1852 动物营养学报 25 卷长期系统研究壳聚糖对绵羊瘤胃发酵的较少所以, 本试验采用 Rusitec 系统 ( 体外研究长期系统 ), 旨在研究壳聚糖添加量对绵羊体外瘤胃发酵特性的影响, 为开发其作为具有降低瘤胃甲烷产量调控瘤胃内环境的绿色饲料添加剂提供理论依据 1 材料与方法 1.1 壳

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柳甫蒙
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1 动物营养学报 2013,25(8): ChineseJournalofAnimalNutrition doi: /j.issn x 应用 Rusitec 系统研究壳聚糖对体外瘤胃发酵特性的影响鞠九洲郭艳丽何玉鹏秦士贞郑琛 ( 甘肃农业大学动物科学技术学院, 甘肃省草食动物生物技术重点实验室, 兰州 ) 摘要 : 本试验应用 Rusitec 系统研究壳聚糖对体外瘤胃发酵特性的影响发酵体系由 400mL 瘤胃液 400mL 缓冲液 70g 瘤胃内容物和 20g 饲粮 ( 装于尼龙袋内, 精粗比为 40 60) 组成, 采用单因子完全随机设计将 Rusitec 系统的发酵罐分为 4 个处理, 壳聚糖的添加量分别为 0( 对照组 ) mg, 每个添加量 2 个罐, 重复进行 2 期试验, 即每个处理 4 个重复, 每个重复 1 个罐, 每期预试期 7d, 正试期 2d 检测甲烷产量产气量挥发性脂肪酸浓度及养分降解率的变化结果表明 :1) 与对照组相比, mg 组甲烷产量分别降低了 17.71% 31.67% 50.37%, 差异显著 (P<0.05) 2) 添加壳聚糖显著降低了各时间点乙酸和丁酸浓度以及乙酸 / 丙酸 (P<0.05), 显著提高了丙酸浓度 (P<0.05); 添加壳聚糖显著降低了总氮氨态氮尿素氮浓度 (P<0.05), 显著提高了微生物氮浓度 (P<0.05) 3) mg 组粗蛋白质降解率显著低于对照组 (P<0.05) 4) 甲烷产量, 总氮氨态氮尿素氮微生物氮乙酸丙酸和丁酸的浓度, 乙酸 / 丙酸以及粗蛋白质降解率与壳聚糖添加量间呈显著的线性关系 (P< 0.05) 由此可知, 壳聚糖能改变瘤胃微生物发酵模式, 提高发酵液丙酸浓度, 降低乙酸浓度, 减少甲烷生成, 提高能量利用, 同时减少蛋白质在瘤胃中的降解关键词 :Rusitec 系统 ; 壳聚糖 ; 甲烷 ; 瘤胃发酵中图分类号 :S826 文献标识码 :A 文章编号 : X(2013) 反刍动物瘤胃发酵过程中产生了大量甲烷, 在造成饲料能量损失的同时也促进了全球气候变暖所以, 减少反刍动物甲烷的产生和排放对动物生产和环境保护具有双重意义目前, 在反刍动物生产中, 被普遍采用的有效的甲烷抑制剂是离子载体, 包括莫能菌素拉沙里霉素和泰勒菌素等, 其中使用最广泛的是莫能菌素然而, 随着抗生素在动物生产中所造成的不良影响越来越被人们所重视, 其在生产中的应用已日益受到限制, 因此, 研究和开发具有抑制甲烷产生的绿色饲料添加剂就非常必要壳聚糖是由甲壳素脱乙酰基后生成的一种天然来源的碱性多糖, 主要来自海生动物, 如虾蟹等的外壳壳聚糖作为饲料添加剂, 在单胃动物上的研究和应用较多, 且被证实可提高猪和鸡的生长性能 [1] 养分代谢 [2-3] 抗氧化能力 [4] [2] 胃肠道环境和免疫功能等, 是一种安全无毒的饲料添加剂相对而言, 有关壳聚糖对反刍动物作用的研究较少已有的研究结果表明, 壳聚糖可促进瘤胃发酵向能量发酵的类型转变, 使丙酸浓度增加, 乙酸浓度减少, 甲烷产量减少 [5], 微生物蛋白质的合成和纤维的分解增加 [6], 改变瘤胃内菌群结构 [7], 提高奶牛生产性能免疫功能抗氧化能力, 改善后肠道菌群结构 [8], 以上研究多采用短期人工瘤胃系统, 而采用体外研究收稿日期 : 基金项目 : 甘肃省草食动物生物技术重点试验室开放基金 (GKLAB201002); 甘肃农业大学创新基金 (GAU CX1039); 甘肃省农业科技创新项目 (GNCX ) 作者简介 : 鞠九洲 (1986 ), 男, 辽宁沈阳人, 硕士研究生, 动物营养与饲料科学专业 E mail:jujiuzhou@yeah.net 通讯作者 : 郭艳丽, 教授, 博士生导师,E mail:guoyl@gsau.edu.cn

2 1852 动物营养学报 25 卷长期系统研究壳聚糖对绵羊瘤胃发酵的较少所以, 本试验采用 Rusitec 系统 ( 体外研究长期系统 ), 旨在研究壳聚糖添加量对绵羊体外瘤胃发酵特性的影响, 为开发其作为具有降低瘤胃甲烷产量调控瘤胃内环境的绿色饲料添加剂提供理论依据 1 材料与方法 1.1 壳聚糖壳聚糖 : 脱乙酰度 91%, 分子式为 (C 6 H 11 NO 4 ) n, 购自上海中秦化学试剂有限公司 1.2 试验设计试验采用单因子完全随机设计,Rusitec 系统的 8 个罐分为 4 个处理, 壳聚糖的添加量分别为 0 ( 对照组 ) 和 1500mg, 每个处理 2 个罐, 重复进行 2 期试验, 即每个处理 4 个重复, 每个重复 1 个罐 1.3 人工瘤胃装置及条件采用 Rusitec 人工瘤胃模拟装置 (R-S,Shina gawa, 日本 ) 缓冲液组成为 :NaHCO 3 9.8g Na 2 HPO 4 12H 2 O 9.3g NaCl0.47g KCl0.57g MgSO 4 2H 2 O0.12g CaC1 2 2H 2 O0.04g, 用蒸馏水定容至 1000mL 瘤胃液采自 6 只装有永久性瘤胃瘘管的萨福克和小尾寒羊杂交羯羊, 饲粮精粗比为 40 60, 粗饲料包括苜蓿和小麦秸, 精饲料包括玉米豆粕基础饲粮组成及营养水平见表 1 同时从瘤胃不同部位采集瘤胃内容物瘤胃液用 4 层纱布过滤, 边过滤边通入 CO 2, 过滤后将所有瘤胃液混合, 然后迅速加入事先装有 400mL 缓冲液的发酵罐中 ( 每个罐中的有效体积为 800mL) 瘤胃内容物用尼龙袋分装, 每个尼龙袋中装 70g, 投入已经将瘤胃液与缓冲液按 1 1 混合好的 8 个发酵罐内, 整个操作在 30min 内完成对饲粮 ( 组成与绵羊基础饲粮相同 ) 进行粉碎, 过 1mm 筛每个尼龙袋 ( 规格 7cm 13cm 孔径 100μm) 装 10g 于预试期第 1 天 09:00 在每个发酵罐中同时投入 2 袋 ( 即每罐中投入 20g), 然后每 48h 更换 1 袋工作条件 : 缓冲液流量为 0.39mL/min, 流出液口筛网孔径为 1.2mm, 搅拌机搅拌频率为每分钟 4~5 次, 发酵罐内温度为 39, 通入 CO 2 至厌氧环境, 参照 McDougal [9] 的配方, 缓冲液与瘤胃液按 1 1( 各 400mL) 添加 [10] 每期试验包括 7d 预试期和 2d 正试期于正试期第 1 天用集气袋收集 24h 的产气, 记录产气量后转移部分气体到采气袋中以备测定甲烷产量第 2 天, 于发酵后 h 经取样口采集发酵液, 装入加有 1 滴饱和 HgCl 2 溶液的样品管中, 立即测定 ph, 然后于 -20 冷冻保存, 以备其他发酵产物的测定收集发酵罐内尼龙袋食糜, 于 65 烘箱烘干, 粉碎, 待测粗蛋白质降解率和中性洗涤纤维降解率表 1 基础饲粮组成及营养水平 ( 风干基础 ) Table1 Composionandnutrientlevelsofthebasaldiet(air drybasis) % 原料 Ingredients 含量 Content 营养水平 Nutrientlevels 2) 含量 Content 玉米 Corn 干物质 DM 豆粕 Soybeanmeal 5.20 粗蛋白质 CP 苜蓿 Alfalfa 钙 Ca 0.83 小麦秸 Wheatstraw 磷 P 0.18 食盐 NaCl 0.70 消化能 DE/(MJ/kg) 9.99 预混料 Premix 1) 0.50 合计 Total ) 预混料为每千克饲粮提供 Thepremixprovidedthefolowingperkgofthediet:Fe25mg,Zn40mg,Cu8mg,I0.3mg, Mn40mg,Se0.2mg,Co0.1mg,VA940IU,VE20IU 2) 消化能为计算值, 其余为实测值 DEwasacalculatedvalue,whiletheothersweremeasuredvalues.

3 8 期鞠九洲等 : 应用 Rusitec 系统研究壳聚糖对体外瘤胃发酵特性的影响测定指标及方法产气量 : 用气体流量计 (DC-1,Shinagawa, 日本 ) 测定甲烷产量 : 用气相色谱仪测定 (6890N,Agi lent, 美国 ) 色谱柱 :AT.SE-30 毛细管柱 ( 中国科学院兰州化学物理研究所 ) 色谱条件 : 进样口温度 100, 氮气流量 1.7mL/min, 分流比为 15 1, 进样量 2μL, 恒温模式 (100 3min), 离子火焰检测器 (FID)250,FID 空气氢气和氮气流量分别为 mL/min 挥发性脂肪酸 (VFA) 用气相色谱仪测定 (6890N,Agilent, 美国 ) 色谱柱为 HP19091N- 213 毛细管柱 (Agilent, 美国 ) 色谱条件 : 进样口温度 220, 氮气流量 2.0mL/min, 分流比为 40 1, 进样量 0.6μL, 程序升温模式 (120,3min 然后 10 /min 至 180, 保持 1 min),fid 250,FID 空气氢气和氮气流量分别为 mL/min ph: 用酸度计 (phs-3c, 上海雷磁仪器厂 ) 测定总氮 : 用凯氏定氮法测定 [11] [12] 氨态氮 (NH 3 N): 按冯宗慈等改进的比色法测定尿素氮 : 用二乙酰 - 肟法测定, 试剂盒购自南京建成生物工程研究所微生物氮计算公式如下 : 微生物氮浓度 (mg/dl)= 总氮浓度 (mg/dl)- 氨态氮浓度 (mg/dl)- 尿素氮浓度 (mg/dl) 饲粮及残渣中粗蛋白质和中性洗涤纤维含量 [11] [13] 分别按照杨胜和 VanSoest 等的方法测定然后按下式计算粗蛋白质和中性洗涤纤维降解率 : 养分降解率 (%)=[( 饲粮养分含量 - 瘤胃食糜养分含量 )/ 饲粮养分含量 ] 数据统计分析试验数据采用 Excel 进行整理, 然后采用 SPSS16.0 统计软件的 one wayanova 进行单因素方差分析, 显著性水平为 0.05, 差异显著时用 Duncan 氏法进行多重比较 2 结果 2.1 壳聚糖添加量对体外瘤胃发酵甲烷产量的影响由表 2 可见, 添加壳聚糖显著降低了发酵的甲烷产量 (P<0.05),3 个壳聚糖组分别比对照组降低了 17.71% 31.67% 50.37%, 且 1500mg 组比 mg 组有进一步降低, 差异显著 (P>0.05); 随壳聚糖添加量增加, 甲烷产量呈显著的线性降低 (P<0.05) 添加壳聚糖对产气量无显著影响 (P>0.05) 表 2 壳聚糖添加量对体外瘤胃发酵甲烷产量的影响 Table2 Efectsofchitosansupplementallevelonmethaneproductionafterrumenfermentationinvitro ml/g 项目壳聚糖添加量 Chitosansupplementallevel/mg 甲烷产量 Methaneyield 8.02 a 6.60 b 5.48 b 3.98 c 0.42 <0.001 <0.001 产气量 Gasproduction 同行数据肩标不同小写字母表示差异显著 (P<0.05), 相同或无字母肩标表示差异不显著 (P>0.05) 下表同 Valuesinthesamerowwithdiferentsmalletersuperscriptsmeansignificantdiference(P<0.05),whilewiththesame ornoletersuperscriptsmeannosignificantdiference(p>0.05).thesameasbelow. 2.2 壳聚糖添加量对体外瘤胃发酵特性的影响由表 3 可见, 壳聚糖添加量对发酵液 ph 无显著影响 (P>0.05) 由表 4 可见, 与对照组相比, 添加壳聚糖显著降低了不同时间点乙酸浓度 (P<0.05); 且在 h 均为 mg 组比 500mg 组进一步显著降低 (P<0.05), 而 1000 和 1500mg 组间无显著差异 (P>0.05) 添加壳聚糖显著提高了不同时间点丙酸浓度 (P<0.05); 在 h,1000 和 1500mg 组均显著高于对照组 (P< 0.05); 在 12h,1500mg 组显著高于 500 和 1000 组 (P<0.05), 对照组 500 和 1000mg 组间无显

4 1854 动物营养学报 25 卷著差异 (P<0.05) 添加壳聚糖显著降低了 0 6 9h 的乙酸 / 丙酸 (P<0.05); 在 0h,1500mg 组显著低于对照组 (P<0.05); 在 6 9h, mg 组均显著低于对照组 (P<0.05), 而与 500mg 组无显著差异 (P>0.05) 添加壳聚糖显著降低了丁酸浓度 (P<0.05); 在 0 9h,500mg 组显著低于对照组 (P<0.05),500 和 1000mg 组无显著差异 (P>0.05),1500mg 组比 500 和 1000mg 组进一步显著降低 (P<0.05); 在 h,1000mg 组显著低于对照组和 500mg 组 (P<0.05),1500mg 组较 1000mg 组进一步显著降低 (P <0.05) 总挥发性脂肪酸除了 1000mg 组在 9h 显著低于对照组 (P<0.05) 外, 其余各壳聚糖组在各时间点与对照组均无显著差异 (P>0.05) 乙酸丙酸丁酸浓度及乙酸 / 丙酸与壳聚糖添加量间均呈显著的线性关系 (P<0.05) 表 3 壳聚糖添加量对体外瘤胃发酵发酵液 ph 的影响 Table3 EfectsofchitosansupplementallevelonfermentationfluidpHafterrumenfermentationinvitro 采样时间壳聚糖添加量 Chitosansupplementallevel/mg P 值 Samplingtime/h P value 表 4 壳聚糖添加量对体外瘤胃发酵挥发性脂肪酸浓度的影响 Table4 EfectsofchitosansupplementallevelonVFAconcentrationsafterrumenfermentationinvitro 项目采样时间 Sampling time/h 壳聚糖添加量 Chitosansupplementallevel/mg 乙酸 Aceticacid/% 丙酸 Propionic acid/% 乙酸 / 丙酸 Aceticacid/ propionicacid 丁酸 Butyricacid/% a b b b a b c c 0.62 <0.001 < a b c c 0.74 <0.001 < a b c c 0.95 <0.001 < a b c c 0.76 <0.001 < c bc ab a 0.58 <0.001 < c bc b a 0.60 <0.001 < b b a a < c c b a 0.58 <0.001 < b b ab a a 3.42 a 3.14 ab 3.03 b a 3.45 ab 3.35 b 2.98 b < a 3.53 ab 3.17 b 3.09 b a b b 8.75 c 0.96 <0.001 < a a b 8.25 c 0.10 <0.001 < a a b 7.05 c 1.04 <0.001 < a b b 8.01 c 0.93 <0.001 < a ab b 8.11 c 0.89 <0.001 <0.001

5 8 期鞠九洲等 : 应用 Rusitec 系统研究壳聚糖对体外瘤胃发酵特性的影响 1855 续表 4 项目采样时间 Sampling time/h 壳聚糖添加量 Chitosansupplementallevel/mg 异丁酸 Isobutyric acid/% 异戊酸 Valericacid/% 总挥发性脂肪酸 TVFA/ (mmol/l) a ab b ab 由表 5 可见, 各时间点, 各壳聚糖组总氮氨态氮和尿素氮浓度均低于对照组, 微生物氮浓度均高于对照组总氮浓度随壳聚糖添加量增加而降低, 除 6h500mg 组与对照组差异不显著 (P> 0.05) 外, 其他各时间点, 各壳聚糖组均显著低于对照组 (P<0.05) 氨态氮浓度变化趋势与总氮浓度相似尿素氮浓度随壳聚糖添加量增加而降低, 在和 9h, 各壳聚糖组均显著低于对照组 (P<0.05),1000 和 1500mg 组在 6 9h 较 500mg 组进一步显著降低 (P<0.05),1500mg 组在 3h 显著低于 500mg 组 (P<0.05) 微生物氮浓度随壳聚糖添加量增加而升高, 不同时间点均为 1000 和 1500mg 组显著高于对照组 (P< 0.05),1500mg 组在 9h 较 1000mg 组进一步显著提高 (P<0.05) 总氮氨态氮尿素氮和微生物氮浓度均与壳聚糖添加量间呈显著的线性关系 (P<0.05) 2.3 壳聚糖添加量对体外瘤胃发酵养分降解率的影响由表 6 可见, 添加壳聚糖显著降低了粗蛋白质降解率 (P<0.05), 对中性洗涤纤维降解率没有显著影响 (P>0.05) 就粗蛋白质降解率而言, 1000 和 1500mg 组显著低于与对照组 (P< 0.05),1500mg 组较 1000mg 组进一步显著降低 (P<0.05) 粗蛋白质降解率与壳聚糖添加量间呈显著的线性关系 (P<0.05) 3 讨论相对于体外产气法等短期人工瘤胃系统,Rus itec 系统可以使发酵在比较长的时间 ( 几周 ) 内维持稳定状态, 以研究添加剂对瘤胃发酵的长期影响 [14], 从而更接近于体内试验, 更能说明问题反刍动物瘤胃发酵产生大量的甲烷, 同时产生大量的挥发性脂肪酸, 瘤胃中乙酸与丙酸浓度是影响甲烷产量的主要因素当瘤胃发酵有高比例乙酸产生时, 甲烷产量随之提高 ; 而当丙酸比例增高时, 甲烷产量降低 [15] 本试验发酵液中乙酸丙酸浓度, 乙酸 / 丙酸比以及甲烷产量的结果符合上述一般理论同时也从长期体外试验的结果说明, 壳聚糖有利于饲粮朝着丙酸发酵型进行, 从而提高饲料的能量利用效率, 减少能量损失和改善 [5,16-17] 环境污染与 Goiri 等的结果相似丁酸发酵也产生氢, 也是产生甲烷的前体, 但其量少于乙酸 [15] 本试验中丁酸浓度在各组间的变化与以上理论一致另外, 本试验中 1500mg 组甲烷产量乙酸和丁酸浓度显著低于 500 和 1000mg 组, 丙酸浓度显著高于 mg 组, 说明在有利于能量发酵和利用方面添加 1500mg 效果最好综合本试验与 Goiri 等的长期人工瘤胃系统试

6 1856 动物营养学报 25 卷验的结果似乎可以说明, 壳聚糖对瘤胃甲烷和挥发性脂肪酸的影响趋势不受饲粮精粗比 ( 本试验为 40 60,Goiri 等的试验为 50 50) 饲粮组成 ( 本试验精饲料为玉米和豆粕, 粗饲料为苜蓿干草和小麦秸 ;Goiri 等的试验精饲料为小麦玉米玉米粉小麦干酒糟及其可溶物豆粕甜菜糖蜜等, 粗饲料未苜蓿干草 ) 及瘤胃液来源 ( 不同的绵羊品种, 粗饲料为苜蓿干草 ) 的影响但确切结论还需要做更多更有针对性的研究才能得出表 5 壳聚糖添加量对体外瘤胃发酵氮浓度的影响 Table5 Efectsofchitosansupplementallevelonnitrogenconcentrationafterrumenfermentationinvitro mg/dl 项目采样时间 Sampling time/h 壳聚糖添加量 Chitosansupplementallevel/mg 总氮 Totalnitrogen 氨态氮 NH 3 N 尿素氮 Urinarynitrogen 微生物氮 Microbial nitrogen a 5.80 b 5.30 c 5.35 c 0.11 <0.001 < a 5.80 b 5.18 c 5.34 c 0.12 <0.001 < a 5.71 a 5.31 b 5.42 b 0.06 <0.001 < a 5.32 b 5.53 b 5.39 b 0.07 < a 5.66 b 5.34 c 5.31 c 0.09 <0.001 < a 3.99 b 3.04 c 2.88 c 0.24 <0.001 < a 3.72 b 2.80 c 2.75 c 0.16 <0.001 < a 3.86 ab 3.24 bc 3.14 c a 3.28 b 3.27 b 2.82 c 0.16 <0.001 < a 3.52 b 3.37 b 2.78 c 0.76 <0.001 < a 0.29 b 0.25 b 0.25 b 0.14 <0.001 < a 0.29 b 0.26 bc 0.22 c 0.15 <0.001 < a 0.28 b 0.24 c 0.22 c 0.16 <0.001 < a 0.31 b 0.26 c 0.24 c 0.13 <0.001 < a 0.30 ab 0.26 b 0.27 b b 1.53 ab 1.93 a 2.15 a < c 1.79 bc 2.17 ab 2.32 a < b 1.57 ab 1.92 a 2.06 a c 1.73 bc 1.90 b 2.26 a 0.08 <0.001 < b 1.52 b 2.03 a 2.26 a 0.11 <0.001 <0.001 表 6 壳聚糖添加量对体外瘤胃发酵养分降解率的影响 Table6 Efectsofchitosansupplementallevelonnutrientdegradationratesafterrumenfermentationinvitro % 项目粗蛋白质降解率 DegradationrateofCP 中性洗涤纤维降解率 DegradationrateofNDF 壳聚糖添加量 Chitosansupplementallevel/mg a a b c 0.95 <0.001 < 产气量是反映饲料可发酵程度的指标, 是瘤胃微生物对饲料养分降解活动的总体表现产气量越大, 瘤胃微生物的活性越高 [18] 有关壳聚糖对瘤胃产气量的研究结果不一致本试验中添加 [19] 壳聚糖后产气量没有显著变化与田雨佳等用体外批次培养法研究壳聚糖对奶牛瘤胃发酵的结果一致而 Goiri 等用同样的系统却得出壳聚 [6] 糖显著降低了发酵液的产气量李魏等用体外产气法研究了壳聚糖对山羊瘤胃发酵的影响, 得出饲粮中添加 0.09% 和 0.12% 的壳聚糖显著提

7 8 期鞠九洲等 : 应用 Rusitec 系统研究壳聚糖对体外瘤胃发酵特性的影响 1857 高了 24h 的累积产气量这些不同可能与人工瘤胃系统壳聚糖来源壳聚糖的添加方法瘤胃液来源精粗比或饲粮组成等不同有关, 具体原因还需要进一步研究评定瘤胃液 ph 是否正常通常是从是否有利于瘤胃内纤维素分解菌的活动来考虑, 纤维素分解菌降解纤维类物质的适宜 ph 一般大于 6.3, 当瘤胃液 ph 低于 6.3 时, 能部分抑制纤维素分解菌的作用 ; 而当 ph 进一步下降至 6.0 以下时, 能完全抑制纤维素分解菌的活力 [20] 本试验中各组发酵液的 ph 在 6.79~6.92 之间波动, 均有利于纤维素分解菌的正常活动各组间没有显著差异的结果同时也说明, 壳聚糖对瘤胃微生物尤其是纤维素分解菌的活动环境没有不利影响, 与产气量的结果一致与 Goiri 等田雨佳等 [19] 任海 [21] 军的结果相似瘤胃液总氮主要包括饲粮中粗蛋白质降解和再循环进入的氨态氮尿素氮和微生物氮等本试验中, 随壳聚糖添加量的增加, 发酵液总氮和氨态氮浓度显著降低, 可能是壳聚糖抑制了蛋白质的降解所致, 本试验中粗蛋白质降解率随壳聚糖添加而降低的结果支持了这一论点这一结果同时也说明, 壳聚糖在一定程度上对饲料中的蛋白质起到了保护作用, 同时也避免了瘤胃微生物对蛋白质的降解和微生物蛋白质合成过程中的能量消耗本试验设计 3 个不同添加量的结果说明, 在保护饲粮蛋白质上,1500mg 组的效果最好 Goiri 等用同样的系统得到了类似结果, 但在他们的试验结果中高低添加量之间没有显著差异而田雨佳等 [19] 任海军 [21] [22] 国林等却得出壳聚糖对发酵液氨态氮浓度没有影响所以, 壳聚糖对饲粮蛋白质所发挥的保护作用以及发挥作用的最适添加量尚需进行更多的研究据报道, 瘤胃中尿素酶的活性很高, 对尿素的降解能力是微生物利用氨能力的 4 倍, 故瘤胃中尿素氮的浓度较低 [23] 本试验中各组瘤胃液尿素氮浓度均较低, 变化范围为 0.22~0.37mg/dL, 且随着壳聚糖添加量的增大尿素氮浓度显著降低, 这一结果是否为壳聚糖促进了尿素酶的活性所致, 由于未见到相关报道, 而本试验中也没有进行尿素酶活性的测定, 所以不能做确切定论本试验中, 微生物氮是按照经计算得出的添加壳聚糖后对总氮的降低没有氨态氮和尿素氮的降低幅度大, 从而造成微生物氮的浓度显著提高当然, 也可能是由于壳聚糖促进了瘤胃微生 [6] 物的生长所致李魏等等也得出壳聚糖提高了瘤胃微生物氮的相似结果在进行瘤胃甲烷调控剂的研究时, 往往同时考虑的是其不能够降低瘤胃微生物对纤维的降解率, 否则就影响了该种添加剂的应用效果和应用前景本试验中, 添加 2 种添加量的壳聚糖对中性洗涤纤维降解率没有显著影响的结果说明, 壳聚糖可以作为一种有效的瘤胃甲烷抑制剂使用但其他相关研究得出了不同的结果 Goiri 等用同样的人工瘤胃系统得出, 添加 1500mg 的壳 [6] 聚糖降低了中性洗涤纤维降解率而李魏等等用体外产气法却得出饲料中添加 0.12% 的壳聚糖显著提高了中性洗涤纤维降解率所以, 确切的结论还需做进一步的研究, 尤其是从瘤胃微生物的角度进行综合本试验各指标的统计结果, 添加 1500mg 的壳聚糖效果最好但因为试验中未设更高的添加量, 所以, 发挥最佳效果的壳聚糖添加量还需做更多的研究才能确定 4 结论壳聚糖能改变瘤胃微生物发酵模式, 提高发酵液丙酸浓度, 降低乙酸浓度, 减少甲烷生成, 提高能量利用, 同时减少蛋白质在瘤胃中的降解参考文献 : [1] 金晓. 壳聚糖对肉仔鸡生长性能免疫功能血液指标和肠道系统的影响 [D]. 硕士学位论文. 呼和浩特 : 内蒙古农业大学,2008. [2] 常斌, 王润莲, 黄晓亮. 壳聚糖对三黄鸡的生产性能及养分代谢的影响 [J]. 饲料广角,2008,22: [3] 周晓容, 李成洪, 李纪刚, 等. 壳聚糖对肥育猪的生产性能和养分消化率的影响 [J]. 四川畜牧兽医, 2009(1): [4] 卢美鸾, 邱晓燕, 郑森林, 等. 壳聚糖对肉鸡抗氧化能力及生产性能的作用 [J]. 生态学杂志,2008,27 (10): [5] GOIRII,GARCIA RODRIGUEZA,OREGUILM. Efectofchitosansoninvitrorumendigestionandfer mentationofmaizesilage[j].animalfeedscience andtechnology,2009,148:

8 1858 动物营养学报 25 卷 [6] 李魏, 任莹, 景俊年, 等. 体外产气法研究壳聚糖对山羊瘤胃发酵的影响 [J]. 粮食与饲料工业,2008 (9): [7] 刘艳枝. 壳聚糖对山羊瘤胃微生物区系的影响 [D]. 硕士学位论文. 武汉 : 武汉工业学院,2009. [8] 许宝麓. 壳聚糖对奶牛后肠道微生物数量的影响 [J]. 中国畜禽种业,2009,5(8): [9] MCDOUGALLEI.Studiesonruminantsaliva1.The compositionandoutputofsheep ssaliva[j].bio chemicaljournal,1948,43: [10] 王茂荣. 不同水平的铜 - 铁 - 碘 - 钼 - 对 RSⅡ 人工瘤胃微生物发酵的影响 [D]. 硕士学位论文. 太谷 : 山西农业大学,2001. [11] 杨胜. 饲料分析及饲料质量检测技术 [M]. 北京 : 中国农业大学出版社,1993. [12] 冯宗慈, 高民. 通过比色法测定瘤胃液氨氮含量方法的改进 [J]. 内蒙古畜牧科学,1993(4): [13] VANSOESTPJ,ROBERTSON JB,LEWISB A. Methodsfordietaryfiberneutraldetergentfiber,and nonstarchpolysaccharidesinrelationtoanimalnutri tion[j].journalofdairyscience,1991,74: [14] WALLACER J,CZERKAWSKIJW,BRECKEN RIDGEG.Efectofmonensinonthefermentationof basalrationsintherumensimulationtechnique(rus itec)[j].britishjournalofnutrtion,1981,46: [15] 郝正里, 刘世民, 孟宪政. 反刍动物营养学 [M]. 兰州 : 甘肃民族出版社,2000. [16] GOIRII,OREGUILM,GARCIA RODRIGUEZA. Dose responseefectsofchitosansoninvitrorumen digestionandfermentationofmixturesdiferinginfor age to concentrateratios[j].animalfeed Science andtechnology,2009,151: GOIRII,GARCIA RODRIGUEZA,OREGUILM. Efectofchitosanonmixedruminalmicroorganisms fermentation using the rumen simulation technique (Rusitec)[J].AnimalFeedScienceandTechnology, 2009,152: [18] 雷冬至, 金曙光, 乌仁塔娜. 用体外产气法评价不同粗饲料与相同精料间的组合效应 [J]. 饲料工业, 2009,30(3): [19] 田雨佳, 闫素梅, 任海军, 等. 壳聚糖在奶牛瘤胃中的降解率及其对瘤胃发酵的影响 [J]. 中国畜牧杂志,2011,47(19): [20] MOULEFL, RSKOV ER.Manipulationofrumen fluidphanditsinfluenceoncelulolysisinsacco,dry materdegradationandtherumenmicrofloraofsheep oferedeitherhayorconcentrate[j].animalfeed ScienceandTechnology,1983,10:1-14. [21] 任海军. 壳聚糖对奶牛产奶性能和免疫功能影响的研究 [D]. 硕士学位论文. 呼和浩特 : 内蒙古农业大学,2008: [22] 国林, 塔娜. 壳聚糖对人工瘤胃干草发酵指标的影响 [J]. 当代畜禽养殖业,2011(12): [23] 韩正康, 陈杰. 反刍动物瘤胃的消化和代谢 [M]. 北京 : 科学出版社,1988.

9 8 期鞠九洲等 : 应用 Rusitec 系统研究壳聚糖对体外瘤胃发酵特性的影响 1859 EfectsofChitosanonRumenFermentationCharacteristics: AninVitroStudyUsingRusitecSystem JUJiuzhou GUOYanli HEYupeng QINShizhen ZHENGChen (ColegeofAnimalScienceandTechnology,GansuAgriculturalUniversity,GansuKeyLaboratoryof HerbivorousAnimalBiotechnology,Lanzhou730070,China) Abstract:Thisexperimentwasconductedtostudytheefectsofchitosanoninvitrorumenfermentationchar acteristicsusingrusitecsystem.thefermentationsystem consistedof400mlrumenfluid,400mlbufer, 70grumencontentand10gdiet(concentrate roughage=40 60).Fermentersweredividedintofourtreat mentsbyasingle factorcompletelyrandomizeddesign,andchitosansupplementallevelsofthefourtreatments were0(controlgroup),500,1000and1500mg,respectively.twofermenterswereusedforeachchitosan supplementallevel,andtheexperimentconsistedoftworepeatedtrials,i.e.,andtherewerefourreplicatesin eachtreatmentandonefermenterperreplicate.aftera7 daypre trialperiod,fermentationparametersinclu dingmethaneyield,gasproduction,volatilefatyacidconcentrationandnutrientdegradationratesweredeter minedina2 daytrialperiod.theresultsshowedasfolows:1)comparedwithcontrolgroup,methaneyield in500,1000and1500mggroupswassignificantlydecreasedby17.71%,31.67% and50.37%,respec tively(p<0.05).2)thesupplementationofchitosansignificantlydecreasedtheconcentrationsofaceticacid andbutyricacid,andaceticacidtoacrylicacidratio(p<0.05),butsignificantlyincreasedpropionicacid concentration(p<0.05);thesupplementationofchitosansignificantlydecreasedtheconcentrationsoftotal nitrogen,ammonianitrogenandureanitrogen(p<0.05),butsignificantlyincreasedmicrobenitrogencon centration(p <0.05).3) Comparedwithcontrolgroup, crudeproteindegradationratein1000 and 1500mggroupswassignificantlydecreased(P<0.05).4)Methaneyield,theconcentrationsoftotalnitro gen,ammonianitrogen,ureanitrogen,microbenitrogen,aceticacid,propionicacidandbutyricacid,acetic acidtopropionicacidratio,andcrudeproteindegradationrateweresignificantlylinearlycorelatedwithchi tosansupplementallevel(p<0.05).inconclusion,chitosancanmodifyrumenmicroorganism fermentation patern,improvepropionicacidconcentrationinfermentationfluid,reduceaceticacidconcentrationandmeth aneyield,improveenergyutilization,andabatedegradationofproteininrumen.[chinesejournalofanimal Nutrition,2013,25(8): ] Keywords:Rusitecsystem;chitosan;methane;rumenfermentation Corespondingauthor,profesor,E mail:guoyl@gsau.edu.cn ( 编辑王智航 )

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2262G2269 9/2018 草业科学 PRATACULTURALSCIENCE 第 35 卷第 9 期 Vol.35,No.9 DOI:10.11829/j.issn.1001G0629.2017G0525 张然, 郑琛, 韩海珠, 雒瑞瑞, 李彦珍, 朱伟. 应用 RusitecGS 系统研究甘露寡糖对绵羊体外瘤胃发酵的影响. 草业科学,2018,35(10): 2262G2269. ZHANGR,ZHENGC,HAN