納米銅對綿羊瘤胃液主要纖維降解酶活的影響

■陳紅梅 郭 勇 代振威 裴彩霞

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，山西太谷 030801）

銅是反芻動物正常生長繁殖所必需的微量元素[1]， 同時(shí)也是瘤胃微生物正常生長繁殖所必需的微量元素[2]，其參與瘤胃微生物的代謝，缺乏和過量均影響瘤胃微生物的生長。高登宏[3]、Wei等[4]、Zita等[5]的研究表明，日糧銅水平會影響瘤胃發(fā)酵模式及纖維等營養(yǎng)物質(zhì)的消化率，但結(jié)果并不一致，這可能和添加銅的種類和數(shù)量有關(guān)。在瘤胃中添加基本不溶的包被銅對瘤胃內(nèi)環(huán)境、飼料有效降解率沒有影響[6]，而添加易溶解的硫酸銅等就會改變瘤胃內(nèi)環(huán)境[7]。目前在綿羊飼料中添加的銅源主要是硫酸銅，但硫酸銅溶解后，在鉬存在的條件下可被轉(zhuǎn)化為不易吸收的硫鉬酸銅（CuMoS4）或化學(xué)結(jié)構(gòu)不明的氧硫鉬酸和銅結(jié)合的復(fù)合物，使銅的利用率低，糞銅排泄多，對環(huán)境造成污染[8]。納米銅是采用納米技術(shù)制備出的微量元素銅的超微粉，其與水有較強(qiáng)的親合力，有利于在體內(nèi)的消化吸收[9]，并且對豬[10]、雞[11]及其腸道有益微生物的生長具有促進(jìn)作用，從而影響到微生物纖維降解酶的分泌。本試驗(yàn)以干草為粗飼料，研究納米銅對綿羊瘤胃幾種主要纖維降解酶的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動物和試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用4只年齡3歲、體重（55±2）kg、裝有永久性瘤胃瘺管的健康閹公羊。采用4×4拉丁方設(shè)計(jì)，對照組：基礎(chǔ)日糧；處理1組：基礎(chǔ)日糧+納米銅10 mg/kg飼料干物質(zhì)（DM）；處理2組：基礎(chǔ)日糧+納米銅20 mg/kg DM；處理3組：基礎(chǔ)日糧+納米銅30 mg/kg DM。每個(gè)處理分4階段(見表1)，每階段預(yù)試期10 d，正試期10 d。

表1 4×4拉丁方設(shè)計(jì)

1.2 納米銅

本試驗(yàn)所用納米銅為廣州市博仕奧生化技術(shù)研究有限公司生產(chǎn)的奧爾銅（粒度≤59 nm）。

1.3 基礎(chǔ)日糧及飼養(yǎng)管理

基礎(chǔ)日糧由精料、苜蓿干草和羊草干草組成，基礎(chǔ)日糧組成和營養(yǎng)成分見表2。試驗(yàn)羊單籠飼養(yǎng)，每日07：00和19：00飼喂，自由飲水，將納米銅均勻混入精料飼喂。

表2 基礎(chǔ)日糧組成和營養(yǎng)水平（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

1.4 樣品的采集與分析測定

1.4.1 瘤胃液的處理

每階段正式期開始后，連續(xù)4 d，分別在7：00、8：00、9：00、11：00、13：00、16：00用自制的采集器收集瘤胃液。每次采集250 ml，用四層紗布過濾后在-20℃下冰凍保存以備測定濾紙酶活性、果膠酶活性及木聚糖酶活性。酶活的測定采用王加啟(2011)[12]方法。

1.4.2 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL軟件整理數(shù)據(jù)，再用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件的One-way-anova進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)，并利用直線相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。試驗(yàn)結(jié)果以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 納米銅對綿羊瘤胃液濾紙酶活的影響(見表3)

表3 納米銅對綿羊瘤胃液濾紙酶活的影響[μmol/(min·ml)]

由表3可見，瘤胃液濾紙酶活總體呈現(xiàn)先下降后上升的變化規(guī)律。各組在所有時(shí)間點(diǎn)上的濾紙酶活差異均不顯著（P＞0.05），除飼喂后2 h，在其它時(shí)間點(diǎn)上1組的濾紙酶活均高于對照組，但差異不顯著。3組在飼喂0 h時(shí)濾紙酶活達(dá)到最大值，而其它各組均在飼喂后9 h時(shí)達(dá)到最大值。從各點(diǎn)的均值來看，1組和2組有使濾紙酶活升高的趨勢，分別比對照組提高19.09%、6.36%。3組使濾紙酶活降低，比對照組降低0.91%。結(jié)果表明瘤胃液銅濃度與濾紙酶活不具相關(guān)性（r=0.087，P＞0.05），日糧中添加納米銅對瘤胃液濾紙酶活無顯著影響（P＞0.05）。

2.2 納米銅對綿羊瘤胃液果膠酶活的影響(見表4)

表4 納米銅對綿羊瘤胃液果膠酶活的影響[μmol/(min·ml)]

由表4可以看出，瘤胃液果膠酶活總體呈現(xiàn)先下降后上升的變化規(guī)律。1組、2組、3組在所有時(shí)間點(diǎn)上的瘤胃液果膠酶活差異均不顯著（P＞0.05）。除飼喂后2 h，在其它時(shí)間點(diǎn)上1組的果膠酶活均明顯高于對照組，但差異不顯著（P＞0.05）。2組和3組分別在飼喂后6 h和0 h時(shí)果膠酶活達(dá)到最大值，而1組和對照組是在飼喂后9 h果膠酶活達(dá)到最大值。從整個(gè)飼喂周期內(nèi)的平均值來看，1組的果膠酶活顯著高于其它各組（P＜0.05）。結(jié)果表明瘤胃液銅濃度與瘤胃液果膠酶活不具相關(guān)性（r=0.159，P＞0.05），1組可以顯著提高瘤胃液果膠酶活的平均值（P＞0.05）。

2.3 納米銅對綿羊瘤胃液木聚糖酶活的影響(見表5)

表5 納米銅對綿羊瘤胃液木聚糖酶活的影響[μmol/(min·ml)]

從表5可以看出，各組的瘤胃液木聚糖酶活總體均呈現(xiàn)先下降后上升的變化規(guī)律。1組、2組、3組在所有時(shí)間點(diǎn)上的瘤胃液木聚糖酶活差異均不顯著（P＞0.05）。除飼喂后2 h，在其它時(shí)間點(diǎn)上1組的木聚糖酶活均高于對照組，但差異不顯著（P＞0.05）。2組和3組分別在飼喂后1 h和0 h時(shí)木聚糖酶活達(dá)到最大值，而1組和對照組是在飼喂后9 h，木聚糖酶活達(dá)到最大值。從整個(gè)飼喂周期內(nèi)的平均值來看，1組的木聚糖酶活均值顯著高于其它各組（P＜0.05）。結(jié)果表明瘤胃液銅濃度與瘤胃液木聚糖酶活不具相關(guān)性（r=-0.260，P＞0.05），1組可以顯著提高瘤胃液木聚糖酶活的平均值（P＜0.05）。

3 討論

纖維素、果膠、半纖維素和木質(zhì)素是植物細(xì)胞壁的主要構(gòu)成物質(zhì)。纖維素酶是能將纖維素降解成葡萄糖的一類酶的總稱，主要包括葡萄糖苷酶、內(nèi)切型葡聚糖酶和外切型葡聚糖酶。反芻動物瘤胃中的纖維素酶對纖維的降解過程是一個(gè)非常復(fù)雜的微生物發(fā)酵過程，即主要是由纖維分解菌分泌的多酶復(fù)合體來實(shí)現(xiàn)，該復(fù)合體是各種纖維素酶由非共價(jià)鍵連接成的有組織的復(fù)合物[13]，而且各種纖維素酶之間具有協(xié)同作用，任何一種酶活的變化都會影響反芻動物瘤胃對纖維物質(zhì)的降解。濾紙酶活代表總的纖維素酶活，它反映了葡萄糖苷酶、內(nèi)切型葡聚糖酶和外切型葡聚糖酶協(xié)同作用的結(jié)果，它更能直觀的反映出瘤胃微生物降解粗纖維的能力。果膠酶活可以反映出瘤胃微生物對果膠的降解能力。木聚糖是最重要的半纖維素，木聚糖酶是一組能水解木聚糖生成木糖的酶類，木聚糖酶活可以反映出瘤胃微生物對粗飼料中半纖維素的降解能力。木質(zhì)素是植物生長成熟后才出現(xiàn)在細(xì)胞中的物質(zhì)，含量為5%～10%,動物及其體內(nèi)微生物所分泌的酶均不能使其降解[14]。

本試驗(yàn)測定了瘤胃液濾紙酶活、果膠酶活、木聚糖酶活等反映出瘤胃微生物對纖維物質(zhì)的降解能力。試驗(yàn)結(jié)果表明，瘤胃液銅濃度與這些酶活不具相關(guān)性，日糧中添加納米銅對瘤胃內(nèi)幾種主要的纖維降解酶影響差異并不顯著。除3組的三種酶活在飼喂后0 h達(dá)到峰值以及2組的木聚糖酶活在飼喂后1 h達(dá)到峰值外，其它各組的酶活的動態(tài)變化趨勢基本一致，均是在飼喂前酶活較高，在飼喂后開始降低，然后在飼喂后6 h或9 h達(dá)到峰值。3組的三種酶活明顯低于其他各組，并且飼喂后的峰值也明顯低于飼喂前，這說明3組納米銅的添加量抑制反芻動物瘤胃主要纖維降解酶的活性，而纖維降解酶主要是由瘤胃微生物分泌的，這表明3組可能對瘤胃微生物產(chǎn)生了抑制作用，從而使微生物產(chǎn)酶的量減少。因本試驗(yàn)還未做瘤胃纖維分解菌繁殖高峰出現(xiàn)時(shí)間這方面的研究，所以日糧中添加不同水平的納米銅之后，瘤胃微生物的聚集生長和微生物產(chǎn)酶是否同步，還有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

結(jié)果表明，納米銅在瘤胃中的溶解度可能較低，添加量低于30 mg/kg DM時(shí)不會影響瘤胃液幾種主要纖維素降解酶的活性。