不同水平甘蔗糖蜜酵母發酵濃縮液對奶牛生產性能和血清生化指標的影響

鄧波波 寧麗麗 王留香 張笑然 馬曉宇 姜茂成 趙國琦,2,3*

(1.揚州大學 動物科學與技術學院，江蘇 揚州 225009；2.揚州大學 農業科技發展研究院，江蘇 揚州 225009；3.揚州大學 教育部農業與農產品安全國際合作聯合實驗室，江蘇 揚州 225009；4.廣西丹寶利酵母有限公司，廣西 來賓 546100)

近年來，由于對環境的擔憂和飼料成本的提高，人們越來越關注食品工業副產品作為反芻動物替代飼料的使用[1-2]。用工業副產品飼喂動物可減少食品工業對環境的影響并提高了工業副產品的盈利能力。有些副產品可以通過發酵來提高質量，同時提高對動物的積極影響[3]。在我國，隨著飼料成本的提高，充分利用副產品已成為不可阻擋的趨勢，利用高粗蛋白質(CP)濃度和產量的非常規飼料資源作為奶牛的飼料越來越受到關注。

糖蜜是一種常用的飼料添加劑，可以提高生產性能[4]。而甘蔗糖蜜酵母發酵濃縮液(CMS)是以甘蔗糖蜜為原料，經微生物發酵濃縮而成的產品，其中富含蛋白質、氨基酸、有機酸、維生素、礦物質以及在發酵過程中合成的未知生長因子[5]。CMS是具有較高營養價值和經濟效益的有效飼料資源。CMS可以作為飼料的補充原料，也可以替代部分高蛋白精補料，并且可以降低粉塵粘合飼料，進而促進動物生長，改善生產性能[6]。因此，CMS作為一種新型的液體飼料，對緩解環境污染和資源緊張等問題上起著重要的作用。

有研究表明，在仔豬飼糧中添加濃縮糖蜜發酵液可以刺激腸道微生物發酵活性，從而提高營養物質消化率[7]；并且能夠提高采食量，增加日增重，降低飼料成本[8]。酵母糖蜜替代奶牛日糧中部分精料能夠降低乳體細胞數，提高氮利用率，并且增加瘤胃MCP含量[9]，但是生產性能無顯著影響[10]。奶牛飼糧中添加不同比例的濃縮糖蜜發酵液可以提高生產性能和粗蛋白質表觀消化率[11]，但是Ma等[5]研究發現濃縮糖蜜發酵液的添加量超過3%會降低奶牛的生產性能。Zali等[12]研究發現，在荷斯坦公犢牛飼糧中添加5% CMS時對氮的供應、胴體組成的改善均有積極影響。但是，目前CMS在動物生產中沒有明確的劑量要求，需要進一步研究，為CMS在動物生產中的應用提供理論依據。因此，本研究旨在研究不同水平的CMS對奶牛生產性能和血清指標的影響，以期為奶牛生產中選擇合理CMS水平提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究所用的CMS由廣西丹寶利酵母有限公司提供。產品為紅褐色粘稠液體，其營養成分見表1 和2。

表1 CMS營養成分(干物質基礎)Table 1 The composition and nutrient level of CMS (DM basis) %

表2 CMS的氨基酸組成Table 2 The amino acid composition of CMS %

1.2 試驗動物和設計

動物試驗在揚州大學動物營養與飼料工程研究中心試驗農牧場進行。選取胎次(2～3胎)、泌乳天數(116±25) d、產奶量(29.1±2.2) kg和體況等情況相類似的健康荷斯坦奶牛60頭，隨機將其分為4組，每組15頭牛。對照組飼喂基礎日糧(CON組)，試驗組在基礎日糧的干物質基礎上分別添加1%(CMS1組)、3%(CMS2組)和5%(CMS3組)的CMS，基本上保持能氮一致。本研究預飼期14 d，正試期54 d。

1.3 試驗日糧及飼養管理

本研究牛只采用拴系式飼養，每兩頭牛食槽之間用石塊隔開，保證其可以自由采食TMR并且槽內有3%～8%的剩料量，每日分3次與TMR日糧混勻后飼喂(6:00、13:00和20:00)，自由飲水，并保持舍內環境衛生。基礎日糧參照NRC(2001)奶牛營養需要配制，基礎日糧具體組成和營養水平見表3。

表3 日糧組成及營養水平(干物質基礎)Table 3 Diet composition and nutrient level (DM basis)

1.4 樣品采集與指標測定

1.4.1采食量測定

每日單頭測定各組牛的飼料供給量和剩余量，同時每周連續兩天早、中、晚采集飼料原料與剩料以測定常規營養成分，計算奶牛的日均干物質采食量(DMI)，DMI=(投料量-剩料量)×DM%。

1.4.2產奶量及乳成分測定

本研究牛只采用管道式擠奶方式，每日測定奶牛日產奶量，計算平均日產奶量。每周采集1次奶樣，每天在早6:00、中13:00和晚20:00采3次奶樣。早中晚采集的奶樣都保存在4 ℃冰箱中，待當天奶樣采集結束后按照4∶3∶3的比例混合，轉移至裝有重鉻酸鉀防腐劑的50 mL奶樣管中，充分搖勻。采樣結束后將奶樣郵寄至上海光明牧業有限公司DHI測試中心使用紅外線測奶儀(MILKO SCAN 605，丹麥福斯公司，丹麥)；體細胞數使用體細胞計數儀(FOSSOMATIC 360，丹麥福斯公司，丹麥)測定相關指標。

1.4.3飼料及糞樣的采集與測定

從第52天凌晨2:00開始，連續3天通過刺激直腸排便獲得糞便樣本(每頭牛約300 g)。一天分4個時間點采集，連續3天，每天比前一天提前2 h，以確保每2 h抽取一次樣本。消化試驗結束之后，將采集的糞樣混合、縮樣之后置于烘箱中65 ℃烘至恒重，使用粉碎機粉碎后，后過40目篩，將其儲存于-20 ℃冰箱。采用內源指示劑法，又稱作4 N鹽酸不溶灰分法(GB/T 23742—2009)測定有機物(OM)、粗蛋白(CP)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)。各營養物質表觀消化率的計算公式如下：

某養分消化率=
1-(A1/A2×F2/F1)×100%

(1)

式中：A1為飼料中AIA的含量，%;A2為糞中AIA的含量，%;F1為飼料營養物質的含量，%;F2為糞中營養物質的含量，%。

粗蛋白質(CP)按GB/T 6432—1994的方法測定；鈣(Ca)按GB/T 64366—2002中乙二胺四乙酸二鈉絡合滴定法測定；磷(P)按GB/T 6437—2002鉬黃分光光度法測定；中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)根據Van soest(1991)的方法，用ANKOM-2000I纖維分析儀(美國ANKOM公司，美國)進行測定。

1.4.4經濟效益分析

記錄本研究期間奶牛的采食量，產奶量和TMR中的飼料價格，計算出每日的飼料成本，產奶量收入和利潤，進行飼料經濟效益分析。

1.4.5血液樣品采集與測定

正試期第18、36、54天于晨飼后2～3 h，在奶牛尾靜脈采用真空采血管進行靜脈采血，采大約20 mL 的靜脈血。取約2 mL血樣放入EDTA-Na2采血管中，送至疾控中心測定白細胞(WBC)、紅細胞(RBC)、血紅蛋白(HGB)、血小板計數(PLT)和紅細胞壓積(HCT)等指標。在不加抗凝劑的采血管中加入大約5 mL的血樣，靜置30 min后，在3 000 r/min 4 ℃條件下離心15 min，將離心后的血清樣品保存在-80 ℃冰箱中。一份使用全自動生化分析儀測定血清中的谷丙轉氨酶(ALT)、谷草轉氨酶(AST)、堿性磷酸酶(ALP)、谷氨酰氨基轉移酶(GGT)和乳酸脫氫酶(LDH)的酶含量；總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLO)、肌酐(CREA)、尿素氮(BUN)、尿酸(UA)、葡萄糖(GLU)、總膽固醇(CHO)、甘油三酯(TG)代謝物含量；一份用酶標儀ELASI試劑盒(購自南京建成)測定血清中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)和非酰化脂肪酸(NEFA)含量。

1.5 數據處理與統計分析

利用EXCEL 2016整理數據，然后使用SPSS 23.0的ONEWAY-ANOVA進行單因素方差分析，使用DUNCAN法進行多重比較，以P<0.05作為差異顯著性的判斷標準，0.05

2 結果與分析

2.1 不同水平的CMS對奶牛生產性能的影響

由表4可知，奶牛日糧中添加CMS對DMI及飼料轉化率無顯著影響(P>0.05)。飼喂第1～18天，各組DMI范圍在19.57～20.96 kg/d，產奶量范圍在29.08～33.15 kg/d；CMS1組的產奶量和4%標準乳產量顯著高于CON組和CMS3組(P<0.05)。第18～36 天，各組DMI范圍在19.48～21.03 kg/d，產奶量范圍在28.65～31.27 kg/d；CMS1組的DMI比CON組提高6.75%(P>0.05)。第36～54天，各組DMI范圍在19.08～20.60 kg/d，產奶量范圍在27.97～30.44 kg/d；CMS1組的DMI和產奶量比CON分別提高7.97%和8.21%(P>0.05)。

表4 不同水平CMS對奶牛生產性能的影響Table 4 Effects of different levels of CMS on performance of dairy cows

2.2 不同水平CMS對奶牛乳成分的影響

由表5可知，在試驗期間各組的乳脂率、乳糖率、乳總固形物、乳尿素氮含量及乳體細胞數差異均不顯著(P>0.05)。各組乳蛋白率的范圍在3.33%～3.58%，CMS2組的乳蛋白率顯著高于對照組(P<0.05)。

表5 不同水平CMS對奶牛乳成分的影響Table 5 Effects of different levels of CMS on milk composition of dairy cows

2.3 不同水平CMS對奶牛各養分表觀消化率的影響

由表6可知，在奶牛日糧中添加CMS對NDF和ADF的表觀消化率均無顯著影響(P>0.05)。各組之間OM消化率范圍在66.84%～70.39%；其中CMS3組的OM消化率極顯著低于CON組和其他組(P<0.01)。各組之間CP消化率范圍在65.02%～73.41%；其中CMS1組的CP消化率極顯著高于CON組和CMS3組(P<0.01)，CMS2組的CP消化率也顯著高于CMS3組(P<0.05)。

表6 不同水平CMS對奶牛各養分表觀消化率的影響Table 6 Effects of different levels of CMS on nutrient apparent digestibility of dairy cows %

2.4 經濟效益分析

由表7可知，原奶價格按照4.30元/kg計算時，CMS1組和CMS2組產生的經濟效益每天比對照組多盈利5.73和1.96元/頭，即CMS1組產生的經濟效益最高。

表7 不同水平CMS對奶牛經濟效益的影響Table 7 Effects of different levels of CMS on economic benefit of dairy cows

2.5 不同水平CMS對奶牛血常規指標的影響

由表8可見，日糧中添加CMS對奶牛血液中的HGB、PLT和HCT均無顯著影響(P>0.05)。試驗第36～54天，CMS3組的WBC顯著高于CMS2組(P<0.05)，并且含量最高；添加CMS有降低RBC的趨勢(P=0.05)。

表8 不同水平CMS對奶牛血常規指標的影響Table 8 Effects of different levels of CMS on blood routine indexes of dairy cows

2.6 不同水平CMS對奶牛血清酶的影響

由表9可見，日糧中添加CMS對奶牛血清中的酶含量變化無顯著影響(P>0.05)。本研究第18天時，CMS1組和CMS2組血清中的ALP含量有低于其他組的趨勢(P=0.07)。

表9 不同水平CMS對奶牛血清酶的影響Table 9 Effects of different levels of CMS on serum enzymes of dairy cows U/L

2.7 不同水平CMS對奶牛血清含氮物的影響

由表10可見，日糧中添加CMS對奶牛血清中的TP、ALB、GLO和UA含量無顯著影響(P>0.05)。本研究第18 天時，CMS3組的CREA含量顯著高于其他各組(P<0.05)；CMS1組的BUN含量有低于其他各組的趨勢(P=0.07)。本研究第36 天時，CMS3組的BUN含量顯著高于其他各組(P<0.05)。

表10 不同水平CMS對奶牛血清含氮物的影響Table 10 Effects of different levels of CMS on nitrogen content in serum of dairy cows

2.8 不同水平CMS對奶牛血清其他生化指標的影響

由表11可見，日糧中添加CMS對奶牛血清中的T-BIL、CHO和TG含量無顯著影響(P>0.05)。本研究第18天時，添加CMS有降低CHO含量的趨勢(P=0.07)；CMS3組的NEFA含量顯著高于CON組和其他試驗組(P<0.05)。第36天時，添加CMS有提高SOD含量的趨勢(P=0.09)；CMS2組和CMS3組的NEFA含量顯著高于CON組(P<0.05)。第54天時，添加CMS有提高TG的趨勢(P=0.06)；CMS2組和CMS3組的SOD含量顯著高于CON組(P<0.05)；添加CMS可以顯著降低NEFA含量(P<0.05)。

表11 不同水平CMS對奶牛血清其他生化指標的影響Table 11 Effects of different levels of CMS on other serum biochemical indexes of dairy cows

3 討 論

3.1 不同水平CMS對奶牛生產性能的影響

干物質采食量(Dry matter intake，DMI)在動物營養學的理論和實踐中發揮著重要的作用。本研究發現，日糧中添加CMS對采食量無顯著性差異，但是添加1%和3% CMS組的DMI均高于CON組；并且在飼喂中期和后期，添加1% CMS組的DMI比CON組分別提高6.75%和7.97%。這可能是因為CMS中保留了甘蔗糖蜜中的芳香氣味，一定程度上增加了日糧的適口性，使得奶牛更喜歡采食。添加1% CMS組的產奶量和4%標準乳產量在飼喂18天之前顯著高于CON組，可能是由于DMI不同引起的，并且每組添加CMS量不同，豐富了飼糧的種類。除此之外，本研究還發現過度使用CMS會降低其采食量和產奶量。因此，奶牛日糧中適量添加CMS能夠提高奶牛的生產性能，這與之前在奶牛日糧中是用糖蜜替代粗飼料的研究一致[13]。

3.2 不同水平CMS對奶牛乳成分的影響

乳成分包括乳脂、乳蛋白、乳糖、總固形物和乳尿素氮等，它們的含量是判斷乳品質的重要指標，其主要受到品種、生理階段、日糧營養、飼養管理以及疫病等因素的影響[14]。研究較多的是通過對日糧進行調控，進而改變乳中營養成分的含量。本研究發現，奶牛日糧中添加CMS 對乳糖率、乳總固形物和體細胞數均無顯著影響。說明日糧中添加CMS不會引起奶牛乳房炎，對奶牛健康無不良影響。在奶牛生產中，一般乳尿素氮的質量濃度范圍為10～16 mg/dL[15]。乳尿素氮濃度反映了奶牛日糧的能氮平衡，影響乳尿素氮的因素包括粗蛋白攝入量、瘤胃中可降解蛋白質和不可降解蛋白質的比例以及飼糧蛋白質的能量比[16]。飼喂第36 天時，日糧中添加5% CMS顯著提高了乳尿素氮含量。這可能是由于添加CMS過多引起的。體細胞數能夠影響乳中的蛋白質，其數量多少能夠直接反映奶牛的健康狀況，并且可以作為奶牛是否患有乳房炎的判定依據[17]，因此在生產中應當時刻注意。CMS中含有生化腐殖酸。錫效旺等[18]研究表明，奶牛飼喂生化黃腐酸之后可以提高生產性能，減少乳體細胞數，增強機體免疫力。

3.3 不同水平CMS對奶牛各養分表觀消化率的影響

反芻動物對各養分的消化率取決于瘤胃微生物對各養分的消化程度。本研究發現，日糧中添加CMS對NDF和ADF消化率無顯著影響；但是添加1%和3% CMS均顯著提高了CP消化率。CMS中含有40%～50%的菌體蛋白質，很容易被吸收和利用，因此CP消化率高。在混合精料中添加微生物發酵飼料可顯著提高飼料的養分消化率[19]。此外，Meller等[20]發現酵母飼糧提高了奶牛粗蛋白質和干物質的消化率，與本研究結果一致。這些影響可能與CMS是發酵液的濃縮物有關，它含有許多潛在的對瘤胃微生物有促進作用的因子。但添加5% CMS組的OM和CP消化率低于其他各組。目前的研究結果表明，過量使用CMS可能會對營養物質消化率產生不利影響。這些不良影響可能是由于CMS中的高硫含量引起的[21]。Johnson等[22]在羔羊日糧中添加0.5%的硫酸鈣和硫酸鈉，從而導致了飼料利用率顯著降低。另外，Stemme等[23]認為，CMS中的高鉀水平會導致腹瀉，也會影響機體對飼料中營養物質的利用。本研究中，粗灰分隨CMS含量增加而增加，CMS中的粗灰分也可能是引起營養消化率不利的重要的原因。因此，應當注意飼糧中CMS的添加量，過度使用CMS可能導致養分消化率降低。未來如何利用CMS提高養分消化率有待進一步研究。

3.4 不同水平CMS對血清指標的影響

血清生化指標可以反映動物機體或組織健康狀況和營養代謝等生理狀態[24]。白細胞(WBC)對機體免疫非常重要，它不僅具有吞噬異物產生抗體的作用，同時還具有機體損傷的治愈能力、抵御病原體入侵的能力以及對疾病的免疫抵抗力等。而在本研究第36 天和54天時，添加5% CMS組血液中的WBC顯著高于其他組，說明過度添加CMS有增加奶牛炎癥反應的風險。CREA是腎功能檢測的指標之一[25-26]。CREA主要由腎小球濾過后排出體外，其含量變化與腎小球濾過有關[27]。當腎功能出現障礙時，腎小球濾過能力下降，則CREA等內源性化學成分的排泄受到阻礙，導致其濃度升高[28]。血清中葡萄糖(GLU)的含量變化可以反映機體內的能量平衡以及營養狀況，低水平的GLU含量說明體內能量缺乏[29]；GLU還可以合成乳糖，是乳腺上皮細胞合成乳蛋白和乳脂的底物[30]。奶牛血清中GLU正常的范圍為2.30～4.10 mmol/L[31]。楊小兵等[32]研究發現，日糧中添加液態發酵飼料后，血清中GLU含量增加，并且奶牛血液中的營養物質代謝得到明顯改善。血液中的非酰化脂肪酸(NEFA)主要是機體在能量負平衡的狀態下，經過脂肪組織中甘油三酯(TG)的動員和脂解得到的，其含量的高低反映了奶牛的能量平衡狀態[33]。本研究中，各處理組和對照組的GLU含量都在正常范圍內。飼喂第18天時，添加5% CMS顯著升高血清中的NEFA含量；飼喂第54天時，添加CMS顯著降低血清中的NEFA含量，添加3% CMS顯著增加血清中的GLU含量。可能是因為添加CMS后可以增強機體的糖異生作用，進而緩解了奶牛能量負平衡的現象。超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)都是動物機體內重要的抗氧化分子，它們含量的變化反映了動物機體清除自由基的能力[34]。日糧中添加CMS對奶牛血清中的SOD的含量隨著添加量的增加而增加，并且在飼喂第54天時，各處理組顯著高于CON組，說明日糧中添加CMS可以提高奶牛的抗氧化能力，可能是因為在發酵過程中酵母細胞壁釋放許多內容物，如葡聚糖、細胞壁多糖、小肽以及未知的生長因子等，在奶牛機體內可能調節各種代謝途徑，從而提高了機體的抗氧化損傷能力。

4 結 論

本研究中發現，日糧中添加甘蔗糖蜜酵母發酵濃縮液(CMS)對奶牛生產性能、血清生化指標的影響，研究結論如下：

1)1% 添加組能夠短期顯著提高奶牛的生產性能，3%添加組可以改善奶牛乳中的乳蛋白率，1%和3%組均能提高飼糧中OM和CP消化率。但是，超過3%添加量會降低機體的生產性能和飼料消化率。從經濟效益角度出發，日糧中添加1%和3%CMS產生的經濟效益每天比對照組多盈利5.73 和1.96元/頭。

2)日糧中添加CMS對奶牛的肝臟及腎臟健康沒有影響，可以提高機體的抗氧化能力。

因此，建議在泌乳奶牛日糧中CMS適宜的范圍為1%～3%。

綜上，本研究建議在泌乳奶牛日糧中CMS適宜的添加范圍為1%～3%，在該范圍內可以提高奶牛生產性能，降低飼料成本，提高經濟效益，并且對機體健康無不利影響。