动物营养学报 >

2024 , Vol. 36 >Issue 10: 6422 - 6431

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.546

研究论文

甜菜碱和包被甜菜碱对荷斯坦公牛生长性能、养分消化和瘤胃发酵的影响

  • 雷文华 ,
  • 田宇轩 ,
  • 徐垲琳 ,
  • 刘强 , * ,
  • 郭刚 ,
  • 张亚伟 ,
  • 王聪
展开
  • 山西农业大学动物科学学院,太谷 030801
*刘 强,教授,博士生导师,E-mail:

雷文华(1999—),女,山西大同人,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: 2024-03-29

  网络出版日期: 2024-10-14

基金资助

中央引导地方科技发展资金项目(YDZJSX2022A039)

国家自然科学基金项目(32272824)

山西省现代农业牛产业技术体系建设项目(2024CYJSTX13)

收起

Effects of Betaine and Coated Betaine on Growth Performance, Nutrient Digestion and Rumen Fermentation of Holstein Bulls

  • LEI Wenhua ,
  • TIAN Yuxuan ,
  • XU Kailin ,
  • LIU Qiang , * ,
  • GUO Gang ,
  • ZHANG Yawei ,
  • WANG Cong
Expand
  • College of Animal Science, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China
*professor, E-mail:

Received date: 2024-03-29

  Online published: 2024-10-14

Fold

摘要

本试验旨在研究饲粮中添加甜菜碱(BT)和包被甜菜碱(CBT)对荷斯坦公牛生长性能、养分消化和瘤胃发酵的影响。选取(238.45±0.89)日龄、平均体重为(304.0±7.4) kg的荷斯坦公牛36头,随机分成3组,每组12头。对照组饲喂基础饲粮,BT组和CBT组分别在基础饲粮中添加6 g/d BT和24 g/d CBT。预试期20 d,正试期60 d。结果表明:1)与对照组相比,BT组和CBT组公牛平均日增重(ADG)显著提高(P<0.05),饲料转化率(FCR)显著降低(P<0.05)。CBT组公牛ADG显著高于BT组(P<0.05)。2)与对照组相比,BT组和CBT组公牛干物质(DM)、有机物(OM)和中性洗涤纤维(NDF)表观消化率显著提高(P<0.05)。CBT组公牛DM和OM表观消化率显著高于BT组(P<0.05)。3)与对照组相比,BT组和CBT组公牛瘤胃乙酸摩尔百分比和乙酸/丙酸值显著提高(P<0.05),瘤胃丙酸摩尔百分比显著降低(P<0.05);BT组和CBT组瘤胃总细菌、总厌氧真菌、总原虫、白色瘤胃球菌(Ruminococcus albus)、黄色瘤胃球菌(Ruminococcus flavefaciens)、溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens)、产琥珀酸丝状杆菌(Fibrobacter succinogenes)和嗜淀粉瘤胃杆菌(Ruminobacter amylophilus)数量显著增加(P<0.05)。BT组公牛瘤胃总厌氧真菌、总原虫、黄色瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌和嗜淀粉瘤胃杆菌数量显著高于CBT组(P<0.05)。4)与对照组相比,BT组和CBT组公牛血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、生长激素(GH)和胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)含量显著提高(P<0.05)。CBT组公牛血清ALB含量显著高于BT组(P<0.05)。综上所述,饲粮中添加BT和CBT均能改善荷斯坦公牛生长性能、养分消化和瘤胃发酵,其中CBT对公牛ADG以及DM和OM表观消化率改善效果要优于BT。

关键词： 甜菜碱; 公牛; 生长性能; 养分表观消化率; 瘤胃发酵

本文引用格式

雷文华 , 田宇轩 , 徐垲琳 , 刘强 , 郭刚 , 张亚伟 , 王聪 . 甜菜碱和包被甜菜碱对荷斯坦公牛生长性能、养分消化和瘤胃发酵的影响[J]. 动物营养学报, 2024 , 36(10) : 6422 -6431 . DOI: 10.12418/CJAN2024.546

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of dietary betaine (BT) and coated betaine (CBT) on growth performance, nutrient digestion and rumen fermentation of Holstein bulls. Thirty-six Holstein bulls of (238.45±0.89) day-old with an average body weight of (304.0±7.4) kg were randomly divided into 3 groups with 12 bulls per group. Bulls in the control group were fed a basal diet, and the others in BT group and CBT group were fed the basal diet supplemented with 6 g/d BT and 24 g/d CBT, respectively. The pre-trial period lasted for 20 days and the experimental period lasted for 60 days. The results showed as follows: 1) compared with the control group, the average daily gain (ADG) of bulls in BT and CBT groups was significantly increased (P<0.05), and the feed conversion rate (FCR) was significantly decreased (P<0.05). The ADG of bulls in CBT group was significantly higher than that in BT group (P<0.05). 2) Compared with the control group, the apparent digestibilities of dry matter (DM), organic matter (OM) and neutral detergent fiber (NDF) of bulls in BT and CBT groups were significantly increased (P<0.05). The apparent digestibilities of DM and OM of bulls in CBT group were significantly higher than those in BT group (P<0.05). 3) Compared with the control group, the acetate molar percentage and acetate to propionate ratio in rumen of bulls in BT and CBT groups were significantly increased (P<0.05), while the propionate molar percentage in rumen was significantly decreased (P<0.05); the numbers of total bacteria, total anaerobic fungi, total protozoa, Ruminococcus albus, Ruminococcus flavefaciens, Butyrivibrio fibrisolvens, Fibrobacter succinogenes and Ruminobacter amylophilus in rumen in BT and CBT groups were significantly increased (P<0.05). The numbers of total anaerobic fungi, total protozoa, Ruminococcus flavefaciens, Butyrivibrio fibrisolvens and Ruminobacter amylophilus in rumen of bulls in BT group were significantly higher than those in CBT group (P<0.05). 4) Compared with the control group, the contents of total protein (TP), albumin (ALB), growth hormone (GH) and insulin-like growth factor-Ⅰ (IGF-Ⅰ) in serum of bulls in BT and CBT groups were significantly increased (P<0.05). The ALB content in serum of bulls in CBT group was significantly higher than that in BT group (P<0.05). In conclusion, dietary BT and CBT can improve growth performance, nutrient digestion and rumen fermentation of Holstein bulls, and CBT has better effects on ADG and apparent digestibilities of DM and OM than BT.

Key words： betaine; bulls; growth performance; nutrient apparent digestibility; rumen fermentation

牛产业是我国畜牧业的重要支柱产业,通过营养调控技术提高牛生长性能是发展养牛业的关键。甜菜碱(betaine,BT)有3个活性甲基,是一碳单位代谢中高效的甲基供体,具有调控蛋白质和脂质代谢、调节细胞渗透压以及缓解热应激等营养功能,对反刍动物正常代谢和生长具有重要作用[1]。研究发现,饲粮中添加BT可以提高小母牛平均日增重(ADG)和干物质采食量(DMI),并改善饲料转化率(FCR)[2];同时,还可以提高奶牛乳产量以及乳蛋白质、乳糖和乳非脂固形物含量[3-4]。肉牛饲粮中添加BT可以提高养分全消化道表观消化率、瘤胃总挥发性脂肪酸(TVFA)含量和细菌、真菌、纤维分解菌数量以及纤维降解酶、淀粉酶和蛋白酶活性[5]。羔羊补饲BT可以提高养分消化率,改善小肠形态结构和功能,提高肠道麦芽糖酶和淀粉酶活性[6]。研究表明,BT既能刺激瘤胃微生物的生长,促进养分在瘤胃中的降解,又能改善养分在肠道的消化。然而,早期的研究发现,羊饲粮中添加的BT在瘤胃中4~6 h便全部消失[7]。瘤胃中消失的BT可能被微生物作为甲基供体或氮源利用,或被微生物分解破坏,或随着食糜进入后消化道实现对肠道养分消化的调控。对羔羊的研究发现,饲粮中添加BT显著提高羔羊ADG和饲料效率[8];而饲粮中添加包被甜菜碱(coated betaine,CBT)对羔羊ADG、DMI和FCR均无显著影响[9];育肥后期牛饲粮中添加CBT,其ADG和FCR均得到改善[10]。由此可见,依据目前的研究,尚不能确定反刍动物生产中BT的适宜添加方式。本试验采用由pH敏感材料作为壁材制作的CBT添加剂,其既能在瘤胃又能在小肠释放BT,从而实现对瘤胃和小肠养分消化的调控。在此基础上,本试验进一步通过研究BT和CBT对荷斯坦公牛生长性能、养分消化和瘤胃发酵的影响,以明确BT在反刍动物生产中的适宜添加方式。

1 材料与方法

1.1 试验动物和试验设计

本试验于2023年10—12月在山西农业大学动物科技试验站进行。试验选取(238.45±0.89)日龄、平均体重为(304.0±7.4) kg的荷斯坦公牛36头,随机分成3组,每组12头。对照组饲喂基础饲粮,BT组和CBT组分别在基础饲粮中添加6 g/d BT和24 g/d CBT。BT的添加水平依据Liu等[5]的试验结果(0.6 g/kg DM)确定。试验共80 d,包括20 d预试期和60 d正试期。

1.2 试验饲粮和饲养管理

试验依据NRC(2001)[11]配制公牛全混合日粮(TMR),基础饲粮组成及营养水平见表1。试验所用的BT为市售产品,饲料级,纯度为98%;CBT依据Wang等[12]的方法制作,其中含250 g/kg BT、458.3 g/kg氢化脂肪(C16∶0∶C18∶0=2∶1)、125 g/kg膨润土粉末和166.7 g/kg硬脂酸钙。采用尼龙袋法,用瘤胃和十二指肠瘘管牛对CBT中BT在瘤胃和小肠的释放率进行测定,分别为28.3%和69.2%。试验牛单栏饲养,每日饲喂2次(07:00和19:00各1次),自由采食和饮水。晨饲前,将添加的BT或CBT与约500 g的TMR混匀,待牛全部采食后再喂剩余饲粮。
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)%

原料 Ingredients 含量 Content 营养水平 Nutrient levels2) 含量 Content
玉米青贮 Corn silage 60.00 有机物 OM 92.85
玉米 Corn 20.00 粗蛋白质 CP 16.73
麦麸 Wheat bran 2.10 中性洗涤纤维 NDF 41.49
豆粕 Soybean meal 14.40 酸性洗涤纤维 ADF 18.71
棉籽粕 Cottonseed meal 1.20 钙 Ca 0.66
碳酸钙 CaCO3 1.00 磷 P 0.47
氯化钠 NaCl 0.40
小苏打 NaHCO3 0.80
预混料 Premix1) 0.10
合计 Total 100.00

1)每千克预混料含有 One kg of the premix contained the following:Co 100 mg,Cu 8 500 mg,Fe 50 000 mg,Mn 30 000 mg,Zn 300 mg,I 300 mg,Se 300 mg,VA 7 500 000 IU,VD 1 200 000 IU,VE 40 000 IU。

2)营养水平为实测值。Nutrient levels were measured values.

1.3 样品采集与指标测定

1.3.1 生长性能测定

正试期第1、30和60天晨饲前,分别连续2 d对所有试验牛进行称重并记录,计算每头牛的ADG。正试期间,记录每头牛每天的喂料量和剩料量,每隔10 d采集1次TMR样品,测定干物质(DM)含量,计算每头牛每天的DMI。计算公式为:

ADG=(终末体重-初始体重)/试验天数;

DMI=(喂料量-剩料量)×DM含量;

FCR=DMI/ADG。

1.3.2 饲粮和粪便样品的采集与养分表观消化率测定

正试期间,每隔10 d采集1次TMR样品,于-20 ℃保存。分别于正试期第26~28天和第56~58天,每次连续3 d,并分别于06:00、12:00、18:00和24:00对所有试验牛进行直肠取粪(湿重≥200 g/次),于-20 ℃保存。试验结束后,以牛为单位分别将TMR样和粪样按比例混匀,其中粪样按湿重的25%加10%的酒石酸溶液,于65 ℃条件下烘至恒重。TMR样和粪样中DM、有机物(OM)、粗蛋白质(CP)和酸不溶性灰分(AIA)含量依据AOAC(2006)[13]的方法进行测定,酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)含量依据Van Soest等[14]的方法进行测定;TMR样中钙和磷含量分别参照GB/T 6436—2018和GB/T 6437—2018的方法进行测定。测定结果用以计算养分表观消化率,计算公式为:

某养分表观消化率(%)=100×[1-(TMR中AIA含量×粪中该养分含量)/(粪中AIA含量×TMR中该养分含量)]。

1.3.3 瘤胃液样品的采集与瘤胃发酵参数和微生物数量测定

分别于正试期第59和60天晨饲后3 h,用胃管采集每头牛的瘤胃液约100 mL(为确保瘤胃液不被唾液污染,将先采集的近200 mL瘤胃液弃掉),立即用PHS-3C型酸度计(济南鑫露生物技术有限公司)测定pH。然后,将瘤胃液用4层纱布过滤,分装成3份(10 mL)。其中,2份于-20 ℃保存,1份利用气相色谱仪(Trace1300,Thermo Scientific,美国),采用内标法测定挥发性脂肪酸(VFA)含量[13];1份利用UV2100紫外可见分光光度计[尤尼柯(上海)仪器有限公司],采用苯酚-次氯酸钠比色法测定氨态氮(NH3-N)含量[13]。另外1份于-80 ℃保存,采用荧光定量PCR法测定瘤胃液微生物数量[15],PCR引物序列见表2。
表2 引物序列

Table 2 Primer sequences

目的基因
Target genes		 引物序列
Primer sequences (5'—3')		 GenBank登录号
GenBank accession No.		 长度
Size/bp
总细菌
Total bacteria		 F:CGGCAACGAGCGCAACCC
R:CCATTGTAGCACGTGTGTAGCC		 AY548787.1 147
总厌氧真菌
Total anaerobic fungi		 F:GAGGAAGTAAAAGTCGTAACAAGGTTTC
R:CAAATTCACAAAGGGTAGGATGATT		 GQ355327.1 120
总原虫
Total protozoa		 F:GCTTTCGWTGGTAGTGTATT
R:CTTGCCCTCYAATCGTWCT		 HM212038.1 234
白色瘤胃球菌
Ruminococcus albus		 F:CCCTAAAAGCAGTCTTAGTTCG
R:CCTCCTTGCGGTTAGAACA		 CP002403.1 176
黄色瘤胃球菌
Ruminococcus flavefaciens		 F:ATTGTCCCAGTTCAGATTGC
R:GGCGTCCTCATTGCTGTTAG		 AB849343.1 173
溶纤维丁酸弧菌
Butyrivibrio fibrisolvens		 F:ACCGCATAAGCGCACGGA
R:CGGGTCCATCTTGTACCGATAAAT		 HQ404372.1 65
产琥珀酸丝状杆菌
Fibrobacter succinogenes		 F:GTTCGGAATTACTGGGCGTAAA
R:CGCCTGCCCCTGAACTATC		 AB275512.1 121
嗜淀粉瘤胃杆菌
Ruminobacter amylophilus		 F:CTGGGGAGCTGCCTGAATG
R:GCATCTGAATGCGACTGGTTG		 MH708240.1 102
栖瘤胃普雷沃氏菌
Prevotella ruminicola		 F:GAAAGTCGGATTAATGCTCTATGTTG
R:CATCCTATAGCGGTAAACCTTTGG		 LT975683.1 74

1.3.4 血液样品的采集与血清生化指标测定

分别于正试期第29和59天晨饲前,颈静脉采集每头牛血液样品约20 mL,4 ℃、3 000×g离心15 min,采集上层血清分装2份(1.5 mL),于-20 ℃保存。其中,一份使用紫外可见分光光度计(UV759,上海精密科学仪器有限公司)和试剂盒(南京建成生物工程研究所)测定血清葡萄糖(GLU)、总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)和尿素氮(UN)含量;另一份使用酶标仪(Synergy H1,BioTek,美国)和酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒(上海笃玛生物科技有限公司)测定血清生长激素(GH)、胰岛素(INS)和胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)含量。

1.4 数据统计分析

试验数据采用SAS 9.2软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),并采用Duncan氏法进行组间多重比较,结果用平均值和均值标准误(SEM)表示,P<0.05表示差异显著。

2 结果

2.1 BT和CBT对荷斯坦公牛生长性能的影响

由表3可知,饲粮中添加BT或CBT对荷斯坦公牛DMI无显著影响(P>0.05)。与对照组相比,BT组和CBT组公牛ADG显著提高(P<0.05),FCR显著降低(P<0.05)。同时,CBT组公牛ADG显著高于BT组(P<0.05)。
表3 BT和CBT对荷斯坦公牛生长性能的影响

Table 3 Effects of BT and CBT on growth performance of Holstein bulls

项目
Items		 对照组
Control group		 BT组
BT group		 CBT组
CBT group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
干物质采食量 DMI/(kg/d) 8.94 9.11 9.29 0.191 0.583
初始体重 Initial BW/kg 308.2 310.9 307.8 4.32 0.862
终末体重 Final BW/kg 394.6b 410.2ab 413.4a 4.08 0.032
平均日增重 ADG/(kg/d) 1.44c 1.68b 1.76a 0.034 0.034
饲料转化率 FCR 6.21a 5.50b 5.28b 0.022 0.009

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),相同小写字母或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same letter or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 BT和CBT对荷斯坦公牛养分表观消化率的影响

由表4可知,饲粮中添加BT或CBT对荷斯坦公牛CP表观消化率无显著影响(P>0.05)。与对照组相比,BT组和CBT组公牛DM、OM和NDF表观消化率显著提高(P<0.05)。CBT组公牛DM和OM表观消化率显著高于BT组(P<0.05),ADF表观消化率显著低于BT组(P<0.05)。
表4 BT和CBT对荷斯坦公牛养分表观消化率的影响

Table 4 Effects of BT and CBT on nutrient apparent digestibility of Holstein bulls%

项目
Items		 对照组
Control group		 BT组
BT group		 CBT组
CBT group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
干物质 DM 69.1c 70.6b 72.5a 0.385 0.001
有机物 OM 70.7c 72.2b 73.5a 0.295 0.001
粗蛋白质 CP 71.3 72.7 73.0 0.645 0.614
中性洗涤纤维 NDF 61.7b 66.3a 65.4a 0.519 0.001
酸性洗涤纤维 ADF 53.3b 57.5a 53.7b 0.567 0.001

2.3 BT和CBT对荷斯坦公牛瘤胃发酵参数的影响

由表5可知,饲粮中添加BT或CBT对荷斯坦公牛瘤胃pH、TVFA和NH3-N含量以及丁酸、戊酸和异戊酸摩尔百分比均无显著影响(P>0.05)。与对照组相比,BT组和CBT组公牛瘤胃乙酸摩尔百分比和乙酸/丙酸值显著提高(P<0.05),瘤胃丙酸和异丁酸摩尔百分比显著降低(P<0.05)。BT组和CBT组间公牛瘤胃发酵参数均无显著差异(P>0.05)。
表5 BT和CBT对荷斯坦公牛瘤胃发酵参数的影响

Table 5 Effects of BT and CBT on rumen fermentation parameters of Holstein bulls

项目
Items		 对照组
Control group		 BT组
BT group		 CBT组
CBT group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
pH 6.28 6.36 6.31 0.042 0.717
总挥发性脂肪酸 TVFA/(mmol/L) 111.2 109.9 114.8 1.408 0.295
乙酸 Acetate/% 64.44b 66.39a 66.09a 0.134 0.026
丙酸 Propionate/% 24.56a 23.25b 23.28b 0.147 0.038
丁酸 Butyrate/% 7.83 7.30 7.58 0.107 0.158
戊酸 Valerate/% 1.108 1.293 1.219 0.036 0.142
异丁酸 Isobutyrate/% 0.965a 0.768b 0.823b 0.015 0.046
异戊酸 Isovalerate/% 1.106 0.995 1.007 0.031 0.370
乙酸/丙酸 Acetate/propionate 2.64b 2.87a 2.85a 0.013 0.029
氨态氮 NH3-N/(mg/dL) 9.82 9.34 9.12 1.239 0.417

2.4 BT和CBT对荷斯坦公牛瘤胃微生物数量的影响

由表6可知,饲粮中添加BT或CBT对荷斯坦公牛瘤胃栖瘤胃普雷沃氏菌(Prevotella ruminicola)数量无显著影响(P>0.05)。与对照组相比,BT组和CBT组公牛瘤胃总细菌、总厌氧真菌、总原虫、白色瘤胃球菌(Ruminococcus albus)、黄色瘤胃球菌(Ruminococcus flavefaciens)、溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens)、产琥珀酸丝状杆菌(Fibrobacter succinogenes)和嗜淀粉瘤胃杆菌(Ruminobacter amylophilus)数量显著增加(P<0.05)。BT组公牛瘤胃总厌氧真菌、总原虫、黄色瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌和嗜淀粉瘤胃杆菌数量显著高于CBT组(P<0.05)。
表6 BT和CBT对荷斯坦公牛瘤胃微生物数量的影响

Table 6 Effects of BT and CBT on rumen microbial count of Holstein bulls

项目
Items		 对照组
Control group		 BT组
BT group		 CBT组
CBT group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
总细菌 Total bacteria/(×1012 copies/mL) 2.87b 3.59a 3.48a 0.177 0.012
总厌氧真菌
Total anaerobic fungi/(×107 copies/mL)		 7.16c 8.62a 7.99b 0.210 0.008
总原虫
Total protozoa/(×105 copies/mL)		 6.12c 7.35a 6.88b 0.221 0.039
白色瘤胃球菌
Ruminococcus albus/(×108 copies/mL)		 3.80b 5.78a 5.53a 0.143 0.001
黄色瘤胃球菌
Ruminococcus flavefaciens/(×109 copies/mL)		 2.77c 5.31a 4.32b 0.254 0.003
溶纤维丁酸弧菌
Butyrivibrio fibrisolvens/(×109 copies/mL)		 4.78c 7.54a 5.74b 0.154 0.001
产琥珀酸丝状杆菌
Fibrobacter succinogenes/(×109 copies/mL)		 6.03b 7.16a 6.90a 0.232 0.001
嗜淀粉瘤胃杆菌
Ruminobacter amylophilus/(×109 copies/mL)		 1.64c 3.49a 2.61b 0.110 0.026
栖瘤胃普雷沃氏菌
Prevotella ruminicola/(×1010 copies/mL)		 2.92 2.72 2.90 0.132 0.732

2.5 BT和CBT对荷斯坦公牛血清生化指标的影响

由表7可知,饲粮中添加BT或CBT对荷斯坦公牛血清GLU、UN和INS含量均无显著影响(P>0.05)。与对照组相比,BT组和CBT组公牛血清TP、ALB、GH和IGF-Ⅰ含量显著提高(P<0.05)。CBT组公牛血清ALB含量显著高于BT组(P<0.05)。
表7 BT和CBT对荷斯坦公牛血清生化指标的影响

Table 7 Effects of BT and CBT on serum biochemical indices of Holstein bulls

项目
Items		 对照组
Control group		 BT组
BT group		 CBT组
CBT group		 均值标准误
SEM		 P值
P-value
葡萄糖 GLU/(mmol/L) 7.11 7.59 7.85 0.794 0.537
总蛋白 TP/(g/L) 79.32b 85.61a 87.49a 1.203 0.001
白蛋白 ALB/(g/L) 36.74c 39.28b 43.03a 1.729 0.032
尿素氮 UN/(mmol/L) 8.03 7.93 7.88 0.389 0.137
生长激素 GH/(ng/mL) 7.81b 9.97a 10.56a 0.466 0.036
胰岛素 INS/(mIU/L) 18.80 18.91 19.01 0.145 0.217
胰岛素样生长因子-Ⅰ IGF-Ⅰ/(ng/mL) 254.4b 261.9a 269.1a 3.697 0.026

3 讨论

3.1 BT和CBT对荷斯坦公牛生长性能的影响

本试验中,饲粮中添加BT或CBT对荷斯坦公牛DMI无显著影响,因此BT组和CBT组公牛ADG的提高归因于养分表观消化率的提高。本试验结果表明,饲粮中添加BT或CBT提高了公牛饲料利用率,表现为FCR降低。另外,BT组和CBT组公牛ADG的提高与BT对蛋白质合成代谢的调控有关。BT作为高效的甲基供体,可部分替代蛋氨酸为一碳代谢提供甲基,使更多的蛋氨酸参与机体蛋白质的合成,进而促进肌肉等组织中蛋白质的合成[16]。据报道,给装有瘤胃瘘管的阉牛灌注BT,能增加机体氮沉积以及血浆蛋氨酸和半胱氨酸含量[17]。Liu等[5]的试验同样发现,在安格斯公牛饲粮中添加BT对DMI无显著影响,但是能够提高ADG,降低FCR。
本试验中,与BT组相比,CBT组荷斯坦公牛ADG显著提高,这归因于CBT组DM和OM表观消化率显著高于BT组,表明与饲粮中添加BT相比,饲粮中添加CBT更有助于改善公牛生长性能。

3.2 BT和CBT对荷斯坦公牛养分表观消化率的影响

本试验中,与对照组相比,饲粮中添加BT和CBT显著提高荷斯坦公牛DM和OM表观消化率,这与BT组和CBT组瘤胃总细菌、总厌氧真菌和总原虫数量增加以及养分降解酶活性的提高有关,表明BT能促进养分在瘤胃中的降解。体外研究证实,BT能够提高瘤胃产气量和DM降解率[18]。另外,BT对肠道养分的消化也有促进作用。BT能为消化道微生物提供甲基和氮源,是肠道上皮细胞和微生物细胞渗透压的有效调节剂[6]。研究证实,补饲BT能够提高羔羊养分消化率,改善小肠结构和功能,提高肠道麦芽糖酶和淀粉酶活性[6]。其他试验同样发现,饲粮中添加BT能够提高公牛饲粮养分全消化道表观消化率[5]。本试验结果表明,与对照组相比,饲粮中添加BT和CBT能够提高荷斯坦公牛NDF表观消化率,饲粮中添加BT能够提高ADF表观消化率。试验结果与瘤胃乙酸摩尔百分比的提高相一致,这归因于瘤胃纤维分解菌数量的增加和纤维分解酶活性的提高,表明BT促进了饲粮纤维物质在瘤胃的降解。前期研究同样发现,在西门塔尔牛饲粮中添加BT能够显著提高NDF和ADF在瘤胃内的有效降解率和表观消化率[2]。
本试验中,与BT组相比,CBT组荷斯坦公牛DM和OM表观消化率显著提高,但是CBT组瘤胃TVFA含量差异不显著,这表明CBT组公牛肠道养分消化率可能更高。据报道,羊瘤胃中的BT在4~6 h后几乎全部消失[7]。本试验所用的CBT中BT在瘤胃和小肠的释放率分别为28.3%和69.2%。然而,CBT组ADF表观消化率显著低于BT组,表明CBT在瘤胃中释放的BT不能满足纤维分解菌的生长需要,表现为CBT组瘤胃总厌氧真菌、总原虫、黄色瘤胃球菌和溶纤维丁酸弧菌数量显著低于BT组。

3.3 BT和CBT对荷斯坦公牛瘤胃发酵参数和微生物数量的影响

本试验中,饲粮中添加BT或CBT对公牛瘤胃pH无显著影响,与瘤胃TVFA含量无显著变化的结果一致。瘤胃液pH小于6.2时会抑制纤维分解菌的生长[19]。本试验中,对照组、BT组和CBT组公牛瘤胃pH分别为6.28、6.36和6.31,适宜瘤胃微生物的生长和饲粮养分的降解。与对照组相比,饲粮中添加BT和CBT显著提高荷斯坦公牛瘤胃乙酸摩尔百分比,这与瘤胃主要纤维分解菌(白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌、溶纤维丁酸弧菌和产琥珀酸丝状杆菌)、总厌氧真菌和总原虫数量的增加有关。瘤胃中的乙酸主要由瘤胃纤维分解菌、真菌和原虫分泌的纤维类分解酶降解纤维物质产生[20],其中,真菌还可通过菌丝破坏植物细胞壁中木质素与纤维素的连接,增加纤维的暴露面积,为纤维分解菌分解纤维素提供更多附着位点[21]。瘤胃中的丙酸主要来源于瘤胃微生物对饲粮淀粉的降解[22]。本试验中,与对照组相比,饲粮中添加BT和CBT显著降低瘤胃丙酸摩尔百分比,但是由TVFA含量乘以丙酸摩尔百分比计算可知,对照组、BT组和CBT组瘤胃丙酸含量无显著差异,分别为27.3、25.6和26.7 mmol/L。这一结果与BT组和CBT组瘤胃溶纤维丁酸弧菌和嗜淀粉瘤胃杆菌数量增加的结果不一致,可能与总原虫数量的增加有关。原虫可以吞食和储存淀粉颗粒,导致淀粉在瘤胃中的降解速度减缓[23]。此外,BT组和CBT组瘤胃乙酸摩尔百分比提高,瘤胃丙酸摩尔百分比降低,导致瘤胃乙酸/丙酸值显著提高,表明瘤胃发酵趋向于产生更多的乙酸,这与其他研究[4-5]的结果一致。BT组和CBT组瘤胃异丁酸摩尔百分比的降低,可能与瘤胃纤维分解菌数量的增加有关。异丁酸是支链氨基酸的降解产物,能被纤维分解菌利用合成自身的氨基酸或脂肪酸,促进纤维分解菌的生长[20]。本试验中,饲粮中添加BT或CBT对瘤胃NH3-N含量无显著影响,这与瘤胃蛋白分解菌(溶纤维丁酸弧菌和嗜淀粉瘤胃杆菌)和总原虫数量增加的结果不一致,可能是BT促进了瘤胃细菌的生长,进而使更多的NH3-N被转化为微生物蛋白质。瘤胃中的NH3-N主要由微生物降解饲粮蛋白质产生,可作为氮源被纤维降解菌用以合成微生物蛋白质[20]。反刍动物瘤胃微生物蛋白质合成量可用尿中的嘌呤衍生物含量评定[24]。研究发现,饲粮中添加BT能够提高西门塔尔牛尿中嘌呤衍生物含量[19]。

3.4 BT和CBT对荷斯坦公牛血清生化指标的影响

公牛血液中的GLU主要来自糖异生代谢,瘤胃发酵产生的丙酸是糖异生的主要前体[19]。本试验中,饲粮中添加BT或CBT对荷斯坦公牛血清GLU和INS含量无显著影响,这归因于瘤胃丙酸含量无显著变化,与他人在奶牛或肉牛的研究结果[5,25]一致。血清TP、ALB和UN含量能反映饲粮蛋白质的利用率[26]。本试验中,与对照组相比,饲粮中添加BT和CBT显著提高荷斯坦公牛血清TP和ALB含量,对血清UN含量无显著影响,这与公牛血清GH、IGF-Ⅰ含量以及ADG提高的结果相一致,表明饲粮蛋白质利用率提高,这也与前期试验结果[5]一致。GH和IGF-Ⅰ参与蛋白质合成代谢的调控,影响动物生长性能[27]。
此外,本试验中,与BT组相比,CBT组公牛血清ALB含量显著提高,这与ADG以及DM和OM表观消化率的变化结果一致,表明应选择CBT作为公牛的BT添加剂。血清ALB主要在肝脏中合成。CBT组牛血清ALB含量较高的结果表明,以CBT的形式补充BT更有利于BT的吸收和对蛋白质合成代谢的调控。在一碳循环中,BT作为甲基供体参与同型半胱氨酸转化为蛋氨酸的过程,对蛋白质合成代谢起重要作用[1]。

4 结论

饲粮中添加BT和CBT均能改善荷斯坦公牛生长性能、养分消化和瘤胃发酵,其中CBT对公牛ADG以及DM和OM表观消化率改善效果要优于BT。

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