摘要：本试验旨在研究不同水平的包被维生素A对奶牛瘤胃发酵特性及营养物质表观消化率的影响。试验采用单因素随机区组试验设计，按照体重、产奶量及胎次相近的原则，将28头奶牛随机分为2组，每组14头，各组在基础饲粮中分别添加110和220 IU/kg BW包被维生素A，基础饲粮精粗比为42:58。预试期15 d，正试期60 d。结果表明：与110 IU/kg BW组相比，220 IU/kg BW组能够显著增加奶牛瘤胃液中维生素A含量和丙酸浓度(P<0.05)，显著提高粗脂肪的表观消化率(P<0.05);包被维生素A 对瘤胃液pH，氨氮和菌体蛋白含量，乙酸、丁酸和总挥发性脂肪酸浓度，乙酸/丙酸以及中性洗涤纤维、钙、磷的表观消化率均无显著的影响(P>0.05)。结果提示，在NRC(2001)推荐量(110 IU/kg BW)基础上，进一步增加包被维生素A水平到220 IU/kg BW，对奶牛瘤胃发酵功能无显著的影响，但可促进奶牛对粗脂肪的消化，增加瘤胃液中维生素A含量和丙酸的浓度。
维生素A是奶牛所必需的脂溶性维生素，是维持动物正常生理代谢所必需的，然而，反刍动物瘤胃中的微生物仅能够合成机体所需的B族维生素和维生素K，而不能合成维生素A，因此，饲粮中补充外源维生素A是奶牛维生素A的主要来源。
维生素A不仅对于宿主动物奶牛是必需的，而且对于其瘤胃内的微生物也很重要。Hino等[1]研究表明，维生素A 的前体物质β-胡萝卜素可以增加瘤胃微生物细胞的数量，增加其对脂肪酸的利用，并且可以通过刺激纤维素分解菌的生长来影响纤维素的消化。然而，一些研究报道指出，维生素A在奶牛瘤胃内有较高的降解率，尤其在高精料饲粮条件下降解率更高[2-4]。一些研究也表明，过瘤胃保护维生素A可保护其通过瘤胃，以避免其在瘤胃内降解，进而提高维生素A的利用效果[5]。因此对维生素A进行过瘤胃保护，对于减缓维生素A在瘤胃内的降解，有效提高其利用效果具有重要的理论与实践价值。本实验室前期研究表明，包被维生素A与未包被的相比，可保护维生素A通过瘤胃，以避免其在瘤胃内降解[6-7];可增加奶牛日产奶量与乳中维生素A含量，增强免疫机能与抗氧化功能[6,8]。尽管过瘤胃保护维生素A可以增加维生素A的瘤胃通过率，但对奶牛瘤胃代谢是否有负面影响?对奶牛营养物质消化率起着什么样的作用?报道较少。本实验室的前期研究结果证实，饲粮中分别添加110、165 IU/kg BW的包被维生素A与添加相应剂量的未包被维生素A相比，对瘤胃发酵功能无显著的负面影响[6]。NRC(2001)提出泌乳奶牛及干奶期奶牛维生素A的需要量为110 IU/kg BW。一些资料也报道，为获得最佳免疫功能与抗氧化功能所需要的维生素A要高于为保证最佳生产性能所需要的维生素A[9]。本实验室的前期研究结果也得出，在NRC(2001)推荐的需要量基础上进一步增加饲粮包被维生素A的添加水平至220 IU/kg，对奶牛产奶性能无显著的影响，但可以增加血清维生素A含量，提高奶牛的抗氧化功能与免疫功能[10];而维生素A作为瘤胃微生物生长代谢所必需的维生素，增加了包被维生素A的添加水平对奶牛瘤胃代谢是否有负面影响?对奶牛营养物质消化率起着什么样的作用?尚未见报道。鉴于此，本试验在前期研究基础之上，通过研究高水平的包被维生素A对奶牛瘤胃发酵特性和营养物质表观消化率的影响，对包被维生素A 的应用效果进行综合评价，为其在奶牛生产中的科学应用提供理论指导。
1 材料与方法
1.1 试验材料
包被维生素A由本实验室将帝斯曼维生素(上海)有限公司生产的维生素A原粉进行包被处理而得。包被维生素A微胶囊采用喷雾干燥法制备，过瘤胃保护率为81.44%。
1.2 试验动物及饲粮
试验选用28头体重(550±50) kg、日产奶量(20.75± 0.50) kg、健康的泌乳中期[泌乳天数为
(150±10) d]荷斯坦奶牛。基础饲粮配制参照我国《奶牛饲养标准》(NY/T34-2004)，精粗比为42:58，其组成与营养水平见表1。
1.3 试验设计与饲养管理
本试验采用完全随机区组试验设计，按照体重、产奶量及胎次相近的原则，将28头奶牛分为2组，每组14头。各组在基础饲粮中按照110和220 IU/kg BW的标准来添加包被维生素A。奶牛于每日05: 30和16: 00饲喂2次，采用全混合日粮饲喂，自由采食，自由饮水，于每日05: 00和17: 00挤奶。预试期15 d，正试期60 d。
1.4 测试指标及方法
1.4.1 瘤胃发酵特性
饲养试验结束时，分别于早晨饲喂饲粮后6 h(11:30)、12 h(17: 30)将专用胃管投入每头奶牛瘤胃中，抽取瘤胃液400 mL左右，将收集到的瘤胃液直接测定pH，然后用4层纱布过滤，将过滤后的溶液以4000 r /min离心15 min后，取上清液0.5 mL置于预先装有4.5 mL 0.2 mol/L的盐酸溶液的采样小瓶中，摇匀，用于测定瘤胃液中氨氮(NH3-N)含量;再另取上清液4.0 mL装入预先装有1.0 mL 25%的偏磷酸-甲酸( 体积比3:1)混合溶液的采样小瓶中，用以测定瘤胃液中挥发性脂肪酸( VFA)浓度;另取瘤胃液10 mL于4 ℃条件下12000 r /min离心20 min，弃去上清液保留沉淀，用0.9%的生理盐水洗涤2次，每次洗涤结束后继续4 ℃条件下12 000 r /min 离心20 min得到微生物组分，然后用蒸馏水定容至10 mL，反复振荡摇匀得到菌体溶液后用于测定菌体蛋白(BCP)含量。剩余溶液-20 ℃保存用来测定维生素A含量。
瘤胃液pH用pHS-3B型酸度计测定;维生素A含量用日立F-7000型荧光分光光度计测定;NH3-N含量的测定参照冯宗慈等[11]的比色方法进行。BCP含量测定参照Cone等[12]的方法对样品进行处理，参照Bradford[13]和宋晓伟等[14]的考马斯亮蓝法进行测定;VFA浓度采用内标法测定。
1.4.2 营养物质表观消化率
分别于正试期开始和结束时采集奶牛饲料样与粪样。粪样采用直肠取粪法于每天的09:00和15: 00进行采集，连续采集5 d。试验采用内源指示剂法测定表观消化率。酸(4N-盐酸)不溶灰分的测定参照《家畜饲养实验指导》[16]和Vogtmann等[17]的方法;中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、钙(Ca)、磷(P)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)含量的测定参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[18]中的方法进行，并通过以下公式来计算各营养物质的表观消化率。
饲料中某营养物质的表观消化率(%)=100-(饲粮中酸不溶灰分含量/粪中酸不溶灰分含量×粪中某营养物质含量/饲粮中某营养物质含量)×100。
1.5 数据处理与分析
试验数据采用Excel 2003进行初步整理统计，利用SAS 9.0软件中的t检验进行差异性检验。其中，P<0.05代表差异显著。
2 结果
2.1 瘤胃发酵特性和瘤胃液维生素A含量
由表2可见，从采食后的各时间点来看，2组瘤胃液pH，NH3-N和BCP含量，乙酸、丁酸、总挥发性脂肪酸(TVFA)浓度以及乙酸/丙酸差异均不显著(P>0.05);但在采食后6 h，220 IU/kg BW组瘤胃液丙酸浓度显著高于110 IU/kg BW组(P<0.05)。在采食后6 h，220 IU/kg BW组瘤胃液维生素A含量在数值上高于110 IU/kg BW组，但差异不显著( P>0.05);采食后12 h，上述的前者显著高于后者( P<0.05)。
2.2 营养物质表观消化率
由表3可见，包被维生素A添加水平对奶牛饲粮中NDF、ADF、Ca和P表观消化率的影响均不显著(P>0.05)。在60 h，220 IU/kg BW组的EE表观消化率显著高于110 IU/kg BW组(P<0.05)，CP表观消化率有高于110 IU/kg BW组的趋势( P = 0.11)。
3 讨论
瘤胃在反刍动物消化和吸收营养物质过程中起着重要的作用，瘤胃的发酵是保证反刍动物正常生命活动的重要因素。瘤胃发酵特性参数如pH，NH3-N，BCP及VFA等是反映奶牛瘤胃内环境稳定性以及健康状况的指标，适宜的瘤胃内环境是维持奶牛正常生命活动的重要保证，同时也是衡量饲粮营养是否平衡的重要标志。本试验结果表明，与110 IU/kg BW的组相比，饲粮中添加220 IU/kg BW的包被维生素A对奶牛瘤胃液pH，NH3-N和BCP含量，乙酸、丁酸、TVFA浓度以及乙酸/丙酸无显著影响，但在采食后6 h显著提高了奶牛瘤胃液丙酸浓度。关于维生素A添加水平对于奶牛瘤胃代谢的报道极其有限。匡伟等[19]利用体外培养法研究了3个不同水平未包被的维生素A ( 8.3×10-2､2.5×10-1､4.17×10-1 mg /mL)对奶牛瘤胃发酵的影响，结果表明随着维生素A添加水平的增加，培养液pH呈上升趋势，NH3-N含量和VFA浓度的平均值呈下降趋势，但组间差异不显著。马向明[20]通过瘤胃投饲不同水平的未包被维生素A，研究对肉牛瘤胃内环境的影响，结果表明不同水平的维生素A(1100、2200 和3300 IU/kg DM)对瘤胃液pH和NH3-N 含量无显著的影响。此外，许多研究已经证明，维生素A 的缺乏会对奶牛产生严重的负面影响，本试验考虑到维生素A在奶牛生产实践应用中的重要性，没有增设不添加维生素A的对照组，以避免其对奶牛造成很大的经济损失。但维生素A作为瘤胃微生物和宿主动物本身必需维生素，增加其添加剂量是否会对瘤胃发酵是否产生影响尚不清楚。因此，本试验只设了2个组，只是在目前推荐的维生素A需要量基础上进一步提高了其添加剂水平，结果说明，以包被维生素A为原料，在NRC(2001)推荐的维生素A需要量基础上进一步加大添加水平，对奶牛的瘤胃发酵功能无显著影响，但可增加瘤胃液中丙酸的浓度，提示增加包被维生素A 添加水平有利于提高能量的利用率。本实验室的前期研究结果得出，高水平的包被维生素A可显著增加奶牛血清维生素A含量，提高奶牛的抗氧化功能与免疫功能[6,10]，这可能与瘤胃内维生素A 含量发生改变有关。本试验结果得出，饲粮中添加220 IU/kg BW的包被维生素A，可显著增加奶牛瘤胃液中的维生素A含量。这一结果说明饲粮添加高水平的包被维生素A可引起瘤胃液中维生素A含量的升高，这可能会导致进入小肠的维生素A 总量升高，因而会改善机体维生素A的营养状况，进而增加了血清维生素A含量。本试验结果也得出，奶牛采食后12 h的瘤胃液维生素A含量较采食后6 h高，这是由于每天饲喂2次( 05: 30和16: 00)，采集瘤胃液是在早晨饲喂后6、12 h(11: 30和17: 30)，相当于第1次采集瘤胃液是在采食后6 h，第2次是在采食后1.5 h，因此第2次的瘤胃液维生素A含量较高。营养物质只有在动物体内被充分地消化、吸收才能保证机体正常生长和生产;因此，营养物质的消化吸收是制约奶牛健康和产奶性能的一个重要指标。有关维生素A对于动物营养物质消化率影响的国内外报道均较少，且研究主要集中在单胃动物。研究表明，过量的维生素A 可降低动物体内Ca和P的消化吸收，引起骨折发生率增加、骨的矿化度降低[21]。郭晓宇等[22]的研究结果显示，随饲粮维生素A水平的增加，肉鸡对饲粮CP与Ca的消化率呈一次线性降低趋势;其中，饲粮维生素A水平为3000～6000 IU/kg 时消化率较高，维生素A水平为30000～60000 IU/kg时较低。高林青等[23]研究了维生素A (1500和5000 IU/kg)对肉仔鸡不同生长阶段(出生至4周龄和5～7周龄)营养物质表观存留率的影响，结果表明高水平维生素A 可提高CP、EE表观存留率。张春善等[24]的研究证实，维生素A的添加对肉鸡CP与无氮浸出物消化率无显著的影响，但可显著增加出生至4周龄肉鸡EE的表观存留率。宋范成[25]研究结果显示，奶牛饲粮中添加较高水平(165 IU /kg BW)的维生素A对饲粮N、P、Ca的表观消化率无显著的影响。李飞等[26]通过给肉牛饲粮中添加1180、18680和36180 IU/kg维生素A的体内试验表明，高水平维生素A组(36180 IU /kg DM)促进了秸秆NDF的消化吸收。本试验结果发现，与110 IU/kg BW组相比，220 IU /kg BW组奶牛饲粮中NDF、ADF、Ca和P的表观消化率均没有发生显著改变，但220 IU/kg BW组显著提高了EE 的表观消化率，并且有提高奶牛饲粮中CP表观消化率的趋势。本实验室的前期研究结果得出，高水平的包被维生素A尽管对奶牛产奶性能无显著的影响，但产奶量、乳脂率和乳蛋白率均有一定的增加趋势[5,7]。本试验得出220 IU /kg BW组奶牛对饲粮的EE和CP消化率均有不同程度的提高，对瘤胃液丙酸浓度有显著的促进效果，这些结果在一定程度上解释了高水平包被维生素A 对奶牛血清维生素A含量和产奶性能有不同程度影响的原因。但由于本试验受条件所限，饲粮包被维生素A仅设置了110和220 IU/kg BW 2个水平，同时也没有设置未包被维生素A作为对照，目前有关该领域的研究报道也极少，许多问题还有待于进一步探讨。同时，维生素A通过包被保护后增加了其瘤胃通过率，导致进入小肠的维生素A增加，这对后部消化道代谢有何影响，也值得进一步研究。
4 结论
在NRC( 2001)推荐量(110 IU/kg BW)基础上，进一步增加包被维生素A水平到220 IU/kg BW，对奶牛瘤胃发酵功能无显著的影响，但可促进奶牛对粗脂肪的消化，增加瘤胃液中维生素A含量和丙酸的浓度。
Coated Vitamin A: Effects on Ruminal Fermentation Characteristics and Nutrient Apparent Digestibility of Dairy Cows
JIN Lu YAN Sumei* BAO Hongyun GONG Jian SUN Juan SHI Huiyu LI Junliang
( College of Animal Science, Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot 010018,China)
Abstract: This study was conducted to determine the effects of different levels of coated vitamin A on ruminal fermentation characteristics and nutrient apparent digestibility of dairy cows. Twenty-eight Holstein cows were used in a single factor randomized block arrangement and were divided into 2 groups with 14 replicates in each group by the principle of similar body weight, milk yield and parity. Coated vitamin A at two levels ( 110 and 220 IU /kg BW, respectively) was supplemented to a basal diet ( concentrate : roughage was 42 : 58). Pre-trial period was 15 days and trial period was 60 days. The results showed as follows: compared with 110 IU /kg BW group, vitamin A content, propionate acid concentration and ether extract apparent digestibility in rumen fluid in 220 IU/kg BW group could be significantly increased (P<0.05); There were no significant effects of coated vitamin A on pH, the contents of ammonia nitrogen and bacterial protein, the concentrations of acetic acid, butyric acid and total volatile fatty acids, acetic acid/propionic acid, and the digestibility of neutral detergent fiber, calcium and phosphorus (P>0.05). Based on recommend requirement in NRC (2001) (110 IU/kg BW), further increased coated vitamin A level to 220 IU /kg BW can promote digestion of ether extract and increase vitamin A content and propionate acid concentration in rumen fluid without affecting the function of ruminal fermentation.
[Chinese Journal of Animal Nutrition,2014,26( 7) : 1968-1974]
Key words: dairy cows; coated vitamin A; ruminal fermentation characteristic; apparent digestibility
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