γ- 聚谷氨酸对断奶犊牛血清生化指标的影响

朱春侠，凤 英，张金文，成立新，胡 明，杜瑞平，赵 霞，杨 坤，张兴夫

（1. 内蒙古自治区农牧业科学院， 内蒙古 呼和浩特 010031；2. 呼和浩特市家畜改良工作站， 内蒙古 呼和浩特010020）

γ-聚谷氨酸（PGA）是D-谷氨酸和L-谷氨酸通过γ-酰胺键聚合而成， 通常由500～5 000 个谷氨酸分子组成，分子量在10～10 000 kDa［1］。特殊的分子结构赋予了γ-PGA 极强的保水性、 抗逆性、离子吸附性和易降解性，引起了人们的关注。作为一种新型的多功能生物制品，γ-PGA 被广泛应用在农业、医药、化妆品、食品和环保等多个领域。有研究发现γ-PGA 能够显著提高植物对氮、磷和钾的吸收水平［2］，也有研究发现，施用γ-PGA 能够显著提高农作物的产量和肥料的利用率［3］。 目前，关于γ-PGA 的研究集中在制备工艺、食品、医学、农业等领域， 而作为饲料添加剂应用到反刍动物营养调控中鲜有报道。 该试验主要研究γ-聚谷氨酸对奶牛犊牛血清生化指标的影响，为γ-聚谷氨酸在反刍动物营养领域的应用提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验设计

选用平均体重为（220±30）kg 的荷斯坦断奶犊牛16 头， 按同质原则分为对照组和试验组，每组8 头。 对照组和试验组犊牛每天每头牛饲喂3 kg 颗粒饲料（见表1），玉米秸秆随意采食。 试验组颗粒饲料中按照千分之五的比例加入聚谷氨酸。 试验进行70 d，前10 d 为预饲期，后60 d为试验期。 试验开始前对试验牛进行驱虫和防疫，打耳号，圈舍消毒。 正式试验开始时清晨对试验牛空腹称重，并对个别试验牛进行调整，使两组牛体重差异不显著（P＞0.05）。 每天分别在7：00 和18：00 按照5∶5 的比例投放颗粒饲料，自由饮水。

1.2 试验材料

γ-聚谷氨酸购自武汉光华时代生物科技有限公司，膏状液体，含量为20%。将1.5 kg γ-聚谷氨酸液体溶解到16.5 kg 水中，搅拌均匀，加入300 kg精料， 使用混合机混合均匀后应用小型平模制粒机（22 kW）制作颗粒饲料。

1.3 样品的采集和测定

1.3.1 样品的采集试验期最后一天清晨， 对试验牛空腹颈静脉穿刺采血， 用10 mL 的无菌采血管采集血液，静置30 min。 最后于2～8 ℃条件下置于离心机3 000 r/min 离心10 min， 用干燥EP管收集血清。

1.3.2 样品的测定血清测定指标有如下几个方面：①免疫指标，包括IgG、IgA、IgM；②抗氧化指标，包括谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、超氧化物歧化酶（SOD）、总抗氧化能力（T-AOC）、丙二醛（MDA）；③营养代谢指标，包括总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、血尿素氮（BUN）、葡萄糖（GLU）、非酯化脂肪酸（NEFA）和β-羟基丁酸（β-HB）；④肝脏功能指标， 包括谷草转氨酶 （AST） 和谷丙转氨酶（ALT）；⑤矿物质指标，包括Fe、Zn、Cu、Ca 和P；⑥维生素指标，包括VA 和VC。 以上指标由北京华英生物技术研究所测定， 所用试剂盒购自南京建成公司， 测定仪器为迈瑞BS-420 全自动生化仪，检测方法为比色法。

表1 基础颗粒饲料原料组成与营养成分（干物质基础）

1.4 数据统计与分析

数据应用SAS 9.2 统计学软件中的Paired ttest 检验过程进行分析， 因子显著性采用t 检验。P＜0.05 为差异显著，P＞0.05 为差异不显著。

2 结果与分析

2.1 γ-聚谷氨酸对犊牛血清免疫指标的影响

表2 结果显示，对照组犊牛血清当中IgG、IgA和IgM 含量显著（P＜0.05）高于试验组。

2.2 γ-聚谷氨酸对犊牛血清抗氧化指标的影响

由表3 结果可以看出， 对照组犊牛血清中SOD、GSH-Px 活性显著（P＜0.05）高于试验组。 总抗氧化能力（T-AOC）和丙二醛（MDA）含量两组之间差异不显著（P＞0.05）。

2.3 γ-聚谷氨酸对犊牛血清中肝脏功能指标的影响

由表4 结果可以看出，AST 与ALT 活性两组差异不显著（P＞0.05）。

2.4 γ-聚谷氨酸对犊牛血清中营养代谢指标的影响

由表5 可以看出， 对照组和试验组犊牛血清中TP、ALB、BUN、NEFA、GLU、Ca、P、Fe、Zn 含 量差异不显著（P＞0.05）。 对照组犊牛血清中Cu、VA和VC 含量显著（P＜0.05）高于试验组。

3 讨论

3.1 γ-聚谷氨酸对犊牛血清免疫指标的影响

γ-聚谷氨酸（PGA）具有特殊的分子结构，广泛应用在农业、医药、化妆品、食品和环保等领域，但鲜有作为饲料添加剂应用在动物养殖尤其是反刍动物养殖领域的报道。 玉蕾叶等［4］研究发现，在体外γ-聚谷氨酸能够促进钙的溶解，在体内γ-聚谷氨酸能够促进小鼠小肠对钙的吸收， 并能够增加小鼠骨钙和骨磷的含量。 张彩霞等［5］使用小鼠为试验动物验证γ-聚谷氨酸（PGA）的安全性，试验结果表明，γ-聚谷氨酸（PGA）对小鼠健康无不良影响，属于无毒级别。曹琪娜等［6］研究发现γ-聚谷氨酸能显著提高小尾寒羊瘤胃乙酸、 氨态氮含量及菌群的多样性。 由此，可以看出，γ-聚谷氨酸（PGA）在反刍动物养殖领域应用的前景广阔。

表2 γ-聚谷氨酸对断奶犊牛血清免疫指标的影响 单位：g/L

表3 γ-聚谷氨酸对断奶犊牛血清抗氧化指标的影响

表4 γ-聚谷氨酸对断奶犊牛血清AST 和ALT 活性的影响 单位：U/L

表5 γ-聚谷氨酸对犊牛血清中营养代谢指标的影响

血清生化指标能够反映动物机体健康状况和营养物质消化代谢情况。 在该试验中， 主要关注γ-聚谷氨酸（PGA）对断奶犊牛免疫指标、抗氧化指标、 肝脏功能指标以及营养物质代谢指标的影响。试验发现，γ-聚谷氨酸显著降低了犊牛血清当中IgG、IgA 和IgM 含量， 但对照组和试验组血清中IgG 含量均在正常范围内。 相对于周芳芳等［7］测定的荷斯坦奶公犊血清中IgG、IgA 和IgM 含量， 该试验中测定IgG 含量偏低，IgA 含量偏低，IgM含量偏高，这可能与肉牛品种及所处生理阶段有关。

3.2 γ-聚谷氨酸对犊牛血清抗氧化指标的影响

T-AOC 代表整个机体的抗氧化能力，反映了动物机体各种抗氧化酶协同作用结果。 超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的作用是抑制自由基的生成与清除自由基， 其作用是防止自由基对生物膜和细胞质的损伤。丙二醛（MDA）含量能反映机体脂质过氧化的程度，从而间接地反映机体细胞损伤的程度［8］。 在该试验中试验组犊牛血清中SOD 和GSH-Px 的活性较低，说明氧化应激的水平较低。相对于对照组，试验组犊牛血清中MDA 含量并没有显著提高，两组总抗氧化能力（T-AOC）也没有表现出显著的差异，说明γ-聚谷氨酸对犊牛的抗氧化能力没有负面的作用，甚至γ-聚谷氨酸有提高机体抗氧化能力的可能。 在抗氧化指标的数值上与毕宇霖等［9］测定的抗氧化指标结果在同一数量级。

3.3 γ-聚谷氨酸对犊牛血清中谷草转氨酶（AST）和谷丙转氨酶（ALT）活性的影响

谷草转氨酶（AST）和谷丙转氨酶（ALT）指标主要用来反映肝脏的功能。 该试验的目的是检测γ-聚谷氨酸是否会引起犊牛肝脏功能的损伤。 在该试验中，试验组与对照组血清中AST 和ALT 活性差异不显著，说明γ-聚谷氨酸未对断奶犊牛肝脏功能产生负面影响，与郭峰等［10］的研究结果比较， 该试验断奶犊牛血清中的谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性均处在正常范围内。

3.4 γ-聚谷氨酸对犊牛血清中营养代谢指标的影响

有研究发现，犊牛血清当中总蛋白（TP）含量在55 g/L 以下会影响健康［11］。 在该研究中对照组和试验组血清中总蛋白TP 含量均在55 g/L 以上，且两组差异不显著（P＞0.05）。血清中白蛋白（ALB）含量可以反映动物机体能量和蛋白质营养状况。蛋白质长期摄入不足可使血清蛋白含量下降，在该试验中对照组和试验组血清ALB 含量差异不显著（P＞0.05），说明γ-聚谷氨酸不会影响断奶犊牛蛋白质的摄入。非酯化脂肪酸（NEFA）是血液中的能量代谢物，反映了机体的能量代谢状况。血清中的葡萄糖 （GLU） 是反映机体内能量平衡的指标， 在该试验中对照组和试验组犊牛血清中NEFA 含量、GLU 含量和BUN 含量差异均不显著（P＞0.05）。以上研究结果说明γ-聚谷氨酸对断奶犊牛能量代谢、能量平衡、蛋白质利用无负面影响。

钙、磷、铁、锌、铜是重要的矿物质元素，在营养物质转运与储存代谢、维持膜结构、酶的合成、骨的形成等方面发挥重要作用［12］。在该试验中，与对照组相比，γ-聚谷氨酸对犊牛血清中钙、磷、铁、锌的含量无显著影响（P＞0.05），却显著（P＜0.05）降低了血清中Cu 的含量，这个结果可能由两方面的因素引起， 一是血清当中存在γ-聚谷氨酸与Cu离子的络合物，导致游离Cu 离子含量降低；二是γ-聚谷氨酸能够促进机体对Cu 的利用，导致血清中Cu 含量的降低。

VA 和VC 是维持动物机体正常生理功能的重要微量营养素。在该试验中，试验组犊牛血清中VA 和VC 的含量显著低于对照组，说明γ-聚谷氨酸可能促进了动物机体对VA 和VC 吸收利用。

4 结论

①γ-聚谷氨酸会降低断奶犊牛血清中免疫球蛋白（IgG、IgM、IgA）的含量。

②γ-聚谷氨酸有提高断奶犊牛机体抗氧化能力的可能。

③γ-聚谷氨酸可能会促进断奶犊牛对Cu、VA 和VC 的吸收与利用。

④γ-聚谷氨酸对断奶犊牛肝脏功能、 能量代谢、能量平衡、蛋白质利用无负面影响。