水公牛和荷斯坦奶公牛養分消化、瘤胃發酵及血液生化指標的比較研究

王宇，鄭欣怡，古青弘，鄭文金，林波，申軍士*

(1. 南京農業大學動物科技學院消化道微生物研究室/江蘇省消化道營養與動物健康重點實驗室/國家動物消化道營養國際聯合研究中心，江蘇 南京 210095；2. 廣西大學動物科學技術學院，廣西 南寧 530005)

隨著經濟快速發展，飲食結構不斷改善，人們對牛肉產量與質量有了更高要求，但牛肉供應能力有限，導致牛肉供需差距不斷加大。2022年，我國屠宰肉牛約3 010萬頭，年度牛肉進出口貿易量合計約268.96萬噸，比2021年度增加35.70萬噸。牛肉凈進口量268.95萬噸，比2021年增加了35.70萬噸[1]。根據國家統計局數據，2021年中國肉類消費中牛肉占比達11.6%，僅次于豬肉和禽肉。水牛具有乳、肉、役多種經濟用途，飼養方便，養殖成本低，被國際糧農組織認為是最具有開發潛力和價值的家畜[2]，我國存欄量居世界第三[3]。在我國，荷斯坦奶牛及其雜交后代是主要的奶牛品種，約占我國奶?？倲档?0%[4]，但其奶公牛的資源一直未得到重視，若能將其公牛充分利用，不僅能緩解國際市場上牛肉供應不足的緊張局面，而且可以滿足廣大消費者對高品質牛肉的需求[5]。國內外對兩種牛單獨研究居多[6-8]，也有Puppo等[9]研究發現，在飼喂精粗比50：50的飼糧情況下，水牛對有機物、中性洗滌纖維物質的消化率顯著低于奶牛，粗蛋白消化率相近。王其炎[10]研究表明，在飼喂同種混合青貯飼料的情況下，育成階段的水牛表現出了耐粗飼的特性，粗蛋白和干物質消化率低于奶牛，兩個組總揮發性脂肪酸差異不顯著。為進一步探究二者差別，本文通過對水公牛與荷斯坦奶公牛瘤胃發酵參數、養分表觀消化率及血液生化指標的比較研究，分析二者在養分攝入、瘤胃發酵環境、消化能力等方面的差異，以期為科學飼養水公牛和荷斯坦奶公牛，提高二者生產性能和經濟效益提供理論依據和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及基礎設計

試驗選取健康狀況良好的15月齡(507.6±44.6)kg水公牛和12月齡(477.8±27.3)kg荷斯坦奶公牛各6頭，單欄飼養，試驗動物均來自于廣西泰民興牧業有限公司。試驗牛每日飼喂兩次相同日糧。試驗預試期16 d，采樣期6 d。

1.2 飼養管理及日糧

在整個試驗期，飼喂試驗牛以象草為粗飼料，精粗比為50∶50的全混合日糧，其日糧組成及營養水平見表1。每天飼喂兩次(07：00和17：00)，自由采食，記錄采食量。全天保證潔凈的飲水供給及干凈衛生的飼養環境。

表1 日糧組成及營養成分(干物質基礎)

1.3 樣品的采集

在采樣期最后1 d晨飼前，用瘤胃導管經口腔采集水公牛和荷斯坦奶公牛的瘤胃液，用4層紗布過濾后分裝保存，測定瘤胃發酵參數。

試驗期間每天記錄兩組牛飼料的飼喂量及剩料量，根據采食量及飼料中養分含量計算日均養分攝入量。試驗結束前連續4 d，采用點收糞法每天收集糞樣，混合均勻，按照糞樣重的10%加入10%的硫酸固氮混合均勻后65 ℃烘干后粉碎，過40目篩，之后放入自封袋保存，每個自封袋上標注有該頭牛的編號。

采集試驗牛的血液，測定相關血液生化指標。在試驗最后1 d晨飼前用一次性真空采血管對試驗牛進行頸靜脈采血，各采10 mL，血樣靜置后3 000 r/min離心15 min，用移液槍移取1 mL血清轉移至新的離心管，并在-20 ℃冰箱保存待測。

1.4 指標測定

1.4.1 測定瘤胃發酵參數

獲得瘤胃濾液后立即在常溫條件下測定不同試驗牛瘤胃液pH值，剩余內容物于-20 ℃保存。氨態氮濃度參照Chaney和Marbach[11]的方法，以氯化銨為標準品，用比色法測定；揮發性脂肪酸濃度參考申軍士等[12]的氣相色譜法測定。

1.4.2 測定養分表觀消化率

采用2 mol/L鹽酸不溶灰分(AIA)作為內源指示劑測定日糧營養物質表觀消化率，測定方法參見GB/T 23742—2009《飼料中鹽酸不溶灰分的測定》。采用GB/T 6435—2014《飼料中水分的測定》測定水分，計算干物質含量；根據張麗英[13]的試驗方法，測量粗蛋白的含量；采用Van Soest[14]的濾紙袋法測定中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維；采用GB/T 6433—2006《飼料中粗脂肪的測定》測定粗脂肪含量。根據飼糧和糞樣中AIA含量計算飼料養分表觀消化率，公式如下：

1.4.3 測定血液生化指標

血樣采用全自動生化分析儀測定，測定指標包括：丙氨酸氨基轉移酶、天冬氨酸氨基轉移酶、總蛋白、白蛋白、球蛋白、白蛋白/球蛋白、堿性磷酸酶、γ-谷氨?；D移酶、尿素、血糖、總膽固醇、甘油三酯。

1.5 數據統計與分析

測定的數據先用Excel 2010做成表格，然后再用IBM SPSS Statistics 22對試驗數據進行組間差異顯著性分析。P<0.01表示差異極顯著，P<0.05表示差異顯著，0.05≤P<0.10表示有差異顯著的趨勢。

2 結果與分析

2.1 瘤胃發酵參數

由表2可知，水公牛組瘤胃pH值顯著高于荷斯坦奶公牛組(P<0.05)，而瘤胃總揮發性脂肪酸、乙酸、丁酸、異戊酸和戊酸濃度顯著低于荷斯坦奶公牛組(P<0.05)。兩組牛瘤胃液氨態氮、丙酸和異丁酸濃度無顯著差異(P>0.05)。

表2 水公牛和荷斯坦奶公牛瘤胃發酵參數

2.2 日糧養分攝入量與表觀消化率

由表3可知，荷斯坦奶公牛對飼糧中干物質、有機物、粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗脂肪的養分攝入量都極顯著高于水公牛(P<0.01)。在表觀消化率方面，水公牛粗蛋白表觀消化率顯著高于荷斯坦奶公牛(P<0.05)，粗脂肪表觀消化率有高于荷斯坦奶公牛的趨勢(P=0.057)，但兩組牛干物質、有機物、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維的表觀消化率并無顯著差異(P>0.05)。

表3 水公牛和荷斯坦奶公牛養分攝入量及全腸道表觀消化率

2.3 血液生化指標

由表4可知，水公牛組血液中丙氨酸氨基轉移酶、天冬氨酸氨基轉移酶、白蛋白、堿性磷酸酶、尿素、甘油三酯濃度和白蛋白/球蛋白均極顯著高于荷斯坦奶公牛組(P<0.01)；而水公牛組血樣中總蛋白、球蛋白、總膽固醇濃度均極顯著低于荷斯坦奶公牛組(P<0.01)；兩組牛血樣中γ-谷氨?；D移酶、血糖濃度差異不顯著(P>0.05)。

表4 水公牛組與荷斯坦奶公牛組血液生化指標

3 討論

3.1 水公牛和荷斯坦奶公牛瘤胃發酵參數比較

瘤胃作為反芻動物特有的消化器官，其內環境的穩態對反芻動物的健康至關重要。瘤胃pH值是衡量瘤胃內環境穩定和反映瘤胃發酵狀況的重要指標[15]，而瘤胃pH值與采食量、瘤胃中揮發性脂肪酸等因素密切相關[16]。本試驗中，與水公牛相比，荷斯坦奶公牛的采食量升高，使其瘤胃中的可發酵碳水化合物增加。更多的發酵活動增加了瘤胃中揮發性脂肪酸的產生和積累[17]，這也是荷斯坦奶公牛的瘤胃pH值有所下降的原因之一。此結果與王其炎[10]的研究結果不一致，可能是因為試驗用牛生理階段及日糧組成不同所致。氨態氮是飼糧蛋白質在瘤胃中降解的產物，也是微生物合成微生物蛋白的重要氮源，在一定程度上可以反映瘤胃對含氮物質降解、利用及排出之間所達到的平衡狀況[18]。乙酸和丁酸是反芻動物的主要供能物質，通常與機體能量代謝密切相關。瘤胃中乙酸和丁酸含量的增加不僅可以改變瘤胃的發酵模式，用于脂肪酸合成，還能提高反芻動物的能量代謝效率，降低能量損失[19-21]。荷斯坦奶牛的乙酸和丁酸含量顯著更高，暗示荷斯坦奶牛的增重潛力高于水公牛。

3.2 水公牛和荷斯坦奶公牛日糧養分攝入及表觀消化率比較

反芻動物采食量受年齡、飼料成分及特性等多種因素的影響。在本試驗日糧條件下，荷斯坦奶公牛組的養分攝入量顯著高于水公牛組，這可能是受到試驗條件的限制，沒有考慮到兩組牛的生理階段，荷斯坦奶公牛組處于12月齡，而水牛組處于15月齡，荷斯坦奶公牛處于快速生長發育的階段，因此需要更高的采食量以滿足較快的生長發育速度和機體正常的運行。此外，薛白等[22]的研究也表明，荷斯坦奶牛干物質采食量與日糧精粗比成正比，而作為長期役用的水牛，則可能更喜食纖維含量高的飼糧。日糧養分表觀消化率能夠反映飼料中營養成分被動物機體消化利用的程度，也受多種因素的影響，如日糧成分、瘤胃內微生物種類及動物品種等[23]。本試驗表明兩組牛在相同飼糧的飼喂條件下，除粗蛋白、粗脂肪外，其余物質的表觀消化率兩組牛并無顯著差異。利用采食量和表觀消化率進行計算，可以得到在較高精粗比的日糧條件下，荷斯坦奶公牛對于干物質、有機物、粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗脂肪這些營養物質的消化量大于水公牛。荷斯坦牛環境適應力差，皮毛更薄，需要更多的能量進行維持需要，可能是造成此結果的原因之一[24]。

在瘤胃內，可降解粗蛋白會被微生物蛋白酶降解成氨，一部分用于合成菌體蛋白，一部分則被瘤胃吸收[25]。水公牛粗蛋白的消化率顯著高于荷斯坦奶公牛，可能是由于水牛瘤胃內的蛋白分解菌——反芻獸新月牙形單胞菌數量多于奶牛[26]，使其能更高效地消化降解粗蛋白。水公牛粗脂肪消化率有高于荷斯坦奶公牛的趨勢，可能由于水公牛組厚壁菌與擬桿菌的比值較荷斯坦牛更高[10]，其高比值更有利于脂肪的消化累積[27-28]。另外，二?；视王；D移酶(DGAT)是脂肪合成過程中的重要酶，其類型之一的DGAT1對腸脂肪吸收、脂蛋白集合等過程中發揮重要作用，研究表明[29]水牛血清中DGAT1的活性顯著高于荷斯坦奶牛，這與水公牛粗脂肪消化率高也有一定的聯系。Shakarami等[30]研究表明水牛瘤胃總微生物體外纖維消化活性高于荷斯坦奶牛，更耐粗飼，但是Puppo等人[9]的研究發現在同樣飼喂精粗比50∶50的飼糧時，水牛瘤胃微生物數量多于荷斯坦牛，其對于干物質和纖維素的消化率卻不如荷斯坦牛，與本研究結果不一致，可能是由于日糧組成及試驗用牛生理階段差異所致。

3.3 水公牛和荷斯坦奶公牛血液生化指標比較

血液生化指標能直接反映動物機體的生命活動和健康狀況。丙氨酸氨基轉移酶和天冬氨酸氨基轉移酶是動物體內最重要的兩種轉氨酶，通常在血液中低水平存在，其含量的高低能在一定程度上反映出動物的健康狀況[31]。水公牛組谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶含量顯著比荷斯坦奶公牛組高，說明在本試驗條件下，荷斯坦奶公牛組肝臟狀態可能較水公牛組更好，這種差異也可能來自于品種不同。血液中白蛋白、球蛋白、白蛋白/球蛋白的含量則與動物體內的各種免疫密切相關[32]，球蛋白含量能反映機體免疫能力和蛋白質代謝能力的強弱，球蛋白含量升高，說明蛋白質代謝能力加強，免疫力得到提高，白蛋白/球蛋白升高說明球蛋白數量下降而降低機體免疫機能，反之則提高免疫系統機能[33]。本試驗兩組牛，均處于良好健康狀態下，白蛋白、球蛋白、白蛋白/球蛋白的含量顯著差異，可能由于牛品種本身的影響，也有可能是在相同飼養條件下，荷斯坦奶公牛組的免疫能力稍強于水公牛組。血液中總蛋白能反映動物機體蛋白質代謝情況，總蛋白與動物日糧蛋白質攝入量和內源蛋白質分解代謝有關[34]。本試驗中荷斯坦奶公牛對粗蛋白的攝入和消化的量均高于水公牛，血液中總蛋白含量也高于水公牛。尿素則在一定程度上反映出動物體內氮能源物質的沉積與利用[35]，動物機體氨基酸平衡時，血液中尿素含量會降低，此時動物體內蛋白質的分解也下降，但對蛋白質的合成和利用更好[36]。結合兩組試驗牛瘤胃的氨態氮濃度，根據Puppo等[9]的研究，牛瘤胃中氨氮濃度高，氨態氮會被運送到肝臟，導致血氨濃度上升，也會使血液中尿素含量上升。通過對兩組試驗?？偟鞍缀湍蛩刂笜说膶Ρ?，可以分析出荷斯坦奶公牛體內蛋白質含量處于更加平衡的狀態。此外，荷斯坦奶公牛組血液中總膽固醇含量高于水公牛組，根據崔秋佳等[37]的研究，說明與水公牛相比，飼料能量在荷斯坦奶公牛體內經過轉化后剩余更多，多余的能量轉化為脂肪儲存起來，脂肪分解導致膽固醇含量增加。

4 結論

在本試驗條件下，荷斯坦奶公牛養分攝入量以及瘤胃乙酸、丁酸等揮發性脂肪酸產量大于水公牛，具有較好的增重潛力。若進一步深入研究水公牛和荷斯坦奶公牛瘤胃發酵能力的差異原因，可從水公牛和荷斯坦奶公牛瘤胃微生物菌系方面探究。