动物营养学报  2015, Vol. 27 Issue (9): 2832-2840   PDF (1075 KBKB)    
半胱胺和酵母培养物添加量对奶牛产奶性能及氮排泄的影响
王玲1, 刘开东2, 吕永艳1, 孙国强1     
1. 青岛农业大学动物科技学院, 青岛 266109;
2. 青岛市畜牧兽医研究所, 青岛 266100
摘要: 本试验旨在研究半胱胺(cysteamine,CS)和酵母培养物(yeast culture,YC)添加量对奶牛产奶性能及氮排泄的影响。选取年龄、体重、产奶量及泌乳期[(135±15) d]相近的荷斯坦奶牛40头,分为10组。C组饲喂基础饲粮,试验组补饲不同水平组合的CS和YC,其中CS设3个添加量,分别为17.5(L)、20.0(M)和22.5 g/(d·头)(H);YC设3个添加量,分别为90(L)、100(M)和110 g/(d·头)(H),共9个不同添加量组合,分别为LL、ML、HL、LM、MM、HM、LH、MH和HH组,每组4个重复,每个重复1头。预试期15 d,正试期60 d。结果表明:1)各试验组产奶量均高于C组,以HM组最高,极显著高于C组(P<0.01);2)各试验组乳脂率、乳蛋白率均高于C组,均以HM组最高,乳中体细胞数则低于C组,以HM组最低,HM组与C组差异均极显著(P<0.01);3)各试验组饲粮氮泌乳转化效率均高于C组,以HM组最高,与C组差异极显著(P<0.01),LL、ML、HL、LM、MM、HM、LH、MH和HH组总氮排泄量比C组分别降低5.23%、8.50%、12.36%、21.92%、24.34%、27.25%、16.31%、18.10%、20.43%,HM组与C组差异极显著(P<0.01)。结果提示,泌乳奶牛饲粮联合添加CS和YC可提高产奶量,改善乳品质,提高饲粮氮泌乳转化效率,降低粪尿氮排泄量;本试验条件下的最佳联合添加组合为CS 22.5 g/(d·头)、YC 100 g/(d·头)。
关键词: 半胱胺     酵母培养物     产奶性能     氮排泄    
Effects of Supplemental Levels of Cysteamine and Yeast Culture on Milk Performance and Nitrogen Excretion of Dairy Cows
WANG Ling1, LIU Kaidong2, LYU Yongyan1, SUN Guoqiang1     
1. College of Animal Science and Technology, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China;
2. Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine of Qingdao, Qingdao 266100, China
Abstract: This experiment was conducted to determine the effects of supplemental levels of cysteamine (CS) and yeast culture (YC) on milk performance and nitrogen excretion of dairy cows. Forty Holstein lactating cows with similar age, body weight, milk yield and lactation stage [(135±15) days in milk] were divided into 10 groups, group C was fed a basal diet, experimental groups were jointly supplemented with CS and YC at different levels. The supplemental levels of CS were designed as 17.5 (L), 20.0 (M), 22.5 g/(d·cow) (H). The supplemental levels of YC were designed as 90 (L), 100 (M), 110 g/(d·cow) (H). The experimental groups were LL, ML, HL, LM, MM, HM, LH, MH and HH groups, and each group had 4 replicates with 1 cow per replicate. The pretest lasted for 15 days, and the test lasted for 60 days. The results showed as follows: 1) cows in test groups had greater milk yield than those in group C, specially in group HM, and the difference between groups HM and C was significant (P<0.01); 2) cows in test groups had greater milk fat percentage and milk protein percentage, but had lower milk somatic cell count, specially in group HM, and the differences between groups HM and C were significant (P<0.01); 3) compared with group C, dietary nitrogen conversion efficiency of lactation in test groups was increased, specially in group HM, and the difference between groups HM and C was significant (P<0.01), and total nitrogen excretion in groups LL, ML, HL, LM, MM, HM, LH, MH and HH was reduced by 5.23%, 8.50%, 12.36%, 21.92%, 24.34%, 27.25%, 16.31%, 18.10% and 20.43%, respectively, and the difference between groups HM and C was significant (P<0.01). The experimental results indicate that the supplementation of CS and YC in dairy cow diets can greater milk yield, improve milk quality, improve dietary nitrogen conversion efficiency of lactation, and reduce nitrogen excretion; the optimal combination supplemental levels of CS and YC are 22.5 and 100 g/(d·cow) under the condition in the present study.
Key words: cysteamine     yeast culture     milk performance     nitrogen excretion    

豆粕等蛋白质饲料资源紧缺和大量的依赖国外进口,已经成为我国畜牧业养殖成本上升和制约畜牧业进一步发展的关键因素。蛋白质饲料利用率偏低的主要因素是瘤胃内氨氮的损失,饲粮中的蛋白质在瘤胃中被分解为氨氮的速度高于微生物利用氨氮合成微生物蛋白(MCP)的速度,导致大量未被利用的氨氮以尿素的形式排到体外,在造成蛋白质饲料资源浪费的同时也对环境带来巨大压力。通过营养调控手段使瘤胃内氨氮的生成和利用速率相对平衡、提高动物对蛋白质饲料的消化利用率、提高饲粮氮泌乳转化效率不仅有利于节省蛋白质饲料、降低养殖成本,同时对环境保护也具有积极的意义。半胱胺(cysteamine,CS)通过提高生长激素浓度、调节营养物质在不同组织间的分配,进而促进动物生长、增加机体蛋白质沉积、改善胴体品质等[1]。CS可以提高羔羊和肉羊的日增重及饲料转化效率、促进消化道发育[2, 3],提高生长育肥猪的生产性能、改善猪肉胴体品质[4]。酵母培养物(yeast culture,YC)是酵母菌经特定工艺发酵后连同培养基一起制成的微生态制品。Fadel等[5]研究报道YC可以提高山羊羔瘤胃微生物对氨氮的利用。在肉仔鸡上的应用表明YC
可以调节其肠道菌群、改善肠黏膜结构、提高生长性能[6],在围产期奶牛上的应用表明可以改善瘤胃发酵模式、缓解能量负平衡的状态[7],可以减轻亚急性酸中毒奶牛的瘤胃酸中毒情况[8]。目前,国内外对CS和YC在各种动物上的研究报道较多,在奶牛生产上的研究,两者都主要集中在提高奶牛生产性能方面,在是否能提高粗蛋白质(CP)利用率、降低氮排泄方面鲜有报道,更未见在奶牛饲粮中同时添加CS和YC的研究报道。本试验拟通过在奶牛饲粮中同时添补CS和YC,探讨CS和YC添加量对奶牛主要养分采食量、产奶量、乳成分及氮排泄的影响,以期在提高奶牛产奶性能的同时节省蛋白质饲料资源和降低奶牛氮排泄对环境带来的污染,同时为CS和YC在奶牛生产上的联合使用提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验设计

本试验采用3×3因子随机区组设计,选用青岛奥特奶牛原种场体况良好,产奶量、年龄[(4.38±1.01)岁]、胎次(2.07±0.75)、体重和泌乳期[(135±15) d]相近的荷斯坦奶牛40头,随机分为10组,每组4头。各组饲粮CS和YC添加量见表1,每头每天预留0.5 kg精料做载体,其余精料与粗饲料混匀制成全混合日粮(TMR),CS、YC与载体混匀后随TMR饲喂。整个试验期为75 d,其中预试期15 d,正试期60 d。试验所用CS购自上海华扩达生化科技有限公司,为白色颗粒状物质,纯度30%;YC购自达农威生物发酵工程技术(深圳)有限公司。

表 1 各组饲粮CS和YC添加量 Table 1 Supplemental levels of CS and YC in diets in different groups
1.2 饲养管理

试验牛采用舍饲饲养,采用利拉伐挤奶设备日挤奶2次(03:30、15:00),日饲喂TMR 2次(04:00、16:00),每次采食均用颈夹将其固定。奶牛采食后在运动场自由运动和饮水。TMR组成及其营养水平见表2。

表 2 TMR组成及营养水平(干物质基础) Table 2 Composition and nutrient levels of the TMR (DM basis)
1.3 样品采集与分析 1.3.1 饲料样

预试期1~3 d、5~7 d、9~11 d、13~15 d逐头称每头牛的TMR投料量和剩料量,正试期8~10 d、18~20 d、28~30 d、38~40 d、48~50 d、58~60 d逐头称每头牛的TMR投料量和剩料量。每次称重时按四分法收集TMR样和剩料样,65 ℃烘箱中烘干,制成风干样并粉碎后用四分法留样300 g备用。试验结束时,将预试期、正试期前3次、正试期后3次采集并粉碎的TMR样和剩料样根据每次的投料量和剩料量比例分别混合。

1.3.2 粪样

预试期1~3 d,正试期28~30 d,正试期58~60 d时采集3次粪样,采用全收粪法,连续3 d进行24 h全收粪,混合每天所收集的粪样,称重留样,按每100 g粪样加10%硫酸25 mL进行固氮处理后放入冰箱-20 ℃冷冻保存,采样期的最后1 d按样重比例混匀3 d所留的粪样,放入烘箱中65 ℃烘干,制成风干样。

1.3.3 乳样

预试期1~3 d,正试期13~15 d、28~30 d、43~45 d、58~60 d采集乳样,均按早、晚产奶量的比例共收集65 mL乳样,其中50 mL乳样加入重铬酸钾防腐剂(0.6 mg/mL)混合均匀,4 ℃冷藏用于乳成分检测。剩余15 mL经1 500×g离心10 min,取4 mL离心乳样,加入等体积的三氯乙酸(TCA)(25%),静置5 min后于3 500×g下离心20 min去蛋白质,取1.5 mL处理好的乳样-20 ℃保存。

1.3.4 尿样

预试期1~3 d,正试期28~30 d,正试期58~60 d时采样,参考朱雯[10]的点收集法,采取人工接尿结合膀胱取尿的方式,即每次采样时,将牛用颈夹固定后,把导尿管插到膀胱里采取膀胱取尿的方式依次采集每头牛的尿样,若采集过程中牛出现自主排尿的姿势,由专人负责接尿,连续收集3 d,每天收集2次,每隔12 h收集1次,每天在前1天的基础上延后4 h收集,按一定比例加98%浓硫酸以调整尿液pH低于3,-20 ℃保存。

1.4 测定指标与方法 1.4.1 采食量

预试期1~3 d、5~7 d、9~11 d、13~15 d逐头称每头牛的TMR投料量和剩料量,并取样测定TMR样和剩料样的干物质(DM)含量,正试期8~10 d、18~20 d、28~30 d、38~40 d、48~50 d、58~60 d逐头称每头牛的TMR投料量和剩料量,并取样测定TMR样和剩料样的DM含量,根据TMR投料量、剩料量及其DM含量计算每头牛的DM采食量(DMI),每次根据上次测定的采食量调整下一阶段的TMR投料量。

1.4.2 饲粮中养分测定

参照张丽英[11]主编的《饲料分析及饲料质量检测技术》中的方法测定TMR中DM、CP、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、钙(Ca)、磷(P)的含量以及粪中CP含量,其中CP测定采用凯氏定氮法,NDF和ADF采用Van Soest洗涤纤维法,Ca采用高锰酸钾滴定法,P采用钒钼酸氨比色法。

1.4.3 产奶量及乳成分

产奶量用利拉伐鱼骨式挤奶机测定,电子显示奶量。预试期2~3 d、8~9 d、14~15 d,正试期4~5 d、9~10 d、14~15 d、19~20 d、24~25 d、29~30 d、34~35 d、39~40 d、44~45 d、49~50 d、54~55 d、59~60 d记录1次奶量,每次连记2 d,取平均值。

采用乳成分自动分析仪(丹麦Foss公司生产,型号CombiFoss FT+)测定乳蛋白率、乳脂率、乳糖率及乳中体细胞数,采用加权平均法计算正试期各乳成分含量。

1.4.4 氮代谢指标

尿氮排泄量采用凯氏定氮法分析,乳尿素氮排泄量采用脲酶法测定,尿肌酐含量采用苦味酸比色法测定,试剂盒均购自南京建成生物有限公司。参照Valadares等[12]的方法,以尿肌酐(每头牛每天1 kg体重排出约29 mg)标记测定奶牛的排尿量。

氮代谢计算公式:

粪氮(g/d)=日排粪量×粪中CP含量×0.16;

乳氮(g/d)=产奶量×乳蛋白率×0.16;

总氮(g/d)=粪氮+尿氮;

氮表观消化率(%)=[(饲粮食入氮-粪氮)/饲粮食入氮]×100;

饲粮氮泌乳转化效率(%)=(乳氮/饲粮食入氮)×100。

1.5 数据处理与分析

试验数据用Excel 2010软件进行数据的基本处理。采用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析,Duncan氏多重比较进行组间差异显著性检验,以P<0.01和P<0.05分别表示差异极显著和显著,结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析 2.1 CS和YC添加量对奶牛主要养分采食量和产奶量的影响

由表3可知,LH、MH、HH组DMI显著高于C、LL、ML组(P<0.05),其他各组间无显著差异(P>0.05)。各试验组比C组产奶量分别高1.33% (P>0.05)、5.81%(P<0.05)、9.98%(P<0.01)、 19.00%(P<0.01)、21.04%(P<0.01)、25.33%(P<0.01)、14.43%(P<0.01)、18.08%(P<0.01)、18.30%(P<0.01),其中HM组最高。

表 3 CS和YC添加量对奶牛主要养分采食量的影响 Table 3 Effects of supplemental level of CS and YC on main nutrient intake of dairy cows
2.2 CS和YC添加量对奶牛乳成分的影响

由表5可知,HM组乳脂率最高,极显著高于C、LL、ML、HL、LH、MH组(P<0.01),显著高于HH组(P<0.05);在乳蛋白率方面,也以HM组最高,极显著高于C、LL、ML、HL、LH、MH组(P<0.01);补饲CS和YC后乳中体细胞数降低,其中以HM组最低,极显著低于C组(P<0.01);补饲CS和YC对乳糖率影响不显著(P>0.05)。

表 5 CS和YC添加量对奶牛乳成分的影响 Table 5 Effects of supplemental level of CS and YC on milk composition of dairy cows
2.3 CS和YC添加量对奶牛氮排泄及氮表观消化率的影响

由表6可知,补饲CS和YC后,奶牛粪氮、尿氮、乳尿素氮排泄量得到控制,其中对尿氮排泄量影响最大,各试验组均极显著低于C组(P<0.01)。LL、ML、HL、LM、MM、HM、LH、MH和HH组总氮排泄量比C组分别减少5.23%、8.50%、12.36%、21.92%、24.34%、27.25%、16.31%、18.10%、20.43%,其中HM组最低。除LL组外,各试验组饲粮氮泌乳转化效率均显著或显著高于C组(P<0.05或P<0.01)。

表 6 CS和YC添加量对氮排泄的影响 Table 6 Effects of supplemental level of CS and YC on nitrogen excretion of dairy cows
3 讨 论 3.1 CS和YC添加量对奶牛主要养分采食量的影响

提高奶牛DMI能为机体提供更多的可消化营养物质,利于提高产奶性能,因此研究者都致力于提高奶牛的DMI。在本试验中,LH、MH、HH组DMI得到显著提高,而其他组间无显著差异,由此可以看出,YC能增加DMI,而CS对DMI无显著影响。Dann等[13]和Lesmeister等[14]饲喂YC后也得出了DMI显著提高的结论。Denev等[15]研究得出,YC能加速采食后6~8 h的食物分解速度,因此,LH、MH、HH组的奶牛需要通过提高DMI以获取更多的食物来满足胃肠道的饱腹感;YC能维持瘤胃内微生物系统的平衡,且YC和CS 均能促进瘤胃微生物的生长繁殖、提高纤维分解 菌的活性,养分消化利用速度和纤维物质分解速率的加快,导致胃肠道排空速率加快,也能够使LH、MH、HH组DMI提高。

3.2 CS和YC添加量对奶牛产奶量的影响

杨宏波等[16]和Zaworski等[17]分别用CS和酿酒酵母发酵产品饲喂奶牛均发现奶牛生产性能得到提高。在本试验中,补饲CS和YC后奶牛的产奶量得到提高,其中以HM组提高幅度最大。产奶量的提高与以下几个方面有关:CS能促进生长激素的分泌,而生长激素是调节奶牛泌乳活动的主要激素[18],它能刺激泌乳反射、促进乳腺发育、提高乳腺细胞摄取氨基酸和葡萄糖的能力;冯伟业[19]指出,YC提高生产性能的基础是提高了乳酸菌利用乳酸的能力,乳酸的利用使瘤胃内pH更加稳定,能创造更适合微生物活动的瘤胃环境;CS能促进瘤胃MCP合成[20],会为泌乳活动提供更多的可利用氨基酸;CS和YC都可以提高奶牛机体对养分的消化利用率,同时YC中大量的有机酸、小肽、未知生长因子等活性物质还能提高养分的消化利用率,提高瘤胃和奶牛的健康程度,必然有利于提高产奶量。同时饲喂CS和YC 2种物质,利用两者的协同作用,更加利于各试验组产奶量的提高,且以CS 22.5 g/(d·头)、YC 100 g/(d·头)为最佳联合添加组合。

3.3 CS和YC添加量对奶牛乳成分的影响

杨宏波等[16]饲喂CS后发现,乳脂率、乳固形物含量升高;夏伦志等[21]补饲CS后得出仅有乳蛋白率得到提高,而其他成分变化较小;沈赞明等[22]饲喂CS后得出乳脂率、乳蛋白率都得到提高的结论。李桉等[23]饲喂YC得出乳脂略有提高但差异不显著,其他成分没有变化的结论;刘星等[24]饲喂复合益生菌制剂后发现乳干物质率、乳脂率极显著升高,乳中体细胞数极显著下降;在本试验中,补饲CS和YC后乳蛋白率、乳脂率得到提高。乳成分指标受控于遗传因素,同时也受环境因素影响[25]。不同研究结果间的差异性可能是由于饲粮的组成不同、奶牛所处的泌乳期不同、YC中复合菌种的组成不同、饲喂时间的长短、不同地区间奶牛品种和奶牛自身的差异性以及外界环境因素的不同造成的。乳成分的改善可能与以下几个因素有关:饲喂CS后体内生长激素水平提高,生长激素能促进乙酰辅酶A羧化酶、脂肪酸合成酶、脂蛋白酶的合成,3种酶能促进脂肪酸等物质的合成,YC中的活性成分可以提高纤维分解菌的活性,能促进挥发性脂肪酸(VFA)的生成,同时饲喂CS和YC,可以利用两者的协同作用为泌乳活动提供更多的前提物质和能量,利于改善乳脂率;CS会促进瘤胃MCP的合成,能为乳蛋白的合成提供更多前提物质,同时YC中丰富的小肽也利于小肠氨基酸的平衡,两者同时饲喂更加利于乳蛋白率的提高;CS和YC可以提高瘤胃微生物的生长繁殖速度和活性,有利于瘤胃健康和养分的消化吸收,必然也利于乳成分的改善。通过以上指标可以看出,以CS 22.5 g/(d·头)、YC 100 g/(d·头)为最佳联合添加组合。

乳中体细胞数是衡量乳品质和奶牛乳房健康状况的一项重要指标,该指标受多方面因素影响,其主要成分是白细胞和少量乳腺组织脱落的上皮细胞。在本试验中,同时补饲CS和YC后,乳中体细胞数降低,奶牛的乳房健康得到改善,乳房健康水平的提高有利于提高泌乳量和改善乳品质。YC具有提高机体抗氧化酶活性的作用,能有效清除自由基,减少活性氧对机体造成的损害[26],同时,YC中的酵母β-葡聚糖和甘露糖是2种免疫活性多糖,可以激活和提高机体的免疫力;CS和YC通过调整瘤胃内的菌群体系,使瘤胃内微生态系统处于最佳的平衡状态,使肠黏膜内的相关淋巴组织活化,并有助于增强机体免疫力。当用22.5 g/(d·头)CS与100 g/(d·头)YC相互组合时,乳中体细胞数最低,两者的组合效果达到最佳。

3.4 CS和YC添加量对奶牛氮排泄及氮表观消化率的影响

瘤胃内的氨氮损失是饲粮中蛋白质饲料利用率较低的主要因素之一,提高瘤胃内氨氮利用率,降低氨氮损失是提高氮利用率、减少氮排泄的主要方法之一。CS作为乙酰辅酶A的重要组成部分能抑制脲酶的活性,减缓微生物分解蛋白质饲料的速度,使瘤胃内氨氮浓度长期稳定在一定范围内,而YC能提高瘤胃微生物的生长繁殖速度,加快微生物利用氨氮的速率,同时饲喂CS和YC后,2种物质对氨氮生成速率和利用速率的调控可以改善其平衡程度,减少瘤胃内氨氮的损失,减少了氮排泄。CS可以提高小肠中胰蛋白酶等各类酶的活性,有利于提高MCP和过瘤胃蛋白质的消化利用率;通过提高生长激素的分泌和胰岛素样生长因子1水平促进动物机体对蛋白质饲料的利用以及基因的转录、翻译,进而促进合成自身机体蛋白质,提高动物体氮沉积。CS和YC都能提高纤维分解菌的活性,进而可以分解产生更多的VFA,为瘤胃微生物提供更多的能量,有利于瘤胃内能氮平衡,利于减少氮排泄;YC中丰富的营养物质和未知活性因子有利于更好的维持瘤胃内微生物系统的平衡,瘤胃良好的内环境和微生物系统利于饲粮中CP的消化吸收利用,利于减少氮排泄;YC由多种酵母菌共同发酵制成,各种酵母菌之间相互协同,有利于提高CP的表观消化率和利用率,减少氮排泄。当同时饲喂CS和YC 2种物质后,两者相互协同,更加利于减少瘤胃内的氨氮损失、提高氮的消化利用率,对减少氮的排泄和减少氮排泄对环境带来的污染具有重要的意义。

4 结 论

泌乳奶牛饲粮联合添加CS和YC可提高产奶量,改善乳品质,提高饲粮氮泌乳转化效率,降低粪尿氮排泄量,本试验条件下的最佳联合添加组合为CS 22.5 g/(d·头)、YC 100 g/(d·头)。

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