褪黑素與奶牛牛乳體細胞數防控研究進展

文/姚松陽 劉國世

（中國農業大學動物科技學院）

隨著人們對乳制品需求的增加，奶牛產業逐漸壯大，大型規模化奶牛養殖場越來越多。但是，隨著牛場規模擴大，奶牛養殖問題逐步凸顯，例如，奶牛的繁殖健康、奶牛的營養調控等，其中危害性大，難以解決的為奶牛牛乳體細胞數高的問題[1]。奶牛牛乳體細胞數與奶牛乳房的健康狀況密切相關[2]，并影響著奶牛產奶量，而奶牛體細胞數問題每年給奶牛養殖企業帶來巨大的經濟損失，因此，對奶牛體細胞數的防控迫在眉睫。

目前，由于在收購奶時檢測抗生素殘余量，許多牛場一般不會采用抗生素治療。因此，產生了許多非抗生素藥物防控乳房炎的手段，褪黑素作為一種動物體內本身存在的激素，具有抗炎癥、提高機體免疫力的功能，提高泌乳奶牛體內褪黑素含量可以增加奶牛抗炎癥能力，對體細胞數高的奶牛具有一定的防控效果[3]。

1 體細胞數

體細胞數（Somatic Cell Count，SCC），是指每毫升牛奶中體細胞總數，包括與免疫相關的淋巴細胞和老化脫落的乳腺上皮細胞，主要為白細胞，占體細胞總數99%[4]，這兩類細胞在正常的乳汁中是存在的，它們代表著乳腺的新陳代謝。但是，一旦奶牛發生病原微生物感染，奶牛血液中白細胞就會進入乳腺與病原微生物發生抗爭，這時候乳汁中就會含有大量的白細胞（巨噬細胞、嗜中性細胞、淋巴細胞），SCC急劇上升，有可能發展為乳房炎。體細胞數反映泌乳奶牛乳房的健康程度[2]，一般認為體細胞數小于20 萬個/mL為正常數值，20 萬～50 萬個/mL為已經發生感染，大于50 萬個/mL則表明奶牛可能患有乳房炎，一些地區會拒絕收購或者減價收購體細胞數大于50 萬個/mL的牛奶[5]。快速準確的獲取體細胞數能夠保證奶源質量和奶牛健康，現在測定體細胞數方法大體上分為兩類：直接測定法和間接測定法。直接測定法可以直接對體細胞數進行檢測，準確率較高[6]，例如，人工鏡檢法、電脈沖法、光脈沖法、計算機視覺檢測法等。現在大多數實驗室使用Milkscan FT乳成分自動檢測儀。間接測定法是通過不同牛奶體細胞數物理、化學特性不同，根據與體細胞數不同的定量關系進行估算，主要方法有ATP法、DNA法、CMT法、pH值法、EC法等，間接方法只能快速區分乳房炎牛，但是不能區分乳房炎的嚴重程度[7]。

SCC高的原因主要是由于乳腺組織受到金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和鏈球菌等微生物的感染，這三種菌占整個乳房炎病例的90%以上[8]。由于隱性乳房炎（亞臨床乳房炎）經常不易診斷，持續時間長，因此會成為牛群中的一個傳染源，導致其他健康牛感染乳房炎。SCC高不僅影響奶牛健康，還會嚴重降低奶牛產奶量，經過統計，SCC在50 萬～80 萬個/mL的第一泌乳期牛奶損失量為90 kg；此后，每一個泌乳期牛奶損失量高達180 kg，SCC每增加1 倍，牛奶損失量翻1 倍[9]。SCC高的牛奶營養成分與風味口感也會大打折扣，更為關鍵的是，SCC高的牛奶對人體健康有害，因為乳房炎病牛乳汁中含有大量的病原微生物及其產生的毒素，還有很多經過乳房炎治療后的抗生素殘留，食用后可能引起發燒、嘔吐、腹瀉、脫水和過敏等癥狀，因此對SCC高引起的問題應當產生足夠的重視[10]。

2 奶牛牛乳高體細胞數的防控

牛乳體細胞數高不僅僅因為病原體感染，還與飼養管理有關。奶牛飼養環境對牛乳體細胞數的防控有明顯影響，高溫、潮濕、骯臟的環境容易滋生細菌，應該保持牛舍的干燥、清潔和糞污的及時清理等，通過走訪不同的牛場發現，配備臥床和牛體刷的牛舍具有更低的體細胞數，乳房潔凈程度更好。

良好的擠奶設備，規范的擠奶操作，衛生的擠奶環境可以有效的降低奶牛體細胞數。擠奶設備與環境是否完好與奶牛體細胞數有直接的關系，現在大多數規模化牛場都配備奶廳，具有完整的擠奶設備，并且奶廳可以做到徹底消毒，及時清理。其次，規范的擠奶操作不僅僅可以減少體細胞數，還可以降低乳房損傷。擠奶時要棄用頭3 把奶，注意觀察頭3 把奶是否正常，如果出現了結塊、絮狀物、血奶和水樣等，應停止上杯，并且標記該牛，擠奶前后必須要完整做到前消毒和后消毒。

防重于治，防控體細胞數高的費用要遠遠小于治療費用。良好的環境是防控體細胞數的第一道防線，保持牛舍各個分區環境干凈衛生，保持牛體后軀和尾部干凈，加強運動，牛場遮陽篷中加開風機，降低熱應激[11]。生產中還可通過改變飼料營養成分來降低體細胞數，有研究表明，蛋氨酸鋅可顯著降低SCC（P＜0.05）；奶牛無論是患亞臨床還是臨床乳房炎在補充蛋氨酸鋅后，其體細胞數、導電性、康復時間以及與未添加組奶牛相比消耗的費用都顯著降低（P＜0.05）[12]。VanHom等[13]研究發現，添加有機微量元素可以顯著降低奶牛體細胞數；郭琦[14]通過給體細胞數高的奶牛飼喂中草藥提取物牛至油，發現飼喂牛至油可以降低隱性乳房炎奶牛體細胞數；趙海明等[15]給泌乳牛添加“蟲草欣康”，發現其能有效提高產奶量、降低乳中體細胞數、改善腸道菌群，促進飼料的消化吸收。但是這些處理方式只能針對體細胞數過高、隱性乳房炎或輕微乳房炎，一旦發展為較嚴重乳房炎，則需要通過藥物治療，必要時需要配合抗生素治療。

奶牛牛乳體細胞數不僅與環境和飼養有關，還與奶牛本身體質狀況有關。乳區、乳頭的感染可以直接影響體細胞數，奶牛年齡和胎次則會間接影響奶牛體細胞數，一般奶牛胎次越高，體細胞數越高。因此，在規模化牛場應當注意奶牛的胎次問題，對胎次較高的奶牛，要加強乳房的保養和護理。奶牛在干奶期要做好干奶期監控，發現體細胞數較高的奶牛，在泌乳期得不到很好的治療，通常在干奶期可以得到有效的治療。對于新產母牛應該做好體細胞數跟蹤，一個好的開端可以為牛場節省很多費用。

3 褪黑素在奶牛繁殖中的應用

褪黑素（Melatonin，MT），N-乙酰-5-甲氧基色胺，是由松果體分泌的一種胺類物質，褪黑素是一種比維生素E更有效的自由基清除劑和抗氧化劑，它可以通過多條途徑降低氧化應激，而且副作用非常小[16]；褪黑素通過調節促炎、抑炎因子，提高機體抗炎癥能力[17]；褪黑素可以減少由于應激產生的緩激肽、蛋白水解酶和前列腺素等物質的數量和不良反應，調整機體適應力，提高機體免疫力[18]。

近年來，褪黑素在奶牛中的應用越來越多，楊明輝等[19]通過不同外源褪黑素處理方式，探究褪黑素在體內的分泌規律和代謝速率；在奶牛養殖過程中，使用褪黑素抗氧化復合物可以提高產后奶牛的情期受胎率，降低奶牛體細胞數，提高牛奶品質[3]。同時，褪黑素還被運用于奶牛胚胎生產中，研究表明褪黑素可以促進卵母細胞體外成熟，提高胚胎的發育質量[20]。褪黑素具有幫助睡眠的作用，褪黑素功能乳不僅能提供奶制品營養，還能幫助失眠人群提高睡眠質量。陳俊宏等[21]研究發現，通過外源添加色氨酸和過瘤胃色氨酸可以提高泌乳期奶牛產奶量、提高血漿中褪黑素含量，提高夜間奶牛乳中褪黑素含量。Eriksson等[22]研究發現，牛乳中24 h褪黑素含量變化和血液中是同步的，只不過有短暫的延遲，夜間的牛乳和血液中褪黑素含量有所升高。1999年，芬蘭英格曼乳業與庫奧皮奧大學的MaijaValtonen教授合作成功研發出天然高褪黑素奶。隨后，英國、日本和愛爾蘭等國家相繼研發出褪黑素功能乳，售價為普通牛奶的2.5 倍，受到消費者的廣泛歡迎[23]。

4 褪黑素對奶牛牛乳高體細胞數的防控

在奶牛產奶過程中，由于操作不當可能會導致奶牛乳房發炎，這個時候奶牛會調動自身免疫功能消除炎癥，免疫功能差的奶牛可能會因此感染乳房炎。褪黑素具有抗炎癥、提高機體免疫力的功能，其通過調節促炎、抑炎因子增加機體抗炎癥能力；通過增加白蛋白，降低白細胞、淋巴細胞和中性粒細胞來提高機體免疫力[24]。

生物抗氧化劑具有一定的抗氧化能力和殺菌功能，可以提高機體免疫力，降低原奶中的體細胞數，降低乳房炎發病率[25]，而褪黑素是一種強效抗氧化劑，研究表明，皮下注射4.46 mg褪黑素對于體細胞數在30 萬～100 萬個/mL的高產奶牛體細胞降低更明顯，下降幅度為16 萬～30 萬個/mL，褪黑素還縮短了乳房炎治療時間，降低了乳房炎奶牛患酸中毒和酮病的風險[24]。奶牛在遭受應激時，皮質醇分泌量會增多，抑制機體的免疫功能，出現免疫器官萎縮，對疾病的抵抗能力下降。而研究發現，褪黑素可以降低皮質醇濃度，從而減少皮質醇對免疫的抑制作用[24]。Tao等[26]研究發現，過表達AANAT山羊體內具有更高的褪黑素水平，通過調控巨噬細胞自噬，具有更好的抗炎癥能力。劉國世教授2017年獲得授權專利《一種降低家畜體細胞數的復合抗氧化制劑及其制備方法與應用》，專利中指出濃度為2～30 g/L的褪黑素可以有效降低奶牛體細胞數，提高牛奶質量。因此，可以充分有理由認為，褪黑素對奶牛乳房炎具有一定的治療作用，并且可以提高奶牛的抗炎癥能力，可以作為一種添加劑來控制奶牛體細胞數。

5 展望

每天一杯奶，強壯中國人。中國奶業現在走在高速發展的道路上。安全發展，高產高量是奶牛養殖業一直追求的目標。2017年，生鮮乳抽檢合格率99.8%，三聚氰胺等違禁添加物連續九年抽檢合格率為100%[27]，中國奶制品質量在穩步上升。褪黑素由于其神奇的功能，在奶牛產業中運用的越來越廣泛，現在不僅將褪黑素運用于降低牛乳體細胞數和提高繁殖力，還會開展篩選天然高褪黑素功能乳牛實驗，用于生產天然高褪黑素鮮奶。由于褪黑素特殊的生物活性，其與奶牛產業的結合將產生不可估量的價值。