植物油及十八碳不飽和脂肪酸對(duì)瘤胃甲烷生成和微生態(tài)的影響.pdf

1、反芻動(dòng)物甲烷排放會(huì)造成能量損失,同時(shí)甲烷是主要的溫室氣體,因此減少反芻動(dòng)物甲烷的排放越來(lái)越成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。本試驗(yàn)以富含十八碳不飽和脂肪酸的植物油和十八碳不飽和脂肪酸為試驗(yàn)材料,研究了其對(duì)體外發(fā)酵、甲烷生成和微生態(tài)的影響；在此基礎(chǔ)上,選擇亞麻酸進(jìn)一步研究了其對(duì)湖羊瘤胃發(fā)酵和甲烷生成的影響,并利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(Real-time quantitative PCR)及變性梯度凝膠電泳(Denaturing gradient gel

2、electrophoresis,DGGE)等技術(shù),研究瘤胃微生物數(shù)量及區(qū)系結(jié)構(gòu)變化,揭示不飽和脂肪酸降低甲烷排放的微生物學(xué)機(jī)理。
　　 試驗(yàn)一選取三種典型的植物油:菜籽油、豆油和亞麻油,分別添加底物干物質(zhì)的0％、3％、5％和7％,利用體外培養(yǎng)系統(tǒng)進(jìn)行體外發(fā)酵,研究植物油的類型和添加水平對(duì)瘤胃體外發(fā)酵和甲烷生成的影響。結(jié)果顯示,菜籽油對(duì)甲烷產(chǎn)量無(wú)顯著影響(P＞0.05),豆油7％添加水平顯著抑制了甲烷生成,而亞麻油所有添加水平均顯

3、著降低了甲烷生成量(P＜0.05)。在豆油和亞麻油處理組中,隨著添加水平的提高,甲烷產(chǎn)量線性下降(P＜0.01)。三種植物油均顯著改變了瘤胃發(fā)酵模式,隨著植物油中所含不飽和脂肪酸不飽和度的增加,乙酸和丁酸的摩爾比例顯著降低,丙酸摩爾比例顯著升高(P＜0.05)；植物油添加水平的提高顯著降低了乙酸和丁酸摩爾比例,顯著升高了丙酸摩爾比例(P＜0.05),乙酸丙酸比例顯著降低。植物油的類型和添加水平對(duì)發(fā)酵類型沒(méi)有顯著的互作效應(yīng)(P＞0.05)

4、。本試驗(yàn)結(jié)果表明植物油降低甲烷的效果跟其來(lái)源和添加水平有關(guān)。
　　 試驗(yàn)二利用體外培養(yǎng)系統(tǒng)研究十八碳脂肪酸的類型和添加水平對(duì)瘤胃體外發(fā)酵、甲烷生成和微生態(tài)的影響。四種十八碳脂肪酸:硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸,分別添加底物干物質(zhì)的0％、3.5％和7.0％,在4、8、12和24 h測(cè)定產(chǎn)氣量和甲烷產(chǎn)量。24 h發(fā)酵終止后,分析培養(yǎng)液中氨態(tài)氮、揮發(fā)性脂肪酸和微生物蛋白含量,并提取發(fā)酵液DNA,采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)測(cè)定甲烷菌、原

5、蟲(chóng)、真菌、黃化瘤胃球菌和產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌的數(shù)量。結(jié)果顯示,十八碳脂肪酸的類型、添加水平及其互作對(duì)24 h產(chǎn)氣量和甲烷產(chǎn)量有顯著影響(P＜0.001)。與對(duì)照相比,十八碳脂肪酸對(duì)發(fā)酵液pH、氨態(tài)氮濃度和總揮發(fā)性脂肪酸含量的影響不顯著。然而,發(fā)酵類型發(fā)生了明顯改變,隨著十八碳不飽和脂肪酸添加水平和不飽和度的增加,發(fā)酵液中乙酸比例顯著降低,丙酸比例顯著升高(P＜0.001)。亞麻酸和亞油酸顯著降低了甲烷菌和原蟲(chóng)數(shù)量,且亞麻酸效果最顯著。但十八

6、碳不飽和脂肪酸的添加也抑制了纖維分解菌,包括真菌、黃化瘤胃球菌和產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌的生長(zhǎng)。以上結(jié)果表明,十八碳不飽和脂肪酸抑制甲烷生成可能是由于其對(duì)甲烷生成相關(guān)菌的抑制而起作用的。
　　 試驗(yàn)三利用瘤胃模擬體外產(chǎn)氣法研究添加亞油酸與亞麻酸不同比例混合物對(duì)瘤胃發(fā)酵和甲烷生成的影響。試驗(yàn)共設(shè)八個(gè)處理,亞油酸與亞麻酸的比例分別為0:0；100:0；80:20；60:40；50:50；40:60；20:80和0:100,每個(gè)處理設(shè)三個(gè)重復(fù)

7、。亞油酸與亞麻酸混合物的添加水平為發(fā)酵底物干物質(zhì)的5％,未添加脂肪酸組為對(duì)照。所有組合均顯著降低產(chǎn)氣量和甲烷生成量(P＜0.05),且隨著亞麻酸比例的升高效果增強(qiáng)。亞麻酸比例超過(guò)40％時(shí)顯著升高發(fā)酵液的pH(P＜0.05)；所有處理對(duì)氨態(tài)氮和微生物蛋白均未產(chǎn)生影響:揮發(fā)性脂肪酸隨著亞麻酸比例的提高而升高,亞麻酸單獨(dú)添加顯著高于亞油酸單獨(dú)添加(P＜0.05)。隨著亞麻酸比例的升高,丙酸比例顯著提高。本結(jié)果表明,不飽和脂肪酸降低甲烷的生成與

8、不飽和度密切相關(guān)。
　　 試驗(yàn)四研究亞麻酸在不同底物條件下對(duì)瘤胃發(fā)酵、甲烷生成和甲烷生成相關(guān)菌的影響。采用2×5二因子試驗(yàn)設(shè)計(jì),因子一為亞麻酸,分不添加和添加亞麻酸(底物干物質(zhì)的5％),因子二為瘤胃培養(yǎng)底物中玉米粉和羊草粉的不同比例,分別為100:0、70:30、50:50、30:70和0:100。結(jié)果表明,亞麻酸的添加顯著降低了體外產(chǎn)氣量和甲烷產(chǎn)量,隨著底物中羊草粉的比例增加,產(chǎn)氣量和甲烷產(chǎn)量顯著降低；亞麻酸和日糧組成及其互作

9、對(duì)產(chǎn)氣量和甲烷產(chǎn)量均有極顯著影響(P＜0.01)。添加亞麻酸和底物精粗比及其互作對(duì)總揮發(fā)性脂肪酸濃度和發(fā)酵類型均產(chǎn)生了顯著影響(P＜0.01),亞麻酸的添加顯著提高了總揮發(fā)性脂肪酸含量,而底物羊草比例的增加顯著降低了總揮發(fā)性脂肪酸含量(P＜0.01)。添加亞麻酸顯著降低了乙酸和丁酸的摩爾比例,顯著升高了丙酸摩爾含量(P＜0.01)；隨著底物中羊草比例增加,乙酸摩爾比例顯著增加,丙酸和丁酸摩爾比例顯著降低,乙酸丙酸比例顯著增加(P＜0.0

10、1)。亞麻酸的添加顯著降低了甲烷菌和原蟲(chóng)數(shù)量,隨著底物中粗飼料羊草粉的比例增加,甲烷菌和原蟲(chóng)數(shù)量顯著升高(P＜0.05)；日糧組成和添加亞麻酸對(duì)甲烷菌和原蟲(chóng)有顯著的互作效應(yīng)(P＜0.05)。本試驗(yàn)表明,添加亞麻酸在不同精粗比底物條件下均顯著降低了甲烷生成量,甲烷生成量的降低伴隨著丙酸摩爾比例的提高。亞麻酸顯著降低了甲烷菌和原蟲(chóng)數(shù)量,表明亞麻酸通過(guò)降低甲烷生成相關(guān)菌從而降低甲烷生成量。
　　 試驗(yàn)五在體研究亞麻酸在不同精粗比飼糧條

11、件下對(duì)湖羊瘤胃發(fā)酵、甲烷生成和微生態(tài)的影響。試驗(yàn)采用4×4拉丁方設(shè)計(jì),八頭湖羊隨機(jī)分為四組,分別飼喂高粗料、高粗料添加5％亞麻酸、高精料和高精料添加5％亞麻酸日糧。結(jié)果表明,日糧類型和添加亞麻酸對(duì)甲烷排放有顯著影響,添加亞麻酸降低了高粗料和高精料甲烷排放量的17.3％和33.8％。亞麻酸的添加顯著升高了瘤胃pH(P＜0.05)。日糧類型對(duì)揮發(fā)性脂肪酸無(wú)顯著影響(P＞0.05),而添加亞麻酸顯著降低了揮發(fā)性脂肪酸含量(P＜0.05)；亞麻

12、酸的添加在高精料日糧中顯著降低了乙酸比例,升高了丙酸比例,但對(duì)高粗料日糧下的發(fā)酵類型無(wú)顯著影響。瘤胃微生物對(duì)亞麻酸和日糧類型有不同的反應(yīng),添加亞麻酸顯著降低了甲烷菌和原蟲(chóng)的數(shù)量(P＜0.05),而日糧類型及其與亞麻酸的互作對(duì)甲烷菌和原蟲(chóng)數(shù)量無(wú)顯著影響；提高精粗比顯著抑制了真菌的生長(zhǎng)(P＜0.05),而亞麻酸和亞麻酸與日糧類型的互作對(duì)真菌數(shù)量無(wú)顯著影響；亞麻酸的添加促進(jìn)了黃化和白化瘤胃球菌的生長(zhǎng)(P＜0.05),但對(duì)產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌無(wú)顯著

13、影響；提高精粗比顯著降低了白化瘤胃球菌的數(shù)量,而對(duì)黃化瘤胃球菌和產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌無(wú)顯著影響。亞麻酸和日糧類型對(duì)所有微生物均沒(méi)有顯著的互作效應(yīng)(P＞0.05)。本試驗(yàn)結(jié)果表明,亞麻酸在不同類型的同糧條件下均顯著降低了甲烷生成量,但程度不同,因此用亞麻酸作為調(diào)控甲烷生成的手段時(shí)必須考慮日糧的因素。
　　 綜上所述,富含十八碳不飽和脂肪酸的植物油和十八碳不飽和脂肪酸能顯著抑制甲烷生成,改善瘤胃發(fā)酵,從而減少反芻動(dòng)物以甲烷形式損失的能量