开食料中添加不同诱食剂对荷斯坦犊牛采食偏好、生长性能和血液指标的影响

霍子韩 李 岩 徐宏建,2 户林其 许芮婷 任 帅 王志远 陈攀亮,2 王美美,2 李 妍 李建国,2,4,5 高艳霞,2,4,5* 沈宜钊,2,4*

(1.河北农业大学动物科技学院,保定 071001;2.农业农村部奶牛健康养殖重点实验室(部省共建),保定 071001;3.河北农业大学动物医学院,保定 071001;4.河北省牛羊胚胎技术创新中心,保定 071001;5.河北省乳制品产业技术研究院,石家庄 050000)

在犊牛出生后很长一段时间内,瘤胃功能尚未发育完全,身体发育所需营养物质大部分依赖于母乳的喂养。犊牛从母乳到固体饲料的成功过渡能够使犊牛在断奶之后采食到足够多的固体饲料来满足自身营养需要[1],同时犊牛开食料采食量是衡量犊牛培育的重要指标,也是能否断奶的重要依据[2]。Catanese等[3]研究发现,幼龄反刍动物对新食物往往有一种拒绝采食的现象产生,称之为新食物恐惧症,即便给其供给营养丰富的饲粮,也会有这种现象产生。已有研究表明,诱食剂能够提高动物食欲,对拒绝采食的现象有一定的改善。李扬等[4]研究发现,饲粮中添加诱食剂显著提高了幼犬的生长性能和干物质消化率,促进了幼犬的健康成长。Tan等[5]研究发现,甜味物质可以通过肠-脑轴诱导小鼠对糖产生采食偏好。但是诱食剂在哺乳犊牛上的研究还比较缺乏,犊牛的采食偏好并不明确,有待进一步研究。

双料槽试验是研究动物采食偏好的重要方法,但是常规的双料槽试验往往仅对单一产品的采食偏好进行探索,高采食偏好是否意味着更高的采食量尚不明确。因此,本研究筛选出甜味剂和橙香剂2种诱食剂,利用双料槽试验,在研究犊牛采食偏好的基础上探索采食偏好与采食量的关系,并研究诱食剂对荷斯坦犊牛生长性能与血液指标的影响,为缓解犊牛断奶应激以及反刍动物诱食剂的研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

饲养试验于2021年10月至2021年12月在山东省维多利亚农牧有限公司进行。

1.2 试验材料

试验所用诱食剂为甜味剂(主要成分为糖精钠)和橙香剂(主要成分为橙油),由广州某公司提供。犊牛开食料购自山东某公司,不含有诱食剂,作为基础开食料;橙香剂开食料在开食料中添加300 g/t橙香剂,甜味剂开食料是在开食料中添加150 g/t甜味剂,橙香剂+甜味剂开食料是在开食料中同时添加300 g/t橙香剂和150 g/t甜味剂。犊牛开食料组成及营养水平见表1。

1.3 试验设计

采用完全随机试验设计,将60头初生重[(38.80±0.36) kg]相近的健康荷斯坦犊牛随机分为4组,每组15头。对照组饲喂基础开食料,橙香剂组(ORF)饲喂橙香剂开食料,甜味剂组饲喂甜味剂开食料,橙香剂+甜味剂组饲喂橙香剂+甜味剂开食料。本试验采用双料槽试验设计[6],每个犊牛岛上设置2个料槽,另设1个水槽,2个料槽距离45 cm,防止不同开食料气味之间相互影响。具体试验设计见表2。试验期间犊牛自由采食。饲养试验从犊牛3日龄开始,试验期为63 d。试验第56天断奶后对犊牛开食料采食情况继续进行1周的追踪。

表1 犊牛开食料组成及营养水平(干物质基础)

表2 试验设计

1.4 犊牛的饲养管理

试验开始前,将待使用的犊牛岛进行全面消毒和晾晒,同时设置2个料槽以满足试验需要。犊牛出生后,进行正常的脐带消毒和护理程序,随后进行称重并记录,此时在犊牛圈中进行饲喂。犊牛出生后1 h内需保证饲喂充足的初乳,初乳饲喂量4 L/头,初乳饲喂需保持一致。犊牛2日龄后分别于07:00、17:00各饲喂1次巴氏杀菌牛奶。犊牛2～5日龄每头每天饲喂常乳5 L,6～15日龄每头每天饲喂常乳6 L,16～22日龄每头每天饲喂常乳8 L,23～31日龄每头每天饲喂常乳10 L,32～50日龄每头每天饲喂常乳12 L,随后每日常乳饲喂量减少2 L至试验第56天断奶。犊牛自由饮水。犊牛3日龄开始转入犊牛岛饲养,根据不同组别在料槽中添加对应的颗粒型开食料,颗粒料添加量根据前1天采食量设定,保证料槽中有剩料。为防止料槽位置影响采食量,料槽位置每日调换3次。

1.5 样品采集与处理

1.5.1 体重的测定

在分别于试验第1、28、56、63天晨饲前测定犊牛的体重并准确记录测定值,计算不同阶段的平均日增重(ADG)。

1.5.2 体尺的测定

在试验第1、63天由同一个人对犊牛体尺进行测量。测量的体尺指标包括体高、体斜长、腹围、胸围和管围。

1.5.3 采食量以及偏好性的测定

准确记录每个料槽每天开食料的投喂量和剩余量,计算开食料采食量(干物质基础)。根据开食料采食量计算偏好性(0～100%),计算公式如下:

偏好性(%)=(待测开食料采食量/

开食料总采食量)×100。

偏好性<45%,表示犊牛倾向于采食基础开食料;偏好性>55%,表示犊牛倾向于采食待测开食料;45%≤偏好性≤55%,表示犊牛没有出现采食偏好。

1.5.4 血液的采集与指标的测定

在试验第1、28、56天晨饲前对所有犊牛进行颈静脉采血,血液收集在5 mL促凝管中,通过离心机3 500 r/min离心15 min后,取上清分装于离心管中,保存在-20 ℃冰箱中待测。

在4 ℃解融血清样本后,使用深圳迈瑞BS-420型全自动生化分析仪检测谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)活性与总蛋白(TP)、葡萄糖(GLU)、白蛋白(ALB)、尿素氮(UN)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)含量,检测试剂盒为深圳迈瑞配套生化试剂盒;采用酶联免疫吸附试验(ELISA)法测定总抗氧化能力(T-AOC)、丙二醛(MDA)、胆囊收缩素(CCK)、胰高血糖素样肽-1(GLP-1)、胰高血糖素样肽-2(GLP-2)、瘦素(Leptin)、YY肽(PYY)含量以及碱性磷酸酶(AKP)、过氧化氢酶(CAT)活性,测定试剂盒均来自北京华悦昌生物科技有限公司。

1.6 统计分析

试验数据使用SAS 9.4统计软件的MIXED模型进行分析,试验处理为固定效应,犊牛为随机效应。用Tukey法进行多重比较检验。试验结果以平均值和均值标准误(SEM)表示,P<0.05表示差异显著,0.05≤P<0.10表示差异有显著趋势。

2 结果与分析

2.1 开食料中添加不同诱食剂对犊牛开食料采食量与采食偏好的影响

由表3可知,添加甜味剂和橙香剂对犊牛开食料采食量无显著影响(P>0.05),二者也无显著交互作用(P>0.05)。从整个饲养周期看,犊牛对添加橙香剂的开食料表现出了显著的采食偏好(P<0.05)。

2.2 开食料中添加不同诱食剂对犊牛生长性能的影响

由表4可知,断奶前,添加甜味剂和橙香剂对犊牛体重和平均日增重无显著影响(P>0.05),二者也无显著交互作用(P>0.05);但在断奶后(第57～63天),添加甜味剂显著提高了犊牛的平均日增重(P<0.05)。

由表5可知,在试验开始时(第1天),各组犊牛的体高、体斜长、胸围、腹围、管围均无显著差异(P>0.05)。在试验结束时(第63天),添加甜味剂和橙香剂对犊牛体高、体斜长、胸围、腹围、管围均无显著影响(P>0.05),二者也无显著交互作用(P>0.05)。

表5 开食料中添加不同诱食剂对犊牛体尺指标的影响

2.3 开食料中添加不同诱食剂对犊牛血液指标的影响

2.3.1 开食料中添加不同诱食剂对犊牛血清生化指标的影响

由表6可知,添加甜味剂和橙香剂对犊牛第28、56天血清各生化指标均无显著交互作用(P>0.05)。在第28天时,添加甜味剂显著增加了犊牛血清白蛋白含量以及白球比(P<0.05),有增加血清总蛋白含量的趋势(P=0.07),同时显著降低血清球蛋白含量(P<0.05);添加橙香剂显著增加了犊牛血清球蛋白含量(P<0.05),并有降低血清尿素氮含量的趋势(P=0.06)。

表6 开食料中添加不同诱食剂对犊牛血清生化指标的影响

续表6项目 Items组别 GroupsCONORFSWTOSSEMP值 P-valueOrangeSweetenerInteraction第56天 Day 5627.527.127.027.30.380.810.640.37白球比 ALB/GLB第1天 Day 11.641.611.641.690.070.840.550.53第28天 Day 281.671.551.791.740.070.150.010.53第56天 Day 561.711.771.721.680.070.840.600.48尿素氮 UN/(mmol/L)第1天 Day 16.165.895.926.170.540.990.960.63第28天 Day 285.576.585.406.160.480.060.520.80第56天 Day 566.096.136.146.160.490.940.920.98

2.3.2 开食料中添加不同诱食剂对犊牛血清抗氧化和肝功能指标的影响

由表7可知,添加香味剂和橙香剂对犊牛第28、56天的血清各抗氧化和肝功能指标均无显著交互作用(P>0.05)。在第28天时,添加橙香剂显著升高了犊牛血清的总抗氧化能力(P<0.05),显著降低了血清谷草转氨酶活性(P<0.05)。

表7 开食料中添加不同诱食剂对犊牛血清抗氧化与肝功能指标的影响

2.3.3 开食料中添加不同诱食剂对犊牛血清糖、脂代谢指标和食欲激素的影响

由表8可知,添加甜味剂和橙香剂对第28、56天犊牛的血清各糖、脂代谢指标均无显著交互作用(P>0.05)。在第28天时,添加甜味剂有升高血清葡萄糖含量的趋势(P=0.05)。在第56天时,添加甜味剂有升高血清总胆固醇和甘油三酯含量的趋势(P=0.05)。

3 讨 论

3.1 开食料中添加不同诱食剂对犊牛开食料采食量与采食偏好的影响

诱食剂可以对饲粮风味进行改善,向周围散发信号分子,通过味觉和嗅觉等途径对动物的采食进行调控,直接影响动物对饲粮的采食[7]。院东等[8]发现,在饲粮中添加草香剂、甜味剂和绿色剂后,奶牛的干物质采食量得到了提高,同时改善了奶牛体况。李卓卿[9]研究表明,在饲粮中添加由甜蜜素、柠檬酸、苹果酸组成的复合型调味剂可显著提高奶牛的采食量以及生产性能。但Sun等[10]发现,在饲粮中添加甜味剂并未对羔羊的干物质采食量产生显著影响。户林其等[11]研究表明,在干奶牛饲粮中添加甜橙提取物对采食量没有产生显著影响,这与本试验所得结果相符。以上这些研究结果表明诱食剂在生产中的添加效果可能随着动物种类、饲粮组成以及添加方式等因素的不同而产生差异,甚至有可能得到相反的结果[12]。

在本试验中,虽然犊牛的开食料采食量并没有随着甜味剂和橙香剂的添加表现出显著的差异,但犊牛对橙香剂这一诱食剂产生了极大的采食偏好。犊牛的开食料采食量没有发生变化的可能是因为牧场日常饲喂的牛奶已经满足断奶前犊牛大部分的营养需求,同时牛奶的饲喂以及不限制的饮水可能会使犊牛有一定的饱腹感,从而减弱了犊牛对开食料的采食欲望,导致犊牛对固体开食料的采食减少[13]。

3.2 开食料中添加不同诱食剂对犊牛生长性能的影响

犊牛的生长性能受多种因素影响,当牧场饲喂的常乳和开食料品质得到保证时,犊牛的生长潜力能得到充分发挥[14]。Salazar等[15]研究发现开食料中添加混合香味剂对断奶前犊牛的平均日增重无显著影响,曹梦[16]的研究也发现饲粮中添加香味剂并未对安格斯犊牛的平均日增重造成显著影响,与本试验哺乳期的结果一致。对哺乳犊牛来说,营养物质采食量是决定增重的重要因素,本研究中,在牛乳进食量一致的条件下,由于犊牛对开食料采食量没有显著差异,因此平均日增重没有显著差异是可以理解的。有意思的是,添加甜味剂虽然对断奶前犊牛生长性能无显著影响,但显著增加了断奶之后犊牛的平均日增重,而犊牛的开食料采食量并无显著增加,这说明饲喂添加了甜味剂开食料的犊牛的饲料消化率更高。前人研究发现,甜味剂能够刺激肠道的甜味剂受体,提高胰高血糖素样肽-2的分泌,而胰高血糖素样肽-2能够促进肠道发育[17],因此甜味剂对犊牛断奶后平均日增重的提高可能是由于促进了犊牛的肠道发育。然而,本研究中并未检测到血清胰高血糖素样肽-2含量的提高,这可能是因为血清样品只能反映晨饲前的含量,而无法表征其在犊牛采食后的动态变化。

一般来说,遗传因素对犊牛的体尺和体重起决定性作用[18],犊牛的体尺增长与全身骨骼的生长发育有关,对犊牛的体尺进行测量在反映犊牛各个身体部位以及整体生长发育情况的同时,还能体现当前犊牛机体营养水平[19]。在本试验中,甜味剂与橙香剂的添加并未对犊牛体尺指标产生显著影响,这表明诱食剂的添加并未对犊牛机体营养水平产生显著影响。

3.3 开食料中添加不同诱食剂对犊牛血液指标的影响

3.3.1 开食料中添加不同诱食剂对犊牛血清生化指标的影响

血液中总蛋白和白蛋白的含量反映了机体蛋白质的代谢水平,它们还负责在血液中运输多种中间产物,调节血液渗透压,参与机体免疫活动以及营养作用,同时还能够间接地反映机体新陈代谢速率[20]。血液中球蛋白的含量以及白球比可用于评估代谢旺盛时的机体免疫情况[21]。张勇等[22]在奶牛基础饲粮中添加30 g/(d·头)的复合诱食剂(大蒜素和肉桂醛)提高了血液中总蛋白含量的同时降低了尿素氮含量,与本试验结果一致。尿素氮来源于饲粮中蛋白质的分解和瘤胃壁对氨态氮(NH3-N)的吸收,当机体自身代谢所需能量通过糖、脂代谢等过程仍无法满足时,体内蛋白质会进行分解用来满足能量缺口,此时会出现血液中总蛋白含量降低以及尿素氮含量增加的现象[23]。本试验中各组犊牛血清生化指标的含量与邹松岩等[24]以及马迪等[25]在哺乳犊牛上的报道一致,证明各生化指标的含量均处于正常范围之内。在本试验中,第28天时,添加甜味剂提高了犊牛血清总蛋白和白蛋白含量的升高,降低了白球比,表明添加甜味剂提高了蛋白质吸收效率,从而改善了犊牛的机体免疫性能,这也间接证明甜味剂可能促进了犊牛的肠道发育,从而提高断奶犊牛的平均日增重;但添加橙香剂后犊牛出现了血清球蛋白含量升高的现象,可能是因为添加犊牛为了维持机体免疫力而调用了更多的球蛋白,这与宋利文等[26]的研究结果一致。

3.3.2 开食料中添加不同诱食剂对犊牛血清抗氧化和肝功能指标的影响

在犊牛发育早期,体内的氧化还原平衡还未建立,此时犊牛抗氧化能力较为薄弱,因此容易发生氧化应激反应,造成机体损伤[27]。血液的总抗氧化能力代表了机体总的抗氧化水平,是体内各种抗氧化物质抗氧化能力的总合[28]。丙二醛是机体脂质产生过氧化反应之后的产物,其含量越高,代表此时机体所承受的氧化应激反应越严重。本试验中虽然没有观察到血清丙二醛含量与过氧化氢酶活性的显著变化,但添加橙香剂对第28天时血清总抗氧化能力有显著提升,说明橙香剂的添加可能有提高犊牛抗氧化能力的潜力。而较高的抗氧化能力往往意味着较高的抗应激能力[29],因此饲喂添加了橙香剂的开食料的犊牛可能具有更高的抗应激能力。谷丙转氨酶与谷草转氨酶在蛋白质降解以及氨基酸合成中占据重要地位,同时题目在血液中的活性反映了肝脏以及心肌等组织的损伤程度[30]。本试验中,添加诱食剂后犊牛血清中谷丙转氨酶活性未发生显著变化,但在第28天时添加橙香剂使得犊牛血清中谷草转氨酶活性显著降低,说明橙香剂可能有降低犊牛肝脏损伤的潜力。这可能是由于机体抗氧化能力的增强,导致体内自由基数量的减少,从而保护了线粒体结构,减少了肝脏细胞损伤。

3.3.3 开食料中添加不同诱食剂对犊牛血清糖、脂代谢指标和食欲激素的影响

血液中葡萄糖、甘油三酯和总胆固醇的含量是反映动物机体糖、脂代谢的重要指标,在自身多种激素的调控作用下,常常维持一个恒定状态。但是当体内能量摄入产生波动时,这些指标也会随之发生变化[31]。葡萄糖是动物体生长代谢主要的能量来源,为体内各种器官的正常运转提供能量,血液中葡萄糖含量的变化反映出了机体对葡萄糖的吸收和利用情况[32]。曹梦等[33]的研究显示,在混合饲粮中添加绿色素、甜味剂以及香味剂并未对安格斯犊牛血清中葡萄糖的含量产生显著影响,与本试验中第56天时所得结果一致。但在第28天时,添加甜味剂有升高犊牛血清中葡萄糖含量的趋势,这可能是由于甜味受体的影响。有研究发现,甜味剂不仅可以在口腔中被识别出来,体内很多其他组织(胃肠道、心脏、胰腺等)也可以识别甜味因子[34]。甜味受体在不同部位作用的方式不同,甜味的识别主要在口腔中。另有研究发现,在小肠中甜味剂可以诱导钠-葡萄糖协同转运蛋白1(SGLT1)等基因的表达,增加小肠对葡萄糖的吸收,促进肠道绒毛的生长与隐窝的发育,加速小肠的发育和成熟[35],这可能会导致血液中葡萄糖含量升高。血液中甘油三酯和总胆固醇的含量反映了机体对脂质的消化吸收和利用情况。在本试验中,在第56天时,开食料中添加甜味剂时犊牛血清总胆固醇和甘油三酯的含量都有增加的趋势,这同样可能是由于甜味剂促进了肠道功能的完善,使得脂类物质的吸收得到了改善。血液中胆囊收缩素、胰高血糖素样肽-1和YY肽等激素都与采食量相关,本试验中不同处理未对此类指标产生显著影响,这与开食料采食量的结果是一致的。这可能是由于本试验中所用的诱食剂是通过刺激口腔、鼻腔中的不同感觉受体通过神经系统来对动物采食进行调节[36],而不是通过分泌激素等信号分子来刺激采食。

4 结 论

综上可知,在开食料中添加橙香剂使荷斯坦犊牛表现出了采食偏好,虽然对哺乳期总的开食料采食量和平均日增重的影响有限,但有提高机体抗氧化能力和降低肝脏损伤的潜力;在开食料中添加甜味剂虽然未使荷斯坦犊牛显示出足够的采食偏好,但显著增加了断奶后犊牛的平均日增重,维持了体内糖、脂代谢稳态,并有提高机体免疫性能的潜力。