2. 黑龙江省农垦科学院畜牧兽医研究所, 哈尔滨 150030;
3. 北京亚禾营养高新技术有限责任公司, 北京 100085
2. Institute of Animal Husbandry and Veterinary, Heilongjiang Agricultural Science Academy, Harbin 150030, China;
3. Beijing Yahe Nutrition Technology Co., Ltd., Beijing 100085, China
奶牛围产期是指奶牛妊娠后期2~3周至泌乳初期2~3周这一段特殊的生理时期,围产期奶牛的饲养管理对其健康状况和生产潜力的发挥有着重要的作用。在奶牛的妊娠后期,由于胎儿的快速发育以及泌乳储备,奶牛的能量需求增加。由于围产期奶牛特殊的生理特点,导致奶牛在泌乳初期干物质采食量降低,摄入的能量不足,导致体内能量负平衡。奶牛为满足泌乳初期的能量需求过多地动用体脂,代谢产生的非酯化脂肪酸(NEFA)、甘油三酯(TG)、β-羟丁酸(BHBA)、丙酮等物质在肝脏蓄积,引起奶牛的脂肪肝以及酮病等,给生产带来巨大的经济损失。
胆碱最早是由Streker在1894年从猪胆汁中分离出来,1962年被正式命名为胆碱。胆碱有许多重要的生理作用:1)它是卵磷脂、鞘磷脂的组成成分,可促进肝脏对脂肪酸的运输及利用,降低脂肪酸在肝脏的异常蓄积[1];2)胆碱可以作为甲基供体用于同型半胱氨酸转化为蛋氨酸;3)胆碱能够转化为乙酰胆碱,维持动物神经系统正常功能。
在以玉米和豆粕为主的饲粮中并不缺乏胆碱,但是由于瘤胃特殊的消化形式,导致奶牛从饲料中获取的胆碱极其有限,尽管奶牛可以利用蛋氨酸、叶酸等在体内合成胆碱,但是对处于围产期能量负平衡状态的奶牛来说,机体需要更多的胆碱来进行脂肪酸的运输,所以通过饲粮本身以及体内合成获得的胆碱的量是不能满足需要的,必须外源添加。
由于胆碱在瘤胃内的高降解率,目前的研究主要集中在RPC对奶牛的营养作用上。Elek等[2]给奶牛产前21天内饲喂100 g/d的RPC,产后60天内饲喂200 g/d的RPC,在60 d的泌乳期内,平均产奶量提高了4.4 kg/d,乳蛋白率有增加的趋势。Pinotti等[3]发现RPC能够降低NEFA浓度,提高葡萄糖(Glu)浓度,进而影响生产性能。徐国忠等[4]发现,饲喂RPC能够降低奶牛血液中游离脂肪酸、TG、总胆固醇(CHO)和极低密度脂蛋白(VLDL)的浓度。Bonomi[5]给早期泌乳奶牛分别饲喂2、6和10 g/d的RPC,结果显示,血液中Glu、蛋氨酸、苏氨酸和异亮氨酸的浓度都有所提高。郑家三等[6]研究发现,RPC能够提高胰岛素(INS)的浓度,降低胰高血糖素(GC)的浓度。
本研究以围产期荷斯坦奶牛为试验对象,探讨饲粮添加不同水平的RPC对奶牛生产性能及脂肪代谢的影响,旨在为以后通过在围产期添加RPC提高奶牛的生产性能、缓解其能量负平衡状态、提高奶牛的健康程度以及延长利用年限提供理论依据及试验基础。
选取年龄、胎次、体重、预产期以及上一胎次泌乳量相近的健康荷斯坦奶牛60头,随机分为3组,每组20头,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组在基础饲粮中分别添加0、20、30 g/d的RPC。试验期74 d,产前14天开始至产后60天结束。RPC购自北京亚禾营养高新技术有限责任公司,胆碱有效含量为50%,过瘤胃率≥85%。供试奶牛按照牛场现行制度饲养管理,散栏饲养,采用全混合日粮(TMR)早、晚各饲喂1次,早、中、晚各机械挤奶1次。奶牛分娩后若无疾病等特殊情况的发生,直接转入产后牛舍。牛舍机械清粪,奶牛自由饮水,饲喂量控制在剩料<5%。试验奶牛产前和产后饲喂不同的TMR,其组成及营养水平见表1。
![]() | 表1 全混合日粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of TMRs (DM basis) % |
在产前7天、产犊当日、产后7和14天,采用四分法收集饲料样品。65 ℃干燥48 h,混匀粉碎,装入封口袋中待测。饲料成分按照《饲料分析及质量检测技术》的方法测定。
按照奶牛群体改良(DHI)采样与测定的要求,分别记录产后15、30、45、60天的产奶量,同时将早、中、晚采集的乳样按4∶ 3∶ 3的比例混合,取50 mL,加入5%重铬酸钾防腐剂0.5 mL,测定乳脂率、乳蛋白率、乳糖率和乳总固形物率。
试验奶牛在产前7天、产犊当日、产后7和14天早晨空腹时尾静脉采血10 mL,用肝素钠抗凝,以3 500 r/min离心10 min后分离血浆。-20 ℃冷冻保存。TG、CHO、Glu、总氨基酸(TAA)的浓度用半自动生化分析仪测定。INS、GC、瘦素(LEP)、NEFA、BHBA和低密度脂蛋白(LDL)的浓度用试剂盒测定,试剂盒购自南京建成生物工程研究所。
数据经Excel整理后,采用SPSS 19.0中的one-way ANOVA进行单因素方差分析,试验数据用平均值±标准差表示,平均值的多重比较采用Duncan氏法进行。
由表2可知,奶牛产前、产后的采食量各组间差异不显著(P>0.05)。
![]() | 表2 RPC对围产期奶牛采食量的影响
Table 2 Effects of RPC on feed intake of periparturient dairy cows kg/d
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由表3可知,在产后15、30天,各组奶牛的产奶量差异不显著(P>0.05),但是Ⅱ、Ⅲ组相比较于Ⅰ组有增加的趋势;在产后45、60天,Ⅱ、Ⅲ组奶牛的产奶量极显著高于Ⅰ组(P<0.01)。在产后15、30、60天,Ⅲ组奶牛的乳脂率显著高于Ⅰ组(P<0.05)。Ⅱ、Ⅲ组奶牛的乳蛋白率均高于Ⅰ组,且在产后15、60天,Ⅲ组奶牛的乳蛋白率显著高于Ⅰ组(P<0.05);在产后30天,Ⅲ组奶牛的乳蛋白率极显著高于Ⅰ组(P<0.01);在产后45天,Ⅱ、Ⅲ组奶牛的乳蛋白率均显著高于Ⅰ组(P<0.05)。在产后15天,Ⅲ组奶牛的乳糖率显著高于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.05),Ⅱ组高于Ⅰ组,但差异不显著(P>0.05),其余各时间点组间差异不显著(P>0.05)。在产后15天,Ⅲ组奶牛乳总固形物率显著高于Ⅰ组(P<0.05);在产后30天,Ⅲ组乳总固形物率极显著高于Ⅰ组(P<0.01),Ⅱ组奶牛显著高于Ⅰ组(P<0.05)。
![]() | 表3 RPC对围产期奶牛泌乳性能的影响
Table 3 Effects of RPC on lactation performance of periparturient dairy cows
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由表4可知,在产前7天,Ⅲ组奶牛血浆Glu浓度极显著高于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.01),Ⅱ组显著高于Ⅰ组(P<0.05);在产犊当日,Ⅱ、Ⅲ组奶牛血浆Glu浓度显著高于Ⅰ组(P<0.05);在产后7天,Ⅲ组奶牛血浆Glu浓度显著高于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.05);Ⅲ组奶牛血浆Glu浓度在产后14天显著高于Ⅰ组(P<0.05)。Ⅲ组奶牛血浆TG浓度在产前7天极显著高于Ⅰ组(P<0.01);在产犊当日,Ⅲ组奶牛血浆TG浓度极显著高于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.01);在产后7天,Ⅱ、Ⅲ组奶牛血浆TG浓度显著高于Ⅰ组(P<0.05);在产后14天,各组血浆TG浓度差异不显著(P>0.05)。在产后的各时间点,Ⅲ组奶牛血浆NEFA浓度均极显著低于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.01),Ⅱ组均显著低于Ⅰ组(P<0.05)。在产前7天,Ⅲ组奶牛血浆BHBA浓度极显著低于Ⅰ组(P<0.01),显著低于Ⅱ组(P<0.05),Ⅱ组显著低于Ⅰ组(P<0.05);在产犊当日和产后7天,Ⅱ、Ⅲ组奶牛血浆BHBA浓度极显著低于Ⅰ组(P<0.01);在产后14天,Ⅱ、Ⅲ组奶牛血浆BHBA浓度极显著低于Ⅰ组(P<0.01),Ⅲ组显著低于Ⅱ组(P<0.05)。在产前7天,Ⅲ组奶牛血浆LDL浓度极显著高于Ⅰ组(P<0.01);在产犊当日,Ⅲ组奶牛血浆LDL浓度极显著高于Ⅰ组(P<0.01),显著高于Ⅱ组(P<0.05),Ⅱ组显著高于Ⅰ组(P<0.05);在产后7天,Ⅲ组奶牛血浆LDL浓度极显著高于Ⅰ组(P<0.01),显著高于Ⅱ组(P<0.05);Ⅲ组奶牛血浆LDL浓度在产后14天极显著高于Ⅰ组(P<0.01),Ⅱ组显著高于Ⅰ组(P<0.05)。在产前7天,Ⅲ组奶牛血浆CHO浓度极显著低于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.01),Ⅱ组显著低于Ⅰ组(P<0.05);Ⅱ、Ⅲ组奶牛血浆CHO浓度在产犊当日极显著低于Ⅰ组(P<0.01),Ⅲ组显著低于Ⅱ组(P<0.05);在产后7天,Ⅲ组奶牛血浆CHO浓度极显著低于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.01),Ⅱ组极显著低于Ⅰ组(P<0.01);在产后14天,Ⅲ组奶牛血浆CHO浓度极显著低于Ⅰ组(P<0.01),显著低于Ⅱ组(P<0.05),Ⅱ组显著低于Ⅰ组(P<0.05)。在产前7天,Ⅲ组奶牛血浆TAA浓度极显著高于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.01);Ⅲ组奶牛血浆TAA浓度在产犊当日显著高于Ⅰ组(P<0.05);Ⅱ、Ⅲ组奶牛血浆TAA浓度在产后7天显著高于Ⅰ组(P<0.05);在产后14天,各组间奶牛血浆TAA浓度差异不显著(P>0.05)。
![]() | 表4 RPC对围产期奶牛血浆生化指标的影响
Table 4 Effects of RPC on plasma biochemical indices of periparturient dairy cows
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由表5可知,在产前7天,Ⅲ组奶牛血浆INS浓度极显著高于Ⅰ组(P<0.01),显著高于Ⅱ组(P<0.05),Ⅱ组显著高于Ⅰ组(P<0.05);在产犊当日,Ⅲ组奶牛血浆INS浓度极显著高于Ⅰ组(P<0.01),Ⅱ组显著高于Ⅰ组(P<0.05);在产后7天,各组间奶牛血浆INS浓度无显著差异(P>0.05);在产后14天,Ⅲ组奶牛血浆INS浓度显著高于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.05)。Ⅱ、Ⅲ组奶牛血浆GC浓度在产前7天低于Ⅰ组,但差异不显著(P>0.05);在产犊当日,Ⅲ组奶牛血浆GC浓度极显著低于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.01),Ⅱ组显著低于Ⅰ组(P<0.05);在产后7天,Ⅲ组奶牛血浆GC浓度极显著低于Ⅰ和Ⅱ组(P<0.01),Ⅱ组极显著低于Ⅰ组(P<0.01);在产后14天,Ⅱ、Ⅲ组奶牛血浆GC浓度极显著低于Ⅰ组(P<0.01),Ⅲ组显著低于Ⅱ组(P<0.05)。Ⅲ组奶牛血浆LEP浓度在产前7天显著低于Ⅰ组(P<0.05);在产犊当日,Ⅲ组极显著低于Ⅰ组(P<0.01),Ⅱ组显著低于Ⅰ组(P<0.05);Ⅲ组奶牛血浆LEP浓度在产后7天显著低于Ⅰ组(P<0.05);在产后14天,Ⅱ、Ⅲ组奶牛血浆LEP浓度极显著低于Ⅰ组(P<0.01)。
![]() | 表5 RPC对围产期奶牛血浆代谢类激素指标的影响
Table 5 Effects of RPC on plasma metabolic hormone indices of periparturient dairy cows
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传统观点认为,奶牛自身合成的胆碱能够满足一般泌乳条件下的需求[7],但是,随着奶牛饲养管理的不断改进,以及新技术、新设备的推广应用,奶牛的生产性能得到了极大的提高,其自身合成的胆碱就很难满足泌乳的需求,特别是处于围产期能量负平衡状态下的奶牛,因此,添加外源性胆碱就显得尤为重要[8]。目前,已有许多关于添加RPC对奶牛生产性能影响的报道发表,Pinotti等[3]研究发现饲粮添加50 g/d的RPC能够提高泌乳量。Shannon[9]在奶牛饲粮中添加RPC能够提高乳脂率。徐国忠等[4]也有类似的研究结果。Davidson等[10]报道了饲粮添加胆碱的经产奶牛总乳蛋白量高于对照组。Zom等[11]给产前21天至产后42天奶牛饲喂60 g/d的RPC(有效胆碱饲喂量为14.4 g/d),发现对乳糖率没有影响。在本试验中,Ⅱ、Ⅲ组奶牛在各泌乳时间点的产奶量均高于Ⅰ组,在产后15、30天差异不显著,但是在45、60天差异则极显著,说明围产期饲粮添加RPC能够提高泌乳初期的产奶量,并且随着奶牛进入泌乳高峰期,试验组与对照组间的差异不断增大。Ⅱ、Ⅲ组奶牛产后15、30、60天的乳脂率均高于Ⅰ组,泌乳初期的奶牛处于能量负平衡状态,机体过多的动用体脂来满足泌乳需求,导致机体的能量代谢紊乱,添加RPC能够改善奶牛脂肪酸的代谢从而提高乳脂率。Ⅱ、Ⅲ组奶牛在产后各泌乳时间点的乳蛋白率均高于Ⅰ组,可以从生理角度上认为是胆碱提供游离甲基合成蛋氨酸,满足了泌乳的氨基酸需求,促进了乳蛋白的合成。Ⅲ组奶牛的乳糖率显著高于Ⅰ组,其余各泌乳时间点差异不显著。Ⅲ组奶牛产后15、30天的乳总固形物率要高于Ⅰ组。由此可见,饲粮添加RPC能够改善奶牛围产期能量负平衡状态,调节能量、蛋白质代谢,提高产奶量。
奶牛主要依靠瘤胃微生物发酵碳水化合物后产生的丙酸等挥发性脂肪酸通过糖异生作用合成Glu,其Glu的90%来源于肝脏的糖异生作用。围产期奶牛由于采食量降低,导致丙酸的生成量降低,造成肝脏糖异生障碍,而这一时期奶牛需要大量的Glu满足生产、泌乳需要及自身供能,所以奶牛在这一阶段容易处于能量负平衡状态。血液Glu浓度的变化是对机体能量代谢情况最直接的反应。Pinotti等[3]发现可以通过添加RPC降低NEFA浓度和提高Glu浓度,进而提高奶牛的生产性能。也有研究发现,饲粮添加RPC对血清中Glu和BHBA浓度无显著影响[1]。本试验中,各试验组奶牛血浆Glu浓度在产前7天、产犊当日、产后7天均有不同程度的下降,表明分娩及泌乳对奶牛的应激较大,机体的能量代谢发生较大波动。Ⅱ组在产前7天、产犊当日及产后14天较Ⅰ组高,Ⅲ组奶牛血浆Glu浓度高于Ⅰ组,且能够维持在一个相对稳定的状态,在产后能够迅速恢复至接近正常水平。这些结果表明,饲粮添加RPC能够缓解围产期奶牛的能量负平衡状态,提高其抗应激能力及奶牛的体况,为即将到来的泌乳高峰期奠定基础。
由于围产期奶牛采食量降低,导致其处于能量负平衡状态,必然导致机体大量的动用体脂。动用体脂一方面缓解了由于糖异生障碍而引起的能量负平衡,另一方面又释放大量的NEFA进入血液及肝脏。由于瘤胃发酵产生丙酸的量的减少,使得NEFA代谢产生的乙酰辅酶A不能及时代谢,进而在酶的作用下生成BHBA、丙酮、CHO等,奶牛肝脏利用血液中NEFA合成TG,大量的NEFA超出了肝脏的代谢能力,由此导致了NEFA、酮体、CHO以及TG在肝脏的不正常蓄积,导致奶牛脂肪肝、酮病的发生。LDL能够结合CHO,并将CHO运输出肝脏,从而在一定程度上能缓解NEFA在肝脏的不正常蓄积。韩永利[12]研究表明,饲粮添加RPC能够降低血液CHO和TG浓度。徐国忠等[4]发现饲粮添加RPC能够降低血浆中游离脂肪酸、TG、CHO和VLDL的浓度。Guretzky等[13]报道,饲粮添加RPC能够显著降低娟姗奶牛血浆中NEFA和BHBA的浓度。本试验中,Ⅱ、Ⅲ组奶牛血浆NEFA、BHBA及CHO的浓度显著或极显著低于Ⅰ组,LDL浓度产后部分时间点显著或极显著高于Ⅰ组,组间血浆TG浓度在产前7天、产犊当日及产后7天存在显著差异,产后14天差异不显著,具体原因有待进一步研究。结果说明,饲粮添加RPC能够调节奶牛的能量代谢,减少体脂动员,提高了脂肪供能的效率,降低了脂肪肝和酮病的发病风险,有利于奶牛的健康。
由于围产期奶牛处于能量负平衡状态,可能使得氨基酸与Glu代谢作用加强,胆碱含有3个活泼的甲基,能够作为甲基供体用于同型半胱氨酸转化为蛋氨酸,在一定程度上缓解了蛋氨酸作为甲基供体的分解代谢,直接影响血浆中氨基酸的含量。Bonomi[5]对早期泌乳奶牛饲喂2、6和10 g/d的RPC,发现Glu、蛋氨酸、苏氨酸和异亮氨酸浓度均有提高。本试验中,Ⅱ、Ⅲ组奶牛血浆TAA浓度高于Ⅰ组,但在产后14天,差异不显著,可能是由于饲粮结构改变改善了奶牛能量代谢,逐渐满足了奶牛对氨基酸的需求。
在奶牛的能量代谢中,INS、GC和LEP起重要的调节作用。INS是由胰岛β细胞分泌的一种蛋白质激素,能促进全身组织细胞摄取和利用Glu,抑制糖原分解及糖异生作用;促进脂肪合成,降低血液中NEFA的浓度,抑制脂肪酸的氧化;促进细胞对氨基酸的摄取及蛋白质的合成。Andrews等[14]发现给泌乳初期的奶牛低剂量、长期的注射一定量的INS可以加强能量代谢,治疗脂肪肝。GC是由胰岛α细胞分泌的一种蛋白质激素,与INS的作用相反,具有很强的促进糖原分解和糖异生的作用,使Glu浓度明显升高;促进脂肪分解及脂肪酸的氧化;增强肝细胞对氨基酸的摄取能力,激活糖异生过程中的相关酶类,加强糖异生作用。郑家三等[6]发现胆碱能够提高血液INS浓度,降低血液GC的浓度。LEP是一种由脂肪组织分泌的激素,参与脂肪、能量代谢的调节,抑制食欲和脂肪的合成,促进脂肪酸的氧化,增加能量消耗。夏成等[15]报道,患有脂肪肝的奶牛血浆LEP浓度较正常奶牛明显偏低。本试验中,Ⅱ、Ⅲ组奶牛血浆中INS浓度较Ⅰ组显著升高,GC和LEP浓度显著降低,可能是由于添加RPC提高了血浆Glu浓度,促进了INS的分泌,从而抑制了GC及LEP的分泌。这表明添加RPC能够缓解围产期的能量负平衡,调节Glu、脂肪代谢。
饲粮添加RPC能够缓解围产期奶牛的能量负平衡状态,调节奶牛体内的脂肪代谢,提高生产性能,围产期奶牛饲粮RPC适宜添加量为30 g/d。
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