王 翀 劉紅云 劉 凌

動物營養(yǎng)學上將膽堿歸為維生素B族，但膽堿并不是一種真正的維生素，它不屬于酶系統(tǒng)的一部分，不具有維生素特有的催化作用，并且需要量以克計算，超出了痕量范疇。近年來，隨著對膽堿的生物學功能、飼料添加形式及產(chǎn)品開發(fā)等研究深入，膽堿以其特殊的生理功能和廣泛的作用已在養(yǎng)殖業(yè)中廣泛應用。傳統(tǒng)上認為反芻動物瘤胃可以合成足夠量的膽堿來滿足其代謝和生產(chǎn)的需要，但是近年來研究發(fā)現(xiàn)在奶牛日糧中添加保護性膽堿，可提高奶牛生產(chǎn)性能[1]，特別是在奶牛圍產(chǎn)期、泌乳高峰期等特殊生理時期，對預防奶牛脂肪肝、酮病等營養(yǎng)代謝性疾病具有重要的意義，進而改善奶牛營養(yǎng)和健康狀況，提高泌乳性能。但是，膽堿極易受瘤胃微生物破壞，這也成為限制膽堿在奶牛上應用的最大瓶頸。為了防止膽堿在瘤胃內被降解，改善口感，必須對膽堿進行過瘤胃保護。然而，不同方法得到過瘤胃保護膽堿產(chǎn)品在保護效果上卻不盡一致[2]，運用在奶牛上的效果更是存在巨大差異[1,3]。鑒于以上情況，有必要對國內外膽堿的過瘤胃保護技術進行整理、分析，探討較優(yōu)的膽堿過瘤胃保護方法，并進一步對過瘤胃保護膽堿在奶牛上的應用效果作一綜述。

1 生物學特性及在反芻動物上的作用

1.1 生物學特性

膽堿化學名稱為三甲基乙醇胺，是一種季胺鹽。純膽堿是無色、黏滯、微帶魚腥味的堿性液體，溶于水、甲醛和乙醇，不溶于乙醚，沒有固定的熔點和沸點。生物體內膽堿分子中的乙醇胺來源于絲氨酸或甘氨酸，甲基來源于蛋氨酸，其中維生素B12和葉酸在蛋氨酸提供甲基的過程中起重要作用。因此，在維生素B12和葉酸缺乏的條件下，易產(chǎn)生膽堿的缺乏。膽堿在構成和保持細胞結構、維持細胞膜的完整以及信號轉導方面發(fā)揮著重要作用。特別是在調解肝臟脂肪代謝中膽堿起著重要作用，可促進脂肪運輸或通過提高肝臟本身對脂肪酸的利用來預防脂肪肝的發(fā)生[4]。并且膽堿是形成乙酰膽堿的必備物質，乙酰膽堿是一種神經(jīng)遞質，維持著神經(jīng)系統(tǒng)的正常功能[5]。

1.2 在反芻動物上的作用

反芻動物的膽堿主要有兩個來源，一是來自日糧中植物細胞膜的磷脂酰膽堿和少部分游離態(tài)膽堿，自然界存在的脂肪都含有膽堿，因此大部分含脂飼料都可以提供膽堿；二是反芻動物可利用甲基化途徑來生物合成膽堿。通常認為成年奶牛體內合成的膽堿可以滿足維持和生產(chǎn)的需要，不會發(fā)生缺乏。然而，高產(chǎn)奶牛，尤其是圍產(chǎn)期和泌乳早期，由于采食量降低，常常出現(xiàn)能量負平衡[6]。為了滿足急劇上升的產(chǎn)奶需要，機體必須動員脂肪組織，大量游離脂肪酸進入血液，其中大部分又被肝臟攝取。被攝入肝臟的游離脂肪酸有兩條代謝途徑，一是被氧化并產(chǎn)生酮體，過多的產(chǎn)生酮體則會導致酮??；二是被酯化成三酰甘油，并以低密度脂蛋白（VLDL）的形式從肝中輸出，轉運至乳腺組織為泌乳供能。但是如果輸出不及時則在肝中沉積，嚴重的就會導致脂肪肝。而膽堿作為卵磷脂的成分可促進肝臟脂肪酸以卵磷脂的形式被運輸，從而防止脂肪肝的發(fā)生。

膽堿的另一個重要功能是提供不穩(wěn)態(tài)甲基，在線粒體內膽堿被氧化成甜菜堿，提供用于合成蛋氨酸的甲基。用成年奶山羊研究發(fā)現(xiàn)，約有28%的蛋氨酸在體內被用于合成膽堿[7]。通過靜脈注射膽堿和肉毒堿可使綿羊體內蛋氨酸不可逆轉地損失降低18%～25%[8]。這些結果均表明，給反芻動物補充含有甲基基團的代謝物能大大節(jié)省蛋氨酸的損失。

飼料上常用的是膽堿的鹽酸鹽——氯化膽堿。氯化膽堿穩(wěn)定性優(yōu)于膽堿，被動物吸收后易轉化為膽堿，易被動物吸收且吸收率高于膽堿。氯化膽堿溶液呈中性，對動物體組織刺激小。但是，不論是日糧中的膽堿還是氯化膽堿對反芻動物的效價均很低[9]，膽堿在瘤胃內被瘤胃微生物迅速降解。因此，對于反芻動物口服未保護膽堿往往無效，必須通過注射、真胃灌注或者添加過瘤胃保護性膽堿才能發(fā)揮膽堿的生物學功能。

2 膽堿的過瘤胃保護方法

2.1 蛋白包被

李福昌等[10]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)10%鮮血包被處理后的玉米面，其瘤胃降解率顯著下降。韓永利[11]飼喂奶牛6和12 g/d的全血保護氯化膽堿能使產(chǎn)奶量提高11.9%和11.2%，但文中未報道全血保護氯化膽堿的過瘤胃率。然而隨著瘋牛病、二噁英等事件出現(xiàn)，已不能在反芻動物日糧中使用肉骨粉、血粉、動物下腳料、動物脂肪、羽毛粉、魚粉等動物性飼料。張繼慧等[12]報道了添加經(jīng)酪蛋白-脂肪復合物包被的過瘤胃膽堿能增加奶牛的產(chǎn)奶量，但對具體的過瘤胃率或瘤胃后釋放率沒有報道，酪蛋白單獨作為被材是否有效果或者在復合包被材料中的作用占多大比重也未見試驗報道。

2.2 微膠囊技術

微膠囊技術是現(xiàn)今包被方法中較先進也是應用最廣泛的一項技術。簡單來說，微膠囊就是將固體顆粒、液體或氣體作為囊芯材料，在其外形成連續(xù)而薄的包囊的過程，囊芯材料常稱為活性物或芯材料，囊壁材料則稱為壁、載體、殼、膜等。囊壁的材料包括天然高分子材料、半合成高分子材料、全合成高分子材料和無機材料。較常用的天然高分子材料包括脂肪類、脂肪酸類、硬脂、蠟、淀粉、瓊脂、阿拉伯膠、玉米朊等；半合成高分子材料主要包括氫化植物油、羧甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素等；全合成高分子材料包括聚氯乙烯、環(huán)氧樹脂等；無機材料主要有硫酸鈣、硅酸鹽、黏土等[13]。囊壁的材料要根據(jù)芯材的不同性質和加工、使用環(huán)境等綜合因素來選擇。Xu等[14]通過微膠囊技術制得過RPC，應用在奶牛上能提高產(chǎn)奶量，改善了血液指標，且在30 g/d時效果最佳。隨著現(xiàn)代制藥工程的發(fā)展，微膠囊技術也在不斷改進。已應用于添加劑行業(yè)的一種新工藝是高溫下使芯材膨脹，充分吸收活性物質，然后利用冷凍噴霧干燥技術進行包被，這種工藝的優(yōu)點是即使包衣有了缺口，活性物質仍然嵌在芯材內，避免了因包衣破裂而使活性物質快速流失，達到了很好的緩釋效果。王迪銘等[15]采用這種方法研制出過瘤胃保護γ-氨基丁酸，其過瘤胃率達到85%，總可利用率達76%，但這種改進的微膠囊法用于膽堿上還沒試驗報道。肖琎等[2]以氯化膽堿為芯材，采用流化床包衣技術，分別用殼聚糖和丙烯酸樹脂Ⅳ號雙層包衣(C1)，丙烯酸樹脂Ⅳ號包衣(C2)和殼聚糖包衣(C3)等制備3種瘤胃保護性膽堿產(chǎn)品。采用尼龍袋法在奶牛瘤胃中培養(yǎng)2～48 h發(fā)現(xiàn)，C1的釋放率最低（為15.8%～61.5%）；采用體外法在pH值6.6的緩沖液中培養(yǎng) 4～48 h，C1的釋放率也是最低（14.7%～32.3%），在瘤胃中的有效保護率達62.0%，可見C1的保護效果最佳。

總體來說微膠囊技術是現(xiàn)今保護膽堿效果較好的方法，但其含量普遍在25%～60%，過瘤胃率在85%以下，并且隨著含量的提高過瘤胃率會下降。相比其他過瘤胃包被產(chǎn)品（如蛋氨酸），含量達60%以上，過瘤胃率可達90%以上，通過該技術提高保護效果仍有空間。

2.3 顆粒過瘤胃技術

顆粒技術是指通過特定的工藝、技術，將物料加工成具有一定形狀與大小粒狀的過程。飼料工業(yè)中，制粒工藝就是指把混合均勻的配合飼料通過制粒機的高溫調質和強烈擠壓壓制成顆粒飼料成品的過程。事實證明，制粒技術是保護營養(yǎng)物質過瘤胃的有效措施，且已成功應用于蛋白質、氨基酸及油脂的過瘤胃保護[3,16]。Ye等[3]通過蝦飼料制粒工藝制?？捎行ПＷo蛋氨酸和賴氨酸過瘤胃，提高奶牛的生產(chǎn)性能，但顆粒中添加膽堿不能進一步提高泌乳性能。其原因可能是由于補充了過瘤胃蛋氨酸和賴氨酸使得奶牛代謝蛋白用于合成乳蛋白達到最大量，或有足夠的蛋氨酸作為甲基供體參與脂肪代謝，這就掩蓋了膽堿作為甲基供體能夠節(jié)省蛋氨酸、提高生產(chǎn)性能的作用。NRC[9]也報道當奶牛采食足量可吸收的甲硫氨酸時，補充膽堿的效果要比限制甲硫氨酸供應的差。

3 膽堿在奶牛上的應用

3.1 對采食量的影響

過多采食未保護的膽堿會顯著降低奶牛的采食量，可能原因是未保護膽堿適口性差直接影響采食量或者因為膽堿具有堿性影響了瘤胃pH值[17]。但補充RPC對奶牛干物質采食量（DMI）的作用至今沒有一致的結論。Zahra等[18]研究發(fā)現(xiàn),添加14 g RPC會降低肥胖牛（體況評分＞4）的采食量，但對普通牛無負面影響。Xu等[14]通過劑量效應試驗發(fā)現(xiàn)，隨著RPC添加量的增加DMI有增加的趨勢。Lima等[19]研究發(fā)現(xiàn)，圍產(chǎn)期奶牛補充RPC對圍產(chǎn)前期的DMI沒有影響，但是分娩后奶牛有提高采食量的趨勢。Zom等[20]研究發(fā)現(xiàn)，奶牛日糧中添加RPC能提高DMI 1.6 kg/d。膽堿如何影響DMI的機制仍不十分清楚，但比較認同的觀點是DMI的提高是與膽堿改善了奶牛的健康有關。而補充RPC的不同效果也與所用產(chǎn)品的過瘤胃率及保護方法不同有關，這些差異間接影響了奶牛的DMI。

3.2 對生產(chǎn)性能的影響

膽堿對奶牛泌乳性能的作用受添加劑量、保護形式、添加方式、泌乳階段以及日糧蛋白含量、氨基酸組成等影響[21-22]。由于反芻動物特殊的消化結構，膽堿的效價很低，膽堿的保護形式是決定其利用率的最重要因素之一[23]。

張繼慧等[12]研究添加10 g經(jīng)酪蛋白-脂肪復合物包被的過瘤胃膽堿能增加奶牛的產(chǎn)奶量1.8%。而韓永利等[11]發(fā)現(xiàn)，在奶牛日糧中添加6 g或12 g全血包被膽堿只有增加產(chǎn)奶量的趨勢，但并沒有達到顯著水平。徐國忠等[24]研究了微膠囊包被氯化膽堿在奶牛泌乳初期的作用，結果表明試驗組的總產(chǎn)奶量比對照組高8.6%。該試驗中膽堿的保護率約為70%，含量37.5%，總可利用氯化膽堿為5.2 g。類似地，Xu等[14]另一試驗中添加30 g RPC，總可利用氯化膽堿為7.8 g，增加產(chǎn)奶量約16%；但進一步提高到90 g RPC反而降低了泌乳量，與對照組差異不顯著。徐曉明等[25]同樣使用含量為25%、過瘤胃率85%的膽堿20 g/d飼喂奶牛，與對照組比產(chǎn)奶量提高1.6%。Zom等[20]添加60 g RPC（14.4 g膽堿）對奶牛產(chǎn)奶量無顯著影響。造成這種差異的原因可能是添加劑量的不同或是添加方式的不同（表面撒飼vs.全混合日糧）。但是，現(xiàn)在還沒有足夠的證據(jù)說明在全混合日糧中添加微膠囊RPC會影響其使用效果。

Ye等[3]在滿足奶牛蛋白且氨基酸平衡的狀態(tài)下，通過顆粒技術添加膽堿沒有進一步提高奶牛的生產(chǎn)性能，可能原因是受蛋白質水平的影響。中等蛋白和高蛋白水平日糧降低或限制了膽堿的需要，進而影響膽堿的效價，低蛋白水平日糧添加過瘤胃保護性膽堿效果較好。外源補充的膽堿可以節(jié)省用于合成膽堿所消耗的那部分蛋氨酸，這樣就可以讓更多的蛋氨酸用于產(chǎn)奶需要,但是如果蛋氨酸足夠的話同樣會影響膽堿的效價[20,26]。

盡管微膠囊技術還不夠成熟，含量難以達到60%以上，過瘤胃率最高也在85%左右，但從試驗數(shù)據(jù)來看，使用微膠囊技術包被膽堿的過瘤胃率及應用效果仍要優(yōu)于蛋白包被和顆粒技術。目前，使用微膠囊技術制得的RPC之間仍有較大差異，需進一步探索最佳的微膠囊技術工藝。

3.3 對乳成分的影響

Elek等[27]通過表面撒飼含量為25%，過瘤胃率80%的RPC發(fā)現(xiàn)，乳蛋白含量增加16%，乳蛋白產(chǎn)量提高0.18 kg/d，乳脂含量雖然沒有顯著提高，但乳脂產(chǎn)量增加了0.1 kg/d。Zom等[20]研究表明，添加PRC能在試驗開始階段提高乳蛋白產(chǎn)量，但這種作用隨時間的推移而減弱；對乳脂及乳糖沒有顯著影響。Sales等[28]總結了12個RPC添加試驗（6～50 g/d）發(fā)現(xiàn)，乳蛋白含量隨RPC添加量的增加而增加，主要原因可能是添加RPC節(jié)省了蛋氨酸用量，但這一結論仍需進一步試驗來驗證，每增加1 g/d RPC，乳脂含量下降0.003 39%，但乳脂產(chǎn)量呈增加趨勢且符合線性關系。更多的試驗發(fā)現(xiàn)，一定水平的膽堿能夠增加乳脂含量[29]。這些結果不一致的可能原因是各類過瘤胃保護膽堿的保護效果、包被材料或是添加方式不同所引起的[30]。關于膽堿是如何增加乳脂率或乳脂產(chǎn)量目前尚無一致定論，可能原因是乙、丁酸比例的增加，而這兩種揮發(fā)性脂肪酸是合成乳脂肪的部分前體物質，另外，也與體脂動員過程中膽堿參與肝臟脂肪酸的運輸，提高肝臟利用脂肪酸的能力，滿足了泌乳的需要有關[29]。Piepenbrink等[31]還提出了另一種可能，認為乳脂肪含量的升高是膽堿影響乳腺活動中的一種特殊機制，但仍缺乏試驗證明。

乳中的膽堿含量也受RPC添加的影響，因此分泌到乳中的膽堿可作為評價RPC效果的一個定性指標[27]。全乳中膽堿含量變化很大，以卵磷脂形式存在的膽堿濃度為25 mg/l。膽堿分泌到牛奶的平均效率為2～3 g/d時，牛奶中的膽堿含量為70～90 mg/l。過瘤胃灌注膽堿或飼糧中添加過瘤胃保護膽堿，都可促進膽堿向牛奶中的分泌[29,32]。

3.4 對奶牛健康的影響

膽堿應用于圍產(chǎn)期奶牛的報道主要是調控奶牛的脂肪代謝、減少脂肪肝和酮病的發(fā)生率。飼喂RPC能使圍產(chǎn)期奶牛血糖維持相對穩(wěn)定的水平，尤其在分娩后到泌乳高峰期這段時間內，能有效緩解奶牛體內能量負平衡，提高抗應激能力，而奶牛的生產(chǎn)性能的提高很大程度上也得益于膽堿對奶牛健康的改善[33]。日糧中添加RPC可促進磷脂酰膽堿的合成，促進了肝臟VLDL的合成，進而提高肝臟清除TG的能力，改善肝臟中糖原異生作用，使肝臟糖原濃度上升，血液中NEFA濃度下降[34]。Hartwell等[35]研究表明，RPC添加效果可能受日糧中蛋白狀態(tài)的影響，在高瘤胃非降解蛋白（6.2%）日糧時添加RPC可降低圍產(chǎn)期奶牛血漿中NEFA濃度。而用全血保護膽堿使奶牛血清TG、TC和NEFA有下降的趨勢，但差異不顯著，說明膽堿對血液指標的作用受其保護方式的影響[11]。徐國忠等[24]研究發(fā)現(xiàn)，添加RPC組奶牛血漿葡萄糖含量維持在較高水平，特別是在產(chǎn)后1周極顯著高于對照組。飼喂RPC與未飼喂相比，能明顯降低奶牛從分娩到產(chǎn)后2周內的丙氨酸轉氨酶含量，同時在分娩到產(chǎn)后3周內天門冬氨酸轉氨酶含量也有降低的趨勢，血清中丙氨酸轉氨酶含量可反映肝臟功能的變化，天門冬氨酸轉氨酶反映心肌功能的變化[12]。另有研究還發(fā)現(xiàn)，膽堿能提高奶牛血液α-生育酚,這可能是膽堿改善奶牛繁殖性能的主要原因[36]。

4 小結

雖然奶牛自身能夠合成膽堿，但隨著飼養(yǎng)模式的改變、日糧結構的變化、泌乳性能的提升等，為了更好地發(fā)揮出奶牛的高產(chǎn)遺傳性能并保持牛只的健康，在高產(chǎn)奶牛上補充膽堿顯得十分必要。而過瘤胃保護膽堿是最佳的添加形式，表面撒飼是較好的添加方式。雖然國內外對過瘤胃保護膽堿開展了一系列的研究，但其過瘤胃率仍不盡如人意，且隨著含量的增加過瘤胃率快速下降，因此在包被方式上還有待進一步研究。如何精確使用過瘤胃保護膽堿以及膽堿在奶牛體內如何與蛋氨酸、維生素等甲基供體之間的協(xié)同作用也是今后的研究方向。

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