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维生素分为脂溶性（维生素A、D、E、K）和水溶性（B族维生素和VC）两大类。维生素为奶牛保证正常生产性能的发挥和健康所必需。维生素A、D、E是在奶牛饲料中必须添加的维生素。许多研究认为，在干奶期给母牛饲喂高水平VE（1000IU／天），有助于降低母牛产犊后奶中体细胞的数量和乳房炎的发病率，并提高初乳中VE的含量。奶牛天然饲料中含有的和瘤胃微生物合成的VK和B族维生素数量一般可以满足产奶需要，但在高产奶牛中，烟酸、胆碱和硫胺素等的合成量可能不足，需要补加。
烟酸
研究证明添加烟酸对产奶量和乳成分具有明显影响。目前推荐烟酸的添加水平为产犊前2周每头6克／天，连续饲喂到采食量达到高峰（产后80～120天）。欧洲的研究人员发现添加3克即可有效，但生产中的推荐量为10～12克／天。美国的试验结果表明，以提高产奶量作为评价指标，添加烟酸的投入产出比为1:6（每头牛每日6克烟酸的投入为$0.06，提高产奶量的产出为$0.39）。
生产中适宜添加烟酸的条件①以下几种泌乳牛添加烟酸在经济上往往是有效的：产奶量在8000公斤以上的牛群，能量负平衡、易患酮病、干奶期体重超重以及泌乳早期干物质进食量低的牛，对这几种能量为负平衡的泌乳牛来说，使用烟酸可以改善脂类代谢，产生积极效果。
②体重超重的干奶牛添加烟酸对体况评分为3、4或5的干奶牛有效，而对瘦牛的效果不明显，所以只要牛群中适于使用烟酸的牛数量达到一定比例，就要全群饲喂。
③为保证产犊时母牛血浆中有较高的烟酸浓度和最少的脂肪肝形成，添加烟酸应该在产犊前1～2周开始，并持续到产后10～12周。血液和乳汁中烟酸浓度表明，产后2～6周期间奶牛对添加烟酸具有明显的反应。烟酸的添加量以每日6～8克为宜。尼克酸和尼克酰胺作为烟酸来源对奶牛具有相同的生物学效价。
胆碱
在奶牛营养中胆碱的作用包括将脂肪肝的发病率降至最低、改善神经传导和作为甲基的供体等。
由于瘤胃降解作用，饲料中添加的胆碱有85%～95%没有发挥应有作用。据报导，从瘤胃后给奶牛灌注胆碱，日产奶量提高1公斤，乳脂率提高0.17%，校正奶产量提高1.5公斤。
胆碱在产奶牛中有效的机制是，当游离脂肪酸在泌乳早期从脂肪组织动员出来形成脂蛋白时，胆碱在甘油从肝脏的转移过程发挥作用，因为这一过程需要含有胆碱的磷脂的参与。添加胆碱还具有节省蛋氨酸的作用，10克胆碱可以提供44克蛋氨酸所具有的甲基当量。
使用低蛋氨酸日粮可以通过补加30克瘤胃保护的胆碱得到纠正。胆碱的过瘤胃保护问题比氨基酸要困难得多，因为胆碱的吸湿性极强。
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