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硒和维生素E对肉牛养分表观消化率、氮平衡、能量代谢及血液生化指标的影响

2020-06-24 来源:九壹网
动物营养学报2013,25(6):1219—1228 Chinese Journal of Animal Nutrition doi:10.3969/j.issn.1006-267x.2013.06.013 硒和维生素E对肉牛养分表观消化率、氮平衡、 能量代谢及血液生化指标的影响 张拴林 袁霞 徐亚光 聂玉梅 武晋孝。 程建国 杨致玲 黄应祥 (1.山西农业大学动物科技学院,太谷030801;2.山西省饲料兽药监察所,太原030027) 摘 要:本试验旨在研究硒和维生素E对肉牛养分表观消化率、氮平衡、能量代谢及血液生化 指标的影响。选用4头5岁、平均体重(500 4-20)kg的装有永久性瘤胃瘘管的西门塔尔阉牛, 采用4 x 4双因素随机设计,在饲粮中分别添加0、0.1、0.2和0.3 mg/kg硒和0、30、60和 90 IU/kg的维生素E,共形成l6组饲粮,硒水平(mg/kg)/维生素E水平(IU/kg)分别为0/0(1 组)、0.1/0(2组)、0.2/0(3组)、0.3/0(4组)、0/30(5组)、0.1/30(6组)、0.2/30(7组)、 0.3/30(8组)、0/60(9组)、0.1/60(10组)、0.2/60(1l组)、0.3/60(12组)、0/90(13组)、 0.1/90(14组)、0.2/90(15组)、0.3/90(16组)。检测肉牛养分袁观消化率、氮平衡、能量代谢 和血液生化指标的变化。结果表明:1)14组饲粮有机物表观消化率显著高于l组(P<0.05),8 组粗蛋白质和干物质表观消化率显著高于l组(P<0.05),l1和12组粗脂肪表观消化率显著 或极显著高于l、2和3组(P<0.05或P<0.O1),8、l2和l4组的无氮浸出物表观消化率显著 高于1组(P<0.05),各组中性洗涤纤维表观消化率差异不显著(P>0.05),4、7、8、12和14组 的酸性洗涤纤维表观消化率显著高于l组(P<0.05)。2)8组的可消化氮显著高于l组(P< 0.05),4、8和14组的沉积氮显著高于l、2、5和9组(P<0.05)。3)添加硒和维生素E对粪能、 气体能和沉积能无显著影响(P>0.05),4和8组的消化能和代谢能显著高于2组(P<0.05)。 4)添加硒和维生素E对血清葡萄糖、总蛋白、尿素氮含量影响不显著(P>0.05),4、8和12组的 白蛋白含量和谷胱甘肽过氧化物酶活性显著高于l组(P<0.05),谷丙转氨酶活性显著或极显 著高于其余组(P<0.05或P<0.O1),8、l2、l3和14组的谷草转氨酶活性显著高于其余组 (P<0.05),l、9和l3组的甲状腺素含量显著高于其余组(P<0.05),12组的三碘甲腺原氨酸 含量显著高于除4、8和l5组外的其余组(P<0.05)。综上所述,添加硒和维生素E提高了饲粮 养分表观消化率,促进了氮平衡和能量代谢,硒和维生素E的适宜添加水平分别是0.3 mg/kg、 30 IU/kg。 关键词:硒;维生素E;表观消化率;氮平衡;能量代谢;生化指标;西门塔尔阉牛 中图分类号:¥823 文献标识码:A 文章编号:1006-267X(2013)06—1219.10 硒和维生素E都是动物必需的营养素,维生 素E可防止细胞生物膜系统不饱和脂肪酸被氧化 破坏,硒可通过消除脂质过氧化物而保护其免受 损害,两者在生物抗氧化性方面具有互补作用 。 域,全省有71.7%的县(市)饲草料中硒含量低于 0.05 mg/kg ,因此,在畜禽饲粮oe¥t,充硒对于山 西畜牧业持续健康发展具有重要的意义。体外培 养试验结果表明,以亚硒酸钠为硒源的饲粮硒水 山西属于全国从东北到西南缺硒带中的中心区 收稿日期:2012—12~11 平为0.2—0.5 mg/kg时可显著提高纤维素消化 基金项目:山西省科技攻关项目(20080311038);山西省现代农业产业技术体系建设专项资金资助(714198) 作者简介:张拴林(1964一),男,山西泽州人,教授,硕士生导师,博士,主要从事反刍动物营养与饲料科学研究。E-mail:shuanlinzhang@ 126.COIll 动物营养学报 率,超过5 mg/kg时则显著降低。。 。当饲粮硒水 平为0.3 mg/kg(以亚硒酸钠为硒源)时-4 J,牛饲 粮有机物(OM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、无 要量作了大幅度调整,建议采食贮存牧草的泌乳 牛为20 IU/kg,干奶期母牛和分娩前60天的青年 母牛为80 IU/kg¨ 。有资料证明,硒和维生素E 氮浸出物(NFE)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗 涤纤维(ADF)的表观消化率显著提高,沉积氮及 氮的生物利用率也以0.3 mg/kg组较高。在西门 塔尔牛饲粮中分别添加0.3和0.6 mg/kg的蛋氨 酸硒和硒酵母,添加蛋氨酸硒显著提高了饲粮 OM、CP、EE、NDF和ADF的表观消化率,硒酵母 则显著提高了可消化氮和沉积氮的水平,同时提 协同在提高机体抗体水平及防治自由基对机体侵 害方面所发挥的作用大于两者分别作用之和l1'H J, 增加维生素E添加量可减少硒的需要量,增加硒 添加量可减少维生素E的需要量 。当硒和维生 素E添加量不适宜时,养分之间失衡,由于硒的需 要量与中毒极限量之间差异不大 ,易造成硒过 量中毒,且引起地表水与饮用水污染而危及人类 食物链。本试验在肉牛的饲粮中添加0~ 0.3 mg/kg的硒和0~90 IU/kg维生素E,探讨其 高了血清中白蛋白(ALB)含量 。董卫星等 研究表明在奶牛饲粮中添加0.15 mg/kg的硒和 5 000 IU/d的维生素E以及0.30 mg/kg硒和 10 000 IU/d的维生素E时,显著提高了谷胱甘肽 对饲粮养分表观消化率、氮平衡、能量代谢及血液 生化指标的影响,为在养牛生产实践中安全、有效 过氧化物酶(GSH.Px)活性和机体抗氧化能力,降 低了活性氧水平。王治华等 研究发现,补充 0。30 mg/kg硒和150 IU/d的维生素E可显著提 高产奶量,但王芳等 认为添加0.5 mg/kg硒和 100 IU/kg的维生素E对产奶量、乳脂率和乳蛋白 率等均无影响。张拴林等 ¨ 研究发现补充 0.30 mg/kg硒和0 IU/d的维生素E、0.30 mg/kg 和经济地利用硒和维生素E提供理论依据。 1材料与方法 1.1试验动物与试验设计 选用4头装有永久性瘤胃瘘管,年龄5岁,平 均体重为(500±20)kg的西门塔尔阉牛,采用4× 4双因素随机设计。硒(以亚硒酸钠为硒源,分析 纯,含量≥97%)的4个添加水平分别是0、0.1、 0.2和0.3 mg/kg,维生素E(生化试剂,含量≥ 50%)的4个添加水平分别是0、30、60和 硒和30 IU/d的维生素E及0.30 mg/kg硒和 60 IU/d的维生素E不仅显著提高了产奶量,也显 著提高了乳脂率,还有利于瘤胃发酵和尿嘌呤衍 生物含量的提高。由于不同地区土壤乃至饲料原 料中硒和维生素E含量存在差别,同时使用不同 的硒源及不同的添加水平等都会影响试验结论, 因此,研究硒和维生素E对饲粮养分消化率、氮平 衡等的影响是区别认识上述问题的前提。NRC (1996)对肉牛和奶牛硒的推荐量分别为0.1~ 0.3 mg/kg和0.3 mg/kg ,而后对维生素E的需 90 IU/kg,共分为l6个组(表1)。试验分为4阶 段,每阶段进行4个组的试验,按4×4拉丁方设计 实施,每个阶段包括4期。I期为l、6、ll和16组 的试验;II期为4、5、10和l5组的试验;11I期为3、 8、9和l4组的试验;IV期为2、7、12和13组的试 验。每期包括预试期10 d,正试期5 d。 表1试验分组 Table l Grouping of the test 1.2试验饲粮和饲养管理 按照约1.3倍的维持营养需要(CP为1.2 倍,综合净能根据饲粮组成经计算为1.4倍)设计 饲粮 ,基础饲粮组成及营养水平见表2。日进 6期 张拴林等:硒和维生素E对肉牛养分表观消化率、氮平衡、能量代谢及血液生化指标的影响 食量为9.0 kg[干物质(DM)基础],每日采食精 料补充料3.0 kg,玉米青贮6.0 kg。试验期日喂2 次(07:00、l9:00),单槽饲养,采取先精后粗的饲 喂顺序,自由饮水。 表2 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 2 Composition and nutrient levels of the basal diet f DM basis) % 原料Ingredients 玉米青贮Corn silage 玉米Corn 含量Content 66.50 24.79 营养水平Nutrient levels。’ 综合净能NE f/(MJ/kg) 粗蛋白质CP 含量Content 5.41 7.82 麦麸Wheat bran 豆粕Soybean meal 2.35 1.00 中性洗涤纤维NDF 酸性洗涤纤维ADF 58.01 29.83 棉籽粕Cottonseed meal 菜籽粕Rapeseed meal 石粉Limestone 食盐NaC1 预混料Premix“2.48 1.47 0.50 0.34 0.67 钙Ca 总磷TP 硒Se/(mg/kg)维生素E Vitamin E/(IU/kg) 0.67 0.48 0.07 3.35 合计Total 100.00 预混料为每千克饲粮提供The premix provided the following per kilogram of het diet:VA 3 000 IU,VD l 200 IU,Fe 30 mg,Cu 8 mg,Zn 30 mg,Mn 40 mg,1 0。25 mg,Co 0.1 mg。 。’综合净能为计算值,其余营养水平为实测值。NE f was a calculated value,while he tother nutrient levels were measured values. 1.3样品采集及分析 1.3.1采食量测定及分析 试验期间每天记录采食量和剩草料量,每期 每天按比例采集精料补充料和玉米青贮样品,结 行分析,检测器为离子火焰化检测器(FID);色谱 柱为3 ITlm×2 m的5 A分子筛色谱柱;工作柱温 90℃,进样口温度100 oC,检测器工作温度 150 oC,载气为高纯氮气,流速23 mL/min;氢气流 束后混合均匀,测定总能(GE)、DM、OM、CP、EE、 粗纤维(CF)、NDF、ADF、钙(Ca)和磷(P)的 含量。 速40 mL/min,空气流速400 mL/min;进样量 l mL。CO 和O 浓度采用1906型工业气体分析 仪进行测定。 1.3.2排粪量测定及分析 1.3.5血液采集及分析 正试期每天收集粪便于带盖的塑料桶中并记 录排粪量,按总量的2%采集粪样2份,l份用于鲜 粪定氮,另l份加入酒石酸溶液于65—70℃干 燥,测定初水分,制成风干样品,每期结束后混合 均匀供测定,测定指标同1.3.1。 1.3.3排尿量测定及分析 每阶段正试期结束当天早饲前颈静脉采血 40 mL,3 000 r/min离心15 min制备血清,于 一20℃低温冰柜保存备用,用于测定血清葡萄糖 (GLU)、ALB、总蛋白(TP)、尿素氮(UN)、甲状腺 素(T )、三碘甲腺原氨酸(T。)含量以及谷草转氨 酶(GOT)、谷丙转氨酶(GPT)和GSH—Px活性。 1.3.6测定方法 正试期每天收集尿,测量体积后记录排尿量, 按总量的2%采样并低温保存,每期结束后把尿样 混合,测定GE和氮含量。 1.3.4气样采集及分析 每阶段采用呼吸面具采气装置进行气体采 集m 。每天采气4次,分别为O6:00(代表饲前 DM、OM、CP、EE、CF、Ca、P的含量采用常规 实验室方法分析 19],NDF、ADF含量采用Van So— est方法测定[20 3。GE采用XYR—lC微机氧弹式 热量计测定 。血清中的GLU、ALB、TP、UN含 量以及GOT、GPT和GSH—Px活性测定按照试剂 盒的说明采用比色法测定;血清中T 、T。含量按 1 h)、12:00(代表日间休息状态)、20:00(代表饲 后l h)和24:00(代表夜间休息)。每次采集 10 min ’培 采气时记录牛舍温度,以便进行产热 。照试剂盒说明,采用^y一计数仪测定,所用试剂盒 为原子高科股份有限公司生产。 量计算。甲烷浓度利用GC一2010气相色谱仪进 动物营养学报 1.4计算公式 饲粮某养分表观消化率(%)=i00×(饲粮 某养分的食入量一粪中某养分的排出量)/ 饲粮某养分的食入量; 氮沉积=食人氮一粪氮一尿氮; 产热量(kJ)=16.18×氧气+5.02× 二氧化碳一2.17×甲烷一5.99×尿氮量 ; 率以8组显著高于l组(P<0.05),ll和l2组EE 表观消化率显著或极显著高于l、2和3组(P< 0.05或P<0.01),8、12和l4组的NFE表观消化 率显著高于1组(P<0.05),各组NDF的表观消 化率差异不显著(P>0.05),4、7、8、12和l4组的 ADF表观消化率显著高于1组(P<0.05)。随着 硒和维生素E添加水平的提高,所有养分的表观 消化率呈提高趋势。 2.2硒和维生素E对肉牛氮平衡的影响 由表4可知,随着硒和维生素E添加水平的 沉积能=食入能一粪能一尿能一气体能一产热量。 1.5数据处理及统计分析 试验数据应用SAS 7.05进行方差分析和 SSR多重比较。 提高,采食氮无显著变化(P>0.05)。8、12和13 组的粪氮显著低于l组(P<0.05),4、8、14和15 组尿氮显著或极显著低于l3组(P<0.05或P< 0.01),l4组尿氮同时显著低于5、9和10组(P< 0.05),8组的可消化氮显著高于1组(P<0.05), 4、8和l2组的沉积氮显著高于l、2、5和9组(P< 0.05)。 2 结 果 2.1 硒和维生素E对肉牛养分表观消化率的 影响 由表3可知,饲粮OM的表观消化率以14组 显著高于1组(P<0.05),CP和DM的表观消化 表3硒和维生素E对肉牛养分表观消化率的影响 Table 3 Effects of selenium and vitamin E on nutientr apparent digestibility of beef cattle % 同列数据肩标相邻字母表示差异显著(P<0.05),相间字母表示差异极显著(P<0.01),相同或无字母表示差异不显 著(P>0.05)。下表同。 Values in the sanle column wih tadjacent letter superscripts mean signiifcant difference(P<0.05),and wiht alternate letter superscripts mean signiifcant difference(P<0.01),while wiht the same or no letter superscripts mean no signiifcant difference (P>0.05).The same as below. 6期 张拴林等:硒和维生素E对肉牛养分表观消化率、氮平衡、能量代谢及血液生化指标的影响 1223 2.3硒和维生素E对肉牛能量平衡的影响 由表5可知,随着硒和维生素E添加水平的 提高,采食总能无显著变化(P>0.05),添加硒和 维生素E对粪能、气体能和沉积能均无显著影响 (P>0.05),但有降低粪能的趋势。4和8组的消 化能和代谢能显著高于2组(P<0.05),13组的 尿能显著低于1、5和12组(P<0.05),6组的产 热能显著高于2和3组(P<0.05)。 表4硒和维生素E对肉牛氮平衡的影响 Table 4 Effects of selenium and vitamin E on nitrogen balance of beef cattle g/d 1224 动物营养学报 25卷 2.4硒和维生素E对肉牛血液生化指标的影响 高于其余组(P<0.05或P<0.01),8、12、13和 由表6可知,添加硒和维生素E对各组血清 GLU、TP和UN含量影响不显著(P>0.05),但 TP含量有提高的趋势,UN含量有降低的趋势。 4、8和l2组的ALB含量和GSH—Px的活性显著高 于1组(P<0.05),而GPT的活性显著或极显著 14组的GOT活性显著高于其余组(P<0.05),1、 9和l3组的T 含量显著高于其余组(P<0.05), l2组的T。含量显著高于除4、8和15组除外的其 余组(P<0.05)。 表6硒和维生素E对肉牛血液生化指标的影响 Table 6 Effects of selenium and vitamin E on blood biochemical indices of beef cattle 6期 张拴林等:硒和维生素E对肉牛养分表观消化率、氮平衡、能量代谢及血液生化指标的影响 1225 击,硒则阻断自由基的致病作用,使细胞膜功能得 3 讨 论 3.1 硒和维生素E对肉牛养分表观消化率的 影响 以正常的发挥;同时维生素E可以通过嘧啶碱基 参与DNA的生物合成过程 ,可能促进瘤胃细 菌的分裂,两者不仅促进瘤胃细菌的生长、繁殖, 本研究中试验牛的年龄为5岁,4—6岁是奶 而且促进瘤胃细菌分泌纤维素分解酶等其他酶 类,除此之外,两者可能还通过抗氧化性能保护了 瘤胃细菌分泌的酶的活性。养分在瘤胃中降解率 牛达到生产性能高峰期的阶段 引,消化力处于正 常年龄段,不会影响饲粮养分的表观消化率,对奶 牛和肉牛的生产实践具有一定代表性。本研究中 饲粮养分表观消化率、沉积氮以8和l2组较高,单 就添加硒而言,已证实0.2 mg/kg的硒对饲粮 ADF和NDF表观消化率没有任何影响,而 0.3 mg/kg的硒促进了瘤胃微生物的生长繁殖,提 高了瘤胃微生物的活性l3 ,提高了饲粮养分消化 率 J。其原因可能是大部分瘤胃细菌属于原核细 胞,无线粒体,具有呼吸作用的电子传递链和ATP 合成酶均位于细胞膜上 ,具有多功能细胞膜,因 的提高可能提高了饲粮养分的消化率。而l6组 较低的原因,可能是两者互补抑制了瘤胃微生物 的生长繁殖,有待进一步证实。 3.2硒和维生素E对肉牛氮平衡和能量平衡的 影响 8和l2组的硒含量为0.3 mg/kg,由于 0.3 mg/kg的硒能促进瘤胃微生物的生长繁殖和 提高瘤胃微生物的活性 ,还能提高饲粮养分消 化率 ,为瘤胃微生物蛋白质的合成提供了较丰 富的可发酵OM,促进了瘤胃微生物蛋白质的合 此,瘤胃细菌细胞膜在瘤胃发酵、能量代谢等方面 具有重要作用;而瘤胃偏酸的内环境可能对瘤胃 细菌膜不太有利,就硒和维生素E两者综合而言, 维生素E可以保护瘤胃细菌质膜免受自由基的攻 成,使到达小肠的蛋白质总量增加,改善了氮平 衡,使沉积氮增加;这还可以从粪氮总量下降、可 消化氮总量和血清ALB含量增加、血清UN含量 动物营养学报 降低上得以证明,同时已有资料证明8和l2组的 添加水平可以促进瘤胃发酵,使尿嘌呤衍生物含 量显著提高¨ 。 由于饲粮养分消化率提高和到达小肠的蛋白 质总量增加,两者共同作用可能是使饲粮能量利 用率提高的原因。 3.3硒和维生素E对肉牛血液生化指标的影响 硒是GSH—Px的组成成分,同时硒和维生素E 在生物抗氧化性方面具有互补性,因此4、8和l2 组GSH-Px的活性显著提高,而l6组GSH—Px的 活性较低的原因有待进一步证实。 GPT、GOT在氨基酸代谢方面及在蛋白质、脂 肪和糖三者的转换过程中占有极其重要的地位, 是机体代谢过程中的关键酶。正常范围内仅仅由 于细胞的不断更新而释放于血液中,其活性升高 或降低可反映营养物质在体内代谢的变化,超出 正常范围则反映肝脏和心脏的各种损伤,细胞内 酶由于细胞膜的屏障作用而逸出引起。本研究中 的8和12组的GPT和GOT活性显著高于其余 组,说明该水平下的硒和维生素E不仅具有较强 的生物抗氧化功能,避免了肝脏和心脏的损伤,而 且促进了氨基酸的代谢,促进了蛋白质、脂肪和糖 三者的转换。、动物体中有50%以上的硒存在于肌 肉中…,而在人体则大约有1/3的硒存在于肌肉, 尤其是心肌中 。肝脏是维生素E的主要贮存场 所之一,缺乏时肝脏中脂类过氧化作用加强 ,可 能是适量的硒和维生素E能有效保护心脏和肝脏 免受氧化损伤。 血清ALB由肝脏合成,是机体蛋白质来源之 一,TP是ALB和球蛋白之和,可作为蛋白质代谢 的指标。由于8和l2组改善了氮平衡,能有效保 护心脏和肝脏免受氧化损伤,所以显著提高了血 清ALB含量,TP含量也呈升高的趋势。 由于硒与I、Ⅱ、Ⅲ型脱碘酶的活性有密切关 系,3种脱碘酶可维持甲状腺激素代谢的动态平 衡,能将低活性的T 转化为高活性的T。,所以l2 组的L含量最高,依次为8和4组,而低硒的1、 5、9和l3组则相对较低。 4结论 ①饲粮添加硒0.3 mg/kg、维生素E 30 IU/kg提高了DM、CP、NFE和ADF的表观消化 率;并显著提高了可消化氮和沉积氮,降低了粪 氮,促进了氮的正平衡;同时提高了血清中ALB 含量,也提高了GSH—Px、GOT和GPT的活性,促 进了T 向T。的转化。 ②饲粮添加硒0.3 mg/kg、维生素E 0 IU/kg 和硒0.3 mg/kg、维生素E 30 IU/kg有降低粪能的 趋势,显著提高了能量的消化率和代谢率。 ③饲粮中硒和维生素E的适宜添加水平分别 为0.3 mg/kg、30 IU/kg。 参考文献: [1]冯仰廉.反刍动物营养学[M].北京:科学出版社, 2004. 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