葡萄殘渣對體外瘤胃發(fā)酵與甲烷生成的影響

張力莉，王 琳，田有娟，丁良龍，史 鑫，黎 明，柯小榮

（寧夏大學農(nóng)學院，寧夏 銀川 750021）

葡萄殘渣對體外瘤胃發(fā)酵與甲烷生成的影響

張力莉*，王 琳，田有娟，丁良龍，史 鑫，黎 明，柯小榮

（寧夏大學農(nóng)學院，寧夏 銀川 750021）

采用體外產(chǎn)氣法研究了葡萄殘渣對體外瘤胃發(fā)酵參數(shù)與甲烷的影響試驗，結(jié)果表明：6%、12%添加組與對照組相比，總揮發(fā)性脂肪酸濃度顯著降低(P<0.05)；12%添加組與對照組、6%、3%添加組相比，乙酸/丙酸比例顯著降低(P<0.05)；6%、12%添加組與對照組相比，微生物蛋白合成量以及微生物合成效率均顯著降低(P<0.05)；各添加組與對照組比較，顯著降低了體外瘤胃培養(yǎng)24 h產(chǎn)氣量中甲烷的比例 (P <0.05)；按培養(yǎng)底物干物質(zhì)計算，與對照組相比，6%、12%添加組顯著降低了甲烷的生成量(P<0.05)。與對照組相比，12%添加組顯著降低了體外飼料瘤胃干物質(zhì)降解率(P<0.05)。6%、12%添加組與對照組比較，顯著降低了體外飼料瘤胃粗蛋白降解率(P<0.05)。

體外產(chǎn)氣；葡萄殘渣；瘤胃發(fā)酵；甲烷

10.16863 /j.cnki.1003-6377.2017.05.007

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

葡萄殘渣來源于寧夏大學農(nóng)學院葡萄與葡萄酒研究教育部工程技術(shù)中心的釀酒殘渣，經(jīng)過65℃經(jīng)48 h烘干處理，粉碎通過1 mm篩。以干基形式與飼料（苜?！糜衩?，70∶30）充分混勻，使葡萄殘渣濃度分別達到0%、3%、6%和12%。然后以混合飼料作為培養(yǎng)底物，按照Menke（1979）進行體外瘤胃培養(yǎng)與產(chǎn)氣試驗[1]。

1.1.1 瘤胃液供體動物

選擇4只體重接近的成年灘羊，開展瘤胃瘺管手術(shù)，進行護理，常規(guī)飼養(yǎng)管理為體外培養(yǎng)瘤胃液動物供體。

1.2 瘤胃發(fā)酵參數(shù)與分析

在培養(yǎng)24 h時間點，記錄產(chǎn)氣量，利用50 mL離心管收集每個注射器的培養(yǎng)物，并離心取上清液用于測定氨態(tài)氮、揮發(fā)性脂肪酸，分離沉淀物進行凍干處理用于測定瘤胃微生物嘌呤含量[2]。

1.3 氣體采集與甲烷分析

在培養(yǎng)24 h時間點，記錄產(chǎn)氣量，用塑料注射器抽取玻璃注射器中培養(yǎng)發(fā)酵產(chǎn)生的氣體，并記錄體積（2 mL左右），利用氣相色譜立即進行甲烷分析，采集方法及分析測定參考徐曉鋒（2013）[3]。

1.4 尼龍袋降解試驗

準確秤取5 g左右飼料樣品，然后放入尼龍袋，用尼龍繩系緊，利用塑料軟管一次性投入瘤胃，然后分別于2 h、4 h、6 h、8 h、12 h、24 h、36 h和48 h各培養(yǎng)時間點將尼龍袋取出，每次取出3個，用自來水沖洗1 h，在65℃下烘干48 h。選擇3個尼龍袋（未投入瘤胃）用自來水沖洗1 h，計算t=0時間點的飼料瘤胃消失率[3]。指標測定參照Φrskov與McDonald（1979）模型進行計算（SAS，2003）[4]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)初步整理后，利用SPSS 12.0軟件鄧肯氏多重比較分析，數(shù)據(jù)結(jié)果用平均值±標準差來表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加葡萄殘渣對體外瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響（見表1）

表1 添加葡萄殘渣對體外瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

從數(shù)據(jù)分析中可以看出，6%、12%添加組與對照組相比，總揮發(fā)性脂肪酸濃度顯著降低 (P<0.05)；12%添加組與對照組6%、3%添加組相比，乙酸/丙酸比例顯著降低(P<0.05)；6%、12%添加組與對照組比較，顯著降低了瘤胃氨態(tài)氮濃度(P<0.05)；6%、12%添加組與對照組相比，微生物蛋白合成量顯著降低(P< 0.05)；6%、12%添加組與對照組相比，微生物合成效率顯著降低(P<0.05)。

2.2 葡萄殘渣對體外瘤胃甲烷生成的影響（見表2）

表2 葡萄殘渣對體外瘤胃甲烷生成的影響

從葡萄殘渣添加對體外瘤胃甲烷生成的影響數(shù)據(jù)看出，各葡萄殘渣處理組與對照組比較，顯著提高了體外瘤胃培養(yǎng)24 h產(chǎn)氣量(P<0.05)；各添加組與對照組比較，顯著降低了體外瘤胃培養(yǎng)24 h產(chǎn)氣量中甲烷的比例 (P<0.05)；按培養(yǎng)底物干物質(zhì)計算，與對照組相比，12%、6%添加組顯著降低了甲烷的生成量(P<0.05)。

2.3 葡萄殘渣對體外瘤胃降解率的影響（見表3）

表3 葡萄殘渣對體外瘤胃干物質(zhì)與粗蛋白降解率的影響

從葡萄殘渣對體外瘤胃降解率的影響數(shù)據(jù)可以看出，與對照組相比，12%葡萄殘渣添加組顯著降低了體外飼料料瘤胃干物質(zhì)降解率 (P<0.05)。6%、12%添加組與對照組比較，顯著降低了體外飼料料瘤胃粗蛋白降解率(P<0.05)。

3 討 論

3.1 葡萄殘渣對體外瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

反芻動物的瘤胃微生物對碳水化合物發(fā)酵的終產(chǎn)物與動物內(nèi)源性消化酶降解淀粉的終產(chǎn)物不同,不是葡萄糖而是揮發(fā)性脂肪酸。本研究6%、12%添加組與對照組相比，總揮發(fā)性脂肪酸濃度顯著降低(P<0.05)，王銀山等（2013）研究表明日糧中葡萄渣含量為16%可顯著降低瘤胃揮發(fā)性脂肪酸[5]，汪曉娟等（2013）體外研究表明，在各個培養(yǎng)時間點，各添加組發(fā)酵培養(yǎng)物總揮發(fā)性脂肪酸顯著低于對照組（P<0.05）[6]。瘤胃揮發(fā)性脂肪酸與反芻動物瘤胃營養(yǎng)以及瘤胃微生物有著密切的關(guān)系，通過本試驗可以看出6%、12%葡萄殘渣加水添平影響了瘤胃微生物對碳水化合物發(fā)酵，6%、12%添加組與對照組相比，微生物蛋白合成量顯著降低(P<0.05)，微生物合成效率顯著降低(P<0.05)。

在瘤胃揮發(fā)酸發(fā)酵模式方面，汪曉娟等（2013）研究表明乙酸/丙酸隨著葡萄渣比例的增加變化趨勢不同[6]，王銀山等（2016）研究表明葡萄渣添加人工瘤胃發(fā)酵乙/丙比升高[5]，Pellikaa等（2011）試驗表明5 mg/m L葡萄籽單寧提取物降低了瘤胃總揮發(fā)性脂肪酸濃度以及乙酸與丙酸比值[7]，本研究表明12%添加組乙酸/丙酸比例顯著降低(P<0.05)。瘤胃揮發(fā)酸模式是反映瘤胃代謝的重要指標，葡萄殘渣添加會影響瘤胃揮發(fā)酸發(fā)酵模式，但研究結(jié)果并不一致，這可能與試驗所用體外培養(yǎng)底物來源及配比模式不同有關(guān)。

有研究報道，日糧中添加單寧含量為2.5%的葡萄渣，導致羊瘤胃中氨氣生成減少[8]，王銀山等（2016）研究表明12%的葡萄渣降低了粗蛋白的降解率和NH3-N濃度，本研究結(jié)果表明6%、12%添加組與對照組比較，顯著降低了瘤胃氨態(tài)氮濃度(P<0.05)。瘤胃中微生物作用飼料蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生的氨是瘤胃微生物合成蛋白質(zhì)的基本原料，而單寧對于瘤胃蛋白質(zhì)降解具有一定的保護作用。與單寧結(jié)合的蛋白質(zhì)在瘤胃pH5～7條件，在瘤胃微生物作用過程中比較穩(wěn)定。Kha Zaa（1996）研究表明，單寧對飼料干物質(zhì)的降解率影響顯著，減少瘤胃產(chǎn)氣量[9]。張曉慶（2010）和潘發(fā)明（2012）試驗表明，飼糧中單寧含量對綿羊瘤胃氨氮濃度有顯著影響[10,11]。葡萄殘渣主要由高單寧含量葡萄籽與葡萄皮組成，在降低瘤胃氨生成方面具有一定作用。

3.2 葡萄殘渣對體外瘤胃甲烷生成的影響

在反芻動物瘤胃微生物發(fā)酵過程中，以甲烷損失的能量占飼料總能的 2%～15%。減少甲烷生成對于提高反芻動物能量利用率具有重要意義。單寧能夠降低瘤胃甲烷的產(chǎn)生。日糧中添加植物提取的單寧減少了反芻動物甲烷的排放[12]。Wilbert等試驗表明，以白堅木、橡豌、葡萄籽等來源的單寧進行體外瘤胃培養(yǎng)試驗，這些來源的單寧顯著地影響了甲烷產(chǎn)生（P<0.05）[13]。本研究結(jié)果表明各葡萄殘渣添加組與對照組比較，顯著降低了體外瘤胃培養(yǎng)24 h產(chǎn)氣量中甲烷的比例 (P<0.05)。不同品種釀酒葡萄殘渣對瘤胃甲烷的抑制是否相同還需進一步研究。

3.3 葡萄殘渣對體外瘤胃干物質(zhì)與粗蛋白降解率的影響

王銀山等（2016）研究結(jié)果表明，與對照組相比，12%的葡萄渣能夠顯著降低飼料蛋白在瘤胃中的降解[5]。汪曉娟等（2013）研究表明對照組粗蛋白降解率 極顯著高于14%和 16%葡萄渣添加組（P<0.01）[6]。趙棟（2013）研究 15%葡萄渣添加組顯著降低了蛋白質(zhì)瘤胃降解率、提高了氮存留率[14]。 反芻動物日糧瘤胃降解蛋白與未降解蛋白的平衡程度不僅影響瘤胃微生物蛋白合成，也會影響氮利用效率[3]。添加單寧提取物或葡萄殘渣等含單寧飼料源可用于平衡日糧RDP與RUP，提高氮的利用率，減少氮排放。本研究表明3%、6%添加組并未降低體外飼料料瘤胃干物質(zhì)降解率(P<0.05)。6%、12%添加組與對照組比較，顯著降低了體外飼料料瘤胃粗蛋白降解率(P<0.05)，綜合比較日糧添加6%的葡萄殘渣對于體外瘤胃發(fā)酵利用效率最好。

4 結(jié) 論

葡萄殘渣添加量對于體外瘤胃發(fā)酵揮發(fā)酸模式、甲烷生成以及微生物蛋白合成效率均存在一定程度影響，綜合體外飼料瘤胃干物質(zhì)降解率和瘤胃粗蛋白降解率指標，添加6%的葡萄殘渣對于日糧體外瘤胃發(fā)酵利用效率最好。

[1]Menke K H,Raab L,Salewski A,et al.The estimation of the digestibility and metabolizable energy content of ruminant feedingstuffs from the gas production when they are incubated with rumen liquor in vitro.[J].Journal of Agricultural Science,1979,93(1):217-222.

[2]張力莉,徐曉鋒.體外產(chǎn)氣法研究棉酚對瘤胃發(fā)酵的影響[J].中國飼料,2014,（21）:11-13.

[3]徐曉鋒.縮合單寧與水解單寧對奶牛日糧氮利用影響及作用機制的研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學,2013.

[4]фrskov E R,McDonald I.The estimation of protein degradation in the rumen from incubation measurements weighted according to the rate of passage[J].Agriculture Science Camb,1979,（92）:499-503

[5]王銀山,曲立江,羅鵬.葡萄渣在動物飼料中的研究概況[J].新疆畜牧業(yè),2016，(4):13-15.

[6]汪曉娟,李發(fā)弟,趙棟，等.葡萄渣對人工瘤胃發(fā)酵的影響[J].中國草食動物科學,2013,(04):23-27.

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[8]Mc Sweeney,C S,Palmer B,Mc Neill D M,Krause D.Microbialinteractions with tanninsnutritional consequences for ruminants.［J］.Animal Feed Science and Technology.2001,（91）:83-93.

[9]Khazaal K A,Parissi Z,Tsiouvaras C,et al.Assessment of phenolis-related antinutritive levels using the In Vitro gas production technigue：a comparison between different types of polyvinylpolyrrolidone or polyethylene glycol[J].Journal of Science Food Agriculture,1996,（71）:405-414.

[10]張曉慶,李勇,李發(fā)弟,等.紅豆草單寧含量對綿羊養(yǎng)分消化率及氮利用的影響[J].畜牧獸醫(yī)學報,2009,40 (3):356-362.

[11]潘發(fā)明,李發(fā)弟,郝正里,等.茶渣單寧含量對綿羊養(yǎng)分消化利用與氮代謝參數(shù)的影響[J].畜牧獸醫(yī)學報,2012,43(1):71-81.

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[13]Pellikaan W F,Stringano E,Leenaars J,et al.Evaluating effects of tannins on extent and rate of in vitro gas and CH4production using an automated pressure evaluation system(APES)[J].Animal Feed Science &Technology,2011,166-167(7):377-390.

[14]趙棟.葡萄渣單寧對綿羊養(yǎng)分消化代謝和瘤胃發(fā)酵的影響[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學,2013.

Effects of Grape Residue on Rumen Fermentation Parameters,Gas Parameters and Rumen Microbial Protein Synthesis

ZHANG Li-li*，WANG Lin，TIAN You-juan，DING Liang-long，SHI Xin，LI Ming，KE Xiao-rong
（College of Agriculture,Ningxia University,Ningxia,Yinchuan 750021，China）

in vitro gas production was used to determinate the grape residue adding concentration on the effects of rumen fermentation parameters and methane production.Results show thatcompared with the control group,the total volatile acid concentration decreased significantly in 6%,add 12%group (P<0.05). compared tocontrol group,6%,3%adding group acetate/propionate ratio decreased significantly in 12% adding group(P<0.05).compared with the control group,the amount of microbial protein synthesis and biosynthesis of micro the efficiency was significantly lower in 6%,add 12%adding group(P<0.05).compared with the control group,methane production significantly reduced in each 2adding group (P<0.05),according to the cultivation of dry matter calculation substrate,which significantly reduced in 6%,12%adding group(P< 0.05).Compared with the control group,rumen dry matter degradability significantly reduced in 12%adding group(P<0.05).Compared with the control group,the ruminal protein degradation rate (P<0.05)was significantly decreased in 6%and 12%adding group(P<0.05).

in vitro gas production；grape residue；rumen fermentation；methane

S816

A

1003－6377（2017）05－0033-05

國家級大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目（201510749025）

張力莉（1976-），女，副教授，研究方向為灘羊肉質(zhì)調(diào)控與飼料資源開發(fā)利用。E-mail：zhanglilinx@126.com

2017-07-03，

2017-07-20