饲粮中添加脂肪酸钙和烟酸铬对热应激奶牛产奶性能、生理指标及血清生化指标的影响

杨 游袁志琳，2董国忠魏学良宋代军*

(1.西南大学动物科技学院，重庆 400715;2.重庆市合川区畜牧兽医站，重庆 401571)

随着全球气候变暖，热应激已成为危害奶牛生产的重要因素［1］。奶牛具有耐寒怕热的生物学特性，适宜生活温度为10～15℃，当环境温度较高时，奶牛产生热应激，生产性能受到很大的影响。国内外研究报道，脂肪酸钙作为高能饲料添加剂在提高产奶量、乳脂率等方面效果明显，能够缓解奶牛热应激［2］。补铬也可以缓解奶牛热应激，提高奶牛生产性能［3－7］。热应激发生的原因很简单，但是其影响机制却十分复杂，至今尚不清楚，是动物生产上的一大障碍。当处于热应激状态时，奶牛作为一个有机整体，将动用所有的器官和组织来应付热应激，机体的物质代谢和能量代谢都发生很大改变，特别是神经－内分泌系统调节作用的改变，使机体对某些与应激相关的物质需要量不同于正常环境条件。因此，本试验在高温热应激奶牛精饲料中添加脂肪酸钙和烟酸铬，考察其对奶牛产奶性能、生理指标、血清生化指标的影响，探究2种饲料添加剂的作用机理，以期开发出抗热应激用饲料添加剂。

1 材料与方法

1.1 试验材料

脂肪酸钙:粗脂肪含量≥80%，钙含量9%(石家庄犇牛饲料有限公司);烟酸铬:烟酸铬含量≥9.9%(绵阳市新一美化工有限公司)。

1.2 试验动物及饲粮

试验动物选用荷斯坦奶牛。饲粮精粗比为60∶40，精饲料组成及营养水平见表1。粗饲料供应随季节有所变化，但控制各组一致。

表1 精饲料组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the concentrate(air-dry basis) %

1.3 试验设计与饲养管理

采用随机区组试验设计，根据年龄、胎次(2～3胎)、产奶量、泌乳期相近的原则，将21头健康奶牛分为3组，每组7个重复，对照组、Ⅰ组和Ⅱ组分别饲喂基础饲粮、基础饲粮+250 g/d脂肪酸钙和基础饲粮+10 mg/kg烟酸铬。预试期10 d，逐渐增加脂肪酸钙和烟酸铬的剂量至试验剂量。正试期40 d。

试验于2009年6月—2009年8月在重庆市渝北区天友金宏奶牛场进行，日常管理按奶牛场规定程序正常进行。试验期日平均温度29.16℃，日平均温湿指数(THI)为79.99。当牛舍的温度在26℃以上，同时THI＞72～79时，奶牛处于轻度热应激，THI＞79～88时为中度热应激，THI＞88时为严重热应激［4］。整个试验期，试验牛都处于热应激状态。

1.4 产奶量、乳成分测定

每天挤奶(管道式挤奶器)3次(06:30、14:30、20:00)，记录每头试验牛每天的产奶量，以组为单位计算试验期内平均产奶量。

每隔 20 d，于 06:30、14:30、20:00 各采集200 mL奶样，混合成全日奶样，利用快速乳成分分析仪分析奶样中的乳脂率、乳蛋白质率、乳非脂固形物率、密度和冰点。

1.5 舍内THI测定

将干湿球温度计挂置于牛舍中部距地面1.5 m处，测定每天 08:00、14:00、20:00 的温度、湿度，并按如下公式换算成THI:

THI=0.72(Td+Tw)+40.6;RH=(THI－46.3 －0.81Td)/(0.99Td －14.3)。

式中:THI为温湿指数，Td为干球温度读数，Tw为湿球温度读数，RH为相对湿度［5］。

1.6 奶牛生理指标测定

每天12:00采用直肠法测定试验牛的直肠温度;根据胸腹部的起伏动作测定呼吸频率;根据尾动脉搏动测定脉搏次数。

1.7 血清生化指标测定

试验期结束后第1天，奶牛晨饲前颈静脉采血10 mL，其中5 mL肝素钠抗凝，用于测定生化指标，5 mL分离血清，－20℃以下保存备测抗氧化性能。

采用全自动生化仪测定血清中谷丙转氨酶(GPT)、谷草转氨酶(GOT)和肌酸激酶(CK)的活性;采用酶联接免疫吸附试验盒测定超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)以及丙二醛(MDA)的浓度;采用放射免疫法测定血清三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)和胰岛素的活性;用ELISA定量检测法检测热休克蛋白70(heat shock proteins 70，HSP70)表达量。

1.8 数据处理

结果以平均值±标准差表示，数据处理与分析分别采用Excel及SPSS 13.0软件进行，按照两因素无重复观测值的方差分析，以P＜0.05作为差异显著性判断标准，用LSD方法进行多重比较。

2 结果

2.1 脂肪酸钙和烟酸铬对热应激奶牛生产性能的影响

由表2可知，与对照组相比，Ⅰ组、Ⅱ组标准乳产量极显著地增加(P＜0.01)，分别增加了26.37%、10.78%;与对照组相比，Ⅰ组、Ⅱ组乳脂率分别增加了 31.61%(P ＜0.01)、12.58%(P ＞0.05);各组间乳蛋白质率、乳非脂固形物率以及乳的冰点和密度的差异均不显著(P＞0.05)。

2.2 脂肪酸钙和烟酸铬对热应激奶牛生理指标的影响

由表3可知，各组直肠温度差异不显著(P＞0.05);Ⅰ组、Ⅱ组呼吸频率分别比对照组降低了10.01%(P ＜0.05)、11.69%(P ＜0.01);Ⅰ组和对照组脉搏次数差异不显著(P＞0.05)，Ⅱ组较对照组极显著地降低了4.74%(P＜0.01)。

表2 脂肪酸钙和烟酸铬对热应激奶牛产奶性能的影响Table 2 Effects of calcium soaps of fatty acids and chromium nicotinate on lactation performance of dairy cows under heat stress

表3 脂肪酸钙和烟酸铬对热应激奶牛生理指标的影响Table 3 Effects of calcium soaps of fatty acids and chromium nicotinate on physiological indices of dairy cows under heat stress

2.3 脂肪酸钙和烟酸铬对热应激奶牛血清生化指标的影响

由表4可知，与对照组相比:Ⅰ组、Ⅱ组谷草转氨酶活性有极显著变化(P＜0.01)，分别降低了25.80%、19.00%;Ⅰ组、Ⅱ组肌酸激酶活性有显著变化(P ＜0.05)，分别降低了 9.88%、8.89%;Ⅰ组、Ⅱ组三碘甲状腺原氨酸浓度有显著变化(P ＜0.05)，分别增加了 14.47%、11.84%;Ⅰ组、Ⅱ组甲状腺素浓度分别增加了23.12%(P＜0.01)、5.33%(P ＞0.05);Ⅰ组、Ⅱ组超氧化物歧化酶浓度分别增加了 21.74%(P ＞0.05)、32.61%(P＜0.05);Ⅰ组血清丙二醛浓度增加了38.89%(P ＜0.05);Ⅰ组、Ⅱ组 HSP70表达量分别增加了 39.94%(P ＜ 0.01)、28.10%(P ＜0.05)。各组血清谷丙转氨酶活性以及白蛋白、总蛋白和谷胱甘肽过氧化物酶的浓度以及胰岛素活性差异均不显著(P＞0.05)。

表4 脂肪酸钙和烟酸铬对热应激奶牛血清生化指标的影响Table 4 Effects of calcium soaps of fatty acids and chromium nicotinate on serum biochemical indices of dairy cows under heat stress

3 讨论

3.1 脂肪酸钙与烟酸铬对热应激奶牛产奶性能的影响

荷斯坦奶牛在热应激条件下，其生产性能会受到严重的影响，产奶量和乳品质均会因高温而下降［1］。本试验通过在饲粮中添加脂肪酸钙，提高了热应激状态下的奶牛产奶量和乳脂率。雷风［6］研究表明，在荷斯坦奶牛饲粮中添加脂肪酸钙，可提高产奶量、乳脂率、标准乳产量。从本试验结果看，脂肪酸钙能够提高热应激奶牛标准乳产量、乳脂率，与该报道一致。高能的脂肪酸钙作为过瘤胃脂肪，对瘤胃微生物的活动影响较小，经皱胃、小肠后被分解为能被机体直接吸收利用的脂肪酸。一方面增加了能量摄入量，提高了能量利用率，减少了热增耗，减轻了热应激奶牛的能量负平衡;另一方面直接增加了血液中脂肪酸的浓度和乳腺脂肪酸的供应量，提高了乳脂肪的合成率，从而改善了乳品质。热应激状态下，奶牛对铬的需要量增加。赖安强等［7］报道，热应激状态下，饲粮中添加铬对奶牛的生产性能的保证是有利的。Yang等［8］认为补铬是可以提高奶牛泌乳性能的因素，主要与糖异生作用的增强有关。Bryan等［9］认为补铬对采食量的影响可间接影响泌乳性能。本试验表明，饲粮中添加烟酸铬可提高奶牛标准乳产量，有增加乳脂率、乳蛋白质率的趋势。

3.2 脂肪酸钙与烟酸铬对热应激奶牛生理指标的影响

在炎热高温环境中，许多动物维持热平衡的重要机制之一是提高呼吸频率、增加肺通气量、增加呼吸蒸发和对流散热。当在严重的热应激下，动物出现呼吸紧迫，并张口伸舌进行热性喘息。直肠温度是常规的生理指标，常用来诊断机体的健康状态、预测机体和生产性能的变化。Shehab-El-Deen 等［10］、李俊杰等［11］都有报道，奶牛热应激期间，直肠温度、呼吸频率均极显著高于非应激期。张健等［2］报道，在热应激奶牛饲粮中添加脂肪酸钙，呼吸频率和脉搏次数降低。本试验中添加脂酸钙和烟酸铬对呼吸频率都有降低作用，与报道一致。

3.3 脂肪酸钙与烟酸铬对热应激奶牛血清生化指标的影响

肌酸激酶是能量代谢的关键酶之一，骨骼肌中含量最高。热应激荷斯坦奶牛肌肉能量供应不足，营养不良，细胞受损，细胞膜通透性升高，血清中肌酸激酶活性升高。Parenti等［12］研究发现，高温热应激能够显著提高奶牛血清肌酸激酶活性。本试验结果表明，饲粮中添加脂肪酸钙和烟酸铬的奶牛血清中肌酸激酶的活性都有一定程度降低，细胞完整性好，受损程度降低，表明脂肪酸钙和烟酸铬缓解了热应激对奶牛组织细胞的损害。

动物处于热应激状态时，代谢机能紊乱，机体失衡。甲状腺的功能状态与机体代谢产热以及热调节有关。受持续高温的影响，甲状腺机能降低，甲状腺素的分泌减少，机体代谢受到抑制。甲状腺激素浓度的下降导致产热量的减少，但活性的降低会减少肠道的运动和食糜通过率，并对能量代谢产生消极影响［13］。本试验中发现，添加脂肪酸钙组奶牛三碘甲状腺原氨酸、甲状腺素浓度显著升高，胰岛素活性基本恒定，说明脂肪酸钙对奶牛的能量平衡有积极作用;而饲粮中补充烟酸铬可以提高奶牛血清中三碘甲状腺原氨酸浓度，对甲状腺素浓度的影响则较小，甲状腺功能得到了一定改善。

Wolfenson等［14］报道，在热应激条件下，动物机体代谢过程紊乱，氧自由基的产生量增加，同时抗氧化活性下降，机体不能有效利用抗氧化酶及时清除自由基而发生积累。机体要清除过多的自由基，抗氧化酶就要被大量消耗，从而导致超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶等活性下降，丙二醛产量增加。汪水平等［15］研究发现，夏季热应激使奶牛血清中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶的活性极显著降低，活性氧和丙二醛的浓度极显著升高，总抗氧化能力显著降低。本试验结果表明，饲粮中添加烟酸铬的奶牛血清中的超氧化物歧化酶浓度提高，谷胱甘肽过氧化物酶的浓度有提高的趋势，表明在热应激条件下，补充有机铬有利于增强奶牛抗氧化的能力。

HSP是动物在不良因素作用下所产生的一组特殊蛋白质，具有高度保守性，对维持细胞生存和内环境的稳定起着重要作用［16］。HSP浓度的增加一方面可增强细胞的抗损伤能力，另一方面对细胞的应激反应进行负反应调控［17］。HSP70是休克蛋白家族中最重要的一员，在热耐受的形成中，HSP70起着主要的作用，HSP70是监测热应激的良好指标。El-Nouty等［18］报道，随着体温的升高，42日龄的肉鸡血清HSP70的浓度显著升高，对热的耐受能力也迅速增加。王枫等［19］研究发现，HSP70水平高的细胞热耐力明显高于HSP70水平低的细胞，HSP70水平与细胞的热耐力呈正相关。本试验结果表明，饲粮中添加了脂肪酸钙、烟酸铬的奶牛血清中HSP70的表达量都有所提高，表明脂肪酸钙和烟酸铬都能迅速诱导HSP70表达，随着表达量的增加，机体对热的耐受能力也迅速增强，能更好地适应夏季炎热的环境。

4 结论

①在热应激条件下，脂肪酸钙和烟酸铬能显著提高奶牛产奶量，改善奶品质，并通过调节内分泌、增强抗氧化能力、调节基因表达等来增强奶牛耐热性，提高其适应热应激环境的能力。

②热应激条件下，脂肪酸钙对奶牛能量平衡有积极作用。

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