不同泌乳阶段奶牛血清矿物元素含量的变化

■秦 敏 张 辉 史彬林 郭晓宇 闫素梅

（内蒙古农业大学动物科学学院，内蒙古呼和浩特010018）

从妊娠后期到泌乳高峰期，由于氧化应激、饲养环境因素、日粮改变以及奶牛自身等多方面因素的影响，奶牛极易发生代谢紊乱，进而影响机体健康，引起产奶量降低及乳品质下降，给牧场造成较大的经济损失。因此，在实际生产环节中对奶牛营养与健康状况进行监测尤为必要。研究表明，血清矿物元素浓度可在一定程度上反映奶牛的健康与生理代谢状况，因此，深入研究不同泌乳阶段奶牛血清矿物元素含量的变化规律，对正确判断奶牛的营养健康状况具有一定的理论与实际指导意义。但由于奶牛所处泌乳阶段与产奶性能的差异，其营养物质代谢及相关生理生化指标的变化规律不完全相同，且相关的研究报道甚少。鉴于此，本文以不同泌乳阶段和产奶性能的荷斯坦奶牛为研究对象，探讨泌乳阶段和产奶量对血清矿物元素含量的影响，为科学评价奶牛矿物质营养状况、合理补充奶牛日粮的矿物元素提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选取内蒙古地区某牧场健康、体重相近的高产与低产奶牛各20头，共40头，对其进行跟踪采集血液样品，测定其从围产前期到泌乳后期血清矿物元素含量的变化，日粮组成见表1。

1.2 试验设计

试验采用2×5二因素完全随机试验设计，将奶牛分为5组，每组20个重复。其中，因素一为产奶量，分为高产（产奶量≥35 kg）、低产（产奶量＜35 kg）两种；因素二为泌乳阶段，分为围产前期、围产后期、泌乳前期、泌乳中期和泌乳后期5个阶段。具体分组情况见表2。

表1 奶牛日粮组成与营养水平（风干基础）

表2 试验奶牛分组情况

1.3 测定指标与方法

采用湿法消化血清样品，利用电感耦合等离子体-发射光谱法(ICP-OES)测定各矿物元素的含量，所用仪器型号为ICAP 6300Duo，美国Thermofisher公司。其中，血清中常量元素包括Ca、P、K、Mg；微量元素包括Cd、Co、Cr、Mo、Pb、Cu、Mn、Se、Fe、Zn。

1.4 数据处理

数据由Excel整理后，采用SAS 9.0软件的统计程序进行二因素的ANOVA方差分析，以泌乳阶段和产奶量为主要考虑因素，并对泌乳阶段及产奶量的交互作用进行分析，统计结果P＜0.05表示组间差异显著，0.05＜P＜0.10表示组间差异趋于显著。

2 结果与分析

2.1 泌乳阶段和产奶量对血清常量元素含量的影响

由表3可知，围产前期Mg含量显著低于其它各阶段（P＜0.05）；围产后期和泌乳前期Ca含量显著低于围产前期和泌乳后期（P＜0.05），围产后期和泌乳后期P含量显著低于其它各阶段（P＜0.05）；泌乳前期和后期K含量显著低于其它各阶段（P＜0.05）。泌乳阶段和产奶量对P元素含量存在显著交互作用，以泌乳中期的高产奶牛血清P含量较高，围产后期的高产奶牛P含量较低。产奶量对奶牛血清常量矿质元素含量影响均无显著差异（P＞0.05）。

2.2 泌乳阶段和产奶量对血清微量元素含量的影响

由表4和表5可知，产奶量对奶牛血清微量矿物质元素含量影响均无显著差异(P＞0.05)。泌乳阶段对奶牛血清矿物质元素含量影响显著（P＜0.05）。其中，围产前期Zn含量显著低于其它各阶段(P＜0.05)，围产前期和泌乳中期Mo、Fe含量显著低于泌乳后期(P＜0.05)；围产后期Co含量显著低于其它各阶段(P＜0.05)；围产后期和泌乳前期Cr含量显著高于其它各阶段（P＜0.05），围产后期和泌乳前期Se含量显著低于其它各阶段（P＜0.05）；泌乳中期Cd含量显著高于其它各阶段（P＜0.05）；泌乳后期Mo、Pb、Cu、Mn、Se含量显著高于其它各阶段（P＜0.05）。

由此可见，不同泌乳阶段奶牛血清矿物元素含量变化较大，围产前期以Mg、Mo、Cu、Mn、Fe、Zn含量较低，围产后期以Ca、P、Co、Mo、Cu、Mn、Se含量较低，泌乳前期以Ca、K、Mo、Cu、Mn、Se含量较低。

3 讨论

动物机体中的矿物质元素主要来源于饲料日粮，而体内矿物质元素含量又受到动物种类、饲养模式、日粮等因素的影响。处于不同生理阶段的奶牛，由于其代谢特点不同，对矿物质元素的需求也不尽相同。矿物质元素对机体有重要的生理意义，缺乏或过量都会对机体营养健康状况造成损害。曹荣等（2006）[1]指出，成年奶牛血钙的浓度为2.2～2.5 mmol/l（90～100 μg/ml）。任海军等（2008）[2]研究指出，血清Ca水平与泌乳阶段有关，并给出了不同泌乳阶段奶牛血清Ca的含量范围，围产前期为2.29～2.61 mmol/l，围产后期为2～2.42 mmol/l，泌乳前期为2.3～2.61mmol/l，泌 乳 中 期 为 2.28～2.61 mmol/l，泌 乳 后 期为 2.37～2.76 mmol/l，同时指出围产后期血清Ca含量最低，显著低于泌乳后期及围产前期（P＜0.05），本试验也得出了类似结果，以泌乳前期和围产后期血清Ca较低，尤以泌乳前期最低，为101.97 μg/ml（2.74 mmol/l），显著低于围产前期和泌乳后期（P＜0.05），但都在正常范围内。本试验中，血清P含量以围产后期和泌乳后期较低，显著低于其它各阶段（P＜0.05），且与产奶量存在显著交互作用，以围产后期的高产奶牛最低，为123.89 μg/ml（3.177 mmol/l）。Rodehutscord等（1994）在总结众多试验结果后发现，血清无机P的正常值应在1.5～1.9 mmol/l，而祝兴林等（2006）[3]报道了正常奶牛血清P含量的范围为1.39～2.77 mmol/l，各报道之间存在一定的差异。本试验中，各阶段奶牛血清P含量尽管存在显著差异，但都高于报道的正常范围。倪可德（1996）[4]报道了血清中K和Mg元素的正常范围为 170～200 μg/ml和 17～40 μg/ml。本试验结果得出各泌乳阶段奶牛血清K与Mg含量尽管存在显著差异，但均与报道值相似。

表3 泌乳阶段和产奶量对Ca、P、K及Mg含量的影响（μg/ml）

表4 泌乳阶段和产奶量对Cu、Mn、Se、Fe及Zn含量的影响（μg/ml）

表5 泌乳阶段和产奶量对Cd、Co、Cr、Mo及Pb的影响（μg/ml）

微量元素在奶牛生理生化过程中起着重要作用，如参与维生素的合成、激素合成、酶的激活、维持酶的活性、胶原蛋白的形成、组织的合成及生物氧化等。这些生理生化过程与奶牛生长、泌乳、繁殖和健康等有着直接联系。微量元素的不足或过量将会影响奶牛的健康生长及繁殖性能，严重者还会导致各种疾病的发生。Aitken等（2009）[5]研究报道了Se和维生素E在抗氧化功能上的协同作用。反刍动物严重缺Se将会导致白肌病，少量缺Se常见于成年奶牛群体，被认为是围产期奶牛乳腺炎、胎膜炎及子宫炎的诱发病因（Braun，1991）[6]。倪可德（1996）[4]报道了奶牛血清中Se的正常范围为0.08 μg/ml以上；也有资料报道，正常牛血清Se浓度在0.08～0.30 mg/l之间，临界范围为0.03～0.07 mg/l，0.02～0.025 mg/l为Se缺乏（刘宗平，2003）[8]。本试验中，泌乳前期（0.044 μg/ml）和围产后期（0.062 μg/ml）Se含量低于正常范围，显著低于其它各阶段，提示泌乳前期和围产后期奶牛Se营养状况欠佳，极易诱发其它疾病的发生，应注意日粮的及时补充。

Philip（1995）[7]指出Zn元素对嗜菌细胞的功能发挥起着重要作用，能够调节细胞免疫。一般认为，牛血清Zn含量为0.6～1.0 mg/l属于轻度缺乏，0.4～0.6 mg/l为重度缺乏，正常Zn含量为0.8～1.2 mg/l（刘宗平，2003）[8]。倪可德（1996）[4]报道了牛血清中Zn含量为0.8～1.5 μg/ml，于倩楠等（2013）[9]报道的正常值在0.7～3.3 μg/ml。本试验中，以围产前期（1.334 μg/ml）血清Zn含量较低，但各阶段Zn含量均在报道的正常范围，提示奶牛Zn营养状况较好。

Mn与Zn的功能类似，是动物体内超氧化物酶、过氧化氢酶的重要部分，动物体内缺Mn，机体的抗氧化能力降低，体内的丙二醛产生量增加，对组织细胞造成损害，导致哺乳动物的衰老速度加快。张家铭（2014）[10]研究报道了奶牛血清Mn元素的变化规律，指出Mn含量在产前呈逐渐升高趋势，总体产后高于产前。本试验中，Mn含量以围产后期最低，各阶段Mn含量变化趋势与他人报道相似。据报道，牛和羊血液Mn含量低于0.02 mg/l是日粮Mn缺乏的标志（刘宗平，2003）[8]，本试验中各阶段奶牛血清Mn浓度均高于该值，说明奶牛Mn营养状况较好。

Cu元素对奶牛的繁殖、生长和泌乳性能具有重要作用，刘宗平（2003）[8]报道，血液Cu含量在Cu缺乏初期不会明显下降，因此，血液Cu含量的降低是动物低Cu血症的直接指示性指标之一。健康牛血Cu水平为0.75～1.3 mg/l，一般认为血清Cu浓度在0.19～0.57 mg/l为临界值，低于0.19 mg/l为功能缺乏或低Cu血症。健康奶牛血清Cu含量应大于0.508 μg/ml（倪可德，1996）[4]。张家铭（2014）[10]研究表明，围产期奶牛血清Cu含量产前变化不明显，在产犊当天至产后10 d轻度升高。本试验中，各阶段奶牛血清Cu含量存在显著差异，且以泌乳后期较高，显著高于其它各阶段，但除泌乳后期外，其它各阶段血清Cu浓度均略高于0.5 μg/ml，接近临界值或低于正常值，高产牛在数值上也低于低产牛，说明奶牛Cu营养状况欠佳，应注意Cu的补充。

Fe元素是细胞色素、血红蛋白及许多酶的组成成分之一，也是牛奶中的必要组分，动物缺Fe易患营养性贫血。Suttle（2010）[11]报道牛血清中Fe含量的正常值为(97.2±27.1)μg/ml。本试验中，各阶段奶牛血清的Fe含量均很低，尤其是围产前期和泌乳中期奶牛Fe含量显著低于其它各阶段，提示奶牛Fe营养状况欠佳，应注意日粮中Fe的补充，提高奶牛抗氧化能力。

Co元素在动物体内的生成量较少。关于奶牛血清Co含量的研究报道极少。邓卫东等（1999）[12]指出牛血清Co的正常范围为0.005～0.007 μg/ml。本试验中围产后期血清Co浓度（0.004 μg/ml）最低，低于参考范围，提示在围产后期应注意日粮中Co的适宜补充，其它各阶段血清Co含量均较高。

Cr元素在体内主要表现为增强胰岛素的功能，研究表明，围产期奶牛添加适量的Cr对细胞介导的免疫应答和体液免疫应答有重要影响（Bunting等，1994）[13]。倪可德（1996）[4]报道了奶牛血清中Cr含量为0.12～0.55 μg/ml。本试验中，各阶段奶牛血清Cr含量均在正常范围内。Mo是动物营养中必需的微量元素，具有许多生物学功能，可以提高动物的生产性能，促进生长，对其免疫、代谢和发育等都起着重要作用。刘宗平（2003）[8]报道，健康牛血Mo水平为0.05 mg/l。本试验中以围产前期（0.013 μg/ml）和泌乳中期（0.015 μg/ml）血清Mo含量较低，其它各阶段Mo含量尽管较高，但也均低于0.05 μg/ml，说明奶牛Mo营养状况欠佳，但目前关于奶牛Mo营养的报道较少，需进一步研究。

Cd是一种有色重金属元素,其研究多数集中在Cd过量方面。刘宗平（2003）[8]报道了奶牛血清Cd含量正常范围为0.012～0.068 5 μg/ml。本试验中，以泌乳中期血清Cd含量较高，达到0.01 μg/ml，其它各阶段均在 0.003～0.006 μg/ml，都低于文献报道的正常值。

所有动物都对Pb易感，但奶牛对Pb尤为敏感，研究也多集中在Pb过量对奶牛的影响。血液Pb含量(0.105±0.044)mg/l为正常值，超过0.35 mg/l为异常值。本试验结果显示，泌乳后期奶牛血清Pb含量较高，达到0.454 μg/ml，其它各阶段奶牛Pb含量均低于0.35 μg/ml的阈值范围，提示应注意泌乳后期Pb含量的检测，预防Pb中毒。

本试验检测了不同泌乳阶段和产奶量条件下奶牛血清矿物元素含量的变化规律，其在一定程度上可以反映奶牛的营养状况及抗氧化状态，研究结果为及时调整日粮中的矿物元素添加剂量和预防奶牛氧化应激提供了依据。因此，在奶牛实际生产中，应根据不同泌乳阶段和产奶性能情况，针对性地调整日粮中这些矿物元素的供给。

4 结论

产奶量对血清矿物元素含量无显著影响（P＞0.05）；泌乳阶段对血清矿物元素含量影响显著（P＜0.05）。除泌乳后期外，其它阶段的奶牛血清Cu含量均较低，接近临界缺乏；泌乳前期和围产后期奶牛血清Se含量较低，低于正常范围；围产后期血清Co浓度最低，低于正常范围；各阶段奶牛血清的Fe含量均很低，尤其是围产前期和泌乳中期Fe含量更低；泌乳后期Pb含量超出正常范围。因此，在实际生产中应针对不同生理阶段注意微量元素Fe、Se、Cu、Co的及时供给，并注意泌乳后期Pb含量的检测，预防Pb中毒。