铬对泌乳期奶牛的生产性能和主要生理指标的影响
禹爱兵2,王加启1*,赵国琦2,袁耀明3
(1.中国农业科学院畜牧研究所动物营养学国家重点实验室,北京100094 ;2.扬州大学动物科学与技术学院,扬州225009;3.上海光明荷斯坦牧业有限公司,上海200074）
摘 要：研究了泌乳期奶牛日粮中添加吡啶羧酸铬或赖氨酸铬对其生产性能和血液主要生理指标的影响。选择75头泌乳前期(<80d)的荷斯坦奶牛随机分为试验组A、B和对照组C。试验组A和B每天日粮中分别补充吡啶羧酸铬和赖氨酸铬,供试期间对照组C不添加有机铬。结果表明:铬可提高泌乳期奶牛的生产性能,增强和改善泌乳奶牛的免疫力和应激状态。试验组A和试验组B泌乳量高于对照组C(P<0.01);试验组B血清中的甘油三酯的浓度低于对照组C(P<0.05);试验组A血清中胰岛素浓度低于对照组C(P<0.01);试验组A和试验组B血清中葡萄糖浓度都高于对照组C(P<0.01);试验组A和试验组B血清中皮质醇的浓度分别比对照组C低7.21nmol/L和4.92 nmol/L,试验组A和试验组B血清中IgG的浓度分别比对照组C高2.1 g/L和3.1 g/L。
关键词：铬;奶牛;泌乳期;血液指标
中图分类号：S823.5
文献标识码： A
文章编号： 0366-6964(2006)08-0774-05
自从铬被发现以来,铬就一直被看作是动物的必需微量元素,其最重要的生理功能就是作为葡萄糖耐量因子(GTF)的活性成分。目前,又发现了铬的另一种生物活性形式———低分子铬聚合物(LM-WCr)。LMWCr在胰岛素信号自动放大机制中起到重要角色,与胰岛素发挥协同生理功能而参与碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸代谢,纠正应激动物的物质代谢紊乱。另一方面,铬可通过改变胰岛素受体或胰岛素与其受体结合后的细胞内外信号传导来提高淋巴细胞活性,铬和胰岛素、皮质醇也可能通过互作来增加奶牛外周血淋巴细胞(PBL )的转化反应,从而增强奶牛的免疫力[1,2]。因此,本试验将研究奶牛泌乳期添加不同形式的有机铬对奶牛生产性能、血液生理生化指标和应激指标的影响,为进一步研究铬对奶牛的营养作用提供科学依据。
1、材料与方法
1.1 试验材料
吡啶羧酸铬产品(铬元素含量为1%)由北京中畜阳光有限公司提供,赖氨酸铬制剂(铬元素含量为7.86%)由中国农业科学院畜牧研究所反刍动物营养研究室提供。
1.2 试验动物的选择与分组
选择75头临床健康、2~3胎泌乳期(<80 d)中国荷斯坦奶牛,根据胎次、泌乳日和产奶量相近的原则将其随机分成3组,即处理组A、处理组B和对照组C,每组各25头。
1.3 试验处理
各组奶牛饲喂相同的基础日粮。处理组A、处理组B和对照组C分别饲喂基础日粮+吡啶羧酸铬(0.6 g/头.d)、基础日粮+赖氨酸铬(0.076 g/头.d)和基础日粮,两处理组铬元素的添加量均为6 (mg/头.d)。试验组每天的有机铬添加剂拌于精料中分2次饲喂(07:00、21:00),具体方法为,每次喂料前分别从A组和B组精料中抽取0.5 kg,稀释已经过预混和的吡啶羧酸铬和赖氨酸铬产品,当投放精料时分别将其投喂给A组和B组奶牛
1.4 试验环境与条件
试验于2004年10月至2005年元月于上海光明第七牧场进行,75头试验奶牛集中于一双列式牛舍中,集中统一饲养管理。每日上槽3次。试验组和对照组基础日粮相同,为期10 d的预试期结束后,进入正式试验期。试验期为100 d,其中预试期10 d ,正试期90 d。
1.5 基础日粮组成
日粮组成及营养水平见表1。
1.6 试验测定
1.6.1 饲料采食量测定
精饲料和粗饲料定量饲喂,自由饮水,每天分3次对每组的剩料进行称重,每周测定1次剩料的干物质含量,然后再根据每天每头奶牛的投料量分别计算每组奶牛的日平均干物质采食量(DMI)。
1.6.2 产奶量及乳成分的测定
预试期开始后每15 d测定1次每头牛的产奶量和乳常规成分含量,包括乳中的乳糖、乳脂、乳蛋白、乳固型物等含量。在试验期结束前2周,停止喂有机铬,2周后再观察1次数值。
1.6.3 生理生化指标测定
每个供试组随机选定5头牛,正式期进入1个月后对其进行首次尾静脉采血,以后每隔1月采血样1次(共3次),每次采血时间为07:00饲喂前。采血后分离血清,检测血糖、甘油三酯、胆固醇、钾(K)、钠(Na)、总蛋白、尿素氮、IgG、胰岛素、皮质醇等指标。
1.7 数据处理
调用SPSS11.5软件对数据进行分析,用单因子方差分析确定不同螯合铬和试验时间对泌乳奶牛的各种生产性能指标、应激免疫反应指标、血液理化指标的影响。用单因子方差分析确定不同有机铬对奶牛干物质摄取量的影响。
2、结 果
2.1 铬对泌乳期奶牛泌乳量的影响
从试验第7周开始,试验组A、试验组B奶牛的泌乳量明显高于对照组C(P<0.01);整个试验期的数据表明,泌乳期给奶牛补充吡啶羧酸铬或赖氨酸铬可有效提高产奶量,并且吡啶羧酸铬的添加效果略好于赖氨酸铬。第13周即试验组A和试验组B停止投喂有机铬2周后观察到试验组A和试验组B与对照组C间无显著差异。因此,进一步说明铬对泌乳期奶牛有促进产量的作用,并且铬在动物体内的驻留时间比较短暂。
2.2 铬对泌乳期奶牛乳常规成分的影响
试验结果表明,对泌乳期奶牛补有机铬对乳常规成分(乳脂、乳蛋白、乳糖和总固形物)无显著影响。说明补铬增加泌乳期奶牛产量的同时,不会降低牛奶的品质。
2.3 铬对泌乳期奶牛干物质采食量的影响
各组间日平均个体干物质采食量统计上差异不显著,说明铬对泌乳期奶牛的DMI的影响较小,从而相对提高奶料比。
2.4 铬对泌乳期奶牛血液代谢指标的影响
血清中总蛋白、尿素氮、总胆固醇、钠离子浓度各组间差异不显著。试验组B血清中甘油三酯的浓度低于对照组C(P<0.05),试验组A和对照组C差异不显著;试验组A和试验组B血清中的葡萄糖浓度均高于对照组C(P<0.01);血清中胰岛素浓度,试验组A较对照组C低(P<0.01),试验组B和对照组C间差异不显著,但平均浓度较对照组低0.07μU/mL;说明补充铬可以提高泌乳奶牛血清中血糖与胰岛素的比值。
2.5 铬对泌乳期奶牛血液免疫及抗应激指标的影响
血清中钾离子浓度及钾钠比值,试验组A(P<0.01)和试验组B(P<0.05)都高于对照组C,试验组A和试验组B间差异不显著;试验组A和试验组B血清中皮质醇的浓度分别比对照组C低7.21nmol/L和4.92 nmol/L,但统计上差异不显著;试验组A和试验组B(P<0.05)血清中IgG的浓度分别比对照组C高2.1 g/L和3.1 g/L。
3、讨 论
铬是低分子铬聚合物(LMWCr)的必需基团。LMWCr的营养作用是强化胰岛素与胰岛素敏感组织细胞膜上的受体相互作用,并提高膜的流动性和胰岛素的内化率。John报道,LMWCr的特性是强化胰岛素将葡萄糖转化成二氧化碳和脂类[3]。铬在代谢中的作用是通过LMWCr执行的。铬的缺乏会导致人类的高胰岛素症、高胆固醇症、高血脂和Ⅱ型糖尿病[4]。
3.1 铬对奶牛生产性能的影响
现代技术追求高产目标,给奶牛造成了生理性应激,使高产奶牛易发生内分泌紊乱和代谢病,应激常常使葡萄糖代谢率增加,进而导致铬的代谢增强。体内铬被动用后不被重吸收而从尿液排出,使动物对铬的需要量增加[5]。据推断,在应激的状态下,日粮中补充铬对奶牛的生产性能和健康是有利的。然而关于补充铬对奶牛泌乳量的影响的研究报道的结果不相一致。有些报道称可以提高产量7%~ 13%[6],有些报道认为补铬仅对初产奶牛的产奶性能有效果,经产奶牛不明显[7,8],还有些报道认为无论是初产牛还是经产牛补铬对产量都没有积极的影响[9] 本次试验结果说明在经产奶牛日粮中补充有机铬可以提高泌乳量。Yang认为补铬可以提高奶牛产量的因素,主要与糖异生作用增强有关;另外,补铬也可通过节省生糖氨基酸(谷氨酰胺、谷氨酸)而提高奶牛的产奶量[5]。Besong等报道,对初产牛补铬,可增加采食量和产奶量;同时可分别提高乳脂、乳糖及乳总固形物12.19 %、16.15 %和14.19 %,而且对经产奶牛也同样有效[10]。但本次试验结果发现对采食量和乳成分的影响不显著。
3.2 铬对奶牛胰岛素活性及物质代谢的影响
当泌乳期奶牛能量摄取不能满足机体维持和泌乳需要时则以牺牲体重来补偿能量代谢负平衡,此时处于代谢应激和生理疲劳状态的奶牛易发生铬的缺乏。研究结果表明补铬能够提高奶牛糖异生水平[11],从而减缓能量负平衡的程度和缩短其维持时间。Subiyatno等认为补铬奶牛的糖异生和肝糖的分解都得到了增强,并证明补铬趋向于减少胰岛素对胰高血糖素的比率[9]。Holstenius报道,补充铬可以强化胰岛素的活性并降低血浆中NEFA和肝脏中TG的浓度改善葡萄糖耐受,从而改善泌乳早期奶牛的泌乳表现[12]。关于胰岛素活性的表示方法,一般认为血清中葡萄糖与胰岛素含量的比值是一个简单较合理的指标,它基本上能反映出胰岛素的活性。这一指标表明的是单位血液胰岛素同化血液葡萄糖的含量,这一比值越大,表明胰岛素的活性越高,反之就越低。本试验结果说明补充铬可以提高泌乳期奶牛血清中血糖与胰岛素的比值,证明补铬对泌乳期奶牛能量代谢有积极的影响。
3.3 铬对奶牛的免疫和应激的影响
铬可以增强应激牛免疫能力[13,14]。Chang等报道,铬和胰岛素、皮质醇可能通过互作来增加奶牛外周血淋巴细胞(PBL )的转化反应[15,16]。Burton等证实,淋巴细胞表面具有胰岛素受体,胰岛素增加了牛淋巴细胞增殖反应,这进一步证实了铬通过改变胰岛素受体或受体后(细胞信号传导)作用,而促进淋巴细胞活性[1]。皮质醇是具有抑制机体生长和免疫功能的一种类固醇激素,可促进蛋白质分解,促进糖元异生,抑制葡萄糖的氧化,使糖的利用率降低,使机体的免疫系统受到了抑制。铬可通过改变皮质醇产量和胰岛素功能而影响动物对应激的反应[18]。本次试验观察到其血清中皮质醇浓度有下降的趋势,而IgG(奶牛体内主要抗体)浓度升高。因此,说明给泌乳期经产奶牛补充有机铬可降低皮质醇的含量,提高球蛋白的水平,增强机体免疫力。
4、结 论
对于上海地区非热应激条件下的高产中国荷斯坦奶牛,铬(以吡啶羧酸铬或赖氨酸铬形式添加)的添加量为每头6 mg/d时,能够提高奶牛泌乳产量并改善乳成分,但对奶牛干物质采食量无显著影响,且吡啶羧酸铬与赖氨酸铬的添加效果无显著差别,因此可以推测,铬改善奶牛生产性能的机理并非简单的提高DMI,而是能够有效提高能量及营养物质的利用率。
（参考文献略）
（本文发表于《畜牧兽医学报》2006年第8期）
