盐藻含有丰富的蛋白质、不饱和脂肪酸、多糖、维生素和18种氨基酸等元素^[8]。此外, 盐藻中无机元素含量高, 比例适宜, 可作为人体无机元素的补充剂^[9]。正常生长的盐藻细胞中, 蛋白质含量占细胞干重50%~60%^[9], 碳水化合物占12%~40%^{[10, 11]}, 脂类占6%~10%^[12]。盐藻是世界上含天然β -胡萝卜素较高的生物之一^{[13, 14, 15]}。尤其是顺式β -胡萝卜素, 具有防辐射、延缓机体衰老、增强淋巴细胞活性、增强机体免疫力、抑制肿瘤和防癌抗癌等作用。由其制备的盐藻粉无毒^[16], 且仍能保持良好的营养成分。研究表明, 盐藻粉中蛋白质、多糖和天然β -胡萝卜素含量分别为15%~30%、10%和12%, 其中顺式β -胡萝卜素占天然β -胡萝卜素总量的50%^[17]。其中氨基酸种类齐全, 限制性氨基酸含量高(赖氨酸含量791.8 mg· 100 g^-1)^[17]。

盐藻粉的生产工艺包括对盐藻的选种、养殖、采收、分离和干燥等过程^[18]。盐藻粉制备要点在于盐藻的采收^[19]。由于盐藻的比重与培养液相近, 因此, 加大了分离纯化的难度, 根据生产规模主要分为离心和气浮两种分离方式^[20]。盐藻粉的生产力求做到简单、低耗、高效且不破坏营养成分^[1]。研究表明, 盐藻粉可促进动物生长, 提高饲料转化率和生产性能, 减少疾病的发生^[21]。

高义彪等^[22]通过体外研究发现, 添加9 mg盐藻粉的试验组体外发酵的各项指标表现良好, 发酵液pH(6.48)维持在最适pH范围, 且与对照组相比挥发性脂肪酸、氨态氮和微生物蛋白的含量显著增加(P< 0.05), 总产气量显著降低(P< 0.05)。刘大程等^[23]的研究结果与其相似, 盐藻粉蛋白质含量高, 品质优, 是微生物蛋白的良好来源。因此, 添加盐藻粉能够维持瘤胃内环境的稳态, 并提高营养物质利用率, 促进瘤胃发酵。

盐藻粉中的β -胡萝卜素具有很强的抗氧化能力, 可清除自由基, 维持机体自由基动态平衡^{[24, 25]}。因此, 奶牛日粮中添加盐藻粉可能具有缓解氧化应激^{[26, 27]}和增进健康的作用^[28]。

赵鹏等^[29]试验结果表明, 奶牛(泌乳中期)日粮中添加9 g· d^-1的盐藻粉(β -胡萝卜素含量为2.4%)可显著增加血清免疫球蛋白G(Immunoglobulin G, IgG)和免疫球蛋白M(Immunoglobulin M, IgM)抗体含量(P< 0.05)。这对处于特殊生理阶段的奶牛, 尤其在围产期^{[30, 31]}, 具有提高母体免疫力^{[32, 33]}的重要作用。该免疫调节机理可能与多糖有关^[34], 多糖可促进抗体的生成与活化。盐藻中的多糖主要以硫酸基糖蛋白和己糖醛酸糖蛋白的形式存在, 参与细胞的信号转导^[35]。在小鼠^[36]和人白细胞^[37]上的研究发现, 盐藻粉对败血症病毒有明显的抑制效果, 主要是硫酸化糖发挥的抗肿瘤和抗病毒作用^[38]。因此, 日粮中添加盐藻粉在一定程度上可增强奶牛的免疫功能。

2.3.1 钙和磷 Ca和P属于奶牛的必需常量矿物元素^[39], Ca稳态^[40]有助于避免产后瘫痪的发生^[41], 且Ca是体内多种酶的激活剂, 参与多种代谢活动。P是细胞膜的重要组成元素, 磷脂双分子层对多种营养素的吸收具有重要作用^[42]。因此, 适宜的Ca、P含量和比例可维持奶牛正常的生理代谢, 提高其生产性能^[43]。

宋范成和闫素梅^[44]研究发现(表1), 日粮添加盐藻粉对Ca和P的表观消化率无显著影响(P> 0.05), 但随时间的延长, Ca和P的表观消化率均有上升的趋势, 而其作用机理还不明确。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 盐藻粉对奶牛日粮中Ca、P和N表观消化率的影响[44] Table 1 Effect of Dunaliella salina powder supplementation on Ca, P and N Digestibility of dairy cows[44] 组别Group 效果Effect/% Ca P N 试验前期 Early experiment period -4.1 +6.8 +3.8 试验后期 Late experiment period -2.3 +3.1 +4.3 Note: Effect = (Dunaliella salina powder group - Control group)/Control group. 注:效果=(盐藻组-对照组)/对照组。

表1 盐藻粉对奶牛日粮中Ca、P和N表观消化率的影响[44] Table 1 Effect of Dunaliella salina powder supplementation on Ca, P and N Digestibility of dairy cows[44]

2.3.2 氮 随着奶业发展, N排放问题备受人们关注^[45]。动物产生的N一部分以气体形式释放, 其中胺、一氧化氮、一氧化二氮和氨气等有毒气体可造成空气污染^[46]。另一部分以粪尿的形式排出, 可造成水体富营养化和酸雨等灾害^[47], 威胁人类的健康。当其渗入土壤中, 会使土地板结, 肥力下降, 甚至造成土地荒漠化^[48]; N排放同时也造成了能量的损失^[49], 因此减少N排放迫在眉睫。

研究表明, 盐藻粉和维生素A均可提高日粮N的表观消化率(P< 0.05)^[50]。而盐藻粉富含的β -胡萝卜素, 在动物体内可转化为VA, 因此, N表观消化率的提高可能与其含有较高的β -胡萝卜素有关, 其作用机制还有待进一步的研究。

马吉峰等^[51]研究发现, 在整个试验期添加4.5、9.0和13.5 mg盐藻粉使奶牛奶产量分别提高了3.30%、5.25%和7.05%。赵鹏等^[29]研究也发现, 添加盐藻粉组的奶牛日平均奶产量与对照组相比提高了10.54%, 试验牛均处于泌乳中后期, 泌乳量呈下降趋势, 但添加盐藻粉的试验组产奶量下降幅度明显小于对照组。因此, 奶牛日粮中添加盐藻粉具有提高奶产量的趋势。

乳蛋白和乳脂率决定牛奶的价格^[51]。一些主要的乳品生产国家, 如意大利、美国和法国生乳脂肪含量标准分别为> 3.7%、> 3.5%、> 3.8%^[52], 而我国新的国标GB19301-2010《生乳》中脂肪含量标准为> 3.1%。研究表明, 意大利、美国和法国乳奶白的含量均在3.2%以上^[53], 但我国的标准却从1986年的2.95%降低到2.80%。我国的乳品质与国外相比还有一定的差距。

马吉峰等^[51]研究表明(表2), 随着盐藻粉添加量的增加, 乳蛋白、乳脂率和乳糖含量均呈上升的趋势, 9 mg试验组与对照组相比, 乳蛋白、乳脂率和乳糖分别提高了2.9%、1.1%和1.2%。因此, 添加盐藻粉可以提高乳蛋白、乳脂率和乳糖含量。关于盐藻粉对奶牛乳腺细胞泌乳功能的调控还未见报道, 且其有效成分也尚未明确。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 添加盐藻粉对奶牛奶产量和乳成分的影响[29, 50] Table 2 Effect of Dunaliella salina powder supplementation on milk yield and components of dairy cows[29, 50] 指标 Index 添加量Addition 4.5 mg 9.0 mg 13.5 mg 9.0 mg 奶产量Milk yield/% +3.3 +5.2 +7.0 - 乳脂Milk fat/% +1.4 +1.1 +1.7 +9.3 乳蛋白Milk protein/% -6.2 +2.9 +5.9 +10.6 乳糖Milk sugar/% +0.7 +1.1 +1.8 - 体细胞数 Somatic cell count/% -15.7 -29.4 -33.3 -71.5

表2 添加盐藻粉对奶牛奶产量和乳成分的影响[29, 50] Table 2 Effect of Dunaliella salina powder supplementation on milk yield and components of dairy cows[29, 50]

测定鲜牛奶中的体细胞数, 是判断乳房炎有无和轻重程度的有力手段^{[54, 55]}。牛奶中的体细胞参加免疫调节对抗病原, 当微生物侵入时, 导致乳房局部血流量增加^[56], 血管通透性增强, 造成中性白细胞和单核细胞等白血球在有炎症的血管局部游离, 最终脱落进入乳汁^[57]。一般认为体细胞数低于2.5× 10⁵ CFU· mL^-1的乳区是无炎症乳区; 在2.5× 10⁵~1.0× 10⁶ CFU· mL^-1之间, 则说明奶牛患有隐性乳房炎; 一旦计数超过1.0× 10⁶ CFU· mL^-1, 奶牛就会有发生急性炎症的可能^[58]。体细胞数的多少严重影响乳品质, 欧盟、新西兰和澳大利亚等发达国家已明确指出, 收购生乳的体细胞数必须小于4× 10⁵ CFU·mL-159, 我国对鲜乳中体细胞数逐渐重视起来, 已有部分乳品公司在收购生乳时开始控制体细胞数。

马吉峰等^[51]的试验中添加4.5、9.0和13.5 mg盐藻粉的试验组较对照组的牛奶体细胞数分别降低了15.7%、29.4%和33.3%(表2)。赵鹏等^[29]的试验也说明, 添加盐藻粉能够显著降低体细胞数。由此可见, 日粮添加盐藻粉可降低体细胞数, 保障乳腺健康和提高牛奶品质。

综上所述, 盐藻粉对提高奶牛的生产性能有积极作用, 原因有以下几点:藻粉蛋白质含量高, 促进微生物蛋白的合成, 增加过瘤胃蛋白含量, 提高产奶量, 乳脂率和乳糖含量。Higginbotham等^[59]和Taylor等^[60]研究表明, 奶牛日粮中过瘤胃蛋白水平提高, 产奶量、乳脂率和乳糖含量增加, 可为此提供一定科学依据; 藻粉中大量的β -胡萝卜素对乳腺细胞的生长有刺激作用, 提高乳腺泌乳能力, 增加产奶量^{[61, 62]}; 藻粉中的维生素E^[63]、β -胡萝卜素及其转化形成的VA均可增强机体抗氧化能力^[64], 减缓氧化应激, 保证奶牛乳腺健康, 提高产奶量和乳品质; 藻粉中丰富的多糖、萜类化合物及维生素等活性物质^[65]可提高奶牛免疫机能, 降低疾病发生的风险, 进而保障乳产品的质量和风味。