熱應激對荷斯坦奶牛泌乳能力和乳成分乳脂脂肪酸組成的影響

李征,陳勝楠,葛萃萃,郝欣，王海鑒，張惠君

（1.廣州風行乳業股份有限公司,廣州510510；2. 浙江公正檢驗中心有限公司,杭州310009；3. 北京海關技術中心，北京100026；4. 安捷倫科技（中國）有限公司，北京100102；5.中國檢驗認證集團澳洲分公司, 悉尼-墨爾本）

0 引 言

熱應激是指機體對不利于其正常生理活動的高溫環境所產生的一系列非特異免疫應答反應的總和[1]。奶牛熱應激是指當奶牛受到高溫刺激，作用于下丘腦-垂體-腎上腺皮質系統所引起的機體非特異性防御反應和特異性障礙在內的全身性適應癥[2]。

熱應激使奶牛的新陳代謝發生紊亂、采食量和產奶量下降、乳成分改變、免疫力降低等。近年來，隨著奶牛養殖集約化的快速發展及全球氣溫變暖，導致熱應激對奶牛生產性能降低、繁殖率下降等現象日趨嚴重,并成為阻礙我國奶業發展的最活躍因素之一。

關于熱應激對奶牛的影響已有不少報道，但主要集中于評定奶牛耐熱性指標的研究。本研究通過對比熱應激與非熱應激奶牛的泌乳能力和乳脂脂肪酸的變化，為更全面的了解熱應激對奶牛的影響以及制定相應的營養調控措施提供理論依據。

1 實 驗

1.1 奶牛選擇與分組

選擇體重相近、產奶量相近、同胎次、健康的均處于泌乳中期的荷斯坦奶牛24 頭作為陰性對照組，集中進行第1 次采樣。在熱應激比較嚴重的8 月上旬再挑選體重相近、產奶量相近、同胎次、健康的均處于泌乳中期的荷斯坦奶牛24 頭作為陽性對照組，進行第2 次采樣。2組試驗奶牛的飼養水平與管理方法一致。

1.2 實驗日糧

實驗奶牛的日糧組成參照NRC（2001）配制。基礎日糧由青貯玉米、苜蓿干草、精料補充料組成，粗精比為49︰51，日糧配方及營養水平如表1所示。

表1 日糧組成及營養成分 %

1.3 樣品的采集及測定指標

在采樣日的上、下午連續取奶樣按1∶1 原則混合后裝于2 個奶樣瓶。一個奶樣立即用美國Bentley 2000 型紅外線牛奶成分分析儀測定乳成分（包括乳脂率、乳蛋白率和乳糖率）；另一個奶樣在-20 ℃冷凍保存，等試驗結束后測定脂肪酸。并記錄2 組試驗奶牛在采樣日的產奶量。

1.4 脂肪酸的分析

脂肪酸的分析參照HJ Zhang[3-4]的氣相色譜法。

1.4.1 儀器與試劑

安捷倫公司5977B 氣質聯用：色譜柱為HP-88(Agilent)毛細管柱(100 m×0.25 mm,液膜厚度0.25 μm)；載氣為高純氦氣，載氣流速為1 mL/min；離子源為EI源；電離電壓70 eV，質荷比范圍為29～500。脂肪酸甲酯標品為Matreya公司產品。

1.4.2 色譜條件

進樣口和離子源溫度為230 ℃。采取程序升溫的方法，升溫條件為：初溫70 ℃，保持2 min，以8 ℃/min的速率升溫至120 ℃，再以15 ℃/min 的速率升溫至160 ℃，保持40 min，然后以5 ℃/min升溫至215 ℃，保持10 min。進樣量為1.0 μL，分流比為40∶1。

1.4.3 樣品的提取和甲酯化

乳脂脂肪酸的提取根據Hara 和Radin[5]的方法，再按照張惠君[6]的方法對乳脂中的脂肪酸進行甲酯化，具體操作如下。

首 先配 CH2Cl∶2CH3OH(體 積 比 為=2∶1)溶液 ，5 mL 奶樣+5 mL 溶液，混勻后超聲 20 min，然后 4 000 r/min，倒去上層乳液，吸取下層CH2Cl2溶液至離心管，待CH2Cl2溶液揮干，然后甲酯化。

取約 0.45 g(50 uL)乳脂，加 2 mL 正己烷、70 uL 醋酸甲酯和 1 mol/L 的 KOH/CH3OH 溶液 70 uL，室溫下放置10 min，再加入35 uL 草酸甲醇溶液作反應終止劑。然后取混合溶液的上清液1 mL，冷藏以備氣質進樣。

1.5 數據處理

用SPSS 13.0版軟件進行單因素方差分析處理，采用F檢驗。

2 結 果

2.1 熱應激對產奶量和乳成分的影響

由表2 可見，夏季熱應激奶牛的產奶量與非熱應激奶牛存在顯著差異，產奶量在熱應激時期極顯著降低(P＜0.01)。熱應激時牛奶中的乳成分也會發生明顯的變化，熱應激奶牛的乳脂率極顯著低于非熱應激奶牛(P＜0.01)，乳蛋白率也顯著下降(P＜0.05)，乳糖率有降低的趨勢，但差異不顯著(P＞0.05)。

表2 熱應激對奶牛產奶量和乳成分的影響

2.2 熱應激對乳脂脂肪酸的影響

試驗奶牛乳脂脂肪酸的組成見表3。熱應激對乳脂中單個脂肪酸質量分數的影響不是很大，只有C18∶1脂肪酸的質量分數在熱應激時期顯著下降(P＜0.05)。但總飽和脂肪酸(SFA)和總不飽和脂肪酸(UFA)的質量分數在熱應激時期有明顯的變化。熱應激奶牛的總飽和脂肪酸質量分數顯著高于非熱應激奶牛(P＜0.05)，而總不飽和脂肪酸質量分數顯著低于非熱應激奶牛(P＜0.05)。

表3 熱應激與非熱應激奶牛乳脂脂肪酸的組成g（每100g脂肪酸中）

圖1 熱應激條件下奶牛乳脂脂肪酸氣相色譜圖（陽性）

圖2 非熱應激條件下奶牛乳脂脂肪酸氣相色譜圖（陰性）

3 討 論

3.1 熱應激對產奶量和乳成分的影響

奶牛對熱應激的反應首先表現為食欲降低，采食量減少。熱應激引起奶牛采食量的減少必然導致奶牛產奶量的降低。當環境溫度在4～21 ℃之間，奶牛的產奶量較高[7]，當環境溫度超過24 ℃時，奶牛的產奶量開始下降。王前等[8]報道，溫度和產奶量之間呈強負相關。李建國等[9]研究表明，熱應激能顯著降低奶牛各泌乳階段及泌乳期的平均泌乳量。溫度達到40 ℃時，耐熱性差的奶牛拒絕采食[10]。本試驗中，熱應激奶牛的產奶量極顯著低于非熱應激奶牛，與上述文獻報道結果一致。熱應激引起奶牛產奶量的降低主要有兩個原因，一方面是采食量的下降減少了營養成分的消化和代謝，從而用于乳汁合成的營養成分也相應減少；另一方面是熱應激造成奶牛生殖內分泌出現抑制反應，使孕激素、雌激素和促乳素等分泌量下降，抑制了乳腺泡、乳腺管的形成與發育，抑制了排乳反應，從而造成產奶量的下降。

熱應激除了降低奶牛的產奶量，還會影響牛奶中乳成分的組成。乳脂、乳蛋白和乳糖均可因高溫而下降[7]，其中乳脂率在一年四季中的變化較大，以夏季最低。McDowell 等研究[11]表明當氣溫由18 ℃上升到30 ℃時，乳脂率和乳蛋白分別下降了39.7%和16.9% 。本試驗中，奶牛的乳脂率和乳蛋白率在熱應激時均顯著降低。熱應激使乳脂率降低主要是因為奶牛在熱應激時喜食精料，從而使精料的采食量相對增多，而纖維攝取量下降，以致瘤胃內低級脂肪酸如乙酸、丙酸等的比例縮少，而乙酸和丙酸是合成乳脂的前體物質，于是奶牛的乳脂率降低。本研究中熱應激奶牛的乳蛋白率顯著下降可能是因為奶牛的采食量下降造成蛋白質的攝取量下降，而熱應激時代謝率增加，加速了蛋白質的降解，同時皮膚蒸發使氮的排出增加，從而使機體內的蛋白質減少，引起乳蛋白率的下降。

3.2 熱應激對乳脂脂肪酸的影響

乳脂大約含有質量分數為70%的飽和脂肪酸（SFA），27%的單不飽和脂肪酸（MUFA）和3%的多不飽和脂肪酸（PUFA）。由于不飽和脂肪酸，尤其是多不飽和脂肪酸結構中的雙鍵，所以容易被氧化。研究表明動物處于應激狀態時，代謝機能紊亂，交感-腎上腺系統反應增強，導致腎上腺髓質部大量分泌兒茶酚胺類激素而使氧自由基增加。在正常情況下，體內氧自由基的產生、利用和清除三者之間處于動態平衡。而在熱應激狀態下，機體產生過多的氧自由基不能及時清除，會導致體內氧自由基過剩，從而引起脂質過氧化作用，破壞生物膜的結構[12]。因此在熱應激時期，乳脂中的不飽和脂肪酸可能被氧化，從而減少乳脂中它們的質量分數，而相應的增加飽和脂肪酸的質量分數。本研究中，總飽和脂肪酸質量分數在熱應激時期顯著升高，總不飽和脂肪酸質量分數顯著降低。而在動物日糧中添加抗氧化劑也可以保護不飽和脂肪酸不被氧化，從而增加組織或牛奶中不飽和脂肪酸的質量分數，而減少飽和脂肪酸的質量分數。Barja 等[13]報道在豬日糧中添加抗氧化劑維生素E，由于維生素E對多不飽和脂肪酸的過氧化反應的保護作用，從而增加了豬肝臟中多不飽和脂肪酸的質量分數。在奶牛日糧中添加高劑量的抗氧化劑硒和維生素E 也可以增加牛奶中總不飽和脂肪酸的質量分數，而降低總飽和脂肪酸的質量分數[14]。另外在人類中，Dodge 等[15]報道硒可以提高母乳中多不飽和脂肪酸的質量分數(41%)，而降低飽和脂肪酸的質量分數(11%)。

4 結 論

熱應激使奶牛的產奶量、乳脂率和乳蛋白率降低，但對乳糖率沒有影響。熱應激使奶牛乳脂中的總飽和脂肪酸質量分數升高，而總不飽和脂肪酸質量分數降低。