添加不同低聚糖复合物对苜蓿体外发酵影响的研究

■毛 浩 徐晓锋 王维兵 张 焘 朱匆匆 郭媛媛

（宁夏大学农学院，宁夏银川 750021）

低聚糖又被称为寡糖，一般由2～10个单糖组成，因聚合度较低，故被称为低聚糖。其特性与糖相似，但又不会被人体吸收，在进入人体后则有助于促进体内双歧杆菌的增殖。低聚糖的主要品种有低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚甘露糖、大豆低聚糖、水苏糖等，生产中也有一些低聚糖的复合物，如一些工业加工副产品（酵母糖蜜、菊粉和甜菜颗粒），它们大多数是由二糖和三糖以及其它一些低聚糖组成的复合物。研究发现，一些功能性寡糖添加能够促进反刍动物瘤胃发酵以及奶牛的产奶性能。但不同来源的低聚糖复合物在瘤胃中的发酵特性并不相同，这也导致了其添加对奶牛生产性能影响的不一致，因而有必要对不同来源低聚糖复合物的发酵特性进行研究。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验选取菊粉、甜菜颗粒和酵母糖蜜三种低聚糖复合物作为研究对象，根据日粮中添加水平的不同，每种低聚糖复合物设3个处理组，添加水平分别为0.75%、1.50%、3.00%，另设1个对照组(即不添加低聚糖复合物)，每个处理3个重复，体外产气试验重复3～4批。

1.2 瘤胃液供体羊及其饲养管理

选3只体况良好，体重为(25±1.0)kg，安装永久性瘤胃瘘管的滩羊供采集瘤胃液用。试验羊日粮配制参照中国美利奴羊饲养标准，即能量维持需要(M)为450 kJ/kg W0.75，蛋白质维持需要为 350 mg N/kg W0.75。按1.2倍能量维持需要的饲养水平饲喂。试验羊于试验前驱虫，单笼饲养，自由饮水，自由光照。

1.3 体外产气方法

①缓冲液配制：每升缓冲液中含Na2HPO41.43 g、KH2PO41.55 g、NaHCO38.75 g、NH4HCO31.00 g、Mg-SO4·7H2O 0.15 g、CaCl2·2H2O 3.3 g、MnCl2·4H2O 2.5 g、FeCl2·6H2O 0.2 g、CoCl2·6H2O 0.25 g、Na2S·9H2O 0.37 g。

②混合培养液的配制：瘤胃液采集时间为早晨饲喂前0.5 h，采集的瘤胃液立即放入保温瓶中带回实验室，用四层纱布过滤，持续充入CO2气体5 min，与缓冲液的配比为1∶2，然后迅速转移至已预热好并通有CO2的培养瓶内（1 000 ml），接注射器，记录初始读数，然后开始培养。

1.4 测定指标

1.4.1 产气量

从产气开始后，分别于2、4、6、8、12、24、48、72 h各时间点通过玻璃注射器记录一次产气量。

1.4.2 产气参数

根据Φrskov等(1979)[1]的产气模型，应用Neway curve-fitting程序（麦考利土地利用研究所，2004）计算产气参数。

Gp=a+b(1-e-ct)。

式中：Gp——产气量(ml)；

Gp24——24 h产气量(ml)；

a——快速发酵部分的产气参数；

b——慢速发酵部分的产气参数；

c——产气速率；

t——体外发酵时间。

1.4.3 发酵参数（pH值和VFA）

培养结束后取出玻璃注射器，将培养物无损失地转移至50 ml离心管中，利用酸度计测定培养液pH值，然后以4 000 r/min离心15 min，去除原虫和饲料大颗粒。上清液分析挥发性脂肪酸(VFA)，VFA测定用日本岛津GC-7A气相色谱仪以内标法进行测定，内标物为巴豆酸。

1.5 数据分析

饲料样品的产气量、产气参数、发酵参数运用Excell 2007和SPSS 11.5分别进行处理和Duncan's法多重比较。

2 结果与分析

2.1 添加不同低聚糖复合物对苜蓿体外瘤胃发酵产气量的影响（见图1）

图1 添加不同低聚糖复合物对苜蓿体外瘤胃发酵24 h产气量的影响

由图1可知，从体外瘤胃发酵24 h产气量可以看出，各水平低聚糖复合物添加组产气量均显著高于未添加组；同一低聚糖复合物，不同添加水平比较，随着添加水平的提高，产气量呈增加趋势；同一添加水平下，不同低聚糖复合物24 h时间点产气量比较，其中0.75%添加水平下，与对照组相比，菊粉组、甜菜颗粒组以及酵母糖蜜组分别提高8.81%、2.81%和21.23%，差异显著（P＜0.05）；1.5%添加水平下，与对照组相比，菊粉组、甜菜颗粒组以及酵母糖蜜组分别提高6.87%、9.71%和28.58%，差异显著（P＜0.05）；3%添加水平下，与对照组相比，菊粉组、甜菜颗粒组以及酵母糖蜜组分别提高42.67%、50.60%和58.33%，差异显著（P＜0.05）。三种添加水平下，均以酵母糖蜜添加组提高最明显（P＜0.05）。

2.2 添加不同低聚糖复合物对苜蓿体外瘤胃发酵产气参数的影响（见表1）

从表1可以看出，快速发酵部分的产气参数（a）比较，各水平低聚糖复合物添加组产气量均显著高于未添加组（P＜0.05），其中0.75%添加水平下，与对照组相比，菊粉组、甜菜颗粒组以及酵母糖蜜组分别提高38.16%、44.44%和18.65%，差异显著（P＜0.05）；1.5%添加水平下，与对照组相比，菊粉组、甜菜颗粒组以及酵母糖蜜组分别提高33.62%、44.44%和 22.00%，差异显著（P＜0.05）；3%添加水平下，与对照组相比，菊粉组、甜菜颗粒组以及酵母糖蜜组分别提高44.06%、11.19% 和67.56%，差异显著（P＜0.05），同一添加水平下，不同低聚糖复合物比较并未呈现出有规律的变化，同一低聚糖复合物，不同添加水平下比较也并未呈现出有规律的变化。慢速发酵部分的产气参数（b）比较，各水平低聚糖复合物添加组产气量均显著高于未添加组（P＜0.05），其中0.75%添加水平下，与对照组相比，菊粉组、甜菜颗粒组以及酵母糖蜜组分别提高3.74%、6.50%和28.61%，差异显著（P＜0.05），1.5%添加水平下，与对照组相比，菊粉组、甜菜颗粒组以及酵母糖蜜组分别提高11.26%、13.43%和54.52%，差异显著（P＜0.05）；3%添加水平下，与对照组相比，菊粉组、甜菜颗粒组以及酵母糖蜜组分别提高36.22%、19.65% 和87.44%，差异显著（P＜0.05）。同一添加水平下，不同低聚糖复合物比较并未呈现出有规律的变化。同一低聚糖复合物，不同添加水平比较，随着添加水平的提高，慢速降解参数（b）呈增加趋势。不同低聚糖复合物以及不同添加水平下，产气参数（c）差异不显著（P＞0.05）。

表1 添加不同低聚糖复合物对苜蓿体外产气参数的影响

添加不同低聚糖复合物对苜蓿体外瘤胃发酵参数的影响见表2。从表2可以看出，与对照组比较，各水平低聚糖复合物添加组pH值变化差异不显著（P＞0.05）；各水平低聚糖复合物添加组总挥发酸产量均显著高于未添加组（P＜0.05），其中0.75%添加水平下，与对照组相比，菊粉组、甜菜颗粒组以及酵母糖蜜组分别提高1.71%、5.23%和9.09%，差异显著（P＜0.05），1.5%添加水平下，与对照组相比，菊粉组、甜菜颗粒组以及酵母糖蜜组分别提高3.72%、8.26%和12.89%，差异显著（P＜0.05）；3%添加水平下，与对照组相比，菊粉组、甜菜颗粒组以及酵母糖蜜组分别提高7.75%、15.05%和19.82%，差异显著（P＜0.05）。同一添加水平下，不同低聚糖复合物比较，呈现出酵母糖蜜组＞甜菜颗粒组＞菊粉组；同一低聚糖复合物，不同添加水平下比较，随着添加水平的提高，总挥发酸产量呈增加趋势；不同低聚糖复合物以及不同添加水平下，乙酸与丙酸比例并未呈现出规律性变化（P＞0.05）。

表2 添加不同低聚糖复合物对苜蓿体外瘤胃发酵参数的影响

3 讨论

3.1 添加不同低聚糖复合物对苜蓿体外发酵产气量的影响

戈婷婷等研究表明，饲粮中添加果寡糖显著提高了锦江黄牛瘤胃微生物生长效率[2]。钟志勇研究表明，寡糖添加提高瘤胃液中纤维素酶、木聚糖酶和总脱氢酶活性[3]。本研究发现，不同来源以及不同添加水平的低聚糖复合物均提高了瘤胃发酵24 h产气量，尤其以酵母糖蜜添加效果最显著，说明不同添加水平的低聚糖复合物提高了微生物发酵活力。

3.2 添加不同低聚糖复合物对苜蓿体外产气参数的影响

多数研究结果报道，二糖的添加提高了奶牛瘤胃pH值[4-5]，对于三糖以上的寡聚糖对瘤胃pH值的影响则报道不一。Penner等（2007）报道，绵羊日粮中添加低聚半乳糖提高了瘤胃pH值[6]。肖宇等（2012）报道，甘露寡糖、半乳甘露寡糖、果寡糖、寡木糖和异麦芽糖低聚糖添加均降低了绵羊瘤胃pH值[7]。黄雅莉等（2012）报道，果寡糖添加并未影响水牛瘤胃pH值[8]。本研究结果表明，不同来源以及不同添加水平的低聚糖复合物均未显著影响瘤胃pH值。

DeFrain等研究认为，寡糖是纤维降解菌的重要能源原料，刺激该菌增长，进而产生大量丁酸和乙酸[9]。本研究表明，不同来源以及不同添加水平的低聚糖复合物均显著影响瘤胃乙酸和丙酸的产量，对乙酸发酵影响程度更大，但也有研究观点认为，瘤胃细菌直接利用寡糖进行增殖，不产生挥发性脂肪酸，瘤胃pH值不受影响[4，10]。

4 小结

近几年研究表明，寡聚糖对提高反刍动物的饲料能量利用率以及纤维降解有一定的潜力，但研究报道资料还较少，不同来源的低聚糖复合物在瘤胃中的发酵特性并不相同，这也导致了其添加对奶牛生产性能影响的不一致。本研究对不同来源低聚糖复合物菊粉、甜菜颗粒以及酵母糖蜜的发酵特性进行了研究，为奶牛生产中应用这些工业加工副产品等低聚糖的复合物提供有意义的参考。