葡萄残渣对体外瘤胃发酵与甲烷生成的影响

张力莉，王 琳，田有娟，丁良龙，史 鑫，黎 明，柯小荣

（宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021）

葡萄残渣对体外瘤胃发酵与甲烷生成的影响

张力莉*，王 琳，田有娟，丁良龙，史 鑫，黎 明，柯小荣

（宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021）

采用体外产气法研究了葡萄残渣对体外瘤胃发酵参数与甲烷的影响试验，结果表明：6%、12%添加组与对照组相比，总挥发性脂肪酸浓度显著降低(P<0.05)；12%添加组与对照组、6%、3%添加组相比，乙酸/丙酸比例显著降低(P<0.05)；6%、12%添加组与对照组相比，微生物蛋白合成量以及微生物合成效率均显著降低(P<0.05)；各添加组与对照组比较，显著降低了体外瘤胃培养24 h产气量中甲烷的比例 (P <0.05)；按培养底物干物质计算，与对照组相比，6%、12%添加组显著降低了甲烷的生成量(P<0.05)。与对照组相比，12%添加组显著降低了体外饲料瘤胃干物质降解率(P<0.05)。6%、12%添加组与对照组比较，显著降低了体外饲料瘤胃粗蛋白降解率(P<0.05)。

体外产气；葡萄残渣；瘤胃发酵；甲烷

10.16863 /j.cnki.1003-6377.2017.05.007

1 材料与方法

1.1 试验设计

葡萄残渣来源于宁夏大学农学院葡萄与葡萄酒研究教育部工程技术中心的酿酒残渣，经过65℃经48 h烘干处理，粉碎通过1 mm筛。以干基形式与饲料（苜蓿∶玉米，70∶30）充分混匀，使葡萄残渣浓度分别达到0%、3%、6%和12%。然后以混合饲料作为培养底物，按照Menke（1979）进行体外瘤胃培养与产气试验[1]。

1.1.1 瘤胃液供体动物

选择4只体重接近的成年滩羊，开展瘤胃瘘管手术，进行护理，常规饲养管理为体外培养瘤胃液动物供体。

1.2 瘤胃发酵参数与分析

在培养24 h时间点，记录产气量，利用50 mL离心管收集每个注射器的培养物，并离心取上清液用于测定氨态氮、挥发性脂肪酸，分离沉淀物进行冻干处理用于测定瘤胃微生物嘌呤含量[2]。

1.3 气体采集与甲烷分析

在培养24 h时间点，记录产气量，用塑料注射器抽取玻璃注射器中培养发酵产生的气体，并记录体积（2 mL左右），利用气相色谱立即进行甲烷分析，采集方法及分析测定参考徐晓锋（2013）[3]。

1.4 尼龙袋降解试验

准确秤取5 g左右饲料样品，然后放入尼龙袋，用尼龙绳系紧，利用塑料软管一次性投入瘤胃，然后分别于2 h、4 h、6 h、8 h、12 h、24 h、36 h和48 h各培养时间点将尼龙袋取出，每次取出3个，用自来水冲洗1 h，在65℃下烘干48 h。选择3个尼龙袋（未投入瘤胃）用自来水冲洗1 h，计算t=0时间点的饲料瘤胃消失率[3]。指标测定参照Φrskov与McDonald（1979）模型进行计算（SAS，2003）[4]。

1.5 数据分析

数据初步整理后，利用SPSS 12.0软件邓肯氏多重比较分析，数据结果用平均值±标准差来表示。

2 结果与分析

2.1 添加葡萄残渣对体外瘤胃发酵参数的影响（见表1）

表1 添加葡萄残渣对体外瘤胃发酵参数的影响

从数据分析中可以看出，6%、12%添加组与对照组相比，总挥发性脂肪酸浓度显著降低 (P<0.05)；12%添加组与对照组6%、3%添加组相比，乙酸/丙酸比例显著降低(P<0.05)；6%、12%添加组与对照组比较，显著降低了瘤胃氨态氮浓度(P<0.05)；6%、12%添加组与对照组相比，微生物蛋白合成量显著降低(P< 0.05)；6%、12%添加组与对照组相比，微生物合成效率显著降低(P<0.05)。

2.2 葡萄残渣对体外瘤胃甲烷生成的影响（见表2）

表2 葡萄残渣对体外瘤胃甲烷生成的影响

从葡萄残渣添加对体外瘤胃甲烷生成的影响数据看出，各葡萄残渣处理组与对照组比较，显著提高了体外瘤胃培养24 h产气量(P<0.05)；各添加组与对照组比较，显著降低了体外瘤胃培养24 h产气量中甲烷的比例 (P<0.05)；按培养底物干物质计算，与对照组相比，12%、6%添加组显著降低了甲烷的生成量(P<0.05)。

2.3 葡萄残渣对体外瘤胃降解率的影响（见表3）

表3 葡萄残渣对体外瘤胃干物质与粗蛋白降解率的影响

从葡萄残渣对体外瘤胃降解率的影响数据可以看出，与对照组相比，12%葡萄残渣添加组显著降低了体外饲料料瘤胃干物质降解率 (P<0.05)。6%、12%添加组与对照组比较，显著降低了体外饲料料瘤胃粗蛋白降解率(P<0.05)。

3 讨 论

3.1 葡萄残渣对体外瘤胃发酵参数的影响

反刍动物的瘤胃微生物对碳水化合物发酵的终产物与动物内源性消化酶降解淀粉的终产物不同,不是葡萄糖而是挥发性脂肪酸。本研究6%、12%添加组与对照组相比，总挥发性脂肪酸浓度显著降低(P<0.05)，王银山等（2013）研究表明日粮中葡萄渣含量为16%可显著降低瘤胃挥发性脂肪酸[5]，汪晓娟等（2013）体外研究表明，在各个培养时间点，各添加组发酵培养物总挥发性脂肪酸显著低于对照组（P<0.05）[6]。瘤胃挥发性脂肪酸与反刍动物瘤胃营养以及瘤胃微生物有着密切的关系，通过本试验可以看出6%、12%葡萄残渣加水添平影响了瘤胃微生物对碳水化合物发酵，6%、12%添加组与对照组相比，微生物蛋白合成量显著降低(P<0.05)，微生物合成效率显著降低(P<0.05)。

在瘤胃挥发酸发酵模式方面，汪晓娟等（2013）研究表明乙酸/丙酸随着葡萄渣比例的增加变化趋势不同[6]，王银山等（2016）研究表明葡萄渣添加人工瘤胃发酵乙/丙比升高[5]，Pellikaa等（2011）试验表明5 mg/m L葡萄籽单宁提取物降低了瘤胃总挥发性脂肪酸浓度以及乙酸与丙酸比值[7]，本研究表明12%添加组乙酸/丙酸比例显著降低(P<0.05)。瘤胃挥发酸模式是反映瘤胃代谢的重要指标，葡萄残渣添加会影响瘤胃挥发酸发酵模式，但研究结果并不一致，这可能与试验所用体外培养底物来源及配比模式不同有关。

有研究报道，日粮中添加单宁含量为2.5%的葡萄渣，导致羊瘤胃中氨气生成减少[8]，王银山等（2016）研究表明12%的葡萄渣降低了粗蛋白的降解率和NH3-N浓度，本研究结果表明6%、12%添加组与对照组比较，显著降低了瘤胃氨态氮浓度(P<0.05)。瘤胃中微生物作用饲料蛋白质分解产生的氨是瘤胃微生物合成蛋白质的基本原料，而单宁对于瘤胃蛋白质降解具有一定的保护作用。与单宁结合的蛋白质在瘤胃pH5～7条件，在瘤胃微生物作用过程中比较稳定。Kha Zaa（1996）研究表明，单宁对饲料干物质的降解率影响显著，减少瘤胃产气量[9]。张晓庆（2010）和潘发明（2012）试验表明，饲粮中单宁含量对绵羊瘤胃氨氮浓度有显著影响[10,11]。葡萄残渣主要由高单宁含量葡萄籽与葡萄皮组成，在降低瘤胃氨生成方面具有一定作用。

3.2 葡萄残渣对体外瘤胃甲烷生成的影响

在反刍动物瘤胃微生物发酵过程中，以甲烷损失的能量占饲料总能的 2%～15%。减少甲烷生成对于提高反刍动物能量利用率具有重要意义。单宁能够降低瘤胃甲烷的产生。日粮中添加植物提取的单宁减少了反刍动物甲烷的排放[12]。Wilbert等试验表明，以白坚木、橡豌、葡萄籽等来源的单宁进行体外瘤胃培养试验，这些来源的单宁显著地影响了甲烷产生（P<0.05）[13]。本研究结果表明各葡萄残渣添加组与对照组比较，显著降低了体外瘤胃培养24 h产气量中甲烷的比例 (P<0.05)。不同品种酿酒葡萄残渣对瘤胃甲烷的抑制是否相同还需进一步研究。

3.3 葡萄残渣对体外瘤胃干物质与粗蛋白降解率的影响

王银山等（2016）研究结果表明，与对照组相比，12%的葡萄渣能够显著降低饲料蛋白在瘤胃中的降解[5]。汪晓娟等（2013）研究表明对照组粗蛋白降解率 极显著高于14%和 16%葡萄渣添加组（P<0.01）[6]。赵栋（2013）研究 15%葡萄渣添加组显著降低了蛋白质瘤胃降解率、提高了氮存留率[14]。 反刍动物日粮瘤胃降解蛋白与未降解蛋白的平衡程度不仅影响瘤胃微生物蛋白合成，也会影响氮利用效率[3]。添加单宁提取物或葡萄残渣等含单宁饲料源可用于平衡日粮RDP与RUP，提高氮的利用率，减少氮排放。本研究表明3%、6%添加组并未降低体外饲料料瘤胃干物质降解率(P<0.05)。6%、12%添加组与对照组比较，显著降低了体外饲料料瘤胃粗蛋白降解率(P<0.05)，综合比较日粮添加6%的葡萄残渣对于体外瘤胃发酵利用效率最好。

4 结 论

葡萄残渣添加量对于体外瘤胃发酵挥发酸模式、甲烷生成以及微生物蛋白合成效率均存在一定程度影响，综合体外饲料瘤胃干物质降解率和瘤胃粗蛋白降解率指标，添加6%的葡萄残渣对于日粮体外瘤胃发酵利用效率最好。

[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]张力莉,徐晓锋.体外产气法研究棉酚对瘤胃发酵的影响[J].中国饲料,2014,（21）:11-13.

[3]徐晓锋.缩合单宁与水解单宁对奶牛日粮氮利用影响及作用机制的研究[D].北京：中国农业大学,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]王银山,曲立江,罗鹏.葡萄渣在动物饲料中的研究概况[J].新疆畜牧业,2016，(4):13-15.

[6]汪晓娟,李发弟,赵栋，等.葡萄渣对人工瘤胃发酵的影响[J].中国草食动物科学,2013,(04):23-27.

[7]Pellikaan F W，Elisabetta S，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 and Technology，2011，（166/167）:377-390.

[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]张晓庆,李勇,李发弟,等.红豆草单宁含量对绵羊养分消化率及氮利用的影响[J].畜牧兽医学报,2009,40 (3):356-362.

[11]潘发明,李发弟,郝正里,等.茶渣单宁含量对绵羊养分消化利用与氮代谢参数的影响[J].畜牧兽医学报,2012,43(1):71-81.

[12]Puchala R,Min B R,Goetsch A L,et al.The effect of a condensed tannin-containing forage on methaneemission by goats.[J].Journal of Animal Science,2005,83(1):182-6.

[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]赵栋.葡萄渣单宁对绵羊养分消化代谢和瘤胃发酵的影响[D].兰州：甘肃农业大学,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

国家级大学生创新性实验计划项目（201510749025）

张力莉（1976-），女，副教授，研究方向为滩羊肉质调控与饲料资源开发利用。E-mail：zhanglilinx@126.com

2017-07-03，

2017-07-20