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不同液体日粮对断奶前犊牛生长发育影响的研究进展

2021-12-05王丽娟张永根

中国饲料 2021年5期
关键词:巴氏初乳犊牛

王丽娟, 张永根

(1.辽东学院农学院,辽宁丹东118000;2.东北农业大学动物科学技术学院,黑龙江哈尔滨150030)

犊牛从出生到断奶经历了由母体到体外,由液体日粮即液体饲料到植物性固体饲料, 由非反刍到反刍的变化,其所经历的自然环境、饲养环境和生理环境发生了巨大转变。 犊牛在断奶前组织器官尚未发育完全,对外界环境适应能力弱、免疫能力差、体温调节能力弱、呼吸和消化道系统易受病原体侵袭。 犊牛早期发育阶段是快速完善组织器官功能和构建免疫系统的时期, 该阶段犊牛具有极高的发育潜力, 任何非遗传因素的影响都会造成犊牛生长发育迟缓。 犊牛早期生长发育阶段如饲养管理不当,极易引发各种胃肠道疾病,从而影响犊牛生长,严重者甚至死亡(邓由飞,2017)。因此,断奶前犊牛的正确、适宜的饲喂管理措施尤为重要,特别是液体日粮的正确选择和使用,对其早期组织器官的发育、 免疫系统的构建以及生产潜能的挖掘有着极其重要的作用(Li 等,2019)。

当前,我国奶牛存栏量约为1500 万头,每年新增犊牛近700 万头,集约化、规模化养殖模式步伐不断加快,母犊分离,犊牛分栏饲喂,灌服液体日粮已成为规模化牧场培育犊牛主要养殖方式。犊牛哺乳阶段对液体日粮的高消化率为其自身营养需要提供了有力保障,2 ~3 周龄为犊牛发育的关键时期, 此时犊牛通过食道沟将食道与真胃连接,使液体食物避过瘤胃和网胃直接流入真胃中,进而促进液体饲料的消化吸收, 避免引起瘤胃异常发酵出现腹泻(Lee 等,2009)。 目前关于如何使用液体日粮以达到较高安全性、 利用价值和养殖效益一直争议不断, 特别是对于异常乳的使用已成为研究热点。本文对不同液体日粮对犊牛采食、生长、胃肠道发育及其菌群变化的影响,以及对犊牛生长发育成年后产犊和泌乳量的影响进行阐述, 为今后犊牛液体日粮的使用和研究方向提供理论参考。

1 犊牛常用液体日粮及饲喂方式概况

1.1 初乳和常乳在犊牛饲养中的应用 初乳是指奶牛分娩后初次挤奶所产生的乳汁, 初乳色泽黄而浓稠、酸度高,其特异性免疫球蛋白、蛋白质、脂肪和无机盐等营养成分的含量均显著高于常乳,而乳糖含量则较低。初乳中的营养成分是犊牛生长发育所必需的,也是提高犊牛免疫力,抵御病原体侵袭,保障其健康生长的重要因素。初乳中含有丰富的营养物质和生物活性物质, 其中免疫球蛋白G(IgG)的含量较高。免疫球蛋白的生物活性功能丰富,最为主要的是与细菌、病毒等抗原通过特异性结合的方式来预防多种病毒性疾病(向智男等,2005;Palmer 等,1980)。 同时IgG 也是众多免疫球蛋白中唯一能通过胎盘转移至胎儿体内的免疫球蛋白,是新生动物主要的免疫来源(张和平等,2004)。 目前对于我国规模化牧场多采用初乳管理“124 原则”,即犊牛出生后1 h 之内吃上初乳,分娩2 h 之内将牛初乳挤出,一次性给犊牛灌服初乳4 L, 通过这种饲喂模式能有效降低犊牛腹泻率和死亡率,这一点在张志斌等(2015)、邓兵等(2019)的研究得到了证实。 奶牛分娩7 d 后的牛乳称之为常乳,其在色泽、营养成分及理化指标上趋于稳定, 犊牛出生至断奶期间总消耗常乳量约为310 ~360 L,采用常乳饲喂是传统的犊牛饲养管理方式, 也是最符合自然规律的理想饲喂方式。 常乳的饲喂主要通过巴氏杀菌后对犊牛进行饲喂。曹雪妍等(2019)采用糖蛋白质组学技术,对不同泌乳期牛乳乳清N-糖蛋白的组成及其糖基化位点进行鉴定和差异分析发现,与常乳相比,初乳含有更多的糖蛋白, 而且一些蛋白含有更多的糖基化位点。 通过饲喂初乳能够增强犊牛被动免疫机能、预防腹泻及其他疾病的发生;同时可以改善胃肠道微生物环境、 促进生长发育和提高生产性能;还能调节免疫机能、增强抵抗力和免疫力;对促进新陈代谢和保障内分泌系统都具有积极的作用。综上所述,牛初乳对初生犊牛具有重要的特异性保护作用(邓兵等,2019)。

1.2 异常乳在犊牛饲养中的应用 异常乳是指在奶牛泌乳阶段,因使用药物治疗疾病,导致乳中药物残留,或者其他因素导致的乳中乳蛋白低、乳脂肪低、体细胞数高、细菌数高等卫生理化指标异常,而禁止销售的牛奶。异常乳主要包括生理异常乳、病理异常乳、化学异常乳及微生物污染乳等。有抗乳为病理性异常乳的一种,最为常见,因在治疗乳房炎、 子宫炎和不泌乳母牛等疾病时常使用抗生素而导致牛奶中存在抗生素残留 (辛小月,2019)。通过酶联受体结合实验检测异常乳中的抗生素残留情况,检测结果表明75%、14.3%和7.1%的异常乳样品中含有β-内酰胺、四环素和磺胺二甲嘧啶,异常乳中普遍含有头孢噻呋、青霉素和氨苄西林, 同时也有四环素和磺胺地索辛检出(Pereira 等,2014)。 Selim 等(1997)对液体饲料(异常乳、正常奶、初乳和代乳料)中细菌数量作了相关研究, 发现异常乳中细菌数量显著高于其他液体饲料。对于有抗乳的使用方式,相关学者对黑龙江省300 多个牛场进行问卷调查, 调查结果表明,由于鲜奶价格和巴氏杀菌成本等均较高,所以约95%的牛场使用有抗乳饲喂犊牛,而其中66%的牛场对有抗乳不做相关处理,直接饲喂犊牛,这样便造成了犊牛的高死亡率(李伟,2017)。 因此,有抗乳成为了一种不计成本的饲料资源, 可有效降低犊牛的饲养成本, 很多国家都在使用有抗乳饲喂犊牛。 我国的异常乳约占牛奶总产量的2%,大量的异常乳是一种生物资源, 处理排放既是对资源的浪费,也会对环境造成污染,但使用有抗乳饲喂犊牛将导致其相关营养物质的缺乏, 势必会对犊牛的健康生长发育和后期的产奶性能产生巨大影响。 因此采用相关技术措施解决这些现实问题,对犊牛培育将产生重要影响。人体摄入含有抗生素残留的牛奶会引起各类疾病,如过敏反应;同时还会破坏人体肠道内的正常菌群结构, 并增加机体的抗药性。为确保消费者身体健康,乳制品加工企业会拒收抗生素残留超标的牛奶。

1.3 代乳品在犊牛饲养中的应用 犊牛代乳粉是指将优质植物和动物蛋白质经过特殊方法处理的牛乳替代品,其使用方便、便于贮存、饲养成本较牛鲜乳低, 在规模化牧场中应用广泛。 随着对犊牛生理结构、营养需求、消化机制等各项研究的不断深入, 我们对犊牛的消化代谢机理和营养物质需求有了更深入的了解, 对犊牛的饲养方式和观念有了彻底性的转变。 世界各国学者对犊牛代乳粉开展了更广泛研究, 现代化犊牛养殖培育过程中追求犊牛尽早断奶和快速增重, 用代乳粉饲喂犊牛已经成为普遍的饲养方式。相关研究表明,羔羊早期断奶的同时补饲代乳粉可很大程度上提高羔羊对营养物质的摄入量, 促进羔羊采食和瘤胃发育,充分挖掘前期生长发育性能(Lv 等,2019;Chai 等,2015)。 同时杨什布加等(2017)、张巧娥等(2015)、Blome 等(2003)研究表明,适当提高代乳粉中蛋白质含量对牛的体重具有明显的促进作用。犊牛饲喂代乳粉不仅可以改善生产性能,而且可有效提高带犊母牛的繁殖性能,缩短繁殖周期,提高经济效益(华着等,2018)。给牦牛分别饲喂蛋白质含量为21.95%、24.28%和26.11%的代乳粉,结果发现26%粗蛋白质水平牦牛代乳粉对犊牛在生长性能、 消化代谢及健康状况方面均表现最优(鲍宇红等,2020)。 饲喂粗蛋白质含量为28%、15%或20%脂肪代乳粉与喂食粗蛋白质含量为20%和20%脂肪代乳粉相比, 犊牛日增重会更高(Soberon 等,2012)。 代乳粉的营养物质丰富和易于吸收的优势对后备犊牛瘤胃和肠道等消化器官的发育具有显著的促进作用, 同时为后期的高生产性能奠定良好的基础。应用代乳粉培育技术,可促进犊牛瘤胃发育,提高犊牛生产性能,改善带犊母牛繁殖性能, 同时降低犊牛培育成本、 节省奶源。 在一些发达国家超过85%的犊牛使用代乳粉进行犊牛的早期培育。近年来,随着我国奶牛养殖技术的迅速发展, 利用代乳粉培育犊牛的新模式逐渐得到应用和推广,并取得了显著成效。

1.4 液体日粮饲喂方式 现代化、 规模化牧场对于液体日粮的处理方式主要包括巴氏灭菌、酸化、发酵和补充营养增强剂等, 其中巴氏灭菌和酸化处理最为常见,常乳、异常乳、代乳奶均可采用巴氏灭菌和酸化处理后饲喂犊牛。 巴氏杀菌是指牛乳中天然存在的碱性磷酸酶活性被钝化而乳过氧化物酶活性依然得以保留的一类热处理方法,其目的在于最大限度地保存牛乳中营养物质和口感的同时杀灭致病菌。 目前国际上通用的巴氏杀菌方法主要包括两种类型: 一是在62 ~65 ℃加热30 min;二是在75 ~90 ℃加热15 ~16 s。 在犊牛培育过程中, 液体日粮经巴氏杀菌处理后能有效降低犊牛腹泻病的发生。 刘根涛等(2017)研究表明,初乳经过巴氏杀菌后饲喂犊牛,可显著降低复胃重与活体重的比值, 并且能够在一定程度上提高犊牛平均日增重,促进犊牛生长发育、降低腹泻率。与饲喂未经杀菌的初乳和异常乳相比,犊牛断奶前饲喂经巴氏杀菌后的初乳和异常乳可有效降低犊牛死亡率,提高增重效果,6 月龄可明显增重3.7 kg(Jamaluddin 等,1996)。 酸化乳是指通过在牛乳中添加食品级酸度调节剂制备的低pH 乳品。犊牛液体日粮酸化乳所使用的酸化剂多为有机酸,其中包括甲酸、柠檬酸、富马酸、苹果酸、酒石酸、乙酸和乳酸等(Glahn 等,1994)。 将酸度调控剂添加到牛乳和代乳粉中使其酸化, 在达到较低的pH时, 可有效抑制乳中大肠杆菌等有害菌的繁殖,肠道内乳酸菌等有益菌群的生长得到促进,胃肠道微生态维持平衡状态,并且能够使犊牛皱胃内酸度降低,消化酶活性得到提高。 不同酸之间的配比能够将酸度调控剂的酸化作用发挥的更充分, 除此之外,未解离的且具有杀菌作用的小分子有机酸也可得到有效发挥。 经过酸化后的初乳虽为有效初乳,但适口性较差, 犊牛接受过程慢, 当酸化初乳pH低于3.9 时易造成犊牛的拒绝采食(Maldonado 等,2017)。通过对犊牛饲喂巴氏杀菌乳、异常乳后没有出现任何健康问题,说明两种牛乳均可作为犊牛的安全液体日粮(Aust 等,2013)。

2 不同液体日粮对犊牛采食和生长的影响

代乳粉是一种按照一定配方加工生产的牛乳替代品,其营养成分,尤其是蛋白质、脂肪和碳水化合物含量与常乳差异较小。 Huber 等(1984)在研究常乳饲喂量对犊牛生长发育性能、 健康情况和小肠吸收能力的影响时发现,3 ~48 日龄犊牛平均每天常乳饲喂量为4.1 kg 和6.7 kg, 其日增重分别为538 g 和615 g,饲喂低或高奶量犊牛在干物质采食量、 饲料转化效率和粪便评分没有差异,但是饲喂高奶量犊牛的小肠吸收能力下降。不同液体日粮包括常乳、 代乳品和添加丁酸钠代乳品可显著影响犊牛生长、开食料采食量、小肠发育和代谢状态,从而间接影响犊牛的前胃发育,主要表现为饲喂常乳犊牛在5 ~27 日龄的日增重最高,15 ~21 日龄开食料采食量最高, 空肠和回肠重量、隐窝深度及空肠中段有丝分裂指数最高,细胞凋亡指数最低, 空肠中段氨基肽酶N 活力最高, 空肠末段麦芽糖酶活力最高, 瘤胃肌肉层厚度、乳头长度和宽度均高,血浆葡萄糖和尿素浓度高(许先查等,2011)。虽然代乳品与常乳的总养分相同,但是饲喂常乳犊牛的增重更快、饲料转化效率更好, 其原因可能是常乳具有更好的营养素生物利用效率未知生长因子。 同时也有其他研究指出,如在代乳粉中补充营养增强剂,可有效促进犊牛瘤胃发育,提高犊牛干物质采食量,进而促进犊牛早期的骨骼和生长发育(李双等,2018)。营养增强剂是一类含有营养素与微生态制剂的复合剂,可补充有抗奶营养素的不足, 较好地完善犊牛快速生长过程中所需的维生素、氨基酸等营养物质,补充益生菌、酸度调控剂、外源性酶制剂等可促进犊牛消化和健康的非营养添加剂, 同时可降低有抗奶中营养损失破坏、 抗生素残留以及部分营养成分不足对犊牛生长发育造成的不良影响, 进而促进犊牛快速健康生长。

异常乳如何有效、 安全地应用于犊牛饲养,目前仍没有统一的认识,如何正确利用有抗乳已成为提高规模化牧场养殖经济效益的重要因素。常乳与异常乳虽然在营养成分上有所不同,但二者更主要的区别在于是否含有抗生素、体细胞数以及细菌数方面的差异(张慧林等,2010)。 饲喂犊牛牛乳质量的差异对犊牛生长性能有显著影响,因此,对有抗乳饲喂犊牛的方式及有抗乳饲喂对生长发育等性能影响的研究势在必行。韩云胜等(2017)通过对比饲喂有抗乳和常乳犊牛生长发育和血清免疫指标,结果表明,饲喂有抗乳犊牛组哺乳前期平均日增重显著低于饲喂常乳犊牛,且在犊牛断奶前后的血清免疫指标水平一定程度上有所提高。 Chardavoyne 等(1979)对比常乳、发酵初乳、有抗乳以及添加0.05%甲醛的有抗乳对犊牛生长发育的影响,结果显示,饲喂有抗乳的犊牛与饲喂常乳及发酵初乳的犊牛相比生长发育差异不显著;而有抗乳中添加甲醛处理后,适口性较差,犊牛摄入量下降,生长发育性能显著下降,出现上述差异的主要原因是异常乳的处理方式或饲喂方式导致。 Wray 等(1990)通过对比研究均含有抗生素的发酵废乳和未发酵废乳对犊牛抗生素敏感性和肠道菌群物理特性的作用,结果表明,相比未发酵废乳,发酵废乳中链霉素平均最小抑制浓度显著提高,然而氨苄青霉素未表现出显著差异;确定了抗性大肠杆菌和肠球菌的百分比,但在两组间没有观察到显著差异。Looper 等(2011)指出,如果处理得当,有抗乳将是犊牛既经济又营养的液体饲料来源;但如果处理不当,会引发很多严重的问题,包括犊牛生长受阻,发病与死亡率升高,环境问题,水污染和细菌耐药性增强等(Seegeraber 等,1982)。

3 不同液体日粮对犊牛胃肠道菌群及其发育的影响

不同液体饲料中的菌群在胃肠道内的定植是至关重要的, 直接影响着犊牛胃肠道发育和代谢状态、前胃发育和健康状况。通过对比分析饲喂常乳和不同代乳料对犊牛肠道消化吸收能力及消化系统发育的影响,结果表明,8 周龄时饲喂常乳犊牛的血浆和尿液中木糖含量最高, 说明饲喂常乳的犊牛比饲喂代乳料的犊牛肠道消化吸收能力要好; 扫描电镜观察发现饲喂常乳犊牛的十二指肠绒毛发育最好, 其次为饲喂添加酪蛋白代乳料犊牛, 而添加大豆蛋白代乳料的犊牛出现绒毛萎缩的情况(王鹏丽,2015)。 Ellinger 等(1980)研究发现,健康犊牛饲喂发酵初乳前后,粪便中大肠杆菌数量未发生变化, 而饲喂添加乳酸杆菌常乳犊牛粪便中大肠杆菌数量随日龄增加而有效降低。 刁其玉(2020)也指出犊牛培育中应充分合理的使用营养调控剂,如微生态制剂、酸度调节剂、酶制剂、植物提取物和β 葡聚糖等生物活性物质,以增强犊牛消化系统发育及免疫能力。

近年来国内外研究发现, 饲喂有抗乳可改变犊牛肠道菌群的动态平衡,增加犊牛粪便中细菌对抗生素的耐药性 (Pereirap 等,2018)。 曹志 军(2015)对异常乳饲喂犊牛发生炎症评分进行了持续性研究,结果表明,用未经处理的异常乳饲喂犊牛后,会造成其炎症评分越来越高,严重影响犊牛健康; 通过测定未经过处理的异常乳饲喂犊牛盲肠、 粪便菌群以及与代谢性疾病相关基因表达结果显示,表达量全部有明显升高,异常乳中所含微量抗生素使犊牛瘤胃和肠道中菌群的多样性显著降低,抑制梭杆菌的产生,进而使瘤胃中丁酸的浓度降低,在一定程度上阻碍了瘤胃的发育(Yousif等,2018)。 Edrington 等(2012)运用焦磷酸测序研究断奶前犊牛饲喂异常乳和巴氏杀菌异常乳两种日粮对犊牛结肠微生物多样性的影响, 结果显示,饲喂巴氏杀菌异常乳犊牛各阶段的微生物多样性更高,饲喂两种日粮犊牛肠道细菌种类均随周龄增加而增加,其中厚壁菌门、拟杆菌门和变形菌门为优势菌群。抗生素的滥用导致牛奶中抗菌药物的残留,犊牛采食有抗乳会破坏其胃肠道内正常菌群,使犊牛对抗生素产生耐药性,再加上营养物质的不平衡必将严重影响犊牛的早期生长发育(Ricci 等,2017)。 而营养增强剂针对有抗乳中抗生素残留和巴氏灭菌处理等会造成牛奶营养物质损失缺陷,对犊牛快速生长过程中所需氨基酸、维生素等营养物质进行补充,通过非营养添加剂包括外源性酶制剂、 酸度调控剂、益生菌等可有效促进犊牛消化,从而保证犊牛快速健康生长(Diao 等,2019)。

4 不同液体日粮对犊牛成年后头胎及终身产奶量的影响

Amburgh 等(2016)通过对比高营养摄入量的犊牛与限饲犊牛第一个泌乳期产奶量,结果显示,犊牛在56 日龄前通过高营养摄入量可显著增加第一个泌乳期的产奶量, 增加值为450 ~1361 kg。Soberon 等(2013)通过研究断奶前营养摄入量和开食料对泌乳量的影响发现, 断奶前摄入更多养分的犊牛, 其产奶量增加的概率比限制养分摄入犊牛提高200%。 Moallem 等(2010)研究断奶前自由采食常乳或代乳料, 断奶后补饲蛋白对犊牛骨骼增长速率和头胎产奶量的影响,结果显示,犊牛饲喂代乳料的干物质采食量更高, 但饲喂常乳犊牛的断奶体重却更大; 断奶前饲喂常乳的犊牛第一次配种时间提前23 d, 头胎产奶量和4%乳脂校正泌乳量分别较饲喂代乳粉犊牛提高10.3%和7.1%;因此,代乳粉营养成分含量和断奶后日粮蛋白质水平的高低直接影响产奶量, 并呈现正比关系, 与此同时犊牛断奶后日粮蛋白质的缺乏会影响到犊牛早期高养分摄入所带来的产奶量增加, 其可能的原因是旁分泌和内分泌激素对乳腺组织的刺激所引起。 犊牛早期生长发育性能对成年后泌乳性能等有重要的影响, 通过持续性观察分析450 头3 个泌乳期奶牛泌乳量发现, 断奶前犊牛日增重直接对成年后泌乳量产生正相关影响, 同时分析得出牛群第一个泌乳期产奶量差异因素的22%是由断奶前犊牛生产速度造成的。 由此可看出,奶牛终身泌乳量受犊牛期初乳、营养物质摄入量和断奶前生长发育性能的影响, 分析表明, 这些因素比基因选择提升泌乳量效果更明显,是基因选择的3 ~5 倍(Keith 等,1983)。因此,对于不同液体日粮对犊牛未来头胎及终身产奶量的影响,其最主要的决定因素为营养浓度,而对于在代乳粉和异常乳中补充营养强化剂显得更为重要。

5 总结

现代化、 规模化奶牛养殖牧场在培育犊牛时常用的液体日粮主要包括常乳、异常乳(有抗/无抗)和代乳粉等,其中常乳对于犊牛生长而言是最为理想和符合自然规律的液体日粮, 在兼顾节约饲养成本、 提高效益并充分利用牧场资源的前提下,可采用代乳粉和异常乳代替常乳饲喂犊牛。但应注意在使用代乳粉和异常乳的过程中, 应注重巴氏消毒、酸化、发酵处理以及营养增强剂的补充使用。尤其是异常乳,目前尚不明确犊牛早期饲喂异常乳对其未来泌乳性能的影响, 今后可加强这方面研究, 同时通过采用上述处理方法可增强异常乳的营养浓度和均衡度并降低细菌数、 抗生素等不利因素带来的影响, 进而有效降低异常乳对犊牛的负面影响。

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