奶牛瘤胃发酵性能与产奶量的相关性分析

逄世龙，司海锋，侯 杰，张文晔，逄国梁

1 西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨凌 712100

2 武功县动物卫生监督所，陕西咸阳 712200

3 山西晋中市综合检验检测中心，山西晋中 0306065

4 陕西石羊农业科技股份有限公司，陕西西安 710016

5 陕西省畜牧技术推广总站，陕西西安 710016

0 引言

奶牛瘤胃是天然的发酵罐，它可将纤维性饲料、低品质蛋白和非蛋白氮转化成高营养价值的动物产品——奶，为人类提供能量和营养物质，如蛋白质、必需氨基酸、脂肪酸和维生素等[1]。瘤胃的发酵模式包括多种，不同的发酵模式会影响奶牛的产奶性能[2]。50.00%的乳脂是由乳腺利用瘤胃发酵产生的乙酸合成，并且瘤胃中乙酸和丙酸的比例与乳脂含量呈正相关[3]。目前也有较多的研究通过饲料中添加抗生素、胡麻油等来调控瘤胃发酵，以达到提高奶牛产奶量的目的。马乐[4]指出，在饲料中添加包被叶酸可以促进瘤胃菌群的活动并改善瘤胃发酵功能，提升奶牛的产奶量。因此，瘤胃发酵性能是影响奶牛产奶量的重要因素。鉴于此，本研究以189 头荷斯坦泌乳奶牛为研究对象，通过奶牛瘤胃发酵指标与产奶量的相关性分析，为合理调控瘤胃发酵性能提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验动物

试验根据泌乳信息选择189 头荷斯坦泌乳牛，胎次为2胎（n=99）和3胎（n=90），记录每头奶牛的产奶量、胎次和健康信息。每天饲喂3 次，转盘式挤奶3 次，自由饮水。

1.2 样品采集和发酵指标的检测

晨饲后2 h内使用瘤胃采集器经口腔采集奶牛的瘤胃液，舍弃前100 mL，取50 mL于离心管中，液氮保存用于后续瘤胃发酵指标的检测。将冻存瘤胃液解冻，氨氮（NH3-N）含量采用苯酚-次氯酸钠比色法测定[5]。挥发性脂肪酸（VFA）使用气相色谱仪测定[6]。

1.3 数据统计

数据先用Excel进行初步整理，分别计算产奶量和发酵指标的均值和标准差。利用GraphPad Prism 7.0进行线性回归分析，并利用spearman相关性分析奶牛产奶量与瘤胃发酵指标的相关性，P>0.05表示差异不显著，P<0.05表示差异显著，P<0.01表示差异极显著。

2 试验结果

2.1 奶牛产奶量和瘤胃发酵指标

189 头荷斯坦牛产奶量和瘤胃液中NH3-N浓度、VFA含量及其百分比见表1。其中，2胎次奶牛的产奶量均值为35.40 kg/天，3胎次奶牛产奶量均值为37.79 kg/天。VFA中乙酸含量最高，2胎次和3胎次奶牛的瘤胃液中乙酸所占百分比分别为65.21%，65.19%。

表1 奶牛的产奶量和瘤胃发酵指标

2.2 奶牛产奶量与瘤胃发酵指标的相关性分析

奶牛产奶量与瘤胃发酵指标的相关性如表2 所示。丙酸和异丁酸的含量与奶牛显著相关（P<0.05），乙酸、丙酸和异丁酸的百分比与产奶量极显著相关（P<0.01），但是NH3-N浓度与产奶量无显著相关性（P>0.05）。另外，通过线性分析发现丙酸含量及其百分比均与产奶量显著正相关（P<0.05），异丁酸含量及其百分比均与产奶量显著负相关（P<0.05），乙酸的百分比与产奶量显著负相关（P<0.05），但是乙酸含量与产奶量无显著相关性（P>0.05），其散点分布见图1。

图1 丙酸、异丁酸含量及乙酸、丙酸和异丁酸百分比与奶牛产奶量的相关性

表2 奶牛产奶量与瘤胃发酵指标的相关性

3 结论

瘤胃发酵指标影响奶牛的产奶量。其中，丙酸与奶牛的产奶量正相关，乙酸和异丁酸与产奶量负相关，而瘤胃NH3-N与产奶量无显著相关性。

4 讨论

4.1 奶牛瘤胃NH3-N 对产奶量影响

瘤胃内NH3-N的浓度反映了奶牛瘤胃内蛋白质的平衡状况，其含量主要受营养消化率和营养摄入量的影响[7]。其次，瘤胃NH3-N含量与瘤胃微生物的利用速率和瘤胃壁吸收速率密切相关[8]。瘤胃微生物可以利用NH3-N合成微生物蛋白质，为机体提供40.00%～80.00%的蛋白质。研究表明，微生物蛋白质合成所需NH3-N的最低浓度为5.00 mg/dL，一旦微生物蛋白质合成达到饱和后，增加瘤胃内NH3-N浓度也不能提高微生物蛋白质产量[9，10]。本试验中NH3-N与产奶量无显著相关性，可能是由于本试验奶牛瘤胃中的NH3-N浓度大于机体所需的最低浓度，因此对产奶量无显著贡献。

4.2 奶牛瘤胃VFA 对产奶量影响

VFA由瘤胃微生物发酵饲料中的碳水化合物分解产生，经过肠壁被宿主吸收利用，是奶牛能量的主要来源[11]。不同VFA的比例直接影响奶牛的乳品质，如乳脂率、乳蛋白率等。VFA主要包括乙酸、丙酸和丁酸，其中，乙酸比例最高，它可进入柠檬酸循环，产生的ATP用于机体生命活动[12]。只有充足能量的供应，才能满足奶牛高产奶量的生产需要。但本试验发现乙酸与产奶量呈负相关，说明能量供应过多，可能会造成奶牛机体内能氮不能同步释放，从而影响奶牛的生产性能。丙酸是唯一的生糖型VFA，也是糖异生的主要底物，它为牛奶生产提供葡萄糖[13]。本试验中不管是丙酸含量还是丙酸百分比与产奶量均呈正相关，说明奶牛机体的能量供应对产奶量存在影响。Xue等[14]研究发现，高产奶量和高乳蛋白含量的奶牛的支链氨基酸合成通路富集。目前，较多研究集中在异丁酸对犊牛生长发育的作用[15]。本试验结果发现异丁酸与产奶量呈负相关，具体作用机理还需进一步探索。