劉 翔，曲永利

現(xiàn)代奶牛生產(chǎn)學(xué)認(rèn)為：奶牛圍產(chǎn)期是指奶牛分娩前21d到分娩后21d這段生理時期，為奶牛養(yǎng)殖過程中最重要的階段，與奶牛的健康狀況和生產(chǎn)性能的發(fā)揮有著密切關(guān)系。在奶牛的妊娠后期，由于胎兒的快速生長發(fā)育以及為下一胎次進(jìn)行泌乳貯備，使奶牛對能量需求增加。圍產(chǎn)期奶牛由于特殊生理特點導(dǎo)致日糧干物質(zhì)采食量下降，能量攝入嚴(yán)重不足，造成奶牛體內(nèi)能量負(fù)平衡。奶牛過多的動用體脂，代謝產(chǎn)生的非脂化脂肪酸在肝臟積累，致使機體的免疫功能下降，使得這一時期成為酮病、脂肪肝、產(chǎn)后癱瘓、乳房炎、胎衣不下、子宮內(nèi)膜炎等疾病的高發(fā)期。膽堿由于具有可將甘油三脂分解為極低密度脂蛋白，進(jìn)而形成磷酸卵磷酯的生理功能，對圍產(chǎn)期奶牛脂肪肝、酮病等的預(yù)防作用具有重要的生理作用。但由于膽堿在瘤胃內(nèi)的降解率過高，作用效果差，所以目前的研究主要集中在膽堿的過瘤胃包被技術(shù)及其對奶牛營養(yǎng)功能方面。

1 膽堿概述

膽堿最早于1894年由streker從豬膽汁、油菜籽、卵磷脂等分離出來，1962年被正式命名為膽堿。膽堿英文縮寫Choline，化學(xué)名稱為β－羥乙基三甲胺羥化物，分子式為（CH3）3N（CH2）2OH，是一種季胺鹽，純品為無色、微帶魚腥味的強堿性液體，吸濕性很強，破壞維生素的穩(wěn)定性，可與酸反應(yīng)生成穩(wěn)定的結(jié)晶鹽。

1.1 膽堿的生物學(xué)功能

膽堿是卵磷脂、鞘磷脂的組成成分。對構(gòu)成和維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)、維持細(xì)胞的物質(zhì)通透性和信息傳遞起重要作用。其以卵磷脂的形式在脂肪代謝中促進(jìn)脂肪酸的運輸，提高肝臟對脂肪酸的利用能力，降低脂肪酸在肝臟中的不正常積累，從而在肝臟脂肪代謝中起重要作用［1］。膽堿含有三個活潑的甲基，可以作為甲基供體用于同型半胱氨酸轉(zhuǎn)化為蛋氨酸。就甲基含量計算，2.3kg50%的氯化膽堿，相當(dāng)于3.75kg99%的蛋氨酸［2］。膽堿分子醇基上羥基的氫原子被醇基取代，便成為乙酰膽堿。乙酰膽堿是一種神經(jīng)遞質(zhì)，是維持動物神經(jīng)系統(tǒng)正常功能必不可少的物質(zhì)。

1.2 膽堿在瘤胃中的代謝機理

反芻動物日糧中的膽堿主要以磷脂酰膽堿的形式存在，此外還有一小部分游離膽堿。瘤胃原蟲能夠直接利用日糧中的游離膽堿合成自身的磷脂酰膽堿，從而使到達(dá)小腸的膽堿一般以磷脂酰膽堿的形式存在［3］。Dawson等［4］（1981）報道，瘤胃微生物能夠?qū)⒅参锛?xì)胞膜中的磷脂酰膽堿降解成游離膽堿和磷酸甘油二酯。降解生成的游離膽堿又迅速被分解成中間產(chǎn)物三甲胺，三甲胺或積聚在瘤胃內(nèi)，或最終生成甲烷排出體外。在此過程中，瘤胃細(xì)菌和原蟲能夠利用一部分游離膽堿用于合成自身所需的磷脂酰膽堿。但是，瘤胃原蟲大部分（65%）在瘤胃內(nèi)自溶并被消化［5］，只有很少一部分能夠到達(dá)后消化道，所以原蟲攝取的膽堿又被降解為甲烷。此外，由于原蟲有較強的吞噬消化細(xì)菌的能力，所以瘤胃細(xì)菌攝取利用的膽堿也只有很少一部分到達(dá)后消化道。Sharma和Erdman［6］研究了不同飼料及膽堿添加劑中膽堿的瘤胃降解請況，發(fā)現(xiàn)不同來源的膽堿瘤胃降解率都很高，大麥、棉籽餅粉、魚粉、大豆餅粉、膽堿脂酸、氯化膽堿在瘤胃內(nèi)的降解率分別為79.4%、84.7%、82.9%、83.8%、98.0%、98.6%。所以，反芻動物能夠利用的日糧膽堿數(shù)量很少。目前有關(guān)膽堿對圍產(chǎn)期奶牛的營養(yǎng)作用主要集中在過瘤胃技術(shù)方面。

2 圍產(chǎn)期奶牛的代謝特點

反芻動物主要依靠瘤胃微生物代謝碳水化合物后產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸（主要是丙酸）通過糖異生作用合成葡萄糖。圍產(chǎn)期奶牛食欲減退，干物質(zhì)采食量降低，致使在泌乳初期能量不足，導(dǎo)致能量負(fù)平衡狀態(tài)。在一定的生理條件下，圍產(chǎn)期奶牛的干物質(zhì)采食量與體內(nèi)能量的儲備情況呈負(fù)相關(guān)，而分娩時的體況與產(chǎn)后的脂肪動員呈正相關(guān)，產(chǎn)前過于肥胖造成產(chǎn)后干物質(zhì)采食量明顯降低［7］。在泌乳初期，奶牛需要大量的葡萄糖合成乳糖，圍產(chǎn)期奶牛由于干物質(zhì)采食量的降低，丙酸產(chǎn)生量不足，肝臟糖異生障礙，奶牛大量動員體脂，使其處于能量負(fù)平衡狀態(tài)，導(dǎo)致致使腎上腺素、去甲腎上腺素、胰高血糖素等神經(jīng)內(nèi)分泌因子分泌增加，作用于脂肪細(xì)胞膜表面受體，激活腺苷酸環(huán)化酶，促進(jìn)cAMP合成，激活cAMP－蛋白激酶，提高胞液內(nèi)甘油三酯脂肪酶的調(diào)控敏感性，促進(jìn)甘油三酯水解生成游離脂肪酸和甘油并進(jìn)入血液循環(huán)［8］。脂肪分解一方面緩解了由于糖異生作用降低而引起的能量負(fù)平衡，另一方面又釋放大量的非脂化脂肪酸進(jìn)入血液及肝臟。圍產(chǎn)期奶牛由于丙酸的缺乏，使得非脂化脂肪酸代謝產(chǎn)生的乙酰CoA不能被及時氧化分解，從而在肝臟積累，進(jìn)而在酶的作用下轉(zhuǎn)化為丙酮、乙酰乙酸、β－羥基丁酸，當(dāng)含量達(dá)到一定水平后引起酮病癥狀。反芻動物肝臟用于甘油三酯合成的脂肪酸來自于血液循環(huán)中的非酯化脂肪酸，因此，肝臟甘油三酯合成量與血液循環(huán)中因脂肪動員產(chǎn)生的非酯化脂肪酸的濃度有關(guān)［9，10］。大量的非脂化脂肪酸被肝臟吸收，超過了肝臟利用或輸送的能力，非脂化脂肪酸將會以甘油三酯的形式積累在肝臟內(nèi)形成脂肪肝。

3 過瘤胃膽堿對圍產(chǎn)期奶牛的作用

過瘤胃技術(shù)是指即經(jīng)過技術(shù)處理將營養(yǎng)物質(zhì)保護(hù)起來，避免在瘤胃內(nèi)被發(fā)酵降解，直接進(jìn)入小腸被消化吸收，從而達(dá)到提高營養(yǎng)物質(zhì)利用率的目的。

3.1 過瘤胃保護(hù)技術(shù)分類

3.1.1 加壓加熱處理 利用加壓或加熱的方式對常規(guī)飼料養(yǎng)分進(jìn)行處理，以降低其瘤胃降解率。經(jīng)加熱烘干處理，使蛋白質(zhì)變性、形成蛋白質(zhì)－碳水化合物復(fù)合物和蛋白質(zhì)之間形成交叉連接，從而使淀粉及蛋白質(zhì)受到保護(hù)。

3.1.2 化學(xué)試劑處理 常用的化學(xué)試劑主要有單寧、甲醛、戊二醛等，它們具有與蛋白質(zhì)分子進(jìn)行交叉反應(yīng)和在酸性條件下可逆的特性，利用這一特性對飼料進(jìn)行保護(hù)以達(dá)到過瘤胃保護(hù)的目的。由于化學(xué)試劑的殘留問題以及在生產(chǎn)過程中對人產(chǎn)生的毒害作用，化學(xué)試劑處理受到一定的限制。

3.1.3 蛋白質(zhì)包被 利用動物性原料進(jìn)行包被，降低其瘤胃降解率，常用的動物性原料主要是全血。隨著瘋牛病等事件的發(fā)生，2001年3月1日我國農(nóng)業(yè)部已發(fā)通知，包括肉骨粉、骨粉、血粉、動物下腳料、動物脂肪、羽毛粉和魚粉等已不能用于反芻動物日糧。

3.1.4 顆粒技術(shù) 顆粒技術(shù)是指通過一定的技術(shù)手段和工藝設(shè)備，將物料加工成具有一定大小和形狀的顆粒的過程。飼料工業(yè)中，制粒工藝就是指把混合均勻的配合飼料通過制粒機的高溫調(diào)質(zhì)和強烈擠壓壓制成顆粒飼料成品的過程。制粒技術(shù)是保護(hù)營養(yǎng)物質(zhì)過瘤胃的有效措施，且已成功應(yīng)用于蛋白質(zhì)氨基酸及油脂的過瘤胃保護(hù)。

3.1.5 微膠囊技術(shù) 微膠囊技術(shù)是現(xiàn)在包被方法中較先進(jìn)也是應(yīng)用最廣的一項技術(shù)。微膠囊就是將固體顆粒、液體或氣體作為囊芯材料，在其外形成連續(xù)而薄的包囊的過程。常用的材料包括脂肪、淀粉、瓊脂、氫化植物油、甲基纖維素、聚氯乙烯、硫酸鈣和黏土等。微膠囊技術(shù)是目前膽堿保護(hù)效果較好的方法，含量在25%～60%之間，過瘤胃率在85%以下，隨著膽堿含量的提高過瘤胃率下降。

3.2 過瘤胃膽堿對生產(chǎn)性能的影響

過瘤胃膽堿對干物質(zhì)采食量的作用機理還不明確，有研究表明飼喂過瘤胃膽堿能夠提高奶牛干物質(zhì)采食量［11，12］，但也有研究顯示過瘤胃膽堿對奶牛干物質(zhì)采食量沒有影響［13，14］。原因可能是由于產(chǎn)品的質(zhì)量或者膽堿的包被方法不同而造成的。Zom等［15］（2011）在產(chǎn)前3周到產(chǎn)后6周的日糧中添加60g的過瘤胃膽堿（膽堿含量14.4g），發(fā)現(xiàn)干物質(zhì)采食量從14.4kg／d提高到16.0kg／d，對乳蛋白、乳脂率和乳糖沒有影響。Erdanm等（1991）［16］在泌乳早期的荷斯坦奶牛日糧中分別添加占干物質(zhì)采食量0.078%、0.156%和0.234%的過瘤胃膽堿，結(jié)果其產(chǎn)奶量分別提高了1kg／d（增長3%）、2.2kg／d（增長6%）和0.7kg／d（增長2%），添加過瘤胃膽堿0.156%和0.234%的試驗組3.5%的FCM產(chǎn)量分別比對照組提高2.4kg／d（增長6%）和1.7kg／d（增長5%），膽堿含量為0.078%組的乳脂率降低，膽堿含量為0.156%和0.234%組乳脂率均有提高。Elek［17］（2008）給奶牛產(chǎn)前21d到產(chǎn)犢飼喂100g過瘤胃膽堿，產(chǎn)犢至產(chǎn)后60d飼喂200g過瘤胃膽堿，在60d的試驗期內(nèi)產(chǎn)奶量提高4.4kg／d，4%乳脂率校正乳也增加了2.5kg／d，乳蛋白有增加的趨勢。關(guān)于過瘤胃膽堿對乳脂率的作用機理尚不清楚，可能是由于乙丁酸比例的增加，這兩種脂肪酸是合成乳脂肪的前體物質(zhì)，也可能是由于膽堿參與了體脂的動員以及肝臟脂肪酸的運輸，提高了肝臟利用脂肪酸的能力，滿足了泌乳的需求［18］。

3.3 過瘤胃膽堿對血液生化指標(biāo)的影響

由于圍產(chǎn)期奶牛的能量負(fù)平衡，使得這一時期奶牛血糖、非酯化脂肪酸、酮體等的含量發(fā)生極大的變化，由此而引起一系列的代謝性疾病。膽堿是磷脂酰膽堿的組成成分，磷脂酰膽堿通過蛋白質(zhì)與膽固醇和甘油三酯結(jié)合形成脂蛋白的方式將肝臟中多余的脂類物質(zhì)運輸出肝臟。如果膽堿供應(yīng)不足，肝臟脂蛋白的合成將會減少，奶牛體內(nèi)過多的脂肪酸將會在肝臟積累，引起脂肪肝。Lima等發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)前25d到產(chǎn)后80d個奶牛飼喂過瘤胃膽堿能夠降低乳房炎和酮病的發(fā)病率。Pinotti等［19］（2004）發(fā)現(xiàn)過瘤胃膽堿能夠降低非酯化脂肪酸和提高血糖濃度，從而影響生產(chǎn)性能。徐國忠等［20］（2005）發(fā)現(xiàn)過瘤胃膽堿能夠降低游離脂肪酸、甘油三酯、膽固醇和極低密度脂蛋白的含量。由于這一時期奶牛糖異生障礙，使得葡萄糖缺乏，奶牛動員體脂，在肝臟中代謝產(chǎn)生酮體，過多的酮體在肝臟內(nèi)積累引起酮病。一些研究資料顯示，過瘤胃膽堿能夠提高血糖濃度，減低β－羥丁酸的濃度［21，22］。Lima等［23］（2007）給產(chǎn)前25d到產(chǎn)后80d的奶牛飼喂過瘤胃膽堿，產(chǎn)后7～10d收集肝臟組織，發(fā)現(xiàn)飼喂15g過瘤胃膽堿對肝臟的干物質(zhì)重及肝糖原濃度沒有影響，但是有降低甘油三酯，緩解脂肪肝的趨勢。Bonomi等［24］（1996）對早期泌乳奶牛飼喂3個水平（2g，6g和10 g）的瘤胃保護(hù)膽堿，葡萄糖、蛋氨酸、蘇氨酸和異亮氨酸都有提高，而非酯化脂肪酸、谷草轉(zhuǎn)氨酶、γ－谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶、苯丙氨酸和甘氨酸含量都降低。

3.4 過瘤胃膽堿對代謝類激素的影響

在奶牛的能量代謝調(diào)節(jié)中，胰島素、胰高血糖素、瘦素等起重要的調(diào)節(jié)作用，通過對血漿中其含量的研究有助于了解圍產(chǎn)期奶牛能量代謝的特點。胰高血糖素能夠加速糖原分解和糖異生作用，使血糖明顯升高；促進(jìn)脂肪分解和脂肪酸氧化；加速氨基酸進(jìn)入肝細(xì)胞，為糖異生提供原料。胰島素的作用于胰高血糖素相反，它能使全身組織加速攝取、利用葡萄糖，使血糖水平下降；促進(jìn)脂肪的合成與貯存，使血中游離脂肪酸減少，同時抑制脂肪的分解氧化。脂肪肝奶牛對胰島素應(yīng)答減弱，可能發(fā)生胰島素抵抗，不利于血糖恢復(fù)［25］。

在 K.L Ingvartsen等［26］的研究中發(fā)現(xiàn)反芻動物新的研究數(shù)據(jù)顯示瘦素水平在許多因素和生理狀態(tài)的影響下是動態(tài)調(diào)整的。因此，瘦素的分泌是波動的，沒有一個明顯的節(jié)律。在妊娠期，血漿中瘦素的濃度是升高的，在產(chǎn)前的1～2周開始降低，在泌乳早期達(dá)到最低點。在分娩時血漿中瘦素水平的降低，能夠促進(jìn)中心介導(dǎo)的對能量需求短缺時期的適應(yīng)。鄭家三等［27］的研究中發(fā)現(xiàn)，添加膽堿能夠提高胰島素水平，降低胰高血糖素的水平。夏成等［28］的研究表明，患有脂肪肝奶牛抑制食欲的瘦素蛋白含量明顯降低。

4 小結(jié)

在以玉米、豆粕為主的典型日糧中，膽堿含量在1 100～1 400mg／kg之間，于 NRC所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)相近。日糧中并不缺乏膽堿，但是由于瘤胃的存在，使得奶牛能夠吸收的膽堿數(shù)量很少。盡管奶牛能夠利用蛋氨酸、葉酸、維生素B12等原料在體內(nèi)合成膽堿，但相對于圍產(chǎn)期奶牛能量負(fù)平衡的生理狀態(tài)，機體需要更多的膽堿來進(jìn)行脂肪酸的運輸，因此對于圍產(chǎn)期的奶牛，體內(nèi)合成的膽堿已經(jīng)不能滿足自身的需求，需要外源添加。大量的研究證實，飼喂過瘤胃膽堿能夠提高奶牛的產(chǎn)奶量、乳脂率，降低非酯化脂肪酸、β－羥丁酸的濃度，提高血糖，緩解脂肪肝，改善奶牛健康狀況，提高奶牛生產(chǎn)性能。

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