包被胍基乙酸对奶牛泌乳性能和瘤胃发酵的影响

2023-02-23刘永嘉霍文婕裴彩霞

饲料工业 2023年2期

■刘永嘉郭刚霍文婕张静裴彩霞刘强

（山西农业大学动物科学学院，山西太谷 030801）

胍基乙酸（GA）作为肌酸合成的前体物质，由甘氨酸和精氨酸转化而成[1]。肌酸是组织与细胞的能量缓冲剂，ADP接受磷酸肌酸的磷酸基团转化为ATP[1]。动物自身合成的肌酸只能满足需求量的50%[2]，外源补充肌酸能改善动物体的能量状态，促进细胞生长和蛋白质合成[3]。与肌酸相比，GA性质稳定、价格低、易吸收，对提高组织和细胞中肌酸的含量与能量的供应更有效[1]，因此，被作为营养性添加剂补充动物内源肌酸合成的不足。研究证实，猪或鸡的日粮中添加GA，生长性能提高，饲料利用率改善，肝脏、肌肉和血液中肌酸浓度增加[4-5]。日粮中添加GA，滩羊生长性能和屠宰性能改善[6]；安格斯公牛平均日增重与血液肌酸浓度提高[7]。目前，GA对奶牛泌乳性能影响的研究还未见报道。另外，补充GA，公牛瘤胃总挥发性脂肪酸浓度、总细菌、真菌和纤维分解菌数量增加[7]。但是，Speer[8]发现，补充的GA约50%在瘤胃中被降解，与瘤胃灌注相比，皱胃灌注GA 对提高血液肌酸浓度更有效。包被GA（CGA）添加剂在瘤胃中的降解率低，能使添加的GA最大限度到达小肠被吸收。基于现有报道，试验探究补充CGA 对奶牛产奶性能、养分消化和瘤胃菌群的影响，为GA 用于反刍动物生产提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验动物与试验设计

泌乳天数（111.2±9.6）d、产奶量（29.9±1.8）kg/d和胎次（2.2±0.8）的48 头荷斯坦奶牛，依据随机区组试验设计分为：对照组、LCGA、MCGA 和HCGA 组，分别以CGA的形式在基础日粮中添加0、0.3、0.6 g GA/kg和0.9 g GA/kg 干物质（DM）。试验期为80 d，其中预试期20 d，正试期60 d。

1.2 试验日粮与饲养管理

试验日粮依据NRC（2001）[9]配制（见表1），试验用GA 由河北盘恒科技有限公司提供，饲料级，纯度98.3%，CGA 依据Wang 等[10]的方法制备，过瘤胃率85.3%。试验牛单栏饲养、自由饮水和采食，每天挤奶两次（05：00 和17：00），饲喂两次（08：30 和20：30）。晨饲时，先将CGA 与少量日粮混合，待牛全部采食完毕后，再饲喂其余日粮。

表1 日粮组成和营养水平（干物质基础）

1.3 样品采集与分析

1.3.1 饲料样和粪样

正试期间，计算每头试验动物每天的干物质采食量（DMI）（喂料量与剩料量之差）。第51～58 天，采集每头牛每天所喂的饲料和剩料样品，-20 ℃保存。每天06:00、12:00、18:00 和24:00，通过直肠采集每头牛粪便样品约200 g，-20 ℃保存。试验结束后，粪样和饲料样按比例以牛为单位混匀，65 ℃烘至恒重，粉碎（1 mm），依据实验室常规分析法[11]测定样品中DM、粗灰分、蛋白质（CP）、脂肪、酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤纤维（NDF）和酸不溶灰分含量，同时计算非纤维碳水化合物（NFC）的含量（100-CP-脂肪-NDF-灰分）。

1.3.2 产奶量和奶样

正试期间，记录每头试验牛每天产奶量。每隔7 d，采集当天两次奶样（100 mL），依据产奶量以牛为单位混合均匀，装入加重铬酸钾防腐剂的奶样瓶中，测定样品中脂肪、乳糖和蛋白质[11]。

1.3.3 瘤胃液

正式试验期的第59天和第60天，早晨饲喂后3 h，通过口腔，用胃管采集每头牛瘤胃液样品（150 mL），立即用PHS-3CPH数显酸度计测定样品pH。然后，用四层医用纱布过滤样品，分两份（10 mL），-20 ℃保存，用于挥发性脂肪酸（VFA）含量和菌群数量的测定[11]。

1.4 数据处理与统计分析

试验数据通过统计分析软件SAS 9.0 的one-way ANOVA 模型进行方差分析和Duncan’s 法进行多重比较[12]。

2 结果与分析

2.1 采食量、泌乳性能和饲料效率

由表2 可知，各试验组奶牛的DMI 差异不显著（P＞0.05）；实际产奶量和乳脂矫正奶产量，MCGA 组和HCGA 组最高，其次是LCGA 组，对照组显著低于CGA 添加组（P＜0.05）；乳糖产量，MCGA 组和HCGA组显著高于对照组（P＜0.05）；乳脂肪和乳蛋白质产量，CGA添加组显著高于对照组（P＜0.05）；饲料效率，HCGA组最高，其次是MCGA组和LCGA组，对照组显著低于CGA添加组（P＜0.05）。

表2 包被胍基乙酸对奶牛产奶性能的影响

2.2 日粮养分表观消化率

由表3可知，日粮DM表观消化率，MCGA和HCGA组最高，LCGA 组次之，对照组最低（P＜0.05）；CGA 添加组有机物（OM）表观消化率显著高于对照组（P＜0.05）；MCGA组CP表观消化率显著高于其余3组（P＜0.05）；MCGA 组和HCGA 组NDF 和ADF 表观消化率显著高于对照组和LCGA 组（P＜0.05）；MCGA 组和HCGA组NFC表观消化率显著高于对照组（P＜0.05）。

表3 包被胍基乙酸对奶牛日粮养分表观消化率的影响（%）

2.3 瘤胃发酵

由表4可知，HCGA组和MCGA组，瘤胃液pH、乙酸摩尔比和乙酸/丙酸显著低于对照组和LCGA 组（P＜0.05），瘤胃总VFA浓度和丙酸摩尔比显著高于对照组和LCGA 组（P＜0.05）；各试验组之间，瘤胃中丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸摩尔比与氨态氮浓度差异不显著（P＞0.05）。

表4 包被胍基乙酸对奶牛瘤胃发酵的影响

2.4 瘤胃微生物数量

由表5 可知，HCGA 组和MCGA 组，瘤胃液总细菌、总原虫和溶纤维丁酸弧菌数量显著高于对照组和LCGA 组（P＜0.05）；总厌氧真菌、黄色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌、栖瘤胃普雷沃氏菌、嗜淀粉瘤胃杆菌和产琥珀酸丝状杆菌数量，MCGA 组和HCGA 组最高，LCGA组次之，对照组最低（P＜0.05）。

表5 包被胍基乙酸对奶牛瘤胃微生物数量的影响（拷贝数/mL）

3 讨论

奶牛日粮补充CGA 对DMI 的影响不显著。同样，Speer[8]报道，肉牛瘤胃灌注GA 10 g/d 或20 g/d 对DMI 的影响不显著。但是，Li 等[7]报道，添加GA 0.3、0.6 g/kg和0.9 g/kg DM，安格斯公牛的DMI线性提高。血液肌酸浓度对动物采食量有重要的调控作用[13]，因此，试验结果的差异可能与试验动物肌酸状态的不同有关。泌乳牛乳脂矫正奶产量和实际产奶量的增加，与瘤胃总VFA浓度和日粮养分消化率的提高有关，说明补充CGA 改善了奶牛对养分的利用效率，表现为增加的饲料效率。其他研究同样发现，添加GA 提高了滩羊或安格斯公牛的平均日增重和饲料效率[6-7]。日粮补充CGA后，泌乳牛乳脂肪产量的提高与瘤胃乙酸浓度提高的结果一致。瘤胃乙酸浓度为总VFA浓度和乙酸摩尔比的乘积，对照组、LCGA、MCGA和HCGA分别为：77.9、80.6、83.3 mol/mL 和85.9 mol/mL。乙酸是奶牛乳脂合成的主要前体物质，添加乙酸，牛乳腺上皮细胞参与乳脂合成的关键基因表达上调，乳脂产量提高[14-15]。乳蛋白产量的提高与添加CGA改善了奶牛肌酸的供应有关。肌酸是组织与细胞的能量缓冲剂[1]，能促进细胞生长和蛋白质合成[3]。研究发现，日粮添加GA，安格斯公牛血液和肝脏中肌酸浓度提高[16]。添加CGA后，奶牛乳糖产量的提高，与瘤胃总VFA和丙酸摩尔比的提高有关。血液中的葡萄糖是乳糖的主要来源，而糖异生的主要前体物质是丙酸，奶牛的葡萄糖供应约80%来源于丙酸的糖异生[17]。

全消化道DM 和OM 消化率增加，与瘤胃总VFA浓度增加的结果相一致，表明添加CGA 提高了养分在瘤胃的降解。另外，CGA的添加对养分在小肠的消化也有促进作用。研究发现，肌酸是肠道消化液分泌、细胞更新和养分吸收的必需营养因子，补充GA能改善动物肠黏膜形态[18]。Li 等[7]在公牛日粮中添加GA，同样发现，日粮养分消化率增加。日粮NDF 和ADF 消化率的提高与瘤胃乙酸浓度提高的结果相一致，归因于瘤胃真菌、主要纤维分解菌和原虫数量的增加。反刍动物瘤胃中，黄色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌、溶纤维丁酸弧菌和白色瘤胃球菌是最重要的纤维分解细菌，这4类细菌与真菌和原虫通过分泌纤维分解酶，降解饲料纤维类物质为乙酸[17]。添加CGA后，全消化道NFC消化率的增加与瘤胃丙酸摩尔比的增加相一致，与栖瘤胃普雷沃氏菌、嗜淀粉瘤胃杆菌和溶纤维丁酸弧菌数量的增加有关。这3 种细菌通过分泌淀粉酶，降解饲料中NFC为丙酸[17]。

瘤胃液pH 与总VFA 浓度呈负相关[17]。因此，瘤胃pH的降低归因于补充CGA后总VFA浓度的提高，与Li 等[7]的报道一致。试验结果表明，泌乳牛日粮补充CGA 刺激了瘤胃微生物的增殖，表现为总真菌、细菌和原虫数量的提高。肌酸是微生物细胞能量代谢的必需成分，而且，细菌氧化GA 的过程能产生ATP[19]。瘤胃乙酸摩尔比的降低和丙酸摩尔比的增加导致乙酸/丙酸值降低，表明添加CGA 使瘤胃发酵类型转化为产生更多的丙酸。瘤胃氨态氮浓度无显著变化的结果与全消化道CP 消化率和瘤胃蛋白质分解菌（栖瘤胃普雷沃氏菌、嗜淀粉瘤胃杆菌和溶纤维丁酸弧菌）数量的提高不一致，可能是CGA 的添加促进了微生物蛋白质合成。瘤胃中的氨态氮主要为微生物降解蛋白质的产物，细菌（尤其是纤维分解菌）利用氨态氮作为氮源，VFA作为碳架合成微生物蛋白质[17]。瘤胃总VFA 浓度和纤维分解菌数量的提高，表明添加CGA可能促进了微生物蛋白质的合成。