穿心蓮藥渣和甜葉菊渣對(duì)羊瘤胃體外發(fā)酵的影響

何 力，計(jì)少石，張志紅，王東升，郭禮榮，張國(guó)華，丁建南*

（1.江西省科學(xué)院生物資源研究所，江西南昌 330000；2. 贛州市畜牧研究所，江西贛州 341000）

穿心蓮藥渣和甜葉菊渣對(duì)羊瘤胃體外發(fā)酵的影響

何 力1，計(jì)少石1，張志紅1，王東升1，郭禮榮2，張國(guó)華1，丁建南1*

（1.江西省科學(xué)院生物資源研究所，江西南昌 330000；2. 贛州市畜牧研究所，江西贛州 341000）

本試驗(yàn)采用體外產(chǎn)氣法初步分析穿心蓮藥渣和甜葉菊渣對(duì)羊瘤胃體外發(fā)酵過(guò)程中各參數(shù)的影響，旨在研究該植物源性有機(jī)廢渣能否應(yīng)用于反芻動(dòng)物飼料。瘤胃液取自8頭裝有永久性瘤胃瘺管的健康湖羊，負(fù)對(duì)照組未添加發(fā)酵底物，正對(duì)照組分別添加8 g/L的大豆秸、穿心蓮藥渣和甜葉菊渣，每個(gè)處理設(shè)4個(gè)重復(fù)。結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)24 h體外發(fā)酵后，穿心蓮藥渣組和甜葉菊渣組甲烷（CH4）產(chǎn)量較大豆秸組顯著降低（P ＜ 0.05），有利于溫室氣體減排，穿心蓮藥渣和甜葉菊渣可刺激瘤胃微生物的生物代謝活動(dòng)，促進(jìn)氨態(tài)氮（NH3-N）向微生物蛋白（MCP）轉(zhuǎn)化，穿心蓮藥渣組和甜葉菊渣組的MCP含量比大豆秸組有顯著提高（P＜0.05），分別提高了33.33%和33.04%；甜葉菊渣促進(jìn)了瘤胃中碳水化合物的發(fā)酵，與大豆秸相比揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量（TVFA）提高了40.84%（P＜0.05），甜葉菊渣瘤胃體外發(fā)酵為典型的乙酸型發(fā)酵。綜上可知，穿心蓮藥渣和甜葉菊渣具有較好的瘤胃厭氧發(fā)酵性能，可作為基料開發(fā)出較好的反芻動(dòng)物飼料。

穿心蓮藥渣；甜葉菊渣；瘤胃體外發(fā)酵；湖羊

隨著我國(guó)中藥及植物提取物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，植物源性有機(jī)廢渣日益增加，目前年排放量已達(dá)3 000萬(wàn)t。植物源性有機(jī)廢渣的傳統(tǒng)處理方法有焚燒、填埋、固定區(qū)域堆放等，這類處理方法不僅要投入大量的資金，而且也造成了資源的浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染[1]。

中藥渣是中藥材提取后所剩的殘?jiān)?。我?guó)對(duì)中草藥的加工僅對(duì)其中某些有效成分進(jìn)行了提取，受提取工藝的限制，提取率也不高，經(jīng)過(guò)提取后的中藥渣中除含有大量的粗蛋白、粗脂肪、纖維素、木質(zhì)素、礦物質(zhì)、氨基酸外，還含有油脂、糖類、維生素、常量元素和微量元素以及有機(jī)酸類等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，此外還含有生物堿、多糖、萜類和揮發(fā)油、香豆素類、木脂素類、醌類、黃酮類、甾體及其苷類和鞣質(zhì)等生物活性物質(zhì)及一些未知的促生長(zhǎng)物質(zhì)，這些成分既可利用其特定效應(yīng)，又能替代部分基礎(chǔ)日糧，為充分利用中藥渣資源開辟新的途徑[2]。王尚榮[3]利用“催奶靈”中藥渣飼喂奶牛，發(fā)現(xiàn)乳成分含量差異不顯著，但產(chǎn)奶量差異極顯著，經(jīng)濟(jì)效益可觀。王向民[4]報(bào)道，在肉羊的飼糧中添加黨參、黃芪5%的中藥渣，可提高肉羊的日增重，降低飼養(yǎng)成本?；羟宓萚5]使用穿心蓮藥渣發(fā)酵制備飼料。目前，對(duì)甜葉菊渣的利用暫無(wú)可查的報(bào)道。

本研究通過(guò)瘤胃體外產(chǎn)氣試驗(yàn)，評(píng)價(jià)穿心蓮藥渣和甜葉菊渣對(duì)瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響，為研制基于植物源性有機(jī)廢渣的反芻動(dòng)物飼料提供依據(jù)，以提升此類廢棄物的資源化利用水平，變廢為寶，消除污染，降低反芻動(dòng)物的飼養(yǎng)成本，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益雙贏。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 穿心蓮藥渣和甜葉菊渣來(lái)自江西某藥廠和甜葉菊加工廠，大豆秸購(gòu)自某飼料廠。藥渣、大豆秸經(jīng)烘干粉碎儲(chǔ)藏于干燥器內(nèi)備用。分別測(cè)定穿心蓮藥渣、甜葉菊渣和大豆秸的粗蛋白（CP，GB/T 6432）、中性洗滌纖維（NDF，GB/T 20806）、酸性洗滌纖維（ADF，NY/T 1459）、粗脂肪（EE，GB/T 6433）、粗纖維（CF，GB/T 6434）、灰分（Ash，GB/T 463）；采用直接干燥法測(cè)定飼料中的干物質(zhì)含量（DM），并通過(guò)上述結(jié)果計(jì)算出無(wú)氮浸出物（NFE）的含量。由表1可見(jiàn)，穿心蓮藥渣和甜葉菊渣營(yíng)養(yǎng)成分總體接近大豆秸，但略遜于后者。

表1 供試材料的主要營(yíng)養(yǎng)成分 %

1.2 瘤胃體外發(fā)酵試驗(yàn)設(shè)計(jì) 負(fù)對(duì)照組未添加發(fā)酵底物，正對(duì)照組添加大豆秸8 g/L，穿心蓮組和甜葉菊組中分別添加8 g/L 穿心蓮藥渣和8 g/L甜葉菊渣，每個(gè)處理設(shè)4個(gè)重復(fù)。

1.3 體外培養(yǎng) 瘤胃液取自3只裝有永久瘤胃瘺管的健康湖羊，各自抽取約300 mL瘤胃內(nèi)容物后，置于保溫瓶中，迅速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。將得到的瘤胃內(nèi)容物經(jīng)4層紗布過(guò)濾后，于39℃水浴中保溫，并持續(xù)通入CO2保持其厭氧狀態(tài)。使用140 mL血清瓶進(jìn)行體外發(fā)酵，每個(gè)瓶中按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)稱取相應(yīng)底物。并加入90 mL厭氧培養(yǎng)基，培養(yǎng)基按Menke等[6]的方法配制。以最短時(shí)間內(nèi)用注射器向每個(gè)血清瓶中注入10 mL過(guò)濾的瘤胃液，放入39℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 甲烷和產(chǎn)氣量 體外發(fā)酵12 h與24 h時(shí)測(cè)定甲烷（CH4）含量。CH4的含量使用GASBOARD-3200P沼氣分析儀（武漢四方光電科學(xué)技有限公司）測(cè)定；經(jīng)24 h體外發(fā)酵通過(guò)測(cè)定產(chǎn)氣瓶的氣壓計(jì)算產(chǎn)氣量。

1.4.2 發(fā)酵液參數(shù)測(cè)定 發(fā)酵結(jié)束后取20 mL發(fā)酵液，用梅特勒-托利多酸度計(jì)直接測(cè)定發(fā)酵液pH；取5 mL發(fā)酵液采用水楊酸鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定測(cè)定氨態(tài)氮（NH3-N），具體過(guò)程參照馮宗慈等[7]的方法；取20 mL保存于4℃冰箱的發(fā)酵液測(cè)定微生物蛋白（MCP）含量，參照Makkar等[8]分步離心法進(jìn)行樣品的預(yù)處理，采用考馬斯亮藍(lán)（G250）比色法進(jìn)行測(cè)定。發(fā)酵結(jié)束后，采集5 mL發(fā)酵液，裝入50 mL離心管內(nèi)，在15 000×g下離心15 min。準(zhǔn)確吸取上清液1 mL于2 mL離心管中，并加入250 μL 25%（質(zhì)量體積比）的偏磷酸溶液充分混合，在15 000×g下再次離心15 min，吸取2 μL上清液，應(yīng)用氣相色譜儀測(cè)定揮發(fā)性脂肪酸（VFA）含量。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析 數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件進(jìn)行記錄整理，采用SPSS 18.0軟件的Duncan's法進(jìn)行方差比較，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果分析

2.1 穿心蓮藥渣和甜葉菊渣營(yíng)養(yǎng)成分分析 如表1所示，本試驗(yàn)的3種供試材料除CP含量大致相當(dāng)外，其他營(yíng)養(yǎng)成分均存在一定差異。EE在穿心蓮藥渣含量最高，在甜葉菊渣和大豆秸中的含量相似；甜葉菊渣和穿心蓮藥渣的CF含量相近，而大豆秸則較低；大豆秸的NDF高于穿心蓮藥渣，其ADF低于大豆秸，而甜葉菊渣的2類纖維均顯著低于大豆秸和穿心蓮藥渣；大豆秸NFE顯著高于穿心蓮藥渣和甜葉菊渣；Ash在大豆秸中含量最低。

2.2 穿心蓮藥渣和甜葉菊渣對(duì)羊瘤胃體外發(fā)酵的CH4和產(chǎn)氣量影響 從表2可以看出，體外培養(yǎng)12 h后不同處理組的氣體中CH4含量不同。空白組CH4含量最低，僅為0.55%。穿心蓮藥渣組和甜葉菊渣組的CH4含量比空白組顯著提高，分別為3.33%、3.20%（P ＜ 0.05），2個(gè)組間差異不顯著（P ＞ 0.05），但2個(gè)組均顯著低于大豆秸組的CH4含量（P ＜0.05），大豆秸組的CH4含量為4.53%。24 h后空白組CH4含量仍最低，為0.82%。穿心蓮藥渣組的CH4含量顯著高于空白組（P ＜ 0.05），但顯著低于甜葉菊渣組（P ＜ 0.05），而甜葉菊渣組依然顯著低于大豆秸組（P ＜0.05）。

不同處理方法下體外培養(yǎng)瘤胃產(chǎn)氣量不同。比較24 h產(chǎn)氣量，空白組產(chǎn)氣量最低，添加穿心蓮藥渣的產(chǎn)氣量比空白組提高了131.25%（P ＜ 0.05）。添加甜葉菊渣的產(chǎn)氣量比空白組提高了150.00%（P ＜0.05）。添加大豆秸的產(chǎn)氣量分別比穿心蓮藥渣組和甜葉菊渣組高了29.72%和20.00%（P ＜ 0.05）。

2.3 穿心蓮藥渣和甜葉菊渣對(duì)羊瘤胃體外發(fā)酵MCP和NH3-N的影響 由表3可見(jiàn)，24 h發(fā)酵結(jié)束后，空白對(duì)照組MCP最低，大豆秸組的MCP含量比空白對(duì)照組顯著提高47.34%（P ＜ 0.05）；穿心蓮藥渣組和甜葉菊渣組的MCP含量比大豆秸組分別顯著提高了33.33%和33.04%（P ＜ 0.05），但2個(gè)組間差異不顯著（P ＞ 0.05）。

24 h發(fā)酵結(jié)束后，空白對(duì)照組和大豆秸組的NH3-N含量顯著高于穿心蓮藥渣組和甜葉菊渣組（P＜0.05）；空白對(duì)照組與大豆秸組、穿心蓮藥渣組與甜葉菊渣組間差異均不顯著（P ＞ 0.05）。

2.4 穿心蓮藥渣和甜葉菊渣對(duì)羊瘤胃體外發(fā)酵pH的影響 如表3所示，在24 h發(fā)酵結(jié)束后，各組培養(yǎng)液的pH均在6.4～6.6，空白對(duì)照組和甜葉菊渣組顯著高于大豆秸組和穿心蓮藥渣組（P ＜ 0.05），空白對(duì)照組與甜葉菊渣組、大豆秸組與穿心蓮藥渣組組間無(wú)顯著差異（P ＞ 0.05）。

2.5 穿心蓮藥渣和甜葉菊渣對(duì)羊瘤胃體外發(fā)酵VFA產(chǎn)量的影響 24 h發(fā)酵結(jié)束后，各處理組丁酸的產(chǎn)量均無(wú)顯著差異（P ＞ 0.05），但甜葉菊渣組的乙酸產(chǎn)量顯著高于其他組（P ＜ 0.05）。甜葉菊渣組總揮發(fā)性脂肪酸（TVFA）顯著高于其他組（P ＜ 0.05），其他各組間無(wú)顯著差異（P ＞ 0.05）。甜葉菊渣組的丙酸產(chǎn)量則顯著低于大豆秸組和穿心蓮藥渣組（P ＜0.05）（表4）。

3 討 論

3種供試材料的營(yíng)養(yǎng)成分各有特點(diǎn)，其中大豆秸NDF顯著高于穿心蓮藥渣和甜葉菊渣，飼料中NDF含量高，適口性好，消化率高，是動(dòng)物能量的主要來(lái)源[9]，所以用作反芻動(dòng)物飼料就可溶性碳水化合物含量和適口性而言，大豆秸略優(yōu)。

在瘤胃發(fā)酵過(guò)程中，產(chǎn)氣量越高，瘤胃內(nèi)的發(fā)酵活動(dòng)越劇烈，對(duì)反芻動(dòng)物的促進(jìn)作用越明顯[10]。本試驗(yàn)中，24 h發(fā)酵結(jié)束后，穿心蓮藥渣組和甜葉菊渣組的產(chǎn)氣量均顯著低于大豆秸組，可能是因?yàn)榇┬纳徦幵吞鹑~菊渣的可溶性碳水化合物含量不如大豆秸。

從本試驗(yàn)12 h和24 h發(fā)酵氣體CH4含量來(lái)看，穿心蓮藥渣和甜葉菊渣的CH4產(chǎn)生量均顯著低于大豆秸，反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生CH4會(huì)造成飼料總能8%～12%的損失[11]，而且反芻動(dòng)物排放的CH4會(huì)加劇全球溫室效應(yīng)，其貢獻(xiàn)率為1.8%～14.8%[12]，其作為反芻動(dòng)物飼料基料可提高飼料能的利用效率，同時(shí)可以減少溫室氣體CH4的排放，改善環(huán)境[13]。

表2 不同處理方式下體外發(fā)酵12 h和24 h的CH4含量及24 h產(chǎn)氣量

表3 不同處理方式24 h體外發(fā)酵后MCP含量、NH3-N含量及pH

表4 不同處理方式體外發(fā)酵24 h VFA 產(chǎn)量比較

MCP是反芻動(dòng)物最主要的氮源供應(yīng)者，可以提供動(dòng)物蛋白營(yíng)養(yǎng)需求量的40%～80%[14]。本試驗(yàn)中，體外培養(yǎng)24 h后，穿心蓮藥渣組和甜葉菊渣組的MCP濃度要顯著高于大豆秸組；NH3-N濃度相反。瘤胃中碳水化合物發(fā)酵的主要產(chǎn)物是乙酸、丙酸、丁酸等VFA，它們是反芻動(dòng)物主要的能量來(lái)源及合成乳脂肪和體脂肪的原料。對(duì)比各試驗(yàn)組24 h的TVFA濃度，可知穿心蓮藥渣組TVFA略高于大豆秸組，而甜葉菊渣組TVFA的濃度顯著高于穿心蓮藥渣組和大豆秸組。從乙酸/丙酸（A/P）來(lái)看，甜葉菊渣A/P高于3，為典型的乙酸型發(fā)酵。楊文艷等[15]在綿羊飼糧中添加刺五加提取物，結(jié)果表明刺五加顯著降低瘤胃NH3-N濃度，顯著提高TVFA濃度和A/P的值，研究結(jié)果與本文相同，其原因可能是穿心蓮藥渣和甜葉菊藥渣可以刺激瘤胃微生物的生物代謝活動(dòng)，促進(jìn)MCP的合成，穿心蓮藥渣和甜葉菊藥渣中黃酮類物質(zhì)或皂甙等活性成分可以減少瘤胃內(nèi)原蟲數(shù)量，改變瘤胃微生態(tài)環(huán)境，使瘤胃內(nèi)纖維分解菌數(shù)量增加，有利于纖維物質(zhì)在瘤胃內(nèi)的分解。其具體作用機(jī)理尚需進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

瘤胃液pH是反映瘤胃內(nèi)發(fā)酵狀況的一項(xiàng)綜合指標(biāo)。瘤胃微生物以瘤胃為其直接的生長(zhǎng)環(huán)境，pH過(guò)高或過(guò)低對(duì)其正常生長(zhǎng)、發(fā)育及發(fā)酵均有不利的影響。通常認(rèn)為正常的瘤胃pH變化范圍為6～7，當(dāng)pH低于6時(shí)，纖維分解菌和原蟲數(shù)量將減少，飼糧中纖維素和蛋白質(zhì)的降解率就會(huì)降低[16]。本試驗(yàn)24 h發(fā)酵后，瘤胃液pH均在正常范圍內(nèi)，結(jié)果表明，穿心蓮藥渣和甜葉菊渣均不會(huì)對(duì)瘤胃pH造成不利影響。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果顯示，穿心蓮藥渣和甜葉菊渣可減少瘤胃發(fā)酵過(guò)程中CH4的產(chǎn)生，有利于溫室氣體減排；可刺激瘤胃微生物的生物代謝活動(dòng)，促進(jìn)NH3-N向MCP轉(zhuǎn)化，加快MCP的合成；甜葉菊渣促進(jìn)了瘤胃中碳水化合物的發(fā)酵，可提高能量利用率和VFA產(chǎn)量；甜葉菊渣的瘤胃體外發(fā)酵為典型的乙酸型發(fā)酵。

綜上所述，穿心蓮藥渣和甜葉菊渣具有較好的瘤胃厭氧發(fā)酵性能，可作為基料開發(fā)出較好的反芻動(dòng)物飼料。

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：10.19556/j.0258-7033.2017-07-086

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國(guó)家支撐計(jì)劃課題（2012BAD39B05-4）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31260556）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（3146061 4）；江西省發(fā)明專利產(chǎn)業(yè)化技術(shù)示范項(xiàng)目（20143BBM26046）作者簡(jiǎn)介：何力（1984-），男，湖北仙桃人，助理研究員，從事反芻動(dòng)物瘤胃微生態(tài)研究，E-mail：75220560@qq.com

* 通訊作者：丁建南，研究員，博士生導(dǎo)師，E-mail：jiannan ding@yahoo.com.cn