饲用丝兰原料及产品对氨气和氨态氮的影响

龚阿琼， 胡骏鹏， 戴晋军，王建林， 方璧君

（安琪酵母股份有限公司，湖北宜昌 443003）

近年来随着我国畜牧业迅速发展，大型规模化养殖场占比超70%，养殖环境的污染问题日益显现，尤其是养殖臭气的超标排放严重威胁人畜健康、污染绿色环境。因此减少养殖臭气的排放对保护环境和绿色养殖具有重要意义。李万军等（2012）研究表明，在日粮中添加不同除臭原料（益生菌、酶制剂、植物提取物、蒙脱石、沸石和膨润土等）有助于减少氨气等有害气体产生，进而减少臭气，但是动物产生的臭味气体是多组分的混合物，除了氨气之外，还有硫化氢、吲哚、粪臭素等。李振（2012）发现，常用去除臭味的方法有遮盖法、吸附法、化学法、溶剂溶解法、催化分解法、生物法等几类，遮盖法是通过香精掩盖异味，不能从根本上祛除气味；化学法是使恶臭分子和特定物质发生化学反应，生成无臭物质，是目前用于养殖和环境最有效的除臭方法。一般情况下可以用NH3的浓度表示臭气含量，本研究通过对比几种常见除臭原料与NH3的结合能力，并对市售几款除臭产品进行效果评价，为其在养殖除臭减排应用中提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 蒙脱石A：吸蓝量35 g/100 g；蒙脱石B：吸蓝量39 g/100 g。

酵母细胞壁：甘露寡糖21.6%。

丝兰粉A：B50值（mg）≤4；丝兰粉B：B50值（mg）≤6；丝兰粉C：B50值（mg）≤10，总皂角苷≥25 mg/g。

市售产品A：总皂苷含量≥60%；市售产品B：天然类固醇萨洒皂角苷含量≥12%；市售产品C：B50值（mg）≤15；市售产品D：天然类固醇萨洒皂角苷含量≥18%，B50值（mg）≤6。

磷酸盐-EDTA缓冲溶液：将5 g EDTA溶于200 mL 0.1 mol磷酸氢氧化钠溶液中，用氢氧化钠溶液调节pH至7.0，加水至500 mL。

0.5 mmol硫酸铵溶液：按上述方法将0.33 g硫酸铵稀释溶解在500 mL磷酸盐-EDTA缓冲溶液中。

硝基酚：苯酚5 g、硝普苷0.025 g，加水至500 mL，避光保存。

次氯酸钠溶液:用350 mL水稀释2.5 g氢氧化钠，加入1.35 mL次氯酸钠溶液（使氯浓度为6%~6.5%），再加水至500 mL。

1.2 试验方法与设计

1.2.1 原料理化指标评估

1.2.1.1 吸氨量评估 吸氨量采用GB/T 21695-2008饲料级沸石粉中方法检测。

1.2.1.2 B50值测定 称取样品1.0 g，加入磷酸-EDTA缓冲液10 mL，超声20 min使其充分溶解，降至室温，离心后得上清液。

准备5个具塞试管，分别加入样品和0.5 mM的硫酸铵和水。具体剂量见表1。再准备5个具塞试管，分别加入样品、磷酸-EDTA和水。具体剂量见表2。

表1 样品反应体系 μL

表2 空白反应体系 μL

依次在上述各试管中加入以下试剂：硝基酚溶液1.0 mL、次氯酸碱溶液1.0 mL、水5.0 mL，混匀后在室温下静置45 min，于紫外-可见分光光度计640 nm波长处，以水作为空白对照检测吸光值。记录每个试管的吸光值，用反应组的吸光值减去相应空白组的吸光值，1号试管不含产品为100%的自由氨浓度，其他4个试管内的自由氨浓度计算方法见表3。

表3 自由氨浓度计算方法

以氨浓度为纵坐标Y，以产品用量为横坐标X，绘制曲线得出方程，B50值表示当自由氨浓度降至原来50%时，产品的使用量，将50%带入方程所得的值即为B50值。

1.2.1.3 皂苷含量测定 准备材料如下：

标品溶液：精密称取六水氯化钴约0.6 g，置25 mL量瓶中，加水使溶解，用水定容，摇匀即得；空白溶液（以水为空白溶液）。

样品溶液：精密称取样品约300 mg，置于25 mL量瓶中，加入适量甲醇后超声波振荡20 min，冷却至室温；用甲醇稀释至刻度后过滤，精密吸取滤液2 mL于具塞试管中，精密加甲醇3 mL、改良对二甲氨基苯甲醛溶液5 mL，密塞，摇匀，于（58±2）℃水浴中加热2 h，水浴完毕后迅即冷却至室温；空白溶液：以甲醇代替样品溶液，同法处理即得空白溶液。使用紫外-可见分光光度计，于515 nm波长处测定吸光度值。

1.2.2 产品应用效果评估 选取25只体重相近、健康状况良好的1.5岁左右泰迪公犬，按体重相近原则，随机分为5个处理组，分别为对照组、试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组，每个处理组5个重复，每个重复1只犬。基础日粮配方及营养水平参照美国NRC《犬猫营养需要（2006）》标准，试验预饲期1周，正式试验3周，共28 d。

1.2.2.1 粪样气味 参考汪开英等（2009）方法对粪样气味进行登记评分，评分详细等级如下：0分，无臭；1分，能稍微感觉到极弱臭味（检测阈值浓度）；2分，能辨别何种气味的臭味（确认阈值浓度）；3分，能明显嗅到臭味；4分，强烈臭味；5分，强烈恶臭气味，让人感到恶心、头疼甚至呕吐。每个粪样由5人进行盲评打分，取平均值为最终粪样气味分数。

1.2.2.2 粪便中氨态氮含量测定 参考蒲万霞（2008）靛酚蓝-分光光度法测定粪便中氨态氮的含量。

表4 试验分组

1.3 考察指标

1.3.1 吸氨量 该指标是蒙脱石、丝兰提取物、丝兰粉作为饲料原料必须标识的，是衡量除臭产品原料的基本指标。

1.3.2 B50值 该指标是用来衡量丝兰类原料及产品结合氨气的能力，即测定结合50%的氨气所需要的丝兰类物质的重量。

1.3.3 皂苷 该指标是目前衡量丝兰有效成分的多少，是丝兰类原料及产品效果推广的必需指标。

1.3.4 应用效果 饲养试验在洁净良好的动物房中完成。试验期保持通风良好，维持室温在25~32℃；每只试验犬单独饲养在饲养笼中，并于每天下午在室内空地自由活动，18：00准时定量饲喂。每周作为一个试验周期，最后一天收集新鲜粪便，进行气味评分，均放入－20℃冰箱中保存待测。

1.4 数据处理与统计分析 采用SPSS 19.0统计软件进行t检验分析，数据结果以“平均值±标准偏差”的形式表示。

2 结果与分析

2.1 吸氨量 由表5数据可以看出，蒙脱石的吸氨量处于显著领先地位；仅通过对本试验中的丝兰样品数据分析，推测可能是丝兰产地不同导致国内外产品的吸氨量有区别；市售三款产品吸氨含量均低于墨西哥产丝兰粉A和丝兰粉B，市售产品D的吸氨量略高于市售其他三款产品。

表5 不同除臭原料及产品的吸氨量mmol/100 g

鉴于酵母细胞壁不含有蒙脱石和丝兰成分，考虑到检测成本，因此对酵母细胞壁的B50值和皂苷含量不予评估。

2.2 B50值 由表6数据可以看出：B50值作为丝兰原料的特有指标，具有明显区分效果，以丝兰粉为参照，可以推测出市售产品中丝兰含量；蒙脱石原料吸氨值虽然高，但与氨气的结合力较弱。

表6 不同除臭原料及产品的B50值mg

2.3 皂苷含量 由表7数据可以看出，墨西哥产地丝兰粉A和丝兰粉B总皂角苷含量都超出100%，推测可能是丝兰种属或国内换算系数不适用于国外丝兰原料；可以通过天然类固醇萨洒皂角苷含量对比国内外含有丝兰成分的除臭物质，结合B50值可以大致推测出市售产品中丝兰的含量。

表7 不同除臭原料及产品的皂苷含量%

由于市售除臭产品多为复合物，不适用于与丝兰原料做应用效果对比，结合动物养殖情况和考虑到应用评估成本，只开展市售产品系列在动物上的应用评估。另考虑检测成本，不再评估蒙脱石类矿物原料的皂苷含量。

2.4 产品应用效果

2.4.1 市售除臭产品对粪样气味的影响 由图1可以看出，与对照组相比，试验Ⅳ组在第1周采样粪样的气味上无显著性变化；在第2、3和4周粪样中气味显著下降，说明含有丝兰成分的除臭产品发挥作用需要一定量的累积。

图1 市售除臭产品对粪样气味的影响

2.4.2 市售除臭产品对粪样中氨态氮含量的影响由表8可以看出，与对照组相比，试验Ⅰ组在第2周粪样中氨态氮含量有下降趋势但不显著，在第3和4周粪样中氨态氮含量显著下降；试验Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ组第2、3和4周粪样中氨态氮含量显著性下降，Ⅳ组下降尤其明显。

表8 市售除臭产品对粪样氨态氮含量的影响%

3 讨论

3.1 吸氨量 吸氨量是丝兰粉、蒙脱石、沸石粉作为饲料原料必须标识的指标，鉴于此，本试验首选该指标作为除臭原料评估项。史明雷等（2013）研究发现，蒙脱石是一种层状硅铝酸盐矿物质，改性后其层间孔隙增多，吸附能力增强，有助于改善畜禽胃肠道健康、提高养分消化率和减少氨气生成。李永飚等（2005）研究发现，pH和温度对吸氨量有一定的影响；粒径和离子的变化对吸氨量有线性关系；且吸氨量随着起始浓度的增加而增加，达到一定峰值后，吸附量增加的速率趋缓；从本试验数据中明显可以看出，不同种类的原料吸氨值差别较大，推测与各原料与氨的结合作用机理不同有关。

3.2 B50值及皂苷含量B50值为结合50%的氨气所需要的丝兰重量，该指标和皂苷含量都是丝兰类原料的特有指标。张会萍等（2015）认为，丝兰提取物富含皂苷、多酚和多糖等活性物质，具有提高畜禽生长性能、缓解氧化损伤和减少氨气排放等功能。苏俊玲等（2015）认为，丝兰的主要活性成分是丝兰皂苷、丝兰酚、多糖，皂苷作为一种脲酶抑制剂，可以将含氮物质降解生成氨气。丝兰提取物中的大分子和活性基团可以吸附氨气分子；多酚类物质可以结合氨基；多糖可以促进微生物利用氨气合成菌体蛋白，一方面减少氨气生成，另一方面增加氨气的消耗利用，减少臭气中氨含量。

3.3 各市售产品应用效果评估 犬粪便中的气味主要是由日粮代谢产物产生的吲哚、粪臭素、硫化氢、氨气等物质决定，即粪样气味越臭，在一定程度上说明臭味物质的含量越多。犬的肠胃处于病理状态或者消化不良时，也会对粪便的气味有影响，周学光等（2015）研究发现，丝兰属提取物能够降低封闭式妊娠母猪舍氨气浓度，改善猪舍环境。梁国旗等（2009）研究发现，丝兰提取物能够极大地减缓尿素氮分解和可溶性硫化物的产生，从而减少氨和硫化氢的散发。在本试验条件下，市售标注含有丝兰成分的除臭产品对犬粪样中的气味均有降低作用，尤其是市售产品D，这可能与其含有的丝兰成分有关。崔秀梅等（2011）研究发现，丝兰的作用机理在于其特殊的结构组成，能够在肠道内降低某些有毒有害气体的生成，另一方面，市售产品D中含有的甘露寡糖等成分作用于肠道微生物，使动物肠道内容物中的氨含量降低，从而间接改善了动物肠道内环境。

粪便中的氨态氮一般是指NH3和NH4+，氨的散发与氨态氮的含量有关，当NH3和NH4+的含量达到一定程度时，以氨气的形式散发出来，是人们闻到粪便的臭味之一。本次试验中，各市售标注含有丝兰成分的除臭产品都能够显著降低贵宾成犬粪样中氨态氮的含量，与陈华洁等（2006）的研究结果基本一致，并且与A产品、B产品相比，市售产品D出现效果的时间更早。王建辉等（2005）研究表明，丝兰属提取物能够帮助肠道内某些微生物利用氨气合成蛋白等代谢产物，使排泄物中的氨态氮含量降低，持续饲喂这些含有丝兰成分的除臭产品，必然使得动物肠道微生物持续累加这种效果，因此本试验中随着添加各产品日粮时间越久，粪样中的氨态氮含量也越低。

随着宠物市场的扩大，近年来对宠物除臭产品的需求量也不断增加，市场潜力巨大。由于不同类型除臭产品原料对臭气成分中不同物质的作用能力不同，在开发除臭产品时可以根据不同原料的作用原理和特点，选择多种安全、有效的原料复配使用，同时结合宠物臭味的来源，加入具有抑菌作用的成分，从源头上控制异味的产生，使除臭效果更理想。