2. 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所, 动物营养学国家重点实验室, 北京 100193;
3. 北京市畜牧总站(南区), 北京 100101;
4. 北京市密云区动物疫病预防控制中心, 北京 101500
2. Institute of Animal Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China;
3. Beijing General Station of Animal Husbandry(South Side), Beijing 100101, China;
4. Animal Disease Prevention and Control Center of Miyun District, Beijing 101500, China
20世纪末,中草药饲料添加剂开始被广泛研发且应用于养殖业。近些年来,随着人们对食品安全的要求日渐提高以及使用抗生素产生的残留和耐药性问题日渐严重,中草药饲料添加剂再次受到人们的广泛关注。实践证明,合理使用中草药饲料添加剂,可以替代抗生素,甚至还具有其独特的功能,比如提高采食量和营养物质的利用率,提高机体免疫力,抗菌、抗病毒,提高畜产品品质和增强抗应激能力等[1]。虫草类真菌饲料添加剂是从虫草中分离的真菌经人工发酵而得到的一种中草药饲料添加剂,其主要功能性成分为虫草素、虫草酸、虫草多糖等。
前人研究证明,虫草类真菌饲料添加剂能够提高仔猪体增重和饲料转化效率[2],提高蛋鸭的产蛋率和蛋品质[3]。国外学者报道,虫草提取物具有选择性抑制致病菌和肠道有害菌的作用[4],并对肉鸡肠道益生菌有促进作用[5],从而提高生长性能。李洋等[6]报道,虫草类真菌饲料添加剂可以提高奶牛瘤胃产气量,增加瘤胃液中氨态氮和挥发酸的浓度,并且降低瘤胃pH。由于乳中体细胞数(somatic cell count,SCC)与奶牛乳房炎的严重程度呈显著正相关[7],控制乳中SCC也是保证奶牛生产的重要手段之一。有研究证明,虫草类真菌饲料添加剂能够增加奶牛大肠益生菌的数量,提高营养物质表观消化率;对抑制乳中SCC和致病菌数量也有显著效果[8]。然而,关于虫草类真菌饲料添加剂对奶牛产奶量、乳成分和肠道完整性的影响鲜有研究。因此,本试验旨在研究虫草类真菌饲料添加剂对奶牛生产性能和肠道完整性的影响,为虫草类真菌饲料添加剂在奶牛生产中的应用提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验样品来源虫草类真菌饲料添加剂购自某公司,是一种从虫草中分离的真菌经马铃薯培养基发酵而得到的一种饲料添加剂,粗蛋白质(CP)含量为30.24%,粗脂肪(EE)含量为4.16%,中性洗涤纤维(NDF)含量为16.31%,酸性洗涤纤维(ADF)含量为8.58%,粗灰分(Ash)含量为4.87%,以上均为干物质(DM)基础;其主要功能性成分为虫草素(0.05%)、虫草酸(6.83%)和虫草多糖(4.98%)。
1.2 试验设计与饲养管理试验选用180头胎次、泌乳天数相近的泌乳中期荷斯坦奶牛,随机分为对照组和试验组2个组,每组90头。对照组饲喂基础饲粮,试验组饲喂基础饲粮+30 g/(d·头)虫草类真菌饲料添加剂,试验期共70 d。
试验牛饲养在结构、大小完全一致的全开放式双列对头式牛舍中,自由采食和饮水,每天挤奶3次(06:00、12:00和18:00),饲喂3次。虫草类真菌饲料添加剂每天晚间添加,先与预混料均匀混合后加入基础饲粮中饲喂给试验牛。试验期间,试验牛舍平均温度为10.18~10.71 ℃,相对湿度(RH)为61.66%~62.15%。基础饲粮组成及营养水平见表 1。
试验结束后整理试验产奶量、奶样采集完整的试验牛数据,对照组和试验组分别有58和55头,以这些牛的数据进行统计分析。进入统计分析的试验牛试验开始时背景情况见表 2,对照组和试验组之间胎次、泌乳天数、初始产奶量无显著差异(P>0.05)。
采食量:试验期间每天分别称量试验组、对照组前1天所剩饲粮。通过设定的投料量减去剩料量,计算各组的平均日采食量。
产奶量及乳成分:每周记录1次每头奶牛的产奶量,每2周采集新鲜奶样100 mL,加入重铬酸钾防腐剂后送往实验室使用乳成分分析仪(Foss Combi FT+)测定乳蛋白率、乳脂率、乳糖率、乳非脂固形物含量、乳总固体物含量及乳SCC。
血浆肠道完整性指标:从试验牛中随机选取30头,其中对照组和试验组各15头,于试验第0(试验开始前1天)、42、70天对其进行尾根静脉采血10 mL,4 ℃、3 000 r/min离心15 min制备血浆,放入-20 ℃冰箱备用。采用酶联免疫吸附测定(ELISA)法对血浆中D-乳酸含量、二胺氧化酶活性进行测定,试剂盒均购自武汉基因美生物科技有限公司,操作步骤严格按说明书进行。
营养物质表观消化率:试验期第42、70天对上述选取的30头试验牛进行直肠采粪150 g,加入10 mL的10%硫酸固氮,放入-20 ℃冰箱备用。试验第70天采用四分法采集对照组和试验组饲粮各2 kg。粪样、饲料样及添加剂中的DM含量参照GB/T 6435—2006[10]的方法测定;CP含量参照GB/T 6432—1994[11]的方法,使用自动凯氏定氮仪(Foss Kjeltec 8200)测定;EE含量参照GB/T 6433—2006[12]的方法,使用自动脂肪抽提仪(Foss ST 255 Soxtec)测定;NDF、ADF含量分别参照GB/T 20806—2006[13]和NY/T 1459—2007[14]的方法,使用自动纤维测定仪(ANKOM A2000i)测定;Ash含量参照GB/T 6438—2007[15]的方法测定。消化试验采用内源指示剂盐酸不溶灰分法测定,测定方法参照GB/T 23742—2009[16],营养物质的表观消化率计算公式如下:
式中:A为饲粮中盐酸不溶灰分含量(%);B为饲粮中某营养物质含量(%);X为粪中该营养物质含量(%);Y为粪中盐酸不溶灰分含量(%)。
1.4 数据统计分析用SPSS 23.0统计软件对结果进行t检验;采用Duncan氏多重比较法检验试验第0、42、70天之间肠道完整性指标的差异。结果以平均值±标准差表示,P < 0.05为差异显著,0.05 < P < 0.01为有显著趋势。
2 结果 2.1 虫草类真菌饲料添加剂对奶牛平均日采食量的影响由图 1可知,试验开始时试验组奶牛平均日采食量比对照组低6.83%。试验第20天牛场进行转群作业,对试验牛产生干扰,影响了当天采食。试验组全期平均日采食量平均值为38.87 kg/d,对照组为38.08 kg/d,前者比后者高2.07%。
由表 3可知,试验开始时,试验组与对照组产奶量接近。在整个试验过程中试验组与对照组产奶量变化趋势相似,而在试验第21天以后试验组的产奶量略高于对照组,但差异不显著(P>0.05)。试验组产奶量平均值比对照组高0.83%(P>0.05)。
由表 4可知,试验组乳脂率平均值比对照组高2.61%,但差异不显著(P>0.05);试验组乳蛋白率平均值比对照组高1.68%,且有高于对照组的趋势(P=0.056)。试验第42天,试验组乳糖率有高于对照组的趋势(P=0.051);试验第70天,试验组乳糖率显著高于对照组(P < 0.05);试验组乳糖率平均值显著高于对照组(P < 0.05)。
由表 5可知,试验第42天,试验组乳非脂固体物含量显著高于对照组(P < 0.05);试验组乳非脂固体物含量平均值比对照组高1.32%,差异显著(P < 0.05)。试验组乳总固体物含量平均值比对照组高2.01%,但差异不显著(P>0.05)。
由表 6可知,在奶牛饲粮中加入虫草类真菌饲料添加剂可以在一定程度上降低奶牛乳中SCC。试验第0天,试验组乳中SCC高于对照组(P>0.05),试验组乳中SCC为29.30万个/mL,对照组为25.99万个/mL。试验第14天以后,试验组乳中SCC均低于对照组(P>0.05)。试验第70天,试验组乳中SCC为23.44万个/mL,对照组为42.38万个/mL,试验组乳中SCC有低于对照组的趋势(P=0.064)。试验组乳中SCC平均值比对照组低34.69%,且差异显著(P < 0.05)。
由表 7可知,各时间点试验组的血浆D-乳酸含量、二胺氧化酶活性与对照组差异均不显著(P>0.05)。试验第70天,试验组的血浆D-乳酸含量分别比第0天、第42天时低19.55%、21.18%,且差异显著(P < 0.05);试验组的血浆二胺氧化酶活性量有下降趋势(P=0.077)。
由表 8可知,试验第42天和第70天,试验组DM、CP、EE、NDF和ADF表观消化率与对照组差异不显著(P>0.05),但第70天试验组EE表观消化率有上升趋势(P=0.059)。试验组第70天时,DM、CP、EE、NDF和ADF表观消化率分别比第42天时提高了4.43%、6.56%、4.68%、12.11%和14.09%。
养殖奶牛的盈亏主要取决于奶牛的生产性能,所以提高奶牛产奶量和乳品质是增加养殖奶牛收益的主要手段。牛奶丰富的乳蛋白中含有人体所需的所有必需氨基酸,且消化率高达98%[17]。本试验的结果表明,虫草类真菌饲料添加剂对奶牛产奶量没有影响。试验期间2组奶牛产奶量呈下降趋势,分析其原因可能是随着试验进行,试验奶牛泌乳天数增加,逐渐接近泌乳后期,导致产奶量下降。与对照组相比,饲喂虫草类真菌饲料添加剂后,试验组乳成分含量都有一定程度地提高,其中乳糖率、乳非脂固体物含量显著提高。前人研究证明,虫草类真菌饲料添加剂中的主要活性成分虫草酸、虫草素等具有抗菌、抗病毒作用[18-19],能够减少瘤胃中有害菌的数量,提高瘤胃微生物对氨的利用效率和瘤胃微生物蛋白产量,从而提高奶牛乳蛋白率;此外,瘤胃内有害微生物数量的减少能使碳水化合物的发酵能力提高,产生大量的挥发性脂肪酸,其中丙酸可维持牛奶中乳糖含量,同时血液中葡萄糖含量升高可促进乳糖的合成。所以乳中乳蛋白率、乳糖率的提高使乳品质得到改善。
3.2 虫草类真菌饲料添加剂对奶牛乳中SCC的影响奶牛乳中SCC是体现奶牛乳腺健康状况的重要指标,当奶牛乳腺被病菌感染引起炎症时,乳中的SCC会迅速上升,其中起抗炎作用的主要为嗜中性粒细胞[20]。奶牛乳中SCC正常范围为20万~30万个/mL,在此基础上乳中SCC越高则说明其患乳房炎的程度越严重[21]。高SCC会使奶牛产奶量下降,同时还会影响乳成分的组成。本试验中,虫草类真菌饲料添加剂可显著降低乳中SCC。有文献报道,虫草类真菌饲料添加剂可以增加奶牛肠道益生菌的数量[8]。益生菌在成为肠道中的优势菌群时,可以与有害菌争夺生存空间以及营养物质,同时产生抗菌肽杀灭主要引起乳房炎和SCC升高的病菌(如大肠杆菌)[22]。此外,Dimri等[23]报道,抗氧化剂的摄入能够使水牛的抗氧化功能提高,从而使其乳中SCC降低。李洋等[24]试验证明,虫草类真菌饲料添加剂能够改善SD大鼠机体的抗氧化能力。因此,本试验奶牛乳中SCC的降低可能与虫草类真菌饲料添加剂可以增加奶牛肠道益生菌数量及其具有的抗氧化功能有关。
3.3 虫草类真菌饲料添加剂对奶牛肠道完整性的影响D-乳酸由动物胃肠道多种细菌发酵产生。哺乳动物没有D-乳酸脱氢酶,D-乳酸不能被快速代谢分解,当肠黏膜受损时,肠道内的D-乳酸通过受损的肠黏膜经循环进入血液,所以在肠道完整性受损时,可以检测到血浆中D-乳酸含量升高[25]。二胺氧化酶是存在于哺乳动物小肠黏膜绒毛上层细胞中的一种细胞内酶。当机体肠黏膜受损时,血浆二胺氧化酶活性会升高[26]。Fukudome等[27]试验表明,小鼠血浆二胺氧化酶活性升高与其肠道黏膜受损有关。因此,检测血浆D-乳酸含量、二胺氧化酶活性可反映动物的肠道完整性。目前有关虫草类真菌饲料添加剂对奶牛肠道完整性的研究报道较少。本试验结果说明,在连续饲喂70 d后,虫草类真菌饲料添加剂对维护奶牛肠道完整性有一定的提高作用,但是虫草类真菌饲料添加剂降低奶牛血浆D-乳酸含量的机理尚不清楚,有待进一步研究。
3.4 虫草类真菌饲料添加剂对奶牛营养物质表观消化率的影响奶牛的营养物质表观消化率可以反映其消化能力,也与奶牛生产性能息息相关。李洋等[8]报道,虫草类真菌饲料添加剂可以提高奶牛DM、CP的表观消化率。本试验结果与上述报道结果不同。本试验中,试验组营养物质表观消化率的变化趋势与肠道完整性相似。试验第42天时,试验组奶牛营养物质表观消化率和肠道完整性均低于对照组;试验第70天时,试验组奶牛肠道完整性有所提高并与对照组相近,各种营养物质的表观消化率也有所提高或高于对照组,且粗脂肪表观消化率有上升趋势。以此推测,本试验中虫草类真菌饲料添加剂未能显著提高奶牛表观消化率的原因可能与试验组奶牛肠道完整性低于对照组有关。
4 结论饲粮中添加虫草类真菌饲料添加剂可显著提高奶牛乳糖率、乳非脂固体物含量,显著降低乳中SCC,降低奶牛血浆D-乳酸含量,提高奶牛肠道完整性。
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