牛奶中丁酸钠添加量对犊牛生长性能、血液生化指标和健康状况的影响

■ 李馨童 黄甫东 王 星 吴东霖 张展赫 徐 明

（内蒙古农业大学动物科学学院，内蒙古呼和浩特 010018）

随着社会经济的高质量发展，人们开始追求更加健康、安全的生活，这对食品安全和畜牧业可持续发展都提出了更加严格的要求。在畜牧生产中，抗生素对于提高动物的生长速度和抗病力发挥了重要作用，但抗生素的泛滥也对食品安全、生态环境和人类健康造成了严重威胁[1]，我国《农业农村部公告第194 号》对禁止在饲料中添加促生长类药物做出了规定。因此，开发和利用抗生素替代品成为了畜牧业研究中的一个热点。

丁酸钠是一种短链脂肪酸，主要由肠道微生物群分解纤维产生[2]。Sun 等[3]发现酸化奶中添加0.3%DM 丁酸钠饲喂犊牛，可促进犊牛生长、降低腹泻率。Liu 等[4]发现随着丁酸钠添加剂量的增加，犊牛日增重（ADG）呈二次变化，血清谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）呈线性增加，丙二醛（MDA）含量呈线性降低，而添加三丁酸甘油酯结果表明，随添加水平的增加，ADG 在试验全期呈线性增加，体重和体长指标在断奶后呈线性增加，白细胞介素-1β（IL-1β）浓度在断奶前呈线性降低，断奶前和试验全期腹泻率呈线性降低[5]。上述研究结果并未得到犊牛哺乳期丁酸钠最佳添加量，本试验进一步研究牛奶中丁酸钠添加量对哺乳期犊牛生长性能、血液生化指标和健康状况的影响，旨在得到哺乳期的最佳添加量，为丁酸钠在哺乳期幼畜的研究和应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验采用单因素完全随机试验设计，选取健康的中国荷斯坦公母犊牛共80 头（公犊24 头、母犊56 头），日龄为（2.88±0.42） d、体重为（41.72±2.81） kg，按照性别、日龄及体重相近的原则分为4 个处理组，每组各20 头犊牛（公犊6 头，母犊14 头）。处理组分别为对照组（牛奶中不加丁酸钠）、4.4 g 组、8.8 g 组和17.6 g 组（牛奶中分别添加丁酸钠4.4、8.8、17.6 g）。在犊牛出生后的1 h 内，以相当于小牛出生体重10%的量灌服初乳，6 h 后灌服2 L 巴氏杀菌的初乳，此后再饲喂经过巴氏杀菌的牛奶。牛奶每头喂量为：4～10 d 为4.4 L，11～45 d 为8.8 L，犊牛每日饲喂巴氏杀菌乳两次（每天05：00 和17：00），所以试验处理组每次分别饲喂丁酸钠为2.2、4.4、8.8 g。在每次饲喂前，丁酸钠按照试验设计剂量通过手动添加并搅拌到饲喂各个处理组单独的犊牛奶桶中。试验时间为6 周。各组除牛奶中丁酸钠添加量不同，其他饲养条件均一致。开食料饲粮组成和营养水平见表1。

表1 犊牛开食料组成及营养水平（干物质基础，%）

1.2 试验材料

犊牛开食料购买于某公司，牛奶来源于试验所在牧场，经巴氏杀菌处理后饲喂犊牛，丁酸钠购买济南德高农牧科技有限公司。

1.3 样品采集及指标测定

开食料营养水平：营养物质测定方法参考AOAC（2005）[6]。

生长性能：每日19：00 添加新料和称剩料量，并计算每头犊牛每天的日平均采食量（ADFI）；从试验第1 天后续每7 d 对犊牛进行称重一次，计算平均日增重（ADG）；通过ADFI/ADG计算饲料转化率（FCR）。

体尺及体尺指数：试验第1 天及试验结束测量体高、胸围和体斜长并计算体长指数（反映体格长度与高度的相对发育状况）、胸围指数（反映体躯的相对发育程度）和体躯指数（反映体躯容量的相对发育程度）。

腹泻率（%）=腹泻头数/总头数×100

疾病治疗情况：根据兽医观察和治疗日志统计犊

体长指数（%）=（体斜长/体高）×100

胸围指数（%）=（胸围/体高）×100

体躯指数（%）=（胸围/体斜长）×100

血液指标：分别在试验开始（3 日龄）以及后续每隔7 d 晨饲前，对犊牛用真空采血管从犊牛颈静脉采血20～30 mL，将采集的血样用离心机（4 000 r/min）离心10 min，分离取上清液，取血清置于EP管中，-20 ℃保存。检测血液营养代谢指标：葡萄糖（GLU）、总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、三酰甘油（TG）、总胆固醇（TC）、尿素氮（BUN）、β-羟丁酸（BHBA）、谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）、碱性磷酸酶（ALP）；生长相关激素：生长激素释放激素（GHRH）、生长激素抑制素（SST）、生长激素（GH）、胰岛素样生长因子（IGF-1）、胰岛素样生长因子结合蛋白（IGFBP-2、IGFBP-3）、胰岛素（INS）、胰高血糖素样肽-2（GLP-2）；氧化应激相关指标：丙二醛（MDA）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（CAT）、总抗氧化能力（T-AOC）；免疫相关指标：免疫球蛋白（IgA、IgG、IgM）、白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-2（IL-2）、白细胞介素-4（IL-4）、白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-10（IL-10）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）。以上指标测定方法：购买相应试剂盒（南京奥青生物技术有限公司），按照说明书指定步骤进行操作，采用酶联免疫吸附（Elisa）法进行测定。

健康状况：按照Larson 等[7]的评分标准对粪便进行评分，按照徐明[8]的评分标准对耳朵、眼睛、鼻子进行评分（见表2）。记录腹泻的情况（评分≥3 分连续2 d及以上，见表3）。牛发病率，包括腹泻、肺炎、高烧及输液治疗等。

表2 犊牛耳朵、眼睛、鼻子评分细则

表3 犊牛粪便评分细则

1.4 数据统计与分析

采用Excel 进行基础数据整理，后使用SAS 9.2，对相关数据进行单因子方差分析(one-way ANOVA)，并用Tukey-Kramer 进行多重比较检验。CONTRAST statement 进行丁酸钠添加量对各项指标的线性和二次效应多项式正交对比分析。P＜0.05 为显著水平，0.05＜P＜0.10水平有提高或降低的趋势。

2 结果与分析

2.1 牛奶中丁酸钠添加量对哺乳期荷斯坦犊牛生长性能的影响

由表4 可以看出，各组间犊牛ADFI、ADG 差异显著（P＜0.05），8.8 g 组ADFI 显著高于对照组、4.4 g 组和17.6 g 组（P＜0.05），与对照组相比，17.6 g 组ADFI显著降低（P＜0.05）；8.8 g 组ADG 显著高于对照组和17.6 g组（P＜0.05），随着丁酸钠添加水平的增加，ADG呈显著线性和二次变化（P＜0.05）；整个试验期内，添加丁酸钠对FCR的影响差异不显著（P＞0.10）。

表4 牛奶中丁酸钠添加量对哺乳荷斯坦犊牛开食料采食量、生长性能相关指标的影响

由表5 可以看出，丁酸钠对犊牛的体高、体斜长、胸围、体躯指数各组间差异不显著（P＞0.05），但随着丁酸钠添加水平的增加，在试验结束时犊牛胸围呈线性变化的趋势（0.05＜P＜0.10），胸围指数呈显著的线性变化（P＜0.05），且有二次变化的趋势（0.05＜P＜0.10）；17.6 g 组的体长指数显著高于对照组和4.4 g组（P＜0.05）；8.8、17.6 g 组的胸围指数显著高于对照组（P＜0.05）。

表5 牛奶中丁酸钠添加量对犊牛体尺指标和体尺指数的影响

2.2 牛奶中丁酸钠添加量对哺乳期荷斯坦犊牛血液指标的影响

2.2.1 营养代谢指标

由表6 可以看出，各组间犊牛血清的BHBA、TC、TP、ALB、BUN和ALT影响差异不显著（P＞0.05）。各组间TG 的含量趋于显著（0.05＜P＜0.10）；随着丁酸钠添加水平的增加，GLU浓度呈显著的线性和二次变化（P＜0.05），8.8 g组GLU浓度显著高于对照组和4.4 g组（P＜0.05）；4.4 g 组AST 的活性显著高于对照组和8.8 g 组（P＜0.05）；随着丁酸钠添加水平的增加，在整个试验期间ALP的活性呈线性变化的趋势（0.05＜P＜0.10），其中8.8 g组和17.6 g组显著于对照组（P＜0.05）。

表6 牛奶中丁酸钠添加量对犊牛营养代谢相关指标的影响

2.2.2 生长相关激素

由表7可以看出，丁酸钠添加量对各组间GHRH、IGFBP-3、GLP-2水平具有显著作用（P＜0.05），各组间SST 和GH 的水平影响趋于显著（0.05＜P＜0.10）；各组间IGF-1、IGFBP-2、INS 水平差异不显著（P＞0.05）。17.6 g 组的GHRH水平显著低于8.8 g组和对照组（P＜0.05），4.4、8.8、17.6 g 组GLP-2 水平显著高于对照组（P＜0.05）；随着丁酸钠添加水平的增加，SST和GLP-2的水平呈显著线性和二次变化（P＜0.05）。

表7 牛奶中丁酸钠添加量对犊牛血液生长相关激素指标的影响

2.2.3 抗氧化相关指标

由表8 可以看出，整个试验期间各组间MDA 含量、AOD 和CAT 活性差异不显著（P＞0.05）。试验全期各组间血液GSH-Px 活性和T-AOC 含量差异显著（P＜0.05）；17.6 g 组GSH-Px 活性显著高于对照组和4.4 g组（P＜0.05），4.4 g组显著低于8.8 g组和17.6 g组（P＜0.05），4.4 g 组T-AOC 含 量 显 著 低 于 其 他 组（P＜0.05）。

表8 牛奶中丁酸钠添加量对犊牛血液抗氧化指标的影响

2.2.4 免疫相关指标

由表9 可以看出，整个试验期间各组间犊牛血液IgA、IgG、IgM、IL-1β、IL-2、IL-10和TNF-α含量差异显著（P＜0.05）；各组间IL-6 含量差异趋于显著（0.05＜P＜0.10）。4.4、8.8 g组IgA含量显著高于17.6 g组，与对照组差异不显著（P＞0.05），呈显著线性和二次变化（P＜0.05）。4.4 g组和8.8 g组IgG含量显著低于对照组（P＜0.05），17.6 g组显著高于4.4 g组（P＜0.05），呈显著线性和二次变化（P＜0.05）；8.8 g组IgM含量显著低于对照组和其他试验组（P＜0.05），呈显著线性和二次变化（P＜0.05），17.6 g 组IL-1β含量显著低于对照组和4.4 g 组（P＜0.05)；8.8、17.6 g 组IL-2 含量显著低于对照组（P＜0.05），4.4 g组显著高于8.8 g组（P＜0.05），呈显著线性和二次变化（P＜0.05）；各组间IL-4含量差异不显著（P＞0.05），随着丁酸钠添加水平的增加，IL-4含量呈二次变化的趋势（0.05＜P＜0.10）。4.4 g组和17.6 g组IL-10含量显著低于对照组（P＜0.05）；17.6 g组TNF-α含量显著高于对照组和其他试验组（P＜0.05），随着丁酸钠添加水平的增加，TNF-α含量呈显著二次变化（P＜0.05）

表9 牛奶中丁酸钠添加量对犊牛血液免疫指标的影响

2.3 牛奶中丁酸钠添加量对哺乳期荷斯坦犊牛健康状况的影响

由表10 可以看出，各组间犊牛腹泻、高热与输液治疗情况差异显著（P＜0.05），肺炎治疗情况的影响趋于显著（0.05＜P＜0.10）；4.4 g 组和17.6 g 组腹泻治疗次数显著高于对照组和8.8 g 组（P＜0.05）；输液与高热治疗次数，17.6 g 组显著高于其他组；从数值上看，8.8 g 组高热治疗次数较对照组降低；随着丁酸钠添加量的增加，输液治疗情况呈显著二次变化（P＜0.05）。

表10 犊牛疾病治疗情况（次）

由表11 可以看出，整个试验期内各组间耳朵、粪便、鼻子评分差异显著（P＜0.05），试验组耳朵、鼻子评分相对于对照组显著降低（P＜0.05），8.8 g组粪便评分相对于对照组显著降低（P＜0.05）；随着丁酸钠添加量的增加，耳朵评分呈显著线性和二次变化（P＜0.05），鼻子评分呈显著线性变化（P＜0.05）。整个试验期内眼睛评分和腹泻率差异不显著（P＞0.05），但是从数值上看，在整个试验期，与对照组相比，添加8.8 g 组降低了犊牛的腹泻率。

表11 犊牛健康评分及腹泻率

3 讨论

3.1 牛奶中丁酸钠添加量对哺乳犊牛生长性能的影响

本试验结果表明，牛奶中添加丁酸钠可以显著提高犊牛的ADFI和ADG，随着丁酸钠添加水平的增加，ADG 呈显著的线性和二次变化。Liu 等[9]在牛奶中添加丁酸钠发现犊牛BW、ADG 显著提高，ADG 呈二次变化，本试验与上述研究结果一致，但本试验中，添加8.8 g/d丁酸钠对犊牛ADFI和ADG影响最为显著。研究表明[10-11]，补充丁酸钠对FE 没有影响，本试验结果与上述一致。

体尺指标一定程度上可以反映犊牛的生长性能，体尺指数可以体现骨骼发育情况[12]。本试验中，与对照组相比，丁酸钠可以提高犊牛的体尺指数，且胸围指数呈二次变化趋势。研究发现，在开食料中添加丁酸钠可以显著提高犊牛的体高[13]，而随着丁酸钠添加剂量的增加，犊牛的体高和体长呈二次变化趋势[9]，这与本试验结果基本一致。

3.2 牛奶中丁酸钠添加量对哺乳犊牛血液指标的影响

3.2.1 营养代谢指标

血液中的各项指标可以反映犊牛机体生长代谢情况[14]。研究表明，在代乳粉中添加丁酸钠后，可以提高犊牛血液葡萄糖浓度[15-16]。BHBA 是衡量小牛瘤胃发育的重要指标，具有促进血液中GLP-2释放的作用[17]，GLP-2 可以调节动物营养物质吸收和能量平衡，对促进犊牛肠道健康、提高生产性能有重要作用[18]。本试验结果表明，丁酸钠可以显著提高GLU 浓度和GLP-2 的水平，随着丁酸钠添加水平的增加，血清GLU 浓度和GLP-2 水平呈显著线性和二次变化，与上述研究结果一致，说明丁酸钠改善了机体的能量平衡。

转氨酶活性可以反映动物的生长发育、蛋白质合成和代谢情况[19]。当补充过量的丁酸时，过量的丁酸会通过门静脉进入动物肝脏，在肝脏中参与脂质的合成并影响着糖和脂质的代谢[4]。本试验结果显示，添加4.4 g丁酸钠显著提高了AST的活性，添加17.6 g丁酸钠显著提高了ALP的活性，降低了TG 的含量，可能是由于肝脏功能有所损伤[20]。

3.2.2 生长相关激素

生长相关激素对动物的生长发育具有重要的影响[21]。本试验显示，随着丁酸钠添加水平的增加，SST呈线性和二次变化，相比对照组，添加17.6 g 丁酸钠显著降低了GHRH 的分泌，添加8.8 g 丁酸钠降低了SST 的分泌，这表明丁酸钠具有促进犊牛生长，丁酸钠的补充量8.8 g/d效果最好。

3.2.3 抗氧化相关指标

本试验结果表明，丁酸钠可以降低犊牛血清中MDA的含量，显著提高了犊牛血清中GSH-Px活性，这与Sun等[3]在酸化奶中添加丁酸钠的结果相符。T-AOC是反映被测机体内酶和非酶促体系构成的总抗氧化水平，是综合反映机体抗氧化能力的指标之一。本试验结果表明，牛奶中添加丁酸钠可以提高犊牛血清中T-AOC，但添加4.4 g/d 丁酸钠使T-AOC 下降，与王彦东[22]在开食料中添加研究效果相同。综上，说明补充丁酸钠可以提高机体对自由基的清除能力，起到抵抗由自由基引起的生物膜脂质过氧化的作用[23]，更好地帮助哺乳犊牛应对氧化应激。

3.2.4 免疫相关指标

免疫球蛋白是反映畜禽机体免疫能力的重要指标，他们可以与特异性抗原结合，起到抵抗疾病的作用。IgA 属于分泌型的免疫球蛋白，主要分布在机体内黏膜表面，参与机体局部免疫反应[24]。本试验研究结果表明，随着丁酸钠添加水平的提高，犊牛血清中IgA 的含量呈线性和二次变化。李丹丹等[25]发现丁酸钠可以促进断奶仔猪免疫器官的发育，可以提高血清中免疫球蛋白含量和小肠黏膜抗体分泌型免疫球蛋白A（S-IgA）的分泌量，与本试验结果相似。IgG 和IgM 主要由淋巴B细胞转化为浆细胞产生。本试验研究表明，随着丁酸钠添加水平的提高，犊牛血清中IgG和IgM 的含量呈线性和二次变化。相对于对照组，4.4 g、8.8 g组显著降低了IgG的含量，且添加量为8.8 g组显著降低了犊牛血清中IgM的含量。

IL-4 和IL-10 为抗炎因子，具有消除炎症使机体恢复到正常免疫和生理水平的作用，本试验结果表明，随着丁酸钠添加水平的提高，IL-4 含量趋于二次变化，添加17.6 g的丁酸钠显著降低了IL-10的含量，这可能是由于丁酸钠添加较高导致。吴东霖等[26]研究表明，开食料中添加0.3%包被丁酸钠可以显著降低IL-1β和TNF-α含量。本试验结果表明，试验全期丁酸钠显著降低了IL-1β和IL-2 的含量，17.6 g 丁酸钠显著提高了TNF-α的含量，而添加8.8 g 丁酸钠则降低了TNF-α含量，这说明了丁酸钠在抑制促炎因子的形成具有积极作用，而过量的丁酸钠可能会提高促炎因子的水平。

3.3 牛奶中丁酸钠添加量对哺乳犊牛健康状况的影响

丁酸钠作为酸化剂可以通过降低肠道pH 抑制有害菌的增长[27]，但过量的丁酸钠可能会减少有益菌在犊牛肠道中的比例，对犊牛的代谢产生负面效应[28]。本试验结果表明，随着丁酸钠添加水平的增加，输液治疗和耳朵评分呈显著二次变化，粪便评分趋于二次变化，添加17.6 g 丁酸钠导致犊牛高烧、腹泻和治疗次数显著高于对照组，这可能由添加17.6 g 丁酸钠血清中TNF-α含量较高导致。前人研究表明丁酸钠可以改善单胃动物[29]和反刍动物[3，30]的腹泻，本研究结果进一步表明，丁酸钠可以降低粪便评分，改善其健康状况，其中添加8.8 g/d效果最佳。

4 结论

综上所述，牛奶中添加丁酸钠可以促进犊牛的生长发育，提高机体抗氧化功能和免疫能力，改善犊牛的健康评分和粪便评分，而且添加8.8 g/d效果最佳。