揮發(fā)油及其活性成分組合與富馬酸鈉共同添加對體外瘤胃發(fā)酵和湖羊養(yǎng)分消化的影響.pdf

1、研究和開發(fā)瘤胃發(fā)酵調(diào)控劑，抑制反芻動物瘤胃甲烷的產(chǎn)生是近年來的研究熱點，揮發(fā)油和富馬酸鹽是目前研究報道較多的兩種新型瘤胃發(fā)酵調(diào)控劑。本試驗分別采用體外和體內(nèi)試驗研究了揮發(fā)油與活性成分不同組合對瘤胃發(fā)酵的作用差異，及其與富馬酸鈉共同添加對湖羊瘤胃甲烷產(chǎn)生、微生物區(qū)系和營養(yǎng)物質(zhì)消化的影響；同時結(jié)合分子生物學方法，進一步闡明了揮發(fā)油對瘤胃微生物的影響及其作用機制。為將二者的組合作為瘤胃發(fā)酵調(diào)控劑的提供了理論依據(jù)。
　　 試驗一：為研究

2、揮發(fā)油與其活性成分對瘤胃發(fā)酵的影響差異，本試驗采用壓力傳感器式體外產(chǎn)氣系統(tǒng)，分別將牛至油、肉桂油及其對應(yīng)的活性成分香芹酚和肉桂醛以0、50、200和500mg/L的水平添加到體外發(fā)酵液中，研究它們對瘤胃發(fā)酵和甲烷產(chǎn)生的影響。結(jié)果表明，產(chǎn)氣量、揮發(fā)性脂肪酸(VFA)和甲烷產(chǎn)量均隨揮發(fā)油添加濃度的增加而顯著降低(P<0.05)，200mg/L的添加濃度下，香芹酚和肉桂醛對VFA的降低幅度均大于30％，而500mg/L的油和活性成分均降低了V

3、FA達50％以上，表明瘤胃發(fā)酵顯著抑制。同等濃度下，活性成分對瘤胃發(fā)酵的抑制幅度大于其對應(yīng)的油，且甲烷抑制潛勢也低于對應(yīng)的油；高濃度下，香芹酚和牛至油對發(fā)酵抑制幅度大于肉桂醛和肉桂油?？梢?，不同揮發(fā)油對瘤胃具有不同的作用效果，而單種活性成分對甲烷抑制的效果弱于對應(yīng)的天然揮發(fā)油。
　　 試驗二：研究不同揮發(fā)油組合和活性成分組合組合對瘤胃發(fā)酵的影響，并篩選可降低瘤胃甲烷的優(yōu)化組合。本試驗將丁香油、肉桂油、牛至油和檸檬油按照1∶2∶3

4、∶4，2∶1∶4∶3，3∶4∶1∶2，4∶3∶2∶1和1∶1∶1∶1的比例組成5種不同的揮發(fā)油組合(EOC1，EOC2，EOC3，EOC4，EOC5)，且將丁香酚、肉桂醛、香芹酚和檸檬醛按照相同的比例組成5種不同的揮發(fā)油活性成分組合(EOAC1，EOAC2，EOAC3，EOAC4，EOAC5)，采用壓力傳感器式體外培養(yǎng)系統(tǒng)研究了這些組合對體外甲烷產(chǎn)量和瘤胃發(fā)酵指標的影響，各種組合的添加濃度為0、50、200和500mg/L。研究結(jié)果表明

5、，添加EOC和EOAC對產(chǎn)氣量、甲烷產(chǎn)量和VFA的產(chǎn)量的影響均呈一種濃度依賴趨勢。在同等揮發(fā)油添加濃度下，甲烷的降低幅度的趨向明顯高于VFA和產(chǎn)氣量的降低幅度。EOC和EOAC降低了瘤胃氨氮和A/P的比值，但對pH值則無顯著影響。通過氫平衡分析發(fā)現(xiàn)，500 mg/L的EOC5中氫被用于生成甲烷與揮發(fā)性脂肪酸的比值為各揮發(fā)油組最低，同時降低了62.3％的甲烷和17.9％的TVFA，是具有最高甲烷抑制潛勢的揮發(fā)油組合；而200mg/L的EO

6、AC5中氫被用于生成甲烷與揮發(fā)性脂肪酸的比值為各活性成分組最低，降低了31.3％的甲烷，好12.9％的VFA，是具有最高甲烷抑制潛勢的活性成分組合?？傮w而言，揮發(fā)油組合對甲烷的抑制潛力大于活性成分組合。
　　 試驗三：為研究揮發(fā)油及其活性成分和富馬酸之間的協(xié)同作用，本試驗采用壓力傳感器式體外系統(tǒng)，以試驗一中篩選的最優(yōu)揮發(fā)油組合5(EOC5)及活性成分組合5(EOCC5)為研究對象，將500mg/L的EOC5和200mg/L的EO

7、CC5分別將0，5，10，15mmol/L的富馬酸一鈉組合添加，研究二者對甲烷產(chǎn)生及瘤胃發(fā)酵指標和瘤胃微生物數(shù)量的影響。結(jié)果表明：5和10mmol/L的富馬酸鈉可進一步降低瘤胃甲烷排放，同時增加VFA的產(chǎn)量，EOC5和EOAC5兩組均是在添加10mmol/L的富馬酸一鈉時具有最大的甲烷抑制潛勢。采用RT-PCR法對該最優(yōu)組合的甲烷菌、真菌、原蟲和兩種重要的纖維降解菌F.succinogenes與R.flavefaciens進行定量分析表

8、明，瘤胃原蟲被顯著抑制，真菌和兩種纖維降解菌的數(shù)量也有較大程度的降低，但甲烷菌種群的數(shù)量降低幅度則明顯的低于其他微生物。這些結(jié)果表明：添加富馬酸有利于揮發(fā)油對瘤胃甲烷的抑制，但揮發(fā)油添加抑制瘤胃微生物可能會降低纖維消化。
　　 試驗四旨在開發(fā)以微孔淀粉吸附揮發(fā)油后，用海藻酸鈉為壁材包埋揮發(fā)油的工藝，同時研究此工藝對揮發(fā)油包埋效果的影響。試驗采用五種揮發(fā)油成分(丁香酚、香芹酚、肉桂醛、檸檬醛、β-蒎烯)23.75:23.75:23

9、.75:23.75:5的比例配成混合物，以微孔淀粉吸附后作為芯材，以海藻酸鈉為壁材進行包埋試驗，采用氣噴霧法對揮發(fā)油活性成分和微孔淀粉的復合物進行包被試驗。結(jié)果表明，微孔淀粉吸附組的包封率為82.6％，揮發(fā)油含量為12.8％，利用微孔淀粉吸附植物揮發(fā)油后，再用海藻酸鈉包被，與直接包被相比，可提高海藻酸鈉對結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同的揮發(fā)油單體的包被完全性，同時提高包被產(chǎn)物的穩(wěn)定性，因此微孔淀粉吸附揮發(fā)油后再進行包被是一項提高揮發(fā)油包被效率的技術(shù)。<

10、br>　　 試驗五本試驗采用裝有瘤胃、十二指腸和回腸三通瘺管的4頭湖羊，以4×4拉丁方設(shè)計，研究了植物揮發(fā)油及其活性成分和富馬酸鈉添加對湖羊生化及抗氧化指標、瘤胃發(fā)酵指標和營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響。試驗設(shè)四個處理，處理一飼喂基礎(chǔ)日糧(頭日400g精料+500g粗料，C)，處理二添加1g混合揮發(fā)油(牛至油、肉桂油、丁香油和檸檬油按等比例組成)與25g富馬酸一鈉(EOCF)，處理三添加0.5g混合揮發(fā)油活性成分(香芹酚、肉桂醛、丁香酚和檸檬醛

11、等比例混合)與25g富馬酸一鈉(LEACF)，處理四添加1g混合活性成分與25g富馬酸一鈉(HEACF)。試驗分4期進行，每期包括14d預試期和7d正試期。結(jié)果表明，在同時添加25g/天富馬酸鈉的情況下，揮發(fā)油及其活性成分的添加對湖羊精料的采食量無顯著影響，1g/天的天然揮發(fā)油組合還有提高粗料采食量的趨勢。添加揮發(fā)油或其活性成分并不影響湖羊機體抗氧化性力，0.5g/天揮發(fā)油活性成分添加并未影響湖羊機體健康，但湖羊可能對1g/天活性成分產(chǎn)

12、生應(yīng)激。瘤胃發(fā)酵方面，揮發(fā)油和其活性成分添加三組均不影響瘤胃pH值，混合揮發(fā)油組(EOCF)和高量活性成分組(HEACF)顯著降低了VFA，三組均顯著降低了乙酸丙酸比例、氨氮濃度、甲烷預測產(chǎn)量、原蟲和甲烷菌數(shù)量，但活性成分兩組降低纖維消化菌數(shù)量，可能不利于纖維的消化。揮發(fā)油和活性成分組合的添加不影響干物質(zhì)和有機物消化道各段的有機物消化率；有利于抑制前胃蛋白的降解，降低飼料蛋白的瘤胃消化率。此外，揮發(fā)油活性成分組合不影響飼料纖維的前胃消化

13、率，但有提高腸道消化率的趨勢，總體而言對飼料湖羊飼料纖維的消化無不利作用。
　　 綜上所述，將不同作用機制的揮發(fā)油或其活性成分組合是一種有效的瘤胃甲烷抑制手段，但油的效果優(yōu)于活性成分。揮發(fā)油降低甲烷和氨氮的機制在于抑制瘤胃原蟲和甲烷菌，但對瘤胃纖維降解可能有抑制作用。富馬酸鈉添加可促進揮發(fā)油對甲烷的抑制作用，動物試驗表明同時添加揮發(fā)油和富馬酸不影響干物質(zhì)、有機物、NDF和ADF的前胃消化率，但可降低飼料蛋白的前胃消化率，總體上對