用羟基氯化物替代硫酸盐作为微量元素来源对奶牛矿物质状态和产奶性能的影响

《Journal of Dairy Science》：Effects of Replacing Sulfate with Hydroxychloride Sources of Trace Minerals on Mineral Status and Production Performance in Dairy Cows

　　T.M. Adeoti | Z. Sarwar | M. Nehme Marinho | J. Rasia | L.R.S. Oliveira | M.C. Perdomo | T. Engle | K.E. Griswold | J.E.P. Santos
佛罗里达大学动物科学系，盖恩斯维尔 32611

**摘要**
本研究旨在探讨用羟氯酸盐替代硫酸盐形式的铜（Cu）、锰（Mn）和锌（Zn）对奶牛矿物质状况和生产性能的影响。共有141头荷斯坦奶牛参与实验，根据产次分为初产牛（哺乳期0次）和经产牛（哺乳期≥1次）。在初产牛中，根据基因组育种值对奶牛进行分组；在经产牛中，则根据最近305天的产奶量进行分组，然后随机分配到两种处理组中。两种处理组分别添加硫酸盐形式的微量矿物质（STM）或羟氯酸盐形式的微量矿物质（HTM）。日粮中铜、锰和锌的添加量分别为约16 mg/kg、60 mg/kg和60 mg/kg，从妊娠246天开始喂至哺乳期105天。实验期间每周两次称量奶牛体重，每天记录干物质（DM）摄入量、产奶量及产后体重，并每周两次分析乳汁成分。在产前和产后采集血液样本，同时从部分奶牛（50头STM组和52头HTM组）以及产后50天的奶牛（17头STM组和18头HTM组）中采集肝脏组织样本，分析其中的矿物质浓度。结果发现，处理方式对产前奶牛的摄入量和能量平衡指标无显著影响。数值结果以“（STM）”和“（HTM）”的顺序呈现。结果显示：
- 仅产前阶段，STM组奶牛血清中铜（1.291 mg/L vs 1.183 ± 0.031 mg/L）和锌（1.307 mg/L vs 1.211 ± 0.031 mg/L）的浓度高于HTM组；
- 硅的浓度则相反（1.628 μg/L vs 1.754 ± 0.038 μg/L）。
- 处理方式对肝脏中铜和锌的浓度无影响，但STM组奶牛在产后第10天的肝脏铜浓度高于HTM组（310 mg/kg DM vs 296 ± 7 mg/kg DM）；而在产后第50天，STM组奶牛的肝脏铜浓度低于HTM组（287 mg/kg DM vs 318 ± 9 mg/kg DM）。
- HTM组奶牛的初乳产量比STM组多1.0 kg（5.21 kg vs 6.22 ± 0.63 kg），从而导致初乳固形物的产量增加。HTM组奶牛在哺乳期前15天的日均产奶量（41.7 kg/d vs 43.0 ± 0.7 kg/d）和能量校正产奶量（42.5 kg/d vs 44.0 ± 0.6 kg/d）也更高。
综合考虑不同能量消耗和干物质摄入量后，HTM组的产后日粮净能值（NEL）比STM组高3.4%（1.68 Mcal/kg vs 1.74 ± 0.02 Mcal/kg）。

**结论**
用羟氯酸盐替代硫酸盐形式的铜、锰和锌对奶牛的组织中这些矿物质的浓度及哺乳期前15天的生产性能有积极影响。结果表明，HTM组奶牛的初乳和产奶量明显增加，能量校正产奶量也提高了1.5 kg/d，而血清和肝脏中的微量矿物质含量仅有微小差异。用羟氯酸盐替代硫酸盐形式的这些矿物质有利于提升奶牛的生产性能。

**引言**
铜、锰和锌等微量矿物质在奶牛日粮中所占比例虽小，但由于它们对酶的功能作用（如影响组织完整性、基因表达和氧化代谢），在众多代谢途径中起着重要作用（Goff, 2018）。在哺乳周期的某些阶段，补充这些矿物质尤为重要，因为此时奶汁中的营养成分会被转移到初乳或子宫内，导致血浆中关键营养物质的浓度下降（Goff and Stabel, 1990）。哺乳期的开始增加了对微量矿物质的需求，因为乳汁中的这些矿物质不可逆地流失（Daniel et al., 2023），可能导致哺乳期初期微量矿物质平衡负值（Daniel et al., 2025）。分娩和哺乳期的开始还会增加奶牛暴露于病原体的风险，从而引发炎症和疾病（Carvalho et al., 2019），而微量矿物质状态与分娩期健康状况密切相关（Spears and Weiss, 2008），进而影响生产性能。在反刍动物中，微量矿物质可能与其他矿物质或瘤胃中的化合物相互作用，影响其吸收（Goff, 2018），同时也会影响胃肠道微生物群（Guimar?es et al., 2022）。硫酸盐形式的微量矿物质因易获得性和价格等原因广泛用于奶牛日粮，但其溶解性也会影响吸收效果（NASEM Dairy, 2021）。然而，较高的溶解性可能导致瘤胃液中游离金属含量增加（Guimar?es et al., 2022），这可能与其他矿物质（如铜、硫和钼）发生相互作用（Suttle, 1991），从而影响矿物质的吸收。

**实验设计**
实验于2022年11月至2023年10月在佛罗里达大学盖恩斯维尔分部进行，所有动物实验均获得该校动物护理与使用委员会批准（协议编号IACUC202200000125）。初产牛指从未生育过的奶牛，经产牛指至少生育过一次的奶牛。

**样本量计算**
样本量通过SAS软件（SAS/STAT 9.4版；SAS Institute Inc., Cary, NC）的POWER程序计算，采用双侧检验（α = 0.05；β = 0.20；SD = 3.8），以检测哺乳期前15天内奶固形物（ECM）产量1.8 kg的差异。

**实验设计**
实验采用随机完全区组设计。每周有4至15头奶牛可供实验，作者（J.E.P. Santos和Z. Sarwar）首先根据产次将奶牛分为初产组和经产组。在初产组中，根据基因组育种值对奶牛进行排序；在经产组中，则根据最近305天的产奶量排序。每组奶牛随机分配到两种处理组之一。61头初产牛和80头经产牛在妊娠240.6 ± 5.9天时被转移到实验设施中，进行为期4至7天的适应和喂养系统培训。实验前所有奶牛均无临床疾病，且具有4个健康乳房。产前为每头奶牛随机分配一个喂食口。分娩后，奶牛被转移到同一牛舍内的另一个围栏，并按分娩顺序分配到各自的喂食口，直至实验结束。两种处理组的奶牛共用设有沙床的围栏，每周更换两次沙子。围栏配备两排风扇（间距6米）和喷水装置（位于喂食口上方约30厘米处），用于蒸发降温。当环境温度达到20°C时启动风扇和喷水装置。

**日粮与处理**
产前和产后日粮分为全混合日粮（TMR），分别为预期干物质摄入量12 kg/d和23 kg/d。日粮配方满足妊娠260天时700公斤体重初产牛及妊娠50天时640公斤体重、产奶量45公斤奶牛的净能（NEL）和可代谢蛋白需求（NASEM Dairy Cattle, 2021指南）。具体成分见表1至表3。

**表1. 产前和产后喂食的日粮成分（含硫酸盐形式STM或羟氯酸盐形式HTM的微量矿物质）**
| 成分 | 产前 | 产后 | STM | HTM | STM | HTM |
|-------|-----|-----|-----|-----|-----|
| 玉米青贮 | 59.5 | 59.5 | 43.7 | 43.7 | |
| 小麦秸秆 | 14.4 | 14.4 | —— | —— | |
| 燕麦青贮 | —— | 9.2 | 9.2 | |
| 谷物混合物 | 25.2 | 25.2 | 46.5 | 46.5 | |
| 产前STM添加剂 | 20.9 | —— | —— | |
| 产后STM添加剂 | 4 | —— | |
| 产后HTM添加剂 | 5 | —— | |
| 谷物混合料 | 15.5 | 15.5 | 17.2 | 17.2 | |
| 精细研磨玉米 | —— | 28.2 | 28.2 | |
| 豆粕（溶剂提取） | 23.0 | 23.0 | 23.2 | 23.2 | |
| 热处理豆粕 | 63 | 4.5 | 34.5 | 17.0 | 17.0 | |
| 脂肪酸钙盐 | 7 | —— | 3.4 | 3.4 | |
| 产前矿物质-维生素混合物 | 82 | 7.0 | —— | | |
| 产后矿物质-维生素混合物 | 9 | —— | 10.3 | 10.3 | |
| 瘤胃保护胆碱 | 10 | —— | 0.6 | 0.6 | |

**结果分析**
处理方式对产前奶牛的摄入量和能量平衡指标无显著影响。血清中微量矿物质的含量仅在产前阶段存在差异：STM组铜和锌的浓度较高（1.291 mg/L vs 1.183 ± 0.031 mg/L；1.307 mg/L vs 1.211 ± 0.031 mg/L），而硅的浓度则相反（1.628 μg/L vs 1.754 ± 0.038 μg/L）。STM组奶牛在产后第10天的肝脏铜浓度较高（310 mg/kg DM vs 296 ± 7 mg/kg DM），但产后第50天则相反（287 mg/kg DM vs 318 ± 9 mg/kg DM）。HTM组奶牛的初乳产量较高（5.21 kg vs 6.22 ± 0.63 kg），从而提高了初乳固形物的产量。HTM组奶牛在哺乳期前15天的日均产奶量和能量校正产奶量也高于STM组。

**讨论**
用羟氯酸盐替代硫酸盐形式的铜、锰和锌对奶牛组织中这些矿物质的浓度及哺乳期前15天的生产性能有积极影响。HTM组奶牛的初乳和产奶量增加，能量校正产奶量提高了1.5 kg/d，而血清和肝脏中的微量矿物质含量仅有微小差异。用羟氯酸盐替代硫酸盐形式的微量矿物质有助于提升奶牛的生产性能。产前饲料从妊娠246天开始喂食直至分娩，而产后饲料则在产后前105天内喂食。2. 该饲料含有97.4%的碳酸钙、0.30%的五水合硫酸铜、0.80%的五水合硫酸锰、1.01%的一水合硫酸锌和0.50%的矿物油。3. 该饲料含有98.1%的碳酸钙、0.14%的IntelliBond C（其中55.7%的铜以硫酸羟氯铜形式存在）、0.57%的IntelliBond M（其中45.4%的锰以硫酸羟氯锰形式存在）、0.65%的IntelliBond Z（其中56.7%的锌以硫酸羟氯锌形式存在）和0.50%的矿物油。4. 该饲料含有94.8%的碳酸钾（DCAD Plus，其中48.5%的钾以碳酸钾形式存在）、0.60%的五水合硫酸铜、2.10%的五水合硫酸锰、2.01%的一水合硫酸锌和0.50%的矿物油。5. 该饲料含有96.4%的碳酸钾（DCAD Plus，其中48.5%的钾以碳酸钾形式存在）、0.28%的IntelliBond C（其中55.7%的铜以硫酸羟氯铜形式存在）、1.53%的IntelliBond M（其中44.0%的锰以硫酸羟氯锰形式存在）、1.30%的IntelliBond Z（其中56.7%的锌以硫酸羟氯锌形式存在）和0.50%的矿物油。6. AminoPlus（Ag Processing Inc.，美国内布拉斯加州奥马哈）。7. Nurisol（Global Agri-Trade Co.，美国加利福尼亚州兰乔多明格斯）。8. 成分（以干物质为基础）：13.89%的小麦副产品、12.80%的碳酸钙、6.40%的七水合硫酸镁、3.80%的氧化镁、1.50%的氯化钠、0.02%的碳酸钴2.1%、0.24%的乙二胺二氢碘化物9.2%、0.37%的维生素E补充剂、0.24%的维生素A补充剂、0.04%的维生素D补充剂、50.4%的产酸产品（Animate，由氯化铵、硫酸镁和硫酸钙混合而成；Phibro Animal Health Corp.，美国伊利诺伊州昆西）、10.20%的瘤胃保护胆碱（ReaShure，其中28.8%为氯化胆碱；Balchem Corp.，美国新泽西州蒙特尔维尔）、0.17%的硒化酵母（Sel-Plex 3000，每公斤产品含3,000毫克硒；Alltech Inc.，美国肯塔基州尼古拉斯维尔）。每公斤饲料（以干物质为基础）含有21.92%的粗蛋白、16.15%的凝乳脂肪、2.68%的醚提取物、30.00%的灰分、6.15%的钙、0.41%的磷、5.11%的镁、0.45%的钾、3.42%的硫、0.78%的钠、8.23%的氯、5.60毫克的硒、9.80毫克的碘、3.48毫克的钴、145,650国际单位的维生素A、47,970国际单位的维生素D、2,888国际单位的维生素E、24.0克的胆碱离子和374毫克的莫能菌素。9. 成分（以干物质为基础）：12.62%的小麦副产品、14.75%的碳酸钙、23.40%的碳酸氢钠、7.30%的磷酸一钙、6.75%的氧化镁、3.75%的氯化钠、0.03%的碳酸钴2.1%、0.02%的乙二胺二氢碘化物9.2%、0.13%的维生素E50补充剂、0.02%的维生素A650补充剂、0.12%的维生素D30补充剂、0.20%的硒化酵母（Sel-Plex 3000，每公斤产品含3,000毫克硒；Alltech Inc.，美国肯塔基州尼古拉斯维尔）、0.18%的Rumensin 90（20%的莫能菌素；Elanco Animal Health，美国印第安纳州格林菲尔德）以及30.75%的蛋白质补充剂（PDS SE AA包，Progressive Dairy Solutions，美国加利福尼亚州奥克代尔，含有55.30%的血粉、23.00%的猪红细胞、10.00%的羽毛粉、1.20%的肉骨粉、1.20%的Smartamine M、8.65%的AjiPro-L和1.00%的乙氧基喹）。每公斤饲料（以干物质为基础）含有30.72%的粗蛋白、4.72%的凝乳脂肪、1.68%的醚提取物、60.7%的灰分、8.37%的钙、1.92%的磷、4.22%的镁、0.28%的钾、0.34%的硫、9.10%的钠、2.77%的氯、6.11毫克的硒、5.92毫克的钴、13.14毫克的碘、135,500国际单位的维生素A、36,000国际单位的维生素D3、678国际单位的维生素E和365毫克的莫能菌素。10. ReaShure（28.8%的氯化胆碱；Balchem Corp.，美国新泽西州蒙特尔维尔）。表3. 补充了硫酸盐（STM）或羟氯酸盐（HTM）微量元素的奶牛在产前和产后所摄入的微量元素混合物的营养成分。1. 元素，以干物质为基础 产前 产后 STM 2 HTM 3 STM 4 HTM 5 灰分，% 97.2 ± 0.9 97.4 ± 0.4 97.3 ± 1.1 97.8 ± 0.7 钙，% 31.7 ± 0.8 33.3 ± 0.5 1.16 ± 0.4 70.37 ± 0.23 镁，% 1.18 ± 0.07 1.20 ± 0.22 0.09 ± 0.09 0.07 ± 0.05 钾，% 0.55 ± 0.13 0.63 ± 0.10 32.6 ± 18.9 46.6 ± 11.2 铜，mg/kg 780 ± 176 956 ± 20 1163 ± 94 194 ± 156 锌，mg/kg 766 ± 46 777 ± 79 1,349 ± 62 21,413 ± 409 锰，mg/kg 2,383 ± 229 2,482 ± 85 5,521 ± 95 6,469 ± 1634 锌，mg/kg 3,212 ± 167 3,404 ± 260 7,426 ± 3,510 7,247 ± 155 7 平均值和标准差来自每种微量元素混合物的3个重复样本的分析结果。产前饲料从妊娠246天开始喂食直至分娩，而产后饲料则在产后前105天内喂食。2. 该饲料含有97.4%的碳酸钙、0.30%的五水合硫酸铜、0.80%的一水合硫酸锰、1.01%的一水合硫酸锌和0.50%的矿物油，按喂食比例混合。3. 该饲料含有98.1%的碳酸钙、0.14%的IntelliBond C II（其中54.0%的铜以硫酸羟氯铜形式存在）、0.57%的IntelliBond M（其中44.0%的锰以硫酸羟氯锰形式存在）、0.65%的IntelliBond Z（其中55.0%的锌以硫酸羟氯锌形式存在）和0.50%的矿物油，按喂食比例混合。4. 该饲料含有94.8%的碳酸钾（DCAD Plus，其中48.5%的钾以碳酸钾形式存在）、0.60%的五水合硫酸铜、2.10%的一水合硫酸锰、2.01%的一水合硫酸锌和0.50%的矿物油，按喂食比例混合。5. 该饲料含有96.4%的碳酸钾（DCAD Plus，其中48.5%的钾以碳酸钾形式存在）、0.28%的IntelliBond C II（其中54.0%的铜以硫酸羟氯铜形式存在）、1.53%的IntelliBond M（其中44.0%的锰以硫酸羟氯锰形式存在）、1.30%的IntelliBond Z（其中55.0%的锌以硫酸羟氯锌形式存在）和0.50%的矿物油，按喂食比例混合。在妊娠245.6 ± 6.0天（235至256天）时，奶牛被随机分配接受硫酸盐（STM；30头初产奶牛和40头经产奶牛）或羟氯酸盐微量元素（HTM；31头初产奶牛和40头经产奶牛）。处理从妊娠246天开始，持续到产后105天。研究人员或农场工作人员不清楚 treatments 的具体内容。所选的饮食浓度是在安全的范围内，能够满足这3种微量元素的需求，并且接近行业推荐浓度（Li等人，2005年；Castillo等人，2013年），这些浓度通常高于NASEM Dairy（2021年）的最低推荐值。尽管NASEM Dairy（2021年）使用因子方法确定微量元素的需求量，这取决于吸收系数，但众所周知，肠道中吸收的微量元素比例是一个可变值（Neathery等人，1973a；1973b）。因此，对于特定动物来说，微量元素的需求量和饮食浓度是一个范围，而不是一个固定值（Daniel和Martín-Tereso，2025年）。STM top-dress是一种含有铜、锰和锌硫酸盐的混合物，添加到基础饲料中，使饲料中的铜、锰和锌含量分别达到每公斤干物质16毫克、60毫克和60毫克。HTM top-dress是一种含有铜、锰和锌羟氯盐（IntelliBond Z、C和M；Selko USA，美国印第安纳州印第安纳波利斯）的混合物，其金属含量与STM top-dress混合物相同。这些配方旨在使每11公斤干物质饲料在产前添加100克的top-dress，在产后添加22克的top-dress。top-dress处理每天一次，与第一次喂食同时进行，并将其混合到饲料中。每天计算每头奶牛的饲料量，并在喂食前一天晚上称量相应的top-dress量。top-dress补充剂的成分组成和化学分析见表3。top-dress补充剂的设计目的是提供每公斤干物质中6毫克、20毫克和30毫克的铜、锰和锌。产前奶牛每天在09:00喂食一次，而产后奶牛每天在07:00和11:30喂食两次。在产前和产后期间，每天测量每头奶牛的饲料摄入量和拒食量，并调整总混合日粮（TMR）的量以确保至少有5%的拒食率。饲料样品每周采集两次，每次新批次制备时采集个别浓缩饲料成分和谷物混合物的样品，间隔大约1至3周。每头奶牛的饲料样品每两周采集一次。样品在105°C下干燥24小时（方法930.15；AOAC，2012），以确定饲料、个别成分和谷物混合物的干物质含量，从而调整饲料中成分的比例，并计算每日干物质摄入量（DMI）。在实验开始前一周和实验进行5个月后，采集了四个水样并分析了其矿物质成分。实验前从实验围栏中的6个水槽中采集水样。让水流动，每个水槽采集大约200毫升的样本。按采样日将每个水槽的样本合并，并提交给Cumberland Valley Analytical Services（宾夕法尼亚州韦恩斯伯勒）进行矿物质分析：总溶解固体（方法2540；Rice等人，2017年）、硬度（方法2340；Rice等人，2017年）、pH值（方法4500-H；Rice等人，2017年）、硝酸盐浓度（方法4500-NO3-；Rice等人，2017年）和矿物质（方法985.01；AOAC，2012年）。不含铜、锰和锌的产前和产后矿物质-维生素混合物由商业饲料厂制备。混合系统通过清除残留物并用碳酸钙清洗。在每次混合批次制备过程中取样。用于处理的产前top-dress分两批制备，而产后top-dress分三批制备。在实验期间，每批样品提取三次，并在Cumberland Valley Analytical Services使用电感耦合等离子体质谱法（方法985.01；AOAC，2012）分析其矿物质浓度，除了Cl使用氯化物分析仪分析。简而言之，Cl用0.5%的硝酸提取，然后使用Metrohm 848 Titrino Plus（Metrohm USA Inc.，佛罗里达州里弗维尤）通过银硝酸盐进行电位滴定测定。top-dress的矿物质含量见表3。如前所述，饲料样品、个别浓缩饲料成分、谷物混合物和饲料残渣也在强制空气烘箱中在60°C下干燥48小时并记录水分损失，然后储存以进行后续的化学分析。样品在Wiley磨机（Thomas Scientific，新泽西州斯威兹伯勒）中通过1毫米筛网研磨。每种饲料、个别浓缩饲料成分和谷物混合物的四个混合样品在105°C下干燥24小时（方法930.15；AOAC，2012）并在600°C下干燥8小时（方法942.03；AOAC，2012）以分析其干物质含量（NDF）。使用Ankom Fiber Analyzer系统（Ankom Technology，纽约州梅肯顿）通过热稳定α-淀粉酶和ADF（Van Soest等人，1991）分析饲料中的NDF含量，并校正灰分和淀粉的影响。未消化NDF（uNDF）的含量按照NDF的方法分析，但在288小时的原位培养后进行分析（Huhtanen等人，1994）。木质素使用硫酸72%（方法973.18；AOAC，2012）分析。粗脂肪含量使用酸水解法（方法2003.05；AOAC，2012）和Ankom XT 20提取器（Ankom Technology，纽约州梅肯顿）分析。饲料中的矿物质含量在Cumberland Valley Analytical Services进行分析（方法985.01；AOAC，2012）。根据成分的化学分析结果计算饲料的化学组成（平均值±标准差）（表2）。在产前和产后给奶牛喂食的饲料中，添加了硫酸盐（STM）或盐酸盐（HTM）微量元素的饲料营养成分如下：

**营养成分，基于干物质（DM）基础：**

| 时间 | STM | HTM |
|------------|------------|-----------|
| 产前 | 1.65 | 1.65 |
| 产后 | 1.85 | 1.85 |
| 饲料NEL（Mcal/kg） | | |
| 粗蛋白，% | 13.5 ± 0.3 | 13.5 ± 0.3 |
| 饲料RDP，% | 8.6 | 8.6 |
| 可代谢蛋白，g/d | 1,286 | 1,286 |
| 蛋白质，% | 10.6 | 10.6 |
| 缬氨酸，% MP | 2.18 | 2.18 |
| 卵氨酸，% MP | 7.54 | 7.54 |
| 淀粉，% | 24.9 ± 0.7 | 24.9 ± 0.7 |
| 非纤维碳水化合物（NFC），% | 36.7 ± 1.2 | 36.7 ± 1.2 |
| 非纤维粗纤维（NDF），% | 37.0 ± 0.5 | 37.0 ± 0.5 |
| 饲料NDF，% | 33.2 ± 0.9 | 33.2 ± 0.9 |
| 饲料uNDF，% | 8.9 ± 0.2 | 8.9 ± 0.2 |
| 饲料ADF，% | 24.2 ± 0.2 | 24.2 ± 0.2 |
| 果胶纤维（ADF），% | 24.2 ± 0.2 | 24.2 ± 0.2 |
| 果胶纤维（LDF），% | 2.8 ± 0.3 | 2.8 ± 0.3 |
| 乙醚提取物，% | 3.7 ± 0.2 | 3.7 ± 0.2 |
| 脂肪酸，% | 3.0 ± 0.2 | 3.0 ± 0.2 |
| 灰分，% | 8.1 ± 0.4 | 8.1 ± 0.4 |
| 钙（Ca），% | 1.03 ± 0.03 | 1.04 ± 0.03 |
| 磷（P），% | 0.28 ± 0.06 | 0.28 ± 0.06 |
| 镁（Mg），% | 0.48 ± 0.01 | 0.48 ± 0.01 |
| 钾（K），% | 1.01 ± 0.25 | 1.02 ± 0.25 |
| 硫（S），% | 0.44 ± 0.03 | 0.44 ± 0.03 |
| 钠（Na），% | 0.10 ± 0.01 | 0.10 ± 0.01 |
| 氯（Cl），% | 0.73 ± 0.11 | 0.73 ± 0.11 |
| 铁（Fe），mg/kg | 224 ± 66 | 225 ± 65 |
| 铜（Cu），mg/kg | 15.1 ± 1.1 | 15.2 ± 1.0 |
| 锌（Zn），mg/kg | 18.5 ± 3.3 | 18.5 ± 3.3 |
| 锰（Mn），mg/kg | 57.4 ± 3.0 | 58.2 ± 1.8 |
| 钴（Mo），mg/kg | 0.294 ± 0.10 | 0.299 ± 0.10 |
| 镍（Mn），mg/kg | 0.294 ± 0.10 | 0.299 ± 0.10 |
| 钾（K），mg/kg | 0.48 ± 0.01 | 0.48 ± 0.01 |
| 钾（K），mg/kg | 1.02 ± 0.25 | 1.30 ± 0.10 |
| 硫（S），% | 0.44 ± 0.03 | 0.44 ± 0.03 |
| 钠（Na），% | 0.10 ± 0.01 | 0.10 ± 0.01 |
| 氯（Cl），% | 0.73 ± 0.11 | 0.73 ± 0.11 |

**注：**
1. “NEL”代表饲料的能量净值（Net Energy Value），“DM”代表干物质（Dry Matter）。
2. 数值为平均值和标准偏差（SD）。
3. “RDP”代表瘤胃降解蛋白（Rumen-Degraded Protein）。
4. “MP”表示代谢能力值（Metabolic Ability Value）。
5. “MCAL”代表千卡（Mcal）。
6. 数据来自NASEM Dairy Cattle ver. 8（2021）软件计算，分析了四种饲料成分的平均化学组成，并根据实验期间的平均日摄入量（DMI）进行了调整。
7. 体重和体况评分（Body Condition Score, BCS）在两次称重期间进行评估。

**产前和产后奶牛的饲养管理：**
- 产前饲料从妊娠第246天一直喂到分娩，产后饲料喂食105天。
- STM和HTM分别是硫酸盐和盐酸盐形式的微量元素添加剂。
- 可代谢蛋白和氨基酸的供应量通过NASEM Dairy Cattle软件计算。

**产后奶牛的健康指标：**
- 产后每天三次称重（每次挤奶后），每周两次进行体况评分。
- 体重和体况评分数据用于统计分析。
- 产前后的体重变化通过比较相邻周的数据计算。
- 奶牛的产奶量及其成分通过连续两次采样分析得出。

**初乳的采集与分析：**
- 分别在每日第三次挤奶时采集初乳，并记录产量。
- 初乳的脂肪、蛋白质等成分通过光谱仪和流式细胞仪进行分析。
- 冻存后的初乳用于后期脂肪含量的测定。

**能量平衡与饮食营养价值的估算：**
- 能量平衡通过干物质摄入量和饮食的NETEL值计算。
- 维持生命所需的能量基于代谢体重计算（Mcal/d = BW × 0.75）。
- 产前奶牛的妊娠能量需求根据出生体重和妊娠天数调整。
- 产奶所需的能量根据产奶量和牛奶中的营养成分计算。
- 饲料的NETEL值通过各项能量需求之和得出。

**血液采样与处理：**
- 从妊娠第260天起每周三次采集血液样本，产后在分娩当天及随后一周内每日三次采集。
- 肝组织样本用于矿物质分析。

**肝脏组织采集：**
- 在特定妊娠阶段采集肝脏组织样本。

**总结：**
- 本研究详细记录了奶牛的饲养、生产及健康指标，分析了饲料的营养成分和能量价值。所有样品随后都使用NexION电感耦合等离子体质谱仪（PerkinElmer，美国马萨诸塞州）根据AOAC 2012年的方法985.01进行了Cu、Mn和Zn浓度的分析。血清样本进行了10次检测，其中Cu的检测内变异系数（CV）为2.3%，检测间变异系数为3.2%；Mn的检测内变异系数为6.7%，检测间变异系数为6.9%；Zn的检测内变异系数为1.2%，检测间变异系数为1.5%。肝脏样本进行了4次检测，其中Cu的检测内变异系数为0.6%，检测间变异系数为0.7%；Mn的检测内变异系数为1.4%，检测间变异系数为1.9%；Zn的检测内变异系数为0.2%，检测间变异系数为0.3%。

**统计分析**
连续数据使用SAS（SAS/STAT版本9.4；SAS Institute Inc.）的MIXED程序进行了线性混合效应模型分析。产前和产后的反应分别进行了分析。在拟合统计模型后，对残差分布和方差齐性进行了评估。违反正态性假设的反应根据Box-Cox程序（Box和Cox，1964年）进行了一种幂变换，使用了SAS中的混合模型宏（Piepho，2009年）。由于异方差性，在统计分析之前对初乳产量以及初乳中的IgG、蛋白质、脂肪、乳糖和总固形物的含量进行了自然对数变换。结果表示时，LSM和相应的95%置信区间（CI）进行了反变换。

统计模型包括了处理因素（STM vs. HTM）、产次组（初产 vs. 经产）、处理与产次组的交互作用、产前处理天数的线性协变量，以及嵌套在产次组内的小牛性别类别（雄性、雌性或双胞胎），以及嵌套在产次组内的块随机效应。由于所有双胞胎都来自经产母牛，因此小牛性别与产次组进行了嵌套。治疗前采集的测量数据被用作相应测量的协变量，其中包括体重（BW）、体况评分（BCS）和基因组胎盘面积（PTA）值，并且所有这些值都围绕产次组内的平均值进行了中心化处理，以便作为相应统计模型中的协变量。对于第10天和第50天的肝脏矿物质分析，包括了采样时相对于分娩的确切天数的线性协变量作为固定效应，以及嵌套在产次组内的块随机效应。

分析具有重复测量数据的模型包括处理因素、产次组、时间（测量日期或周数）、处理与产次组之间的交互作用、处理与时间、产次组与时间之间的交互作用、处理与产次组与时间之间的交互作用、产前处理天数的线性协变量，以及嵌套在产次组内的小牛性别类别（雄性、雌性或双胞胎），以及嵌套在产次组内的块随机效应。由于所有双胞胎都来自经产母牛，因此小牛性别与产次组进行了嵌套。处理前采集的测量数据被用作相应测量的协变量，包括体重（BW）、体况评分（BCS）和基因组胎盘面积（PTA）值，所有这些值都围绕产次组内的平均值进行了中心化处理。对于肝脏矿物质的分析，包括了采样时相对于分娩的确切天数的线性协变量作为固定效应，以及嵌套在产次组内的块随机效应。在REPEATED语句中，时间（日期或周数）是一个项，协方差结构的选择基于测量的间隔，模型拟合是根据最小修正的赤池信息量准则进行的。对于等间隔的测量，测试的协方差结构包括非结构化、复合对称性、异质复合对称性、第一自回归、异质第一自回归和托普利茨结构。对于不等间隔的测量，测试的协方差结构包括非结构化、复合对称性、异质复合对称性和空间功率。Kenward-Roger方法用于计算统计模型中F检验的近似分母自由度。

使用SAS（SAS/STAT版本9.4）的REG程序进行了简单线性回归，以确定产前每种微量元素的摄入量与妊娠最后8天血清中相应微量元素浓度之间的关联，或者产后第10天肝脏中微量元素的浓度。计算了妊娠最后4周Cu、Mn和Zn的平均摄入量，并与妊娠最后8天血清中相同微量元素的平均浓度进行了平均，每头母牛的数据进行了汇总（共141头母牛）。对于肝脏矿物质，使用了产后第10天采样的102头母牛的数据。最后，进行了简单线性回归，分析了产前血清中微量元素的浓度与产后第10天肝脏中相同微量元素的浓度之间的关系，以及产后第10天血清中微量元素的浓度与产后第50天肝脏中相同微量元素的浓度之间的关系。

通过SAS（SAS/STAT版本9.4）的LOGISTIC程序进行了逻辑回归，分析了分娩雄性或雌性小牛的母牛比例，模型包括了处理因素、产次组以及处理与产次组之间的交互作用。双胞胎的比例使用SAS（SAS/STAT版本9.4）的Fisher精确检验进行了分析，仅包括了处理因素的影响。

对于所有分析的响应，除非另有说明，否则报告了LSM和SEM。统计显著性在P ≤ 0.05时认为有意义，当0.05 < P ≤ 0.10时认为有趋势。

**结果**
文本中以括号形式呈现的数值结果遵循STM和HTM的顺序。在入组时，两组母牛的特征没有差异（补充表S1；见注释），除了分配给STM的母牛的基因组PTA较低（P = 0.10）和ECM较低（P = 0.06）。母牛在分娩前平均接受处理的时间为29.4 ± 0.06天。在初产母牛中没有观察到双胞胎，但与接受STM的经产母牛相比，接受HTM的经产母牛分娩双胞胎的比例较高（2.5% vs. 17.5 ± 4.2%）。

饮食的Cu、Mn和Zn浓度被设定为相同；然而，对矿物质补充剂的化学分析显示这些矿物质的浓度存在小差异（表3），导致产前饮食中的Zn浓度和产后饮食中的Mn浓度存在小差异（表2）。在治疗前，每公斤干物质（DM）的补充剂为接受STM的母牛提供了6.8和6.9毫克Cu，21.3和22.1毫克Mn，以及28.7和30.4毫克Zn；产后则提供了6.1和6.4毫克Cu，25.1和29.4毫克Mn，以及33.8和32.9毫克Zn。饮食中的Mo浓度较低，低于0.40毫克/公斤DM；然而，由于为了预防低钙血症而添加了产酸产品，产后饮食中的S浓度相对较高。水中的大量矿物质和微量元素浓度较低（补充表S2；见注释），且在反刍动物饮用水的适宜范围内（NASEM Dairy，2021年）。即使每天每头母牛消耗200升水，Cu、Mn、Zn和Mo的摄入量也仅为2.5毫克、2.0毫克、5.0毫克和3.5毫克。尽管补充剂被加入饮食中，但母牛仍有可能选择或分类成分，或者以不同于饮食其余部分的比例摄入补充剂。收集了个别母牛的粪便并对其化学成分进行了分析（补充表S3；见注释）。总体而言，所有4种饮食的粗蛋白（CP）、淀粉（Starch）和脂肪（Fat）的浓度降低，而不可消化纤维（NDF）、酸不溶性纤维（ADF）、木质素（Lignin）和灰分（Ash）的浓度增加。对于补充的微量元素，粪便中的浓度接近于提供的饮食中的浓度，差异从接受HTM的母牛产后饮食中的Mn减少2.3%到接受STM的母牛产后饮食中的Zn增加8.7%不等。

所有参加实验的141头母牛都分娩并提供了数据，直到它们离开实验或在产后第105天。其中有5头母牛（3.6%）没有完成105天的实验：4头STM（1头初产和3头经产）和1头初产HTM。在4头STM母牛中，1头初产母牛因股骨骨折在分娩前57天被移除；3头经产母牛分别因为在分娩前4天、67天和90天因气肿性犊牛并发毒血症、急性肺炎死亡，以及一头学会打开其他进食门的母牛而被移除。那头初产HTM母牛在分娩前10天因左皱胃移位导致腹膜炎而被移除。

**产前表现**
处理方式对产前DM的摄入量没有影响，无论是按千克/天还是按体重百分比计算，因此净能量平衡也没有差异（表4；补充图S1 A和S1 B；见注释）。处理方式或处理方式与分娩前周数的交互作用也没有影响每天拒绝的饲料量（3.0 vs. 3.1 ± 0.08千克/天）。同样，处理方式也没有影响产前的平均体重或体重变化（补充图S1 C和S1 D；见注释）；然而，与接受STM的母牛相比，接受HTM的母牛在妊娠最后4周体重增加了更多（P = 0.09）（0.035 vs. 0.065 ± 0.020单位/周）。母牛在妊娠最后4周平均每周增加了约1.3千克的体重（表4；补充图S1 C；见注释）。母牛每天平均消耗11.8 ± 0.3千克的DM，占产前体重的1.65 ± 0.03%。随着分娩的临近，DM的摄入量和净能量平衡下降，导致妊娠最后一周的净能量平衡接近于0（补充图S1 A和S1 B；见注释）。产前期间，两种处理方式的Cu和Mn摄入量没有差异，母牛平均摄入了183 ± 3毫克Cu和687 ± 13毫克Mn（表4）。尽管补充剂被加入饮食中，但母牛仍有可能选择或分类成分，或者以不同于饮食其余部分的比例摄入补充剂。收集了个体母牛的粪便并分析了其化学成分（补充表S3；见注释）。总体而言，所有4种饮食的CP、淀粉和脂肪的浓度降低，而NDF、ADF、木质素和灰分的浓度增加。对于补充的微量元素，粪便中的浓度接近于提供的饮食中的浓度，差异从接受HTM的母牛产后饮食中的Mn减少2.3%到接受STM的母牛产后饮食中的Zn增加8.7%不等。

所有参加实验的141头母牛都分娩并提供了数据，直到它们离开实验或产后第105天。其中5头母牛（3.6%）没有完成105天的实验：4头STM（1头初产和3头经产）和1头初产HTM。在4头STM母牛中，1头初产母牛在分娩前57天因股骨骨折被移除；3头经产母牛分别在分娩前4天、67天和90天因气肿性犊牛并发毒血症、急性肺炎导致死亡，以及一头因学会打开其他进食门而被移除。那头初产HTM母牛在分娩前10天因左皱胃移位导致腹膜炎而被移除。

**产前表现**
处理方式对产前DM的摄入量没有影响，无论是按千克/天还是按体重百分比计算，因此净能量平衡也没有差异（表4；补充图S1 A和S1 B；见注释）。处理方式或处理方式与分娩前周数的交互作用也没有影响每天拒绝的饲料量（3.0 vs. 3.1 ± 0.08千克/天）。同样，处理方式也没有影响产前的平均体重或体重变化（补充图S1 C和S1 D；见注释）；然而，接受HTM的母牛在妊娠最后4周体重增加了更多（P = 0.09）（0.035 vs. 0.065 ± 0.020单位/周）。母牛在妊娠最后4周平均每周增加了约1.3千克的体重（表4；补充图S1 C；见注释）。母牛每天平均消耗11.8 ± 0.3千克的DM，占产前体重的1.65 ± 0.03%。随着分娩的临近，DM的摄入量和净能量平衡下降，导致妊娠最后一周的净能量平衡接近于0（补充图S1 A和S1 B；见注释）。产前期间，两种处理方式的Cu和Mn摄入量没有差异，母牛平均摄入了183 ± 3毫克Cu和687 ± 13毫克Mn（表4）。尽管如此，接受STM的母牛的Zn摄入量较少（P = 0.04）（772 mg vs. 809 ± 15 mg/天）。

**表4. 微量元素来源对产前母牛表现的影响（LSM）**
| 项目 | 处理方式 | SEM值 |
|------|---------|--------|
| DM摄入量，千克/天 | 9.3 | 14.1 | 9.7 |
| DM摄入量，%体重 | 1.30 | 2.0 | 1.3 |
| Cu摄入量，毫克/天 | 147 | 213 | 155 |
| Mn摄入量，毫克/天 | 560 | 810 | 595 |
| Zn摄入量，毫克/天 | 631 | 913 | 679 |
| 体重，千克 | 643 | 770 | 651 |
| 体重变化，千克/天 | 1.21 | 1.24 | 1.38 |
| 体况评分（1-5） | 3.86 | 3.94 | 3.91 |
| 体况评分变化，单位/周 | 0.03 | 0.038 | 0.039 |
| 净能量平衡，千卡/天 | -0.62 | 5.21 | 0.004 |

初产（Null）和经产母牛被分配接受Cu、Mn和Zn的硫酸盐（STM）或盐酸盐（HTM）形式的补充剂。处理方式从妊娠第246天持续到产后第105天。

2. TRT = 处理方式（STM vs. HTM）；TRT x 产次 = 处理方式与产次组之间的交互作用[(1/2 STM-Null + 1/2 HTM-经产) vs. (1/2 STM-经产 + 1/2 HTM-Null)]；TRT x 周数 = 处理方式与分娩前周数之间的交互作用。

**血清和肝脏组织中的矿物质浓度**
处理方式影响了产前血清中微量元素的浓度（P < 0.01），但并未影响产后浓度（表5）。接受STM的母牛产前血清中的Cu浓度较高（P < 0.01）（1.291 mg/L vs. 1.183 ± 0.031 mg/L）和Zn浓度较高（1.307 mg/L vs. 1.211 ± 0.031 mg/L）（图1A和1B）；然而，接受STM的母牛产前血清中的Mn浓度较低（P = 0.004）（1.628 mg/L vs. 1.754 ± 0.038 μg/L；图1C）。产前血清中Zn和Mn浓度的差异不受产次组或分娩前天数的影响（表5）；然而，处理方式与产次组之间的交互作用（P = 0.06）影响了产前血清Cu的浓度。接受STM的初产母牛的血清Cu浓度较高（P < 0.001），而处理方式并未影响经产母牛产前的Cu浓度。处理方式以及处理方式与产次组或处理方式与分娩后天数之间的交互作用也没有影响产后血清中所有3种微量元素的浓度。产前微量元素的浓度最高，在发情开始时达到峰值，Mn和Zn在产后第6天达到最低值，Cu在产后第23天达到最低值（图1A-1C）。微量元素来源对产前和产后血清中微量元素浓度的影响（LSM）

**血清处理**
| 项目 | SEM值 | STM | HTM | Null | Parous | TRT | TRT × 怀孕次数 | TRT × 日子 |
|------------|---------------|--------------|--------------|------------------|-----------------|---------------------|
| 产前 | Cu, mg/L | 1.31 | 1.26 | 1.14 | 1.22 | 0.03 | 0.06 | 0.64 |
| | Mn, μg/L | 1.61 | 1.63 | 1.77 | 1.72 | 0.04 | 0.41 | 0.65 |
| | Zn, mg/L | 1.30 | 1.30 | 1.18 | 1.24 | 0.03 | 0.07 | 0.56 |
| 产后 | Cu, mg/L | 0.98 | 1.02 | 0.99 | 0.97 | 0.02 | 0.21 | 0.75 |
| | Mn, μg/L | 1.20 | 1.17 | 1.17 | 1.19 | 0.03 | 0.85 | 0.29 |
| | Zn, mg/L | 0.80 | 0.80 | 0.78 | 0.79 | 0.01 | 0.15 | 0.59 |

**注：**
- “Null” 和 “Parous” 分别代表未生育过和已生育过的奶牛。
- “TRT” 表示处理组（STM vs. HTM）。
- “TRT × 怀孕次数” 表示处理组与怀孕次数的交互作用。
- “TRT × 日子” 表示处理组与分娩日的交互作用。

**分析时间点：**
- 分娩前第 –8、–5 和 –2 天。
- 产后第 5、13 和 23 天。

**结果说明：**
- 同一行中，不同的上标表示处理组之间的差异（P < 0.05）。

**图表说明：**
- 图 1 显示了通过硫酸盐（STM）或盐酸盐（HTM）补充微量元素的奶牛在围产期血清中 Cu、Mn 和 Zn 的浓度变化，以及产后第 10 天和第 50 天肝脏中这些元素的含量。
- 表 6 比较了不同来源微量元素对肝脏组织中微量元素浓度的影响。

**补充说明：**
1. 奶牛从妊娠第 246 天开始接受补充微量元素，直至产后第 105 天。
2. “TRT” 表示处理效果（STM 对 HTM）；“TRT × 怀孕次数” 表示处理组与怀孕次数的交互作用。
3. 数据经过自然对数转换后进行统计分析。
4. 未生育过（Null）和已生育过的奶牛被随机分配到两种处理组。

**下载选项：**
- 下载高分辨率图像（210KB）
- 下载全尺寸图像喂食STM的奶牛在产奶周的第一周表现出较少的（P = 0.006）负能量平衡，而喂食HTM的奶牛则表现出更显著的负能量平衡（?9.2 vs. ?11.5 ± 0.6 Mcal/d），之后两种处理的差异不再明显（见补充图S2 B；参见注释）。奶牛在产奶8周后达到正能量平衡，这与它们不再减轻体重并且能够维持体况评分（BCS）的时间相吻合（见补充图S2 C和S2 D；参见注释）。处理方式影响了奶牛饮食的净能量摄入量（NEL）（P = 0.02），这一点在考虑了不同的能量消耗和DMI（日采食量）后尤为明显（表8；图3F），STM组的NEL比HTM组低3.4%（图3F）。在产奶的前4周内，估计的饮食NEL低于NASEM Dairy（2021）的预测值，这可能是因为奶牛在产奶开始时体重损失较大（见补充图S2 C；参见注释）。产后4周后，估计的饮食NEL平均为1.81 ± 0.06 Mcal/kg，接近NASEM Dairy（2021）预测的1.85 ± 0.06 Mcal/kg。

**讨论**
向奶牛的日粮中添加铜（Cu）、锰（Mn）和锌（Zn）非常重要，因为它们是酶和蛋白质的组成成分，这些酶和蛋白质对组织完整性、氧化代谢、免疫系统和基因表达起着重要作用（Goff, 2018）。微量元素的来源可能会影响其在胃肠道中的可用性，从而影响其营养状况，进而影响生产性能。关于硫酸盐和羟基氯化物形式下的Cu、Mn和Zn在奶牛体内的效果的比较研究较少，只有少数实验在产前对奶牛进行了补充试验。一项从妊娠晚期到产后5个月的实验比较了STM和有机来源的Cu、Mn、Zn、硒（Se）和钴（Co）对奶牛的影响，发现处理方式与产次之间存在交互作用——即微量元素的来源并未影响经产奶牛的结缔组织（ECM）产量，但未产过犊的奶牛喂食STM后产生的ECM更多（Mion et al., 2022）。在本实验中，用HTM替代STM并未影响产前和产后的日采食量（DMI），但喂食HTM的奶牛产出的初乳更多，并且在产奶的前15周内每天产生的ECM多1.5公斤。尽管日采食量相似，但生产性能的变化导致产后HTM组奶牛的饮食NEL估计值比STM组高约3.4%。

尽管各种处理的微量元素含量设计相似，但对这些补充剂的常规化学分析显示，产后各处理组的微量元素浓度存在差异，尤其是锰（Mn）。补充剂中Cu、Mn和Zn浓度的增加使得日粮中的微量元素含量略高于最初计划的水平。产后日粮分别含有16 mg/kg、60 mg/kg和60 mg/kg的Cu、Mn和Zn，但实际上实际含量分别为19 mg/kg、65 mg/kg和77 mg/kg。这种产后日粮中微量元素组成的差异，加上HTM组额外的0.5 kgDMI，导致HTM组奶牛每天额外摄入的Cu多26 mg（增加6.5%）、Mn多254 mg（增加19.4%）和Zn多104 mg（增加6.3%）。尽管日粮中微量元素的浓度发生了计划外的变化，但对肝脏矿物质的影响不大，且产前微量元素摄入量与肝脏中Cu、Mn和Zn的含量之间没有关联。这些补充剂被均匀地添加到日粮中并混合均匀，但被拒绝摄入的日粮中的微量元素浓度与提供的日粮中的浓度相似，且产前或产后拒绝摄入的数量在不同处理组之间没有差异。

水中的微量元素浓度较低，仅占每日微量元素摄入量的一小部分。此外，除了产前日粮中计划的高硫（S）含量外，其他可能影响Cu吸收的拮抗物质也仅以有限浓度存在。饮用水中的硫酸盐和钼（Mo）含量在预期范围内（NASEM Dairy, 2021）。喂给奶牛的日粮中的Mo含量低于0.40 mg/kg，不太可能干扰Cu的吸收（Suttle, 1991）。产前日粮中含有0.44%的硫，这可能会影响Cu的吸收（Suttle, 1974），尤其是在瘤胃液中Cu以硫酸盐形式存在时，其溶解度更高。与我们的假设相反，产前喂食STM的奶牛血清中的Cu和Zn浓度高于HTM组；然而，血清中Mn的浓度却相反。目前尚不清楚为什么喂食HTM的奶牛产前的Cu和Zn浓度较低。对于Zn来说这一点令人困惑，因为HTM组奶牛在产前额外摄入了37 mg的Zn。尽管在不同处理组之间观察到了血清中微量元素含量的差异，但两种处理组中的Cu、Mn和Zn浓度均在适宜范围内（Herdt and Hoff, 2011）。

无机补充剂中的微量元素必须以离子形式存在才能被肠细胞吸收（Goff, 2018; Daniel and Martín-Tereso, 2025），无论它们来自STM还是HTM，吸收机制都是相同的。除非它们与胃肠道中的其他化合物发生相互作用，否则没有证据表明STM和HTM中的Cu、Mn或Zn的生物利用度有差异，从而支持两种处理方法下奶牛组织中微量元素含量没有显著差异的观点。然而，某些来源可能导致瘤胃中金属离子化程度更高，从而增加与其他矿物质的相互作用（如Cu、S和Mo之间的相互作用，Suttle, 1991），这可能降低其肠道吸收效率。在羊身上，将日粮中的硫含量从0.10%增加到0.30%或0.40%会降低血浆Cu对补充Cu的响应，估计的Cu生物利用度从6.2%降至4.1%（Suttle, 1974）。Spears等人（2004）研究了高Mo和S日粮中Cu来源的相对生物利用度，发现含有高浓度拮抗物质（如HTM中的三碱式氯化铜）时，其生物利用度更高。更高的矿物质生物利用度可能会影响组织中的矿物质储存量。不过，本实验中的肝脏组织成分分析结果并未显示处理组之间存在生物利用度差异，这可能是由于日粮中拮抗物质含量有限，尤其是在产后。另外，本实验中没有设置微量元素耗尽的阶段。奶牛从实验前携带的矿物质含量可能影响了实验后的肝脏和血清中的矿物质浓度（Grace et al., 2012）。

在产后10天和50天采样的奶牛中，肝脏中的锰（Mn）和锌（Zn）含量没有变化，表明组织储存没有改变。体内大部分Zn存在于骨骼肌和骨骼中，其中约43%的Zn位于骨骼中（Andersen et al., 1999）。在产后10天时，一组102头奶牛的肝脏组织中Cu含量STM组高于HTM组，这支持了产前STM组奶牛血清中Cu浓度较高的观点；然而，在产后50天采样的另一组35头奶牛中，HTM组肝脏中的Cu含量高于STM组。我们的数据无法区分用于分析肝脏矿物质含量的两组奶牛的差异是否与时间相关。在泌乳期的荷斯坦奶牛中，肝脏的平均重量为11.4公斤，占体重的1.65%（Smith and Baldwin, 1974）。本实验中的奶牛在产奶前两周的平均体重为687公斤，按1.65%的体重比例计算，肝脏重量约为11.34公斤，通常肝脏中含有29%的日粮干物质（DM）（Smith and Baldwin, 1974）。根据这些假设，产后第10天时，这些奶牛肝脏中储存的Cu、Mn和Zn含量分别为997 mg、33 mg和351 mg。这些数值大约是NASEM（2021）推荐的泌乳期奶牛每日所需Cu、Mn和Zn摄入量的91倍、11倍和1.3倍（每公斤日粮干物质）。因此，除非肝脏储存受限，否则某些矿物质的血液浓度基本保持不变（如果肝脏Cu含量低于40 mg/kg，血液浓度才会降低，Claypool et al., 1975）。

值得注意的是，微量元素摄入量与血清或肝脏中的相同矿物质含量之间没有关联，也没有发现血清与肝脏矿物质含量之间的关联。摄入量与组织含量之间的缺乏关联可能与调控矿物质吸收的机制有关，这些机制旨在最小化缺乏和毒性的风险（Neathery et al., 1973a; Daniel and Martín-Tereso, 2025）。用HTM替代STM提高了初乳产量1公斤，并增加了每天1.5公斤的ECM产量，尽管日采食量相似。喂食STM的奶牛净能量平衡有所改善，但这仅出现在产奶的第一周。已有研究表明，用HTM替代STM可以提高纤维的全消化道消化率（Ibraheem et al., 2023），这可能反映了瘤胃中难以消化纤维（NDF）的消化改善。这种消化率的轻微提高有助于提供更多的短链脂肪酸和微生物氨基酸以支持泌乳。需要指出的是，本实验中没有评估日粮成分的全消化道表观消化率。尽管如此，喂食HTM的奶牛发病率低于喂食STM的奶牛（Sarwar et al., 2026），这可能解释了ECM产量的增加。已知疾病会影响奶牛的生产性能，并降低牛奶及其成分的产量（Carvalho et al., 2019）。炎症性疾病会改变营养物质的分配，并降低营养物质的利用效率，从而影响生产性能（Klasing, 1998; Kvidera et al., 2017）。因此，疾病不仅会损害组织功能，还会减少用于牛奶合成的营养物质。

尽管HTM处理对DMI没有影响，但其生产性能仍优于STM组，尽管HTM组奶牛每天额外摄入了0.5公斤的日粮干物质（DMI）。从能量角度来看，根据NASEM Dairy（2021）计算的NEL值为1.85 Mcal/kg和牛奶的NEL值为0.71 Mcal/kg，HTM组奶牛每天可多产生1.3公斤的牛奶。这一数值接近HTM组相对于STM组额外产生的ECM量。很可能是因为HTM组奶牛发病率较低（Sarwar et al., 2026）、额外的DMI以及可能的膳食纤维消化率变化（Ibraheem et al., 2023），共同促进了牛奶产量的增加。尽管文献中有一些案例表明改变膳食微量元素来源可以提高奶牛的生产性能（Rabiee et al., 2010），但并不总是如此（Mion et al., 2022）。虽然HTM组的NEL低于STM组，但考虑能量消耗和DMI后，实际摄入的NEL仍高于NASEM Dairy的预测值。在最初的4周后，估计的日粮净能量损失（NEL）平均为1.81 Mcal/kg，这与NASEM Dairy（2021年）计算的1.85 Mcal/kg值相近。然而，喂食HTM的奶牛所消耗的日粮其NEL含量比喂食STM的奶牛高出3.4%。HTM中矿物质溶解度的降低通常会导致瘤胃液体中的离子化金属减少，而游离的铜（Cu）和锌（Zn）具有抗菌活性，这会影响碳水化合物（DM）的发酵过程（Hubbert等人，1958年；Guimar?es等人，2022年）。Caldera等人（2019年）使用肉牛作为实验对象，发现HTM在瘤胃中的矿物质溶解度较低，但NDF的消化率较高。Ibraheem等人（2023年）回顾了关于用HTM替代STM对消化率影响的文献，观察到喂食HTM的奶牛总消化道NDF的消化率大约高出1.5个百分点，这可能是由于瘤胃消化效率的提高。瘤胃消化的改善有助于解释本实验中观察到的HTM组牛奶蛋白质合成量的增加。已知铜会影响动物体内的脂肪酸代谢。在猪和肉牛中补充铜已被证明可以提高背部脂肪（Ho和Elliot，1974年）和肌肉（Engle和Spears，2000年）中不饱和脂肪酸的比例，因为这会增加组织中的去饱和酶活性（Ho等人，1975年）。喂食HTM的结果是牛奶脂肪产量增加，且未产过犊的奶牛所产牛奶中的新合成脂肪酸含量也更高。虽然这只是推测，但有一种可能性是，STM导致瘤胃中离子化金属的增加可能会干扰甚至选择性杀死参与不饱和脂肪酸生物氢化的微生物。这种影响可能会影响瘤胃中参与降低牛奶脂肪合成的反式脂肪酸的积累（Bauman和Griinari，2003年），从而解释为什么喂食STM的奶牛牛奶脂肪产量较低、新合成脂肪酸含量也较少。然而，关于离子化金属对不饱和脂肪酸生物氢化相关微生物酶活性的影响研究较少，目前尚无定论性数据。来自喂食递增量铜的奶牛的数据表明，补充铜可以减少微生物对不饱和脂肪酸的生物氢化作用（Engle等人，2001年）。以硫酸盐形式给奶牛补充铜可以降低牛奶脂肪中的C18:1反式脂肪酸和结合型C18:2脂肪酸的含量（Engle等人，2001年），这可以解释为部分阻断了生物氢化过程，或者相反，促进了不饱和脂肪酸的更完全生物氢化。在生物氢化过程中，微生物异构酶通过自由羧基与酶上的电负中心形成氢键来结合脂肪酸（Kepler等人，1971年）。瘤胃中离子化自由金属的增加可能会干扰异构酶的电负中心，从而阻止其与脂肪酸的结合，从而减少生物氢化。如果确实如此，那么喂食STM的奶牛中新合成脂肪酸浓度降低的原因不太可能是由于生物氢化中间产物的积累（Bauman和Griinari，2003年）。该实验在一个特定地点进行，采用了特定的产前和产后日粮以及铜（Cu）、锰（Mn）和锌（Zn）的含量。与任何单一点实验一样，实验结果的普遍性和外部有效性受到实验条件的限制。尽管如此，Cardoso等人（2025年）最近的一项荟萃分析涵盖了7项实验和518头泌乳奶牛，这些实验中用盐酸盐形式的铜、锰和锌替代了硫酸盐形式的相同微量元素，其结果与本实验相似。用HTM替代STM并未影响DM的摄入量，但提高了脂肪和乳饼（ECM）的产量。Cardoso等人（2025年）报告的实验使用了多种日粮和微量元素浓度，这表明本实验的结果可能不限于此处使用的产前和产后日粮。所有奶牛的肝脏组织都进行了分析，但分为两个亚组：一组在分娩后10天时取样，另一组在50天时取样，两组之间存在一些明显的处理差异。我们的结果无法区分这两个亚组之间的差异是否与分娩后天数（DIM）有关。在开始实验前并未对任何肝脏或血清样本进行分析，以便作为协变量或确定分配到两种处理组的奶牛之间微量元素浓度是否存在差异。所有奶牛都来自相同的上一泌乳期的日粮，预计随机分配处理可以限制STM组和HTM组之间的潜在差异。采集了血液样本并分离了血清，但没有分析血红蛋白含量或观察血清的颜色以评估溶血程度。红细胞破裂会将矿物质释放到血液的细胞外空间，从而影响血清中的矿物质浓度。由于我们没有对溶血情况进行评估，因此无法将其作为血清中微量元素浓度的协变量进行统计分析。

**结论**
在妊娠晚期到分娩后105天内，用盐酸盐形式的铜、锰和锌替代硫酸盐形式的微量元素补充剂，对血清或肝脏组织中这些微量元素的浓度影响较小。未观察到微量元素摄入量与血清或肝脏中矿物质浓度之间的关联，也未观察到血清和肝脏矿物质含量之间的关联。喂食HTM的奶牛产出的初乳更多，且能量校正后的牛奶产量也更高，尽管干物质摄入量没有差异。这些差异导致HTM组的产后日粮能量含量略高于STM组。我们认为，发病率的差异、每天额外摄入的0.5公斤DM以及可能的日粮消化率改善可能是HTM组奶牛生产性能优于STM组的原因。