全混合日粮物理有效中性洗涤纤维水平对泌乳中期奶牛瘤胃液和乳中脂肪酸组成的影响

2018-07-16王砀砀赵会会肖凯丽姚军虎曹阳春

动物营养学报 2018年7期

王砀砀　赵会会　肖凯丽　姚军虎　曹阳春

(西北农林科技大学动物科技学院，杨凌 712100)

粗饲料是反刍动物饲粮中的重要组成成分，是保证反刍动物生理健康和生产性能的关键。研究表明，不仅饲粮中中性洗涤纤维(NDF)含量影响瘤胃健康，同时饲料的物理(如粒度)与化学特性在很大程度上也能够影响反刍动物咀嚼和瘤胃发酵[1]。因而，Mertens[2]提出的物理有效中性洗涤纤维(peNDF)概念得到越来越多的重视。Li等[3]经过Meta分析得出，饲粮1.18 mm孔径筛上物peNDF(peNDF1.18)含量为27.59%～35.26%，饲粮8.00 mm孔径筛上物peNDF(peNDF8.00)含量为12.83%～18.80%时能够保证奶牛瘤胃健康、较高的干物质采食量(DMI)、产奶量和泌乳率。目前，国内大多以高精料饲粮饲喂泌乳奶牛。而在实际生产中，由于全混合日粮(TMR)制作不规范、搅拌时间不统一，导致TMR peNDF水平也就有所变化，造成同一配方制成的TMR在实质上并不相同。研究表明，提高饲粮peNDF水平可提高泌乳奶牛的瘤胃液pH、咀嚼活动和消化率，并影响乳蛋白和乳脂含量[4-5]。但是，对于peNDF的生理作用了解不充分导致迄今为止它没有成为评价饲粮纤维充足性的常规指标。

乳及乳制品已经成为人们日常生活中不可或缺的优质营养补充食品。然而乳中饱和脂肪酸(SFA)含量较高，不饱和脂肪酸(UFA)含量较低，而普遍认为摄入过多的SFA对人体健康有不利影响[6]。因此，如何提高乳中UFA含量，使其更加符合人体健康需求是乳业生产中的研究热点。Colman等[7]研究表明，低peNDF诱导的亚急性瘤胃酸中毒提高了乳中奇数脂肪酸[十五烷酸(C15∶0)、珍珠酸(C17∶0)和顺9珍珠烯酸(C17∶1cis9)]及反10油酸(C18∶1trans10)的含量，并降低反11油酸(C18∶1trans11)和主要的支链脂肪酸含量。Wales等[8]研究发现，放牧奶牛额外添加精料可显著增加乳中葵酸(C10∶0)、月桂酸(C12∶0)、肉豆蔻酸(C14∶0)、n6亚油酸(C18∶2n-6)含量，显著降低乳中丁酸(C4∶0)含量。本研究旨在研究TMR peNDF水平对泌乳中期奶牛瘤胃液和乳中脂肪酸组成的影响，为确定生产实践中泌乳中期奶牛适宜的peNDF需要量提供科学依据。

1　材料与方法

1.1　TMR

将精料、苜蓿干草、全棉籽、全株玉米青贮按比例混合，精粗比为60∶40，TMR组成及营养水平见表1。通过控制TMR混合机搅拌时间(10、18、60 min)制成高(11.25%，H-peNDF组)、中(10.56%，M-peNDF组)、低(9.02%，L-peNDF组)3个peNDF水平的TMR(表2)。

1.2　试验动物与试验设计

选取30头、2胎次、体重约650 kg、产后(120±8) d、日均产奶量(33.03±1.59) kg、体况相近的健康荷斯坦奶牛为试验对象。采用单因素试验设计，将30头奶牛随机分为3组，分别饲喂高、中、低peNDF水平的TMR，每组10头。预试期21 d，正试期6 d。每日饲喂2次(08:00及15:00)保证食槽中有至少5%的剩料，每日挤奶3次(00:00—01:00、07:00—08:00及14:00—15:00)，单栏栓系饲养，自由饮水。

1.3　样品采集

1.3.1TMR样品的采集

于正试期第1～3天连续3 d采集TMR样品，65 ℃烘干，经40目筛粉碎后，置于-20 ℃保存中待测。

表1　TMR组成及营养水平

1)购自奥特奇生物制品有限公司 Brought from Alltech biochemical regent Co., Ltd.

2)每千克预混料含One kilogram of premix contained the following：Cu 350 mg，Fe 2 200 mg，Zn 1 800 mg，Mn 800 mg，I 130 mg，Se 30 mg，Co 50 mg，VB140 mg，VB121 mg，烟酸 nicotinic acid 1 000 mg，泛酸pantothenic acid 700 mg，VK345 mg，VA 200 000 IU，VD3 4 500 IU，VE 6 500 IU。

3)泌乳净能为计算值，由CPM-Dairy 3.8.0.1软件计算得出，其他营养水平为实测值。NELwas a calculated value, and was calculated by CPM-Dairy 3.8.0.1, while the other nutrient levels were measured values.

1.3.2瘤胃液样品的采集

于正试期第1～3天连续3 d采集瘤胃液。采用瘤胃穿刺法[9]采集试验组每头泌乳中期奶牛的瘤胃液200 mL，将采集好的瘤胃液进行冷冻干燥，并将干燥样品置于4 ℃中保存。

表2　不同搅拌时间下TMR的peNDF水平(干物质基础)

同行数据无字母或相同字母肩标表示差异不显著(P>0.05)，不同小写字母肩标表示差异显著(P<0.05)。下表同。

In the same row, values with no letter or the same letter superscripts means no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

1.3.3奶样的采集

于正试期的第4～6天连续3 d采集试验动物奶样。每天挤奶时采集50 mL奶样，将3个时段采集的奶样按3∶3∶4混匀后进行冷冻干燥处理，将干燥样品置于4 ℃中保存。

1.4　测定指标及方法

1.4.1TMR的peNDF水平

TMR的peNDF水平采用Heinrichs等[10]制作的宾夕法尼亚筛(PSPS)测定，PSPS共分为4层(上面3层筛网的孔径分别为19.00、8.00和1.18 mm，最下面为筛底)。测定方法参照White等[11]进行，具体如下：将PSPS按照孔径大小依次向下排列，取200 g TMR样品置于最上层筛。PSPS共进行水平振荡40次(每个方向5次，共进行2组)，振荡频率为1次/s或水平振荡距离大于17 cm，振荡过程中不允许出现垂直振动。振荡结束后，称量每层筛上样品DM含量。pef8.00为2层筛上物[>8.00 mm]的DM占TMR的DM的比例。

peNDF8.00(%)=pef8.00×NDF含量。

1.4.2TMR营养水平

采用常规法测定TMR样品的干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、淀粉、NDF和酸性洗涤纤维(ADF)含量[12-13]。

1.4.3瘤胃液和乳中脂肪酸含量

参照Sun等[14]方法对瘤胃液样品和乳样进行脂肪酸含量测定的前处理，采用Agilent 7820A气相色谱仪测定。色谱条件为：毛细柱Supelco SP-2560；毛细管100 m×0.25 mm，0.20 μm，检测器为火焰氢离子检测器(FID)。最高使用温度为250 ℃，载气为氮气，流速为20 cm/s；柱箱温度140 ℃保持5 min，然后4 ℃/min的速率升高至240 ℃。进样方式为分流进样，分流比为50∶1，进样量为1 μL，以十九烷酸(C19∶0)为内标，ME93、BR2、BR3、37种混标为外标。

1.5　数据统计分析

数据基本处理用Excel 2010软件进行，采用SPSS 20.0统计软件中的ANOVA程序进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，LSD法多重比较，以P<0.05作为显著性判断依据。

2　结　果

2.1　TMR的peNDF水平对瘤胃液脂肪酸组成的影响

由表3可知，随peNDF水平的提高，瘤胃液中C14∶0、反9肉豆蔻烯酸(C14∶1trans9)、C17∶0、顺6油酸(C18∶1cis6)含量降低，异棕榈酸(C16∶0iso)、反9棕榈烯酸(C16∶1trans9)含量上升，H-peNDF组和L-peNDF组差异显著(P<0.05)，其余脂肪酸含量差异不显著(P>0.05)。

2.2　TMR的peNDF水平对乳中脂肪酸组成的影响

由表4可知，随peNDF水平的提高，乳中顺9肉豆蔻烯酸(C14∶1cis9)、顺10十五烯酸(C15∶1cis10)、顺10十七烯酸(C17∶1cis10)、顺11油酸(C18∶1cis11)、反9,12亚油酸(C18∶2trans9,12)含量降低，异肉豆蔻酸(C14∶0iso)、C16∶0iso含量显著上升，H-peNDF组和L-peNDF组差异显著(P<0.05)。乳中短链脂肪酸(SCFA)含量随着peNDF水平的提高而提高，肉豆蔻烯酸∆9去饱和酶指数、油酸∆9去饱和酶指数随着peNDF水平的降低而提高，H-peNDF组和L-peNDF组差异显著(P<0.05)。

表3　TMR的peNDF水平对瘤胃液脂肪酸含量的影响

肉豆蔻烯酸∆9去饱和酶指数=肉豆蔻烯酸/(肉豆蔻酸+肉豆蔻烯酸)；油酸∆9去饱和酶指数=油酸/(硬脂酸+油酸)。下表同。

C14∶1 ∆9-desaturase index=C14∶1/(C14∶0+C14∶1); C18∶1 ∆9-desaturase index=C18∶1/(C18∶0+C18∶1). The same as below.

表4　TMR的peNDF水平对乳中脂肪酸含量的影响

续表4项目 Items组别 GroupsH-peNDFM-peNDFL-peNDF标准误SEMP值 P-value不饱和脂肪酸 UFA29.61630.06530.9850.4810.513饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸 SFA/UFA2.3812.3522.2591.9610.613支链和奇数碳原子脂肪酸 OBCFA4.3214.4744.5620.0850.521短链脂肪酸 SCFA3.498a3.496a3.158b0.0470.047中链脂肪酸 MCFA55.83455.46055.8860.4510.945长链脂肪酸 LCFA40.66941.04440.9560.5590.964共轭亚油酸 CLA3.1003.1103.0000.0830.831肉豆蔻烯酸9去饱和酶指数 C14∶1 9-desaturase index0.060b0.067b0.083a0.3460.013油酸9去饱和酶指数 C18∶1 9-desaturase index0.661b0.668b0.707a0.6910.007

3　讨　论

研究表明，纤维素作为反刍动物的一种必需营养素，它能够为反刍动物提供大量的能源，维持瘤胃正常功能、动物健康和生产性能。但以NDF作为评判纤维的指标来指导奶牛TMR配制，结果却并不理想。这主要是由于TMR加工不当(未考虑TMR物理有效性)可能会导致奶牛的代谢疾病或者低生产效率。但peNDF水平并不是越高越好，Beauchmin等[15]认为，当TMR的peNDF水平过低或者TMR粉碎过细时，颗粒大小对动物的咀嚼时间、瘤胃液pH和纤维消化率有显著的影响。李飞[16]研究发现，当TMR的peNDF8.00水平高于18.8%时，奶牛干物质采食量迅速下降。因此，研究在保证奶牛较高干物质采食量、乳脂率和瘤胃健康的前提下适宜的peNDF推荐水平非常必要。研究发现，降低粗饲料长度或粗饲料比例可显著降低TMR的peNDF水平，从而导致反刍时间及唾液分泌量减少，引起瘤胃液pH下降[17-18]。本研究在前人基础上进一步探究TMR的peNDF水平对脂肪酸组成的影响，在保证奶牛健康的前提下，适当拓宽TMR的peNDF水平，发现不同peNDF水平可影响瘤胃液和乳中脂肪酸组成。

瘤胃是反刍动物脂类消化代谢的主要场所，包括脂解、不饱脂肪酸的氢化和微生物脂肪的合成。所以，饲粮脂肪酸的组成、瘤胃微生物的种类以及其所分泌的与脂解和氢化有关的酶的活性对瘤胃脂肪酸组成都有着影响，同时瘤胃脂肪酸组成也可以反映饲粮脂肪酸组成和瘤胃微生物对饲粮多不饱和脂肪酸的代谢结果[15,19]。本试验中，瘤胃液中SFA含量随着TMR的peNDF水平升高而降低，但变化不显著，部分SFA含量变化规律与其一致，随着peNDF水平的升高而降低，如C14∶0与C17∶0。而UFA含量变化规律不统一，C14∶1trans9、C18∶1cis6随着TMR的peNDF水平升高而显著降低，C16∶1trans9随着TMR的peNDF水平的升高而升高。本课题组前期研究表明，高、中、低peNDF组的泌乳中期奶牛瘤胃液pH分别为6.04、5.75、5.66，且瘤胃液pH随着peNDF水平的降低而降低[20]。Ribeiro等[21]研究表明，较低的瘤胃液pH会抑制瘤胃内脂肪的水解以及UFA的氢化速率。Troegeler-Meynadier等[22]指出，瘤胃液pH<6.0时C18∶2n-6的消失速率要低于瘤胃液pH>6.5时，并指出当瘤胃液pH为中性时更有利于C18∶2n-6的氢化。体外研究表明，瘤胃真菌产生共轭亚油酸(CLA)的最佳pH为7.0，该条件下CLA的产量高于pH为6.5和6.0时的产量[7]。也有研究表明，在瘤胃液pH为6.0时，C18∶2n-6氢化为C18∶1trans11的过程用时72 h，而在pH为6.5和7.0时氢化所用的时间分别是24和48 h[23]。已有研究表明，脂肪酸的来源、不饱和程度、酯化程度、构象、长度及组成会影响脂肪酸氢化程度，并且脂肪酸的氢化受多种微生物的影响[24]。在本试验条件下，TMR的peNDF水平不同导致瘤胃液pH的变化，进而影响脂肪酸的氢化程度、路径和脂肪酸脂解。另外瘤胃液pH的变化可能会改变瘤胃微生物区系，直接影响瘤胃脂肪酸的代谢，或通过影响微生物产生的脂肪酸氢化相关酶的活性。但目前有关peNDF水平对瘤胃微生物的作用机制的研究较少，相关证据仍待补充。

本研究发现，乳中SCFA含量及油酸∆9去饱和酶指数、肉豆蔻烯酸∆9去饱和酶指数随TMR的peNDF水平的提高而显著提高，即泌乳中期奶牛采食低peNDF水平TMR能显著降低乳中SCFA含量以及CLA向SFA转化，这对人们食用是有益的；同时，增加了对人体有害的SFA C14∶0向对人体有益的UFA肉豆蔻烯酸(C14∶1)的转化。C18∶1cis11、C18∶2trans9,12随着TMR的peNDF水平提高而降低，C16∶0iso随着TMR的peNDF水平的提高而提高，与Alzahal等[15]发现的C16∶0 iso含量变化不显著不一致，但本试验中C18∶1cis11、C18∶2trans9,12含量的变化与油酸∆9去饱和酶指数的变化是一致的。本研究发现，乳中C14∶0iso随着TMR的peNDF水平提高而升高，这与Li等[25]研究结果一致。TMR的peNDF水平对乳腺∆9去饱和酶指数有显著影响，从而对相应的脂肪酸产生影响，至于不同TMR的peNDF水平通过何种途径影响去饱和酶的活性还有待进一步研究。