硒和维生素E对奶牛生产性能及血液生化指标的影响

张拴林 陈燕红 袁 霞 黄应祥 杨致玲

(1.山西农业大学动物科技学院，太谷 030801;2.太原48中学，太原 030000)

硒和维生素E都是动物必需的营养素，两者都具有生物抗氧化作用，缺乏时均可以引起牛的白肌病[1]。据对全国1 094个县的主要饲料和牧草进行硒的检测表明，有72%的地区饲料和牧草中硒的含量不能满足动物最低的硒需要量，91%的硒含量低于 0.1 mg/kg[2]。张婉如[3]的研究发现，山西省有71.7%的县(市)饲草料中硒含量低于0.05 mg/kg[3]。我国北方主要以青贮和青干草作为奶牛的粗饲料，而青贮和青干草中维生素E的含量降低了20% ～80%[4]，且精料中所有的粕类饲料缺乏维生素E，精料的加工和贮存过程中维生素E的损失也较大[1]。因此，在奶牛饲粮中补充硒和维生素E对于山西省乃至我国北方奶牛业的持续和健康发展具有重要的意义。王聪等[5]在牛饲粮中添加0.3 mg/kg硒(以亚硒酸钠为硒源)时，饲粮有机物(OM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、无氮浸出物(NFE)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)表观消化率显著提高，且提高了沉积氮及氮的生物利用率。鲁玉华等[6]进行体外培养试验的结果表明，添加0.2～0.5 mg/kg硒时可显著提高纤维素消化率。Ceballos-Marquez等[7]研究发现产前1个月给青年母牛补充硒有降低乳腺内感染和乳中体细胞数的趋势，但要评价硒对乳房炎的作用，全血硒含量应大于0.18mg/L或血浆硒含量应达到0.08 mg/L[8]。Dobbelaar等[9]给产前青年母牛每日每头补充3 000 IU维生素E，显著提高了血液、肝脏和卵泡液中维生素E的含量，但红细胞和肝脏中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)活性未受影响，血清中活性氧浓度也未显著减少。干奶期母牛血浆α-生育酚含量只有达到4.0 mg/L才能有效维持正常免疫功能和乳房健康[10]。董卫星等[11]研究认为在奶牛饲粮中同时添加硒和维生素E，添加水平为0.15 mg/kg硒和5 000 IU/d的维生素 E以及0.30 mg/kg硒和10 000 IU/d的维生素E时，显著提高了GSH-Px活性和机体抗氧化能力，降低了活性氧水平，缓解并改善奶牛因热应激而引起的氧化损伤。王治华等[12]研究发现补充0.30 mg/kg硒和150 IU/d的维生素E可显著提高泌乳量，但王芳等[13]认为添加0.5 mg/kg硒和100 IU/kg的维生素E对泌乳量、乳脂率和乳蛋白率等均无影响。NRC(1996)肉牛营养需要对肉牛和奶牛硒推荐量分别为 0.1 ～0.3 mg/kg 和0.3 mg/kg[14]，NRC(2001)奶牛营养需要对维生素E的需要量作了大幅度调整，干奶期母牛和产前60天的青年母牛推荐量为80 IU/kg[15]，同时有资料证明硒和维生素E协同在提高机体抗体水平及防治自由基对机体侵害方面所发挥的作用大于两者分别作用之和[16-17]，本试验在奶牛的饲粮中添加0～0.3 mg/kg的硒和0～90 IU/kg的维生素 E，探讨其对采食量、泌乳性能、乳品质和乳中体细胞数等的影响，为在奶牛生产实践中安全、有效和经济地利用硒和维生素E提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物与试验设计

选用健康的、产后天数为60～100 d的澳系荷斯坦奶牛54头，参照泌乳量和胎次按单位区组法分为9组，每组6头。试验分2期进行，每期预试期7 d，正试期14 d。每期分为8个试验组和1个校正组，2期的校正组固定以校正原奶产量。校正组饲喂基础饲粮，饲养管理条件与试验组的相同。试验于2011年7月29日至2011年9月8日在山西省山阴县佳联农业发展有限公司进行。

以饲粮干物质为基础，采用4×4双因素设计添加硒和维生素E，硒的4个添加水平分别是0、0.1、0.2和0.3 mg/kg，维生素E的4个添加水平分别是 0、30、60 和 90 IU/kg，形成 16 种饲粮(表 1)。

表1 试验分组Table1 Experimental groups

1.2 试验饲粮和饲养管理

根据试验牛体重和泌乳量计算营养需要并设计基础饲粮[18]，基础饲粮组成及营养水平见表2。基础饲粮基础添加量为每天2.5 kg，精料补充料喂量以单位区组计算，每泌乳3 kg再加1 kg精料，以固定精粗比的方式调整粗料添加量，以全混合日粮饲喂，记录实际采食量。试验牛采取全天3次上槽、单槽饲喂、日挤奶2次、下槽自由饮水的饲养管理方法，每日07:00和14:00时记录牛舍与运动场温度与湿度。

表2 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)Table2 Composition and nutrient levels of the basal diet(DM basis) %

1.3 样品采集及分析

1.3.1 采食量测定及样品采集及分析

试验期间逐日逐头记录采食量和剩料量，每周按比例采集精料和玉米青贮样品，结束后混合均匀，测定 CP、NDF、ADF、钙、磷、硒和维生素 E的含量。用Drackley法计算牛舍温湿指数(THI)。

1.3.2 泌乳量测定及分析

逐次逐日测定泌乳量，每7 d对所有试验牛抽取24 h的奶样，按2次挤奶量的比例取样，测定乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、乳总固形物率和乳中的体细胞数。

1.3.3 血样采集

正试期结束当天早饲前颈静脉采血40 mL，3 000 r/min离心15 min制备血清，于-20℃低温冰柜保存备用，用于测定白蛋白(ALB)、总蛋白(TP)、尿素氮(UN)、促乳素 (PRL)、胰 岛 素(ISN)、胰高血糖素(glucagon)、谷草转氨酶(GOT)、谷丙转氨酶(GPT)、甲状腺素(T4)、三碘甲腺原氨酸(T3)和GSH-Px。

1.3.4 样品分析

CP、钙、磷、硒、NDF、ADF 和维生素 E 采用常规试验方法分析[19]，血清中的 ALB、TP、UN、GOT、GPT和GSH-Px测定按照试剂盒的说明采用比色法测定;血清中 T3、T4、PRL、ISN和胰高血糖素按照试剂盒说明采用γ-计数仪测定，所用试剂盒为原子高科股份有限公司生产。

1.3.5 乳样测定

用丹麦乳产品分析仪分析牛奶指标，用体细胞测定仪测定乳中的体细胞数，以每千克采食量生产标准奶的数量作为饲料转化率。

1.4 数据处理及统计分析

除THI外，数据均采用SPSS 10.0统计分析软件的one-way ANOVA进行方差分析和LSD多重比较。

2 结果

2.1 不同水平硒和维生素E对泌乳量、乳品质和干物质转化率的影响

由表3可知，添加硒和维生素E对各组干物质采食量和干物质转化率影响不显著(P＞0.05)，随着硒和维生素E添加水平的提高，精料和饲粮干物质转化率总体呈升高趋势。

泌乳量12组＞8组＞4组＞11组＞10组＞7组≈14组，这7组的泌乳量显著高于其余各组(P＜0.05)，不同水平硒和维生素E对乳蛋白率和乳糖率影响不显著(P＞0.05)。1组的乳脂率低于其余各组，其中极显著低于8、9和12组(P＜0.01)，与15和16组差异不显著(P＞0.05)，而显著低于其余各组(P＜0.05);5和6组的乳脂率显著低于8、9和12组(P＜0.05)。12、13和15组的乳总固形物率显著低于其余组(P＜0.05)。8、12、14、15和16组的乳中体细胞数显著低于1、2、5和9组(P＜0.05)。

表3 饲粮添加硒和维生素E对泌乳量、乳品质和干物质转化率的影响Table3 Effects of dietary selenium and vitamin E on milk yield，milk quality and DM conversion

2.2 不同水平硒和维生素E对血液生化指标和激素浓度的影响

由表4可知，添加不同水平硒和维生素E对血清ALB和PRL浓度的影响不显著(P＞0.05)，4和8组的TP浓度极显著低于1、5和9组(P＜0.01)，显著低于其余各组(P＜0.05);4和8组的UN浓度极显著低于1组(P＜0.01)，显著低于其余各组(P＜0.05);1组的INS浓度极显著低于8和12组(P＜0.01)，显著低于其他各组(P＜0.05);1组的胰高血糖素浓度极显著低于4、8、12、13和16组(P＜0.01)，显著低于其他各组(P＜0.05)。4、5、8～13组的 T4浓度极显著低于1组(P＜0.01)，显著低于其余各组(P＜0.05)。8和12组的T3浓度极显著高于其余各组(P＜0.01)。

表4 饲粮添加硒和维生素E对血液生化指标和激素浓度的影响Table4 Effects of dietary selenium and vitamin E on blood biochemical indices and hormone concentrations

2.3 不同水平硒和维生素E对血液中几种酶活性的影响

由表5可知，1～9组的GOT活性显著低于其余组(P ＜0.05)。1、2、5、9、13 和 16 组的 GPT 活性极显著低于12组(P＜0.01)，这6组的GSH-Px活性极显著低于8和12组(P＜0.05)，除此之外，GPT和 GSH-Px活性均显著低于其余各组 (P＜0.05)。

表5 饲粮添加硒和维生素E对酶活性的影响Table5 Effects of dietary selenium and vitamin E on enzyme activities IU/L

3 讨论

3.1 硒和维生素E对泌乳量及乳中体细胞数的影响

4、7、8 、10、11、12 和 14 组泌乳量显著提高的原因应区别对待。4、8和12组的共同点是饲粮中硒的含量是0.3 mg/kg，泌乳量较高的原因，首先可能是0.3 mg/kg的硒促进了瘤胃微生物的生长繁殖和活性[6，20]，提高了饲粮养分消化率[5]，这为增加泌乳量提供了较丰富的物质基础;7、10、11和14组的共同点是饲粮中维生素E的含量比较高，泌乳量增加的首要可能是增加维生素E给量可减少硒的需要量，因为维生素E可使含硒的氧化型GSH-Px变成还原型的 GSH-Px而节约硒[1]，使它们具有和饲粮中硒浓度为0.3 mg/kg十分接近的效果。其次是维生素E同时还具有强大的免疫调节功能，可能通过预防隐形乳房炎而保持了乳房正常泌乳功能的发挥，因为试验期奶牛经历了轻度的热应激，第1期和第2期的THI分别达到73和72，应激使肾上腺皮质激素分泌增加，而肾上腺皮质激素是免疫抑制剂，维生素E通过降低肾上腺皮质激素浓度避免热应激，进行免疫调节[17]，另外值得注意的是维生素E可以有效抑制磷脂酶A2的活性，磷脂酶A2通过抑制脂肪分解产生花生四烯酸并进而形成前列腺素，前列腺素能减少或阻止对B淋巴细胞产生抗体和T淋巴细胞产生细胞免疫因子[17]，支持本原因的数据基础是乳中体细胞数的降低。再次就是维生素E具有抗热应激的功能，资料显示热应激能引起泌乳性能下降和代谢紊乱[21]。最后是补充硒和维生素E可以防治白肌病，可能能增加乳头括约肌的收缩力度，减少或阻止致病菌进入乳房而保持了乳房正常泌乳功能的发挥[1]。

3.2 硒和维生素E对乳品质的影响

有资料表明当气温超过21.1℃时，牛奶中的乳脂率有下降趋势[22]，McDowell等[23]报道气温在18～30℃之间时，乳脂肪率、乳蛋白率和乳总固形物率分别下降了39.7%、16.9%和18.9%。由于牛奶中乳糖和灰分含量相对稳定，所以乳总固形物率主要表示乳蛋白率的变化，同时乳脂率和乳蛋白率的升降具有相似的趋势[24]。本试验发现各处理对乳蛋白率没有影响，8、9和12组的乳脂率显著提高，其结果支持上述观点。其原因可能是乳脂率是牛奶成分中变化幅度最大的部分，乳脂率降低的原因之一是瘤胃功能降低[24]，前已述及0.3 mg/kg的硒促进了瘤胃微生物的生长繁殖和提高了瘤胃微生物的活性，提高了饲粮养分消化率，所以硒添加量为0 mg/kg的1组最低，添加量最高的8和12组的乳脂率显著提高，同时使乳蛋白率没有下降。虽然硒和维生素E可以缓解热应激[25]，但泌乳量和乳总固形物率一般是负相关，所以泌乳量最高的12组的乳总固形物率下降。

3.3 硒和维生素E对血液生化指标的影响

血清ALB由肝脏合成，是机体蛋白质来源之一，TP是ALB和球蛋白之和，可作为蛋白质代谢的指标。因为0.3 mg/kg硒能改善氮平衡和提高了氮的生物利用率[5]，同时适度的硒和维生素E能有效保护肝脏免受氧化损伤，即有利于乳蛋白的合成，所以显著降低了血清TP和UN水平。

硒是GSH-Px的组成成分，同时硒和维生素E在生物抗氧化性方面具有互补性，因此0.3 mg/kg硒30 IU/kg维生素A组和0.3 mg/kg硒60 IU/kg维生素A组GSH-Px的活性显著提高，而0 mg/kg硒0 IU/kg维生素 A组、0 mg/kg硒30 IU/kg维生素A组、0 mg/kg硒60 IU/kg维生素A组和0 mg/kg硒90 IU/kg维生素A组GSH-Px活性最低的原因显然是硒的添加量最低而引起，而0.3 mg/kg硒90 IU/kg维生素A组GSH-Px的活性较低的原因可能是硒和维生素A在生物抗氧化性方面互补而引起的硒的过量而中毒。

GPT、GOT在氨基酸代谢方面及在蛋白质、脂肪和糖三者的转换过程中占有极其重要的地位，是机体代谢过程中的关键酶。正常范围内2种酶活性仅仅由于细胞的不断更新而释放于血液中，因此其活性升高或降低可反映营养物质在体内代谢的变化，超出正常范围则反映心肌、骨骼肌和肝脏的各种损伤，即细胞内酶由于生物膜的损伤而逸出引起，已有资料证明牛缺乏硒和维生素E能引起 GOT和 GPT活性提高[17]。本试验中0 mg/kg硒 0 IU/kg维生素 A组、0 mg/kg硒30 IU/kg维生素A组、0 mg/kg硒60 IU/kg维生素A组和0 mg/kg硒90 IU/kg维生素A组GOT和GPT活性最低的原因显然也是硒的添加量最低而引起，2种酶随着维生素E添加水平提高其活性也逐步提高，这正说明硒和维生素E抗氧化作用互补性有效保护了生物膜没有被氧化损伤。本试验中的0.3 mg/kg硒60 IU/kg维生素A组的GPT活性和0.3 mg/kg硒60 IU/kg维生素A组及0.2 mg/kg硒90 IU/kg维生素A组的GOT活性较高，说明该水平下的硒和维生素E不仅具有较强的生物抗氧化功能，而且促进了氨基酸的代谢以及蛋白质、脂肪和糖三者的转换。

INS可促进糖、脂肪和蛋白质在体内贮存，而胰高血糖素则与之作用相反，血糖浓度是调节两者分泌的主要因素[26]，由于饲粮中加硒为0.3 mg/kg水平时，可以提高 NFE、ADF、NDF 和OM的消化率[5]，同时INS也可能促进了乳腺组织对三大营养物质的利用，所以本试验中0.3 mg/kg硒60 IU/kg维生素A组和0.3 mg/kg硒30 IU/kg维生素A组的INS和胰高血糖素水平最高。

硒缺乏可以降低垂体脱碘酶的活性，抑制T4向T3的转化，补硒可维持甲状腺激素代谢的动态平衡[17]，能将低活性的T4转化为高活性的T3，所以0.3 mg/kg硒60 IU/kg维生素A组和0 mg/kg硒90 IU/kg维生素A组的T3浓度最高。乳腺对甲状腺激素非常敏感，对泌乳过程的维持和提高泌乳量作用明显[26]，本试验中 0.3 mg/kg 硒60 IU/kg维生素A和0.3 mg/kg硒30 IU/kg维生素A组的T4浓度最低，而T3浓度最高，原因可能是:其一，0.3 mg/kg硒水平促进T4向T3的转化;其二，泌乳过程对T4的消耗。

4 结论

奶牛饲粮中硒和维生素E的适宜添加水平分别为0.3 mg/kg和30～60 IU/kg。

[1]杨凤.动物营养学[M].2版.北京:中国农业出版社，2000:131.

[2]刘宗平.现代动物营养代谢病学[M].北京:化学工业出版社，2003:120-132.

[3]张婉如.动物微量元素营养研究Ⅰ[J].山西农业大学学报，1991，11(3):225-227.

[4]熊桂林，王林，顾建红，等.奶牛硒和维生素E营养状况与围产期健康的关系[J].畜牧与兽医，2009，41(2):103-106.

[5]王聪，黄应祥，刘强，等.硒对西门塔尔牛营养物质消化、氮平衡和生化指标的影响[J].中国畜牧杂志，2007，43(21):44-46.

[6]鲁玉华，王月喜，聂芙蓉，等.硒对山羊瘤胃消化代谢影响的体外研究[J].河南农业大学学报，1999，33(3):311-314.

[7]CEBALLOS-MANQUEZA，BARKEMA H W，STRYHN H，et al.The effect of selenium supplementation before calving on early-lactation udder health in pastured dairy heifers[J].Journal of Dairy Science，2010，93:4602-4612.

[8]JUKEL O E，HAKKARAINEN J，SABNIEMI H，et al.Blood selenium，vitamin E，vitamin A，and β-carotene concentration and udder health，fertility treatment，and fertility[J].Journal of Dairy Science，1996，79:838-845.

[9]DOBBELAAR P，BOUWSTRA R J，GOSELINK R M A，et al.Effects of vitamin E supplementation on and the association of body condition score with changes in peroxidative biomarkers and antioxidants around calving in dairy heifers[J].Journal of Dairy Science，2010，93:3103-3113.

[10]GOFF J P，STABLE J R.Decreasde plasma retinol αbcophrol and zinc concentration during the periparturient period effect of milk fever[J].Journal of Dairy Science，1990，73:3195-3199.

[11]董卫星，王冬梅，李征.纳米硒和维生素E对热应激奶牛抗氧化性能的影响[J].中国奶牛，2009，9:22-24.

[12]王治华，杨志飞，王连仲.日粮中硒和维生素E对奶牛泌乳性能的影响[J].中国草食动物，2005，25(2):33-34.

[13]王芳，董国忠，贾亚伟.日粮中添加硒和维生素E对奶牛产奶性能及牛乳和血浆中硒和维生素E含量的影响[J].中国饲料，2010，23:18-21.

[14]NRC.Nutrient requirements of beef cattle[S].7th ed.Washington，D.C.:National Academy Press，1996.

[15]NRC.Nutrient requirements of dairy cattle[S].7th ed.Washington，D.C.:National Academy Press，2001.

[16]孙明远.食品营养学[M].北京:科学出版社，2006.

[17]冯仰廉.反刍动物营养学[M].北京:科学出版社，2004.

[18]全国畜牧兽医总站.奶牛营养需要和饲养标准[M].2版.北京:中国农业大学出版社，2000:1-23.

[19]张丽英.饲料分析及饲料质量检测技术[M].3版.北京:中国农业大学出版社，2009:48-193.

[20]HIDIROGLOU M，HEANEY D P，JENKINS K J.Metabolism of inorganic selenium in rumen bacteria[J].Canadian Journal of Physiology and Pharmacology，1968，46(1):229-232.

[21]王建平，王加启，卜登攀，等.热应激对奶牛影响的研究进展[J].中国奶牛，2008(7):21-24.

[22]REGAN W M，RICHARDSON G A.Reactions of the dairy cow to change in environmental temperature[J].Journal of Dairy Science，1938，21(2):73-79.

[23]MCDOWELL R E，MOODY E G，VAN SOEST P J，et al.Effect of heat stress on energy and water utilization of lactating cows[J].Journal of Dairy Science，1969，52(2):188-194.

[24]冀一伦.实用养牛科学[M].北京:中国农业出版社，2001:77-78.

[25]莫放.养牛生产学[M].北京:中国农业大学出版社，2010:222-225.

[26]南京农业大学.家畜生理学[M].北京:中国农业出版社，1991:277-286.