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一種新型奶牛飼料添加劑——丙二醇

一種新型奶牛飼料添加劑——丙二醇

作者:壹創科技    發布時間:2019-05-15 10:40    瀏覽量:

       在哺乳期的前期,奶牛需要增加大量的能量攝入以滿足牛奶的分泌。這其中包括飼料的攝入量的增加和體內脂肪的轉化。但是,過多體內脂肪的消耗就會使體內糖類和脂肪的代謝失衡,最終就有可能導致酮癥。酮癥是一種代謝混亂,主要發生在產仔后的2~7周[1]。有報道顯示,哺乳期奶?;纪Y的比例為0.011~0.092,要是將亞酮癥(subclinical ketosis)狀態的奶牛也考慮進去的話,這一比例將會升至0.12~0.34[2]。由于酮癥會增加治療費用,減少牛奶產量,降低牛奶質量等負面影響,而使奶牛養殖者蒙受巨大經濟損失。    
  酮癥和亞酮癥都會導致奶牛的血液、牛奶以及尿液中酮體含量的增加,且與肝臟脂肪的滲透增加有關。也有報道認為酮癥和亞酮癥還與血液中脫脂脂肪酸濃度的增加和葡萄糖濃度的減少有關[3]。酮體包括乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮。
  早在1954年丙二醇就被用來治療酮癥,且一直沿用至今[4]。近幾年,由于發現其能增加牛奶產量、預防酮癥以及提高生育率等優點,更是將丙二醇作為一種飼料添加劑來使用。

  本文主要介紹了丙二醇在瘤胃和肝臟中的代謝、對奶牛飼料攝入量、生育率以及牛奶產量及組成成分的影響,同時評價了丙二醇是否能防止糖類和脂肪的代謝失衡,從而降低酮癥的危險。

  1 丙二醇在瘤胃中的代謝    
  Clapperton等[5]對羊和奶牛作了試驗,讓它們攝入100~910g丙二醇,發現1~2h丙二醇在瘤胃里的含量減少大約50%,3h后含量只剩10%~20%。丙二醇在瘤胃中快速消失的途徑有3條:吸收、發酵和進入腸道。其中吸收和發酵起著主要作用。    
  Clapperton等[5]研究發現:丙二醇在瘤胃中酵解的產物分別是丙醇和丙酸,其中丙酸是丙二醇在瘤胃中酵解的主要產物,而且丙二醇能增加瘤胃中乳酸的濃度。Kristensen等[6]報道瘤胃中的丙二醇會在其血液中慢慢積累,并有近10%轉化成乳酸。他們還指出,正常情況下,丙二醇在體內的代謝主要集中在瘤胃,而不是肝臟。至于瘤胃中,影響丙二醇是轉化成丙酸或是直接被吸收的因素,目前尚不是很清楚。但是Czerkawski等[7]發現在羊的飼料中加入高濃度的丙二醇時,丙二醇轉化為丙酸的量明顯小于低濃度的丙二醇。而如果在飼料中加入一種特殊的甜菜,將會增加丙酸的轉化量,這其中的原因可能是飼料中的高消化纖維刺激了瘤胃中某種微生物酵解丙二醇的能力。    
  丙二醇的攝入對瘤胃的pH也有一定影響,如果將丙二醇的攝入量控制在200~688g/d時,丙二醇對瘤胃的pH的影響幾乎沒有,但要是再增加攝入量就會導致pH的下降,主要是因為瘤胃中丙酸濃度的增加[8]。

  2 丙二醇在肝臟中的代謝    
  Emery等[9]用放射性元素C14跟蹤揭示了丙二醇在奶牛肝臟內的代謝途徑。如圖1所示。    
  Huff[10]早在1961年就已闡明了丙二醇在兔子的肝臟內能轉化成乳醛,而乳醛則能進一步轉化成乳酸。乳酸是一種瘤胃中糖原異生常見的底物,它能轉變成丙酮酸,丙酮酸則能轉化成草酰乙酸,最后,草酰乙酸就變成終產物葡萄糖。以后的研究也進一步證明了在其它動物的肝臟內丙二醇主要轉化成乳酸和丙酮酸。另外,丙二醇在瘤胃中生成的丙酸也可以在肝臟內通過糖原異生轉變成葡萄糖。    
  草酰乙酸被認為是決定乙酰輔酶是否進入TCA循環以及是否參加生酮作用的關鍵代謝物,而在患有酮癥牛的肝臟內草酰乙酸的濃度往往較低,因此,丙二醇能防止酮癥的一個原因可能是丙二醇所生成的草酰乙酸增加了乙酰輔酶的消耗量,進而降低酮體的生成量。另一個原因則可能是終產物葡萄糖量的增加,因為葡萄糖量的增加將會刺激胰腺分泌胰島素,而胰島素則會降低脂肪酸的轉化,從而起到防止酮癥的作用[11]。

  
  3 丙二醇對牛奶產量及組成的影響    
  Andersen等[12]認為丙二醇能增加牛奶的產量是由于丙二醇提高了飼料中能量的濃度。丙二醇是一種高能量的飼料添加劑,總能量高達23.7MJ/kg。假設丙二醇被完全吸收,那么它的可消化能量就是23.7MJ/kg,遠高于大麥的可消化能量(15.2 MJ/kg)。正是其高能量的組成,使其提高了飼料總能量,從而提高了能量的攝入以及牛奶的產量。但Dhiman等[13]的試驗表明丙二醇并沒有提高牛奶的產量,其中的原因可能是:丙二醇的小劑量加入并沒有太大地提高飼料的總能量;丙二醇有可能會減少奶牛對飼料的攝入量。   

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  Knowlton等[14]發現丙二醇有可能提高牛奶中蛋白質的含量。他們認為丙二醇能降低糖原異化中氨基酸的消耗量,而多出來的氨基酸則增加了乳腺中蛋白質的合成。Sutton[15]還從另一方面論證這一發現,他認為是由于飼料中能量組成的增加刺激了牛奶中蛋白質含量的增加。但是,丙二醇對剛哺乳的奶牛則無提高牛奶中蛋白質含量的效果,可能是因為此時多余氨基酸的量不足的緣故。    
  丙二醇對牛奶中乳糖亦有一定影響。對哺乳早期的奶牛來說,當每天攝入495g丙二醇時,乳糖的含量能增加20%;而如果每天攝入178~360g時,對乳糖的含量則無顯著效果。在哺乳期中期,當每天攝入200~400g時,也無明顯效果[16]。

  4 丙二醇對飼料攝入量的影響    
  在哺乳前期,每天攝入518g丙二醇,1~2d 后奶牛的胃口就開始下降。在哺乳中期,也有類似效果。原因有兩個:第一,丙二醇是一種口感較差的添加劑,從而導致飼料攝入的下降。這方面的解決,我們可以將其與糖蜜或其它風味的添加劑混合后再加入到飼料中,這樣就能掩蓋丙二醇口感差的缺點了[17]。第二,可能是由于胰島素分泌增加的緣故,胰島素分泌的增加會刺激負反饋信號,從而導致奶牛的胃口的下降[18]。

  5 丙二醇對生育的影響    
  Miyoshi等[19]讓剛產仔的奶牛每天攝入518g丙二醇,和未吃丙二醇的奶牛進行比較。他們發現吃丙二醇的奶牛第一次發情為32.3d,而未吃的則是44.5d;黃體期的時間也不相同,前者為13.1d,而后者則為7.3d。黃體期的延長提高了卵泡的質量,從而提高了卵巢的質量,使生育的成功率得到上升。丙二醇能提高生育的根本原因并不十分清楚,但是,其中的幾個原因可能解釋如下:過多的能量失衡和體內高濃度的酮體被認為與降低奶牛生育率有關,而丙二醇則能降低脂肪酸的轉化,有效地緩和體內能量失衡;還能控制酮體的濃度在較低水平[20]。

  6 丙二醇的毒性及副作用    
  Dorman[21]在給300頭奶牛服用每天40g劑量時,發現一些奶牛明顯表現出換氣過度及嗜睡等癥狀。但是這些癥狀在3~4d的適應期后就完全消失了。Johnson等[4]在用丙二醇給患酮癥的奶牛治療時發現:當使用劑量在800~1 800g/d時,奶牛就會出現流涎癥和共濟失調等中毒癥狀;而當劑量降至200~500g/d時則未發現上述中毒反應。丹麥的一些牧民和獸醫發現,在奶牛的飼料中加入定量的丙二醇時,那些奶牛也會表現出呼吸急促、共濟失調、流涎癥、嗜睡和情緒低落。McClanahan等[22]發現當馬一次攝入3~4kg的丙二醇時,馬也同樣會表現出呼吸急促、共濟失調和流涎癥,并最終導致死亡。    
  奶牛等動物表現的換氣過度可能是由于丙二醇引起血液中的紅細胞壞死,從而造成奶牛缺氧所致。在關于羊的一個試驗中已經基本證實了上述的推斷,在羊的體內注射含39ml丙二醇的溶液時,羊體內會表現出紅細胞溶解的現象。同樣的,在給貓等小動物攝入60~120g/(kg體重)的丙二醇時,也表現出紅細胞壽命減短的現象,但是由于丙二醇的反饋機制誘導產生新的紅細胞,所以總的紅細胞數量變化并不大。奶牛經過丙二醇的反饋機制及維持紅細胞數量的適應期后,上述癥狀就會消失。而共濟失調的癥狀,Christopher等[23]認為是由于乳酸脫氫酶的減少致使大腦內D-乳酸堆積,最終使中樞神經中毒所致。    
  以上所提到的顯示:丙二醇有一定的副作用,特別是劑量高于500g/d。但是,很顯然,對于一部分奶牛來說,即使劑量在低于150g/d時同樣也會表現出副作用。因此,這說明奶牛對丙二醇表現出來的副作用個體差異很大。

  7 結論    
  丙二醇是一種最終能生成葡萄糖的底物,它對奶牛體內的糖類及脂類的代謝平衡起著重要作用,在哺乳期前期尤為明顯。因此,丙二醇能降低奶?;纪Y和脂肪肝的概率,同時還能增加牛奶產量及提高牛奶中蛋白質的含量。除此以外,丙二醇也有可能提高奶牛的生育率,這點并不十分確定,還需要更多的研究加以證實。相反,丙二醇的攝入也有可能造成不利的影響。它可能降低飼料的攝入量,同時會產生共濟失調、流涎癥、換氣過度和情緒低落等癥狀,尤其是在高劑量的情況下。

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