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纖維素酶和丙二醇對(duì)產(chǎn)后奶牛能量負(fù)平衡相關(guān)血清指標(biāo)的影響

來(lái)源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2025年08月30日 20:20

摘要：本文旨在比較飼糧中添加纖維素酶和丙二醇對(duì)產(chǎn)后奶牛能量負(fù)平衡相關(guān)血清指標(biāo)、尿液酮體濃度的影響.試驗(yàn)選擇24頭處于圍產(chǎn)前期奶牛隨機(jī)分成3組,對(duì)照組飼喂基礎(chǔ)飼糧,另設(shè)置丙二醇組(基礎(chǔ)飼糧+0.5%丙二醇制劑)和纖維素酶組(基礎(chǔ)飼糧+0.1%纖維素酶制劑),測(cè)定產(chǎn)后第1、20、40、60和100天奶牛能量負(fù)平衡相關(guān)血清指標(biāo)、尿液酮體的濃度.結(jié)果表明:在產(chǎn)后第1天丙二醇組血清葡萄糖和胰島素濃度顯著高于其余2組(P<0.05);在產(chǎn)后第1、20、40和60天,丙二醇組血清游離脂肪酸和尿液酮體濃度顯著低于對(duì)照組(P<0.05),第20天顯著低于纖維素酶組(P<0.05);甘油三酯等與肝臟脂肪代謝相關(guān)的血清指標(biāo)試驗(yàn)組優(yōu)于對(duì)照組,且以丙二醇組更好.綜上,飼糧添加丙二醇及纖維素酶對(duì)奶牛產(chǎn)后能量負(fù)平衡有一定的改善作用,且以添加0.5%丙二醇制劑效果相對(duì)更好.

Effects of Cellulase and Propylene Glycol on Negative Energy Balance Related Serum Indexes of Postpartum Dairy Cows

CHEN Lianmin1 , CHEN Qianling2, WANG Mengzhi1 , GAO Jian1, CAI Qinghe3, ZHANG Chanjuan3, WANG Hongrong1

Abstract: The objective of this study was to compare the effects of cellulase and propylene glycol on negative energy balance (NEB) related serum indexes and urine ketone (KET) concentration of postpartum dairy cows. Twenty four early perinatal dairy cows were randomly divided into 3 groups with 8 cows per group. Three groups were control group (basal diet), propylene glycol group (basal diet+0.5% propylene glycol preparation) and cellulase group (basal diet+0.1% cellulose preparation). Serum indexes related to NEB and urine KET concentration were detected respectively on days 1, 20, 40, 60 and 100 after calving. The results showed as follows: on day 1 after calving, serum glucose and insulin concentrations of propylene glycol group were significantly higher than those of the other 2 groups (P<0.05). On days 1, 20, 40 and 60 after calving, serum non-esterified fatty acid and urine KET concentrations in propylene glycol group were significantly lower than those in control group (P<0.05), moreover, propylene glycol group was significantly lower than cellulase group on day 20 after calving (P<0.05). Serum indexes related to liver fat metabolism such as triglyceride in experimental groups were better compared to control group, and propylene glycol group showed optimum effect. Taken together, diets adding with cellulase and propylene glycol have certain improvements to NEB and the addition of 0.5% propylene glycol preparation in diet showes better effects.

Key words:cellulase propylene glycol postpartum dairy cows negative energy balance

奶牛產(chǎn)犢后的一段時(shí)間內(nèi)泌乳量迅速上升，泌乳所需能量及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的量高于從飼糧中的攝取，加之產(chǎn)犢帶來(lái)的應(yīng)激，其采食量降低且胃腸道的蠕動(dòng)、消化吸收功能下降,從而使高產(chǎn)奶牛不得不動(dòng)員自身身體脂肪和蛋白質(zhì)儲(chǔ)備才夠維持產(chǎn)奶需要，這種能量的攝入與輸出不對(duì)等狀態(tài)稱(chēng)之為能量負(fù)平衡(negative energy balance，NEB)[1, 2, 3]。能量負(fù)平衡時(shí)期的奶牛血清葡萄糖(GLU)濃度迅速下降，體脂動(dòng)員產(chǎn)生大量游離脂肪酸(NEFA)并被運(yùn)至肝臟。在肝臟中NEFA一部分被氧化成酮體(KET)等，一部分酯化后與載脂蛋白結(jié)合生成極低密度脂蛋白從而將肝臟合成的甘油三酯(TG)轉(zhuǎn)運(yùn)出肝臟，如轉(zhuǎn)運(yùn)不及時(shí)則會(huì)造成NEFA和TG在肝臟中的堆積，最終造成脂肪肝及酮病的發(fā)生，導(dǎo)致機(jī)體代謝紊亂,繁殖性能和泌乳性能降低等，嚴(yán)重影響奶牛的健康及生產(chǎn)[4, 5, 6]。

目前，國(guó)內(nèi)外防治奶牛能量負(fù)平衡的原則是補(bǔ)糖降酮，促進(jìn)糖異生作用[7]。前人研究表明,丙二醇進(jìn)入瘤胃后可以被瘤胃壁迅速吸收并能夠通過(guò)糖異生作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖，可以減輕因采食量下降導(dǎo)致的能量負(fù)平衡，提高血液葡萄糖及胰島素(INS)濃度，減少奶牛酮病及脂肪肝綜合征[8, 9]；另外，也有研究表明，飼糧中添加外源性纖維素酶可以促進(jìn)反芻動(dòng)物對(duì)纖維素的消化，提高瘤胃液揮發(fā)性脂肪酸(VFA)濃度，反芻動(dòng)物可利用能量顯著增加，對(duì)奶牛產(chǎn)后能量負(fù)平衡也有一定改善作用[10, 11]。但目前有關(guān)兩者對(duì)奶牛能量負(fù)平衡改善作用效果的比較研究還相對(duì)較少，本研究即通過(guò)向基礎(chǔ)飼糧中添加丙二醇制劑和纖維素酶制劑，進(jìn)一步比較兩者對(duì)產(chǎn)后奶牛能量負(fù)平衡相關(guān)血液生化、尿液KET濃度影響的差異，以便為奶牛生產(chǎn)中能量負(fù)平衡的防治提供試驗(yàn)參考。

1 材料與方法 1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

選擇江蘇省宿遷市泗陽(yáng)縣某牛場(chǎng)處于圍產(chǎn)前期(3~5胎次，產(chǎn)前8~10 d)的健康中國(guó)荷斯坦母牛24頭，體重(590±20) kg，305 d泌乳量5 000 kg左右，分成3組，每組8頭。分組前采血測(cè)定免疫生化等指標(biāo)使得各組間牛的生理狀況基本一致，并采取單頭栓養(yǎng)，飼喂相同的全混合日糧(TMR)，自由采食并自由飲水。試驗(yàn)于2013年11月20日至2014年3月5日進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)方法

基礎(chǔ)飼糧粗蛋白質(zhì)、能量等的需要量依照NRC(2001)[12]標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配制。以飼喂不添加任何其他成分的基礎(chǔ)飼糧組為對(duì)照組，設(shè)置丙二醇組(基礎(chǔ)飼糧+0.5%丙二醇制劑)和纖維素酶組(基礎(chǔ)飼糧+0.1%纖維素酶制劑)，試驗(yàn)組纖維素酶制劑及丙二醇制劑添劑量為上海歐耐施生物技術(shù)有限公司指導(dǎo)用量，基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。預(yù)試期為15 d，正試期為100 d。

據(jù)奶牛生產(chǎn)情況配制試驗(yàn)飼糧總量，分別于每日09:00和15:00進(jìn)行統(tǒng)一飼喂。

1.3 樣品采集及保存 1.3.1 尿樣的采集及保存

通過(guò)集尿帶連續(xù)采集母牛產(chǎn)后第1、20、40、60和100天5個(gè)時(shí)間點(diǎn)全天的尿樣并進(jìn)行混合，混合充分后取混合樣50 mL置于-20 ℃保存，以供KET濃度的測(cè)定。

1.3.2 血樣的采集及保存

于母牛產(chǎn)后第1、20、40、60和100天07:00晨飼前采集牛尾靜脈血10 mL，3 500 r/min離心10 min分離出血清并置于-20 ℃保存，用于相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.4 指標(biāo)測(cè)定 1.4.1 尿液KET濃度

通過(guò)購(gòu)買(mǎi)的美國(guó)Bio Assy公司KET測(cè)定試劑盒(EKBD-100)自行測(cè)定，KET濃度測(cè)定值為β-羥丁酸和乙酰乙酸濃度測(cè)定值之和。具體測(cè)定步驟參見(jiàn)試劑盒說(shuō)明書(shū)。

表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ)) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet(DM basis) %

1.4.2 血清INS和NEFA濃度

通過(guò)購(gòu)買(mǎi)南京建成生物工程研究所的牛血清INS Elisa Assy Kit試劑盒和NEFA試劑盒(A042)自行測(cè)定血清INS和NEFA濃度。具體測(cè)定步驟參見(jiàn)試劑盒說(shuō)明書(shū)。

1.4.3 血清GLU等其他血液生化指標(biāo)

將血清樣品送至揚(yáng)州市疾病控制中心測(cè)定血清GLU、TG、膽固醇(CHO)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)及低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)的濃度。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2003對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用SPSS 16.0軟件中單因素方差分析模塊進(jìn)行方差分析，并用Duncan氏法進(jìn)行多重比較。數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。P值小于0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析 2.1 對(duì)血清INS和GLU濃度的影響

由表2可知，血清INS和GLU濃度在整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)整體呈上升趨勢(shì)，丙二醇組和纖維素酶組各時(shí)間點(diǎn)血清INS和GLU濃度總體上高于對(duì)照組。

表2 纖維素酶和丙二醇對(duì)產(chǎn)后奶牛血清INS和GLU濃度的影響 Table 2 Effects of cellulase and propylene glycol on serum INS and GLU concentrations of postpartum dairy cows

在產(chǎn)后第20、60和100天這3個(gè)時(shí)間點(diǎn)丙二醇組和纖維素酶組血清INS和GLU濃度與對(duì)照組相比差異不顯著(P＞0.05)。在產(chǎn)后的第1天，丙二醇組血清INS和GLU濃度均顯著高于纖維素酶組及對(duì)照組(P＜0.05)，而纖維素酶組與對(duì)照組間的差異則不顯著(P＞0.05)；在產(chǎn)后的第40天，丙二醇組血清INS濃度顯著高于對(duì)照組(P＜0.05)，但與纖維素酶組相比差異則不顯著(P＞0.05)。與此同時(shí)，該時(shí)間點(diǎn)各組間血清GLU濃度也未見(jiàn)顯著差異(P＞0.05)。
2.2 對(duì)血清NEFA和尿液KET濃度的影響

由表3可知，血清NEFA及尿液KET濃度在整個(gè)試驗(yàn)期整體呈波動(dòng)性下降趨勢(shì)，且相比纖維素酶組與對(duì)照組，丙二醇組這2項(xiàng)指標(biāo)的下降趨勢(shì)更強(qiáng)。

表3 纖維素酶和丙二醇對(duì)產(chǎn)后奶牛對(duì)血清NEFA和尿液KET濃度的影響 Table 3 Effects of cellulase and propylene glycol on serum NEFA and urine KET concentrations of postpartum dairy cows

在產(chǎn)后第1、20、40和60天這4個(gè)時(shí)間點(diǎn)，丙二醇組的血清NEFE和尿液KET濃度均顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)；纖維素酶組在產(chǎn)后的第20天血清NEFE和尿液KET濃度也均顯著低于對(duì)照組，且在產(chǎn)后的第60天尿液KET濃度顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)，而血清NEFA濃度與對(duì)照組則差異則不顯著(P＞0.05)；另外，與丙二醇組相比纖維素酶組在產(chǎn)后第1天尿液KET濃度顯著提高(P＜0.05)，且在第20天血清NEFA濃度均顯著提高(P＜0.05)；其余時(shí)間點(diǎn)各組間血清NEFA和尿液KET的濃度未見(jiàn)顯著差異(P＞0.05)。

2.3 對(duì)血清TG、CHO、HDL-C及LDL-C濃度的影響

由表4可知，整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)血清TG、HDL-C、LDL-C濃度變化大致呈先上升再下降的趨勢(shì)，血清CHO的濃度變化則在一定范圍內(nèi)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。

表4 纖維素酶和丙二醇對(duì)產(chǎn)后奶牛血清TG、CHO、HDL-C及LDL-C濃度的影響 Table 4 Effects of cellulase and propylene glycol on serum TG,CHO,HDL-C and LDL-C concentrations of postpartum dairy cows

在產(chǎn)后第1天，丙二醇組的血清CHO和LDL-C濃度顯著低于纖維素酶組及對(duì)照組(P＜0.05)，其余指標(biāo)各組間則未見(jiàn)顯著差異(P＞0.05)；在產(chǎn)后第20天，丙二醇組和纖維素酶組的血清TG濃度顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)，其余指標(biāo)各組間則未見(jiàn)顯著差異(P＞0.05)；在產(chǎn)后第40天，纖維素酶組的血清TG濃度顯著低于其余2組，血清CHO濃度則為丙二醇組顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)，其余指標(biāo)各組間未見(jiàn)顯著差異(P＞0.05)；在產(chǎn)后第60天，各指標(biāo)組間均出現(xiàn)了一定程度的差異，其中血清TG濃度纖維素酶組顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)，血清CHO濃度丙二醇組顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)，血清HDL-C和LDL-C濃度丙二醇組和纖維素酶顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)；在產(chǎn)后第100天，試驗(yàn)組血清CHO和HDL-C濃度顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)。
3 討論

在奶牛泌乳早期，由于產(chǎn)奶量的增加，機(jī)體糖類(lèi)消耗增大，但由于機(jī)體丙酸缺乏和體脂儲(chǔ)備動(dòng)員緩慢，糖類(lèi)得不到及時(shí)的補(bǔ)充，就會(huì)造成奶牛血液中GLU和INS濃度迅速地降低[13]。王聰?shù)萚14]通過(guò)向飼糧中添加不同劑量的丙二醇研究其對(duì)圍產(chǎn)期奶牛血液生化指標(biāo)的影響發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組在奶牛分娩后的前3周血液GLU濃度顯著高于對(duì)照組，且血液INS濃度也有一定的增加。Chiofalo等[15]在對(duì)圍產(chǎn)期母羊飼喂丙二醇時(shí)也發(fā)現(xiàn)其可以顯著提高母羊分娩前后的血液GLU濃度。本試驗(yàn)中，在奶牛產(chǎn)后第1、20天，各組血清GLU和INS濃度都處在相對(duì)較低水平，且在產(chǎn)后的第1天丙二醇組的血清GLU及INS濃度都顯著高于對(duì)照組，這與上述研究結(jié)果有著一致性，說(shuō)明飼糧添加丙二醇可以有效地緩解因糖類(lèi)補(bǔ)充不及時(shí)造成的血液GLU和INS濃度下降。Hristov等[11]報(bào)道，添加纖維素酶和木聚糖酶可提高飼糧可溶性糖的含量和降低中性洗滌纖維的含量，本試驗(yàn)中纖維素酶組的血液GLU濃度要高于對(duì)照組，但差異不顯著，且與丙二醇組相比產(chǎn)后第1天要顯著低于丙二醇組。造成這樣的差異可能一方面由于纖維素酶主要通過(guò)提高瘤胃對(duì)飼糧纖維物質(zhì)的消化率，提高瘤胃液VFA的濃度進(jìn)而提高了能量的利用效率，但整個(gè)過(guò)程需要足夠的時(shí)間[16]；另一方面，纖維素酶作用的發(fā)揮受反應(yīng)底物、瘤胃狀態(tài)等多重因素的制約，而產(chǎn)后奶牛的生理發(fā)生了巨大的變化，這可能也是作用效果不明顯的原因[17]。相比之下，丙二醇可以被瘤胃直接吸收或代謝生成丙酸鹽作為肝臟糖異生的前體物質(zhì)，對(duì)機(jī)體能量及血液葡萄糖的補(bǔ)充要來(lái)得迅速[8]。相關(guān)研究也表明，飼糧中添加丙二醇可以增加飼料在瘤胃中的滯留時(shí)間，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率，但因適口性差需要與飼糧混合飼喂[18]。另外，我們對(duì)試驗(yàn)牛產(chǎn)后體重和消化性能的研究結(jié)果顯示，第40、100天，丙二醇組的體重及對(duì)干物質(zhì)的消化率也顯著高于纖維素酶組和對(duì)照組。這些結(jié)果一致地說(shuō)明飼糧添加丙二醇相比纖維素酶更有助于產(chǎn)后母牛對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用以及體重的恢復(fù)。

血液GLU濃度降低后，體脂開(kāi)始大量動(dòng)員以彌補(bǔ)能量的入不敷出，這時(shí)血液NEFA濃度會(huì)迅速升高，其中少部分被乳腺產(chǎn)奶利用，大部分則被運(yùn)送至肝臟[19]。本試驗(yàn)中，試驗(yàn)組血清NEFA濃度也總體呈下降趨勢(shì)，而對(duì)照組血清NEFA濃度則呈先上升后下降的趨勢(shì)。在產(chǎn)后第1、20、40及60天這4個(gè)時(shí)間點(diǎn)，對(duì)照組血清NEFA濃度顯著高于丙二醇組，而纖維素酶組濃度雖低于對(duì)照組，但只有在產(chǎn)后的第20天出現(xiàn)顯著差異。說(shuō)明丙二醇及纖維素酶的使用相比對(duì)照組緩解了能量負(fù)平衡導(dǎo)致的體脂進(jìn)一步動(dòng)員，且以丙二醇的效果更佳。

NEFA進(jìn)入肝臟后首先經(jīng)脂酰輔酶A合成酶作用變成脂酰輔酶A再進(jìn)行進(jìn)一步代謝，主要途徑有：1)被徹底氧化成二氧化碳，所產(chǎn)生的能量被肝臟吸收利用；2)部分氧化生成KET，被運(yùn)送至肝臟外的肌肉、骨骼等外周組織進(jìn)而被利用；3)再酯化形成TG、磷脂或CHO等，用于脂蛋白的合成，轉(zhuǎn)移到肝臟外組織進(jìn)行利用[20]。當(dāng)NEFA產(chǎn)生太多太快，同時(shí)肝臟利用NEFA的能力有限，導(dǎo)致過(guò)多的NEFA轉(zhuǎn)化為KET，或者合成TG存儲(chǔ)在肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞，導(dǎo)致脂肪肝的發(fā)生[21]。而肝臟脂肪的大量蓄積則會(huì)進(jìn)一步損害肝臟功能，降低NEFA進(jìn)入三羧酸循環(huán)和參與脂蛋白的合成和分解的作用，進(jìn)而導(dǎo)致更嚴(yán)重的酮病和脂肪肝，這樣就造成酮病和脂肪肝的惡性循環(huán)，而KET在血液、乳汁、尿液中積聚更加劇了能量負(fù)平衡[22]。本試驗(yàn)中，尿液KET的濃度變化呈波動(dòng)性下降的趨勢(shì)，且試驗(yàn)組與對(duì)照組出現(xiàn)了一定程度的差異，說(shuō)明隨著時(shí)間的延伸奶牛逐漸從能量負(fù)平衡中恢復(fù)且試驗(yàn)組恢復(fù)的較好；另外，各組血清TG濃度呈上升趨勢(shì)，其中丙二醇組上升較少，對(duì)照組上升較多。在產(chǎn)后的第20、40和60天，各組間血清TG濃度出現(xiàn)了顯著差異且以對(duì)照組最高，可能與以上時(shí)間點(diǎn)各組間血清NEFA濃度的顯著差異有關(guān)。Kaske[23]報(bào)道反芻動(dòng)物肝臟TG的合成前體主要是來(lái)自血液中的NEFA，肝臟TG濃度與血液NEFA濃度存在著正相關(guān)。王聰?shù)萚14]報(bào)道，通過(guò)對(duì)圍產(chǎn)期奶牛飼喂丙二醇可以顯著降低血清TG濃度，加強(qiáng)了糖異生作用，這與本研究結(jié)果相一致。

此外，本試驗(yàn)中對(duì)照組血清HDL-C濃度也比試驗(yàn)組高，并在試驗(yàn)的后期出現(xiàn)了顯著差異。HDL-C具有清潔疏通動(dòng)脈的功能，促進(jìn)脂類(lèi)代謝的作用，這說(shuō)明伴隨著試驗(yàn)組丙二醇和纖維素酶的使用，肝臟代謝脂肪的強(qiáng)度得到緩解，而對(duì)照組仍處于較高水平。另外，對(duì)照組后期血清LDL-C濃度較高，這加大了其動(dòng)脈硬化的風(fēng)險(xiǎn)[24]，也說(shuō)明肝臟脂肪的代謝負(fù)荷較高，不能及時(shí)將多余的脂肪代謝轉(zhuǎn)運(yùn)至體外，導(dǎo)致能量負(fù)平衡恢復(fù)期的進(jìn)一步延長(zhǎng)。

4 結(jié) 論

飼糧中添加0.5%的丙二醇制劑和0.1%纖維素酶制劑可以有效地改善奶牛產(chǎn)后尿液酮體、血清葡萄糖等血液生化指標(biāo)，緩解奶牛產(chǎn)后能量負(fù)平衡，且以添加0.5%的丙二醇制劑作用效果更佳。

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