研究论文

葡萄籽原花青素对泌乳奶牛生产性能、乳脂肪酸组成、血清指标及瘤胃发酵参数的影响

  • 叶彤 ,
  • 王莹 ,
  • 谭健 ,
  • 牛浩羽 ,
  • 张奥 ,
  • 蒋林树 ,
  • 赵玉超 , *
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  • 北京农学院动物科学技术学院,奶牛营养学北京市重点实验室,北京 102206
* 赵玉超,副教授,硕士生导师,E-mail:

叶 彤(2001—),女,北京人,硕士研究生,研究方向为奶牛营养与免疫。E-mail:

Office editor: 靳爽

收稿日期: 2025-02-19

  网络出版日期: 2025-09-12

基金资助

现代农业产业技术体系北京市创新团队(BAIC05)

北京农学院青年教师科研创新能力提升计划(QJKC-2023)

Effects of Grape Seed Proanthocyanidin on Performance, Milk Fatty Aids Composition, Serum Indexes and Rumen Fermentation Parameters of Lactating Dairy Cows

  • YE Tong ,
  • WANG Ying ,
  • TAN Jian ,
  • NIU Haoyu ,
  • ZHANG Ao ,
  • JIANG Linshu ,
  • ZHAO Yuchao , *
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  • Key Laboratory of Dairy Nutrition in Beijing, College of Animal Science and Technology, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206, China
* associate professor, E-mail:

Received date: 2025-02-19

  Online published: 2025-09-12

摘要

本试验旨在探究葡萄籽原花青素(GSP)对泌乳奶牛生产性能、乳脂肪酸组成、血清指标及瘤胃发酵参数的影响。选取32头健康、体重[(683±14) kg]接近的荷斯坦奶牛,采用完全随机区组试验设计,以胎次、泌乳天数和初始产奶量作为区组因素,将奶牛随机分为2组,每组16头。对照组(CON组)饲喂基础饲粮,GSP组在饲喂基础饲粮的基础上补饲50 g/d的GSP。预试期15 d,正试期45 d。试验期间每天记录产奶量,并在第15、30、45和60天采集瘤胃液和奶样,在第21、35和49天采集血液。结果表明:与CON组相比,GSP组乳蛋白率及乳脂肪酸中硬脂酸和亚油酸的比例显著提高(P<0.05),肉豆蔻烯酸、十五烷酸、棕榈烯酸和十七烷酸的比例显著降低(P<0.05);血清超氧化物歧化酶(SOD)活性有提高的趋势(P=0.065),血清白细胞介素-6(IL-6)含量有降低的趋势(P=0.081),血清肿瘤坏死因子-α(TNF-α)及脂多糖(LPS)含量显著降低(P<0.05);瘤胃液异丁酸浓度显著提高(P<0.05),瘤胃液乙酸/丙酸显著降低(P<0.05)。综上可知,补饲50 g/d GSP可提升乳蛋白率与乳中多不饱和脂肪酸比例,改善乳品质;同时降低瘤胃液乙酸/丙酸,优化瘤胃发酵参数;还能降低血清LPS及IL-6、TNF-α含量,提高血清SOD活性,促进奶牛健康。

本文引用格式

叶彤 , 王莹 , 谭健 , 牛浩羽 , 张奥 , 蒋林树 , 赵玉超 . 葡萄籽原花青素对泌乳奶牛生产性能、乳脂肪酸组成、血清指标及瘤胃发酵参数的影响[J]. 动物营养学报, 2025 , 37(9) : 6009 -6019 . DOI: 10.12418/CJAN2025.489

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of grape seed proanthocyanidin (GSP) on performance, milk fatty acid composition, serum indexes and rumen fermentation parameters of lactating dairy cows. Thirty-two healthy Holstein cows with similar body weight [(683±14) kg] were selected and assigned to a completely randomized block design, with parity, days in milk and initial milk yield as blocking factors. The cows were randomly divided into 2 groups, with 16 cows in each group. Cows in the control group (CON group) were fed a basal diet, while those in the GSP group were fed the basal diet supplemented with 50 g/d of GSP. The pre-test period lasted for 15 days, and the formal test period lasted for 45 days. During the experiment, milk yield was recorded daily. Rumen fluid and milk samples were collected on days 15, 30, 45 and 60, and blood samples were collected on days 21, 35 and 49. The results showed that compared with the CON group, the GSP group had significantly increased milk protein rate and the proportions of stearic acid and linoleic acid in milk fatty acids (P<0.05), while the proportions of myristoleic acid, pentadecanoic acid, palmitoleic acid and heptadecanoic acid in milk fatty acids were significantly decreased (P<0.05). The serum superoxide dismutase (SOD) activity tended to increase (P=0.065), and the serum interleukin-6 (IL-6) content tended to decrease (P=0.081). Meanwhile, the serum tumor necrosis factor-α (TNF-α) and lipopolysaccharide (LPS) contents were significantly decreased (P<0.05). The concentration of isobutyric acid in rumen fluid was significantly increased (P<0.05), while the acetate/propionate ratio in rumen fluid was significantly decreased (P<0.05). In conclusion, supplementary feeding of 50 g/d GSP can improve milk protein percentage and the proportion of polyunsaturated fatty acids in milk, thereby enhancing milk quality. It can also reduce the acetate/propionate ratio in rumen fluid to optimize rumen fermentation parameters, and decrease serum LPS, IL-6 and TNF-α contents while increasing serum SOD activity, which is beneficial to promoting the health of dairy cows.

原花青素属于缩合单宁,是一类结构多样的多酚化合物,其特征为具有各种羟基化模式的黄烷-3-醇[1]。葡萄加工副产物是这类生物活性物质的优质来源,其中葡萄籽的原花青素含量较高,且来源广泛、价格低廉,具有显著的应用优势。大量研究表明,葡萄籽原花青素(grape seed proanthocyanidin,GSP)及富含原花青素的葡萄加工副产物对畜禽生产及健康具有积极影响。Feng等[2]研究发现,饲粮中添加200 mg/kg GSP可以减少育肥猪的氧化损伤并提高其抗氧化能力。Rajput等[3]研究发现,饲粮中添加250和500 mg/kg GSP可以显著减轻黄曲霉毒素的负面影响,改善肉鸡的生长性能和抗氧化能力。在反刍动物中,有研究表明,饲粮中添加1%葡萄籽和葡萄渣提取物可显著提高奶牛的产奶量和能量校正乳产量,且能提高每日乳蛋白产量[4]。Khiaosa-Ard等[5]通过瘤胃模拟技术研究发现,饲粮中添加10%、20%葡萄渣及3.7%葡萄籽提取物均可降低瘤胃氨浓度;且添加10%葡萄渣组瘤胃厌氧弧菌属相对丰度显著降低,瘤胃杆菌属相对丰度显著增加,有利于改善瘤胃健康。Moate等[6]研究发现,在泌乳早期奶牛饲粮中添加5 kg/d葡萄渣,可使其甲烷排放量降低15%。Akter等[7]研究发现,饲喂添加10%和15%葡萄渣的饲粮可降低奶牛的甲烷和氢气排放量。此外,Urkmez等[8]研究发现,饲喂葡萄籽提取物会使犊牛血清非酯化脂肪酸浓度降低,饲喂33 d后其血浆胰岛素(INS)含量增加,血浆皮质醇含量降低。Hassan等[9]研究发现,饲喂200和300 mg/kg BW葡萄籽提取物的新西兰白兔,其血浆总蛋白、白蛋白和球蛋白含量显著提高,血浆总脂质、总胆固醇(T-CHO)、甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白含量显著降低;血浆抗氧化物质含量随葡萄籽提取物添加水平的增加而显著提升,丙二醛(MDA)含量则显著降低。
当前针对奶牛的研究多聚焦于葡萄粗加工副产物,而关于高纯度GSP在奶牛上的应用研究相对较少。因此,本试验旨在探究GSP对泌乳奶牛生产性能、乳脂肪酸组成、血清指标及瘤胃发酵参数的影响,以期为GSP在泌乳奶牛生产中的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用GSP为红色粉末状,其原花青素含量为98%。

1.2 试验设计

本试验于2023年5—8月在北京市通州中以牛场进行。所有试验程序均得到北京农学院动物福利与伦理委员会的批准(批准号:BUA2023023)。
选取32头健康、体重[(683±14) kg]接近的荷斯坦奶牛,采用完全随机区组试验设计,以胎次、泌乳天数和初始产奶量作为区组因素,将奶牛随机分为2组,每组16头。2组奶牛的胎次(2.38 vs. 2.06)、泌乳天数(121.2 d vs. 112.6 d)及初始产奶量(48.67 kg/d vs. 49.02 kg/d)均无显著差异(P>0.05)。对照组(CON组)饲喂基础饲粮,GSP组在饲喂基础饲粮的基础上补饲50 g/d的GSP。试验期60 d,其中预试期15 d,正试期45 d。

1.3 基础饲粮与饲养管理

试验奶牛采用散栏饲养模式,参照牛场标准规程进行管理。基础饲粮组成及营养水平见表1,每日以全混合日粮(TMR)形式饲喂3次(08:00、15:00和21:00),挤奶3次(06:00、13:30和20:00),牛只自由采食和饮水。GSP饲喂量根据实验室前期体外发酵试验确定:添加0.2% DM的GSP可显著抑制瘤胃甲烷生成,试验开始时奶牛的干物质采食量约为25 kg/d,因此GSP的饲喂量定为50 g/d。每日晨饲前使用投药枪向GSP组奶牛口腔投喂装有50 g GSP粉末的可消化茶袋,向CON组奶牛口腔投喂装有50 g基础饲粮的可消化茶袋。
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 37.59
燕麦干草Oat hay 4.33
苜蓿干草Alfalfa hay 11.85
粉碎玉米Ground corn 17.73
玉米压片Flaked corn 0.98
豆粕Soybean meal 10.46
菜籽粕Rapeseed meal 2.90
甜菜颗粒粕Sugar beet pellet meal 0.56
全棉籽Whole cottonseed 7.12
脂肪粉Fat powder 1.33
预混料Premix1) 3.87
甘蔗蜜糖Cane molasses 1.28
合计Total 100.00
营养水平Nutrient levels2)
干物质DM 50.20
粗灰分Ash 7.39
粗蛋白质CP 16.00
中性洗涤纤维NDF 28.40
酸性洗涤纤维ADF 18.50
粗脂肪EE 5.31
淀粉Starch 30.10
钙Ca 0.77
总磷TP 0.39
产奶净能NEL/(MJ/kg) 7.15

1)每千克预混料含有 One kilogram of the premix contained the following:Ca 143 g,P 3.8 g,Mg 45.7 g,K 4.6 g,S 3.9 g,Zn 1 218 mg,Fe 186 mg,Se 6.93 mg,Cu 370 mg,VA 272 000 IU,VD 75 000 IU,VE 2 080 IU。

2)干物质为饲喂基础,产奶净能为依据NRC(2001)所得计算值,其余均为实测值。DM was as-fed basis, NEL was a calculated value according to NRC (2001), while the others were measured values.

1.4 样品采集与指标测定

1.4.1 饲粮营养物质含量

饲粮干物质、粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗脂肪、淀粉、钙、粗灰分和总磷含量分别参照GB/T 6435—2014[10]、GB/T 6432—2018[11]、GB/T 20806—2022[12]、NY/T 1459—2007[13]、GB/T 6433—2006[14]、GB/T 20194—2018[15]、GB/T 6436—2018[16]、GB/T 6438—2007[17]和GB/T 6437—2018[18]的方法进行测定。

1.4.2 生产性能和乳脂肪酸组成

试验期间,采食量通过自动采食槽(RFID,上海正宏农牧机械设备有限公司)进行监测,该系统可识别牛号并记录采食前后的饲粮重量,据此计算每头奶牛的干物质采食量;每头牛的产奶量由奶厅自动挤奶设备(阿菲金,以色列)记录。
在试验第15、30、45和60天,采集全部奶牛的奶样。具体采集与处理方法如下:采集前30 min,将采奶瓶用温水浸泡、洗净后装配至仪器。分别采集早、中、晚的奶样,按4∶3∶3的比例混匀后分装为2份,每份50 mL。其中一份加入防腐剂,立即送往首农北京奶牛中心,使用乳成分分析仪(Milkoscan FT 6000,Fossil,丹麦)测定乳蛋白率、乳脂率、乳糖率、体细胞数及尿素氮含量;另一份分装至15 mL离心管中,经液氮速冻后于-20 ℃保存,用于测定乳脂肪酸组成。
采用气相色谱仪(7890B,安捷伦,美国)测定乳脂肪酸组成。牛奶样品先经冷水浴解冻,充分混匀,准确量取2 mL置于10 mL试管中,加入4 mL正己烷-异丙醇混合液涡旋混匀,再加入2 mL硫酸钠溶液涡旋离心,取上层正己烷相至耐高温试管中,加入2 mL氢氧化钠甲醇溶液摇匀,于50 ℃水浴皂化30 min;冷却后加入2 mL盐酸甲醇溶液,95 ℃水浴酯化2.5 h;冷却后加入2 mL水,用2 mL正己烷浸提3次,合并正己烷层至10 mL容量瓶中定容,加入约0.5 g无水硫酸钠涡旋,静置后取上清液经滤膜过滤待测。气相色谱条件:色谱柱选用CP-Sil 88(0.20 μm×0.25 mm×100 m);初始柱温为130 ℃,保持5 min,以4 ℃/min升至240 ℃并保持20 min;空气流速为400 mL/min;总流量为54 mL/min;吹扫流量为3 mL/min;恒压190 kPa;分流比为1∶20,进样量为1 μL。

1.4.3 血清指标

在试验第21、35和49天晨饲前采集血液样品。通过尾根静脉采集血液于5 mL促凝采血管中,颠倒混匀5~8次后静置30 min,以4 000×g的离心力离心15 min,取上层血清分装至2 mL离心管中,于-20 ℃保存,用于血清指标的测定。
血清抗氧化指标:MDA含量,总抗氧化能力(T-AOC),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)活性。
血清毒素和炎性因子指标:脂多糖(LPS)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-2(IL-2)和白细胞介素-6(IL-6)含量。
血清糖和脂代谢指标:葡萄糖(GLU)、INS、T-CHO和TG含量。
以上指标均采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒进行测定,具体测定步骤参照试剂盒说明书。

1.4.4 瘤胃发酵参数

在试验第15、30、45和60天,于奶牛晨饲前1 h,使用瘤胃液收集管和注射器采集瘤胃液。为避免唾液污染,丢弃掉首次收集的200 mL瘤胃液,再重新收集约200 mL瘤胃液,随后使用4层纱布对瘤胃液进行过滤,并立即使用便携式pH计测定pH。过滤后的瘤胃液装入10 mL离心管中并置于-20 ℃冰箱保存。
采用气相色谱仪(7890B,安捷伦,美国)检测瘤胃液挥发性脂肪酸(VFA)浓度。取5 mL瘤胃液样品至10 mL试管中,以10 000×g的离心力离心10 min,取1.5 mL上清液转移至离心管中,加入偏磷酸后用涡旋混合器摇匀,再以10 000×g的离心力离心15 min,取1.5 mL上清液,经0.22 μm滤膜过滤后转移到样品瓶中进行气相色谱分析。气相色谱条件:色谱柱选用DB-FFAP(15 m×0.32 mm×0.25 μm);柱温为180 ℃,检测器温度为280 ℃,进样口温度为250 ℃;空气流速为400 mL/min;总流量为54 mL/min;吹扫流量为3 mL/min;恒压21.8 kPa;分流比为1∶50,进样量为1 μL。
采用分光光度计(Multiskan FC,赛默飞,美国)测量瘤胃液氨态氮(NH3-N)浓度。取6 mL瘤胃液样品,以12 000×g的离心力离心20 min,取40 μL上清液至10 mL离心管中,分别加入2.5 mL苯酚显色剂和2.0 mL次氯酸盐试剂,涡旋混匀后将试管置于37 ℃水浴中显色30 min,随后在550 nm波长处测定样品的吸光度值。

1.5 数据统计分析

采用SAS 9.4软件中的混合模型(PROC MIXED)进行重复测量的方差分析,以奶牛为试验单位,处理、时间及处理×时间交互作用为固定效应,区组为随机效应,时间作为重复测量变量。根据最小赤池信息准则(AIC)和贝叶斯信息准则(BIC)值选择最优协方差结构,并采用Kenward-Roger法调节自由度。结果以最小二乘均值和均值标准误(SEM)表示,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

2.1 GSP对泌乳奶牛生产性能和乳脂肪酸组成的影响

2.1.1 GSP对泌乳奶牛生产性能的影响

表2可知,与CON组相比,GSP组奶牛的干物质采食量、产奶量、能量校正乳产量和3.5%乳脂校正乳产量均无显著变化(P>0.05),乳成分中乳脂率、乳糖率、尿素氮含量和体细胞数也无显著变化(P>0.05),而乳蛋白率显著提高(P<0.05)。
表2 GSP对泌乳奶牛生产性能的影响

Table 2 Effects of GSP on performance of lactating dairy cows

项目
Items
组别Groups SEM PP-value
CON GSP 处理
Treatment
时间
Time
处理×时间
Treatment×
time
干物质采食量DMI/(kg/d) 27.10 26.30 0.239 0.635 0.009 0.871
产奶量Milk yield/(kg/d) 43.60 44.36 1.437 0.412 0.012 0.756
3.5%乳脂校正乳产量3.5%FCM yield/(kg/d)1) 50.75 53.51 2.264 0.467 0.003 0.324
能量校正乳产量ECM yield/(kg/d)2) 49.57 51.58 1.895 0.143 0.001 0.379
乳脂率Milk fat percentage/% 4.49 4.63 0.271 0.681 0.007 0.162
乳脂产量Milk fat yield/(kg/d) 1.96 2.12 0.122 0.278 0.005 0.446
乳蛋白率Milk protein percentage/% 3.02 3.14 0.036 0.014 0.003 0.241
乳蛋白产量Milk protein yield/(kg/d) 1.34 1.37 0.041 0.455 0.069 0.586
乳糖率Lactose percentage/% 5.21 5.11 0.507 0.172 0.003 0.315
乳糖产量Lactose yield/(kg/d) 2.28 2.30 0.070 0.741 0.015 0.662
尿素氮含量UN content/(mg/dL) 11.64 11.23 0.391 0.463 0.008 0.436
体细胞数SCC/(×103个/mL) 130.55 214.18 38.679 0.102 0.057 0.501

1)3.5%乳脂校正乳产量=(0.432×产奶量)+(16.23×乳脂产量)。3.5%FCM yield=(0.432×milk yield)+(16.23×milk fat yield).

2)能量校正乳产量=(0.327×产奶量)+(12.95×乳脂产量)+(7.2×乳蛋白产量)。ECM yield=(0.327×milk yield)+(12.95×milk fat yield)+(7.2×milk protein yield).

2.1.2 GSP对泌乳奶牛乳脂肪酸组成的影响

表3可知,与CON组相比,GSP组乳脂肪酸中肉豆蔻烯酸、十五烷酸、棕榈烯酸和十七烷酸的比例显著降低(P<0.05),硬脂酸和亚油酸的比例显著提高(P<0.05);GSP组乳脂肪酸中饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸的比例无显著变化(P>0.05),多不饱和脂肪酸的比例显著提高(P<0.05)。
表3 GSP对泌乳奶牛乳脂肪酸组成的影响

Table 3 Effects of GSP on milk fatty acids composition of lactating dairy cows %

项目
Items
组别Groups SEM PP-value
CON GSP 处理
Treatment
时间
Time
处理×时间
Treatment×
time
丁酸C4∶0 2.22 2.29 0.082 0.529 0.001 0.031
己酸C6∶0 2.07 2.16 0.410 0.109 0.005 0.004
辛酸C8∶0 1.55 1.60 0.031 0.182 0.034 0.016
葵酸C10∶0 3.44 3.52 0.058 0.222 0.004 0.295
月桂酸C12∶0 4.00 3.98 0.815 0.768 0.003 0.562
肉豆蔻酸C14∶0 11.59 11.66 0.125 0.524 0.009 0.265
肉豆蔻烯酸C14∶1 1.08 0.93 0.042 0.003 0.231 0.271
十五烷酸C15∶0 1.53 1.28 0.049 0.004 0.349 0.843
棕榈酸C16∶0 38.71 38.82 0.431 0.843 0.472 0.342
棕榈烯酸C16∶1 1.64 1.40 0.052 0.007 0.032 0.895
十七烷酸C17∶0 0.67 0.61 0.023 0.004 0.096 0.641
硬脂酸C18∶0 10.49 10.88 0.265 0.032 0.294 0.665
反油酸trans-9 C18∶1 1.00 1.02 0.104 0.908 0.021 0.097
油酸cis-9 C18∶1 17.03 16.55 0.562 0.544 0.005 0.562
亚油酸cis-9,cis-12 C18∶2 2.97 3.29 0.075 0.002 0.715 0.331
饱和脂肪酸SFA 76.30 76.87 0.553 0.471 0.001 0.495
单不饱和脂肪酸MUFA 20.76 19.90 0.552 0.284 0.046 0.502
多不饱和脂肪酸PUFA 2.97 3.29 0.075 0.002 0.715 0.331

2.2 GSP对泌乳奶牛血清指标的影响

表4可知,与CON组相比,GSP组血清MDA含量、GSH-Px活性及T-AOC均无显著变化(P>0.05),但血清SOD活性有提高的趋势(P=0.065)。
表4 GSP对泌乳奶牛血清抗氧化指标的影响

Table 4 Effects of GSP on serum antioxidant indexes of lactating dairy cows

项目
Items
组别Groups SEM PP-value
CON GSP 处理
Treatment
时间
Time
处理×时间
Treatment×
time
丙二醛MDA/(nmol/mL) 5.95 5.97 0.256 0.974 0.858 0.025
超氧化物歧化酶SOD/(U/mL) 14.00 14.39 0.221 0.065 0.003 0.748
总抗氧化能力T-AOC/(U/mL) 0.31 0.31 0.024 0.778 0.033 0.114
谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px/(U/mL) 145.41 142.08 2.279 0.211 0.006 0.237
表5可知,与CON组相比,GSP组血清IL-2含量无显著变化(P>0.05),血清IL-6含量有降低的趋势(P=0.081),血清TNF-α及LPS含量显著降低(P<0.05)。
表5 GSP对泌乳奶牛血清毒素和炎性因子指标的影响

Table 5 Effects of GSP on serum toxin and inflammatory factor indexes of lactating dairy cows

项目
Items
组别Groups SEM PP-value
CON GSP 处理
Treatment
时间
Time
处理×时间
Treatment×
time
白细胞介素-2 IL-2/(pg/mL) 369.49 362.56 13.315 0.712 0.005 0.654
白细胞介素-6 IL-6/(pg/mL) 205.39 183.42 8.678 0.081 0.027 1.001
肿瘤坏死因子-α TNF-α/(pg/mL) 41.95 36.63 1.709 0.032 0.006 0.007
脂多糖LPS/(EU/L) 28.26 25.73 0.752 0.024 0.005 0.539
表6可知,与CON组相比,GSP组血清TG、T-CHO、GLU和INS含量均无显著变化(P>0.05)。
表6 GSP对泌乳奶牛血清糖和脂代谢指标的影响

Table 6 Effects of GSP on serum glucose and lipid metabolism indexes of lactating dairy cows

项目
Items
组别Groups SEM PP-value
CON GSP 处理
Treatment
时间
Time
处理×时间
Treatment×
time
葡萄糖GLU/(mmol/L) 3.31 3.34 0.101 0.836 0.001 0.596
甘油三酯TG/(mmol/L) 0.19 0.18 0.008 0.372 0.374 0.518
总胆固醇T-CHO/(mmol/L) 7.61 7.78 0.219 0.577 0.648 0.541
胰岛素INS/(μIU/mL) 16.90 16.70 0.565 0.754 0.003 0.095

2.3 GSP对泌乳奶牛瘤胃发酵参数的影响

表7可知,与CON组相比,GSP组瘤胃液pH及总挥发性脂肪酸(TVFA)、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、异戊酸和NH3-N浓度均无显著变化(P>0.05),瘤胃液异丁酸浓度显著提高(P<0.05),瘤胃液乙酸/丙酸显著降低(P<0.05)。
表7 GSP对泌乳奶牛瘤胃发酵参数的影响

Table 7 Effects GSP on rumen fermentation parameters of lactating dairy cows

项目
Items
组别Groups SEM PP-value
CON GSP 处理
Treatment
时间
Time
处理×时间
Treatment×
time
pH 6.59 6.65 0.039 0.167 0.205 0.617
总挥发性脂肪酸TVFA/(mmol/L) 95.96 94.77 2.795 0.752 0.421 0.159
乙酸Acetate/(mmol/L) 56.68 54.52 1.883 0.331 0.589 0.105
丙酸Propionate/(mmol/L) 23.28 24.78 0.815 0.203 0.052 0.131
异丁酸Isobutyrate/(mmol/L) 1.25 1.36 0.007 0.005 0.006 0.003
丁酸Butyrate/(mmol/L) 11.38 10.83 0.381 0.265 0.595 0.052
异戊酸Isovalerate/(mmol/L) 1.54 1.49 0.039 0.302 0.327 0.189
戊酸Valerate/(mmol/L) 1.71 1.80 0.062 0.196 0.415 0.129
乙酸/丙酸Acetate/propionate 2.48 2.29 0.057 0.007 0.002 0.516
氨态氮NH3-N/(mg/mL) 8.56 8.03 0.641 0.397 0.047 0.291

3 讨论

3.1 GSP对泌乳奶牛生产性能及乳脂肪酸组成的影响

产奶量是评价奶牛生产性能最直观的指标,其高低直接影响养殖场的经济效益[19]。本研究结果表明,补饲50 g/d GSP不会对产奶量造成负面影响。乳脂率与乳蛋白率是评定乳品质的重要指标。乳脂的合成一方面来源于饲粮脂肪的消化吸收,另一方面来源于粗饲料的降解,即粗饲料进入瘤胃后被分解为乙酸,乙酸经乳腺吸收后作为原料形成乳脂[20]。此外,β-羟丁酸和长链脂肪酸也是影响乳脂合成的关键因素[21]。由于乙酸是乳脂合成的重要原料,瘤胃中足够的乙酸浓度对于维持乳脂率至关重要[22]。本试验中,补饲50 g/d GSP对乳脂率无显著影响,这可能是由于试验中瘤胃发酵模式由乙酸型向丙酸型转变且2组奶牛瘤胃液中乙酸浓度无显著差异。同时,补饲50 g/d GSP显著提高了乳蛋白率,这一结果与Gessner等[4]和Akter等[7]的研究结果相似。一般情况下,健康奶牛的乳汁中体细胞数维持在2.0×105~3.0×105个/mL,《中国农垦生鲜乳生产和质量标准》规定生鲜乳中体细胞数要低于4.0×105个/mL[23]。本试验中,2组奶牛的乳中体细胞数均处于正常范围内,且2组之间无显著差异。
反刍动物乳制品受到全世界消费者欢迎的主要原因之一是其含有大量有益脂肪酸,是人类饮食中脂肪酸的主要来源。因此,脂肪酸组成对牛乳的营养品质起着至关重要的作用。在正常饲养条件下,反刍动物肉类和乳制品中的脂肪酸主要来源于直接吸收血浆中运输的脂肪酸以及机体组织从头合成。其中,来源于血浆运输的脂肪酸占40%~60%,这部分主要源自瘤胃对饲粮脂肪的代谢[24]。多不饱和脂肪酸具有降低心血管疾病风险和减少冠心病患者动脉粥样硬化的作用[25];而饱和脂肪酸则被认为与心血管疾病的发生相关[26]。必需多不饱和脂肪酸(如亚油酸)在人体中无法合成,需要从食物中获取[27]。本试验中,补饲50 g/d GSP显著提高了乳脂肪酸中多不饱和脂肪酸(亚油酸)的比例;虽然降低了单不饱和脂肪酸中肉豆蔻烯酸和棕榈烯酸的比例,但总单不饱和脂肪酸的比例无显著变化;同样,虽然显著提高了饱和脂肪酸中硬脂酸的比例,显著降低了饱和脂肪酸中十五烷酸和十七烷酸的比例,但总饱和脂肪酸的比例无显著变化。

3.2 GSP对泌乳奶牛血清指标的影响

在动物的正常新陈代谢过程中,机体会不断分泌大量的抗氧化物质,用于清除体内过剩的自由基,以维持机体的动态平衡和健康状态[28]。机体受到外部物理、化学或生物因素影响时会产生过量自由基,若这些自由基未能及时清除,将导致机体内抗氧化酶合成能力下降及内源性抗氧化水平降低,进而破坏氧化与抗氧化的平衡,引发机体氧化损伤[29]。因此,提高抗氧化水平对动物机体的生长及生产性能至关重要[30]。T-AOC是动物机体内一种重要的抗氧化指标,它反映了机体的整体抗氧化能力,是酶促与非酶促抗氧化体系共同作用的体现[31]。MDA是一种相对稳定的脂质过氧化终产物,它会与其他活性氧竞争结合位点,从而加重细胞损伤,因此可通过检测机体MDA含量判断细胞损伤程度[32]。SOD和GSH-Px在动物机体中广泛存在,作为有效的酶促抗氧化剂,二者可将有毒的超氧化物转化为毒性较低的过氧化氢,为清除自由基提供第1道防线,有效保护细胞膜免受损伤[33]。本试验中,补饲50 g/d GSP有提高奶牛血清SOD活性的趋势,表明其对奶牛抗氧化能力有潜在提升作用。宿孝奇[34]研究表明,灌服20 mg/kg BW GSP能显著提高泌乳早期奶牛的抗氧化能力,并有效降低血液中氧化代谢产物的含量,与本研究结果相似。
免疫是指机体通过识别自身与非自身物质,产生免疫应答以清除非自身物质,从而维持自身生理平衡与稳定的过程。白细胞介素作为细胞间相互作用的淋巴因子,在炎症反应中起主导作用[35]。TNF-α、IL-2和IL-6均为反映机体免疫功能的重要炎性因子,其中TNF-α和IL-6是巨噬细胞产生的主要促炎因子,在免疫防御和炎症过程中发挥重要作用[36]。本试验中,补饲50 g/d GSP显著降低了奶牛血清TNF-α含量,表明其可增强奶牛的抗炎能力。李祺等[37]研究发现,饲粮中添加300和400 mg/kg GSP均可显著降低母兔血清TNF-α含量,与本研究结果相似。此外,GSP组奶牛血清IL-6含量虽与CON组无显著差异,但呈现一定的改善趋势。LPS是革兰氏阴性菌外膜的重要组成组分,作为内毒素的主要成分,它具有强烈的天然免疫活性,可刺激机体产生抗炎反应并分泌大量炎性因子[38]。本试验中,补饲50 g/d GSP显著降低了奶牛血清LPS含量。综上可知,GSP具有一定的抗炎能力,能抑制泌乳奶牛血清促炎因子的生成,通过动态调节炎性因子网络控制机体炎症水平,进而调节机体免疫功能。血清糖和脂代谢指标是评价机体生化特征、能量代谢和肝脏功能的重要依据,也是反映机体对环境变化适应能力的重要指标。当体内稳态失衡、糖和脂代谢紊乱时,相应的生化指标会发生改变。GLU是所有动物细胞能量代谢和生物合成途径的通用燃料,需在血液中维持充足水平[39]。血清TG、T-CHO与机体的脂肪代谢密切相关,其含量反映脂类的吸收、代谢及利用情况。INS是作用于下丘脑的重要厌氧性激素之一[40]。本试验中,GSP组奶牛血清INS含量与CON组无显著差异,说明机体代谢未出现剧烈变化,补饲50 g/d GSP对奶牛血清GLU、TG、T-CHO含量均无显著影响,表明其不会对奶牛的糖和脂代谢产生负面影响。

3.3 GSP对泌乳奶牛瘤胃发酵参数的影响

瘤胃pH及VFA、NH3-N浓度是评价瘤胃功能和瘤胃微生态系统稳定性的重要指标。本试验中,GSP组奶牛瘤胃pH与CON组无显著差异,且2组均处于适宜范围内,不会引发瘤胃酸中毒。瘤胃中适宜浓度的NH3-N利于微生物发酵,NH3-N是蛋白质及非蛋白氮在瘤胃内经消化代谢形成的产物,也是微生物蛋白合成的重要氮源。本试验中,GSP组奶牛瘤胃液NH3-N浓度与CON组差异不显著。据报道,瘤胃液NH3-N浓度需达到5 mg/mL才能满足瘤胃微生物的生长需求[41]。本试验2组奶牛瘤胃液NH3-N浓度均处于正常范围(6~30 mg/mL)内,可保证瘤胃微生物的正常生长[42]。本试验中,GSP组奶牛瘤胃液乙酸、丙酸浓度较CON组无显著变化,说明GSP对奶牛体内瘤胃发酵模式无负面影响。乙酸是乳脂合成的主要前体物质,也是影响乳脂合成的重要因素[22]。GSP组奶牛瘤胃液乙酸浓度较CON组无显著变化,这可能是导致2组之间乳脂率无显著差异的原因;GSP组奶牛瘤胃液乙酸/丙酸较CON组显著降低,表明GSP可促进瘤胃发酵模式由乙酸型向丙酸型转变,有利于奶牛获取更多糖异生前体。此外,瘤胃VFA的发酵过程对甲烷产生有显著影响[43],甲烷生成需要氢的参与,而乙酸与丁酸的生成过程会释放氢,从而促进甲烷产生;丙酸生成过程则会消耗氢,进而抑制甲烷生成。因此,降低乙酸/丙酸有助于减少甲烷生成[44]

4 结论

补饲50 g/d的GSP可在不影响奶牛产奶量的前提下,提升乳蛋白率与乳中多不饱和脂肪酸比例,改善乳品质;同时降低瘤胃液乙酸/丙酸,优化瘤胃发酵参数;还能降低血清LPS及IL-6、TNF-α含量,提高血清SOD活性,促进奶牛健康。
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