利用脂肪酸进行奶牛过渡管理

奶牛的能量和营养需求在鲜期增加,并在整个哺乳期保持高水平,这取决于产奶需求。特定的膳食脂肪酸可以帮助更好地满足这些需求。

图1:平衡棕榈酸和油酸对最佳代谢功能的影响

奶牛的能量和营养需求在鲜期增加,并在整个哺乳期保持高水平,这取决于产奶需求。喂养脂肪补充剂可以帮助满足这种能量需求,最近的研究表明,特定的脂肪酸(FA)可以帮助更好地满足这些需求。bob体育登录油酸(OA)是一种特别有趣的脂肪酸,它可能有助于减缓产犊后体脂的损失,也可以增加产奶量,而不影响干物质的摄入。此外,油酸可以增加高产、高峰后奶牛的牛奶产量和牛奶成分。

口粮中的脂肪

在大多数联邦牛奶市场订单中,脂肪和蛋白质产量是乳制品生产商从牛奶中获得价格的主要因素。在两者之间,乳脂更容易通过营养来控制——无论是积极的还是消极的。在过渡时期,饮食策略必须使牛奶成分的产量与维持健康的身体状况相协调。此外,奶牛的能量需求取决于她的哺乳阶段和产奶水平。补充脂肪通常添加到奶牛的口粮中,以增加日粮的能量密度,并提高牛奶和牛奶成分的产量。

补充脂肪可以有多种形式,如油籽、牛油、油和脂肪酸补充剂(颗粒和钙盐)。重要的是要注意,并非所有的高脂肪饲料都是一样的,因为成分的脂肪酸(FA)分布不同。我们不应该认为这些饲料只是“脂肪”,而应该关注一种成分提供的特定FA。

最近,研究已经从饲养bob体育登录传统的动物和植物脂肪发展到饲养单个FA和FA的混合物,因为这些FA已被发现对奶牛的代谢和生产参数有不同的影响。在商业脂肪补充剂中发现的最丰富的脂肪酸是棕榈酸(PA),硬脂酸(SA)和油酸(OA),这也是乳脂中发现的主要三种脂肪酸。我们的研bob体育登录究团队最近专注于这三种脂肪酸,并研究了不同的脂肪酸组合,以更好地了解可以根据泌乳期和生产水平量身定制的特定比例。

过渡牛

过渡期是一个关键时期,因为牛的营养需求、代谢和免疫功能会突然发生变化。在产奶开始时,奶牛从身体储备中释放储存的FA来满足她的能量需求。这些FA被用作产犊、初乳合成和乳汁生产的能量来源。脂肪酸是从脂肪组织中动员起来的,脂肪组织是一种特殊的结缔组织,在哺乳动物中起着主要存储库的作用。

在能量正平衡的时期,脂肪组织以脂肪的形式储存能量,这一过程被称为脂肪生成。但在负能量平衡(NEB)时期,比如奶牛的新鲜期,脂肪组织通过一种称为脂肪分解的机制将脂肪分解为能量。在过渡时期,由于NEB的作用,脂肪分解的速度超过了脂肪生成的速度。在正常情况下,随着哺乳的进行,脂肪分解的速度减慢,脂肪生成开始重新储存脂肪组织中的脂肪。这是由胰岛素等激素浓度的变化来调节的。

在正常情况下,新鲜奶牛的脂肪组织会对胰岛素的作用产生抗性,这使得能量从组织重新定向到乳腺,从而支持牛奶的生产。当这种胰岛素抵抗是适度的,它可以确保一个健康和多产的哺乳。然而,在某些情况下,脂肪组织中长期和过度的胰岛素抵抗会导致极端的脂肪分解,这进一步加剧了奶牛的NEB。因此,当NEB持续很长一段时间时,它会使奶牛处于更高的患病风险,生殖问题,以及在哺乳期间表现不佳。

给新鲜奶牛喂食脂肪酸

此前,乳制品营养学家通常不建议给新鲜奶牛添加FA,因为此时脂肪分解产生的FA已经在血液中循环,而且预计采食量会下降,这可能会抵消用脂肪增加饲料能量密度的任何优势。过去有负面影响的研bob体育登录究包括FA占膳食干物质的约3-5%,并使用了具有不同FA分布的不同脂肪成分。考虑到最近关于个别FA对泌乳中期奶牛影响的研究结果,我们开始质疑对泌乳早期奶牛有针对性地补充FA是否能成功。

这导致了一项过渡研究,在1-24天的牛奶中,新鲜奶牛以1.5%的日粮(DM基础)添加80%的PA补充剂。与不添加FA的饲粮相比,PA不影响采食量,但使能量校正奶量增加10.4磅/天。另一方面,PA也降低了新鲜期的体重,增加了脂肪分解的措施。这些观察结果表明,喂食PA促进了向乳腺的能量分配,同时增加了脂肪组织的脂肪释放。

另外两个高峰后奶牛饲喂PA和OA混合饲料的实验结果更深入地了解了特定FA对能量分配的影响。这些高峰后的奶牛在喂食FA混合物时体重增加,这表明添加OA后,营养分配向脂肪组织转移。这些发现指出了PA和OA混合物的潜在用途,旨在平衡牛奶产量和维持体重,在新鲜奶牛中。

随后,在新鲜奶牛中饲喂OA的后续研究(研究1)中,在泌乳期的前3周采用三种不同比例的PA和OA(80:10、70:20和60:30)的混合添加物,以1.5%的日粮DM饲喂。与不添加脂肪的饲粮相比,所有三种FA混合物都提高了牛奶产量和能量校正牛奶产量,并且不影响采食量。当在补充剂中增加OA(从10%增加到30%)时,体重减轻和血浆非酯化脂肪酸(NEFA)减少,血浆胰岛素增加。血浆NEFA是脂肪组织脂肪分解的标志;虽然NEFA在泌乳早期作为能量来源,但高浓度的血浆NEFA与泌乳性能差有关。因此,OA可以限制脂肪分解,增强脂肪组织内的脂肪生成。

鉴于新鲜奶牛对60:30 (PA:OA)的混合反应良好,我们将重点放在下一个新鲜奶牛研究(研究2)中的特定比例上。与之前的结果相似,我们发现,与不添加脂肪的饮食相比,混合饲料不影响采食量,乳脂和能量校正乳的产量增加了,但我们没有看到处理之间的体重差异。

油酸增加脂肪酸的消化率

我们经常看到,OA增加了高峰后奶牛的FA消化率,FA消化率的增加意味着更多的FA可用于代谢过程,如乳腺中的牛奶合成。在研究1中,我们观察到增加添加FA共混物中的OA水平可以提高新鲜奶牛的FA总消化道消化率,这与我们之前在高峰后奶牛中观察到的情况类似。消化率的提高可能有助于补充OA的奶牛产量的增加。目前尚不清楚OA是如何提高消化率的,但我们有信心,饮食中足量的OA是获得最佳FA消化率所必需的。

常规维护介质中的细胞照片,旁边是补充的细胞照片。
脂肪(脂肪细胞)来源于研究3中的奶牛皮下脂肪组织。左:常规维护介质中的细胞;右图:添加百万分之85(300µM) OA的细胞。脂质用Bodipy(绿色染料)染色。

OA如何控制奶牛的能量平衡?

将所有这些数据汇总在一起,我们可以看到喂养正确的FA混合物是至关重要的,因为60:30的PA+OA混合物可以提高产量,同时最大限度地减少体重减轻。这个60:30的比例表明这两个关键的FA之间有一个很好的平衡,但仍然没有答案的是OA调节能量平衡的确切机制。为了更好地理解OA的机制,另一项新鲜奶牛研究,研究3,使用了插管的奶牛,这样我们就可以直接将OA注入奶牛的深胃,从而绕过瘤胃。这些输注在哺乳期的前15天进行。注入OA的奶牛在泌乳早期脂肪分解率较低,这反映在血浆NEFA和酮水平的降低上。

我们还从这些奶牛身上收集了脂肪组织样本,一次是在产犊前,两次是在产犊后。这些组织表明,OA通过促进脂肪生成来限制脂肪分解。在实验室中刺激组织后,我们发现从注入了OA的奶牛身上收集的脂肪组织具有减少的脂肪分解反应和改善的胰岛素敏感性。这些结果可以解释我们在为奶牛补充OA时观察到的体重减轻的减少。

了解OA在脂肪组织中激活的途径将有助于我们制定更精细的营养策略,以更好地利用OA的脂肪生成能力。我们最近发现了OA发挥其益处的两个基因——过氧化物酶体增殖激活受体α (PPARα)和外围磷脂素5 (PLIN5)。PPARα似乎是一种平衡,以控制慢性脂肪分解的有害影响。类似地,PLIN5通过促进新脂质的形成来限制脂解。在分离的脂肪细胞中也证实了OA对脂肪组织储存脂肪能力的直接影响,显示出对OA的更大的脂肪生成能力(图3)。

结论

在这一关键时期,饲粮中添加60% PA和30% OA的脂肪补充剂可以通过调节增加产奶参数和维持体重之间的平衡,对过渡奶牛产生积极影响。这一信息对于乳制品生产商和营养学家来说很重要,他们可以给新鲜奶牛喂食脂肪补充剂,以帮助满足能量需求,提高牛奶和牛奶成分的产量。我们仍在努力充分了解补充OA与提高牛奶产量、增加FA消化率和改变能量分配之间的联系机制。

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