植物提取物与生物素组合对围产牛的影响

2019-01-22 20:11 荷斯坦奶农俱乐部网 访问量:176 [ 字号: ]
石风华 博士译 帝斯曼动物营养与保健 反刍西区技术经理
本试验的目的是验证植物提取物(也称“精油”)与生物素的组合(PBLC+B)是否能够降低产后牛的体脂动员和酮病发病率。试验对比了对照组(CON)与添加PBLC+B组在产前21天(第一阶段),产后0~37天(第二阶段),及产后38~58天停止添加PBLC+B(第三阶段)后的三个阶段的情况。试验结果表明,在第三阶段,PBLC+B组的体重和背膘厚高于对照组,且体况变化小于对照组。体况评分没有差异。在第二和第三个阶段,PBLC+B组的乳脂肪高于CON组,且在第二个阶段差异显著。在第二和第三阶段,PBLC+B组的能量校正乳产量高于CON组。产后第一阶段,PBLC+B组与CON组的亚临床酮病发病率分别为61%和83%,PBLC+B组的平均β-羟基丁酸值低于CON组。血清葡萄糖、尿素、非酯化脂肪酸、胆固醇和胆红素的浓度没有显著差异。由此得出结论:添加PBLC+B能够预防产后体况损失,降低酮病的发病率,并在一定程度上提高能量校正乳。
引言
高产奶牛在泌乳早期经常会遇到代谢方面的挑战。产犊后伴随着泌乳的开始,能量的需求大大增加。葡萄糖的短缺使得胰高血糖素和胰岛素的比率升高,最终导致的后果是大量的体脂肪动员。动员的非酯化脂肪酸(NEFA)可以在能够进行β-氧化的组织中作为能源,在不能进行β-氧化的组织中(如神经组织),肝脏能够产生酮体作为替代葡萄糖的能源。尽管他们可以作为代谢燃料,但高浓度的酮体和NEFA能够导致氧化损伤,并与生产性能的降低和代谢紊乱密切相关,这里通常指的是围产期奶牛的酮病。临床酮病可根据临床症状判断,如食欲突然下降、产奶性能下降、神经症状(颤抖、无精打采,失明,抽筋)和胃肠道症状(反刍减少,便秘)。亚临床酮病则不易被发现,因为体况和产量的损失与酯化程度和酮体的产生并非呈线性相关。一般将血清中β-羟丁酸浓度介于1.2~1.4mmol/L作为最低酮体阈值来判断单个奶牛是否处于代谢紊乱状态,存在潜在的产量损失。
亚临床酮病在围产期奶牛中普遍存在,一般发病率为40%~60%。在美国,每例酮病造成的相关疾病和生产损失的费用大概为289$。因此降低酮病的发病率是牛群管理和奶业研究的关键。因为葡萄糖的不足是酮体产生的主要诱因,因此预防措施主要包括以添加剂的形式提供生糖前体或者调控瘤胃发酵模式,提高丙酸的产量。离子载体类抗生素如莫能菌素能够增加丙酸的产量,因此在很多国家被广泛用于产犊前后来预防酮病及相关代谢疾病。但是在很多国家,莫能菌素的使用不被公众接受,如欧盟已于2006年禁止使用莫能菌素。2013年,莫能菌素以缓释胶囊的形式重新被引入欧洲市场,特定用于高危动物中预防高酮血症和相关疾病,并重新引发了大众对牧场使用抗生素的讨论,尤其是在德国。因此,尽管莫能菌素缓释胶囊被证明能够有效预防酮病,但是研究预防酮病的替代方法依然是当务之急。植物提取物(PBLC),尤其是那些传统意义上称之为“精油”的产品能够提供这样的帮助,PBLC能够改变瘤胃的发酵模式,使瘤胃产生更多的丙酸。另一方面,生物素是丙酰COA羧化酶和丙酮酸羧化酶的辅酶,能够促进糖异生的速率。在之前的研究中,已经发现在产后奶牛日粮中添加PBLC和生物素,以后称之为PBLC+B,能够提高瘤胃内丙酸的浓度,降低体况损失。本试验的目的是进一步证实PBLC+B对奶牛体况的有益作用,并重点关注与未作任何处理的对照组(CON)相比,PBLC+B对能量代谢和泌乳性能的影响。
材料与方法
动物、畜舍、饲养与试验处理
本试验是在下萨克森(德国北部的一个州)的一个商业奶牛场进行,并获得了下萨克森消费者权益和食品安全办公室的批准。该牧场饲养了140头荷斯坦奶牛。试验选择了58头经产奶牛,于2014年11月开始,2015年9月结束。每头奶牛都在试验中待了11周,从预产期前的21天到产后58天根据营养生理学协会的推荐标准给奶牛饲喂部分混合日粮(PMR)和精料补充料,剩料量为5%。精料补充料包括饲喂给干奶和泌乳牛的C1精料和饲喂给泌乳牛的富蛋白的C2精料(表1)。
试验开始前,根据预产期、上一个泌乳期的产奶量、胎次、和第一胎犊牛的性别进行分组,之后随机分配到各处理组。用第一胎犊牛的性别进行分组是因为这个指标与产奶量有表观遗传联系(38)。实验组加入2g/d的克纳®反刍和40mg/d的罗维素®生物素(来自DSM营养产品有限公司,凯泽劳斯特,瑞士)。PBLC+B作为日常添加剂被包含在1kg颗粒精料C1中,后面称之为C1*PBLC+B(表1)。这1kgC1*PBLC+B从预产期前21天到产后37天每天单独提供给每一头奶牛。克纳®反刍是获得专利的精油产品,包含百里香酚、丁香酚、柠檬烯和香草醛四种主要成分。所有成分均被FEMA和GRAS以及欧盟许可使用。PBLC在泌乳牛中的推荐量为1g/d,生物素在泌乳牛中的推荐量为20mg/d(39、40)。在本试验中使用的剂量是加倍的,因为我们之前的研究表明,高剂量添加的效果更好(32),PBLC对瘤胃发酵和生产性能的影响与剂量相关。40mg/d的高剂量生物素能够增加乳蛋白的含量(42),并对治疗蹄底溃疡有促进作用(43)。对照组(CON)不添加PBLC+B等添加剂。
从产前21天到分娩,奶牛都处于独立的圈舍并配有稻草卧床。为保证舒适度和尽可能的减小等级斗争,圈舍被细分为30平米一个单元,最多饲养3头奶牛。圈舍装备了采食栅栏,每天9:30,奶牛都可以采食固定分配的精料。每头奶牛之间的距离是保持每头奶牛只能采食到自己的精补料部分,如CON组只能采食到1kgC1精料,C1*PBLC+B组只能采食到1kg的PBLC+B。奶牛采食完精补料之后从采食栏中释放出来,之后在上午10:00饲喂一半PMR,在下午18:00饲喂另一半PMR。在围产前期,PMR的供应量为12kg/d。PMR的组成见表1。
产犊后,奶牛转移到带有110个卧床的泌乳圈舍。圈舍被分为两个挤奶单元,每个单元配备一个挤奶机器人。挤奶机器人允许奶牛每天进入4次,每次进入要称重、挤奶及饲喂精料补充料。为了保证每头奶牛摄入等量的PBLC+B,每天第一次挤奶时饲喂1kg的精补料(实验组饲喂C1*PBLC+B日粮,其他组只饲喂C1日粮)。每天其他时间饲喂C1和C2日粮。产犊后精补料的饲喂量由3kg/d逐渐增加到8.5kg/d,持续到试验结束,同时记录每天的剩料量,便于计算精料的采食量。产后泌乳牛于每天9:00和17:00饲喂PMR,最大允许量为16.6kg/d。
每天观察奶牛的健康状况,并根据机器人记录的数据进行评估。除了精料采食量、体重和产奶量之外,挤奶机器人还可以记录每头牛的物理运动指数以及反刍时间。每头牛都配戴了颈圈,连接Lely Qwes-HR系统(包括传感器、反刍扩音器、微处理器和存储器),在奶牛泌乳时可以持续的记录数据。患病奶牛由兽医进行处理并进行记录。发生临床酮病时要特别注意,临床酮病是根据临床症状进行判断的,同时血清BHB浓度可用于判断,当1.4 < BHB < 3.0 mmol/L时,判定为亚临床酮病,BHB>3.0mmol/L时,判定为临床酮病。基于之前定义患病奶牛的淘汰标准,CON组2头奶牛因为真胃移位被淘汰,PBLC+B组2头奶牛因为真胃移位和乳腺炎被淘汰。最后,CON组和PBLC+B组用于数据分析的试验牛分别为17和18头。
 
样品收集
血液采集、背膘厚(BFT)和体况评分(BCS)在相同的时间收集。由于实际操作的原因,样品收集的时间基于预产期和实际产犊时间定于每周一、三、五进行。实验设定的收集样品时间为产前7d、14d天和21d,产后2、9、16、23、30、37、44、51、58d。产后指标的收集基本没有差异,变异系数为±1d,但是产前由于预产期与实际产犊时间存在差异,产前21天的变异系数为±4d,产前7天的变异系数为±3d,而产前14天由于变异系数太大,因此将此部分数据排除。
数据处理
使用SAS (2001; version 8.2, SAS Institute Inc, Cary, USA) 和Sigma Plot 11.0 (Systat Software GmbH, Erkrath, Germany)软件进行数据分析。P<0.05被接受为差异显著,当0.05<P<0.10时,认为有存在差异的趋势。但是,当分析产奶量和ECM产量时,P值应设定为0.05<P<0.15,因为这个值的影响因素多,变异范围大。
表1 围产期期和泌乳期使用的部分混合日粮(PMR)和精补料的原料及营养成分

项目
PMR
精补料
围产前期
泌乳期
C1
C1*PBLC+B
C2
原料(原料基础)
g/kg
g/kg
g/kg
g/kg
g/kg
牧草青贮
423
528
 
 
 
玉米青贮
423
407
 
 
 
稻草
95
4
 
 
 
小麦
20
155
155
 
 
蛋白补充料
5
42
29
 
 
预混料P1
17
 
 
 
 
预混料P2
 
12
 
 
 
菜籽粕
 
 
270
270
330
豆粕
 
 
 
 
330
玉米
 
 
180
178
330
甜菜糖蜜
 
 
15
15
10
棕榈粕
 
 
250
250
 
甜菜浆
 
 
50
50
 
干甜菜粕
 
 
50
50
 
葡萄糖浆
 
 
10
10
 
菜籽粕
 
 
10
10
 
碳酸钙
 
 
8
8
 
小苏打
 
 
1
1
 
预混料P3
 
 
1
1
 
克纳®反刍
 
 
 
2
 
罗维素®生物素
 
 
 
0.04
 
干物质(DM)
360±11.6
358±6.9
894±5.2
893±5.5
887±4.2
化学成分
g/kg DM
g/kg DM
g/kg DM
g/kg DM
g/kg DM
粗灰分
90±2.2
89±2.8
60±1.0
64±0.6
59±0.0
粗蛋白
136±4.9
143±3.7
196±2.6
202±3.2
305±5.6
可利用粗蛋白
138±2.5
143±3.7
 
 
 
粗纤维
250±9.5
235±8.7
111±8.0
128±3.9
86±3.7
粗脂肪
36±1.0
42±3.1
38±1.7
34±4.0
36±1.5
10±3.7
13±3.1
80±3.5
85±5.4
67±3.8
淀粉
109±11.0
125±11.5
283±5.7
235±1.5
297±3.0
aNDFom
467±10.7
448±8.7
308±4.8
341±0.9
191±5.0
ADFom
260±9.1
244±9.6
166±5.8
203±0.7
125±4.4
ADL
27±0.8
24±1.7
53±1.2
73±1.2
41±0.7
NFC
271±9.4
279±5.1
398±8.4
359±2.9
408±1.7
能量
MJ/kg DM
MJ/kg DM
MJ/kg DM
MJ/kg DM
MJ/kg DM
代谢能
10.0±0.2
10.4±0.3
12.6±0.1
12.3±0.1
13.3±0.0

 
结果分析
健康状况记录
两组间的临床疾病没有明显的差异,也没有观察到临床酮病。试验期间,58头牛的产后疾病包括 子宫炎(CON,n=5;PBLC+B,N=2),乳腺炎(CON,n=4;PBLC+B,N=6),跛足(CON,n=4;PBLC+B,N=4),真胃移位(CON,n=2;PBLC+B,N=1),有些奶牛需要输液补钙(CON,n=1;PBLC+B,N=4)或补磷(CON,n=2;PBLC+B,N=1)。输液补钙或补磷的工作由当地的兽医进行。这里列出的奶牛中,有4头奶牛由于之前定义的疾病淘汰标准被去掉,包括真胃移位和反复发病的乳腺炎(CON,n=2;PBLC+B,N=2)。
体况变化
添加PBLC+B对奶牛产前产后体况评分、背膘厚和体重变化的影响如表2所示。体况的变化根据背膘厚(BFT)和体况评分(BCS)进行评估,每周由同一个人进行测定。体重的变化由挤奶机器人每天进行记录。由表2可以看出,体况评分在三个阶段虽然都没有显著差异,但是从数据记录看,PBLC+B组的值有高于CON组的趋势。背膘厚的结果也类似,在第一阶段,两组之间没有差异,但是在产后第二阶段PBLC+B组有高于对照组的趋势,在第三阶段则显著高于对照组。体重的变化比较显著,PBLC+B组的体重在第二和第三阶段明显高于对照组(P<0.05),根据挤奶机器人记录的原始数据看,从产后第二天开始,PBLC+B组的体重在产后整个泌乳阶段基本维持不变。在第二阶段,PBLC+B组的体重的损失有低于对照组的趋势,到第三阶段,PBLC+B组的体况损失显著低于对照组,说明添加PBLC+B后,奶牛的体脂动员大大降低。
表2 添加PBLC+B对奶牛产前产后体况评分、背膘厚和体重变化的影响
项目
CON
PBLC+B
SEM
P
第一阶段
 
 
 
 
体况评分
3.56
3.74
0.141
0.41
背膘厚, cm
2.86
3.33
0.268
0.37
第二阶段
 
 
 
 
体况评分
2.89
3.09
0.1
0.26
背膘厚, cm
1.96
2.5
0.197
0.099
BW, kg
685 b
746 a
22.8
0.049
BW变化, kg
-45
-19
14
0.089
第三阶段
 
 
 
 
体况评分
2.42
2.64
0.091
0.17
背膘厚 cm
1.18 b
1.65 a
0.145
0.048
BW kg
663 b
750 a
24.6
<0.001
BW变化, kg
-72b
-19a
14.9
0.002
 
产奶量和乳成分
PBLC+B对泌乳牛产奶量和乳成分的影响如表3所示,各组之间产后奶牛吃精补料的次数和挤奶的次数没有差异。在第二阶段,两组之间产奶量差异不显著,但是PBLC+B组的ECM(能量校正奶)产量显著高于对照组(P<0.001)。在第三阶段,PBLC+B组的ECM产量也显著高于对照组(P<0.001)。PBLC+B组的乳脂肪含量及产量在第二和第三阶段都比对照组有升高的趋势(P<0.1),而乳蛋白含量则差异不显著。
表3 PBLC+B对泌乳牛产奶量和乳成分的影响
项目
CON
PBLC+B
SEM
P
第二阶段
 
 
 
 
吃料次数
2.7
2.7
0.2
0.75
产奶量,kg/d
36.2
37.3
1.12
0.063
ECM产量,kg/d
36.8b
39.5a
0.48
<0.001
乳脂肪,%
4.16
4.48
0.161
0.083
乳蛋白,%
3.55
3.63
0.06
0.35
脂肪产量,kg/d
1.55
1.74
0.081
0.094
蛋白产量,kg/d
1.26
1.31
0.06
0.68
第三阶段
 
 
 
 
吃料次数
3.1
3.2
0.21
0.89
产奶量,kg/d
43.6
45
1.1
0.5
ECM产量,kg/d
41.6b
45a
0.63
<0.001
乳脂肪,%
3.69
4.03
0.135
0.055
乳蛋白,%
3.26
3.32
0.053
0.43
脂肪产量,kg/d
1.61
1.82
0.079
0.12
蛋白产量,kg/d
1.43
1.49
0.055
0.49
血液指标
与能量代谢相关的血液指标如表4所示。血液中葡萄糖的浓度在第一和第二阶段无显著差异,但是随着产后时间的延长,血液中葡萄糖的浓度呈下降趋势,直到第三阶段葡萄糖的浓度开始回升。产犊后,血清NEFA的浓度开始升高,在产后第二天达到峰值,之后在整个第二和第三阶段开始慢慢下降。伴随着NEFA峰值的出现,BHB的浓度也出现一个峰值,但是各组之间差异不显著。根据之前设定的酮病判断标准,BHB>1.4mmol/L为亚临床酮病,在整个试验过程中,CON组的亚临床酮病发病率为83%,而PBLC+B组的发病率为61%。其他血液代谢指标如甘油三酯、胆固醇、胆红素、尿素等在两组之间均无显著差异。由这些数据可以得出,添加PBLC+B可以有效预防亚临床酮病的发病率。
表4 添加PBLC+B对奶牛能量代谢相关血液参数的影响
项目
CON
PBLC+B
SEM
P
第1阶段
 
 
 
 
葡萄糖,mmol/L
3.7
3.64
0.077
0.72
BHB, mmol/L
0.77
0.83
0.057
0.45
NEFA, mmol/L
0.15
0.17
0.035
0.4
甘油三酯,mmol/L
0.29
0.31
0.018
0.35
胆固醇,mmol/L
2.38
2.39
0.167
0.96
胆红素,umol/L
1.16
1.06
0.278
0.72
尿素,mmol/L
4.17
4.32
0.187
0.66
第2阶段
 
 
 
 
葡萄糖,mmol/L
2.99
2.97
0.143
0.17
BHB, mmol/L
1.64
1.48
0.183
0.28
NEFA, mmol/L
0.45
0.48
0.059
0.36
甘油三酯,mmol/L
0.13
0.14
0.006
0.52
胆固醇,mmol/L
2.82
2.98
0.185
0.78
胆红素,umol/L
2.81
2.13
0.519
0.18
尿素,mmol/L
4.41
4.25
0.244
0.16
第3阶段
 
 
 
 
葡萄糖,mmol/L
3.01
3.15
0.114
0.55
BHB, mmol/L
1.61
1.31
0.218
0.47
NEFA, mmol/L
0.19
0.2
0.023
0.78
甘油三酯, mmol/L
0.15
0.17
0.009
0.24
胆固醇, mmol/L
4.48
4.78
0.271
0.6
胆红素,umol/L
0.73
0.82
0.157
0.28
尿素,mmol/L
5.07
4.86
0.226
0.52
 
结论
能量负平衡和严重的体况损失与亚临床酮病及相关疾病息息相关,是产后奶牛面临的主要挑战。本试验得出的主要结论是生物素和精油(PBLC+B)组合完全能够预防奶牛产后的掉膘情况,降低酮病的发病率,并在一定程度上提高能量校正奶产量。未来的研究将着重阐明PBLC+B能在多大程度上保护体脂的分解,或者提高干物质的采食量。PBLC+B具有很大的潜力在农业领域减少抗生素的使用。
 
 
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