动物营养学报    2019, Vol. 31 Issue (7): 3164-3173    PDF    
围产期低能饲粮添加过瘤胃赖氨酸对初乳质量、断奶前犊牛生长性能的影响
蒋青荣1 , Debele Girma Delelesse2 , 顾鲲涛1 , 杜超3 , 马露2 , 吴鹏4 , 王建平1 , 卜登攀2     
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, 动物营养国家重点实验室, 北京 100193;
3. 石河子大学动物科技学院, 石河子 832000;
4. 东营神州澳亚现代牧场有限公司, 东营 257000
摘要: 本试验旨在研究围产期低能饲粮添加过瘤胃赖氨酸(RPL)对初乳质量、断奶前犊牛生长性能和瘤胃发酵的影响。试验采用2×2析因试验设计,即能量(产奶净能)水平设为6.40、5.73 MJ/kg DM和RPL添加水平设为0、40 g/(d·头)。选取体况和预产期相近的52头第3胎荷斯坦奶牛,分为4组,分别为基础饲粮(B)组、低能饲粮(L)组、基础饲粮+RPL(BL)组和低能饲粮+RPL(LL)组,每组13头牛。试验从预产期前21天至产后犊牛断奶结束。奶牛产后第1次泌乳时采集初乳,测定初乳中总固形物、蛋白质、脂肪和乳糖、免疫球蛋白(Ig)G、IgM和IgA含量;犊牛出生当天(1日龄)、60日龄测定体重和体尺;犊牛60日龄采集瘤胃液,测定pH、氨态氮(NH3-N)和挥发性脂肪酸(VFA)浓度。结果表明:1)围产期低能饲粮显著降低了初乳总固形物、乳糖和IgM含量(P < 0.05);围产母牛饲粮添加RPL对初乳乳糖含量有提高的趋势(P=0.068 2),对其他初乳指标无显著影响(P>0.05)。2)围产期低能饲粮显著降低了母犊60日龄体重、体高、体斜长和胸围(P < 0.05),显著降低了公犊60日龄体斜长和初生胸围(P < 0.05)。围产母牛饲粮添加RPL有降低公犊60日龄体重的趋势(P=0.073 0)。3)围产期低能饲粮显著降低了母犊初生体躯指数(P < 0.05),对母犊60日龄体躯指数有升高的趋势(P=0.059 6),对公犊初生体躯指数有降低的趋势(P=0.099 1),提高了公犊60日龄体躯指数(P < 0.05),降低了公犊60日龄体长指数(P < 0.05)。围产母牛饲粮添加RPL对公、母犊体尺指数没有显著影响(P>0.05)。4)围产期低能饲粮显著降低了犊牛瘤胃液中总挥发性脂肪酸、乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸浓度(P < 0.05)。围产母牛饲粮添加RPL对犊牛瘤胃发酵指标无显著影响(P>0.05)。5)围产母牛饲粮能量水平与添加RPL对奶牛初乳质量指标、断奶前犊牛体重、体尺指标、体尺指数和瘤胃发酵指标均不存在交互作用(P>0.05)。综上所述,围产期低能饲粮降低了奶牛初乳质量、断奶前犊牛体重、体尺及体尺指数和瘤胃发酵指标;围产期母牛饲粮添加RPL对奶牛初乳质量和断奶前犊牛体重、体尺及体尺指数和瘤胃发酵无不利影响;围产期低能饲粮中添加RPL并不能替代正常标准能量水平饲粮。
关键词: 低能饲粮    过瘤胃赖氨酸    初乳质量    生长性能    瘤胃发酵    
Effects of Diets with Low Energy Level and Rumen-Protected Lysine Supplementation for Perinatal Period on Colostrum Quality, Growth Performance of Pre-Weaning Calves
JIANG Qingrong1 , Debele Girma Delelesse2 , GU Kuntao1 , DU Chao3 , MA Lu2 , WU Peng4 , WANG Jianping1 , BU Dengpan2     
1. College of Animal and Technology, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, China;
2. Institute of Animal Science, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100193, China;
3. College of Animal and Technology, Shihezi University, Shihezi 832000, China;
4. Dongying Shenzhou AustAsia Modern Dairy Farm Co., Ltd., Dongying 257000, China
Abstract: This experiment was conducted to investigate the effects of diets with low energy level and rumen-protected lysine (RPL) for perinatal period on colostrum quality of cows, growth performance and rumen fermentation of pre-weaning calves. This experiment was used a 2×2 factorial design, including net energy for lactating cow (NEL, 6.40 and 5.73 MJ/kg DM) and RPL (0 and 40 g/d per head). Fifty-two Holstein cows in 3 parities were blocked by body score and predicted calving date and randomly assigned to 1 of 4 groups. Cows were fed in the four groups including a basal diet (B), a low energy diet (L), the basal diet supplemented with RPL (BL) and the low energy diet supplemented with RPL (LL), respectively. The experiment was lasted from day 21 before expected date of calving of cows to weaning of calves after calving. The colostrum was collected during the first milking time after giving birth, and the contents of total solids, protein, fat and lactose, immunoglobulin (Ig) G, IgM and IgA were measured. Body weight and body side were measured on birth (1 days of age) and 60 days of age. Rumen liquid was collected on 60 days of age to measure pH, ammonia nitrogen (NH3-N) and volatile fatty acid (VFA) concentrations. The results showed as follows:1) diets with low energy level for perinatal period significantly decreased total solid, lactose and IgM contents in the colostrum (P < 0.05); RPL supplementation in diets for perinatal period had an increasing trend on lactose content in the colostrum (P=0.068 2) and had no significant effects on others (P>0.05). 2) Diets with low energy level for perinatal period significantly decreased body weight, body height, body length and chest girth of female calves at 60 days of age (P < 0.05), and significantly increased body weight of male calves at 60 days of age and chest girth of male calves at birth (P < 0.05). RPL supplementation in diets for perinatal period had a decreasing trend on body weight of male calves at 60 days of age (P=0.073 0). 3) Diets with low energy level for perinatal period significantly decreased body structure index of female calves at birth (P < 0.05), had an increasing trend on body structure index of female calves at 60 days of age (P=0.059 6), had a decreasing trend on body structure index of male calves at birth (P=0.099 1), significantly increased body structure index of male calves at 60 days of age (P < 0.05), and significantly decreased body length index of male calves at 60 days of age (P < 0.05); RPL supplementation in diets for perinatal period had no significant effects on body structure index, body length index and chest girth index of female calves and body side index of calves (P>0.05). 4) Diets with low energy level for perinatal period significantly decreased total volatile fatty acids, acetic acid, propionic acid, isobutyric acid, butyric acid, isovaleric acid and valeric acid concentrations in the rumen liquid of calves (P < 0.05); RPL supplementation in diets for perinatal period had no significant effects on rumen fermentation indexes of calves (P>0.05). 5) No interaction was observed between dietary energy level and RPL supplementation on colostrum quality of cows, body weight and body side, body side indexes and rumen fermentation indexes of pre-weaning calves (P>0.05). In conclusion, diets with low energy level for perinatal period decreases the colostrum quality of cows, body weight and body side, body side indexes and rumen fermentation of pre-weaning calves; RPL supplementation in diets for perinatal period has no harmful effect on the colostrum quality of cows, body weight and body side, body side indexes and rumen fermentation of pre-weaning calves; diets with low energy level and RPL supplementation for perinatal period cannot instead of basal diets with normal standardized energy level.
Key words: low energy diet    rumen-protected lysine    colostrum quality    growth performance    rumen fermentation    

围产期是奶牛饲养过程中的一个重要阶段,不仅关系着牧场的生产效益,而且影响着牧场未来的发展潜力[1-2]。围产期母体营养状态可以改变胎盘的生长和血管发育[3]以及奶牛乳腺的发育[4],进而影响子代胚胎时期的基因表达和初乳质量,最后影响到其对各种营养的利用效率[5],从而对后代的体重、体尺和瘤胃发育等产生长远的影响。饲粮中的能量和赖氨酸水平是重要的营养因素。据报道,围产期奶牛饲喂低能饲粮提高了下一泌乳期奶产量、乳糖含量,降低了乳脂含量[6],而马书林等[7]研究却得出了相悖的结果。Gao等[8]研究发现围产期奶牛饲喂低能饲粮,降低了犊牛初生体重、体长、体高等指标。Spiegler等[9]报道降低围产期奶牛的饲粮能量水平,对犊牛的初生体重没有显著影响。研究表明,过瘤胃赖氨酸(RPL)可提高奶牛奶产量及乳脂肪、乳蛋白质含量[10-12],提高平均日增重及营养物质在小肠的消化率等[13]。目前饲粮能量对奶牛和犊牛的影响还没有统一的结论,RPL的研究多集中在奶牛奶产量、乳成分等方面,围产期低能饲粮添加RPL对初乳质量、断奶前犊牛生长性能和瘤胃发酵的影响尚未见报道。通过调节围产期母牛营养,改善后代的初生生长性能,比直接调控生长期动物营养更节约成本,且低能饲粮可有效利用较多粗饲料原料,降低奶牛饲养成本。目前国外大量牧场围产前期奶牛饲喂低能饲粮,但国内奶牛场还普遍采用中、高能饲粮[14-15]。因此,本试验旨在探讨围产期低能饲粮中添加RPL对初乳质量和断奶前犊牛生长性能及瘤胃发酵影响,以期为国内围产期通过使用低能饲粮提高断奶前犊牛生长发育及添加剂合理利用提供依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

本试验所使用的RPL购自北京乳美特技术咨询有限公司,其有效成分赖氨酸的含量为55%,过瘤胃率为44%。

1.2 试验动物与饲养管理

试验采用2×2析因试验设计,即能量(产奶净能)水平设为6.40、5.73 MJ/kg DM,RPL添加水平设为0、40 g/(d·头)。选取体况和预产期相近的52头第3胎荷斯坦奶牛,分为4组,分别为基础饲粮(B)组、低能饲粮(L)组、基础饲粮+RPL(BL)组和低能饲粮+RPL(LL)组,每组13头牛。试验从预产期前21天至犊牛断奶结束。奶牛饲喂在通风良好、清洁干燥的圈舍中。每天饲喂2次(09:00和18:00),自由采食,自由饮水。每天上午饲喂之前,用50 g玉米粉与40 g RPL混合均匀后撒在全混合日粮(TMR)表面,保证试验牛完全采食。犊牛的饲养管理按照牧场的日常管理程序及常规免疫程序进行。

1.3 试验饲粮

试验所用的基础饲粮参照NRC(2001)[16]奶牛营养需要推荐水平配制,低能饲粮在基础饲粮基础上降低泌乳净能10%配制,奶牛饲粮组成及营养水平见表 1。根据奶牛的饲粮情况将犊牛分入相应的组中,犊牛开食料组成及营养水平见表 2

表 1 奶牛饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of cows' diets (DM basis)
表 2 犊牛开食料组成及营养水平(干物质基础) Table 2 Composition and nutrient levels of calves starter' diets (DM basis)
1.4 测定指标和方法 1.4.1 初乳

于奶牛产后(30~60 min)第1次泌乳时,采集50 mL初乳,加重铬酸钾防腐剂,分装至10 mL离心管中,保存在-20 ℃冰箱中待测。将初乳样以1 : 3比例稀释后用丹麦福斯(Foss)乳成分自动分析仪测定样品中总固形物、蛋白质、脂肪和乳糖的含量。采用YO40多功能酶标仪和酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒测定初乳中免疫球蛋白(Ig)G、IgM和IgA含量,试剂盒购自北京博通兴业生物科技有限公司。

1.4.2 犊牛体重、体尺指标和体尺指数

分别于出生当天(记为1日龄)、60日龄测定每头犊牛体重、体高、体斜长、胸围。计算体躯指数、体长指数和胸围指数,计算公式如下:

体躯指数(%)=[胸围(cm)/体斜长(cm)]×100;

体长指数(%)=[体斜长(cm)/体高(cm)]×100;

胸围指数(%)=[胸围(cm)/体高(cm)]×100。

1.4.3 瘤胃液

于犊牛60日龄时,每组随机选取4头(公母各2头)晨饲后1~2 h用口腔瘤胃液采样器采集50 mL瘤胃液,用4层纱布过滤后,立即用便携式pH计测定pH,然后分装至2 mL冻存管中,液氮保存。按照《反刍动物营养学研究方法》[17]中的方法测定瘤胃液氨态氮(NH3-N)和挥发性脂肪酸(VFA)浓度,计算总挥发性脂肪酸(TVFA)浓度。

1.5 统计分析

采用SAS 9.4统计软件Proc MIXED模型进行方差分析,以最小二乘平均值表示统计结果。试验奶牛和犊牛为随机效应,能量水平、RPL以及它们的交互作用为固定效应,采用Tukey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 2.1 围产期低能饲粮添加RPL对奶牛初乳质量的影响

表 3可知,围产期母牛饲喂低能饲粮显著减少了初乳总固形物和乳糖含量(P<0.05),添加RPL对初乳乳糖含量有提高的趋势(P=0.068 2),对初乳总固形物含量无显著影响(P>0.05)。饲粮能量水平和RPL对初乳蛋白质和脂肪含量无显著影响(P>0.05)。围产期母牛饲喂低能饲粮显著降低了初乳IgM含量(P<0.05),对初乳IgG和IgA含量无显著影响(P>0.05),添加RPL对初乳IgM、IgG和IgA含量无显著影响(P>0.05)。饲粮能量水平与RPL对奶牛初乳质量指标不存在交互作用(P>0.05)。

表 3 围产期低能饲粮添加RPL对奶牛初乳质量的影响 Table 3 Effects of diets with low energy level and RPL supplementation for perinatal period on colostrum quality of cows

表 5可知,围产期低能饲粮对公犊初生体重和初生体高没有显著影响(P>0.05),显著降低了公犊60日龄体斜长和初生胸围(P<0.05)。添加RPL有降低公犊60日龄体重的趋势(P=0.073 0),对公犊体高、体斜长和胸围无显著影响(P>0.05)。

表 5 围产期低能饲粮添加RPL对断奶前公犊牛体重、体尺指标的影响 Table 5 Effects of diets with low energy and RPL supplementation for perinatal period on body weight and body side indexes of pre-weaning male calves
2.2 围产期低能饲粮添加RPL对断奶前犊牛体重、体尺指标的影响

表 4可知,围产期低能饲粮对母犊初生(1日龄)体重、初生体高、初生体斜长无显著影响(P>0.05),显著降低了60日龄体重、60日龄体高、60日龄体斜长和初生、60日龄胸围(P<0.05)。母犊体重、体斜长、体高和胸围不受添加RPL的影响(P>0.05)。

表 4 围产期低能饲粮添加RPL对断奶前母犊牛体重、体尺指标的影响 Table 4 Effects of diets with low energy level and RPL supplementation for perinatal period on body weight and body side indexes of pre-weaning female calves

围产期饲粮能量水平与RPL对断奶前犊牛体重、体尺指标不存在交互作用(P>0.05)。

2.3 围产期低能饲粮添加RPL对断奶前犊牛体尺指数的影响

表 6可知,围产期低能饲粮显著降低了母犊初生体躯指数(P<0.05),对母犊60日龄体躯指数有升高的趋势(P=0.059 6)。围产期低能饲粮对母犊初生、60日龄体长指数和胸围指数均无显著影响(P>0.05)。围产期饲粮添加RPL对母犊体躯指数、体长指数和胸围指数无显著影响(P>0.05)。

表 6 围产期低能饲粮添加RPL对断奶前母犊牛体尺指数的影响 Table 6 Effects of diets with low energy level and RPL supplementation for perinatal period on body side indexes of pre-weaning female calves

表 7可知,围产期低能饲粮对公犊初生体躯指数有降低的趋势(P=0.099 1),提高了公犊60日龄体躯指数(P<0.05),降低了公犊60日龄体长指数(P<0.05)。围产期饲粮添加RPL对公犊体尺指数没有显著影响(P>0.05)。

表 7 围产期低能饲粮添加RPL对断奶前公犊牛体尺指数的影响 Table 7 Effects of diets with low energy and RPL supplementation for perinatal period on body side indexes of pre-weaning male calves

围产期母牛饲粮能量水平与RPL对断奶前犊牛体尺指数不存在交互作用(P>0.05)。

2.4 围产期低能饲粮添加RPL对断奶前犊牛瘤胃发酵的影响

表 8可知,围产期母牛饲粮能量水平和RPL对pH、NH3-N浓度和乙酸/丙酸没有显著影响(P>0.05)。围产期母牛低能饲粮显著降低了断奶前犊牛瘤胃液中TVFA、乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸的浓度(P<0.05)。TVFA、乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸浓度不受RPL的影响(P>0.05)。围产期母牛饲粮能量水平与RPL对断奶前犊牛瘤胃发酵不存在交互作用(P>0.05)。

表 8 围产期低能饲粮添加RPL对断奶前犊牛瘤胃发酵的影响 Table 8 Effects of diets with low energy and RPL supplementation for perinatal period on rumen fermentation of pre-weaning calves
3 讨论 3.1 围产期低能饲粮添加RPL对奶牛初乳质量的影响

初乳不仅为新生犊牛提供重要的营养物质,而且使其获得被动免疫,提高抗病能力。围产期奶牛的饲养管理与营养水平对初乳质量的好坏有着重要的影响[18]。Nowak等[19]选择产前56天的奶牛饲喂高能饲粮或低能饲粮直到产前7天,之后2组饲喂相同的围产牛饲粮和泌乳牛饲粮直到产后21天,结果能量水平没有影响初乳成分和免疫球蛋白含量,而本试验中,围产期低能饲粮降低了初乳总固形物、乳糖和IgM含量,不影响初乳脂肪、蛋白质及IgG、IgA含量,二者结果的不完全一致可能是前者在分娩前7天已恢复正常饲粮能量水平,而本试验低能饲粮一直饲喂到分娩前所致。但本试验的研究结果与王贤东等[20]对伊犁马的报道一致。笔者未查到围产期添加RPL对奶牛初乳质量的影响,Heo等[21]和Yang等[22]以猪为模型,研究饲粮能量水平和赖氨酸对母猪产后第2天采集的初乳成分的影响,结果发现低能量水平降低了初乳脂肪和乳糖含量,添加赖氨酸可以提高初乳总固形物和蛋白质含量,本试验研究结果与其不完全一致,可能是因为不同物种对氨基酸的吸收利用不同,也可能是因为分娩前奶牛营养优先供给子宫,而分娩后营养优先供给乳房,初乳采集的时间不同所致,本试验采集分娩后第1次挤的初乳(产后不超过1 h),而Heo等[21]和Yang等[22]采集的是分娩后第2天的初乳。

3.2 围产期低能饲粮添加RPL对断奶前犊牛体重、体尺指标和体尺指数的影响

体重和体尺是犊牛生长性能的重要指标,与很多重要的经济性状有密切的关系[23]。Gao等[8]研究高(6.48 MJ/kg)、中(5.88 MJ/kg)、低(5.25 MJ/kg)能量的围产期饲粮对新生犊牛生长性能的影响,结果表明低能组犊牛初生体重、体高、体斜长、胸围等与中能组差异不显著,与高能组差异显著。张志宏[24]研究了围产期不同能量水平对断奶前犊牛生长性能的影响,结果发现低能组(5.25 MJ/kg)犊牛初生体重、体斜长与中能组(5.88 MJ/kg)差异不显著,初生体高、胸围与中能组差异显著,低能组60日龄体重、体高与中能组差异显著,60日龄体斜长、胸围与中能组差异不显著,且低能组60日龄体重、体尺始终低于中能组犊牛。本试验中,低能饲粮显著降低了母犊60日龄体重、体高、体斜长、胸围和公犊60日龄体斜长,有降低公犊60日龄体重的趋势,与上述试验结果一致。这表明围产期奶牛饲粮能量水平可以通过母体效应影响断奶前犊牛的生长状况。能量对母犊与公犊体尺指标的影响不同可能是因为低能饲粮对胎儿发育有一定的限制作用,公、母犊牛出生后采食牛奶和开食料,营养充足,出现补偿现象,可能是公犊补偿生长能力更强所致。

3.3 围产期低能饲粮添加RPL对断奶前犊牛瘤胃发酵的影响

犊牛的瘤胃需要经历从吸收利用葡萄糖到吸收短链脂肪酸的巨大转变,而这种发育与瘤胃上皮细胞分化、增殖有直接关系[25]。瘤胃上皮细胞在胎儿期开始分化,直到出生时,分化仍未完成,而胎儿期瘤胃上皮的发育依赖于母体的葡萄糖含量,出生后瘤胃发育与饲喂条件直接相关[25]。因此,出生后在相同的饲喂条件下,犊牛瘤胃发育与胎儿时期母体的营养有一定的相关性。瘤胃pH是评价瘤胃发酵状况的基本指标,主要受唾液、饲粮及其降解物的碱化和缓冲的影响。本试验中围产期母牛低能饲粮和RPL没有影响瘤胃pH。瘤胃微生物发酵所需要的氮主要来源于NH3-N,它为微生物提供18%~100%的氮源[26]。瘤胃内NH3-N适宜浓度为6.3~27.5 mg/dL[26]。本试验中NH3-N浓度不受围产期母牛饲粮能量和RPL的影响,处于正常的NH3-N浓度范围内。反刍动物的能量代谢不同于其他单胃动物,主要靠瘤胃微生物发酵产生的乙酸、丙酸和丁酸等VFA供能,是衡量瘤胃发育成熟度的重要指标[27]。本试验结果表明,围产期低能饲粮显著降低了断奶前犊牛瘤胃液中TVFA、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸等浓度,添加RPL并未影响断奶前犊牛的瘤胃发酵。

4 结论

① 围产期低能饲粮降低了奶牛初乳质量、断奶前犊牛体重、体尺及体尺指数和瘤胃发酵指标。

② 围产母牛饲粮添加RPL对奶牛初乳质量和断奶前犊牛体重、体尺及体尺指数和瘤胃发酵无不利影响。

③ 围产期低能饲粮中添加RPL并不能替代正常标准能量水平饲粮。

致谢: 感谢山东东营神州澳亚牧场的所有领导和员工对本试验的配合和支持,同时也要感谢王芳、高胜涛、黄万里等实验室成员在试验进行过程中给予的帮助
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