丙三醇在反芻動物飼養業中的應用

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　　丙三醇在反芻動物飼養業中的應用

　　霍文婕1，劉強*1，楊文柱2

　　([1].山西農業大學動物科技學院，山西太谷030801 [2].加拿大勒斯布里奇農業和農業食品研究中心)

　　摘 要 ：丙三醇作為一種生糖物質可預防奶牛酮癥，口服丙三醇可以減輕奶牛的酮病癥狀，并能提高其泌乳性能。同時，在反芻動物日糧中添加丙三醇還可以作為能量補充，提高反芻動物對能量的利用率。本文旨在討論在日糧中添加丙三醇對反芻動物瘤胃內環境、營養物質消化率、產奶性能以及預防奶牛酮病效果等的影響。
　　關鍵詞：丙三醇;反芻動物;瘤胃;酮病
　　在自然狀態下丙三醇為無色、味甜的粘稠油狀液體。在反芻動物體內丙三醇是脂肪水解的產物，可以在瘤胃內進一步發酵產生揮發性脂肪酸。同時，丙三醇還可以作為葡萄糖前體物質，在肝臟參與糖的異生作用，合成反芻動物所需的葡萄糖。因此，口服丙三醇可以減輕奶牛的酮病癥狀。美國的相關數據表明：有30%~50%的奶牛受到了亞酮酸中毒病的影響[1]。為滿足高產奶牛的營養需要，特別是分娩時的營養需要，生產上往往采用一些口服藥，如丙三醇作為葡萄糖的前體物質來減輕奶牛酮病以及一些其他代謝疾病[2]。丙三醇也可以作為能量補充，提高反芻動物能量利用率。
　　1 丙三醇在反芻動物體內的代謝
　　丙三醇是動物體內脂肪水解的產物。脂解過程中丙三醇和游離脂肪酸一起釋放，釋放的丙三醇可重新用于三酰甘油的合成，但是大部分將由肝臟和腎臟攝取合成葡萄糖、三酰甘油以及氧化生成二氧化碳與水[3]。同位素標記法用于綿羊研究說明，血液中1/3的丙三醇轉變為葡萄糖，10%直接氧化成二氧化碳，其余部分丙三醇在肝臟轉變為脂肪。當血液中游離脂肪酸升高時，將會增加丙三醇參與脂肪合成。饑餓狀態的綿羊吸收的丙酸極少，丙三醇將是合成葡萄糖的重要前體物質。一般饑餓的動物有20%～30%葡萄糖來自丙三醇[4]。由此可見丙三醇與糖代謝關系十分密切。
　　2 丙三醇作為生糖前體物質對反芻動物的重要性
　　從碳水化合物消化吸收過程可知，反芻動物與非反芻動物不同，不能大量從消化道吸收葡萄糖，但葡萄糖對于反芻動物仍具有非常重要的生理作用，它仍然是肌糖原、肝糖原合成的前體物質，充當神經組織(特別是大腦)和紅細胞的主要能源，通過磷酸戊糖途徑生成NADPH，促進長鏈脂肪酸的合成[5]。
　　在大量飼喂纖維性飼料的條件下，反芻動物從消化道吸收的葡萄糖幾乎是零，反芻動物體內代謝所需的的葡萄糖必須全部由糖原異生作用提供。但另一方面，糖異生作用的主要前體物質-丙酸在瘤胃發酵過程中產生的數量和比例都很小。據報道，在飼喂劣質飼草時，瘤胃液中乙酸與丙酸的比例為100:16，而飼喂精料型日糧時此比例卻為100∶75[6]。可見大量飼喂纖維性飼料條件下，一方面對糖異生作用要求加強，以提供機體代謝所必需的葡萄糖，另一方面又因丙酸數量不足無法滿足糖異生作用進行的需要，使其受到限制會導致許多不良后果，例如一些營養代謝病(酮病等)和生產性能的下降。
　　因此，日糧中添加丙三醇作為生糖前體物質對于反芻動物有很重要的意義。
　　3 日糧中添加丙三醇對反芻動物的影響
　　3.1日糧中添加丙三醇對瘤胃內環境的影響
　　瘤胃液pH值是瘤胃發酵的“領導”者，直接影響著瘤胃健康、飼料消化吸收、奶產量及生奶質量等。瘤胃發酵過程中不同生理功能所需適宜pH值不同，但是從人工瘤胃試驗及生產實踐中得出，瘤胃最適宜pH值應為6.4～6.8，此酸度是瘤胃微生物存活的最佳條件，纖維分解菌在pH 6.0以下就無法存活[7]。
　　Angela Schroder 和 Karl-Heinz Sudekum的試驗表明，日糧中添加丙三醇(添加量為日干物質采食量的15%)后瘤胃液pH值高于6.2;但進食后降低較明顯，這表明丙三醇在瘤胃內降解速度快，可以輕微降低瘤胃內乙酸與丙酸比例;丁酸濃度升高，在采食后3小時后出現峰值;在采食后4小時可以檢測到乳酸。丙三醇對瘤胃內水的循環有影響[1]，日糧添加丙三醇飲水量較高。 DeFrain的試驗則發現，在產前添加丙三醇對瘤胃液pH、VFA的含量沒有影響，產后VFA含量增加，產后7天內，低劑量丙三醇組(0.43 kg/d)與高劑量丙三醇組(0.86 kg/d)瘤胃丁酸鹽的含量高于對照組(P=0.06);產后對照組瘤胃液中乙酸鹽與丙酸鹽的比例以低劑量丙三醇組和高劑量丙三醇組較高(P<0.01)，飼喂丙三醇使丙酸鹽含量增長了約20%[8]。
　　總體來看，日糧中添加丙三醇對瘤胃內環境有一定的影響，進食后能快速降低瘤胃液pH，能提高揮發性脂肪酸的含量，而對于各種揮發性脂肪酸比例的影響隨添加量的不同而異，與日糧的組成也有很大關系。同時可以增加飲水量，對瘤胃內水的循環有影響。
　　3.2日糧添加丙三醇對營養物質消化率的影響
　　Angela Schroder 和 Karl-Heinz Sudekum的試驗表明，添加丙三醇后對整個消化道內有機物、中性洗滌纖維和淀粉的消化率沒有影響[1]。Schroder and Sudekum在低淀粉日糧基礎上給羊添加46、98、116、155g/d的丙三醇發現對有機物、淀粉、中性洗滌纖維的消化率沒有影響。但是在羊的高淀粉日糧基礎上添加相同水平的丙三醇，發現中性洗滌纖維的消化率降低。所以日糧基礎對于丙三醇作用的影響很大[1]。
　　3.3日糧添加丙三醇對能量利用的影響
　　丙三醇不僅是作為生糖前體物質來預防奶牛酮病，同時還可以作為飼料中能量的補充。丙三醇本身就是脂肪水解的產物，在體內代謝可以重新合成脂肪為高產奶牛提供能量補充。奶牛的產奶量大幅度提高后，能量的攝入量已成為一個限制性因素。提高奶牛能量攝入量常見的做法是提高飼料的精粗比，但這種做法往往得不償失，會引起奶牛酸中毒、瘤胃粘膜角質化等一系列的代謝疾病[9]。
　　丙三醇可作為能量來源預防奶牛酮病。Rafa&#322; Bodarski的試驗表明，丙三醇(300ml或500ml/d)在瘤胃內對能量平衡有影響[10]。與DeFrain等試驗相比，此試驗中使用的全混合日糧NFC(100-%NDF-%CP-%Fat-%Ash)和淀粉濃度低，而NDF含量高，并且瘤胃氮平衡為+77.4g[8]。這說明全混合日糧(TMR)高氮濃度可以提高瘤胃內能量的利用率，添加丙三醇可以彌補瘤胃中能量的不足，促進菌體蛋白的合成，并且提高了牛奶中的蛋白質含量[10]。
　　3.4日糧添加丙三醇對奶產量的影響
　　根據丙三醇的代謝途徑推測，日糧添加丙三醇可以提供高產奶牛對葡萄糖的需求，進而提高產奶量。Fisher等研究報道日糧添加丙三醇可以增奶產量，而Frain等研究結果卻相反，在奶牛全混合日糧中添加丙三醇對產奶量沒有變化[8]。Remond等認為奶牛日糧添加丙三醇的效應與瘤胃特殊代謝途徑有關，考慮到丙三醇不同的代謝途徑，增高添加量將可能加劇酮病。有些人認為奶牛日糧中添加丙三醇的重要影響取決于添加量和添加技術[10]。
　　4 日糧添加丙三醇對于預防奶牛酮病效果的影響
　　酮病是泌乳奶牛常見的一種嚴重的營養代謝病，多發于產犢后10～60 d。本病多發于飼養管理良好的高產奶牛。酮病發生原因涉及因素很多，且較為復雜，血糖濃度降低是發生酮病的中心環節，糖缺乏時，體內糖和脂肪的代謝使酮體的生成量增多。與傳統添加物相比，丙三醇可以參與體內代謝直接進入葡萄糖異生途徑，生成葡萄糖。添加丙三醇對產前血漿中葡萄糖、胰島素、非酯化脂肪酸(NEFA)、β-羥丁酸(BHBA)的濃度沒有影響，但是會降低產后葡萄糖濃度。與此相反，Goff and Horst通過給牛食道灌服丙三醇0.83、1.66和2.49 kg服后30 min發現血糖濃度分別增加16、20和25%[11]。Linke通過比較添加丙三醇的方法發現灌服對于提高血漿中葡萄糖和胰島素的濃度是更為有效的一種方法。考慮到添加甘油后瘤胃發酵模式的改變以及事實上血漿中甘油的濃度，添加的甘油主要被瘤胃中微生物用作能量消耗而不是進入糖異生途徑。Rafa&#322; Bodarski的試驗(300ml或500ml/d)表明添加丙三醇并不能有效的預防酮病，因為血液中葡萄糖含量沒有增高，牛血紅蛋白(BHB)水平也沒有降低[10]。
　　5 小結
　　綜上所述，在反芻動物日糧中添加不同濃度的丙三醇，對于瘤胃內環境、瘤胃營養物質循環及整個消化道內營養物質的消化率沒有負面影響。根據在反芻動物體內的代謝情況，丙三醇可以作為生糖前體物質在日糧中添加預防奶牛酮病，然而對于產奶量以及預防酮病效果的影響，前人研究出現許多不同結果，可能是由于日糧中丙三醇的添加量以及添加技術的不同所造成的，同時日糧組成也是影響結果的重要因素。丙三醇在體內的代謝途徑與日糧組分有很大關系，正因為如此，今后的研究應進一步探求丙三醇在反芻動物日糧中的適宜添加量、添加技術以及與之相匹配的日糧組成，從而為反芻動物飼養實踐中預防酮病以及提高生產性能提供可靠的理論依據。
　　參考文獻
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　　[10] Rafa&#322; Bodarsk，Tomasz Wertelecki ，Felix Bommer, Stanis&#322;aw Gosiewski.The changes of metabolic status and lactation performance in dairy cows under feeding TMR with glycerin(glycerol) supplement at perip arturient period. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities,2005,8
　　[11] Goff J.P., Horst R.L., 2001. Oral glycerol as an aid in the treatment of ketosis/fatty liver complex. J. Dairy Sci. 84, Suppl. 1, 153.
　　[1] 作者簡介：霍文婕(1982-)，女，山西太原人，在讀碩士，主要從事反芻動物營養與飼料科學研究.
　　[2] *通訊作者：劉強(1971-)，男，副教授，博士，碩士生導師，主要從事反芻動物營養與飼料科學研究。E-mail: liuqiangabc@163.com.

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甘油又名丙三醇，是一種無色、無臭、味甘的粘稠液體。甘油的化學結構與碳水化合物完全不同，因而不屬于同一類物質。
克甘油完全氧化可產生4千卡熱量，經人體吸收后不會改變血糖和胰島素水平。甘油是食品加工業中通常使用的甜味劑和保濕劑，大多出現在運動食品和代乳品中。冬季人們常用甘油搽于手和面部等暴露在空氣中的皮膚表面，能夠使皮膚保持柔軟，富有彈性，不受塵埃、氣候等損害而干燥，起到防止皮膚凍傷的的作用。由于甘油可以增加人體組織中的水分含量，所以可以增加高熱環境下人體的運動能力。 　　中文名稱：丙三醇 　　英文名稱： glycerol  丙三醇分子球棍模型
中文名稱2： 甘油 　　英文別名：Glycerine,1,2,3-Propanetriol, Trihydroxypropane. 　　CAS No.： 56-81-5 [1] 　　分子式： C3H8O3 　　分子量： 92.09  比例模型

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