張 舒 盧 娜* 王雅晶 邵 偉 李勝利** 母智深

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，烏魯木齊830052；2.中國農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，北京市生鮮乳質量安全工程技術研究中心，北京100193；3.內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)(集團)股份有限公司，呼和浩特011500)

鈣是動物體內(nèi)含量最多，同時也是最重要的礦物元素之一，對維持神經(jīng)和肌肉組織的正常功能起著重要的作用[1-2]。奶牛妊娠后期和泌乳期是機體對鈣需要量最大的生理階段，選擇合適的鈣添加劑是改善奶牛機體營養(yǎng)狀況的有效措施之一。同時，是否可以通過添加有機鈣提高牛奶中的鈣含量，從而生產(chǎn)高鈣含量的牛奶制品，也是目前的研究熱點。目前市場上的鈣添加劑按照化學組成主要分為無機鈣(如磷酸氫鈣、石粉等)和有機鈣(如甲酸鈣、乳酸鈣等)。甲酸鈣是一種新型的添加劑產(chǎn)品，其中鈣含量約為31%，甲酸含量約為69%。乳酸鈣是一種優(yōu)質鈣源，易溶于水，吸收率一般要高于其他鈣源性添加劑，其在胃內(nèi)被分解為鈣離子和乳酸根離子，可起到補鈣及提供能量等作用。甲酸和乳酸同為丙酸的前體物，在瘤胃內(nèi)發(fā)酵通過三羧酸循環(huán)進而生成丙酸[3]。對于反芻動物而言，丙酸是葡萄糖的主要來源，90%的丙酸由肝臟攝取并轉化成葡萄糖。王聰?shù)萚4]通過在泌乳初期的奶牛飼糧中添加不同劑量的丙酸鈣，一方面滿足了機體對鈣的需求，另一方面滿足了通過丙酸體內(nèi)代謝而產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸；當丙酸鈣的添加量達到200 g/d時，可顯著改善奶牛能量平衡和體況。左玉萍等[5]研究指出，在荷斯坦奶牛中添加0.5%的乳酸鈣可以顯著提高泌乳期奶牛的產(chǎn)奶量和乳脂率。以上研究均通過在基礎飼糧中額外添加有機鈣進行探究。因此，本試驗用乳酸鈣和甲酸鈣作為鈣源替代部分石粉，旨在系統(tǒng)評價有機鈣源和石粉在奶牛生產(chǎn)中的差異性，探究其是否會對奶牛生產(chǎn)性能、乳成分、血液生化指標及鈣磷代謝等產(chǎn)生影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用的甲酸鈣和乳酸鈣均由杭州果谷生物技術有限公司提供，鈣含量分別為30%和13%。石粉由上海振華牛場提供，鈣含量為34%。

1.2 試驗設計和飼養(yǎng)管理

試驗選用產(chǎn)奶量、胎次、乳成分和泌乳天數(shù)相近的健康的荷斯坦奶牛45頭，泌乳天數(shù)為150～220 d，隨機分為3組，每組15個重復，每個重復1頭牛。對照組飼喂基礎飼糧，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組分別以甲酸鈣和甲酸鈣+乳酸鈣替代飼糧中50%的石粉，并使3組飼糧中鈣水平一致，均為1.23%?；A飼糧參照NRC(2001)配制，試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

試驗于2017年5—7月在上海振華牛場進行飼喂。試驗奶牛采用拴系式飼喂管理，每日分3次飼喂全混合日糧，分別于03:30、11:00、19:30飼喂和擠奶，試驗期間奶牛自由飲水。試驗期70 d，其中預試期10 d，正試期60 d。

表1 試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質基礎)

續(xù)表1項目 Items對照組Control group試驗Ⅰ組Trial group Ⅰ試驗Ⅱ組Trial group Ⅱ粗脂肪 EE5.465.555.38粗灰分 Ash9.269.179.21鈣 Ca1.231.231.23磷 P0.450.430.43

1)每千克礦物質-維生素預混料含有 One kilogram of mineral-vitamin premix contained the following：VA 1 000 000 IU，VE 1 500 mg，F(xiàn)e 4 000 mg，Cu 4 000 mg，Mn 3 000 mg，Zn 12 000 mg，Se 120 mg，I 200 mg，Co 40 mg。

2)產(chǎn)奶凈能為計算值，其他營養(yǎng)水平為實測值。NELwas a calculated value, while other nutrient levels were measured values.

1.3 樣品采集及處理

1.3.1 飼糧和剩料

試驗期間每15 d采集1次投喂飼糧和剩料，用于計算采食量。采集的飼糧樣品置于65 ℃烘箱烘干48 h，回潮48 h后制成風干樣，粉碎后保存待測。

1.3.2 糞樣和尿樣

試驗采用全收糞尿方法[6]。在舍飼欄內(nèi)最后1次采集奶樣和血樣后連續(xù)3 d全收糞尿?；旌? d所收集的糞樣，準確稱取總糞量的4%，加入1/4糞重10%的酒石酸混合均勻，制備風干糞樣以備分析。用尿袋全收尿1 d，在集尿桶中預加200 mL 10%的稀硫酸，每天采集總尿量的10%，-20 ℃保存待測。

1.3.3 奶樣

正試期間每隔15 d記錄1次產(chǎn)奶量。自正試期間第1天起每間隔15 d采集1次奶樣，按照早、中、晚4∶3∶3將奶樣混合，共采集100 mL。其中50 mL奶樣置于4 ℃冰箱冷藏，冷藏樣品運送至蒙牛馬鞍山事業(yè)部實驗室檢測常規(guī)；另外50 mL奶樣-20 ℃保存，用于檢測乳中鈣、磷含量。

1.3.4 血樣

正試期間自第1天起每間隔15 d采集1次血樣。每組隨機挑選5頭牛，于晨飼前用普通真空采血管和肝素鋰抗凝分別進行尾根靜脈采血5 mL，分別將采集的血樣置于4 000 r/min離心機，10 min后，將所得血清分裝在1.5 mL離心管中-20 ℃保存待測，血漿分裝在1.5 mL離心管-80 ℃保存待測。

1.4 檢測指標及檢測方法

1.4.1 飼糧、剩料和糞樣的營養(yǎng)成分

飼糧、剩料和糞樣中的干物質(DM)、粗蛋白質(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、粗灰分(Ash)、鈣、磷含量的測定參照《飼料分析及飼料質量檢測技術》[7]。

1.4.2 奶樣檢測

乳蛋白率、乳脂率、乳糖率采用乳成分分析儀(Foss FT120)測定，乳鈣含量采用日立(ZA3000)原子吸收分光光度計測定，乳磷含量的測定參照張麗英[7]描述的方法。

1.4.3 血液生化指標

血清：甲狀旁腺激素(PTH)含量采用酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)法測定，試劑盒由上海朗頓生物科技有限公司提供；堿性磷酸酶(ALP)活性及鈣、磷含量采用試劑盒測定，試劑盒由南京建成生物工程研究所提供。

血漿：骨鈣素(OC)和骨吸收標志物(CTX)含量采用OC和血清Ⅰ型膠原ELISA試劑盒測定。

1.5 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，Duncan氏多重比較法進行差異顯著性檢驗。P<0.05表示差異顯著，結果以平均值±標準差表示。

2 結 果

2.1 甲酸鈣和乳酸鈣對泌乳奶牛干物質采食量(DMI)、產(chǎn)奶量和乳成分的影響

由表2可知，與對照組相比，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組乳蛋白率顯著提高(P<0.05)；乳脂率和乳鈣含量均有升高，但差異不顯著(P>0.05)。各組之間DMI、產(chǎn)奶量及乳糖率、乳磷含量差異不顯著(P>0.05)。

表2 甲酸鈣和乳酸鈣對泌乳奶牛DMI、產(chǎn)奶量和乳成分的影響

同行數(shù)據(jù)肩標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。下表同。

In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 甲酸鈣和乳酸鈣對泌乳奶牛血液生化指標的影響

由表3可知，與對照組相比，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組的血漿OC含量均顯著高于對照組(P<0.05)。各組之間血清鈣、磷、PTH含量及ALP活性，血漿CTX含量差異不顯著(P>0.05)。

表3 甲酸鈣和乳酸鈣對泌乳奶牛血液生化指標的影響

2.3 甲酸鈣和乳酸鈣對泌乳奶牛鈣磷代謝的影響

由表4可知，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組的鈣、磷表觀消化率顯著高于對照組(P<0.05)，糞鈣、糞磷含量顯著低于對照組(P<0.05)，鈣、磷平衡顯著高于對照組(P<0.05)。

3 討 論

3.1 甲酸鈣和乳酸鈣對泌乳奶牛DMI、產(chǎn)奶量和乳成分的影響

黃建華等[8]在乳仔豬飼糧中分別添加0.5%和1.0%的甲酸鈣，結果顯示飼糧中添加0.5%的甲酸鈣對乳仔豬的采食量和生長性能無顯著影響；飼糧中添加1.0%的甲酸鈣能夠提高乳仔豬的采食量、日增重，改善飼料轉化率。本試驗結果與上述試驗結果相似，本試驗結果表明，甲酸鈣和乳酸鈣對泌乳奶牛的DMI和產(chǎn)奶量均無顯著影響。

甲酸鈣和乳酸鈣在胃內(nèi)被分解為鈣離子和酸根離子，可起到補鈣及提供丙酸前體物——甲酸和乳酸的作用。甲酸和乳酸在瘤胃內(nèi)發(fā)酵，通過三羧酸循環(huán)進而生成丙酸[3]。對于反芻動物而言，丙酸是葡萄糖的主要來源，90%的丙酸由肝臟攝取并轉化成葡萄糖。王聰?shù)萚4]通過在泌乳初期的奶牛飼糧中添加不同劑量的丙酸鈣，一方面可滿足機體對鈣的需求，另一方面可通過丙酸體內(nèi)代謝產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸；當丙酸鈣的添加量達到200 g/d時，可顯著改善奶牛能量平衡和體況。本試驗中，乳脂率并沒有顯著地變化，有可能是因為2個試驗組中，甲酸鈣和乳酸鈣的添加量較低造成的。試驗Ⅰ組中，甲酸鈣在飼糧中的添加量為0.34%，按照奶牛DMI為22.27 kg/d，折算后甲酸鈣的添加量為83.1 g/d；試驗Ⅱ組中，甲酸鈣和乳酸鈣在飼糧中的添加量分別為0.17%和0.39%，按照奶牛DMI為22.25 kg/d，折算后甲酸和乳酸的添加量分別為41.6和95.3 g/d。此外，本試驗中試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組的乳蛋白率均顯著高于對照組，主要是因為2個試驗組中添加了葡萄糖的前體物質甲酸和乳酸，可促進葡萄糖的異生作用，導致血漿葡萄糖和胰島素含量升高。Patton等[9]研究證實，飼喂葡糖糖前提物質可顯著提高血漿葡糖糖和胰島素含量。胰島素的分泌又可以增加乳腺對氨基酸的吸收，從而提高乳蛋白率。

表4 甲酸鈣和乳酸鈣對泌乳奶牛鈣磷代謝的影響

鈣平衡=攝入鈣+水中鈣-尿鈣-糞便-牛奶鈣；磷平衡=攝入磷-尿磷-糞磷-牛奶磷。

Ca balance=intake Ca+Ca drunk with water-urine Ca-feces Ca-milk Ca; P balance=intake P-urine P-feces P-milk P.

乳鈣與乳蛋白代謝主要靠酪蛋白膠束共同作用，具有較高的相關性[10-12]。80%的乳蛋白是由酪蛋白組成，酪蛋白中含有72%的鈣，其余的鈣離子游離存在[13]。因此2個試驗組中的乳鈣含量隨著乳蛋白率的增加而增加，與對照組相比有增高的趨勢，但差異不顯著。

3.2 甲酸鈣和乳酸鈣對泌乳奶牛血液生化指標的影響

血清中鈣、磷含量的高低均可反映出奶牛機體內(nèi)相應離子代謝平衡的狀態(tài)。通常認為，奶牛血液中礦物質元素的含量較為穩(wěn)定，如血清中鈣、磷含量由于受PTH、降鈣素的雙重功能調(diào)節(jié)以及其他因素的影響，很難在短期內(nèi)受飼糧影響而有很大的變化[14]。PTH是調(diào)節(jié)骨轉換及骨骼鈣磷代謝的最為重要的肽類激素之一。主性等[15]研究發(fā)現(xiàn)，PTH能夠促進鈣的吸收，動員鈣從骨組織中釋放。PTH同時能夠通過非轉錄途徑，調(diào)節(jié)血磷平衡，促進骨中磷的釋放[16-17]。本試驗發(fā)現(xiàn)，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組血清中鈣、磷和PTH含量差異不顯著，說明石粉、甲酸鈣或者甲酸鈣+乳酸鈣混合鈣源均能夠提供足夠的鈣、磷，未導致骨鈣動員的差異性。

血液中ALP在機體鈣的消化、吸收、分泌和骨化過程中有著重要的作用[18]。CTX存在于成熟的骨膠原中，當破骨細胞活性增強時骨膠原溶解釋放Ⅰ型膠原蛋白，骨吸收增強時CTX含量升高。OC是骨轉換標志物，是骨基質中最重要的一種特異性非膠原蛋白。血漿中OC含量可反映出奶牛機體中骨鈣的流轉速度。本試驗結果表示，各組之間血清ALP含量和血漿CTX含量差異不顯著，說明各組骨吸收的程度相當。試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組血漿OC含量顯著高于對照組，說明試驗組的骨中鈣、磷的沉積程度顯著高于對照組。分析其可能的原因是，盡管石粉、甲酸鈣、乳酸鈣均能夠提供機體需求的鈣，但甲酸鈣和乳酸鈣能夠加速骨鈣的沉積。具體機制還需進一步研究。

3.3 甲酸鈣和乳酸鈣對泌乳奶牛鈣磷代謝的影響

鈣和磷在骨骼生長和代謝中發(fā)揮重要作用，是動物骨骼生長發(fā)育和維持骨骼不可缺少的重要礦物元素[18]。研究報道乳酸鈣是營養(yǎng)價值最好的鈣源且易消化吸收[19-20]。鈣離子的吸收需要在酸性環(huán)境下進行，凡是能夠影響胃腸道酸性環(huán)境的因素，便會影響鈣的吸收[21]。甲酸鈣和乳酸鈣等有機酸可以提高瘤胃內(nèi)微生物發(fā)酵及合成，促進鈣的吸收[3]。馬丹丹等[22]在大鼠飼糧中添加碳酸鈣(飼用石粉的主要成分)和乳酸鈣，當攝入計量相同時，添加乳酸鈣組的骨鈣含量和骨密度顯著高于碳酸鈣組。本試驗為未能檢測腸道內(nèi)容物的pH，不能確定是否是因為甲酸鈣和乳酸鈣降低胃腸道pH而達到鈣在體內(nèi)吸收和骨沉積。此外，由于鈣、磷本質上受同一生物學和物理化學機制的調(diào)節(jié)，在胃腸道、細胞液及骨骼-血液系統(tǒng)中相互作用，具有很強的關聯(lián)性[23-24]，所以與對照組相比，2個試驗組骨鈣沉積增加的同時骨磷沉積也顯著增加。

2009年我國畜禽糞便的產(chǎn)生量超過工業(yè)固體廢棄物，成為環(huán)境污染的主要來源。其中糞、尿產(chǎn)生量最大的是牛，約占總糞污量的46.97%。Bai等[25]研究表明，我國奶牛磷的平均利用率只有10%～22%，遠低于美國、澳大利亞、新西蘭等國的平均水平(19%～35%)。Gourley等[26]通過對澳大利亞的41個牧場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)磷的利用率在6%～158%。磷的利用率的參差不齊，造成了對飼料資源、機體健康和環(huán)境等多方面的影響。目前國內(nèi)外的研究主要集中在飼糧中不同鈣磷比例對鈣、磷表觀消化率的影響。而關于甲酸鈣和乳酸鈣對反芻動物鈣、磷的影響研究很少。本試驗結果顯示，2種有機鈣不僅能夠減少鈣的排放量，同時還能減少磷的排放量，從而減少環(huán)境污染，提高牧場的生態(tài)效益。

4 結 論

奶牛飼糧中用甲酸鈣和乳酸鈣替換部分石粉，顯著提高了乳蛋白率，對乳脂率和乳鈣含量也有提升作用，顯著提高了鈣、磷表觀消化率，減少了鈣、磷排放量。