日粮添加硒代蛋氨酸锌对泌乳盛期奶牛泌乳性能和血浆生化指标的影响

陈一，冀飞，刘建新，王迪铭*

（1.浙江大学动物科学学院奶业科学研究所，杭州 310058；2.美国金宝动物营养（国际）有限公司，美国 明尼苏达州 伊登普雷里市 55344）

由于乳腺组织代谢率高、机体活性氧产生量过多，泌乳盛期奶牛罹患乳腺炎的概率较高，通过在日粮中添加有效的抗氧化剂，提高奶牛机体抗氧化能力，对优化奶牛健康状况尤为重要[1]。微量元素硒（Se）是重要的矿物质，作为谷胱甘肽过氧化物酶的重要组分，它具有提高奶牛抗氧化能力的作用[2]。与传统的无机硒相比，酵母硒、硒代蛋氨酸等有机硒由于其较低的毒性和较高的生物利用率已被广泛使用，成为当下的研究热点[3]。硒代蛋氨酸锌（Zn-Lselenomethionine, Zn-L-SeMet）是硒取代蛋氨酸锌中的硫元素所形成的一种新型的有机硒源添加剂，蛋氨酸硒的化学结构比较稳定，可以为动物机体同时供应硒和蛋氨酸，并且在肠道中通过氨基酸的转运机制吸收，避免了与利用同一通道其他元素的吸收竞争[4]。有报道已经证实，在泌乳高峰期奶牛日粮中添加与硒代蛋氨酸锌结构类似的硒代蛋氨酸羟基类似物可以有效改善奶牛的生产性能、健康状况及硒转化率[5]，然而，硒代蛋氨酸锌是否也同样具备改善奶牛泌乳性能的功能，目前仍有待研究。因此，本试验对泌乳高峰期奶牛日粮中添加硒代蛋氨酸锌后奶牛的健康状况和生产性能等进行了探究，以评价新型硒源添加剂——硒代蛋氨酸锌对泌乳高峰期奶牛的影响，为其在奶牛养殖中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用硒代蛋氨酸锌由美国金宝动物营养（国际）有限公司提供（含Se 1 000 mg/kg）。

1.2 试验设计与日粮

试验采用单因素设计，在浙江大学动物科学学院奶业科学研究所试验牧场进行，选取60头健康的中国荷斯坦泌乳盛期奶牛，根据泌乳时间（97.0±16.9）d、体质量（635.7±44.8）kg、胎次（2.72±0.88）胎、产奶量（44.30±7.18）kg 相近的原则，每4 头条件相近的牛分为一个区组，每一区组的4 头牛被随机地分配到4 个处理组，每处理组15 头奶牛。根据目前在奶牛生产中有机硒推荐添加剂量为0.1～0.3 mg/kg Se（按干物质量计，下同）的原则，本试验将4个处理组分别设置为对照组（基础日粮，不添加硒代蛋氨酸锌）和硒代蛋氨酸锌添加组（在基础日粮基础上分别添加含0.1、0.2、0.3 mg/kg Se 的硒代蛋氨酸）[6]。预试期2周，正试期12周。试验期每周测定奶产量，每2周采集奶样并分析乳成分。在试验开始后第4、8、12周末测定牛乳中硒浓度。每2周末测定采食量。在试验期第4、8、12 周末采集奶牛血样，分析血浆生化指标和血浆硒含量。整个试验期间记录奶牛的健康状况。基础日粮按《奶牛饲养标准》（NY/T 34—2004）[7]配制，苜蓿草、燕麦草和青贮玉米为试验日粮的主要粗饲料来源。饲料组成成分及其营养水平见表1。

表1 基础日粮组成及营养水平（干物质基础）Table 1 Compositions and nutrient levels of the basal diet(dry matter basis)

1.3 样品采集与指标测定

1.3.1 干物质采食量测定

奶牛的饲喂量以10%剩料量为基准。试验开始后每2 周测定每头奶牛全天采食饲喂料数量，然后乘以测定的饲料干物质含量，即得出奶牛的干物质采食量。

1.3.2 产奶性能及乳成分测定

正试期每周测定奶牛日产奶量，直至试验结束。每2周采集全天奶样一份，奶样中加入0.06%苯甲酸防腐剂，并置于4 ℃条件下保存，于48 h内送至上海光明DHI检测中心测定乳蛋白、乳脂、乳糖、尿素氮含量及体细胞数（用丹麦福斯CombiFoss FT+乳成分及体细胞分析仪进行分析），在正试期第4、8、12周末另采集一份奶样，测定乳中硒含量[参考《食品安全国家标准 食品中硒的测定》（GB 5009.93—2017）]。各组奶牛乳脂产量、乳蛋白产量和乳糖产量分别为乳脂含量、乳蛋白含量和乳糖含量乘以采样当周的奶产量。能量矫正乳（美国国家研究委员会，2001）及饲料效率分别按公式（1）～（2）计算。

1.3.3 血浆生化指标测定

于正试期第4、8、12周末采集所有奶牛的血样，方法为在饲喂后3 h 从尾根静脉采血10 mL，加入肝素钠抗凝并置于湿冰上。将采集血样以3 000g的转速离心15 min，制备血浆，并于－80 ℃冰箱中保存。血浆生化指标的测定采用7020 全自动生化分析仪（日本Hitachi 公司）按相关试剂盒提供的方法进行。其中：血浆中葡萄糖、三酰甘油、游离脂肪酸、谷草转氨酶、谷丙转氨酶、碱性磷酸酯酶、总蛋白、白蛋白、尿素氮、肌酐、总胆红素含量以及谷胱甘肽过氧化物酶、总超氧化物歧化酶、总抗氧化物活性测定所用试剂盒购于山东省临沂市中拓生物有限公司；过氧化氢酶和丙二醛测定试剂盒购于江苏省苏州酶标生物科技有限公司。奶牛血浆中硒含量采用电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma-mass spectrometry,ICP-MS）测定。

1.4 数据处理与分析

数据先用Excel 2016 进行整理，并根据随机区组试验设计原理，用SAS软件（2000）中的混合模型（Mixed），以处理和时间（周）及两者的交互作用为固定因子，区组为随机因子进行方差分析，以P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 硒代蛋氨酸锌对泌乳盛期奶牛生产性能的影响

硒代蛋氨酸锌对泌乳盛期奶牛生产性能的影响见表2。结果表明，各组奶牛的干物质采食量无显著变化（P＞0.05）。随硒代蛋氨酸锌添加量的增加，试验全期奶牛的奶产量、能量校正乳、乳脂产量、乳蛋白产量、乳糖产量和饲料效率呈线性增加（P＜0.01），提示硒代蛋氨酸锌对泌乳盛期奶牛的生产性能有良好的改善效果。

表2 添加硒代蛋氨酸锌对奶牛生产性能的影响Table 2 Effects of dietary supplementation of Zn-L-SeMet on the performance of dairy cow

2.2 硒代蛋氨酸锌对泌乳盛期奶牛乳成分的影响

硒代蛋氨酸锌对泌乳盛期奶牛乳成分的影响见表3。结果表明：随着硒代蛋氨酸锌添加量的增加，奶牛全期乳脂含量呈二次增加（P=0.017），乳蛋白含量呈线性降低（P=0.021），乳糖含量呈线性和二次增加（P＜0.01）。乳中尿素氮含量呈二次增加（P=0.033）。

表3 添加硒代蛋氨酸锌对奶牛乳成分的影响Table 3 Effects of dietary supplementation of Zn-L-SeMet on milk compositions of dairy cow

2.3 硒代蛋氨酸锌对泌乳盛期奶牛血浆生化指标的影响

硒代蛋氨酸锌添加对泌乳盛期奶牛血浆生化指标的影响见表4。各组奶牛血浆中血糖、三酰甘油、游离脂肪酸含量以及谷草转氨酶活性、谷丙转氨酶活性、碱性磷酸酶活性、总蛋白含量、白蛋白含量、尿素氮含量、肌酐含量和总胆红素含量均无显著差异（P＞0.05），提示日粮中添加硒代蛋氨酸不影响奶牛的健康状况。

表4 添加硒代蛋氨酸锌对奶牛血浆生化指标的影响Table 4 Effects of dietary supplementation of Zn-L-SeMet on plasma biochemical indexes of dairy cow

2.4 硒代蛋氨酸锌对泌乳盛期奶牛抗氧化功能的影响

硒代蛋氨酸锌对泌乳盛期奶牛抗氧化功能的影响见表5。结果表明，随硒代蛋氨酸锌添加量的增加，奶牛血浆中谷胱甘肽过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性呈线性或二次增加（P＜0.05），而血浆丙二醛含量呈线性和二次降低（P＜0.01）。各组奶牛血液中总超氧化物歧化酶活性和总抗氧化能力无显著差异（P＞0.05），上述结果提示日粮中添加硒蛋氨酸锌能够有效提高泌乳盛期奶牛的抗氧化能力。

表5 添加硒代蛋氨酸锌对奶牛抗氧化指标的影响Table 5 Effects of dietary supplementation of Zn-L-SeMet on antioxidant capacity indexes of dairy cow

2.5 硒代蛋氨酸锌对泌乳盛期奶牛牛乳和血浆中硒含量的影响

硒代蛋氨酸锌添加对泌乳盛期奶牛牛乳和血浆中硒含量的影响见表6。随日粮中硒代蛋氨酸锌添加量的增加，奶牛乳硒和血硒含量呈显著线性增加趋势（P＜0.01），乳硒/血硒的比值呈显著线性下降趋势（P＜0.01），提示以硒代蛋氨酸锌来源的硒可有效被奶牛吸收利用，但乳硒转化率随硒代蛋氨酸锌添加量的上升而下降。

表6 添加硒代蛋氨酸锌对奶牛牛乳和血硒含量的影响Table 6 Effects of dietary supplementation of Zn-L-SeMet on Se concentrations in milk and plasma of dairy cow

3 讨论

3.1 硒代蛋氨酸锌添加对泌乳盛期奶牛生产性能的影响

目前，国内外对于添加有机硒调节奶牛生产性能的研究结果不尽相同，这与奶牛遗传特征、养殖环境、泌乳时期等因素的不同有关，也受硒源的影响。随着硒代蛋氨酸锌添加剂量的增加，奶牛的奶产量、能量校正乳、乳脂产量、乳蛋白产量、乳糖产量和饲料效率呈线性增加，这和LI 等[5]在泌乳高峰期添加硒代蛋氨酸羟基类似物后奶牛生产性能的变化相似，提示日粮中添加硒代蛋氨酸可提升泌乳盛期奶牛的生产性能。但JUNIPER 等[8]研究也发现，日粮中酵母硒的添加水平对奶牛干物质采食量、产奶量、乳成分（乳脂、乳蛋白、乳糖）无显著影响。另外，不同种类的有机硒对泌乳奶牛乳产量的促进效果也存在差异，即相比于酵母硒，硒代蛋氨酸锌可能更加容易被泌乳盛期奶牛吸收和利用；同时，有机硒添加对处于不同泌乳时期的奶牛泌乳性能促进的效果也存在差异，泌乳盛期奶牛比泌乳中期的奶牛更容易发生氧化应激，这可能是有机硒添加在泌乳盛期奶牛的生产性能上引起更显著反应的原因。本试验中随着硒代蛋氨酸锌添加量的增加，奶牛乳成分中乳脂率和乳糖含量呈线性或二次增加趋势，但乳蛋白含量却呈现下降的趋势，说明添加超过含0.2 mg/kg Se的硒代蛋氨酸锌有可能会抑制乳蛋白的合成。综合生产性能和乳成分指标，泌乳盛期奶牛日粮中添加含0.2～0.3 mg/kg Se的硒代蛋氨酸锌效果最优。

3.2 硒代蛋氨酸锌添加对泌乳盛期奶牛机体代谢的影响

对于泌乳高产奶牛，其血浆中的一些指标常被用来诊断奶牛代谢稳态状况。由于泌乳消耗大量的能量且采食量不足，泌乳盛期奶牛极易处于能量负平衡状态。能量负平衡的加剧导致其脂代谢旺盛，脂肪浸润到肝脏的可能性增大，当肝脏摄取的脂质超过该器官的脂质氧化或分泌能力时，就会发生脂肪肝或肝损伤[9]。诊断反刍动物肝脏脂代谢功能是否正常的主要血液指标为三酰甘油和游离脂肪酸含量，以及代谢产物葡萄糖、白蛋白等含量，而谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性是反映肝脏是否发生病变的重要血液指标[10]。血液中谷草转氨酶和谷丙转氨酶的活性超出正常范围时可以反映肝损伤，肝功能异常时这2 种酶在血浆中含量升高，进而活性增强[11]。此外，当肾功能降低时排泄受阻，可引起尿素、肌酐等内源性化学成分在血液中积蓄，因此血浆中尿素和肌酐等浓度异常可以在一定程度上反映高产奶牛肾功能的降低[12-13]。本试验发现，添加硒代蛋氨酸锌对奶牛血浆中几种血浆生化指标没有显著影响，各处理组奶牛的血浆血糖、三酰甘油、游离脂肪酸含量以及诊断肝功能和肾功能的几种重要酶活性没有显著性差异，证明硒代蛋氨酸锌的添加对泌乳盛期奶牛的正常代谢和健康状况没有不良影响，这从添加剂耐受性的角度证明了日粮中添加0.3 mg/kg Se以内的硒代蛋氨酸锌对奶牛是安全的。

3.3 硒代蛋氨酸锌添加对泌乳盛期奶牛氧化应激状态的影响

硒是谷胱甘肽过氧化物酶活性中心的组成成分，可通过谷胱甘肽过氧化物酶发挥抗氧化功能。因此，血浆中谷胱甘肽过氧化物酶活性可作为衡量硒在奶牛体内功能发挥效率的指示剂[14]。本试验中，随着硒代蛋氨酸锌添加量的增加，奶牛血浆中的谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著升高，丙二醛含量呈显著降低趋势，提示硒代蛋氨酸锌可有效增强泌乳盛期奶牛的抗氧化能力。但LI等[5]的报道显示，在泌乳高峰期奶牛日粮中添加硒代蛋氨酸羟基类似物对血液中谷胱甘肽过氧化物酶活性没有显著影响。CERRI 等[15]试验发现，在泌乳早期奶牛日粮中添加无机硒和酵母硒不会影响血浆谷胱甘肽过氧化物酶活性。但SUN等[16]报道，在泌乳中期的奶牛日粮中添加硒代蛋氨酸羟基类似物可提高血浆中谷胱甘肽过氧化物酶的活性。血浆中的谷胱甘肽过氧化物酶活性被认为与日粮硒含量、饲养时期等多种因素有关[17]。不同的有机硒源添加剂对奶牛血液谷胱甘肽过氧化物酶调节效果及机制仍有待进一步的验证和总结归纳。

3.4 硒代蛋氨酸锌添加对泌乳盛期奶牛硒转化效率的影响

硒对维持哺乳动物机体健康和疾病治疗具有重要意义，生产富硒牛乳和乳制品也是当前的研究热点。研究发现，奶牛日粮中加入硒源添加剂对乳中硒的富集有显著促进作用，奶牛体内硒水平及硒转化效率主要通过测定奶牛血浆或全血以及乳中的硒含量来体现[18-19]。本试验中，随着硒代蛋氨酸锌添加水平的增加，乳硒和血硒含量相比对照组均呈现显著的增长趋势，这和LI等试验报道的在泌乳高峰期奶牛日粮中添加硒代蛋氨酸羟基类似物使奶牛乳硒和血硒含量线性增加的结论[5]相似，但硒在乳和血浆中的比值随着硒代蛋氨酸锌添加剂量的增加显著降低，这和LI 等的结论[5]相反。GRACE 等[20]用静脉注射硒的方法对较大范围血硒浓度对乳硒的影响进行了研究，发现血液中的硒含量与乳硒含量呈二次关系，当血液中硒的含量超过一定量时，硒转化效率逐渐降低。本试验中乳硒、血硒比值随着硒代蛋氨酸锌的添加量增加而降低的原因可能是奶牛基础日粮含硒量较高（0.38 mg/kg），硒代蛋氨酸锌的添加进一步降低了日粮来源硒的转化率。高硒添加状态下乳硒和血硒的转化率提升技术需要进一步研究。

4 结论

本研究发现，随着日粮中硒代蛋氨酸锌添加量的增加，奶牛乳硒、血硒含量和血浆中谷胱甘肽过氧化物酶活性等硒敏感指标呈线性增加，表明硒代蛋氨酸锌来源的硒能被泌乳奶牛高效利用。奶牛乳产量（能量矫正乳，乳脂、乳蛋白和乳糖产量）和饲料效率等生产性指标随硒代蛋氨酸锌添加量的增加而增加，且在Se 添加剂量为0.2～0.3 mg/kg 时达到最优。试验结果表明，以硒代蛋氨酸锌作为硒来源能有效提高泌乳高峰期奶牛生产性能，增强机体的抗氧化能力。