高溫高濕條件下添加功能性油脂對奶牛生產性能、瘤胃發酵和生理狀態的影響

張凌洪，朱春梅，張 濤

（1.南陽市黃牛良種繁育場，河南南陽 474172；2.唐河縣動物疫病預防控制中心，河南南陽 473400）

盡管乳業在冷卻系統和管理實踐方面取得了很大進步，但熱應激對乳制品行業仍然是一個代價高昂的問題。當采用最優緩解策略時，熱應激給美國乳制品行業帶來的年成本約為8.484億美元，但如果不對熱應激采取策略，將造成15億美元/年的經濟損失。這些成本與代謝/健康紊亂、產奶量和牛奶質量下降，以及熱應激對奶牛繁殖性能的影響有關。在等熱區以上，奶牛呼吸速率、代謝率和血液激素水平發生變化，同時可能出現肝功能障礙，導致牛奶產量和牛奶固形物含量下降（李春華等，2010）。等離子載體抗生素（如莫能菌素）在過去幾十年中被用來提高動物生產性能，同時其還可以通過提高丙酸鹽的生成速度降低甲烷產量，減少瘤胃氨的積累（王志博等，2012）。然而有證據表明，無論是在等熱區條件下，還是在熱應激條件下，莫能菌素都會提高奶牛直腸溫度和呼吸速率（Baumgard等，2011）。此外，世界范圍內逐漸減少或禁止在飼料中添加抗生素，因此，尋求抗生素替代品已是大勢所趨。

有研究報道，一種植物提取物的混合物（稱為“功能性油”）可以通過增加瘤胃丙酸鹽濃度來提高奶牛泌乳性能（Ferreira等，2016）。如由腰果殼液和蓖麻油混合而成的功能性油，由于它們不是從香精或香料中提取的，不能被歸類為精油。相反，這些油之所以被稱為功能性油是因為其生物學特性超出營養價值。腰果殼液是腰果產業的副產品，由間苯二酚和烷基酚油組成，可以降低泌乳奶牛的甲烷產量，增加丙酸鹽在泌乳奶牛瘤胃中的比例，可以提高泌乳奶牛腸道中性洗滌纖維的消化率（Shinkai等，2012）。蓖麻油是由蓖麻籽壓榨而得，約90%的蓖麻油酸組成了整個脂肪酸鏈，可以調節肉牛瘤胃細菌數量，提高泌乳奶牛的生產性能（Gandra等，2014）。腰果殼液和蓖麻油具有保護胃的生物活性、抗炎和抗氧化特性，這些特性可能對受到熱應激影響的奶牛更有益，因為高溫本身就能促進活性氧和氮的產生，從而破壞細胞膜和腸道上皮的緊密連接（Trevisan等，2006）。雖然Ferreira等（2016）已經描述了腰果殼液和蓖麻油混合物對奶牛生產性能的影響，但這些化合物并沒有在受到熱應激影響的奶牛身上進行研究。本試驗旨在研究功能性油脂替代莫能菌素對高溫高濕環境下奶牛消化道總消化率、瘤胃發酵、血液中葡萄糖、尿素水平、產奶量和生理狀態的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗設計 試驗選擇產奶期在（200±50）d，平均體重為（600±75）kg的荷斯坦奶牛36頭，將其隨機分為3組，每組12個重復，每個重復1頭牛，進行為期6周的試驗（1周適應期，5周試驗期），試驗共設計3種日糧，對照組飼喂基礎日糧，處理1組在基礎日糧添加20 mg/kg莫能菌素，處理2組在基礎日糧添加0.05%功能性油脂。試驗期間環境溫度、濕度和溫濕度指數分別是（25±0.55） ℃、（82.0±1.2）0%和 74.5±0.30，表明奶牛處于高溫高濕環境。試驗用功能性油含有200 g/kg腰果殼油，90 g/kg蓖麻油酸。試驗基礎日糧組成及營養水平見表1。

表1 試驗日糧原料組成及營養水平??g/kg

1.2 數據收集 試驗期間每天記錄奶牛采食量（分別在第1、4和6周進行統計分析），參考Casali等（2008）的研究方法分析養分消化率。每天早上6點和下午4點擠奶兩次，記錄產量奶，奶樣品用于常規營養分析。

1.3 瘤胃發酵參數、血清指標和生理狀態 參考Ferreira等（2016）的方法分析瘤胃發酵參數。分別在1、4和6周采血，分離血清用于分析葡萄糖和尿素含量。每天測定奶牛的心率、呼吸頻率和直腸溫度，并按照采樣周期進行分析。

1.4 數據分析 采用SPSS軟件的多因素方差模型對試驗數據進行分析，采用Ducan’s法進行多重比較，同時分析各處理和數據收集時間對指標影響的交互效應，P＜0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 功能性油脂對奶牛養分攝入量的影響 由表2可知，處理1組較對照組和處理2組顯著降低了干物質和有機物的攝入量（P＜0.05），較對照組顯著降低了粗蛋白質攝入量（P＜0.05）。試驗時間對有機物、蛋白質攝入量及養分表觀消化率具有顯著影響（P＜0.05），但各處理和試驗時間對養分攝入量及養分表觀消化率的影響無顯著交互效應（P＞ 0.05）。

表2 莫能菌素和功能性油脂對奶牛養分攝入量和消化率的影響

2.2 功能性油脂對奶牛瘤胃發酵性能的影響由表3可知，對照組、處理1組和處理2組對瘤胃發酵參數無顯著影響（P＞ 0.05），但試驗時間顯著影響瘤胃pH、氨氮和揮發性脂肪酸含量（P＜0.05）。試驗時間和處理對瘤胃發酵參數的影響無顯著交互效應（P＞ 0.05）。

2.3 功能性油脂對奶牛血液和生理指標的影響由表4可知，對照組較處理1組和處理2組顯著降低了血清尿素含量（P＜0.05），各組對血液葡萄糖含量、奶牛心率、呼吸率和直腸溫度無顯著影響（P＞ 0.05），試驗時間顯著影響奶牛的心率（P＜0.05）。處理和時間對血清尿素含量的影響具有顯著交互效應（P＜0.05）。

2.4 功能性油脂對奶牛產奶量和奶成分的影響由表5可知，處理1組較處理2組顯著降低了脂肪產量和乳脂肪含量（P＜0.05）。試驗時間顯著影響乳成分含量及產量（P＜0.05）。試驗處理和時間對乳成分含量及產量的影響無顯著交互效應（P ＞ 0.05）。

3 討論

試驗旨在評估熱應激條件下功能性油脂對奶牛生產性能和機體生理狀態的影響，結果表明，功能性油脂能提高熱應激條件下奶牛的生產性能，主要是因為瘤胃丙酸含量增加。此外我們預期，由于功能性油脂的抗氧化和對腸胃的保護特性對熱應激環境下奶牛產奶性能有積極影響。事實上，本研究中整個試驗期間的平均溫濕度指數值為74.6，而當溫濕度指數超過68時高產奶牛就會受到熱應激影響，并對干物質攝入量、營養物質消化率、能量分配和代謝產生負面影響（Kargar等，2015）。在本研究中，莫能菌素使奶牛干物質攝入量減少7.8%，這一結果在反芻動物中得到了很好證明，如Baumgard等（2011）報道過，莫能菌素使受到熱應激影響的奶牛的干物質攝入量降低（該試驗的環境溫濕度值在73～82）。

表3 莫能菌素和功能性油脂對奶牛瘤胃發酵性能的影響

表4 莫能菌素和功能性油脂對奶牛血液和生理指標的影響

表5 莫能菌素和功能性油脂對奶牛產奶量和奶成分的影響

日糧補充功能性油脂可以促進熱應激下奶牛營養物質消化率可能是因為瘤胃微生物數量發生變化（抗菌作用），也可能是奶牛瘤胃/腸道健康狀況的改善（抗氧化作用）。Soltan等（2017）報道了具有抗氧化性能的植物提取物可以降低氧化應激，促進微生物生長和瘤胃發酵條件。在熱應激下，血液從腸道轉移到周圍組織以達到散熱目的，導致腸道缺氧，而腸上皮細胞對缺氧特別敏感，導致ADP耗竭和氧化應激增加。本研究沒有發現功能性油脂對瘤胃發酵參數產生顯著影響，因此沒有證據表明功能性油脂改善了營養物質的腸道表觀消化率或改變瘤胃微生物種群。與本試驗結果相比，其他作者報道了功能性油脂對瘤胃體外或體內發酵丙酸比例的影響（Ferreira等，2016）。

莫能菌素和功能性油脂在不影響血糖水平的情況下提高了血清尿素濃度，這一結果可能與莫能菌素和功能性油脂使瘤胃氨氮濃度較對照組增加有關。與對照組相比，莫能菌素使奶牛瘤胃氨氮濃度數值更大，這一結果并不在作者預期內，因為莫能菌素可以抑制瘤胃細菌對蛋白質的脫胺作用（Schelling，1984）。但有研究報道莫能菌素增加血清尿素濃度是因為提高了泌乳奶牛肝臟合成尿素的能力（Duffield等，2008）。Zotti等（2017）報道肉牛采食添加功能性油脂的日糧時纖毛原生動物的數量減少，而減少纖毛原生動物的數量會降低瘤胃氨氮濃度（Firkin等，2007）。關于功能性油脂提高瘤胃氨氮濃度的原因尚不清楚，但由于血液pH緩沖系統失衡，氣喘/高呼吸速率會導致瘤胃酸中毒。此外，本試驗研究結果顯示，各處理組既不影響產奶量也不影響乳蛋白含量。但與莫能菌素組相比，功能性油脂組增加了乳脂含量，且有增加乳脂產量的趨勢。莫能菌素可以提高揮發性脂肪酸含量，使丙酸含量增高，而功能性油脂提高了瘤胃乙酸濃度。乙酸是乳脂合成的主要底物，在乳脂含量正常的條件下，乙酸對促進乳腺脂肪生成起重要作用（Urrutia和Harvatine，2017）。

4 結論

功能性油脂增加了乳脂產量，可以代替莫能菌素而不影響奶牛在高溫高濕環境下的采食量、養分消化率、瘤胃發酵和生理狀態。另一方面，莫能菌素能降低干物質攝入量，對奶牛生產性能無顯著影響。