差异显著，0.05≤P < 0.10表示有差异显著趋势。
2 结果与分析 2.1 不同硒源对泌乳中期荷斯坦奶牛生产性能的影响由表 2可知，在整个试验期间，饲粮中添加不同硒源对奶牛的干物质采食量、产奶量、4%乳脂校正乳、能量校正乳、乳脂率、乳脂产量、乳蛋白率、乳蛋白产量、乳糖率、乳糖产量、总固形物率、总固形物产量、非脂固形物及非脂固形物产量均没有显著影响 (P > 0.05)。结果表明，饲粮中添加不同来源硒对奶牛的生产性能没有产生显著影响。
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表 2 不同硒源对泌乳中期荷斯坦奶牛生产性能的影响 Table 2 Effects of different selenium sources on performance of middle lactating Holstein dairy cows |
由表 3可知，饲粮中添加不同硒源对血清SOD活性没有显著影响 (P > 0.05)。与对照组相比，SS组和SO组血清T-AOC均升高，其中SO组显著高于对照组 (P < 0.05)，而SS组与对照组差异不显著 (P > 0.05)。SO组血清GSH-Px活性显著高于对照组 (P < 0.05)，而SS组血清GSH-Px活性与对照组没有显著差异 (P > 0.05)。此外，SO组血清MDA含量显著低于对照组 (P < 0.05)，但SS组血清MDA含量与对照组没有显著差异 (P > 0.05)。结果表明，饲粮中添加不同硒源可以提高奶牛的抗氧化性能，且蛋氨酸硒羟基类似物的效果优于亚硒酸钠。
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表 3 不同硒源对泌乳中期荷斯坦奶牛抗氧化性能的影响 Table 3 Effects of different selenium sources on antioxidant performance of middle lactating Holstein dairy cows |
由表 4可知，对照组、SS组和SO组之间的NDF、ADF和DM的表观消化率差异不显著 (P > 0.05)，但是DM的表观消化率有差异显著趋势 (P=0.09)。与对照组相比，SO组可以显著提高OM、CP及EE的表观消化率 (P < 0.05)，而SS组也可以提高OM和CP的表观消化率，但与对照组没有显著差异 (P > 0.05)。
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表 4 不同硒源对泌乳中期荷斯坦奶牛营养物质表观消化率的影响 Table 4 Effects of different selenium sources on nutrient apparent digestibility of middle lactating Holstein dairy cows |
作为动物体的必需微量元素，饲粮中添加硒对奶牛生产性能影响的报道不尽相同。本试验结果表明，饲粮中添加不同硒源对奶牛的生产性能没有影响，与Juniper等[11]和Heard等[12]的研究结果一致。此外，研究还发现硒源[13-14]及添加剂量[14]对奶牛的产奶量及乳脂、乳蛋白、乳糖含量及产量均无影响。以上试验结果说明，蛋氨酸硒羟基类似物与前人研究的SO作用效果一致，对奶牛生产性能没有影响，并且与亚硒酸钠没有显著差异。但也有研究发现饲粮中不添加硒可导致奶牛产奶量降低[15]，这可能与饲粮自身的实际硒含量有关，若饲粮自身硒含量低于奶牛的生产需要量，补硒可以满足奶牛对硒的利用从而提高生产性能，不补硒则导致生产性能下降，另外也可能与奶牛本身对硒的利用率有关。
3.2 不同硒源对泌乳中期荷斯坦奶牛抗氧化性能的影响由于的奶牛的生理状态、外在环境、健康状况及饲粮组成等多种因素，都可能造成奶牛的氧化应激[16]，氧化应激时机体的生理状态和代谢状态发生异常，对奶牛的健康具有负面影响[17]，可以导致奶牛的多种慢性疾病[18]。血清中的抗氧化指示物如T-AOC、GSH-Px和SOD等，以及氧化状态血清指标如MDA都可以反映奶牛的氧化应激状态。
GSH-Px是生物体内一种广泛存在的抗氧化含硒酶，硒作为GSH-Px的活性中心，与其发挥活性有直接关系。GSH-Px可以通过清除过氧化氢 (H2O2) 减少羟基自由基 (OH·) 产生，并将过氧基 (ROOH) 还原成相应的羟基 (ROH)，从而减轻细胞膜多不饱和脂肪酸过氧化作用，以及ROOH分解产物引起的细胞损伤[19]。研究发现，与SS相比，饲粮中添加酵母硒可以显著提高奶牛全血和血细胞中GSH-Px的活性[11, 20-21]。本试验发现，与对照组和SS组相比，SO组可以显著提高血清中GSH-Px的活性，与上述研究结果一致，表明饲粮添加蛋氨酸硒羟基类似物可以促进机体清除自由基，提高血清GSH-Px活性。
T-AOC是衡量机体抗氧化系统功能状况的综合性指标，它可以反映机体对外来刺激的代偿能力[22]。过氧化氢酶 (CAT) 可以催化H2O2分解为H2O和O2，其活性的高低反映机体脂质过氧化的程度，从而反映细胞损伤的程度[23]，而SOD的活性可以反映机体清除自由基的程度，防止自由基对细胞膜的损害[23]。Gong等[3]研究表明，与SS相比，奶牛饲粮中添加SO显著提高了血清T-AOC，显著降低了血清中MDA的含量，并且血清SOD活性有增加的趋势，Xu等[24]、Luo等[25]、Ahmad等[26]和Cao等[27]在奶牛、断奶仔猪和鸡上也得出了相同的研究结果。本试验结果表明，与对照组相比，饲粮添加蛋氨酸硒羟基类似物可以显著提高血清T-AOC，同时显著降低血清中MDA的含量。与SS组相比，SO组可以显著降低血清MDA含量，此外，还可以提高血清T-AOC，但是与SS组差异不显著。这说明饲粮中添加硒提高了机体的抗氧化能力，降低了氧化应激对机体的损害，且在本试验条件下蛋氨酸硒羟基类似物的抗氧化效果显著优于亚硒酸钠。SO组抗氧化能力高于SS组的原因之一可能是，SO比SS更易被肠道吸收[28]，且生物利用率高[29]，使得SO组血清中硒含量高于SS组。
3.3 不同硒源对泌乳中期荷斯坦奶牛营养物质表观消化率的影响研究报道，微量元素可以增加奶牛瘤胃中一些菌群和纤毛虫的数量，进而使得瘤胃消化能力增强，这也可能是添加硒能增加反刍动物营养物质消化能力的原因之一[30]。本试验发现，与对照组相比，SO组的OM、CP和EE表观消化率显著升高，DM的表观消化率有显著增加的趋势，NDF、ADF的表观消化率增加但差异不显著，与Wang等[6]研究结果相似。Shi等[31]在绵羊上也有相同发现，当饲粮中添加0.3 g/kg纳米硒，营养物质的表观消化率显著高于不添加硒的对照组，说明添加SO可以提高营养物质的消化率，这可能与SO促进奶牛瘤胃发酵有关，但是不同学者的研究结果不尽相同，这可能与试验用SO的种类不同有关。研究发现，硒缺乏导致雏鸡[32]、大鼠[33]、猪[34]等的蛋白质水解酶活性下降，这也可能是硒添加组CP表观消化率增加的原因。
本试验发现，与SS组相比，SO组的营养物质表观消化率均有不同程度地提高，但是与SS组没有显著差异。张丽娟等[30]研究发现，与添加亚硒酸钠组相比，添加酵母硒组可以显著提高奶牛对CP、NDF、ADF的表观消化率，OM、EE的表观消化率有所提高但差异不显著。虽然添加硒对某种营养物质的消化率结果不尽相同，但总体来说SO比SS更能提高泌乳奶牛营养物质的表观消化率，造成差异的原因可能是SO的吸收途径不同于SS，吸收能力更强，使得泌乳奶牛的消化能力更好。
4 结论① 饲粮中添加0.3 mg的蛋氨酸硒羟基类似物和亚硒酸钠对泌乳中期荷斯坦奶牛的DMI、产奶量及乳成分没有显著影响。
② 本研究所采用的2种硒源均可以提高泌乳奶牛的抗氧化性能和营养物质表观消化率，其中蛋氨酸硒羟基类似物的效果更好。
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