动物营养学报 >

2024 , Vol. 36 >Issue 1: 352 - 359

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.032

研究论文

生物素对荷斯坦奶牛泌乳性能、养分消化和瘤胃发酵的影响

  • 郭天雄 ,
  • 周则闻 ,
  • 安静 ,
  • 王聪 , * ,
  • 刘强 ,
  • 郭刚 ,
  • 张亚伟
展开
  • 山西农业大学动物科学学院,太谷 030801
* 王聪,教授,博士生导师,E-mail:

郭天雄(1999—),男,山西吕梁人,硕士研究生,研究方向为反刍动物营养。E-mail:

Copy editor: 田艳明

收稿日期: 2023-08-07

  网络出版日期: 2024-01-12

基金资助

中央引导地方科技发展资金项目(YDZJSX2022A047)

山西省现代农业牛产业技术体系建设项目(2023CYJSTX13)

收起

Effects of Biotin on Lactation Performance, Nutrient Digestion and Rumen Fermentation of Holstein Dairy Cows

  • GUO Tianxiong ,
  • ZHOU Zewen ,
  • AN Jing ,
  • WANG Cong , * ,
  • LIU Qiang ,
  • GUO Gang ,
  • ZHANG Yawei
Expand
  • College of Animal Science, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China
* professor, E-mail:

Received date: 2023-08-07

  Online published: 2024-01-12

Fold

摘要

本试验旨在研究生物素对荷斯坦奶牛泌乳性能、养分消化和瘤胃发酵的影响。选取产奶量、胎次和泌乳天数相近的荷斯坦奶牛48头,随机分为4组,分别在基础饲粮中添加0(对照组)、10、20和30 mg/d的生物素,每组12头牛。预试期20 d,正试期60 d。正试期间,记录每头牛每天的采食量和产奶量,采集饲粮、奶、粪便、瘤胃液和血液样品,测定乳成分含量、养分表观消化率、瘤胃发酵参数和血液指标。结果表明:随着生物素添加水平的提高,奶牛干物质采食量无显著变化(P>0.05);产奶量、乳脂肪和乳蛋白质产量、乳脂肪含量以及饲料效率呈线性提高(P<0.05);各养分表观消化率呈线性提高(P<0.05);瘤胃pH和乙酸/丙酸值呈线性降低(P<0.05);瘤胃总挥发性脂肪酸、乙酸和丙酸含量呈线性提高(P<0.05);瘤胃嗜淀粉瘤胃杆菌、溶纤维丁酸弧菌、白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、总细菌和总真菌数量呈线性提高(P<0.05);血清葡萄糖、甘油三酯和胰岛素含量无显著变化(P>0.05),血清非酯化脂肪酸和β-羟丁酸含量呈线性降低(P<0.05),血清生物素含量呈线性提高(P<0.05)。由此可见,补充生物素改善了奶牛泌乳性能、养分消化和瘤胃发酵,推荐生物素添加水平为20 mg/d。

关键词： 生物素; 奶牛; 产奶性能; 养分消化; 瘤胃发酵

本文引用格式

郭天雄 , 周则闻 , 安静 , 王聪 , 刘强 , 郭刚 , 张亚伟 . 生物素对荷斯坦奶牛泌乳性能、养分消化和瘤胃发酵的影响[J]. 动物营养学报, 2024 , 36(1) : 352 -359 . DOI: 10.12418/CJAN2024.032

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of biotin on lactation performance, nutrient digestion and rumen fermentation of Holstein dairy cows. Forty-eight Holstein dairy cows with similar milk yield, parity and lactation days were randomly divided into 4 groups which supplemented with 0 (control group), 10, 20 and 30 mg/d biotin in the basal diet, respectively, with 12 cows in each group. The pre-trial period lasted for 20 days and the experimental period lasted for 60 days. During the trial, the daily feed intake and milk production of each cow were recorded, and the samples of diet, milk, feces, rumen fluid and blood were collected to determine the milk composition content, nutrient apparent digestibility, rumen fermentation parameters and blood indexes. The results showed that, with the increase of biotin supplemental level, the dry matter intake of dairy cows had no significant change (P>0.05); the milk yield, milk fat and milk protein yields, milk fat content and feed efficiency were linearly increased (P<0.05); the apparent digestibility of each nutrient was linearly increased (P<0.05); the rumen pH and acetate to propionate ratio were linearly decreased (P<0.05); the contents of total volatile fatty acids, acetate and propionate in rumen were linearly increased (P<0.05); the numbers of Ruminobacter amylophilus, Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminococcus albus, Ruminococcus flavefaciens, total bacteria and total fungi in rumen were linearly increased (P<0.05); and the contents of glucose, triglyceride and insulin in serum had no significant changes (P>0.05), the contents of non-esterification fatty acid and β-hydroxybutyric acid in serum were linearly decreased (P<0.05), and the biotin content in serum was linearly increased (P<0.05). In conclusion, biotin supplementation can improve lactation performance, nutrient digestion and rumen fermentation of dairy cows, and the recommended biotin supplemental level is 20 mg/d.

Key words： biotin; dairy cows; lactation performance; nutrient digestibility; rumen fermentation

生物素(biotin)是羧化酶的辅酶,参与蛋白质、脂肪和碳水化合物的代谢,是反刍动物瘤胃丙酸产生和肝脏糖异生代谢的必需因子[1]。高产奶牛葡萄糖供应不足是营养代谢病发病率高的主要原因,这是生产中面临的关键问题。饲粮中补充的生物素在瘤胃中的降解率约为45.2%[2],反刍动物生产中可以使用不包被生物素添加剂[3]。研究发现,泌乳奶牛补充生物素,乳产量和乳成分含量提高[3-4]。泌乳性能的正向反映可能与生物素对血液葡萄糖含量和瘤胃丙酸产量的调控有关。据报道,围产期或泌乳早期奶牛补充生物素,血液葡萄糖含量提高,血液非酯化脂肪酸(NEFA)含量降低[4-5]。早期的体外试验发现,瘤胃液中添加生物素,纤维和淀粉降解菌数量增加,纤维降解率提高[6⇓-8]。近期的研究发现,奶牛补充生物素,瘤胃挥发性脂肪酸(VFA)摩尔百分比和乙酸/丙酸值无显著变化[9-10],但是,这2项试验中没有测定总挥发性脂肪酸(TVFA)含量。因此,有必要探究补充生物素对奶牛瘤胃VFA产量和微生物数量的影响,以明确生物素对牛瘤胃发酵的调控特点。本试验通过在荷斯坦奶牛饲粮中添加不同水平生物素,研究其对奶牛泌乳性能、养分消化、瘤胃VFA产量、微生物数量和血液指标的影响,以明确生物素对泌乳性能的调控特点及机制,为解决高产奶牛葡萄糖供应不足提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验于2022年4—6月在山西晋中祁县泓润牧业有限公司完成。该公司养殖泌乳奶牛560头,日平均单产奶量为39 kg。试验选取体重[(638.0±51.7) kg]、胎次[(2.03±0.65)胎]、泌乳天数[(83.6±23.7) d]和平均产奶量[(35.7±15.3) kg/d]相近的荷斯坦奶牛48头,依据随机区组设计分为4组,分别在基础饲粮中添加0(对照组)、10、20和30 mg/d的生物素,每组12头牛。
试验用基础饲粮依据NRC(2001)[11]配制(其组成及营养水平见表1),饲粮中生物素含量采用高效液相色谱法测定,各养分含量依据AOAC(2006)[12]和Van Soest等[13]的方法测定。试验用生物素为饲料级,纯度98%,购于上海某科技发展有限公司,添加水平依据Chen等[3]的报道确定。
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)%

项目Items 含量Content
原料Ingredients
玉米青贮Corn silage 26.00
苜蓿干草Alfalfa hay 11.60
燕麦草Oat hay 12.40
玉米Corn 25.60
麸皮Wheat bran 6.00
豆粕Soybean meal 9.00
菜籽粕Rapeseed meal 2.60
棉籽粕Cottonseed meal 5.00
碳酸氢钙Ca(HCO3)2 0.50
氯化钠NaCl 0.50
磷酸氢钙CaHPO4 0.30
预混料Premix1) 0.50
合计Total 100.00
营养水平Nutrient levels2)
有机物OM 95.60
粗蛋白质CP 16.10
粗脂肪EE 5.73
中性洗涤纤维NDF 37.38
酸性洗涤纤维ADF 18.94
钙Ca 0.70
磷P 0.41
生物素Biotin/(mg/kg) 0.28
泌乳净能NEL/(MJ/kg) 6.71

1)每千克预混料含有 One kg premix contained the following:Fe 20 000 mg,Cu 1 600 mg,Mn 8 000 mg,Zn 7 500 mg,I 120 mg,Se 60 mg,Co 20 mg,VA 820 000 IU,VD 300 000 IU,VE 10 000 IU。

2)泌乳净能依据NRC(2001)[11]计算,泌乳净能(MJ/kg)=[0.024 5×饲粮可消化总养分(%)-0.12]×4.184,其余为实测值。NEL was calculated according to NRC (2001)[11], and NEL(MJ/kg)=[0.024 5×TDN(%)-0.12]×4.184, while the others were measured values.

试验牛饲养于同一圈舍,每日饲喂2次,挤奶3次,自由采食和饮水,饲喂时上颈枷。早晨饲喂前,将生物素与约500 g全混合日粮(TMR)混匀,待牛全部采食后再喂剩余饲粮。饲养试验期包括20 d预试期和60 d正试期。

1.2 采食量、产奶量和乳成分测定

正试期间,每天记录每头牛的喂料量与剩料量,计算干物质采食量(DMI)。记录每头牛每天产奶量;每隔10 d,采集每头牛3次挤奶的奶样,以牛为单位,依据产奶量,将3次奶样混合成1个样品,保存于装有2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇的100 mL奶样瓶中,用红外乳品分析仪测定乳脂肪、乳蛋白质和乳糖含量。

1.3 TMR和粪样的采集与测定

正试期间,每隔10 d,采集奶牛TMR样1次,于-20 ℃保存。正试期第52~57天,以8 h为间隔,直肠采集每头牛每天粪便样品3次,每次约200 g,于-20 ℃保存。试验结束后,TMR和粪样在65 ℃条件下烘至恒重,粉碎过1 mm筛。依据AOAC(2006)[12],样品中干物质(DM)含量采用恒温干燥法(105 ℃和3~4 h)测定,粗蛋白质(CP)含量采用凯氏定氮法测定,酸不溶性灰分(AIA)为样品用2 mol/L盐酸溶解后的剩余物。样品中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量依据Van Soest等[13]的方法测定,其中NDF的测定中使用了α-淀粉酶和亚硫酸钠。养分表观消化率依据内源指示剂法测定,计算公式如下:

某养分表观消化率(%)=100-[(TMR中AIA含量×粪中某养分含量)/(粪中AIA含量×TMR中某养分含量)]×100。

1.4 瘤胃液样品的采集与测定

正试期第58和59天,早晨饲喂后3 h,用胃管采样器采集每头牛瘤胃液样品约100 mL。为避免唾液污染,弃掉先采集的约200 mL液体。瘤胃液样品立即测定pH,然后用纱布过滤,滤液分2份。一份保存于-20 ℃,用气相色谱仪,采用内标法测定VFA含量[12];另一份保存于-80 ℃,采用荧光定量PCR法测定各微生物数量,微生物引物由某公司合成,PCR反应体系依据试剂盒说明书设定。

1.5 血液样品的采集与测定

正试期第30和60天,早晨挤奶后、饲喂前,通过尾静脉采集每头牛血液样品约15 mL,在4 ℃、2 000×g条件下离心15 min制备血清,于-20 ℃保存。依据试剂盒说明书,采用血液分析仪测定血清中葡萄糖、甘油三酯、NEFA、β-羟丁酸(BHB)、胰岛素(INS)和生物素含量。

1.6 数据统计分析

采用SPSS 22.0统计软件中的ANOVA过程对试验数据进行单因素方差分析,并采用Duncan氏法进行组间多重比较,结果以平均值和均值标准误(SEM)表示,P<0.05为差异显著。

2 结果

2.1 生物素对荷斯坦奶牛泌乳性能的影响

由表2可知,随着生物素添加水平的提高,奶牛DMI、乳糖产量、乳蛋白质含量和乳糖含量无显著变化(P>0.05),实际产奶量、4%乳脂校正奶产量、乳脂肪产量、乳蛋白质产量、乳脂肪含量和饲料效率(FE)呈线性提高(P<0.05)。10和20 mg/d生物素添加组实际产奶量显著高于对照组(P<0.05),与30 mg/d生物素添加组差异不显著(P>0.05)。20 mg/d生物素添加组4%乳脂校正奶产量最高,显著高于其他组(P<0.05);10和30 mg/d生物素添加组次之,显著高于对照组(P<0.05)。20和30 mg/d生物素添加组乳脂肪和乳蛋白质产量显著高于对照组(P<0.05),与10 mg/d生物素添加组差异不显著(P>0.05)。20和30 mg/d生物素添加组乳脂肪含量显著高于对照组和10 mg/d生物素添加组(P<0.05)。3个生物素添加组FE均显著高于对照组(P<0.05)。
表2 生物素对荷斯坦奶牛泌乳性能的影响

Table 2 Effects of biotin on lactation performance of Holstein dairy cows

项目
Items		 生物素添加水平
Biotin supplemental levels/(mg/d)		 SEM P值P-value
0(对照
Control)		 10 20 30 处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
干物质采食量DMI/(kg/d) 22.96 23.48 23.25 22.75 0.123 0.071 0.352 0.869
产奶量Milk yield/(kg/d)
实际产奶量Actual milk yield 37.22b 39.86a 41.04a 39.33ab 0.513 0.023 0.023 0.137
4%乳脂校正奶产量4% FCM yield 34.52c 37.61b 40.34a 38.37b 0.366 0.006 0.001 0.171
乳脂肪产量Milk fat yield 1.31b 1.44ab 1.59a 1.51a 0.020 0.027 0.001 0.300
乳蛋白质产量Milk protein yield 1.14b 1.21ab 1.29a 1.24a 0.010 0.017 0.004 0.183
乳糖产量Lactose yield 1.94 2.05 2.22 2.16 0.076 0.051 0.062 0.176
乳成分含量Milk composition content/%
乳脂肪Milk fat 3.52b 3.62b 3.89a 3.84a 0.044 0.001 0.001 0.742
乳蛋白质Milk protein 3.06 3.07 3.14 3.10 0.019 0.170 0.169 0.660
乳糖Lactose 5.22 5.20 5.42 5.41 0.023 0.824 0.082 0.453
饲料效率Feed efficiency 1.62b 1.73a 1.77a 1.70a 0.002 0.001 0.001 0.078

同行数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

In the same row, values with different letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

2.2 生物素对荷斯坦奶牛养分表观消化率的影响

由表3可知,随着生物素添加水平的提高,各养分表观消化率均呈线性提高(P<0.05)。10、20和30 mg/d生物素添加组DM、有机物(OM)和ADF表观消化率显著高于对照组(P<0.05);20和30 mg/d生物素添加组CP表观消化率显著高于对照组(P<0.05),与10 mg/d生物素添加组差异不显著(P>0.05);20和30 mg/d生物素添加组NDF表观消化率显著高于对照组和10 mg/d生物素添加组(P<0.05)。
表3 生物素对荷斯坦奶牛养分表观消化率的影响

Table 3 Effects of biotin on nutrient apparent digestibility of Holstein dairy cows%

项目
Items		 生物素添加水平
Biotin supplemental levels/(mg/d)		 SEM P值P-value
0(对照
Control)		 10 20 30 处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
干物质DM 64.40b 68.74a 69.26a 71.53a 1.148 0.034 0.016 0.182
有机物OM 66.88b 69.96a 71.78a 73.16a 1.171 0.021 0.022 0.137
粗蛋白质CP 68.43b 70.94ab 73.23a 72.90a 1.387 0.017 0.005 0.875
中性洗涤纤维NDF 58.42b 59.11b 61.27a 63.03a 1.388 0.032 0.003 0.140
酸性洗涤纤维ADF 44.69b 49.02a 50.96a 50.71a 1.075 0.011 0.007 0.737

2.3 生物素对荷斯坦奶牛瘤胃发酵的影响

由表4可知,随着生物素添加水平的提高,瘤胃pH和乙酸/丙酸值呈线性降低(P<0.05),瘤胃TVFA、乙酸、丙酸、丁酸和异戊酸含量呈线性提高(P<0.05),瘤胃戊酸和异丁酸含量无显著变化(P>0.05)。30 mg/d生物素添加组瘤胃pH显著低于对照组以及10和20 mg/d生物素添加组(P<0.05);10、20和30 mg/d生物素添加组瘤胃TVFA、乙酸和丙酸含量显著高于对照组(P<0.05),瘤胃乙酸/丙酸值显著低于对照组(P<0.05);20和30 mg/d生物素添加组瘤胃丁酸和异戊酸含量显著高于对照组和10 mg/d生物素添加组(P<0.05)。
表4 生物素对荷斯坦奶牛瘤胃发酵的影响

Table 4 Effects of biotin on rumen fermentation of Holstein dairy cows

项目
Items		 生物素添加水平
Biotin supplemental levels/(mg/d)		 SEM P值P-value
0(对照
Control)		 10 20 30 处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
pH 6.65a 6.52a 6.56a 6.47b 0.011 0.045 0.041 0.618
总挥发性脂肪酸TVFA/(mmol/L) 110.10b 127.20a 125.80a 125.10a 1.964 0.037 0.001 0.850
乙酸Acetate/(mmol/L) 67.22b 75.13a 72.77a 71.12a 1.310 0.028 0.036 0.563
丙酸Propionate/(mmol/L) 23.83b 32.46a 31.84a 32.07a 1.005 0.007 0.001 0.327
丁酸Butyrate/(mmol/L) 15.18b 15.71b 16.95a 17.10a 0.847 0.024 0.030 0.788
戊酸Valerate/(mmol/L) 1.75 1.88 1.87 2.24 0.064 0.320 0.181 0.391
异丁酸Isobutyrate/(mmol/L) 0.37 0.42 0.42 0.52 0.018 0.188 0.852 0.756
异戊酸Isovalerate/(mmol/L) 1.73b 1.62b 1.91a 2.08a 0.032 0.045 0.038 0.575
乙酸/丙酸Acetate/propionate 2.82a 2.31b 2.29b 2.22b 0.017 0.005 0.001 0.511

2.4 生物素对荷斯坦奶牛瘤胃微生物数量的影响

由表5可知,随着生物素添加水平的提高,瘤胃嗜淀粉瘤胃杆菌、溶纤维丁酸弧菌、白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、总细菌和总真菌数量呈线性提高(P<0.05),瘤胃栖瘤胃普雷沃氏菌、产琥珀酸丝状杆菌和总原虫数量无显著变化(P>0.05)。10、20和30 mg/d生物素添加组瘤胃嗜淀粉瘤胃杆菌、黄色瘤胃球菌和总真菌数量显著高于对照组(P<0.05);20和30 mg/d生物素添加组瘤胃溶纤维丁酸弧菌、白色瘤胃球菌和总细菌数量显著高于对照组和10 mg/d生物素添加组(P<0.05)。
表5 生物素对荷斯坦奶牛瘤胃微生物数量的影响

Table 5 Effects of biotin on rumen microbial count of Holstein dairy cows

项目
Items		 生物素添加水平
Biotin supplemental levels/(mg/d)		 SEM P值P-value
0(对照
Control)		 10 20 30 处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
嗜淀粉瘤胃杆菌
Ruminobacter amylophilus/
(×108 copies/mL)		 1.55b 3.34a 3.76a 3.44a 0.057 0.039 0.012 0.137
栖瘤胃普雷沃氏菌
Prevotella ruminicola/(×109 copies/mL)		 1.57 1.46 1.24 1.54 0.144 0.218 0.379 0.263
溶纤维丁酸弧菌
Butyrivibrio fibrisolvens/(×108 copies/mL)		 4.46b 5.09b 6.89a 7.44a 0.177 0.029 0.006 0.115
产琥珀酸丝状杆菌
Fibrobacter succinogenes/
(×109 copies/mL)		 2.51 2.26 2.18 2.67 0.097 0.124 0.341 0.185
白色瘤胃球菌
Ruminococcus albus/(×108 copies/mL)		 3.13b 3.31b 4.06a 4.09a 0.169 0.012 0.032 0.151
黄色瘤胃球菌
Ruminococcus flavefaciens/
(×109 copies/mL)		 3.54b 6.18a 6.50a 6.45a 0.169 0.014 0.036 0.341
总细菌
Total bacteria/(×1011 copies/mL)		 1.73b 1.58b 2.13a 2.44a 0.140 0.012 0.001 0.059
总真菌Total fungi/(×107 copies/mL) 3.75b 4.78a 4.73a 4.10a 0.169 0.016 0.001 0.067
总原虫Total protozoa/(×105 copies/mL) 4.73 4.52 4.59 4.53 0.182 0.210 0.208 0.422

2.5 生物素对荷斯坦奶牛血液指标的影响

由表6可知,随着生物素添加水平的提高,血清葡萄糖、甘油三酯和INS含量无显著变化(P>0.05),血清NEFA和BHB含量呈线性降低(P<0.05),血清生物素含量呈线性提高(P<0.05)。10、20和30 mg/d生物素添加组血清NEFA和BHB含量显著低于对照组(P<0.05);20和30 mg/d生物素添加组血清生物素含量显著高于对照组和10 mg/d生物素添加组(P<0.05)。
表6 生物素对荷斯坦奶牛血液指标的影响

Table 6 Effects of biotin on blood indices of Holstein dairy cows

项目
Items		 生物素添加水平
Biotin supplemental levels/(mg/d)		 SEM P值P-value
0(对照
Control)		 10 20 30 处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
葡萄糖Glucose/(mmol/L) 6.92 7.26 7.02 7.33 0.723 0.206 0.104 0.524
甘油三酯TG/(mmol/L) 2.77 2.41 2.50 2.21 0.220 0.678 0.127 0.219
非酯化脂肪酸NEFA/(μmol/L) 1 020.00a 969.20b 904.30b 932.90b 12.680 0.002 0.032 0.080
β-羟丁酸BHB/(μmol/L) 179.10a 147.60b 154.70b 132.60b 4.385 0.047 0.014 0.591
胰岛素INS/(mIU/L) 35.71 34.52 37.40 38.23 1.473 0.116 0.326 0.687
生物素Biotin/(ng/mL) 2.83b 2.69b 5.61a 5.86a 0.332 0.021 0.002 0.822

3 讨论

本试验中,奶牛补充生物素,DMI无显著变化,这与其他研究的结果[5,9]一致。乳、乳脂肪和乳蛋白质产量提高,这与全消化道养分表观消化率和瘤胃TVFA含量的提高有关。试验结果表明,补充生物素提高了养分表观消化率,表现为FE提高。补充生物素后,奶牛乳脂肪产量和含量均提高,归因于瘤胃乙酸和丁酸含量以及血清生物素含量提高。碳水化合物在瘤胃发酵产生的乙酸和丁酸是乳脂肪酸合成的重要前体[13]。研究表明,增加乙酸或丁酸供应,奶牛乳脂肪产量提高[14-15]。此外,血清生物素含量提高表明奶牛生物素状态改善。乳腺组织中,脂肪酸合成的起始反应由生物素依赖酶乙酰辅酶A羧化酶催化[1]。乳蛋白质产量的提高可归因于CP表观消化率的提高。其他研究同样发现,泌乳早期奶牛补充20、30和40 mg/d生物素,乳和乳脂校正乳产量提高,乳蛋白率也提高[4];围产期奶牛补充30 mg/d生物素,乳产量提高,乳成分含量无显著变化[5]。基于Mate分析,Chen等[3]报道,奶牛补充20 mg/d生物素,乳、乳蛋白质和乳脂肪产量提高。
饲粮DM和OM表观消化率提高,这与瘤胃TVFA含量提高的结果一致,表明补充生物素促进了养分在瘤胃的降解。研究证实,瘤胃液VFA含量能反映饲粮养分在瘤胃的降解率[16]。同理,饲粮NDF和ADF表观消化率提高,与瘤胃乙酸含量提高的结果一致,表明补充生物素促进了纤维物质在瘤胃中的降解。早期体外试验发现,添加生物素提高了纤维瘤胃降解率[7]。正试期为21或13 d的拉丁方试验测定的泌乳奶牛DM、OM和CP的平均消化率均为64.2%、68.3%和70.5%,然而,补充生物素,各养分消化率变化不显著[4,17]。试验结果的差异,可能与试验设计和试验期的不同有关。
奶牛补充生物素,瘤胃pH呈线性降低,这归因于瘤胃TVFA含量的提高。与其余3个组相比,30 mg/d生物素添加组瘤胃pH较低,为6.47,此pH对纤维分解菌生长和养分降解无负面影响[18]。瘤胃TVFA含量提高与总细菌和总真菌数量增加有关。细菌和真菌分泌酶,降解碳水化合物为VFA[19]。瘤胃乙酸和丁酸含量提高,归因于重要纤维降解菌和真菌数量增加。溶纤维丁酸弧菌、白色瘤胃球菌和黄色瘤胃球菌是瘤胃中的主要纤维降解菌;真菌分泌的纤维酶在瘤胃液中活性最高,而且其菌丝能穿透植物细胞壁,为细菌降解纤维提供更多的附着位点[19]。早期的体外试验同样发现,生物素是瘤胃中主要纤维降解菌的必需营养因子[6,8],添加生物素促进了纤维降解和VFA产生[7]。瘤胃丙酸含量提高和乙酸/丙酸值降低,表明补充生物素使奶牛瘤胃发酵模式转变为产生更多丙酸的丙酸型发酵,这与嗜淀粉瘤胃杆菌和溶纤维丁酸弧菌数量增多的结果[19]一致。瘤胃琥珀酸转化为丙酸的过程中,生物素依赖酶甲基丙二酰羧基转移酶催化甲基丙二酰辅酶A的甲基转移至丙酮酸[8]。但是,其他研究发现,补充生物素后,奶牛瘤胃乙酸/丙酸值无显著变化[9-10]。各试验饲粮组成不同,可能是结果不同的原因。补充生物素,瘤胃异戊酸含量提高,这与蛋白质降解菌(嗜淀粉瘤胃杆菌和溶纤维丁酸弧菌)数量增多一致,与生物素在脱羧反应中的作用有关。在瘤胃中,生物素依赖酶甲基丁烯酰辅酶A羧化酶催化亮氨酸氧化脱羧转化为异戊酸[20]。瘤胃异戊酸含量的提高有助于瘤胃纤维分解菌生长和纤维降解。研究发现,补充异戊酸,肉牛瘤胃纤维降解菌数量和DM降解率提高[21]。
奶牛血清葡萄糖和INS含量无显著变化,是乳糖产量和含量无显著变化的原因,表明在本试验条件下,补充生物素对奶牛肝脏糖异生代谢的调控作用有限。生物素依赖酶丙酮酸羧化酶和丙酰辅酶A羧化酶,是奶牛肝脏糖异生代谢的关键酶[1]。研究发现,补充20 mg/d生物素,奶牛肝脏葡萄糖净释放量、丙酮酸羧化酶和丙酰辅酶A羧化酶基因表达量无显著变化[22-23]。Reynolds等[23]也发现,补充生物素对奶牛血液葡萄糖和INS含量无显著影响。但是,另有试验发现,围产期或泌乳早期奶牛补充生物素,血液葡萄糖含量提高[4-5]。血液葡萄糖含量对生物素补充的不同反映,可能与奶牛泌乳阶段有关。另外,生物素作为羧化酶的辅酶,参与代谢过程中能量的释放[1]。血清NEFA和BHB含量降低,表明补充生物素改善了奶牛能量利用效率,是乳产量提高的原因之一。泌乳早期奶牛补充生物素,同样发现,血液NEFA含量降低[4]。

4 结论

本试验条件下,补充生物素后,奶牛泌乳性能、养分表观消化率和瘤胃TVFA含量提高,能量利用率改善,血清葡萄糖含量无显著变化;推荐生物素添加水平为20 mg/d。

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