不同锌源对新生犊牛生长性能、血清激素及免疫指标的影响

郝丽媛 马峰涛 魏婧雅 孙 鹏* 张开展

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京 100193；2.北京中地种畜有限公司，北京 100028)

犊牛是奶牛养殖企业的后备军，其生长和健康状况关系到成年后奶牛生产性能的发挥。因此，提高犊牛生长性能、减少疾病的发生对于提高奶牛养殖业经济效益具有重要意义。锌是动物机体必需的微量元素之一，广泛分布于细胞质和大部分细胞器中[1]。锌的主要作用是参与维持上皮细胞的正常形态以及生物膜的正常结构和功能，防止生物膜遭受氧化损害，对于膜中正常受体机能具有保护作用[2]。研究表明，锌可以改善动物的生长性能，提高免疫力[3]，有效缓解腹泻[4]。锌作为全球范围内治疗和预防婴幼儿腹泻的最有效制剂，已挽救数百万计的生命[5]，世界卫生组织(WHO)已将其用于70多个国家的腹泻治疗[6]。以往研究表明，给断奶仔猪饲粮中添加高剂量(2 250 mg/kg)氧化锌可促进仔猪生长，提高仔猪免疫力，有效缓解断奶后腹泻[5]。然而，考虑到动物排泄以及环境污染等问题，我国目前已经明令禁止使用高锌，2017年新修订的《饲料添加剂安全使用规范》中规定犊牛代乳料中锌添加量不超过180 mg/kg。现有养殖标准中，对于犊牛饲粮中锌的适宜添加量尚不明确，NRC(2001)[7]中提出了犊牛饲喂半合成饲粮时锌的添加量低至8 mg/kg未表现锌缺乏症状，而对于饲喂天然饲粮的犊牛补充8～30 mg/kg锌仍然表现锌缺乏症状。Glover等[8]研究发现，给1～8日龄发生腹泻的新生犊牛每日每头饲喂80 mg锌(分别以蛋氨酸锌或氧化锌的形式添加)可以不同程度地缓解腹泻，说明80 mg锌对于新生犊牛腹泻具有一定的治疗效果，而饲粮每日每头添加80 mg锌对新生犊牛腹泻发生是否有预防作用尚未见报道。因此，本试验旨在研究蛋氨酸锌和氧化锌对新生荷斯坦母犊牛生长性能、腹泻情况、血清激素和免疫指标的影响，为无机锌和有机锌在犊牛早期饲养中的科学应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

氧化锌，纯度为96.64%，购自湖南省衡阳市中宝饲料科技有限公司；蛋氨酸锌，纯度为98.20%，购自上海华亭化工有限公司。

1.2 试验动物与试验饲粮

试验在北京市顺义区中地畜牧科技有限公司进行。选取36头出生健康、体重相近的新生荷斯坦母犊牛，出生后2 h内灌服初乳4 L。第2～3天，用奶壶饲喂常乳，每天2次(08:00、14:00)，每次2 L。第4～14天，用奶桶饲喂常乳，每天2次(07:00、14:00)，每次4 L，第4天开始添加开食料，自由采食，每天记录采食量。犊牛采食的牛奶为北京市顺义区中地畜牧科技有限公司自产牛奶；开食料为北京首农畜牧科技发展有限公司饲料分公司生产的犊牛精料补充料641p，组成原料为玉米、麸皮、膨化大豆、豆粕、棉籽粕、磷酸氢钙、维生素、矿物元素、石粉、氯化钠、小麦次粉等，形态为颗粒状，经检测其中锌含量为172 mg/kg。牛奶及开食料的营养水平见表1。

营养水平均为实测值。
Nutrient levels are analyzed values.

1.3 试验设计与饲养管理

将试验犊牛按照体重相近原则随机分成3组，每组12头。自出生后1日龄开始，对照组无添加，试验组分别每日每头添加457 mg蛋氨酸锌和104 mg氧化锌(均相当于80 mg锌)，蛋氨酸锌和氧化锌混合到牛奶中进行饲喂。试验进行至犊牛出生后14 d结束。试验犊牛采用犊牛岛单栏饲养，每头犊牛占地约3 m2，保持圈舍卫生干净。饲喂过程中认真执行“四定””原则，即“定时、定量、定温、定人”。试验犊牛的防疫按照牛场规定的标准执行。

1.4 样品采集与指标测定

1.4.1 常乳及开食料

每周采集犊牛常乳和开食料样品，-20 ℃保存。采用乳成分分析仪(MilkoScanTMFT6000)测定牛奶干物质、乳蛋白、乳脂肪、乳糖、总固形物含量；采用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)测定开食料中的锌含量(GB 5009.268—2016)，同时测定开食料中干物质[AOAC(2005)；方法930.15]、粗蛋白质[AOAC(2000)，方法976.05]、粗脂肪[AOAC(2003)；方法4.5.05]、粗灰分(GB/T 6438—1992)含量，开食料中中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量参照Van Soest等[9]描述的方法进行测定。

1.4.2 生长性能和腹泻率

称量犊牛初生体重和犊牛15日龄晨饲前空腹体重，并测量体尺(体高、体斜长和胸围)。其中，犊牛体重用精确度为0.5 kg、量程为200 kg的电子秤称量，体高和体斜长用卷尺测量，胸围用皮卷尺测量。计算平均日增重(ADG)，体高总增长、体斜长总增长和胸围总增长。记录犊牛每天常乳和开食料摄入量，计算犊牛平均日采食量(ADFI)。

每天根据Teixeira等[10]的方法进行粪便评分，犊牛粪便流动性和黏滞性均超过3分的记为腹泻。每头犊牛每腹泻1 d记为1个发病日数，试验过程中，记录犊牛腹泻天数和腹泻头数，计算腹泻率：

腹泻率(%)=[总腹泻头数×腹泻天数/(试验头数×试验天数)]×100。

1.4.3 血清激素及免疫指标

犊牛15日龄晨饲前进行颈静脉采血，每头犊牛采集血液样品10 mL，室温静置30 min，3 000×g、4 ℃离心15 min后制备血清，保存于-20 ℃冰箱备用。血清中免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白M(IgM)含量采用酶联免疫吸附测定(ELISA)法，试剂盒购于美国Bethyl公司，并严格按照操作说明进行测定。血清中生长抑素(SS)、类胰岛素生长因子-1(IGF-1)、饥饿素(GHRL)、胰岛素(INS)、胃泌素(GAS)和胆囊收缩素(CCK)含量采用放射免疫法测定，试剂盒购于南京建成生物工程研究所。

1.5 数据统计分析

采用Excel 2007软件对试验数据进行初步处理，腹泻率采用卡方检验进行分析，其他数据采用SAS 9.4软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，采用Duncan氏法进行多重比较。P<0.05表示差异显著，0.05≤P<0.10表示有差异显著趋势。

2 结 果

2.1 不同锌源对新生犊牛生长性能及腹泻率的影响

由表2可知，与对照组相比，蛋氨酸锌组新生犊牛总增重和ADG显著增加(P<0.05)；在整个试验期间，氧化锌组的新生犊牛总增重和ADG介于对照组和蛋氨酸锌组之间，但与对照组和蛋氨酸锌组相比差异不显著(P>0.05)。不同锌源对新生犊牛ADFI及体尺指标影响不显著(P>0.05)。同时，不同锌源对新生犊牛腹泻发生有一定缓解作用，蛋氨酸锌组新生犊牛腹泻率显著低于对照组(P<0.05)，而氧化锌组新生犊牛腹泻率与其他2组相比差异均不显著(P>0.05)。

表2 不同锌源对新生犊牛生长性能和腹泻率的影响Table 2 Effects of different zinc sources on growth performance and diarrhea rate of newborn calves

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同或无字母表示差异不显著(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 不同锌源对新生犊牛血清激素指标的影响

由表3可知，与对照组相比，氧化锌组和蛋氨酸锌组新生犊牛血清中INS的含量显著降低(P<0.05)。不同锌源对新生犊牛血清中SS、GHRL、GAS和CCK含量均没有显著影响(P>0.05)。与氧化锌组相比，蛋氨酸锌组新生犊牛血清中IGF-1含量有提高的趋势(P=0.05)。

表3 不同锌源对新生犊牛血清激素指标的影响Table 3 Effects of different zinc sources on serum hormone indices of newborn calves

2.3 不同锌源对新生犊牛血清免疫指标的影响

由表4可知，不同锌源对新生犊牛血清中IgA含量无显著影响(P>0.05)。与对照组相比，氧化锌组新生犊牛血清中IgG和IgM含量显著提高(P<0.05)，蛋氨酸锌组新生犊牛血清中IgG和IgM含量无显著变化(P>0.05)。

表4 不同锌源对新生犊牛血清免疫指标的影响Table 4 Effects of different zinc sources on serum immune indices of newborn calves

3 讨 论

3.1 不同锌源对新生犊牛生长性能的影响

提高犊牛生长性能是犊牛饲养管理过程中的首要任务。犊牛采食量、日增重和体尺增长是评价生长性能的重要指标。Glover等[9]通过给新生犊牛每日添加80 mg蛋氨酸锌(以锌计，下同)发现，腹泻期间每日添加80 mg蛋氨酸锌组的犊牛ADG较添加安慰剂组高40 g/d。周怿等[11]研究表明，犊牛饲粮中添加60 mg/kg杆菌肽锌可以使ADG提高30.81%。蔡秋等[12]研究表明，犊牛饲粮中每日每头添加200 mg锌可以使ADG提高12.50%。为了减少环境污染，同时考虑到缓解犊牛腹泻，参考已有研究，我们选择每日每头牛添加80 mg锌。本试验选用的初生犊牛初始体重没有显著差异。本研究表明，饲粮中每日每头添加80 mg氧化锌和蛋氨酸锌对犊牛的ADFI没有显著影响，但是每日每头添加80 mg蛋氨酸锌可以显著提高犊牛ADG。前人研究结果表明，蛋氨酸锌能够促进仔猪[13]、蛋鸡[14]和肉兔[15]等动物的生长，与本研究结论一致。蛋氨酸锌具有良好的促生长作用可能由于其是接近于动物体内天然形态的微量元素补充剂，具有良好的化学稳定性和生化稳定性，生物利用率高，抗干扰性强，毒性小[16]。各组犊牛体尺指标没有显著差异，但值得注意的是，添加蛋氨酸锌和氧化锌可以在一定程度上提高犊牛体高总增长和体斜长总增长，但犊牛胸围总增长则略有下降，说明其对犊牛长高有一定促进作用。

3.2 不同锌源对新生犊牛腹泻率的影响

腹泻是新生犊牛的多发疾病，其不仅代表着犊牛当前的健康状况，也影响着日后成年牛的生产和繁殖性能，同时对牧场的经济效益产生重要影响。因此，如何预防犊牛腹泻成为犊牛生产管理中的一项重要议题。Glover等[8]通过给腹泻新生犊牛每日添加80 mg氧化锌发现，氧化锌对犊牛腹泻的治愈率是普通安慰剂的1.4倍。从本研究可以看出，犊牛饲粮中添加蛋氨酸锌显著降低了犊牛腹泻率，氧化锌也有降低腹泻率的趋势。师周戈等[17]研究发现，在犊牛3日龄时每天给犊牛注射60 mg锌犊牛腹泻率显著降低。雷东风[18]在研究不同形式和水平的锌对仔猪影响时发现，蛋氨酸锌和氧化锌对仔猪具有促生长和缓解腹泻作用。本研究表明，氧化锌和蛋氨酸锌对瘤胃尚未发育完全的反刍动物也有相似效果。陈娜娜等[19]研究表明，蛋氨酸锌具有改善蛋鸡肠道形态、优化盲肠微生物区系的功能。Hu等[20]研究发现，氧化锌可影响仔猪肠道屏障，促进肠道功能的正常发挥。据此，我们推断锌可能是通过改善犊牛肠道微生物区系和促进肠黏膜发育来缓解腹泻。本试验中，氧化锌可以预防犊牛腹泻，但与对照组相比无显著差异，原因可能是其添加剂量偏低所致。

3.3 饲粮不同锌源对新生犊牛血清激素指标的影响

激素是调节机体生长发育和代谢的重要物质，本试验研究的激素均与犊牛生长发育相关。INS具有调节蛋白质、糖、脂肪三大营养物质的代谢和贮存的功能。当血液中游离的锌足够多时，胰岛β细胞内锌充足，INS分泌会减少[21]。同时，锌会增强INS降解酶的活性，使血清INS含量降低[21]。刘信艳等[22]研究表明，一定剂量的锌可以降低大鼠血清中INS含量。本研究中，饲粮添加蛋氨酸锌或氧化锌显著降低了犊牛血清INS含量，可能是由于添加锌源引起。胰岛素样生长因子(IGFs)主要由肝脏产生，是存在于血浆内的一类既有促生长作用，又有INS样作用的多肽[23]。O’Neill等[24]研究表明，IGF-1具有促进机体及组织水平的分解代谢，刺激细胞分裂、骨骼生长及蛋白质、脂肪和糖原合成，促进细胞对氨基酸和葡萄糖的摄取，进而促进动物生长发育的作用。本研究发现，新生犊牛饲粮添加蛋氨酸锌较氧化锌相比具有增加血清IGF-1含量的趋势，而蛋氨酸锌组犊牛的ADG高于对照组，这可能是由于蛋氨酸锌促进了IGF-1的合成和分泌，从而提高了犊牛的生长性能。Li等[25]研究表明，氧化锌增加了仔猪小肠IGF-1的含量，但对血清中IGF-1含量没有显著影响，这与本研究的结果一致。饲粮中添加氧化锌或者蛋氨酸锌对犊牛血清中其他激素含量没有显著的影响。

3.4 不同锌源对新生犊牛血清免疫指标的影响

免疫球蛋白是反映机体免疫功能的重要指标，其主要包括IgG、IgM、IgA这3种蛋白。IgG在血清中含量最多，是体液免疫的主要抗体。而IgM是免疫和感染中最先出现的抗体，IgA是外分泌体液中的主要抗体，都是机体免疫中不可缺少的[26]。血清中免疫球蛋白含量多少与犊牛的免疫力密切相关。吕广宙等[27]研究表明，饲粮添加低剂量锌(硫酸锌)不仅可以提高犊牛ADG，还可以提高犊牛免疫机能。Nagalakshmi等[28]研究也表明，犊牛饲粮添加低剂量有机锌可以提高犊牛生长性能和免疫应答。本研究表明，饲粮中添加氧化锌显著提高了血清中IgG和IgM含量，饲粮中添加蛋氨酸锌有提高血清IgG和IgM含量的趋势，但氧化锌和蛋氨酸锌均未影响犊牛血清中IgA含量。另有研究表明，饲粮中添加锌可以提高仔猪、蛋鸡免疫功能[13,29-30]，与本研究结果一致。动物机体免疫力的提高有利于抵抗应激，这可能是锌源饲粮添加组犊牛腹泻率降低的原因之一。

4 结 论

① 给新生犊牛补充蛋氨酸锌可以有效促进犊牛生长，降低腹泻率。

② 给新生犊牛补充氧化锌和蛋氨酸锌均可显著降低犊牛血清中INS含量。

③ 给新生犊牛补充氧化锌可以提高犊牛机体免疫功能。