动物营养学报    2017, Vol. 29 Issue (8): 2777-2784    PDF    
半胱胺盐酸盐对泌乳中期热应激奶牛生产性能的影响
吕中旺1,2, 刘辉2,3, 刘威2, 卜登攀2, 孙鹏2, 王加启1,2,4, 余雄1, 杨开伦1, 王志明5, 于青5     
1. 新疆农业大学动物科学学院, 乌鲁木齐 830052;
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. 北京奶牛中心, 北京 100192;
4. 农业部奶及奶制品质量监督检验测试中心(北京), 北京 100193;
5. 天津梦得集团今日健康乳业有限公司, 天津 300400
摘要: 本试验旨在研究散栏式饲养方式下,饲喂半胱胺盐酸盐对泌乳中期热应激奶牛生产性能的影响。选择48头健康荷斯坦奶牛[体重(562.25±37.85)kg,泌乳天数(123.64±10.67)d,胎次(1.23±0.42)胎,日产奶量(26.58±1.58)kg],根据体重、泌乳天数、产奶量相同或相近的原则,随机分成4组(每组12头),对照组饲喂基础饲粮,试验组分别在基础饲粮中添加半胱胺盐酸盐3、15、30 g/kg。预试期12 d,正试期30 d。结果显示:随半胱胺盐酸盐添加剂量的增加,奶牛呼吸频率和直肠温度呈显著的线性降低(P<0.05);干物质采食量、乳脂较正乳产量、能量校正乳产量、乳脂率、乳蛋白率均呈先升高后降低的显著的二次曲线变化(P<0.05),并且以添加3 g/kg组的效果较好;正试期末,3、15 g/kg组血清甲状腺素浓度显著低于对照组(P<0.05),15 g/kg组血清皮质醇浓度显著高于对照组(P<0.05)。结果提示,半胱胺盐酸盐能有效缓解散栏饲养的泌乳中期奶牛热应激,提高产奶量和乳品质,本试验条件下,饲粮中添加3 g/kg半胱胺盐酸盐较为适宜。
关键词: 半胱胺盐酸盐     热应激     产奶量     乳成分     血清激素    
Effects of Cysteamine Hydrochloride on Performance of Heat-Stressed Mid-Lactating Dairy Cows
LYU Zhongwang1,2, LIU Hui2,3, LIU Wei2, BU Dengpan2, SUN Peng2, WANG Jiaqi1,2,4, YU Xiong1, YANG Kailun1, WANG Zhiming5, YU Qing5     
1. College of Animal Science, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China;
2. State Key Laboratory of Animal Nutrition, Institute of Animal Science, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100193, China;
3. Beijing Dairy Cattle Center, Beijing 100192, China;
4. Ministry of Agriculture-Milk and Dairy Product Inspection Center (Beijing), Beijing 100193, China;
5. Jinrijiankang Dairy Co., Ltd., Tianjin Mengde Group, Tianjin 300400, China
Abstract: This study aimed at researching the effects of cysteamine hydrochloride (CSH) on performance of mid-lactating cows suffered from heat stress in free stall barn. Forty-eight healthy mid-lactation Holstein dairy cows with body weight of (562.25±37.85) kg, milk yield of (26.58±1.58) kg, (1.23±0.42) parities and (123.64±10.67) d in milk were randomly divided into 4 groups (12 cows per group). Cows in 4 groups were fed diets containing 0 (control), 3, 15 and 30 g/kg CSH in diet, respectively. The pre-trial lasted for 12 d, and the trial lasted for 30 d. The results showed as follows: with the increase of CSH supplemental level, respiratory rate and rectal temperature was linearly significantly reduced (P < 0.05); dry matter intake, 4% fat-corrected milk yield, energy-corrected milk yield, milk fat percentage and milk protein percentage were quadratically significantly change of firstly increased and then decreased (P < 0.05), and 3 g/kg group showed better effects; at the end of trial period, compared with control group, serum thyroxin concentration in 3 and 15 g/kg groups was significantly decreased (P < 0.05), and serum cortisol concentration in 15 g/kg group was significantly increased (P < 0.05). The results indicate that CSH can effectively relief heat stress of mid-lactating cows in free stall barn, and increase milk yield and milk quality. The optimum CSH supplemental level in diet is 3 g/kg under the conditions in the present study.
Key words: cysteamine hydrochloride     heat-stress     milk yield     milk composition     serum hormone    

半胱胺具有耗竭体内生长抑素,减弱其对生长激素分泌的抑制作用,能使体内生长激素和胰岛素等分泌提高;也能通过抑制多巴胺向去肾上腺素的转化过程和调控β-内咖肽的水平等提高生长激素的分泌[1]。生长激素对促进动物生长和泌乳等有重要的生理作用。近年来国内外研究证明,半胱胺可以促进家禽、猪、鱼、肉羊、水牛生长发育,有效提高其生产性能[2-7]。反刍动物饲粮中单独添加半胱胺试验研究报道较多,并且取得很多较好的成果。由于可促进乳腺发育和导管生长[8],饲喂半胱胺可提高奶牛产奶量,改善乳品质[9-10]。此外,其可提高星形细胞和神经胶质瘤细胞热休克蛋白(HSP)水平[11],减轻体外受精时热休克引起的精子损伤和卵母细胞氧化应激[12]。半胱胺盐酸盐(cysteamine hydrochloride,CSH)是采用超分子技术由β-环糊精包被的饲料添加剂。泌乳后期热应激奶牛饲喂CSH后体温降低,产奶量提高[13-14],舍饲栓系条件下,处于泌乳中期的热应激奶牛饲喂CSH后血清三碘甲腺原氨酸(T3)浓度降低,乳脂较正乳产量和乳脂率提高[15]。但CSH使用对热应激情况下奶牛泌乳性能影响效果国内外报道较少,有必要继续进行试验研究。本试验将从生产性能、呼吸频率和直肠温度等方面展开,评价在散栏饲养条件下,不同剂量CSH对泌乳中期热应激奶牛的应用效果, 这一研究成果具有一定实际应用价值,对提高奶牛营养物质有效利用和生产性能具有重要的意义。

1 材料与方法 1.1 试验材料

CSH是采用微胶囊包裹技术制得的乳白色微颗粒,主体材料为β-环状糊精,有效成分含量为30%,由上海华扩达生化科技有限公司生产。

1.2 试验动物

选择48头健康荷斯坦奶牛[体重(562. 25 ± 37.85)kg,泌乳天数(123. 64 ± 10. 67)d,胎次(1.23±0.42)胎,日产奶量(26.58±1.58)kg]为试验动物。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计(randomized block design),根据体重、胎次、泌乳阶段、产奶量相同或相近的原则,将48头奶牛随机分成4组,每组12头。对照组饲喂基础饲粮,试验组在基础饲粮中分别添加3(CSH3组)、15(CSH15组)、30 g/kg CSH(CSH30组)。预试期12 d,正试期30 d。

1.4 基础饲粮与饲养管理

基础饲粮组成及营养水平见表 1,营养水平满足或超过日产奶量25 kg的营养需要。试验牛群采用全混合日粮(TMR)形式饲喂,每天饲喂3次(06:30、13:30和18:30),采用阿菲金管道式挤奶系统,每天挤奶3次(05:00、13:00和21:00),采用散栏式饲养方式。用挡板隔开料槽,饲喂时将CSH按照每组添加剂量均匀拌于TMR中,饲喂后推1次料,自由采食,自由饮水。

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)
1.5 样品采集与指标测定 1.5.1 温湿度指数(THI)

分别在每组牛料槽中部距离地面1.5 m处安装温湿度计,每天05:30、13:30、21:30记录牛舍温度、湿度,计算THI。

THI=0.81T+(0.99T-14.3)R+46.3[16]

式中:T为温度(℃); R为相对湿度(%)。

1.5.2 呼吸频率与直肠温度

正试期前1周和正试期每周,连续3 d,每天07:30、14:00、21:30测定单头牛呼吸频率和直肠温度(包括雨天)。用计时器人工记录每分钟呼吸次数,用电子体温表测定直肠温度。

1.5.3 干物质采食量

试验期每周连续3 d,每天3次测定单头牛采食量。测定方法是逐头牛饲喂等量TMR,固定牛采食位置,让其自由采食,1.0~1.5 h时推料1次,采食2 h逐头称重剩料,计算每头牛每天采食量,同时采集TMR和每组剩料样品,将每天的样品用四分法缩样,-20 ℃存样。65 ℃烘48 h测定初水分,粉碎过20目筛,四分法缩样,取约300 g再次粉碎,过40目筛,105 ℃烘4 h测定干物质含量,计算干物质采食量。

1.5.4 产奶量及乳成分

阿菲金系统每天自动记录产奶量,挤奶时观察系统运转是否正常,做好异常情况记录。每隔7 d采集1次奶样,将早、中、晚3次的奶样按4:3:3混合,每次采集50 mL,加入重铬酸钾防腐,用FOSS乳成分分析仪及体细胞仪测定乳脂率、乳蛋白率、乳糖率和乳体细胞数,在农业部奶及奶制品质量监督检验测试中心(北京)完成。计算4%乳脂较正乳产量和能量较正乳产量。计算公式如下:

乳脂较正乳(4% FCM)产量(kg/d)=0.4×产奶量(kg/d)+15×乳脂产量(kg/d)[17]

能量校正乳(ECM)产量(kg/d)=0.327×产奶量(kg/d)+12.95×乳脂产量(kg/d)+7.20×乳蛋白产量(kg/d)[18]

1.5.5 血清激素浓度

在正试期前1 d和最后1 d,试验牛尾根采集血液,血液样品940×g、4 ℃离心15 min(CR22G离心机,HITACHI公司),分离血清。采用试剂盒测定血清激素浓度,血清皮质醇、胰岛素、三碘甲腺原氨酸、甲状腺素、甲状腺刺激激素浓度检测试剂盒均由北京北方生物技术研究所生产。

1.5.6 饲粮营养水平

粗蛋白质含量采用FOSS凯氏定氮仪测定,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量采用FOSS纤维分析仪测定,粗脂肪含量采用FOSS索氏脂肪提取仪检测,磷含量的测定采用原子吸收分光光度计法,钙含量的测定采用GB/T 13885—2003中的方法。

1.6 数据统计分析

试验数据统计利用SAS 9.2软件包中的PROC MIXED程序进行方差分析,采用图肯检验(Tukey test)进行多重比较,显著水平为P<0.05。

2 结果 2.1 THI

图 1可以看出,整个试验期除2013年8月30日之后(日平均温度降至25 ℃以下)的个别时间点外,其余时间点的THI均在68以上,日平均值均在72以上, 而奶牛适宜THI为68以下,可见处于热应激状态。

图 1 牛舍THI变化曲线 Figure 1 Changing curve of THI of cow barn
2.2 直肠温度和呼吸频率

表 2可知,随着添加剂量的增加,奶牛呼吸频率和直肠温度均呈显著的线性降低(P<0.05),CSH30组达到最低,CSH3组与对照组相比呼吸频率有所升高,但差异不显著(P>0.05),直肠温度有降低的趋势,差异也不显著(P>0.05)。

表 2 半胱胺盐酸盐对泌乳中期热应激奶牛呼吸频率和直肠温度的影响 Table 2 Effects of CSH on RR and RT of heat-stressed mid-lactating cows
2.3 干物质采食量和产奶量

CSH3、CSH15、CSH30组干物质采食量比对照组分别提高约1.55、1.02、0.37 kg/d,其中CSH3、CSH15组与对照组差异显著(P<0.05),CSH30组较之CSH3、CSH15组显著降低(P<0.05)(表 3);在处于严重热应激的第0、1、2周CSH3组虽然干物质采食量也降低,但一直高于其他组(图 2)。试验组乳脂较正乳产量和能量校正乳产量比对照组显著提高(P<0.05),但随着CSH添加剂量的升高,乳脂较正乳产量和能量校正乳产量呈显著的二次曲线变化(P<0.05)(表 3);在整个试验期,CSH3组产奶量一直保持较高水平(图 3)。

表 3 半胱胺盐酸盐对泌乳中期热应激奶牛干物质采食量和产奶量的影响 Table 3 Effects of CSH on DMI and milk yield of heat-stressed mid-lactating cows
试验周为负值表示正试期前周数。下图同。 Negative value of experimental weeks indicated weeks before experimental period. The same as below. 图 2 干物质采食量变化曲线 Figure 2 Changing curve of DMI
图 3 产奶量变化曲线 Figure 3 Changing curve of milk yield
2.4 乳成分

表 4可以看出,随着CSH添加剂量的增加,乳脂率、乳蛋白率和乳蛋白产量呈先增高后降低的显著的二次曲线变化趋势(P<0.05)。CSH3组乳脂率比对照组提高9.61%,差异显著(P<0.05),CSH15与CSH30组乳脂率相较对照组提高,但差异不显著(P>0.05)。CSH3与CSH15组乳蛋白率分别比对照组提高5.02%、3.68%,差异显著(P<0.05)。试验组乳蛋白产量均比对照组显著提高(P<0.05),且随CSH添加剂量增加呈显著的线性升高(P<0.05)。随添加剂量增加乳体细胞数呈显著的线性升高(P<0.05),但各组间差异不显著(P>0.05)。乳糖率和乳糖产量各组间没有显著差异(P>0.05)。

表 4 半胱胺盐酸盐对泌乳中期热应激奶牛乳成分的影响 Table 4 Effects of CSH on milk composition of heat-stressed mid-lactating cows
2.5 血清激素浓度

表 5可见,正试期前,各试验组和对照组间血清皮质醇、胰岛素、三碘甲腺原氨酸、甲状腺素、甲状腺刺激激素浓度没有显著差异(P>0.05)。正试期末,随CSH添加剂量的增加,血清皮质醇浓度呈先升高后降低的显著的二次曲线变化(P<0.05),血清三碘甲腺原氨酸、甲状腺素浓度呈先降低后升高的显著的二次曲线变化(P<0.05)。CSH15组血清皮质醇浓度比对照组提高27.61%,差异显著(P<0.05)。CSH3和CSH15组血清三碘甲腺原氨酸浓度比对照组降低,但差异不显著(P>0.05),血清甲状腺素浓度分别比对照组降低22.00%、25.66%,差异显著(P<0.05),这2组间差异不显著(P>0.05)。CSH15和CSH30组血清胰岛素浓度较对照组降低,但差异不显著(P>0.05)。

表 5 半胱胺盐酸盐对泌乳中期热应激奶牛血清激素浓度的影响 Table 5 Effects of CSH on serum hormone concentrations of heat-stressed mid-lactating cows
3 讨论

夏季炎热环境一直是影响泌乳奶牛生产性能的重要因素,THI是衡量环境炎热程度的有力指标,当THI大于68时奶牛就开始处于热应激状态,达到76时导致严重热应激[19],并且THI超过72后,数值每增加1产奶量下降0.2 kg[20]。本试验测得试验期牛舍内THI日平均值基本都在72以上,表明奶牛一直处于热应激环境。奶牛热应激时呼吸频率和直肠温度都会提高,本试验中添加CSH后使两者均显著降低,与沈赞明等[13]得到CSH降低奶牛直肠温度的结果一致。

胰岛素可使乳腺血流量增加,氨基酸利用率和葡萄糖摄取量提高,从而提高产奶量和乳蛋白产量[21-22]。本试验中,乳脂较正乳产量、能量校正乳产量、乳脂率、乳蛋白率均以CSH3组最高,CSH15、CSH30组相较CSH3组降低,这可能与后2组血清胰岛素浓度比对照组和CSH3组低有关。前人研究证明,半胱胺可以耗竭生长抑素,促进生长激素合成和分泌[23],生长激素的提高能促进乳腺发育,进而促进产奶量提高,并且具有提高乳脂、乳蛋白合成的能力。但有研究表明,高剂量的半胱胺可能抑制生长激素分泌[24]。本试验中当CSH添加剂量达到15、30 g/kg时,产奶量比添加剂量为3 g/kg时低,可能由于15、30 g/kg CSH抑制了生长激素分泌,导致产奶量相应地降低。

热应激环境下,为了降低产热量,奶牛甲状腺活动减弱,使血液三碘甲腺原氨酸、甲状腺素浓度降低[19],本试验中,添加3、15 g/kg CSH使血清甲状腺素浓度显著降低,血清三碘甲腺原氨酸浓度也有降低趋势,说明产热进一步减少,添加CHS有缓解奶牛热应激的作用。有研究证明,泌乳奶牛血液甲状腺激素浓度与产奶量呈负相关[25]。本试验中,随CSH添加剂量的增加血清三碘甲腺原氨酸、甲状腺素浓度呈先降低后增加,而产奶量呈先增加后降低,与上述报道一致。皮质醇是反映热应激的重要指标,目前有关热应激奶牛血液质醇浓度变化的报道不尽一致,有报道热应激的奶牛血液皮质醇浓度显著下降[26-27];另有观点认为,血液皮质醇浓度在急性热应激时呈上升趋势,而在持续热应激时则呈下降趋势[28]。前人用CSH饲喂拴系饲养的热应激奶牛对血液皮质醇浓度未产生显著影响[15]。本试验中添加3和15 g/kg CSH使血清皮质醇浓度比对照组升高,15 g/kg CSH效果显著。血液皮质醇浓度受温度和能量平衡的双重调节,其升高有利于组织修复和代谢调节,总之,其对机体抵抗有害刺激起着重要作用。

4 结论

散栏式饲养条件下,饲喂CSH能显著提高泌乳中期热应激奶牛干物质采食量、乳脂较正乳产量和能量校正乳产量,显著提高乳脂率和乳蛋白率,并且CSH在热应激奶牛上的效果具有剂量限制,本试验条件下,饲粮中添加3 g/kg CSH较为适宜。

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