甘露寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃发酵及生产性能影响的研究

■郭婷婷 胡丹丹 金亚东 徐晓锋

（宁夏大学，宁夏银川 750021）

目前，我国奶牛养殖业已经开始由数量的增长转向质量的发展。面对日益激烈的国外优质奶源对我国奶业的冲击，通过规模化养殖，提高奶牛单产和原料奶质量已经成为我国奶牛养殖业必然的发展方向[1]。由于奶牛泌乳需要大量能量来维持，进而容易造成奶牛的能量负平衡。目前生产中的关注重点还是通过提高日粮的能量浓度来提高营养物质摄入量，进而提高奶产量，在产奶量得到增加的同时，也导致了奶牛瘤胃亚急性酸中毒现象的发生，日粮纤维消化率降低，乳脂下降综合症多发，饲料转化效率降低以及饲养成本增加。近年来，人们发现甘露寡糖具有改善动物肠道菌群结构[2-3]，增强免疫力[4]，提高动物生产性能的功能[5]。甘露寡糖对反刍动物瘤胃发酵功能、机体免疫力、营养物质消化率以及反刍动物的生产性能也具有积极作用，但在反刍动物体内的作用机制了解还不够深入。通过本试验来简单探究甘露寡糖对泌乳奶牛的瘤胃发酵及生产性能的影响,为甘露寡糖在奶牛健康养殖生产中的合理使用提供更多的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

选择4头泌乳天数为20 d，日产奶量30 kg左右，体重为550 kg左右的经产(二胎)中国荷斯坦泌乳奶牛作为试验动物，日粮分为2组，分别为试验组、对照组。试验组每天添加甘露寡糖60 g/头。采用2×2交叉试验设计，每期21 d，其中预饲期14 d，正式采样期7 d。

1.2 试验日粮与饲养管理

根据NRC（2001）奶牛饲养标准配制日粮，日粮组成及营养水平见表1。采用TMR饲喂方式，全天自由饮水。每期的前7 d逐步替换下一期日粮，每天挤奶3次，分别为早上6:00、12：00和晚上18:00。

表1 试验日粮组成及营养水平（风干基础）

1.3 样品采集与处理

1.3.1 瘤胃液采集

通过牛口腔导管采集瘤胃液，准备牛鼻夹把牛头固定，在口腔放入硬管（木头、硬塑胶均可，内径要超过取样软管），插入深度不要超过咽部，外面露出20 cm左右，工作人员能够用手把其固定，然后把软管（2.5 m左右）通过口腔硬管内径逐步送入瘤胃，将牛头压低，通过牛的咀嚼过程瘤胃液自然流出。

1.3.2 瘤胃液的处理

将采集的瘤胃液转移至实验室内，用四层纱布过滤。对用于测定瘤胃发酵指标的瘤胃液进行如下处理：

①测定pH值的瘤胃液：直接用pH计测定。

②测定挥发性脂肪酸的瘤胃液：用量筒量取约15 ml过滤后的瘤胃液，转移至含有3 ml 25%的偏磷酸和0.6%的2-乙基丁酸的塑料采样瓶内，于-20℃的冰箱内保存备测（气相色谱法测定）。

③测定氨态氮的瘤胃液：取约10 ml过滤后的瘤胃液于离心管中，4 000 g离心30 min，取上清液分析氨态氮，氨态氮当天进行测定（苯酚-次氯酸钠比色法，Broderick等，1980）。

1.3.3 奶样的采集及处理

每期正式采样期为7 d，采样期每天记录奶牛产奶量，早晚各取奶样两份，按产奶量加权值将早晚奶样进行混合，保存两份，一份加重铬酸钾后用于乳成分测定（乳脂、乳蛋白、乳糖）；另一份-20℃冷冻保存，用于测定乳中尿素氮。

1.4 测定指标及方法

pH值采用Sartotius普及型pH计测定（PB-10）；NH3-N浓度的测定采用比色法；VFA浓度的测定采用气相色谱法；微生物蛋白的测定采用差速离心法测瘤胃微生物蛋白-考马斯亮蓝比色法。乳成分的检测在宁夏DHI测定中心检测。

1.5 数据统计分析

数据采用Excel 2016进行初步处理，应用SAS 8.2两阶段交叉试验设计进行方差分析。数据由“平均数±标准误”表示。

2 结果

2.1 甘露寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃发酵的影响

2.1.1 甘露寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃中VFA含量的影响

表2 甘露寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃VFA含量的影响(mmol/l)

由表2可见，试验组奶牛瘤胃液中乙酸的含量比对照组提高了17.7%，差异极显著（P＜0.01）；丙酸和丁酸的含量比对照组分别提高了7.9%和14.6%，差异均不显著（P＞0.05）；乙酸/丙酸的含量比对照组提高了8.5%，差异不显著（P＞0.05）；总的挥发酸含量比对照组提高了13.8%，差异显著（P＜0.05）。结果表明甘露寡糖对乙酸的含量影响较大，对丙酸和丁酸的含量影响不大，但是丙酸和丁酸的含量都有一定的提高。

2.1.2 甘露寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃氨态氮、微生物蛋白含量的影响（见表3）

表3 甘露寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃中MCP和NH3-N的影响

由表3知，菌体蛋白的含量比对照组提高了3.6%，差异不显著（P＞0.05）；氨态氮的含量比对照组显著降低了13.3%（P＜0.05）。结果表明甘露寡糖对瘤胃液中氨态氮含量的影响较大，对菌体蛋白的影响较小，但添加甘露寡糖后瘤胃液中菌体蛋白的含量略有提高。

2.2 甘露寡糖对泌乳早期奶牛乳产量及乳成分的影响

2.2.1 甘露寡糖对泌乳早期奶牛产奶量的影响

表4 甘露寡糖对奶牛产奶量的影响(kg/d)

由表4可知，产奶量与对照组比较提高了0.35%，差异不显著（P＞0.05）。说明甘露寡糖对奶牛产奶量的影响较小。

2.2.2 甘露寡糖对泌乳早期奶牛乳成分的影响

表5 甘露寡糖对乳成分的影响

由表5可知，乳脂率比对照组提高了3.4%，方差分析差异显著（P＜0.05）；乳蛋白率比对照组提高了1.8%，差异不显著（P＞0.05）；乳中体细胞数含量比对照组降低了47.5%，差异显著（P＜0.05）；尿素氮含量比对照组降低了22.3%，差异不显著（P＞0.05）。结果表明：甘露寡糖对乳脂含量的影响较大，对乳蛋白含量的影响较小；甘露寡糖对乳中体细胞数的影响较高，可以明显降低乳中体细胞数，说明甘露寡糖可改善奶牛的健康状况，提高牛奶品质。

3 讨论

3.1 甘露寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃发酵的影响

3.1.1 甘露寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃VFA含量的影响

本试验结果表明，添加甘露寡糖可以提高VFA产量，其中乙酸含量变化明显，丙酸、丁酸的含量有增加的趋势，但是变化不明显，说明甘露寡糖显著促进了瘤胃对纤维的降解率，提高了饲料中纤维的转化利用效率。凌宝明等[6]通过在饲料中添加0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%浓度梯度的甘露寡糖，发现除0.6%浓度梯度下的VFA含量比对照组低，其余组的VFA的含量均比对照组高，且差异显著（P＜0.05）。试验结果发现，总的挥发酸的含量也显著增加，总挥发酸含量增加可能原因是添加甘露寡糖后增加了瘤胃内的可发酵碳源，也可能是甘露寡糖作为益生元刺激了瘤胃内微生物的增殖，从而使瘤胃内的可发酵碳源更充分地降解为挥发酸。林英庭等[7]以6只安装永久性瘤胃瘘管的成年崂山奶山羊去势公羊为试验对象，采用尼龙袋法测定外源添加寡糖的日粮NDF、ADF瘤胃降解率，试验结果表明，外源MOS可提高NDF和ADF的瘤胃降解率。赵臣[8]以6只安装永久性瘤胃瘘管羯羊，进行尼龙袋半体内试验，发现添加MOS可以显著提高瘤胃ADF的降解率。本试验结果与肖宇[9]的报道一致，外源添加寡糖可以增加奶山羊瘤胃中TVFA和乙酸的含量。所以甘露寡糖的添加可以提高瘤胃中挥发酸的含量，但是适宜的甘露寡糖浓度会使得VFA的含量达到最优水平，因此甘露寡糖的最适量需要进一步的研究。

3.1.2 甘露寡糖对泌乳早期奶牛瘤胃氨态氮和微生物蛋白含量的影响

氨是瘤胃微生物蛋白合成的重要氮源。即使日粮中具有优质蛋白质，仍然有40%的微生物蛋白利用氨代谢池[10]。但并不是氨浓度越高越好，当血液中氨浓度超过5 mg/100 ml时会引起反刍动物氨中毒。作为瘤胃微生物蛋白合成的氮源，Sarrer等[11]认为，5 mg/100 ml的氨是保证瘤胃微生物生长率最大时的最低浓度。Broudiscou等[12]提出瘤胃微生物蛋白合成的最优氨浓度为8～9 mg/100 ml。本试验发现，饲料中添加甘露寡糖可以显著降低氨态氮的含量，对菌体蛋白的合成有促进作用。氨态氮降低的原因可能是由于加入甘露寡糖可以提高瘤胃微生物活性，增加微生物利用氨态氮合成菌体蛋白的能力，进而导致氨态氮含量的下降。潘珂等[13]研究发现，功能性寡糖可以显著提高瘤胃中氨态氮和菌体蛋白的含量。凌宝明等[6]通过在饲料中添加0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%浓度梯度的甘露寡糖，发现0.6%浓度梯度下的菌体蛋白的含量与对照组相比差异极显著，0.4%浓度梯度下菌体蛋白的含量差异不显著，其余试验组差异均显著，只有0.8%和1.0%浓度下的氨态氮含量与对照组相比的差异达到显著水平。对于不同的试验结果可能是由于添加甘露寡糖的浓度不同引起的。在本试验中氨态氮浓度大于上述最佳氨态氮浓度，饲料中加入甘露寡糖后氨态氮的含量有所下降，所以如何加入适量的甘露寡糖使得瘤胃中氮的含量更加趋近最优氨浓度需要进一步的研究。

3.2 甘露寡糖对泌乳早期奶牛产奶量及乳成分的影响

3.2.1 甘露寡糖对泌乳早期奶牛产奶量的影响

产奶量能反映牛群的产奶水平，还可以评价牛场的管理水平，也可以为配合更加经济的日粮提供依据。本试验中试验组和对照组产奶量无明显提高，添加甘露寡糖使奶牛泌乳量有些许提高，相比对照组只提高了0.35%。鲍延安[14]报道了添加甘露寡糖后使奶牛的产奶量显著增加，认为这可能是甘露寡糖抑制、清除肠道病原菌和提高奶牛免疫力的综合表现。王定发[15]报道中可见添加甘露寡糖对奶牛的产奶量没有显著提高。出现不同的结果可能有以下两点原因：一是不同的试验项目在奶牛日粮中添加的甘露寡糖浓度不同，可能适宜的甘露寡糖含量才会显著提高产奶量；二是不同的饲养管理水平和不同的日粮水平也可能导致试验结果的差异。但是具体的原因还需要进一步做更深入的研究。

3.2.2 甘露寡糖对乳成分的影响

本试验研究发现，饲料中添加甘露寡糖可以显著提高乳脂率，乳蛋白的含量没有显著提高。乳脂率的显著提高可能是由于添加甘露寡糖后增加了瘤胃中乙酸的含量，为乳脂的合成提供了更多的原料。鲍延安等[16]通过研究发现，饲料中添加甘露寡糖牛奶的乳脂率得到了明显的提高，乳蛋白率没有显著性变化，提高的幅度不大，针对乳脂率的显著提高提出了可能存在的原因：认为可能是因为甘露寡糖的添加起到了促进脂类合成和代谢，从而提高了饲料转化率,使机体更能充分利用饲料。李卫华等[17]研究发现，添加甘露寡糖不会显著提高牛奶中乳脂和乳蛋白的含量（P＞0.05）。镡雪莹[18]研究发现，饲料中添加纤维素酶和甘露寡糖可以提高牛奶中乳脂率（P＜0.05）。研究结果不尽相同，甘露寡糖添加对瘤胃微生物代谢影响的深层次机制研究需要深入开展。

乳中体细胞数不仅可作为判断乳质量高低的指标，还可用于判断奶牛健康状况。本试验中添加甘露寡糖后乳中体细胞数下降。说明添加甘露寡糖后奶牛健康状况明显好转，可能是因为甘露寡糖有增强免疫力的功能，抑制病原菌，提高了奶牛的健康水平和免疫力，所以使体细胞数明显下降。甘露寡糖能加强免疫力，减少奶牛呼吸道疾病[19]。王定发等[20]在对犊牛的血液免疫球蛋白的研究中发现，甘露寡糖能显著提高动物血清中的IgA和IgG水平。一些研究发现，甘露寡糖能有效提高动物血清中的IgA水平[21-22]。这些研究结果与本试验相似，说明甘露寡糖可以改善奶牛的健康状况，降低奶牛乳房炎的发病率，降低牛奶中体细胞数。

4 结论

甘露寡糖对于奶牛瘤胃发酵有益，可提高瘤胃乙酸发酵比例，瘤胃液中丙酸和丁酸的含量均有上升的趋势，降低瘤胃液中氨态氮的含量，使得瘤胃液中氨的含量更加趋近瘤胃微生物蛋白合成的最优浓度，进而提高牛奶的乳脂率。改善了奶牛乳腺健康水平（体细胞数明显下降）。由于试验条件的限制，甘露寡糖的最适用量以及添加甘露寡糖对瘤胃微生物发酵模式有何影响等都需要进一步的研究和探索。