高温高湿条件下添加功能性油脂对奶牛生产性能、瘤胃发酵和生理状态的影响

张凌洪，朱春梅，张 涛

（1.南阳市黄牛良种繁育场，河南南阳 474172；2.唐河县动物疫病预防控制中心，河南南阳 473400）

尽管乳业在冷却系统和管理实践方面取得了很大进步，但热应激对乳制品行业仍然是一个代价高昂的问题。当采用最优缓解策略时，热应激给美国乳制品行业带来的年成本约为8.484亿美元，但如果不对热应激采取策略，将造成15亿美元/年的经济损失。这些成本与代谢/健康紊乱、产奶量和牛奶质量下降，以及热应激对奶牛繁殖性能的影响有关。在等热区以上，奶牛呼吸速率、代谢率和血液激素水平发生变化，同时可能出现肝功能障碍，导致牛奶产量和牛奶固形物含量下降（李春华等，2010）。等离子载体抗生素（如莫能菌素）在过去几十年中被用来提高动物生产性能，同时其还可以通过提高丙酸盐的生成速度降低甲烷产量，减少瘤胃氨的积累（王志博等，2012）。然而有证据表明，无论是在等热区条件下，还是在热应激条件下，莫能菌素都会提高奶牛直肠温度和呼吸速率（Baumgard等，2011）。此外，世界范围内逐渐减少或禁止在饲料中添加抗生素，因此，寻求抗生素替代品已是大势所趋。

有研究报道，一种植物提取物的混合物（称为“功能性油”）可以通过增加瘤胃丙酸盐浓度来提高奶牛泌乳性能（Ferreira等，2016）。如由腰果壳液和蓖麻油混合而成的功能性油，由于它们不是从香精或香料中提取的，不能被归类为精油。相反，这些油之所以被称为功能性油是因为其生物学特性超出营养价值。腰果壳液是腰果产业的副产品，由间苯二酚和烷基酚油组成，可以降低泌乳奶牛的甲烷产量，增加丙酸盐在泌乳奶牛瘤胃中的比例，可以提高泌乳奶牛肠道中性洗涤纤维的消化率（Shinkai等，2012）。蓖麻油是由蓖麻籽压榨而得，约90%的蓖麻油酸组成了整个脂肪酸链，可以调节肉牛瘤胃细菌数量，提高泌乳奶牛的生产性能（Gandra等，2014）。腰果壳液和蓖麻油具有保护胃的生物活性、抗炎和抗氧化特性，这些特性可能对受到热应激影响的奶牛更有益，因为高温本身就能促进活性氧和氮的产生，从而破坏细胞膜和肠道上皮的紧密连接（Trevisan等，2006）。虽然Ferreira等（2016）已经描述了腰果壳液和蓖麻油混合物对奶牛生产性能的影响，但这些化合物并没有在受到热应激影响的奶牛身上进行研究。本试验旨在研究功能性油脂替代莫能菌素对高温高湿环境下奶牛消化道总消化率、瘤胃发酵、血液中葡萄糖、尿素水平、产奶量和生理状态的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计 试验选择产奶期在（200±50）d，平均体重为（600±75）kg的荷斯坦奶牛36头，将其随机分为3组，每组12个重复，每个重复1头牛，进行为期6周的试验（1周适应期，5周试验期），试验共设计3种日粮，对照组饲喂基础日粮，处理1组在基础日粮添加20 mg/kg莫能菌素，处理2组在基础日粮添加0.05%功能性油脂。试验期间环境温度、湿度和温湿度指数分别是（25±0.55） ℃、（82.0±1.2）0%和 74.5±0.30，表明奶牛处于高温高湿环境。试验用功能性油含有200 g/kg腰果壳油，90 g/kg蓖麻油酸。试验基础日粮组成及营养水平见表1。

表1 试验日粮原料组成及营养水平  g/kg

1.2 数据收集 试验期间每天记录奶牛采食量（分别在第1、4和6周进行统计分析），参考Casali等（2008）的研究方法分析养分消化率。每天早上6点和下午4点挤奶两次，记录产量奶，奶样品用于常规营养分析。

1.3 瘤胃发酵参数、血清指标和生理状态 参考Ferreira等（2016）的方法分析瘤胃发酵参数。分别在1、4和6周采血，分离血清用于分析葡萄糖和尿素含量。每天测定奶牛的心率、呼吸频率和直肠温度，并按照采样周期进行分析。

1.4 数据分析 采用SPSS软件的多因素方差模型对试验数据进行分析，采用Ducan’s法进行多重比较，同时分析各处理和数据收集时间对指标影响的交互效应，P＜0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 功能性油脂对奶牛养分摄入量的影响 由表2可知，处理1组较对照组和处理2组显著降低了干物质和有机物的摄入量（P＜0.05），较对照组显著降低了粗蛋白质摄入量（P＜0.05）。试验时间对有机物、蛋白质摄入量及养分表观消化率具有显著影响（P＜0.05），但各处理和试验时间对养分摄入量及养分表观消化率的影响无显著交互效应（P＞ 0.05）。

表2 莫能菌素和功能性油脂对奶牛养分摄入量和消化率的影响

2.2 功能性油脂对奶牛瘤胃发酵性能的影响由表3可知，对照组、处理1组和处理2组对瘤胃发酵参数无显著影响（P＞ 0.05），但试验时间显著影响瘤胃pH、氨氮和挥发性脂肪酸含量（P＜0.05）。试验时间和处理对瘤胃发酵参数的影响无显著交互效应（P＞ 0.05）。

2.3 功能性油脂对奶牛血液和生理指标的影响由表4可知，对照组较处理1组和处理2组显著降低了血清尿素含量（P＜0.05），各组对血液葡萄糖含量、奶牛心率、呼吸率和直肠温度无显著影响（P＞ 0.05），试验时间显著影响奶牛的心率（P＜0.05）。处理和时间对血清尿素含量的影响具有显著交互效应（P＜0.05）。

2.4 功能性油脂对奶牛产奶量和奶成分的影响由表5可知，处理1组较处理2组显著降低了脂肪产量和乳脂肪含量（P＜0.05）。试验时间显著影响乳成分含量及产量（P＜0.05）。试验处理和时间对乳成分含量及产量的影响无显著交互效应（P ＞ 0.05）。

3 讨论

试验旨在评估热应激条件下功能性油脂对奶牛生产性能和机体生理状态的影响，结果表明，功能性油脂能提高热应激条件下奶牛的生产性能，主要是因为瘤胃丙酸含量增加。此外我们预期，由于功能性油脂的抗氧化和对肠胃的保护特性对热应激环境下奶牛产奶性能有积极影响。事实上，本研究中整个试验期间的平均温湿度指数值为74.6，而当温湿度指数超过68时高产奶牛就会受到热应激影响，并对干物质摄入量、营养物质消化率、能量分配和代谢产生负面影响（Kargar等，2015）。在本研究中，莫能菌素使奶牛干物质摄入量减少7.8%，这一结果在反刍动物中得到了很好证明，如Baumgard等（2011）报道过，莫能菌素使受到热应激影响的奶牛的干物质摄入量降低（该试验的环境温湿度值在73～82）。

表3 莫能菌素和功能性油脂对奶牛瘤胃发酵性能的影响

表4 莫能菌素和功能性油脂对奶牛血液和生理指标的影响

表5 莫能菌素和功能性油脂对奶牛产奶量和奶成分的影响

日粮补充功能性油脂可以促进热应激下奶牛营养物质消化率可能是因为瘤胃微生物数量发生变化（抗菌作用），也可能是奶牛瘤胃/肠道健康状况的改善（抗氧化作用）。Soltan等（2017）报道了具有抗氧化性能的植物提取物可以降低氧化应激，促进微生物生长和瘤胃发酵条件。在热应激下，血液从肠道转移到周围组织以达到散热目的，导致肠道缺氧，而肠上皮细胞对缺氧特别敏感，导致ADP耗竭和氧化应激增加。本研究没有发现功能性油脂对瘤胃发酵参数产生显著影响，因此没有证据表明功能性油脂改善了营养物质的肠道表观消化率或改变瘤胃微生物种群。与本试验结果相比，其他作者报道了功能性油脂对瘤胃体外或体内发酵丙酸比例的影响（Ferreira等，2016）。

莫能菌素和功能性油脂在不影响血糖水平的情况下提高了血清尿素浓度，这一结果可能与莫能菌素和功能性油脂使瘤胃氨氮浓度较对照组增加有关。与对照组相比，莫能菌素使奶牛瘤胃氨氮浓度数值更大，这一结果并不在作者预期内，因为莫能菌素可以抑制瘤胃细菌对蛋白质的脱胺作用（Schelling，1984）。但有研究报道莫能菌素增加血清尿素浓度是因为提高了泌乳奶牛肝脏合成尿素的能力（Duffield等，2008）。Zotti等（2017）报道肉牛采食添加功能性油脂的日粮时纤毛原生动物的数量减少，而减少纤毛原生动物的数量会降低瘤胃氨氮浓度（Firkin等，2007）。关于功能性油脂提高瘤胃氨氮浓度的原因尚不清楚，但由于血液pH缓冲系统失衡，气喘/高呼吸速率会导致瘤胃酸中毒。此外，本试验研究结果显示，各处理组既不影响产奶量也不影响乳蛋白含量。但与莫能菌素组相比，功能性油脂组增加了乳脂含量，且有增加乳脂产量的趋势。莫能菌素可以提高挥发性脂肪酸含量，使丙酸含量增高，而功能性油脂提高了瘤胃乙酸浓度。乙酸是乳脂合成的主要底物，在乳脂含量正常的条件下，乙酸对促进乳腺脂肪生成起重要作用（Urrutia和Harvatine，2017）。

4 结论

功能性油脂增加了乳脂产量，可以代替莫能菌素而不影响奶牛在高温高湿环境下的采食量、养分消化率、瘤胃发酵和生理状态。另一方面，莫能菌素能降低干物质摄入量，对奶牛生产性能无显著影响。