瘤胃微生物體外降解不同比例三葉草和稻草混合粉的試驗

■付釣鈞 朱德全 王文新 戴志江 解志峰 李鳳剛 周清波

(1.佳木斯大學生命科學學院，黑龍江佳木斯 154007；2.佳木斯職業(yè)學院，黑龍江佳木斯 154007；3.佳木斯市獸醫(yī)衛(wèi)生防疫站，黑龍江佳木斯 154007；4.黑龍江農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，黑龍江佳木斯 154007）

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們的膳食結(jié)構(gòu)也由吃原始植物籽實轉(zhuǎn)向動物產(chǎn)品奶肉蛋方面。緩解飼養(yǎng)動物與人爭糧帶來的矛盾，科技人員在農(nóng)作物秸稈等低粗飼料方面進行了大量研究[1]。試驗表明人工瘤胃微生物可以對低粗秸稈進行消化吸收合成微生物自身組織，然后可以將人工瘤胃發(fā)酵的產(chǎn)物，作為雞、豬等非草食動物飼料是解決這個矛盾的一條途徑。這種動物產(chǎn)品又是綠色安全食品，同時利用瘤胃微生物開發(fā)低粗飼料的生物性飼料研究，又降低了由于焚燒秸稈給環(huán)境帶來的污染，減少資源的浪費，是新農(nóng)村建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑[2]。本試驗是通過瘤胃微生物體外降解不同比例三葉草和稻草混合粉，為人工瘤胃發(fā)酵底物添加適合比例提供科學依據(jù)。

1 材料和方法[3-4]

1.1 試驗材料和儀器

1.1.1 試驗材料

分別將無霉變的三葉草、稻草曬干，用40目粉碎機粉碎，備用；同時將取于佳木斯市回民屠宰場的牛的瘤胃內(nèi)容物三層紗布濾過并40℃水浴鍋暫時保存，作為試驗用的瘤胃微生物。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

實驗室粉碎機（JFSD-70，上海嘉定糧油儀器有限公司），電熱恒溫培養(yǎng)箱（HG303-4，南京實驗儀器廠），電子天平（EXP-140型，黑龍江東拓儀器制造有限公司），恒溫水浴鍋（HH-24，鄭州長城科技工貿(mào)有限公司），雙目顯微鏡（BM311110，北京視界通儀器有限公司），烘干箱（GW-06A，哈爾濱理化儀器制造廠）。

1.1.3 試驗配制的藥品

①微量元素溶液（A液）：CaCl2·2H2O 13.2 g，Mn-Cl2·4H2O 10.0 g，CoCl2·6H2O 1.0 g，F(xiàn)eCl3·6H2O 8.0 g蒸餾水至100 ml。

②緩沖溶液（B液）：NH4HCO34.0 g，NaHCO335.0 g，蒸餾水至1 000 ml。

③常量元素溶液（C液）：Na2HPO45.7 g，KH2PO46.2 g，MgSO4·7H2O 0.6 g，蒸餾水至1 000 ml。

④還原劑溶液：NaOH 0.16 g，Na2S·9H2O 0.625 g，蒸餾水至95 ml。

⑤瘤胃營養(yǎng)液：蒸餾水400 ml+A液0.1 ml+B液200 ml+C液200 ml+還原劑溶液40 ml。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品稱量

試驗樣品置于烘干箱中測其含水量(見表1)。

表1 烘干樣品前后的重量及含水量

1.2.2 人工瘤胃培養(yǎng)液的配制

量取所需體積的瘤胃液快速加入到準備好的瘤胃營養(yǎng)液中，制成混合人工瘤胃培養(yǎng)液（瘤胃液和瘤胃營養(yǎng)液的體積比為1∶2）。人工瘤胃培養(yǎng)液在配制的過程中要快速，因為瘤胃微生物喜厭氧環(huán)境，如果在空氣中暴露的時間過長會使里面的微生物活力降低甚至死亡。同時也要考慮溫度的因素，配制好之后放置于40℃的水浴鍋里保存好。然后對配好的瘤胃培養(yǎng)液進行鏡檢，以確保具有活力的瘤胃微生物。

1.2.3 分裝和培養(yǎng)

用電子天平稱量，將三葉草粉和稻草粉按比例分為8∶2；7∶3；6∶4；5∶5；4∶6；3∶7和2∶8，每組的總重量均為2 g，按配比稱量之后，分別裝入60 ml三角瓶（培養(yǎng)瓶）中并與帶有刻度的注射器相連接。每組設(shè)3個重復(fù)，用加樣器向每個培養(yǎng)瓶中分別加入上述人工瘤胃培養(yǎng)液，待加樣完畢后成批轉(zhuǎn)入恒溫箱中40℃培養(yǎng)，每隔2 h快速讀取產(chǎn)氣量并記錄直到36 h，培養(yǎng)36 h之后及時將培養(yǎng)瓶轉(zhuǎn)移到0℃的冰箱內(nèi)1 h終止瘤胃微生物的活動，測定每個培養(yǎng)瓶中的干物質(zhì)含量。

1.3 計算方法

某一時間段累積凈產(chǎn)氣量計算公式：凈產(chǎn)氣量(ml)=某時間段3只培養(yǎng)瓶的平均量(ml)。

干物質(zhì)降解量=發(fā)酵前干物質(zhì)量-發(fā)酵后干物質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 各時間段產(chǎn)氣量變化(見表2、圖1、圖2)

表2 瘤胃微生物對三葉草和稻草體外降解的產(chǎn)氣量（三葉草∶稻草）(ml）

從表2和圖1中可以看出，試驗開始1～2 h左右培養(yǎng)瓶中產(chǎn)生1 ml左右氣體，這是由于試驗剛開始樣本帶進的雜菌（多數(shù)為非厭氧菌）在適合的條件下產(chǎn)生的。試驗進行2～8 h之間幾乎停止了氣體的產(chǎn)生，這是由于培養(yǎng)瓶中氧氣逐漸耗盡，需氧菌停止了活動，同時瘤胃微生物也在受到新環(huán)境的條件脅迫作用活動非常弱。試驗進行8～26 h是產(chǎn)氣量高峰期，因為其它雜菌被抑制而瘤胃微生物逐漸適應(yīng)了培養(yǎng)瓶內(nèi)的條件，開始了快速繁殖與生長。27～36 h產(chǎn)氣速度逐漸減慢直至近乎停止狀態(tài)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要是因為培養(yǎng)瓶內(nèi)代謝產(chǎn)物逐漸積累以及養(yǎng)分的消耗使瘤胃微生物反饋受到抑制逐漸停止繁殖。

圖1 三葉草/稻草不同比例混合粉各時間段的產(chǎn)氣量

圖2 三葉草/稻草不同比例混合粉總產(chǎn)氣量

從表2和圖2中可以看出：三葉草和稻草之間的配比不同，發(fā)酵產(chǎn)生的氣體量也不同，三葉草和稻草的配比7∶3組的產(chǎn)氣量高于其它組合，6∶4次之。主要是因為三葉草是豆科植物，稻草是禾本科植物，前者含N量高而后者含C量高，三葉草和稻草之間的配比7∶3組合的N/C更適合瘤胃微生物繁殖生長的營養(yǎng)需要，活性比較強[5]。

2.2 干物質(zhì)降解率的變化與分析(見表3、圖3)

表3 三葉草和稻草不同比例混合粉干物質(zhì)降解率

從表3和圖3中可以看出：干物質(zhì)降解率以三葉草和稻草之間的配比7∶3最為顯著，發(fā)酵效果最好。這也是因為7∶3組合的C/N比較適合微生物生長，其他組合的營養(yǎng)比例，不太利于微生物的生長，6∶4組次之，這與三葉草和稻草之間的配比不同發(fā)酵產(chǎn)生的氣體量是一致的。

圖3 干物質(zhì)降解率

3 結(jié)論

本試驗綜合產(chǎn)氣量和干物質(zhì)降解率兩個指標得出結(jié)論是：瘤胃微生物體外降解三葉草和稻草的最適比例是7∶3。這個組合之所以是最適合的配比，原因是組合中的C/N最適合微生物生長的，6∶4次之。其它比例的C/N對瘤胃微生物的生長作用較弱。同時試驗也說明在人工瘤胃生產(chǎn)生物性飼料的過程中，由于添加底物帶進部分氧氣使初期瘤胃微生物生受到暫時抑制作用，并且時間不會很久瘤胃微生物就可進行正常生長繁殖。

[1] 周傳社,湯少勛.農(nóng)作物秸稈體外發(fā)酵營養(yǎng)特性及其組合利用研究[J].應(yīng)用生態(tài)學,2005，16（10）:1862-1867.

[2] 楊永明,盧德勛,盧媛,等.微生物發(fā)酵秸稈飼料的研究現(xiàn)狀及展望[J].飼料工業(yè)，2002，23(2):14-18.

[3] 陳曉霞,王鑫,楊連玉,等.瘤胃體外培養(yǎng)技術(shù)的研究[J].畜牧與飼料科學，2009，30（10）:31-33.

[4] 付釣鈞,趙瑞艷,王長平,等.瘤胃微生物體外發(fā)酵不同配比大豆莢與稻草混合粉產(chǎn)氣量研究[J].飼料工業(yè),2011,32(3):30-32.

[5] 付釣鈞,趙瑞艷,朱德全,等.利用瘤胃微生物體外發(fā)酵飼料飼喂母豬的試驗[J].飼料工業(yè),2011,32（13）:24-25.