全 文 :书凤仙花植株乙醇浸提液和固体粉剂对
瘤胃体外发酵代谢参数的影响
王东升1,黄江丽1,张志红1,田晓娟1,黄黄1,印遇龙2,丁建南1
(1.江西省科学院生物资源研究所,江西 南昌330029;2.中国科学院亚热带农业生态研究所,湖南 长沙410125)
摘要:本研究旨在分析凤仙花整株制备的固体粉剂和乙醇浸提液对瘤胃体外代谢参数和降甲烷效果的影响。采集
装有永久性瘤胃瘘管的牛瘤胃液,以稻草粉、玉米粉和黄豆粉为人工饲料,通过体外瘤胃模拟培养法,研究了固体
粉剂和乙醇浸提液不同添加量(0.5%,1.0%和2.5%)对甲烷和二氧化碳气体产生以及瘤胃发酵代谢参数挥发性
脂肪酸(VFA)和微生物蛋白(MCP)等影响。结果表明,凤仙花固体粉剂处理在瘤胃发酵中总产气量最高,其次为
乙醇浸提液,莫能菌素处理最低(犘<0.05)。凤仙花和莫能菌素处理均能降低甲烷生成,其中固体粉剂处理效果最
明显,仅有微量甲烷。莫能菌素处理中二氧化碳含量最低,凤仙花所有处理显著提高二氧化碳含量。莫能菌素和
凤仙花降低氨态氮(NH3N)含量,随着凤仙花添加量增加,NH3N降低更明显。莫能菌素处理中 MCP含量最低,
凤仙花所有处理都高于莫能菌素和对照,固体粉剂处理的 MCP提高效果最明显。莫能菌素处理降低乙酸和总挥
发性脂肪酸含量,提高丙酸含量。凤仙花处理不同程度提高瘤胃中乙酸、丙酸和丁酸含量,总挥发性脂肪酸平均比
对照高12.9%和20.2%。莫能菌素和凤仙花处理都降低乙酸/丙酸。在体外培养条件下,凤仙花明显降低甲烷生
成,促进NH3N向 MCP转化,改变了瘤胃代谢模式。
关键词:凤仙花;体外瘤胃发酵;甲烷;微生物蛋白;挥发性脂肪酸
中图分类号:S816.79 文献标识码:A 文章编号:10045759(2013)02008707
甲烷是主要的温室气体之一,其温室效应是二氧化碳的20~30倍。畜牧业对全球温室效应的贡献率为9%
~18%,而反刍动物排放的甲烷约占其中80%[1]。反刍动物通过瘤胃中微生物发酵利用纤维素、半纤维素等结
构性碳水化合物,在此过程中产生大量氢气和二氧化碳,而瘤胃中产甲烷菌利用氢气和二氧化碳进行还原反应生
成甲烷,甲烷再以暖气的方式经口排出体外。反刍动物瘤胃内生成的甲烷不仅加剧了温室效应,同时也降低了饲
料利用率,造成2%~15%饲料总能的损失[2]。因此,减少瘤胃内甲烷的生成对提高饲料能量利用率和改善环境
具有重要意义,研究调控反刍动物瘤胃甲烷排放的措施和方法已成为降低温室效应热点之一。反刍动物瘤胃形
成后通过不同措施进行微生态调控,降低甲烷的产生,如羔羊28天时前胃功能发育已基本完成,此时可调控瘤胃
发酵,降低甲烷排放[3]。减少甲烷排放的途径主要有改变日粮组成,添加脂类物质、抗生素和植物提取物等。研
究发现,日粮不同精粗组合对反刍动物瘤胃内挥发性脂肪酸、产气量以及甲烷产生有不同影响[4,5]。添加脂类物
质如植物油后,瘤胃pH明显提高,瘤胃微生物活性发生变化,甲烷菌活性受到抑制,甲烷的排放减少,进而提高
动物的生产性能和饲料利用率[6]。肉牛日粮中添加葵花籽油,甲烷排放减少22%,总能损失减少21%[7]。莫能
菌素是离子载体型抗生素,明显抑制甲烷菌活性[8],在反刍动物上应用降低体内25%甲烷生成。但是,长期使用
莫能菌素会使瘤胃微生物产生适应性,并且畜产品中残留的抗生素对人体健康存在潜在威胁。因此,开发绿色、
无污染饲料添加剂越来越受到关注,其中植物提取物研究比较多。绞股蓝和丝兰等含皂甙类植物提取物,不仅减
少瘤胃中原虫数量,降低原虫对细菌的吞噬以及甲烷排放,而且调控瘤胃发酵模式,提高饲料能量的利用效率,同
时这类物质还有效提高动物机体抵抗力,预防疾病发生,改善动物产品质量[9,10]。
第22卷 第2期
Vol.22,No.2
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
87-93
2013年4月
收稿日期:20111115;改回日期:20120906
基金项目:国家科技支撑计划项目(2012BAD39B054),国家自然科学基金项目(31260556),江西省自然科学基金项目(20114BAB204021),江西
省科技支撑计划项目(2010BNA09100)和江西省科学院博士基金项目(2010yyb01,2011yyb05)资助。
作者简介:王东升(1976),男,江苏赣榆人,助理研究员,博士。Email:w_d_sh@126.com
通讯作者。Email:jiannanding@yahoo.com.cn
凤仙花(犐犿狆犪狋犻犲狀狊犫犪犾狊犪犿犻狀犪)是凤仙花科凤仙花属植物,为一年生草本植物,主要分布于热带地区及亚热
带地区,在中国主要产于西南地区[11]。凤仙花含有丰富的化学成分,主要含有糖类、黄酮类、醌类、甾醇类、香豆
素类等多种活性成分,具有抗过敏、抗真菌、抗炎等多种药理作用[12]。本研究小组在筛选降甲烷药用植物时发
现,与青蒿(犃狉狋犲犿犻狊犻犪犪狀狀狌犪)、蒲公英(犜犪狉犪狓犪犮狌犿犿狅狀犵狅犾犻犮狌犿)、麻黄(犎犲狉犫犪犲狆犺犲犱狉犪犲)等植物比较,凤仙花具
有明显的降甲烷效果[13]。试验采用体外厌氧培养技术,比较凤仙花植株固体粉剂和乙醇浸提液对瘤胃产甲烷、
微生物蛋白(MCP)、氨态氮(NH3N)和挥发性脂肪酸(VFA)等发酵参数的影响,通过这些特征指标的分析,探讨
凤仙花作用机理,为以后的开发利用提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 添加剂和人工饲料 降甲烷添加剂包括凤仙花和莫能菌素。凤仙花为本所植物遗传育种研究室栽培,开
花后期整株采收,全株风干后粉碎过1mm筛成为固体粉剂。固体粉剂分别在50℃、70%乙醇中浸泡48h,料液
比为1∶4,浸泡之后用超声波提取,超声波频率为20kHz,提取温度为50℃。通过抽滤得到粗提液,在60℃左右
将粗提液浓缩到总体积的1/5,即为凤仙花乙醇浸提液。莫能菌素是40%预混剂,购自江西省南昌市兽医防疫
站。人工饲料选用黄豆粒、玉米粒和稻草,分别将这3种材料粉碎后过1mm筛备用。
1.1.2 瘤胃液采集 瘤胃液取自装有永久瘤胃瘘管的黄牛,试验动物每天饲喂2次,饲喂时间点为7:00和
17:00,自由饮水。2011年5-6月份取样试验。晨饲2h后采集瘤胃瘘管中新鲜瘤胃液,迅速装入充有氮气自封
袋中,并用39℃保温瓶带回实验室。将采集的瘤胃液用4层脱脂纱布在大烧杯中过滤,过滤时在厌氧袋中操作,
减少微生物与空气的接触。量取所需体积瘤胃液迅速加入到准备好的人工唾液中(瘤胃液与人工唾液体积比为
1∶2),制成混合人工瘤胃培养液,人工瘤胃培养液在实验开始前新鲜配制。人工唾液由微量元素溶液、缓冲液、
常量元素溶液和还原剂溶液等组成,具体配制参照 Menke和Steingass[14]的方法。
1.1.3 瘤胃体外培养装置 本研究使用的体外厌氧瘤胃培养装置是在王全军等[15]所用培养装置基础上改造而
成,装置由两部分组成,培养瓶和50mL玻璃注射器(浙江宁波和平注射器厂),两者之间通过带控制阀的软管连
接。培养瓶中放入人工瘤胃培养液和饲料,瓶口用反口胶塞密封。在胶塞上插入软管的尖头部分,软管末端连接
注射器。用密封带和胶布密封并固定软管的尖头部分,注射器用橡皮筋固定在培养瓶外。注射器每次使用之前
用凡士林涂抹注射器,消除注射器内腔和塞之间摩擦。
1.2 试验方法
1.2.1 试验设计 采用二因子设计,因子1为凤仙花固体粉剂和乙醇提取物,因子2为添加剂的添加量,添加量
设3个梯度,凤仙花乙醇浸提液添加量分别是培养液体积的0.5%,1.0%和2.5%(mL/mL,E1、E2和E3);固体
粉剂添加量分别是培养液体积的0.5%,1.0%和2.5%(g/mL,S1、S2和S3)。试验设正负对照,负对照为无任何
添加剂(CK);正对照为莫能菌素,添加量为30mg/L(M),莫能菌素添加量参考相关文献[16]。每一处理设7个
平行,每个培养瓶为一平行,试验连续重复4批次。
1.2.2 体外培养 分别称取稻草粉、玉米粉和黄豆粉0.90g,0.45g和0.15g,组成体外厌氧培养所用人工饲
料。将人工饲料送入250mL培养瓶内,按照处理加入不同添加剂。在厌氧操作袋中打开培养瓶,分别向每个瓶
中加入人工瘤胃培养液200mL,与人工饲料混合均匀。迅速盖上胶塞,插上软管的尖头部分,打开软管的控制
阀,用针头导入高纯氮气,驱赶瓶中剩余空气,确保培养瓶内为厌氧环境。将培养瓶放入(39±0.5)℃恒温培养箱
中发酵培养。在12,18和24h记录注射器读数,测定注射器内甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)含量。各个处理的
注射器读数与校正对照比较后 (只有培养液没有饲料底物),转变成产气量。公式为:产气量=Vt-Vi,其中,Vt
为各处理发酵t小时的注射器读数,Vi为校正对照发酵t小时的注射器读数。发酵至终点后收集各处理发酵
液,测定pH、氨态氮(NH3N)、微生物蛋白(MCP)和3种挥发性脂肪酸(VFA)。
1.2.3 测定方法 CO2 和CH4 测定:CO2 含量用GASBOARD沼气分析仪(武汉四方光电科技有限公司)测
定;CH4 用岛津气相色谱仪器测定,测定条件为:HPINNOWAX(19091N133)毛细管柱,测定条件为柱温80℃,
气化室温度100℃,检测室温度120℃,载气使用高纯氮气。用10μL微量注射器分别抽取1.0,2.0,3.0,4.0,
88 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.2
5.0,6.0μL甲烷标准气,根据甲烷浓度和其峰面积关系,确定甲烷标准曲线,具体条件参照胡伟莲等
[17]方法。
发酵液参数测定:发酵液pH值用梅特勒-托利多酸度计直接测定;NH3N含量测定采用水杨酸钠-次氯
酸钠比色法,具体过程参照冯宗慈和高民[18]的方法;MCP含量测定参照 Makkar等[19]分步离心法进行样品的预
处理,考马斯亮蓝(G250)比色法测定蛋白含量。测定挥发性脂肪酸含量时,取培养液1mL,加0.2mL浓度为
25%的偏磷酸,4℃高速离心(12000r/min)10min,测定上清液中3种VFA含量。配制6个梯度的乙酸、丙酸和
丁酸的混合标样,用于制作标准曲线。气相色谱测定的柱温为180℃,气化室温度为200℃,检测室温度为
220℃,具体条件参照相关文献[17]。培养液中 VFA主要由乙酸、丙酸和丁酸组成,三者之和为总挥发酸(TV
FA)。
1.3 统计分析
数据采用Excel2003软件进行记录整理,试验结果用平均值±标准误表示,统计分析采用SASV8软件的
Duncan氏法进行多重比较,以犘<0.05作为差异显著性判断标准。
2 结果与分析
2.1 凤仙花对产气量的影响
比较不同处理体外培养中的产气量(表1),12h测定结果中,莫能菌素(M)处理的产气量最低,比对照(CK)
显著低56.9%,所有凤仙花处理产气量高于CK,凤仙花固体粉剂高浓度处理(S3)比CK高86.9%,同时也显著
高于其他凤仙花处理(犘<0.05)。18h产气量中,莫能菌素处理产气量也是最低,固体粉剂3个添加量S1、S2和
S3均显著高于凤仙花乙醇浸提液3个处理(犘<0.05)。24h培养结束时,莫能菌素处理依然保持最低,S3处理
最高,所有凤仙花处理均显著高于CK和莫能菌素处理(犘<0.05)。比较各处理3次总产气量,凤仙花固体粉剂
最高,3个添加量分别比CK高42.4%,57.0%和70.9%,乙醇浸提液3个添加量分别比CK高16.6%,25.2%和
32.2%,莫能菌素处理比CK显著低27.8%(犘<0.05)。因此,凤仙花与莫能菌素处理对产气量的影响结果相
反。凤仙花2种制剂添加量和产气量之间表现出一定正比关系,添加量低,产气量低,添加量高,产气量也相应提高。
表1 凤仙花乙醇浸提液和固体粉剂对体外发酵产气的影响
犜犪犫犾犲1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犲狋犺犪狀狅犾犲狓狋狉犪犮狋犪狀犱狆犾犪狀狋狊狅犾犻犱狆狅狑犱犲狉狅犳犐.犫犪犾狊犪犿犻狀犪狅狀犵犪狊狆狉狅犱狌犮狋犻狅狀犻狀狏犻狋狉狅狉狌犿犲狀犳犲狉犿犲狀狋犪狋犻狅狀
项目
Items
时间
Time
CK M E1 E2 E3 S1 S2 S3
产气量
Gas
(mL)
12h 18.57±2.03c 8.00±1.69d19.89±2.10bc20.86±2.78bc20.69±1.41bc22.43±2.47b27.17±1.24b34.67±1.11a
18h 19.00±3.12c17.00±3.87c 22.86±1.89b26.36±4.61b28.59±2.27b 31.00±3.47a35.00±2.35a 35.00±3.52a
24h 23.67±2.51c19.23±2.89c 28.68±3.29b29.48±2.56ab31.69±2.08ab33.80±1.19a34.00±2.18a 35.00±2.04a
总量 Total61.24±2.65c44.23±4.58d71.43±1.27b76.70±4.58b80.97±3.09a 87.23±4.58a96.17±2.47a104.67±5.21a
CH4
(%)
12h 6.78±1.54a 0.70±0.02c 1.00±0.08b 1.10±0.05b 0.30±0.05c 0.00±0.00d 0.00±0.00d 0.00±0.00d
18h 14.63±1.58a 2.20±0.25c 4.05±1.74b 2.10±2.58c 0.30±0.02d 0.30±2.35d 0.30±3.07d 0.00±0.00e
24h 21.00±2.01a 5.40±1.06c14.10±1.58b 4.80±1.44c 0.40±0.12d 0.30±0.02d 0.30±0.07d 0.00±0.00d
CO2
(%)
12h 26.45±2.51cd20.78±1.22d37.24±2.98c40.52±1.45bc48.09±2.47b44.32±2.15b54.80±2.09a60.28±3.11a
18h 29.74±1.02d22.81±2.36d41.77±2.47b45.14±2.98b52.98±4.56b48.63±2.21b59.71±3.25a65.32±3.07a
24h 37.16±3.58d28.70±2.55e44.01±2.89c49.56±3.55b58.13±6.21b51.27±3.68b62.49±3.47ab70.04±4.75a
注:同列数据不同小写字母表示差异显著(犘<0.05)。下同。
Note:Inthesamecolumn,valueswithdifferentsmallettersmeansignificantdifference(犘<0.05).Thesamebelow.
2.2 凤仙花对CH4 和CO2 的影响
比较12hCH4 差异(表1),含量最高是CK,莫能菌素处理明显较低,比CK显著低89.7% (犘<0.05)。凤
仙花固体粉剂3个处理都为0;乙醇浸提液3个处理分别比CK显著低85.3%,83.8%和95.6% (犘<0.05)。分
98第22卷第2期 草业学报2013年
析18和24h测定结果,CK中CH4 含量在所有处理中保持最高,莫能菌素显著低于CK(犘<0.05),分别比CK
低84.9%和74.3%。凤仙花固体粉剂S3处理抑制CH4 生成,2个较低添加浓度处理中仅有微量CH4;乙醇浸
提液3个添加量18h测定结果比CK分别低72.3%,85.6%和97.9%,24h测定结果比CK低32.8%,77.1%
和98.0%(犘<0.05)。
CO2 变化与CH4 相反,与产气量变化趋势相似。不同时间取样测定结果中,莫能菌素处理均为最低,平均比
CK低22.6%。在凤仙花2种制剂中,固体粉剂对CO2 提高明显,各添加量平均比CK高109.5%,54.5%和
89.6% (犘<0.05),乙醇浸提液各添加量分别比CK高31.8%,44.8%和70.5%。
2.3 凤仙花对pH的影响
发酵培养结束时,测定瘤胃液中的pH,比较所有处理,莫能菌素最高(表2),比CK高0.2%(犘>0.05);凤
仙花处理均比CK低,并且随着添加量的提高,降低更明显。凤仙花乙醇浸提液3个添加量分别比CK低1.9%,
2.8%和4.7%,固体粉剂处理分别比CK低3.5%,5.4%和8.4%(犘<0.05)。
表2 凤仙花乙醇浸提液和固体粉剂体外发酵代谢参数的影响
犜犪犫犾犲2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犲狋犺犪狀狅犾犲狓狋狉犪犮狋犪狀犱狆犾犪狀狋狊狅犾犻犱狆狅狑犱犲狉狅犳犐.犫犪犾狊犪犿犻狀犪狅狀犿犲狋犪犫狅犾犻犮狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊犻狀狏犻狋狉狅狉狌犿犲狀犳犲狉犿犲狀狋犪狋犻狅狀
项目Items CK M E1 E2 E3 S1 S2 S3
pH 6.79±2.11a 6.80±1.58a 6.66±1.45ab 6.60±0.47b 6.47±2.10bc 6.55±1.25b 6.42±1.89bc 6.22±1.24c
氨态氮 NH3N
(mg/100mL)
8.36±2.02a 7.00±2.58b 7.29±1.21b 5.88±1.44c 4.33±1.87c 4.92±0.84c 4.00±1.78cd 3.73±0.15d
微生物蛋白 MCP
(mg/mL)
6.68±2.01d 6.56±2.54d10.69±1.36c 11.85±1.47c13.01±2.58b 12.35±3.22b 16.01±2.89ab20.02±3.45a
乙酸 Acetate
(mmol/L)
24.96±3.56b24.05±2.84b25.98±5.36b 30.16±5.10a27.35±2.89ab28.26±4.78a 30.58±3.15a 29.87±4.77a
丙酸Propionate
(mmol/L)
4.62±0.22b 5.15±1.20b 5.03±1.81b 6.11±2.69a 5.68±2.12a 5.78±1.45a 6.28±2.21a 6.47±1.23a
丁酸Butyrate
(mmol/L)
2.21±1.01b 2.16±0.21b 2.20±0.89b 2.61±0.09a 2.53±0.07a 2.51±0.09b 2.71±1.04a 2.22±0.58b
总挥发性脂肪酸
TVFA(mmol/L)
31.79±2.58b31.36±5.55b33.21±2.69b 38.88±3.52a35.56±4.57ab36.55±4.59ab 39.56±4.78a 38.56±4.71a
乙酸/丙酸
Acetate/propionate
5.40±2.11a 4.67±1.05b 5.16±1.47a 4.94±0.24a 4.81±1.31a 4.89±1.68a 4.86±1.73a 4.62±1.54b
MCP:Microbialcrudeprotein;TVFA:Totalvolatilefattyacid.
2.4 凤仙花对 MCP和NH3N的影响
NH3N和 MCP是瘤胃微生物发酵2个重要指标,反映了瘤胃代谢状态。结果显示(表2),CK中NH3N含
量最高,其他处理均显著低于CK(犘<0.05),莫能菌素处理比CK低16.3%,乙醇浸提液3个处理比CK低
12.8%,29.7%和48.2%,固体粉剂3个处理比CK低41.1%,52.2%和55.4%。添加量相同时,凤仙花固体粉
剂降低效果比乙醇浸提液明显。体外发酵液中 MCP结果与NH3N不同,莫能菌素处理的 MCP最低,比CK低
1.8%(犘>0.05),凤仙花处理的MCP均高于CK,固体粉剂3个添加量分别比CK高84.9%,139.7%和199.7%
(犘<0.05),乙醇浸提液分别比CK高60.0%,77.4%和94.8%。
2.5 凤仙花对VFA的影响
比较各处理乙酸含量(表2),莫能菌素处理最低,比CK低3.6%(犘>0.05);凤仙花处理平均比CK高
14.9%,比莫能菌素处理高19.3%。凤仙花处理之间没有明显区别,但是2种处理方式表现为先升高后降低趋
势,与其他发酵参数变化规律不同。比较丙酸差异,CK含量最低,莫能菌素处理比CK高11.5%(犘>0.05);凤
09 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.2
仙花固体粉剂平均比CK高33.7%(犘<0.05),乙醇浸提液平均比CK高21.4%。结果中看出,丁酸在3种挥发
性脂肪酸中所占比例最小,莫能菌素处理的丁酸含量最低,比CK低2.3%(犘>0.05);固体粉剂平均比CK高
12.2%,乙醇浸提液平均比CK高10.7%。比较3种挥发性脂肪酸总量(TVFA),莫能菌素处理最低,比CK低
1.4%(犘>0.05);固体粉剂比CK平均高20.2%,乙醇浸提液比CK平均高12.9%。对于乙酸/丙酸,CK最高,
莫能菌素处理比CK低13.5%(犘<0.05),凤仙花固体粉剂比CK平均低11.45%,乙醇浸提液比CK低8.1%。
本试验中,凤仙花处理不同程度提高瘤胃中乙酸、丙酸和丁酸含量,TVFA也随着3种酸含量的提高而提高,降
低乙酸/丙酸。
3 讨论
莫能菌素(Monensin)是反刍动物应用较广的饲料添加剂,具有减少瘤胃甲烷生成、提高饲料转化效率功效。
莫能菌素在一定用量内对产气总量影响不明显,但是明显提高二氧化碳含量[16,20]。本试验中,莫能菌素用量在
30mg/L时,CH4 降低,产气量和CO2 也下降,分析认为与用量较多有关。凤仙花不同添加量明显降低CH4 含
量,剂量越高效果越明显。研究表明,饲料有机物质的消化率与体外培养时的产气量具有高度相关性,产气量越
高,表明饲料在瘤胃内的发酵活动越剧烈[21]。凤仙花明显提高产气量和CO2 含量,表明添加的凤仙花刺激了瘤
胃微生物代谢活动,提高某些微生物活性;另外,当CH4 生成受到抑制时,造成CO2 和H2 等累积[22]。
MCP代谢是瘤胃微生物区系营养代谢的一个重要的组成部分,是反刍动物最主要的氮源供应者[23]。本试
验中,体外培养24h后,凤仙花处理 MCP测定结果均比CK高。试验结果表明,凤仙花处理刺激了瘤胃微生物
代谢活动,加快瘤胃微生物蛋白合成,促进NH3N向 MCP转化。此结果与茶皂素等植物提取物具有减少瘤胃
NH3N浓度、促进 MCP合成结论一致[24]。添加莫能菌素降低 MCP含量,与莫能菌素抑制革兰氏阳性细菌活
性、引起瘤胃细菌数量下降等有关[8]。瘤胃液pH值是反映瘤胃内发酵状况的一项综合指标,pH值过高或过低
对瘤胃微生物生长、发育及发酵均有不利的影响[25]。本试验中,莫能菌素pH比CK高0.2%,差异不显著,添加
凤仙花引起pH值明显降低,分析原因可能是凤仙花处理影响瘤胃微生物菌群,提高了挥发性脂肪酸(VFA)含
量。pH变化与饲料配比有关[26],本研究中饲料配比对凤仙花引起的pH变化缓冲效果差,在以后研究中需要调
整饲料组成和配比。另外,由于试验采用不连续体外发酵,不能及时排除代谢产物而造成大量有机酸类物质累
积[27]。有文献报道VFA是反刍动物和瘤胃微生物维持和生长的主要能量来源,瘤胃内各VFA百分率反映瘤胃
微生物的发酵类型及养分吸收情况[28]。凤仙花处理提高瘤胃中乙酸、丙酸和丁酸含量,TVFA也随着提高,而乙
酸/丙酸下降,可能是凤仙花不仅促进饲料能量的利用,而且还改变了瘤胃代谢模式,结果与茶皂甙和延胡索酸二
钠效果相同[29,30]。
比较凤仙花乙醇浸提液以及固体粉剂体外瘤胃发酵效果,从CH4、CO2 和 MCP等数据看,浓度相同时,固体
粉剂的效果最好,乙醇浸提液效果较差。当直接添加固体粉剂时,其中含有的少量对多糖、蛋白质等营养物质也
被微生物利用,促进瘤胃微生物发酵,所以效果更明显。
4 结论
凤仙花乙醇浸提液和固体粉剂均能有效降低CH4 产生,促进 NH3N向 MCP转化,添加量高时(2.5%)效
果更明显,固体粉剂的效果最好,并且用量较大时,没有副作用。综上所述,凤仙花有望成为反刍动物新型瘤胃发
酵调控剂。
参考文献:
[1] Gil M,SmithP,WilkinsonJM.Mitigatingclimatechange:theroleofdomesticlivestock[J].Animal,2010,4(3):323
333.
[2] JohnsonKA,JohnsonDE.Methaneemissionfromcattle[J].JournalofAnimalScience,1995,73:24832492.
[3] 郭江鹏,潘建忠,李发弟,等.056日龄舍饲肉用羔羊前胃功能发育研究[J].草业学报,2011,20(3):128135.
[4] 韩继福,冯仰廉,张晓明,等.阉牛不同日粮的纤维消化、瘤胃内 VFA对甲烷产生量的影响[J].中国兽医学报,1997,
17(3):278280.
19第22卷第2期 草业学报2013年
[5] 崔占鸿,郝力壮,刘书杰,等.体外产气法评价青海高原燕麦青干草与天然牧草组合效应[J].草业学报,2012,21(3):250
257.
[6] ChavesAV,StanfordK,DuganMER,犲狋犪犾.Effectsofcinnamaldehyde,garlicandjuniperberryessentialoilsonrumenfer
mentation,bloodmetabolites,growthperformance,andcarcasscharacteristicsofgrowinglambs[J].LivestockScience,
2008,117:215224.
[7] McginnSM,BeaucheminKA,CoatesT,犲狋犪犾.Methaneemissionfrombeefcattle:Effectsofmonensin,sunfloweroil,en
zymes,yeast,andfumaricacid[J].JournalofAnimalScience,2004,82:33463356.
[8] GoodrichRD,GarrettJE,GastDR,犲狋犪犾.Influenceofmonensinontheperformanceofcattle[J].JournalofAnimalSci
ence,1984,58:14841498.
[9] 王新峰,毛胜勇,朱伟云.绞股蓝皂甙对体外瘤胃微生物甲烷产量及发酵特性的影响[J].草业学报,2011,20(2):5259.
[10] 李国祥,王梦芝,李世霞,等.丝兰提取物对山羊瘤胃发酵参数、原虫密度及甲烷产量的影响[J].饲料工业,2008,29(18):
1518.
[11] 胡喜兰,朱慧,刘存瑞,等.凤仙花的化学成分研究[J].中成药,2003,25(10):833.
[12] PatraA.Chemicalconstituentsof犐犿狆犪狋犻犲狀狊犫犪犾狊犪犿犻狀犪L.[J].ChemicalSociety,1988,19:367368.
[13] 张志红,黄江丽,田晓娟,等.几种植物提取物对瘤胃体外培养物甲烷生成的影响[J].江西科学,2011,29(1):4345.
[14] MenkeKH,SteingassH.Estimationoftheenergeticfeedvalueobtainedfromchemicalanalysisandinvitrogasproduction
usingrumenfluid[J].AnimalResearchandDevelopment,1988,28:755.
[15] 王全军,毛胜勇,张红霞,等.半胱胺对山羊瘤胃微生物体外发酵的影响[J].华中农业大学学报,2002,21(6):535539.
[16] 王中华,林雪彦,李富昌,等.莫能菌素浓度对混合瘤胃微生物体外发酵的影响[J].动物营养学报,2002,14(4):5962.
[17] 胡伟莲,王佳,吕建敏.瘤胃体外发酵产物中的甲烷和有机酸含量的快速测定[J].浙江大学学报(农业与生命科学版),
2006,32(2):217221.
[18] 冯宗慈,高民.通过比色测定瘤胃液氨氮含量方法的改进[J].内蒙古畜牧科学,1993,4:40.
[19] MakkarHPS,ShavmaOP,DawraRK,犲狋犪犾.Simpledeterminationofmicrobialproteininrumenliquor[J].Journalof
DairyScience,1982,65:21702173.
[20] 叶均安.莫能菌素添加剂对瘤胃培养物发酵的影响[J].饲料研究,2003,6:39.
[21] MenkeKH,RaabL,SalewskiA,犲狋犪犾.Theestimationofthedigestibilityandmetabolizableenergycontentofruminant
feedstuffsfromthegasproductionwhentheyareincubatedwithrumenliquorinvitro[J].JournalofAgriculturalScience,
1979,93:21712172.
[22] LópezS,ValdésC,NewboldCJ,犲狋犪犾.Influenceofsodiumfumarateadditiononrumenfermentationinvitro[J].British
JournalofNutrition,1999,81:5964.
[23] 王聪,刘强,董群,等.日粮补充苹果酸对牛瘤胃发酵和养分消化代谢的影响[J].草业学报,2009,18(3):224231.
[24] 叶均安.茶皂索对湖羊生产性能的影响[J].饲料研究,2001,6:33.
[25] BrownMS,PonceCH,PulikantiR,犲狋犪犾.Adaptationofbeefcattletohighconcentratediets:performanceandruminalme
tabolism[J].JournalofAnimalScience,2006,84:2533.
[26] 李勇,郝正里,李发弟,等.不同组合饲粮对绵羊瘤胃代谢参数的影响[J].草业学报,2011,20(3):136142.
[27] 叶均安.茶皂素对瘤胃原虫的抑制效果[J].中国饲料,2001,2:3032.
[28] OrskovER,MacleodNA,NakashimaY.Effectofdifferentvolatilefattyacidsmixturesonenergymetabolismincattle[J].
JournalofAnimalScience,1991,69:33893397.
[29] MaoHL,WangJK,ZhouYY,犲狋犪犾.Effectsofadditionofteasaponinsandsoybeanoilonmethaneproduction,fermenta
tionandmicrobialpopulationintherumenofgrowinglambs[J].LivestockScience,2010,129:5662.
[30] 毛胜勇,王新峰,朱伟云.体外法研究延胡索酸二钠对瘤胃微生物发酵活力及甲烷产量的影响[J].草业学报,2010,
19(2):6975.
29 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.2
犈犳犳犲犮狋狊狅犳狆犾犪狀狋狊狅犾犻犱狆狅狑犱犲狉犪狀犱犲狋犺犪狀狅犾犲狓狋狉犪犮狋狅犳犐犿狆犪狋犻犲狀狊犫犪犾狊犪犿犻狀犪狅狀
犿犻犮狉狅犫犻犪犾犿犲狋犪犫狅犾犻犮狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊犱狌狉犻狀犵犻狀狏犻狋狉狅狉狌犿犲狀犳犲狉犿犲狀狋犪狋犻狅狀
WANGDongsheng1,HUANGJiangli1,ZHANGZhihong1,TIANXiaojuan1,
HUANGHuang1,YINYulong2,DINGJiannan1
(1.InstituteofBiologicalResourceofJiangxiAcademyofSciences,Nanchang330029,China;2.Institute
ofsubtropicalagriculture,theChineseAcademyofScience,Changsha410125,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Theeffectsof犐犿狆犪狋犻犲狀狊犫犪犾狊犪犿犻狀犪preparations,includingethanolextractsandplantsolidpowder
(0.5%,1.0%and2.5%),onmethaneproductionandmetabolicparametersofcattlerumenmicroorganisms
werestudied犻狀狏犻狋狉狅.Forageswithstraw0.90g,corn0.45gandsoybean0.15g(1mmscreen)weretrans
portedin250mLserumbottlescontaining200mLliquid(artificialsalivaandruminalliquorina2∶1),andin
cubatedat39℃.Totalgasproductionbytheoriginalplantsolidpowderwasthehighest,monensintreatments
thelowest,andethanolextractswereintermediate.Althoughthetreatmentsofboth犐.犫犪犾狊犪犿犻狀犪andmonen
sinreducedmethaneproduction,itwaslowestintheoriginalplantsolidpowdertreatments.Monensintreat
mentsreducedcarbondioxideproductionwhile犐.犫犪犾狊犪犿犻狀犪increasedit.Furthermore,thetreatmentsof犐.
犫犪犾狊犪犿犻狀犪preparationsandmonensinreducedammonianitrogen(NH3N),andas犐.犫犪犾狊犪犿犻狀犪contentsin
creased,ammoniumnitrogenproductiondecreased.TheMCPofmonensintreatmentswastheleast,while
thoseoforiginalplantsolidpowdertreatments(S1,S2,S3)weresignificantlyhigherthanthatofthecontrol
andmonensintreatments.Monensintreatmentsreducedthecontentsofacetateandtotalvolatilefattyacidbut
increasedpropionate.Treatmentsof犐.犫犪犾狊犪犿犻狀犪increasedthevolatilefattyacidscontents,andcomparedwith
thatofthecontrol,thevolatilefattyacidscontentsofethanolextractsandoriginalplantsolidpowderwerein
creasedby12.9%and20.2%,respectively.Moreover,thetreatmentsofmonensinand犐.犫犪犾狊犪犿犻狀犪reduced
theratioofacetatetopropionate.Inconclusion,犐.犫犪犾狊犪犿犻狀犪couldreducemethaneemissions,promotethe
conversionofNH3NtoMCP,improvethemetabolicmodelof犻狀狏犻狋狉狅rumenfermentation.Thesolidpowder
of犐.犫犪犾狊犪犿犻狀犪wasthemosteffectivepreparation.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犐犿狆犪狋犻犲狀狊犫犪犾狊犪犿犻狀犪;犻狀狏犻狋狉狅rumenfermentation;methane;microbialcrudprotein(MCP);vol
atilefattyacid
39第22卷第2期 草业学报2013年