穿心莲药渣和甜叶菊渣对羊瘤胃体外发酵的影响

何 力，计少石，张志红，王东升，郭礼荣，张国华，丁建南*

（1.江西省科学院生物资源研究所，江西南昌 330000；2. 赣州市畜牧研究所，江西赣州 341000）

穿心莲药渣和甜叶菊渣对羊瘤胃体外发酵的影响

何 力1，计少石1，张志红1，王东升1，郭礼荣2，张国华1，丁建南1*

（1.江西省科学院生物资源研究所，江西南昌 330000；2. 赣州市畜牧研究所，江西赣州 341000）

本试验采用体外产气法初步分析穿心莲药渣和甜叶菊渣对羊瘤胃体外发酵过程中各参数的影响，旨在研究该植物源性有机废渣能否应用于反刍动物饲料。瘤胃液取自8头装有永久性瘤胃瘘管的健康湖羊，负对照组未添加发酵底物，正对照组分别添加8 g/L的大豆秸、穿心莲药渣和甜叶菊渣，每个处理设4个重复。结果表明：经过24 h体外发酵后，穿心莲药渣组和甜叶菊渣组甲烷（CH4）产量较大豆秸组显著降低（P ＜ 0.05），有利于温室气体减排，穿心莲药渣和甜叶菊渣可刺激瘤胃微生物的生物代谢活动，促进氨态氮（NH3-N）向微生物蛋白（MCP）转化，穿心莲药渣组和甜叶菊渣组的MCP含量比大豆秸组有显著提高（P＜0.05），分别提高了33.33%和33.04%；甜叶菊渣促进了瘤胃中碳水化合物的发酵，与大豆秸相比挥发性脂肪酸产量（TVFA）提高了40.84%（P＜0.05），甜叶菊渣瘤胃体外发酵为典型的乙酸型发酵。综上可知，穿心莲药渣和甜叶菊渣具有较好的瘤胃厌氧发酵性能，可作为基料开发出较好的反刍动物饲料。

穿心莲药渣；甜叶菊渣；瘤胃体外发酵；湖羊

随着我国中药及植物提取物产业的发展，植物源性有机废渣日益增加，目前年排放量已达3 000万t。植物源性有机废渣的传统处理方法有焚烧、填埋、固定区域堆放等，这类处理方法不仅要投入大量的资金，而且也造成了资源的浪费和严重的环境污染[1]。

中药渣是中药材提取后所剩的残渣。我国对中草药的加工仅对其中某些有效成分进行了提取，受提取工艺的限制，提取率也不高，经过提取后的中药渣中除含有大量的粗蛋白、粗脂肪、纤维素、木质素、矿物质、氨基酸外，还含有油脂、糖类、维生素、常量元素和微量元素以及有机酸类等营养物质，此外还含有生物碱、多糖、萜类和挥发油、香豆素类、木脂素类、醌类、黄酮类、甾体及其苷类和鞣质等生物活性物质及一些未知的促生长物质，这些成分既可利用其特定效应，又能替代部分基础日粮，为充分利用中药渣资源开辟新的途径[2]。王尚荣[3]利用“催奶灵”中药渣饲喂奶牛，发现乳成分含量差异不显著，但产奶量差异极显著，经济效益可观。王向民[4]报道，在肉羊的饲粮中添加党参、黄芪5%的中药渣，可提高肉羊的日增重，降低饲养成本。霍清等[5]使用穿心莲药渣发酵制备饲料。目前，对甜叶菊渣的利用暂无可查的报道。

本研究通过瘤胃体外产气试验，评价穿心莲药渣和甜叶菊渣对瘤胃发酵参数的影响，为研制基于植物源性有机废渣的反刍动物饲料提供依据，以提升此类废弃物的资源化利用水平，变废为宝，消除污染，降低反刍动物的饲养成本，实现生态效益和经济效益双赢。

1 材料与方法

1.1 试验材料 穿心莲药渣和甜叶菊渣来自江西某药厂和甜叶菊加工厂，大豆秸购自某饲料厂。药渣、大豆秸经烘干粉碎储藏于干燥器内备用。分别测定穿心莲药渣、甜叶菊渣和大豆秸的粗蛋白（CP，GB/T 6432）、中性洗涤纤维（NDF，GB/T 20806）、酸性洗涤纤维（ADF，NY/T 1459）、粗脂肪（EE，GB/T 6433）、粗纤维（CF，GB/T 6434）、灰分（Ash，GB/T 463）；采用直接干燥法测定饲料中的干物质含量（DM），并通过上述结果计算出无氮浸出物（NFE）的含量。由表1可见，穿心莲药渣和甜叶菊渣营养成分总体接近大豆秸，但略逊于后者。

表1 供试材料的主要营养成分 %

1.2 瘤胃体外发酵试验设计 负对照组未添加发酵底物，正对照组添加大豆秸8 g/L，穿心莲组和甜叶菊组中分别添加8 g/L 穿心莲药渣和8 g/L甜叶菊渣，每个处理设4个重复。

1.3 体外培养 瘤胃液取自3只装有永久瘤胃瘘管的健康湖羊，各自抽取约300 mL瘤胃内容物后，置于保温瓶中，迅速运回实验室。将得到的瘤胃内容物经4层纱布过滤后，于39℃水浴中保温，并持续通入CO2保持其厌氧状态。使用140 mL血清瓶进行体外发酵，每个瓶中按照试验设计称取相应底物。并加入90 mL厌氧培养基，培养基按Menke等[6]的方法配制。以最短时间内用注射器向每个血清瓶中注入10 mL过滤的瘤胃液，放入39℃恒温培养箱中培养。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 甲烷和产气量 体外发酵12 h与24 h时测定甲烷（CH4）含量。CH4的含量使用GASBOARD-3200P沼气分析仪（武汉四方光电科学技有限公司）测定；经24 h体外发酵通过测定产气瓶的气压计算产气量。

1.4.2 发酵液参数测定 发酵结束后取20 mL发酵液，用梅特勒-托利多酸度计直接测定发酵液pH；取5 mL发酵液采用水杨酸钠-次氯酸钠比色法测定测定氨态氮（NH3-N），具体过程参照冯宗慈等[7]的方法；取20 mL保存于4℃冰箱的发酵液测定微生物蛋白（MCP）含量，参照Makkar等[8]分步离心法进行样品的预处理，采用考马斯亮蓝（G250）比色法进行测定。发酵结束后，采集5 mL发酵液，装入50 mL离心管内，在15 000×g下离心15 min。准确吸取上清液1 mL于2 mL离心管中，并加入250 μL 25%（质量体积比）的偏磷酸溶液充分混合，在15 000×g下再次离心15 min，吸取2 μL上清液，应用气相色谱仪测定挥发性脂肪酸（VFA）含量。

1.5 统计分析 数据采用Excel 2007软件进行记录整理，采用SPSS 18.0软件的Duncan's法进行方差比较，以P＜0.05作为差异显著性判断标准，试验结果用平均值±标准误表示。

2 结果分析

2.1 穿心莲药渣和甜叶菊渣营养成分分析 如表1所示，本试验的3种供试材料除CP含量大致相当外，其他营养成分均存在一定差异。EE在穿心莲药渣含量最高，在甜叶菊渣和大豆秸中的含量相似；甜叶菊渣和穿心莲药渣的CF含量相近，而大豆秸则较低；大豆秸的NDF高于穿心莲药渣，其ADF低于大豆秸，而甜叶菊渣的2类纤维均显著低于大豆秸和穿心莲药渣；大豆秸NFE显著高于穿心莲药渣和甜叶菊渣；Ash在大豆秸中含量最低。

2.2 穿心莲药渣和甜叶菊渣对羊瘤胃体外发酵的CH4和产气量影响 从表2可以看出，体外培养12 h后不同处理组的气体中CH4含量不同。空白组CH4含量最低，仅为0.55%。穿心莲药渣组和甜叶菊渣组的CH4含量比空白组显著提高，分别为3.33%、3.20%（P ＜ 0.05），2个组间差异不显著（P ＞ 0.05），但2个组均显著低于大豆秸组的CH4含量（P ＜0.05），大豆秸组的CH4含量为4.53%。24 h后空白组CH4含量仍最低，为0.82%。穿心莲药渣组的CH4含量显著高于空白组（P ＜ 0.05），但显著低于甜叶菊渣组（P ＜ 0.05），而甜叶菊渣组依然显著低于大豆秸组（P ＜0.05）。

不同处理方法下体外培养瘤胃产气量不同。比较24 h产气量，空白组产气量最低，添加穿心莲药渣的产气量比空白组提高了131.25%（P ＜ 0.05）。添加甜叶菊渣的产气量比空白组提高了150.00%（P ＜0.05）。添加大豆秸的产气量分别比穿心莲药渣组和甜叶菊渣组高了29.72%和20.00%（P ＜ 0.05）。

2.3 穿心莲药渣和甜叶菊渣对羊瘤胃体外发酵MCP和NH3-N的影响 由表3可见，24 h发酵结束后，空白对照组MCP最低，大豆秸组的MCP含量比空白对照组显著提高47.34%（P ＜ 0.05）；穿心莲药渣组和甜叶菊渣组的MCP含量比大豆秸组分别显著提高了33.33%和33.04%（P ＜ 0.05），但2个组间差异不显著（P ＞ 0.05）。

24 h发酵结束后，空白对照组和大豆秸组的NH3-N含量显著高于穿心莲药渣组和甜叶菊渣组（P＜0.05）；空白对照组与大豆秸组、穿心莲药渣组与甜叶菊渣组间差异均不显著（P ＞ 0.05）。

2.4 穿心莲药渣和甜叶菊渣对羊瘤胃体外发酵pH的影响 如表3所示，在24 h发酵结束后，各组培养液的pH均在6.4～6.6，空白对照组和甜叶菊渣组显著高于大豆秸组和穿心莲药渣组（P ＜ 0.05），空白对照组与甜叶菊渣组、大豆秸组与穿心莲药渣组组间无显著差异（P ＞ 0.05）。

2.5 穿心莲药渣和甜叶菊渣对羊瘤胃体外发酵VFA产量的影响 24 h发酵结束后，各处理组丁酸的产量均无显著差异（P ＞ 0.05），但甜叶菊渣组的乙酸产量显著高于其他组（P ＜ 0.05）。甜叶菊渣组总挥发性脂肪酸（TVFA）显著高于其他组（P ＜ 0.05），其他各组间无显著差异（P ＞ 0.05）。甜叶菊渣组的丙酸产量则显著低于大豆秸组和穿心莲药渣组（P ＜0.05）（表4）。

3 讨 论

3种供试材料的营养成分各有特点，其中大豆秸NDF显著高于穿心莲药渣和甜叶菊渣，饲料中NDF含量高，适口性好，消化率高，是动物能量的主要来源[9]，所以用作反刍动物饲料就可溶性碳水化合物含量和适口性而言，大豆秸略优。

在瘤胃发酵过程中，产气量越高，瘤胃内的发酵活动越剧烈，对反刍动物的促进作用越明显[10]。本试验中，24 h发酵结束后，穿心莲药渣组和甜叶菊渣组的产气量均显著低于大豆秸组，可能是因为穿心莲药渣和甜叶菊渣的可溶性碳水化合物含量不如大豆秸。

从本试验12 h和24 h发酵气体CH4含量来看，穿心莲药渣和甜叶菊渣的CH4产生量均显著低于大豆秸，反刍动物瘤胃发酵产生CH4会造成饲料总能8%～12%的损失[11]，而且反刍动物排放的CH4会加剧全球温室效应，其贡献率为1.8%～14.8%[12]，其作为反刍动物饲料基料可提高饲料能的利用效率，同时可以减少温室气体CH4的排放，改善环境[13]。

表2 不同处理方式下体外发酵12 h和24 h的CH4含量及24 h产气量

表3 不同处理方式24 h体外发酵后MCP含量、NH3-N含量及pH

表4 不同处理方式体外发酵24 h VFA 产量比较

MCP是反刍动物最主要的氮源供应者，可以提供动物蛋白营养需求量的40%～80%[14]。本试验中，体外培养24 h后，穿心莲药渣组和甜叶菊渣组的MCP浓度要显著高于大豆秸组；NH3-N浓度相反。瘤胃中碳水化合物发酵的主要产物是乙酸、丙酸、丁酸等VFA，它们是反刍动物主要的能量来源及合成乳脂肪和体脂肪的原料。对比各试验组24 h的TVFA浓度，可知穿心莲药渣组TVFA略高于大豆秸组，而甜叶菊渣组TVFA的浓度显著高于穿心莲药渣组和大豆秸组。从乙酸/丙酸（A/P）来看，甜叶菊渣A/P高于3，为典型的乙酸型发酵。杨文艳等[15]在绵羊饲粮中添加刺五加提取物，结果表明刺五加显著降低瘤胃NH3-N浓度，显著提高TVFA浓度和A/P的值，研究结果与本文相同，其原因可能是穿心莲药渣和甜叶菊药渣可以刺激瘤胃微生物的生物代谢活动，促进MCP的合成，穿心莲药渣和甜叶菊药渣中黄酮类物质或皂甙等活性成分可以减少瘤胃内原虫数量，改变瘤胃微生态环境，使瘤胃内纤维分解菌数量增加，有利于纤维物质在瘤胃内的分解。其具体作用机理尚需进一步试验研究。

瘤胃液pH是反映瘤胃内发酵状况的一项综合指标。瘤胃微生物以瘤胃为其直接的生长环境，pH过高或过低对其正常生长、发育及发酵均有不利的影响。通常认为正常的瘤胃pH变化范围为6～7，当pH低于6时，纤维分解菌和原虫数量将减少，饲粮中纤维素和蛋白质的降解率就会降低[16]。本试验24 h发酵后，瘤胃液pH均在正常范围内，结果表明，穿心莲药渣和甜叶菊渣均不会对瘤胃pH造成不利影响。

4 结 论

本研究结果显示，穿心莲药渣和甜叶菊渣可减少瘤胃发酵过程中CH4的产生，有利于温室气体减排；可刺激瘤胃微生物的生物代谢活动，促进NH3-N向MCP转化，加快MCP的合成；甜叶菊渣促进了瘤胃中碳水化合物的发酵，可提高能量利用率和VFA产量；甜叶菊渣的瘤胃体外发酵为典型的乙酸型发酵。

综上所述，穿心莲药渣和甜叶菊渣具有较好的瘤胃厌氧发酵性能，可作为基料开发出较好的反刍动物饲料。

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：10.19556/j.0258-7033.2017-07-086

2016-10-31；

2017-02-07

国家支撑计划课题（2012BAD39B05-4）；国家自然科学基金项目（31260556）；国家自然科学基金项目（3146061 4）；江西省发明专利产业化技术示范项目（20143BBM26046）作者简介：何力（1984-），男，湖北仙桃人，助理研究员，从事反刍动物瘤胃微生态研究，E-mail：75220560@qq.com

* 通讯作者：丁建南，研究员，博士生导师，E-mail：jiannan ding@yahoo.com.cn