李玉丹 楊?？?楊 榛 孫安權(quán) 曹冬梅 韓兆玉*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，南京 210095;2.奧格生物技術(shù)有限公司，上海 200120)

荷斯坦奶牛是我國飼養(yǎng)的主要奶牛品種，其特點是耐寒怕熱，在我國南方，普遍存在夏季高溫引起奶牛熱應激，賴登明等［1］研究表明當環(huán)境日均氣溫由21.6℃上升到30.98℃時，奶牛日均產(chǎn)奶量將由17.18 kg 下降到10.82 kg，奶牛熱應激使產(chǎn)奶性能下降、免疫機能降低。如何緩解高溫熱應激是奶牛養(yǎng)殖者和研究者普遍重視的問題，國內(nèi)外對奶牛熱應激的研究主要集中在奶牛防暑降溫技術(shù)和抗熱應激飼料添加劑的研究，但通過防暑降溫技術(shù)不能長時間緩解熱應激，抗熱應激飼料添加劑雖增加飼料中維生素C和鉀離子(K+)含量，但效果并不十分明顯。有機微量元素比無機微量元素具有更高的吸收率，因此研究有機微量元素與無機微量元素對熱應激奶牛的影響具有重要意義。有機微量元素是金屬離子以共價鍵和離子鍵結(jié)合，金屬離子被螯合在螯環(huán)中，在動物體內(nèi)能夠被充分吸收，它不僅能通過瘤胃，同時對于奶牛飼養(yǎng)中的高植酸、草酸的環(huán)境也有極好抵抗力。目前，關(guān)于無機微量元素研究較多，有機微量元素與無機微量元素對熱應激奶牛的影響研究較少。李成會等［2］報道氨基酸微量元素螯合物鐵、鋅、錳、銅對提高產(chǎn)奶量、改善奶品質(zhì)量具有重要作用，試驗組奶牛產(chǎn)奶量與對照組相比提高了10.34%，乳蛋白率提高了 3.4%。吳志廣等［3］研究表明有機鋅能降低乳體細胞數(shù)(SCC)，使用有機微量元素不僅能減少SCC，還能減少奶牛感染疾病的風險［4］。Gunter等［5］報道，產(chǎn)前補硒酵母的牛泌乳高峰期的血清硒含量顯著高于補充無機硒的，并且補充硒酵母的血清GSH-Px活性最高。然而有機微量元素對奶牛熱應激的影響未見報道，本試驗旨在通過夏季熱應激奶牛飼糧中添加不同化學形式微量元素，比較不同化學形式微量元素對熱應激奶牛產(chǎn)奶性能、抗氧化指標以及免疫力的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗牛選擇和分組

按年齡、胎次、泌乳天數(shù)和產(chǎn)奶量相近的原則，選擇健康荷斯坦奶牛32頭，隨機分成4組，每組8頭。對照組沒有添加任何抗熱應激劑，添加120 g/d干酒糟及其可溶物(DDGS)，試驗Ⅰ組添加120 g/d無機微量元素(氯化鉀和碳酸氫鈉)，試驗Ⅱ組添加15 g/d有機微量元素+105 g/d DDGS，試驗Ⅲ組添加 10 g/d有機微量元素+110 g/d DDGS。DDGS和抗熱應激劑每天早晨和晚上分2次投喂，試驗組和對照組的飼糧組成、飼喂方式均相同。有機微量元素由上海奧格生物技術(shù)有限公司提供，主要成分為有機鋅、有機銅、有機鐵、有機硒和有機鈷。試驗期90 d，試驗期前有1周的預試期。試驗牛資料見表1，基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表2。

表1 試驗牛資料Table 1 Background information of test cows

表2 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(鮮重基礎(chǔ))Table 2 Composition and nutrient levels of the basal diet(fresh weight basis) %

續(xù)表2

1.2 飼養(yǎng)管理

奶牛栓系式飼養(yǎng)，管道式擠奶，每天飼喂3次，飼糧以全混合日糧形式飼喂，3次擠奶，喂料、擠奶有專人負責。試驗于2014年6月7日至2014年9月4日每天測定牛舍溫度和相對濕度，并計算溫濕指數(shù)(THI)。

THI=(1.8×溫度+32)－(0.55－0.55×

相對濕度)×(1.8×溫度－26)。

式中:溫度單位為℃。

1.3 產(chǎn)奶量和乳成分測定

試驗期每周測定2 d每頭奶牛產(chǎn)奶量，取1 d(早∶中∶晚 = 4∶3∶3)奶樣測定乳成分，乳成分測定指標包括乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、乳總固體率、乳非脂固形物率、乳體細胞數(shù)和乳尿素氮濃度。

1.4 干物質(zhì)采食量測定

試驗期每周測定1 d奶牛采食量，根據(jù)飼糧干物質(zhì)含量計算干物質(zhì)采食量。

1.5 血樣采集和測定

試驗期第30、60和90天分別尾靜脈采血10 m L，分離血清，－20℃保存。測定抗氧化指標超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、GSH-Px活性和總抗氧化能力(T-AOC)，微量元素(包括鋅、銅、硒、鈣和磷)含量，激素［三碘甲狀腺原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)、皮質(zhì)醇］和免疫球蛋白G(IgG)含量。

1.6 直腸溫度和呼吸頻率測定

試驗期每周測定1次每頭奶牛的直腸溫度和呼吸頻率。

1.7 統(tǒng)計與分析

試驗所得數(shù)據(jù)由Excel初步處理后用SPSS 18.0進行顯著性統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)采用單因素方差分析檢驗，結(jié)果以平均值±標準誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫濕指數(shù)

由圖1可知，試驗牛舍溫濕指數(shù)(THI)＞72，溫濕指數(shù)平均值為73.04，試驗奶牛處于熱應激條件。

圖1 溫濕指數(shù)變化Fig.1 Changes of THI

2.2 干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量和乳成分

由表3可知，與對照組相比，試驗Ⅰ組干物質(zhì)采食量有下降的趨勢，產(chǎn)奶量下降了0.84 kg/d;試驗Ⅱ組和Ⅲ組干物質(zhì)采食量均有提高的趨勢，產(chǎn)奶量分別提高了1.17和0.56 kg/d，但是差異均不顯著(P＞0.05);對照組、試驗Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組奶料比分別為 1.34、1.34、1.39、1.36，有機微量元素使奶料比有提高的趨勢。與對照組相比，試驗組乳脂率和乳蛋白率均有提高的趨勢，乳總固體率和乳非脂固形物率有提高的趨勢，乳體細胞數(shù)有下降的趨勢，但是差異均不顯著(P＞0.05)。與對照組相比，試驗組奶牛乳尿素氮濃度有提高的趨勢，各組差異不顯著(P＞0.05)。表明夏季熱應激奶牛飼糧中添加有機微量元素有提高產(chǎn)奶量，改善乳成分，降低體細胞數(shù)的趨勢，并且這種改善奶牛生產(chǎn)性能的趨勢與添加量有關(guān)。

2.3 直腸溫度和呼吸頻率

由表4可知，與對照組相比，試驗組奶牛直腸溫度均有不同程度下降，試驗Ⅰ組呼吸頻率有加快的趨勢，試驗Ⅱ組和Ⅲ組呼吸頻率均有減慢的趨勢，但是差異均不顯著(P＞0.05)。這提示，添加有機微量元素有緩解夏季熱應激對奶牛的影響的趨勢。

2.4 血清抗氧化指標

由表5可知，第30天時，試驗Ⅲ組的GSH-Px活性顯著高于其他各組(P＜0.05);第60和90天時，各組間的GSH-Px活性差異不顯著(P＞0.05);其他各指標的差異不顯著(P＞0.05)。隨時間延長，試驗Ⅲ組的MDA含量先降低再升高，而TAOC呈上升的趨勢，這可能與有機微量元素使干物質(zhì)采食量的增加有關(guān)。

表3 不同化學形式微量元素對奶牛干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量和乳成分的影響Table 3 Effects of different chem ical forms of trace element on dry matter intake，m ilk yield and m ilk composition of cows

表4 不同化學形式微量元素對奶牛直腸溫度和呼吸頻率的影響Table 4 Effects of different chem ical forms of trace element on rectal temperature and respiratory frequency of cows

表5 不同化學形式微量元素對奶牛血清抗氧化指標的影響Table 5 Effects of different chem ical forms of trace element on antioxidant indexes of serum of cows

2.5 血清礦物元素含量

由表6可知，第30天時，試驗Ⅲ組的血清銅的含量顯著高于對照組和試驗Ⅰ組(P＜0.05)，硒的含量顯著高于試驗Ⅱ組(P＜0.05);第60天時，試驗Ⅲ組鈣含量顯著高于試驗Ⅰ組(P＜0.05)，且均高于其他各組;第90天時，試驗Ⅲ組鈣和硒的含量均高于其他各組，這可能與有機微量元素使干物質(zhì)采食量的增加有關(guān)。

表6 不同化學形式微量元素對奶牛血清中礦物元素含量的影響Table 6 Effects of different chem ical forms of trace element on serum m ineral contents of cow s mg/L

2.6 血清激素含量

由表7可知，第30天時，對照組血清皮質(zhì)醇和IgG含量高于試驗組，T4含量高于試驗Ⅱ組和Ⅲ組，但差異均不顯著(P＞0.05);第60天時，對照組T4、IgG含量低于試驗組，T3和皮質(zhì)醇含量均低于試驗Ⅱ組和Ⅲ組，但差異均不顯著(P＞0.05);第90天時，對照組T4含量高于試驗組，IgG含量低于試驗組，差異不顯著(P＞0.05)。這提示，夏季添加微量元素能夠提高奶牛免疫力，特別是添加有機微量元素，效果更佳，這可能與有機微量元素使干物質(zhì)采食量的增加有關(guān)。

表7 不同化學形式微量元素對奶牛血清激素和IgG含量的影響Table 7 Effects of different chem ical forms of trace element on serum hormone and IgG contents of cows

續(xù)表7

3 討 論

3.1 不同化學形式微量元素對奶牛產(chǎn)奶量和乳成分的影響

熱應激影響奶牛的產(chǎn)奶量和乳成分，奶牛耐寒畏熱，對環(huán)境高溫敏感，處于熱應激條件下奶牛的產(chǎn)奶量下降，但本試驗表明添加有機微量元素可緩解熱應激的不良影響，與對照組相比，試驗Ⅱ組和Ⅲ組產(chǎn)奶量分別提高了1.17和0.56 kg/d，雖然試驗各組間添加不同劑量的DDGS保證總添加量的相同，但DDGS是主要飼料原料，提供蛋白質(zhì)和能量，DDGS最少添加量試驗Ⅰ組與最多添加量對照組的差值為120 g，相對于32 kg的飼喂量僅占0.4%，對各組間無任何影響，相對于飼糧中添加無機微量元素，試驗Ⅰ組產(chǎn)奶量下降0.84 kg/d，飼糧中添加有機微量元素鋅、銅、鐵、硒、鈷可改善熱應激對奶牛產(chǎn)奶量的影響，相對同期添加無機微量元素及不添加抗熱應激劑，添加有機微量元素可提高奶牛的產(chǎn)奶量，這與Kinal等［6］的結(jié)果一致，Kinal等［6］試驗發(fā)現(xiàn)，以有機形式添加等量的礦物微量元素鋅、銅、錳的奶牛在泌乳前3個月內(nèi)產(chǎn)奶量高于無機組，但差異不顯著，與無機微量元素相比有機微量元素緩解熱應激的效果較好。

熱應激影響奶牛的乳品質(zhì)，本試驗表明與對照組相比，雖試驗組乳脂率、乳尿素氮濃度和乳蛋白率均有提高，乳總固體率和乳非脂固形物率提高，乳體細胞數(shù)下降，但不同化學形式微量元素及同種化學形式微量元素不同添加量對乳成分的改善程度不同。O’Donoghue等［7］和 Kinal等［6］研究結(jié)果同本試驗的結(jié)果相類似，O’Donoghue等［7］在泌乳奶牛飼糧各添加相同量的復合無機和有機微量元素，添加有機微量元素能顯著降低奶牛乳體細胞數(shù)。Kinal等［6］研究發(fā)現(xiàn)，在泌乳奶牛飼糧中添加100%復合有機微量元素較相等添加量的無機組的奶牛乳體細胞數(shù)降低34%，泌乳期奶牛飼糧中添加100%和50%的復合有機微量元素較無機微量元素可顯著降低奶牛乳體細胞數(shù)，這說明不同化學形式微量元素及不同添加量影響抗熱應激劑效果。禹愛兵等［8］、李建新等［9］報道新螯合硒、螯合鉻等能夠調(diào)節(jié)奶牛胃腸道微生態(tài)平衡，增強對粗飼料等物質(zhì)的消化利用率，進而提高乳脂率和乳蛋白率，這與本試驗的結(jié)果類似，說明不同化學形式微量元素的添加可改善熱應激對奶牛產(chǎn)奶量和乳成分的影響，有機微量元素提高產(chǎn)奶量和改善乳成分的效果較好。

3.2 不同化學形式微量元素對奶牛血清抗氧化指標的影響

奶牛散熱能力差，外界溫度超過26℃時會進入熱應激狀態(tài)，奶牛熱應激狀態(tài)機體產(chǎn)生的氧自由基增多，氧自由基過多不及時清除便會導致氧自由基過剩，產(chǎn)生氧化損傷。Padilla等［10］報道熱應激能夠?qū)е履膛Ｑ褐兄|(zhì)過氧化產(chǎn)物含量增加，另外在奶牛的試驗表明，氧化應激導致的脂質(zhì)過氧化反應增加了內(nèi)皮細胞的炎癥表型［11］。

熱應激奶牛產(chǎn)生氧化損傷，及時清除過多自由基可緩解熱應激產(chǎn)生的氧化損傷，氧自由基的清除包括酶促系統(tǒng)和非酶促系統(tǒng)，酶促系統(tǒng)包括抗氧化酶SOD和GSH-Px等，機體清除多余自由基需消耗 SOD和 GSH-Px，產(chǎn)生 MDA。SOD、GSH-Px活性和MDA含量是抗氧化能力的重要指標，雖然試驗各組間添加不同劑量的DDGS保證總添加量的相同，但DDGS是主要飼料原料，提供蛋白質(zhì)和能量，DDGS最少添加量試驗Ⅰ組與最多添加量對照組的差值為120 g，相對于32 kg的飼喂量僅占0.4%，對各組間無任何影響。第30天時，試驗Ⅲ組的GSH-Px活性顯著高于其他各組，但試驗Ⅰ組、Ⅱ組GSH-Px活性低于對照組，第60、90天時，各組間的GSH-Px活性差異不顯著，這說明不同的微量元素形式，不同添加量及不同添加時間對奶牛GSH-Px活性影響不同，第30天時，添加10 g/d有機微量元素+110 g/d DDGS的試驗Ⅲ組GSH-Px活性顯著提高，這與劉英麗［12］、梁建光等［13］研究結(jié)果一致。劉英麗［12］研究硫酸鋅、乙酸鋅和酵母鋅的生物利用率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硫酸鋅和乙酸鋅的生物利用率同效，而酵母鋅的生物利用率顯著高于硫酸鋅，梁建光等［13］利用體外瘤胃發(fā)酵的方法研究有機鋅的穩(wěn)定性，結(jié)果表明，有機鋅在模擬瘤胃環(huán)境下是穩(wěn)定的，過瘤胃率在92%以上，這說明有機鋅生物利用率較高，能顯著提高GSH-Px活性。

與對照組相比，試驗Ⅱ組SOD活性較高，差異不顯著，說明熱應激奶牛飼糧添加15 g/d有機微量元素+105 g/d DDGS對奶牛SOD活性提高的效果最好，鋅、銅是銅，鋅－超氧化物歧化酶和GSH-Px的組成成分，添加鋅、銅能降低脂質(zhì)過氧化反應，增加清除自由基的能力，付瑞珍等［14］研究表明鋅、鐵與維生素A互作對提高肉仔雞血清Cu，Zn-SOD活性的影響極顯著，對提高肉仔雞肝臟GSH-Px活性和降低MDA含量影響極顯著，鋅以有機結(jié)合形式利用，無機鋅需轉(zhuǎn)化為有機結(jié)合態(tài)才能被吸收，因此有機鋅的利用效果較好，這與本試驗結(jié)果相符。硒主要通過含硒酶起作用，含硒酶則能夠直接清除活性氧實現(xiàn)對氧化還原的調(diào)控［15］，在育肥豬飼糧中添加 0、0.3 和3.0 mg/kg的富硒酵母(以硒有效含量計)，發(fā)現(xiàn)隨著添加量的增加，新鮮豬肉的滴水損失和硫代巴比妥酸反應物質(zhì)含量減少，提高了肉的抗氧化性能［16］，雖然試驗動物不同，但有機微量元素抗氧化應激在奶牛上的應用原理類似，本試驗得到的結(jié)論與之相符，有機微量元素抗熱應激添劑抗氧化損傷效果較常規(guī)抗熱應激劑好。

3.3 不同化學形式微量元素對奶牛血清礦物元素含量的影響

熱應激使奶牛血清中礦物元素降低，添加有機微量元素可顯著改善熱應激對礦物元素的影響，雖然試驗各組間添加不同劑量的DDGS保證總添加量的相同，但DDGS是主要飼料原料，提供蛋白質(zhì)和能量，DDGS最少添加量試驗Ⅰ組與最多添加量對照組的差值為120 g，相對于32 kg的飼喂量僅占0.4%，對各組間無任何影響。第30天時，試驗Ⅲ組的血清銅的含量顯著高于對照組和試驗Ⅰ組，硒的含量顯著高于試驗Ⅱ組，且銅和硒的含量都高于其他各組但差異不顯著，與Gunter等［5］結(jié)果一致，Gunter等［5］報道產(chǎn)前補硒酵母的牛泌乳高峰期的血液硒含量顯著高于補充無機硒的，說明與對照組相比有機微量元素的緩解熱應激對礦物元素含量的影響較好，試驗Ⅲ組的添加量較適宜。第60天時，試驗Ⅲ組的鈣含量顯著高于試驗Ⅰ組，且均高于其他各組，鋅含量較高，這可能由于有機微量元素緩解了礦物質(zhì)間的拮抗，特定有機鋅顯著降低了相同劑量無機鹽中糞鋅的含量，提高了血清鋅含量［17］。第90天時，試驗Ⅲ組的鈣和硒的含量均高于其他各組，這說明，添加10 g/d有機微量元素+110 g/d DDGS改善奶牛熱應激對礦物元素的影響效果最好，與無機物來源的微量元素相比，有機物結(jié)合的微量元素的吸收率更高，生物可利用性更強［18－19］。

4 結(jié)論

本試驗條件下，熱應激奶牛飼糧添加有機微量元素能夠改善奶牛生產(chǎn)性能，提高奶牛血清抗氧化能力，IgG和血清鋅、硒含量，并且呈劑量依賴。

［1］ 賴登明，蔣俊杰.熱應激對幾種主要畜禽生產(chǎn)性能的影響［J］.家畜生態(tài)，1997，18(3):48－49.

［2］ 李成會，賈久滿，朱蓮英.氨基酸螯合物對奶牛生產(chǎn)性能影響的研究［J］.中國奶牛，2004(3):16－17.

［3］ 吳志廣，李建國，李秋鳳，等.日糧蛋氨酸鋅水平對奶牛生產(chǎn)性能和血液指標的影響［J］.中國獸醫(yī)學報，2008，28(2):204－207.

［4］ LAMB G C，BROWN D R，LARSON JE，et al.Effect of organic or inorganic trace m ineral supplementation on follicular response，ovulation，and embryo production in superovulated Angus heifers［J］.Animal ReproductionScience，2008，106(3/4):221－231.

［5］ GUNTER S A，BECK P A，PHILLIPS JK.Effects of supplementary selenium source on the performance and blood measurements in beef cows and their calves［J］.Journal of Animal Science，2003，81(4):856－864.

［6］ KINAL S，KORNIEW ICZ D，JAMROZ D，et al.The effectiveness of zinc，copper andmanganese applied in organic forms in diets of high m ilk yielding cows［J］.Journal of Food，Agriculture and Environment，2007，5(2):189－193.

［7］ O’DONOGHUE D，BROPHY P O，RATH M，et al.The effect of proteinated tracem inerals on fertility and somatic cell counts of dairy cattle［J］.Journal of Dairy Science，1995，78(Suppl.1):239.

［8］ 禹愛兵，劉亮，王加啟，等.熱應激條件下日糧補充賴氨酸鉻對泌乳期奶牛生產(chǎn)性能及血液參數(shù)的影響［J］.中國奶牛，2006(5):7－12.

［9］ 李新建，高騰云，常智留，等.煙酸和煙酸鉻對熱應激奶牛產(chǎn)奶性能和血液激素水平的影響［J］.華中農(nóng)業(yè)大學學報，2006，25(4):411－415.

［10］ PADILLA L，MATSUI T，KAM IYA Y，et al.Heat stress decreases plasma vitam in C concentration in lactating cows［J］.Livestock Science，2006，101(1/2/3):300－304.

［11］ SORDILLO LM，WEAVER JA，CAO Y Z，etal.Enhanced 15-HPETE production during oxidant stress induces apoptosis of endothelial cells［J］.Prostaglandins＆ Other Lipid Mediators，2005，76(1/2/3/4):19－34.

［12］ 劉英麗.不同鋅源生物利用率的研究［J］.中國畜牧獸醫(yī)，2005，32(11):5－7.

［13］ 梁建光，呂林，羅緒剛，等.有機鋅源的理化特性及其體外瘤胃發(fā)酵的穩(wěn)定性研究［J］.畜牧獸醫(yī)學報，2008，39(10):1355－1366.

［14］ 付瑞珍，袁纓，陳如水.鋅、鐵和維生素A互作對肉仔雞血清和肝臟抗氧化效應的影響［J］.中國畜牧雜志，2007，43(23):13－16.

［15］ AITKEN S L，KARCHER E L，REZAMAND P，et al.Evaluation of antioxidant and proinflammatory gene expression in bovinemammary tissue during the periparturient period［J］.Journal of Dairy Science，2009，92(2):589－598.

［16］ LIJG，ZHOU JC，ZHAO H，et al.Enhanced waterholding capacity ofmeatwas associated w ith increased Sepw1 gene expression in pigs fed selenium-enriched yeast［J］.Meat Science，2011，87(2):95－100.

［17］ LEE SH，CHOISC，CHAE B J，etal.Effects of feeding different chelated copper and zinc sources on grow th performance and fecal excretions of weanling pigs［J］.Asian-Australasian Journal of Animal Sciences.2001，14(11):1616－1620.

［18］ WARD JD，SPEARS JW，KEGLEY E B.Bioavailability of copper proteinate and copper carbonate relative to copper sulfate in cattle［J］.Journal of Dairy Science，1996，79(1):127－ 132.

［19］ HANSEN S L，SCHLEGEL P，LEGLEITER L R，et al.Bioavailability of copper from copper glycinate in steers fed high dietary sulfur and molybdenum［J］.Journal of Animal Science，2008，86(1):173－179.