李錄明,張恩平,高亞偉,李金朋
(西北農(nóng)林科技大學(xué) 動物科技學(xué)院,陜西楊凌 712100)
泌乳期是動物重要的一個生理時期,動物機(jī)體的營養(yǎng)分配和新陳代謝隨泌乳的開始發(fā)生顯著變化,以滿足泌乳的需要[1]。泌乳期合理的營養(yǎng),對提高母羊泌乳性能,保證羔羊正常生長發(fā)育;防止母羊泌乳期體質(zhì)量損失,促進(jìn)母羊發(fā)情,提高繁殖性能具有重要作用。反芻動物瘤胃內(nèi)的可利用蛋白質(zhì)進(jìn)入皺胃和小腸,被消化分解為氨基酸和小肽后才能被動物組織吸收利用[2]。因此,蛋白質(zhì)營養(yǎng)的核心和實(shí)質(zhì)是氨基酸營養(yǎng)[3]。利用反芻動物蛋白質(zhì)營養(yǎng)的特點(diǎn),通過對可吸收限制性氨基酸的調(diào)控來降低日糧中蛋白質(zhì)飼料的用量,是節(jié)約蛋白質(zhì)飼料的有效途徑之一[4]。蛋氨酸(Methionine,Met)是動物生長發(fā)育的必需氨基酸之一,在以植物性蛋白質(zhì)飼料為主的日糧中,Met是反芻動物的第一限制性氨基酸。適量增加小腸Met 的數(shù)量可提高反芻動物生產(chǎn)性能[5],但日糧中直接添加Met會受到瘤胃微生物降解而降低有效利用率,通過蛋氨酸過瘤胃保護(hù)的方法可提高小腸Met數(shù)量、平衡氨基酸營養(yǎng)[6]。美斯特是一種應(yīng)用比較成熟的過瘤胃蛋氨酸產(chǎn)品,其化學(xué)組成為2-羥基-4-甲硫基丁酸異丙酯[2-hydroxy-4-(methylthio) butanoic acid isopropyl ester,HMBi]。HMBi能夠通過瘤胃壁被快速吸收并經(jīng)肝臟轉(zhuǎn)化為Met供反芻動物利用,從而避免瘤胃微生物的降解。部分HMBi還可以在瘤胃內(nèi)被微生物降解為HMB起到促進(jìn)瘤胃發(fā)酵的功效。HMBi已經(jīng)被開發(fā)為一種具有較高生物學(xué)價值的Met添加劑,為動物提供充足的Met[7]。研究報(bào)道在日糧中添加HMBi能夠提高養(yǎng)殖動物的生長性能和經(jīng)濟(jì)效益,Han等[6]發(fā)現(xiàn)肉牛日糧中添加HMBi可提高肉??傇黾芋w質(zhì)量和日增加體質(zhì)量。Stpierre等[8]研究發(fā)現(xiàn),日糧中添加HMBi能夠提高荷斯坦奶牛的產(chǎn)奶量、乳蛋白和乳脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)。目前,中國絨肉用羊營養(yǎng)需要的研究主要集中在生長期和育肥期[9],對于哺乳期的營養(yǎng)需要研究較少。此外,HMBi在反芻動物上的研究與應(yīng)用主要集中在奶牛上,鮮見在山羊上的飼喂效果及其作用機(jī)制方面的研究報(bào)道。因此,本試驗(yàn)在哺乳期陜北白絨山羊飼糧中添加不同水平HMBi,研究其對泌乳期山羊生長性能、乳成分、血清生化指標(biāo)、血漿和羊乳氨基酸的影響,為HMBi在山羊日糧中添加應(yīng)用提供理論參考。
選取體質(zhì)量相近、健康的經(jīng)產(chǎn)陜北白絨山羊空懷母羊50只,進(jìn)行同期發(fā)情處理并配種,分娩后選取27只平均體質(zhì)量為(49.79±1.86) kg、分娩日期接近且均產(chǎn)單羔的陜北白絨山羊作為試驗(yàn)動物。
采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì),將試驗(yàn)?zāi)秆螂S機(jī)分為3組,每組3個重復(fù),每個重復(fù)3只羊。對照組飼喂基礎(chǔ)日糧,2個試驗(yàn)組分別飼喂在基礎(chǔ)日糧中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2% 和4% HMBi的飼糧?;A(chǔ)日糧配制參考NRC(1981)山羊飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)配制,主要原料組成及營養(yǎng)水平見表1。試驗(yàn)飼糧制成顆粒飼料飼喂。所使用HMBi來源于過瘤胃蛋氨酸產(chǎn)品美斯特(Metasmart),由安迪蘇生命科學(xué)制品(上海)有限公司提供,HMBi質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥57%,與蛋氨酸的換算值為39%。
本試驗(yàn)在陜西省榆林市橫山區(qū)陜北白絨山羊原種場進(jìn)行。試驗(yàn)羊在試驗(yàn)前免疫注射多聯(lián)必應(yīng)、山羊痘、山羊傳染性胸膜肺炎和小反芻獸疫疫苗。預(yù)試期10 d,正試期 60 d,以重復(fù)(3只羊?yàn)橐蝗?為單元分圈飼養(yǎng),試驗(yàn)羊分別于每天8:00和17:00分2次按每天每只1.2 kg定量飼喂相應(yīng)飼糧,自由飲水。
1.4.1 生長性能 試驗(yàn)羊每隔30 d于晨飼前空腹稱量體質(zhì)量,根據(jù)初始體質(zhì)量、結(jié)束體質(zhì)量計(jì)算平均日增加體質(zhì)量(ADG)。
1.4.2 乳成分和乳中氨基酸 試驗(yàn)羊每隔10 d采集乳樣10 mL,于-20 ℃保存,將同只羊6次乳樣混合均勻后分為2份,一份用于測定乳成分,另一份用于測定乳水解氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)。測試儀器分別為FT120乳成分分析儀(FOSS公司)和日立L-8900氨基酸分析儀。
表1 基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient level of basal diets (dry matter basis)
注:預(yù)混料為每千克飼糧提供:VA 600 000 IU,VD3200 000 IU,VE 2000 IU,F(xiàn)e 15 g,Zn 15 g,Cu 4.5 g,I 200 mg,Mn 10 g;代謝能為計(jì)算值,其他均為實(shí)測值。
Note:The premix provided the following per kg of diets:VA 600 000 IU,VD3200 000 IU,VE 2000 IU,F(xiàn)e 15 g,Zn 15 g,Cu 4.5 g,I 200 mg,Mn 10 g;metabolic energy is the calculated value,the other values are measured.
1.4.3 血液指標(biāo) 試驗(yàn)開始(第1天)和試驗(yàn)結(jié)束(第60天)晨飼前,每只羊頸靜脈采血20 mL,分置于未做抗凝處理和含抗凝劑(肝素)的采血管中(各10 mL)。
未做抗凝處理血液靜置30 min凝血后3 000 r/min 離心15 min,取上層血清,于-20 ℃保存,送楊凌示范區(qū)醫(yī)院測定血清尿素氮(Urea nitrogen, BUN)、血清葡萄糖(Glucose, GLU)和甘油三酯(Triglycerides, TG)濃度。
抗凝劑(肝素)處理血液3 000 r/min 離心15 min,分離血漿,于-20 ℃保存,用于測定血漿游離氨基酸(Plasma Free Amino Acids, PFAA)質(zhì)量濃度。測試儀器為A300氨基酸分析儀(德國曼默博爾公司)。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2007初步整理后,采用SPSS 17.0進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA),多重比較采用Duncan’s法,結(jié)果用“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示,P<0.05為差異顯著,P<0.01為差異極顯著。
試驗(yàn)羊試驗(yàn)期體質(zhì)量測定結(jié)果見表2。由表2可知,3組試驗(yàn)羊哺乳期均出現(xiàn)體質(zhì)量減輕現(xiàn)象,2%組羊體質(zhì)量損失量最小(4.58 kg),對照組最大(6.19 kg);2%組羊試驗(yàn)期ADG顯著高于對照組(P<0.05)。
表2 不同處理組山羊生長性能測定結(jié)果Table 2 Measurement results of growth performance of goats in different groups
注:同行數(shù)據(jù)無標(biāo)或標(biāo)相同字母表示差異不顯著(P>0.05),不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01),下同。
Note:In the same row, values with no letter or the same letter superscripts means no significant difference (P>0.05), while with different lowercase letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean significant difference(P<0.01),the same below.
試驗(yàn)羊乳成分測定結(jié)果見表3。由表3可知,對照組羊乳脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于2% 組(P<0.05),極顯著低于4% 組(P<0.01);對照組羊乳糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于2% 組(P<0.05),顯著低于4% 組(P<0.05);對照組羊乳蛋白、乳中總固形物和乳中非脂固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著低于2% 組和4% 組(P<0.01);2% 組羊乳蛋白和乳中非脂固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)極顯著高于4% 組(P<0.01),乳糖和乳中總固形物極質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于4% 組(P<0.01)。
表3 不同處理組山羊乳成分測定結(jié)果Table 3 Measurement results of milk composition of goats in different groups
試驗(yàn)羊血清生化指標(biāo)測定結(jié)果見表4。由表4可知,試驗(yàn)第60天,4% 組羊血清BUN濃度顯著低于對照組(P<0.05);2% 組和4% 組羊血清TG濃度高于對照組,但差異不顯著(P>0.05);各處理組羊血清GLU濃度差異不顯著(P>0.05)。
試驗(yàn)羊血漿游離氨基酸質(zhì)量濃度測定結(jié)果見表5。由表5可知,試驗(yàn)第60天,試驗(yàn)羊血漿Met質(zhì)量濃度隨HMBi添加水平提高而增加,4% 組顯著高于對照組和2% 組(P<0.05);試驗(yàn)羊血漿Lys、Thr、Val、Leu、Ile、His、Arg、Ser、Gly、Ala和總游離氨基酸質(zhì)量濃度隨HMBi添加水平的提高呈先升高后降低趨勢,其中2% 組羊血漿Lys和Thr質(zhì)量濃度極顯著高于對照組(P<0.01),2%組羊血漿Val和Leu質(zhì)量濃度顯著高于對照組和4% 組(P<0.05)。
表4 不同處理組山羊血清生化指標(biāo)測定結(jié)果Table 4 Measurement results of serum biochemical indices of goats in different groups
試驗(yàn)羊乳中水解氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定結(jié)果見表6。由表6可知,2% 組和4% 組羊乳中Met質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對照組分別提高了0.016% 和0.030%(P>0.05);必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對照組分別提高了0.093% 和0.462%(P>0.05);總氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對照組分別提高了0.199% 和0.996%(P>0.05)。
表5 不同處理組山羊血漿游離氨基酸測定結(jié)果Table 5 Measurement results of free amino acids in plasma of goats in different groups μg/mL
表6 不同處理組山羊乳水解氨基酸測定結(jié)果Table 6 Measurement results of amino acids in milk of goats in different groups %
由于泌乳消耗和產(chǎn)后體質(zhì)較弱等原因,哺乳期動物往往處于能量負(fù)平衡狀態(tài),機(jī)體通過加強(qiáng)自身脂肪動員來滿足能量需要,從而導(dǎo)致泌乳期動物體質(zhì)量損失。Met作為反芻動物限制性必需氨基酸,對促進(jìn)機(jī)體蛋白質(zhì)合成具有重要作用。此外,Met是動物體中重要的甲基供體,Met腺苷化轉(zhuǎn)變成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)可以為膽堿、卵磷脂的合成提供甲基基團(tuán)[10]。膽堿可促進(jìn)脂肪以磷脂的形式由肝臟通過血液輸送出去,或改善脂肪酸本身在肝臟中的利用。卵磷脂可以促進(jìn)肝臟中脂蛋白的合成,加速脂肪代謝。SAM提供甲基基團(tuán)后轉(zhuǎn)變同型半胱氨酸,同型半胱氨酸可通過轉(zhuǎn)硫途徑生成半胱氨酸,半胱氨酸可生成?;撬醄11],?;撬岷湍懼嵩诟闻K中結(jié)合生成?;悄懰猁},從而促進(jìn)脂質(zhì)的吸收和膽固醇的消耗[12],促進(jìn)動物機(jī)體脂肪沉積。Jacometo等[13]研究發(fā)現(xiàn),在妊娠期奶牛日糧中添加RPMet可提高肝臟中1-碳單位、Met和轉(zhuǎn)硫途徑代謝中相關(guān)基因mRNA的表達(dá)豐度,這項(xiàng)研究從基因表達(dá)方面驗(yàn)證了Met在動物體內(nèi)生理功能。大量研究證明,飼糧中添加HMBi可在一定程度上提高反芻動物生長性能。Han等[6]在肉牛日糧中添加HMBi飼喂,發(fā)現(xiàn)每頭每天15 g和25 g添加組的總增加體質(zhì)量比對照組分別高31.20% 和54.80%,ADG比對照組分別高30.16% 和53.97%。Mousaie等[14]研究發(fā)現(xiàn),在妊娠期和哺乳期綿羊日糧中添加蛋氨酸鉻(Cr-Met)可顯著提高綿羊ADG,減輕綿羊妊娠期體質(zhì)量損失。本研究表明,飼糧添加HMBi能夠減輕泌乳期山羊體質(zhì)量損失,提高ADG,這與Mousaie等[14]的研究結(jié)果一致。但本試驗(yàn)中4% 組山羊ADG低于2% 組,這可能是由于過高水平的HMBi超出肝臟代謝能力,抑制肝臟細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的功能,導(dǎo)致動物蛋白質(zhì)和氨基酸代謝紊亂,進(jìn)而影響動物生長發(fā)育。Abe等[15]研究發(fā)現(xiàn),在7周齡荷斯坦公牛飼糧中添加過量的DL-Met顯著降低了其ADG、料重比和氮利用率。
乳蛋白主要是由乳腺組織攝取動脈血液游離氨基酸從頭合成的,其合成效率受限于血液中泌乳限制性氨基酸數(shù)量及乳蛋白氨基酸組成的影響。研究表明,Met是山羊產(chǎn)奶的限制性氨基酸[16]。HMBi可為反芻動物提供大量的Met,除作為合成乳蛋白的原料提高乳蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)外,Met還可以提供甲基基團(tuán),促進(jìn)肝臟中脂蛋白的合成,脂蛋白可以加速肝中合成的甘油三脂(TG)向乳腺轉(zhuǎn)運(yùn)[17],此外,Met提供的甲基基團(tuán)還參與膽堿的甲基化過程,膽堿是合成乳脂的限制性營養(yǎng)物質(zhì),從而提高乳脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)。其次,HMBi在瘤胃內(nèi)一部分被瘤胃微生物降解為HMB和異丙醇,HMB具有促進(jìn)瘤胃發(fā)酵的功能。研究發(fā)現(xiàn),HMB也能提高乳脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)和產(chǎn)奶量[18]。因此,日糧添加HMBi提高反芻動物泌乳性能可能是HMBi被瘤胃壁迅速吸收后轉(zhuǎn)化為Met和在瘤胃內(nèi)降解為HMB后共同作用的結(jié)果。Flores等[19]在奶山羊日糧中每頭添加2.5 g/d 的RPMet顯著提高了山羊產(chǎn)奶量、乳脂和乳蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)。本研究發(fā)現(xiàn),日糧添加HMBi提高了山羊乳蛋白、乳脂、總固形物和非脂總固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)。但4% 組試驗(yàn)羊乳蛋白和乳中非脂總固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于2% 組,這可能是添加過量HMBi導(dǎo)致小腸小腸氨基酸營養(yǎng)不平衡,造成蛋白質(zhì)代謝紊亂,進(jìn)而影響動物乳蛋白的合成。Titi[20]在泌乳初期山羊日糧中分別每頭添加0 g、2.5 g和5.0 g的RPMet,發(fā)現(xiàn)添加RPMet提高了山羊乳蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù),且每頭2.5 g添加組山羊乳蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于每頭5.0 g添加組的,這與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。
血清BUN是動物組織蛋白質(zhì)代謝的終產(chǎn)物,血清BUN水平可衡量動物體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝和日糧氨基酸平衡狀況[21],當(dāng)動物蛋白質(zhì)的利用率高或者體內(nèi)氨基酸平衡時,血清BUN濃度降低,反之則升高。反芻動物血清BUN濃度很容易受瘤胃內(nèi)氨態(tài)氮(NH3-N)濃度和小腸可吸收氨基酸是否平衡等因素的影響[22]。張成喜等[23]研究發(fā)現(xiàn),奶牛日糧中添加RPMet可提高瘤胃NH3-N利用率和MCP產(chǎn)量,減少氮排泄。陳傲東等[24]研究發(fā)現(xiàn),在奶牛日糧中添加RPMet降低了血清BUN濃度。Baghbanzadeh-nobari等[25]在山羊日糧中添加HMBi降低了山羊血清BUN濃度。本研究表明,添加HMBi能顯著降低血清BUN濃度,這與上述研究結(jié)果一致。說明補(bǔ)飼HMBi在一定程度上可以增強(qiáng)機(jī)體蛋白質(zhì)的合成代謝,與本試驗(yàn)添加HMBi提高山羊乳蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的試驗(yàn)結(jié)果相符合。
血清GLU和TG水平是反映動物體內(nèi)糖脂代謝的重要指標(biāo)。關(guān)于補(bǔ)充過瘤胃氨基酸對反芻動物血清GLU和TG濃度的影響不盡一致。Fukumori等[26]研究發(fā)現(xiàn),在奶牛日糧中添加RPMet可提高血清GLU濃度。Baghbanzadeh-nobari等[25]研究發(fā)現(xiàn),在山羊日糧中添加HMBi可顯著降低血清GLU和TG濃度。隋雁南等[27]研究發(fā)現(xiàn),在泌乳期奶牛日糧中添加N-羥甲基蛋氨酸鈣對血清GLU濃度無顯著影響。本研究發(fā)現(xiàn),試驗(yàn)組山羊血清TG濃度有增高趨勢,各處理組血清GLU濃度無明顯差異,這可能與基礎(chǔ)日糧組成的差異有關(guān),本試驗(yàn)飼糧粗蛋白比例稍低于其他試驗(yàn)研究,添加HMBi增加的血液游離氨基酸可能主要用于體蛋白和乳蛋白的沉積,而很少用于糖異生途徑。
血漿游離氨基酸水平是氨基酸在體內(nèi)的合成與吸收、蛋白質(zhì)的同化與異化之間的動態(tài)平衡[28],可反映機(jī)體蛋白質(zhì)代謝狀況,評定飼料氨基酸的有效性,估測動物氨基酸的需要量[29]。Yang等[30]研究發(fā)現(xiàn),在奶牛日糧中添加RPMet可顯著提高血漿Met質(zhì)量濃度,降低血漿非必需氨基酸(NEAA)、支鏈氨基酸(BCAA)和總氨基酸(TAA)質(zhì)量濃度。Giallongo等[31]研究發(fā)現(xiàn),在高蛋白日糧中補(bǔ)充RPMet可提高奶牛血漿Met質(zhì)量濃度,降低血漿Asn、Gln、His、Ser、Ala、Lys和NEAA質(zhì)量濃度,對血漿Glu、Thr和Pro質(zhì)量濃度無顯著影響。Dalbach等[32]在8只安裝永久性肝臟門靜脈、肝靜脈和腸系膜靜脈插管的荷斯坦奶牛日糧中添加1.5 g/kg(干物質(zhì)基礎(chǔ))HMBi,發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組奶牛血漿Met質(zhì)量濃度顯著高于對照組。本研究發(fā)現(xiàn),試驗(yàn)羊血漿Met質(zhì)量濃度隨飼糧HMBi添加水平提高而增加,這可能是因?yàn)镠MBi經(jīng)瘤胃壁吸收后在肝臟內(nèi)被直接被轉(zhuǎn)化為Met,進(jìn)入血液從而提高血液游離Met質(zhì)量濃度。但試驗(yàn)羊血漿Lys、Thr、Val、Leu、Ile、His、Arg、Ser、Gly、Ala和總游離氨基酸質(zhì)量濃度隨HMBi添加水平的提高呈先升高后降低的趨勢,這可能是因?yàn)樘砑?% HMBi造成小腸氨基酸不平衡,而動物機(jī)體對動脈氨基酸的吸收量保持相對一致,保證泌乳和生長需要,導(dǎo)致靜脈血液中其他游離氨基酸水平降低。
Met是反芻動物泌乳的第一限制性氨基酸。孫華等[33]在奶牛日糧中添加RPMet后,發(fā)現(xiàn)除Cys質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低0.001% 外,牛奶其他氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有不同程度的增加。本研究發(fā)現(xiàn),試驗(yàn)山羊乳中除Val、Ile、Cys和Ser質(zhì)量分?jǐn)?shù)相較于對照組有所降低外,其他氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨飼糧HMBi添加水平的提高有不同程度的增加。這是因?yàn)轱曃笻MBi可提高血漿游離Met質(zhì)量濃度,進(jìn)而提高乳腺組織攝取氨基酸合成乳蛋白的效率,最終提高乳中氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)。但本試驗(yàn)中4% 組山羊大多數(shù)種類血漿游離氨基酸質(zhì)量濃度低于2% 組,與乳中氨基酸變化不同,原因可能是乳腺組織從血液中攝取不同種類氨基酸的數(shù)量與比例并不與血液游離氨基酸的數(shù)量直接相關(guān),而是與乳蛋白的氨基酸組成直接相關(guān),并受血液中游離限制性氨基酸含量和各種氨基酸平衡性的影響[33]。另外,靜脈血液游離氨基酸水平是小腸氨基酸吸收和體組織(包括乳腺)對氨基酸利用之間的動態(tài)平衡,血液游離Met有效供給量增加,乳腺對血液游離氨基酸吸收量增加,其中對某些種類氨基酸吸收量超過了小腸氨基酸吸收量的增加,表現(xiàn)為這些種類的靜脈血液游離氨基酸濃度下降。
哺乳期飼糧中添加HMBi可緩解山羊哺乳期體質(zhì)量損失,提高山羊血漿Met質(zhì)量濃度、乳蛋白和乳脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)。本試驗(yàn)條件下,推薦哺乳期陜北白絨山羊飼糧中HMBi添加水平為2%。