以大腸桿菌攻毒而罹患乳房炎的牛隻，蛋胺酸-鋅對於其乳管內角質素形成之效果

　　近來，相當高比例的北美乳牛都餵飼蛋胺酸-鋅。經過研究顯示，蛋胺酸-鋅可降低乳內感染的發生率、減少乳體細胞數並提高產乳量。形成這些反應的作用機轉有幾種相關的理論。

　　鋅的缺乏會降低動物的細胞性和體液性免疫反應。鋅缺乏的特徵包括胸腺和脾臟的萎縮、血清免疫球蛋白的異常值、T細胞依賴性以及非T細胞依賴性之抗體媒介反應的降低、細胞媒介反應之降低以及自然殺手細胞活性之減少。

　　鋅對於皮膚的良好健康狀況以及皮膚完整性之維持都是很重要的。這是因為鋅是RNA聚合?和DNA聚合?的組成份，這些酵素則是病胞分裂和蛋白質合成所必須的。

　　另外，鋅也是角質素（角蛋白，keratin）發育所必須的。據研究指出，乳牛乳管的角質素內壁能防止病菌向上移行至乳腺，至於角質素的物理性移出則會降低乳腺對於無乳鏈球菌的抵抗力。荷蘭乳牛在擠奶的過程中大約會排出40%的角質素內壁，因此角質素必須要不斷地再生。

　　為了提高產乳量，增加擠奶次數（2次至3次/天）會造成額外的緊迫，並可能增加乳房感染以並提高乳體細胞數。

研究之目的：

試驗設計：

　　根據產後大約四週的乳體細胞數和產乳量，將24頭初產的荷蘭乳牛隨機分配到三個飼糧處理組之中的任一組（表一）。

                                   表一. 飼糧的營養分析

　a含有30.4ppm的鋅(60%，NRC，不額外添加鋅元素)

　b每天每頭鋅的添加量

處理組包括：

　1) 處理組一：限制鋅含量的飼糧，亦即採用60%(NRC），不額外添加鋅元素。

　2) 處理組二：以處理組一為底並額外添加氧化鋅以提供800毫克的鋅。

　3) 處理組三：以處理組一為底並額外添加氧化鋅以提供400毫克的鋅，再另行添加進寶100以提供400毫克的鋅。

　　將牛隻舍飼於密蘇里大學的荷蘭乳牛場之羈留畜舍中，在上午5點和下午5點的時候擠奶，共兩次。每次擠奶都記錄牛乳的重量，每週採集連續兩次擠奶所得之乳樣以分析牛乳成分（Multispee M-1，紅外線分析）和乳體細胞數（Somacount 300, Missouri DHIA，密蘇里州春田市）。鋅處理組採用完全混合日糧（TMR）的配方，牛隻每日餵飼兩次。

　　基礎飼糧中含有30.4ppm的鋅。在投與氧化鋅的飼糧和投與蛋胺酸-鋅的飼糧中添加鋅，使得飼糧中的鋅含量分別拉高至48.1ppm及47.7ppm。飼糧內皆有相似含量的乾物質、粗蛋白、酸洗纖維、鈣和磷。

角質素的採集：

　　在試驗的第40天開始採集角質素，針對間隔兩週所進行的三個重複試驗組加以採樣。先前Bitman等（1991年）係採用圓頭針(Tared Tapestry Needle)將乳管內的角質素取出。

　　於連續四次的擠奶期間，在擠奶前立即採集每一頭牛左前乳房和右後乳房的乳管角質素。每一次採集之後，將角質素和採集用的針加以秤重並記錄重量。

病菌的攻毒：

　　在最後一次採集角質素的兩週之後開始進行病菌攻毒的試驗。在下午擠奶後十分鐘，以無菌操作技術將大約40 CFU的大腸桿菌植入到每一頭乳牛左後側的乳房。所有被攻毒的乳房在擠奶之前的體細胞數皆低於150,000個病菌/毫升，經病菌培養鑑，定所有母牛乳房的乳汁內都沒有病菌。攻毒之後在12、24、36、48、60和84小時的時候採集培養用的乳樣，並根據國家乳房炎協會(National Mastitis Council）的程序來採集病菌培養所需的乳樣。另採集第二組乳樣來進行乳體細胞數的分析。收集病菌培養所需的牛乳樣品，隨後立即將乳樣冷藏及運送。在實驗室中，將每個乳樣加以震盪之後，採取0.1毫升的牛乳於血液培養基上劃線，同時將0.1毫升的牛乳於馬康基氏培養基上劃線以評估乳樣被感染的狀況。 將乳樣以磷酸緩衝生理食鹽水（PBS）稀釋至10-4，將0.1毫升的各稀釋液於馬康基氏培養基上劃線。 把培養皿置於攝氏35度之下培養達24小時，計算含有30 CFU到300 CFU形成單位之培養皿，並計算牛乳中的病菌濃度。

　　根據菌落形成單位將動物加以分類。其分類的定義如下：

　1) 0 CFU/mL牛乳

　2) 1-150 CFU/mL牛乳

　3) 151-6,000 CFU/mL牛乳。

　4) >6,000 CFU/mL牛乳。

在病菌攻毒之前的泌乳表現：

　　病菌攻毒之前的產乳量、乾物質採食量、牛乳組成和乳體細胞數，並沒有受各處理組的影響有顯著差異(表二)。然而餵飼蛋胺酸-鋅的母牛要比另外兩組母牛有較低的乳體細胞數（46,000個相對於131,000個和228,000個）。先前的試驗顯示餵飼蛋胺酸-鋅以提供360-400毫克鋅/頭/天，可降低乳體細胞數並提高產乳量。本試驗的產乳量和乳體細胞數並未因各處理組出現顯著效果，一個可能的解釋就是每個處理組並沒有足夠的動物頭數。本試驗將八頭初產的母牛分配於每一個處理組之中，然而在先前所進行的試驗中，每一個試驗組則是採用較多頭數的經產母牛。此外，八個試驗總結出平均乳體細胞數為268,500個病菌/毫升；然而在本試驗中，平均乳體細胞數為109,000個病菌/毫升，病菌攻毒之前的乳體細胞數則是135,000個病菌/毫升。由於乳體細胞數值差異的關係，因此添加鋅也不太能將各處理組的乳體病胞數降低至有顯著效果之程度。在先前所進行過的試驗裡，產乳量提高之原因可能在於乳房炎問題的降低以及乳體細胞數的降低。

表二. 餵飼各種不同鋅源和鋅含量的母牛，在病菌攻毒之前80天的泌乳表現

                             a含有30.4ppm的鋅(60%，NRC，不額外添加鋅元素)
                             b每天每頭鋅的添加量

角質素的試驗結果：

　　表三中列出每一次由前方乳房採樣所收集到的角質素之平均毫克數。在開始採樣的時候，補充蛋胺酸-鋅的母牛其乳管內的角質素明顯地要比投與氧化鋅的母牛為高，蛋胺酸-鋅投與組其乳管內的角質素要比限制鋅的處理組為高。由前方乳房所採集的三個乳樣則沒有差異存在。在開始採樣的時候，由前方乳房所採集的角質素之平均重量為7.5毫克，至於在其他次採樣中所收集到的角質素之平均重量大約是4.5毫克。據研究指出，取出角質素之後，大約要1~2.5天才能使得角質素完全恢復。研究學者指稱荷蘭乳牛乳管內大約有40%的角質素是在擠奶過程中因為乳汁的流動而被沖出來的。因此為了降低擠奶所導致角質素損失而選擇12小時為採樣間隔。然而將最後三次採樣中所收集的角質素與第一次採樣加以比較，結果發現因為採樣間隔太短而無法完成角質素的再生。由後方乳頭所採集的角質素之量並不受處理方式的影響。

表三. 餵飼不同鋅源和鋅含量的母牛，在病菌攻毒前80天的角質素量

　　　　　　　a含有30.4ppm的鋅(60%，NRC，不額外添加鋅元素)
　　　　　　　b每天每頭鋅的添加量
　　　　　　　c角質素採樣時間為0小時；隨著時間角質素量無不同
　　　　　　　^yz(P < 0.10)

病菌攻毒之後的泌乳表現：

　　在病菌攻毒的期間內，產乳量和乾物質的採食量並沒有差異（表四）。然而投與氧化鋅的母牛要比投與蛋胺酸-鋅的母牛每天少生產2.4公斤的牛乳。與餵飼其他處理組飼糧之母牛相較之下，餵飼鋅限制飼糧的母牛其乾物質採食量有嚴重降低。

表四. 餵飼不同鋅源和鋅含量之母牛，病菌攻毒後的泌乳表現

　　　　　　　a含有30.4ppm的鋅(60%，NRC，不額外添加鋅元素)
　　　　　　　b每天每頭鋅的添加量

　　與鋅限制組和氧化鋅投與組相較之下，蛋胺酸-鋅投與組的每個處理組在各採樣時間的平均菌落形成單位之數據有偏低的情形(圖一)。雖然是從少量試驗動物數量所得到的結果，但卻顯出蛋胺酸-鋅投與組有免疫促進的反應並能夠較有效地降低感染。

圖一. 餵飼不同鋅源和鋅含量對於大腸桿菌菌數的影響

攻毒後的時間 (小時)

結 論：

　　這試驗的結果顯示泌乳牛補充蛋胺酸-鋅可改善其乳管角質素之形成，並可排除動物乳管內大腸桿菌的感染程度。採用大腸桿菌攻毒之前，蛋胺酸-鋅投與組的母牛要比其他處理組有較低的乳體細胞數。與無機氧化鋅投與組相較之下，餵飼蛋胺酸-鋅之母牛可較快地由病菌攻毒之中恢復過來，因為其乾物質採食量和產乳量分別被提高為0.82公斤和2.4公斤。

　　本試驗中有限的試驗乳牛頭數降低了產生較大統計顯著性的可能，也許今後在類似的試驗中增加動物的頭數就可提高統計學上的顯著性。

　　摘要言之，蛋胺酸-鋅之所以能夠降低乳體細胞數並增加產乳量的作用機轉有兩個，亦即提高角質素的形成及能促進病菌感染的恢復力。