復合功能性寡糖對錦江黃牛瘤胃微生物體外發(fā)酵特性的影響

■潘 珂 戈婷婷 瞿明仁

（1.江西農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，江西南昌 330045；2.江西農(nóng)大圖書館，江西南昌 330045）

近年來，功能性寡糖在反芻動物中的應用正在興起，已有研究表明，功能性寡糖在改善反芻動物瘤胃微生物區(qū)系方面發(fā)揮著重要作用[1-4]。稻草是我國南方反芻動物常用的一種主要的飼料原料，如何提高稻草的飼用價值是許多學者關(guān)注的重點。在以稻草為主要粗飼料的日糧配制模式下，研究復合功能性寡糖對瘤胃微生物體外發(fā)酵特性的影響將為功能性寡糖在反芻動物生產(chǎn)中的開發(fā)應用提供技術(shù)依據(jù)和參考資料。

1 材料與方法

1.1 試驗動物與材料

選擇3頭健康、體重約300 kg且安裝有永久性瘤胃瘺管用于瘤胃液的采集的錦江黃牛，另外，從市場購入甘露寡糖、果寡糖和大豆寡糖3種功能性寡糖用于瘤胃液的體外培養(yǎng)。

1.2 試驗設(shè)計

以甘露寡糖、果寡糖和大豆寡糖作為試驗因素，每個因素分別設(shè)0%、0.8%、1.0%和1.2%共4個添加水平，采用L16(43)正交設(shè)計（見表1）進行試驗，共有16個處理組，每個處理組設(shè)4個重復。

1.3 試驗方法

1.3.1 飼喂瘺管牛

將3頭瘺管牛栓系在欄內(nèi)，自由飲水，于每天早上8：00和下午5：00給瘺管牛飼喂基礎(chǔ)日糧(精粗比為2∶8)，基礎(chǔ)日糧的組成及營養(yǎng)水平見表2。在正式采集瘤胃液前，先進行14 d的預飼，從第15 d開始采集瘤胃液供體外培養(yǎng)。

1.3.2 采集瘤胃液

表1 L16(43)正交設(shè)計

表2 基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)水平

晨飼前從3頭錦江黃牛瘤胃內(nèi)的不同位置采集瘤胃液，將瘤胃液灌入經(jīng)預熱達39℃并通有CO2的滅菌清潔燒杯中（燒杯置于裝有39℃蒸餾水的保溫瓶中），灌滿后立即蓋好保溫瓶蓋子并迅速返回實驗室，用4層紗布將瘤胃液過濾，然后將3頭牛的瘤胃液濾液裝在一起，混勻。

1.3.3 準備培養(yǎng)瓶和體外培養(yǎng)

在分裝瘤胃液前，根據(jù)表1準備好64個培養(yǎng)瓶并分組編號，在每個培養(yǎng)瓶中加入2.0 g基礎(chǔ)日糧（見表2），然后，按表1要求在各培養(yǎng)瓶加入相應的功能性寡糖，預熱培養(yǎng)瓶至39℃，加入20 ml瘤胃液，接通培養(yǎng)瓶和注射器，打開振蕩開關(guān)，開始體外培養(yǎng)。

1.3.4 處理樣品和測定相關(guān)指標

分別于培養(yǎng)后的0、2、4、8、16 h和24 h從各培養(yǎng)瓶中取樣，用紗布將培養(yǎng)物過濾，濾液轉(zhuǎn)移至100 ml大離心管中，以1 500 r/min的速度離心15 min,去除原蟲和飼料大顆粒，取上清液用于菌體蛋白(Bacterial crude protein,BCP)和氨氮(NH3-N)濃度的測定。菌體蛋白的測定參照王放(1990)[5]報道的方法進行，菌體蛋白質(zhì)含量（mg/100 ml）=(1.45×D280-0.74×D260)×稀釋倍數(shù)。氨氮濃度的測定參照馮宗慈等(1993)[6]報道的方法進行。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

先用Excel對原始數(shù)據(jù)進行處理，然后采用SPSS13.0中One-way-anova對結(jié)果進行方差分析，用Duncan’s法進行多重比較，結(jié)果用“平均值±標準差”的方式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同功能性寡糖組合對錦江黃牛瘤胃液體外培養(yǎng)液中菌體蛋白含量的影響（見表3）

表3 不同功能性寡糖組合對培養(yǎng)液中BCP濃度的影響(mg/100 ml)

表3數(shù)據(jù)表明，除第5、11、13和14處理組培養(yǎng)液中的BCP含量在0～24 h培養(yǎng)期內(nèi)出現(xiàn)波動外，其余處理組的BCP含量均隨培養(yǎng)時間的延長而呈增加趨勢。0～4 h內(nèi)各處理組BCP含量增加的速度比其他時間段要快，在第24 h時，各處理組培養(yǎng)液中的BCP含量均大于其余時間點的BCP含量。在同一時間點，處理組間的BCP含量未表現(xiàn)出規(guī)律性變化，但第5、8、10、11和14處理組的BCP含量在2、4、8和24 h均分別極顯著地（P＜0.01）高于相同時間點對照組的BCP含量。

2.2 不同功能性寡糖組合對錦江黃牛瘤胃液體外培養(yǎng)液中NH3-N含量的影響（見表4）

表4結(jié)果表明,除第3處理組外,其余處理組的NH3-N濃度均在2 h達到最高；另外,隨著培養(yǎng)時間的延長，各處理組的NH3-N濃度有降低的趨勢,其中,2～8 h內(nèi)的變化速度最快。同一時間點,各處理組間的NH3-N濃度沒有規(guī)律性變化，除第3、12、處理組外，其余處理組的NH3-N濃度均與對照組沒有顯著差異(P＞0.05),在第24 h時,處理組7的NH3-N濃度最低。

2.3 第24 h各指標正交試驗綜合分析(見表5)

從表5中3個功能性寡糖極差值R的大小可以看出，果寡糖分別是影響培養(yǎng)液中BCP和NH3-N含量的第一因素，三種功能性寡糖影響培養(yǎng)液中BCP和NH3-N含量的主次順序均為：果寡糖＞甘露寡糖＞大豆寡糖。以最高的BCP含量和最低的NH3-N濃度作為最優(yōu)組合的判斷標準，處理組7則是本次試驗得到的最佳功能性寡糖組合，即0.8%甘露寡糖+1.2%果寡糖+1.0%大豆寡糖。

表4 不同功能性寡糖組合對培養(yǎng)液中NH3-N濃度的影響(mg/100 ml)

表5 處理組第24 h的BCP和NH3-N含量綜合分析結(jié)果

3 討論

微生物蛋白是反芻動物氮營養(yǎng)需要的重要來源，它能滿足反芻動物氮營養(yǎng)需要量的40%～80%[7]，而能量來源又是影響瘤胃微生物蛋白合成的主要因素之一。不同的能量來源因其結(jié)構(gòu)的不同導致其釋放能量的速度不一樣，影響了微生物蛋白的合成效率。研究發(fā)現(xiàn)，功能性寡糖是瘤胃微生物合成菌體蛋白的一類重要能源，它能促使瘤胃內(nèi)有益微生物的生長增殖[1，8]，提高飼料中功能性寡糖的添加量有助于增加BCP的產(chǎn)量[9]。

表3數(shù)據(jù)表明，培養(yǎng)2 h后，添加了功能性寡糖處理組的BCP濃度大部分都比未添加功能性寡糖（對照）組的BCP濃度高；培養(yǎng)8 h和24 h后，各處理組培養(yǎng)液中的BCP濃度均極顯著地(P＜0.01)高于對照組培養(yǎng)液中的BCP濃度。這說明功能性寡糖促進了瘤胃微生物的增殖，產(chǎn)生了更多的微生物蛋白。表5結(jié)果還表明，與其它2種功能性寡糖相比，果寡糖在提高BCP產(chǎn)量和降氨氮濃度方面的效果最好，這與凌寶明等(2007)[9]的研究結(jié)果基本一致。

日糧中的含氮物質(zhì)在瘤胃微生物的作用下有部分被轉(zhuǎn)變成氨氮，這些氨氮在未被瘤胃微生物利用之前，其濃度會出現(xiàn)一個短時間的升高現(xiàn)象。從表4可知，除處理組3外，其它各處理組的氨氮濃度在培養(yǎng)后的2 h達到最大，然后，表現(xiàn)為一個逐漸降低的趨勢，這說明2 h后培養(yǎng)物中微生物利用氨氮的速度有不同程度的增加。

氨氮是瘤胃微生物用于合成菌體蛋白的重要氮源，瘤胃內(nèi)氨氮的利用效率與瘤胃內(nèi)的氨氮濃度和能量來源有關(guān)。有學者研究認為，瘤胃微生物正常生長的適宜氨氮濃度范圍為5～28 mg/100 ml[10-11]，表4中各組的氨氮濃度均在微生物正常生長的范圍內(nèi)；當瘤胃內(nèi)能源物質(zhì)釋放能量的速度與氮同步時，氨氮的利用效率就得到提高，其濃度會逐漸降低。在本試驗中，在相同的培養(yǎng)時間下，除處理組3和12外，其余處理組的氨氮濃度之間均無顯著性差異(P＞0.05)，但從整體數(shù)值來看，添加功能性寡糖還是不同程度地降低了瘤胃內(nèi)氨氮的濃度，這說明了在以稻草為粗飼料的日糧中添加功能性寡糖進行發(fā)酵時，這些功能性寡糖能持續(xù)平穩(wěn)地釋放出能量，提高了瘤胃微生物利用氨氮的能力，從而產(chǎn)生了更多的菌體蛋白（見表3），這一結(jié)果與凌寶明等（2007）的報道相似。

4 結(jié)論

在以稻草為主要粗飼料的日糧中，添加復合的功能性寡糖能為瘤胃微生物的大量繁殖提供穩(wěn)定的碳源，從而提高了瘤胃內(nèi)氨氮的利用效率，減少了氮的浪費，較好地改善了瘤胃的發(fā)酵特性，但其改善狀況受寡糖種類及添加水平的影響。從本試驗結(jié)果來看，“0.8%甘露寡糖+1.2%果寡糖+1.0%大豆寡糖”組合對提高瘤胃發(fā)酵功能的效果最好。