瘤胃微生物體外降解三葉草與貓尾草的研究

■ 陳光道 李樹銘 李秀媛 王文新 朱德全 付釣鈞

（1.佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江佳木斯154007；2.佳木斯市郊區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，黑龍江佳木斯154004；3.大慶市環(huán)境監(jiān)測中心站，黑龍江大慶163311；4.佳木斯職業(yè)學(xué)院，黑龍江佳木斯154004；5.佳木斯市第五中學(xué)，黑龍江佳木斯154000）

三葉草屬于豆科植物，蛋白質(zhì)含量相對很高，同時由于三葉草質(zhì)地柔軟，新鮮狀態(tài)細(xì)嫩多汁，是草食反芻家畜很好的粗飼料，這種植物也是園林綠化的很好植被植物，三葉草生長勢強(qiáng)，侵蝕其它植物性強(qiáng)廣泛被人工種植。貓尾草屬于禾本科植物蛋白質(zhì)含量較低，其植物野生性強(qiáng)，對土壤及環(huán)境要求不嚴(yán)格，只要不被人為干預(yù)均可生長。由于三葉草和貓尾草屬于低粗飼料范圍內(nèi)，飼料含粗纖維高，不適合雞豬等單胃動物消化[1]。本試驗旨在通過用牛羊等反芻動物瘤胃中的瘤胃微生物體外消化三葉草和貓尾草后產(chǎn)生的尾產(chǎn)物，作為雞豬等單胃非草食家畜的飼料，即開辟生物蛋白飼料資源，解決與人爭糧食的問題，同時減少由于焚燒這些低粗飼料給環(huán)境帶來污染等不利因素。確定三葉草和貓尾草不同配比，為人工瘤胃生產(chǎn)生物蛋白飼料提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 瘤胃微生物的提取[2]

牛的瘤胃微生物取自佳木斯市竹板屯屠宰廠剛屠宰后的牛將其瘤胃液裝入保溫裝置帶回實(shí)驗室，用2層紗布過濾后，濾液放入39℃恒溫水浴鍋保存，備用。

1.1.2 三葉草和貓尾草的制備

將北方10月份三葉草與貓尾草晾干，通過40目粉碎。在70～80℃的烘箱中烘干，備用。

1.1.3 主要試驗儀器

電熱恒溫培養(yǎng)箱（HG303-4，南京實(shí)驗儀器廠），實(shí)驗室粉碎機(jī)（JFSD-70，上海嘉定糧油儀器有限公司），電子天平（EXP-140型，黑龍江東拓儀器制造有限公司），雙目顯微鏡（BM311110，北京視界通儀器有限公司），恒溫水浴鍋（HH-24，鄭州長城科技工貿(mào)有限公司），烘干箱（GW-06A，哈爾濱理化儀器制造廠）。注射器（25 ml）、三角瓶（60 ml）、燒杯、漏斗、膠頭滴管、玻璃棒、容量瓶、量筒、濾紙、鑷子、紗布、溫度計等。

1.1.4 藥品與試劑[3]

① 微量元素溶液（A液）：CoCl2·6H2O 1.0 g；Mn?Cl2·4H2O 10.0 g；CaCl2·2H2O 13.2 g；FeCl3·6H2O 8.0 g蒸餾水定容至100 ml。

② 緩沖溶液（B液）：NaHCO335.0 g；NH4HCO34.0 g；蒸餾水定容至1 000 ml。

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

④ 還原劑溶液：Na2S·9H2O 0.625 g；NaOH 0.16 g；蒸餾水定容至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 樣品的含水率測定

待測樣品置于烘干箱中100℃條件下放置3.0 h，烘干樣品測其含水量，結(jié)果見表1。

表1 樣品含水率

1.2.2 人工瘤胃培養(yǎng)液的配制

將所需體積的瘤胃液迅速加入到配制好的瘤胃營養(yǎng)液中（瘤胃營養(yǎng)液和瘤胃液的體積比為2∶1），制成混合試驗用的培養(yǎng)液。

1.2.3 分裝和培養(yǎng)

用電子天平將三葉草粉和貓尾草粉按比例為8∶2，7∶3，6∶4，5∶5，4∶6，3∶7和2∶8稱量樣品0.8 g(見表2)，分別放入60 ml三角瓶中。

表2 三葉草粉和貓尾草粉按不同配比稱量重量（g）

每個樣品設(shè)3個重復(fù)，同時設(shè)2個空白組（只有培養(yǎng)液沒有底物）用于產(chǎn)氣量的校正。用加樣器向每個培養(yǎng)瓶中分別加入上述混合培養(yǎng)液?？焖賹⑴囵B(yǎng)瓶放入預(yù)熱（39℃）水浴鍋中，待加樣完畢后成批轉(zhuǎn)入恒溫箱中培養(yǎng)，從培養(yǎng)開始到36 h之間每隔2 h快速讀取產(chǎn)氣量并記錄[4]；45 h后轉(zhuǎn)入冰箱內(nèi)終止試驗測定各組干物質(zhì)降解率。

2 結(jié)果與分析

2.1 各時間段總產(chǎn)氣量

某一時間點(diǎn)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)瓶平均產(chǎn)氣量(ml)，結(jié)果見表3。

表3 不同配比三葉草和貓尾草粉在不同時間的發(fā)酵產(chǎn)氣量(ml)

2.2 三葉草和貓尾草粉干物質(zhì)降解率

從表3和圖1可以看出，從試驗開始到6 h這段時間里幾乎沒有氣體產(chǎn)生，8 h開始增加直到16 h達(dá)到高峰，然后產(chǎn)氣總量逐漸下降，時間接近36 h時產(chǎn)氣量接近零。認(rèn)為是試驗開始至6 h內(nèi)各組產(chǎn)氣量為零，這是由于試驗操作及發(fā)酵瓶內(nèi)少量氧氣等環(huán)境因素對瘤胃微生物脅迫作用不能很好繁殖。隨著試驗進(jìn)程氧氣逐漸耗盡8 h后瘤胃微生物開始繁殖[5]，瘤胃微生物活性逐漸增強(qiáng)產(chǎn)氣量16 h達(dá)到高峰，之后隨著底物的營養(yǎng)耗盡以及代謝產(chǎn)物的積累，瘤胃微生物受到抑制，36 h瘤胃微生物幾乎停止了活動。

圖1 試驗不同階段總產(chǎn)氣量變化規(guī)律

從表3和圖2各不同比例草粉累計產(chǎn)氣量可以看出：經(jīng)過統(tǒng)計分析樣本三葉草和貓尾草粉7∶3組合氣體產(chǎn)量最多，6∶4組合產(chǎn)氣量次之，其它6組合產(chǎn)氣量少。說明7∶3與6∶4這兩組C/N營養(yǎng)成分配比適合瘤胃原蟲和細(xì)菌的生長繁殖。

圖2 不同比例草粉總產(chǎn)氣量比較

從表4和圖3不同比例草粉干物質(zhì)降解率可以看出：三葉草和貓尾草粉7∶3組合中干物質(zhì)消耗最多，6∶4組合次之。其結(jié)果與產(chǎn)氣量成正比。

表4 不同配比三葉草和貓尾草粉干物質(zhì)降解率

圖3 干物質(zhì)降解率比較

3 結(jié)論

通過三葉草與貓尾草不同配比體外接種瘤胃微生物消化試驗可以看出，豆科植物干草三葉草由于含蛋白質(zhì)較禾本科干草貓尾草高，對瘤胃微生物生長繁殖很有利，在其它條件相對一致時，三葉草與貓尾草大致比例應(yīng)控制在7∶3左右[6]。三葉草、貓尾草種植對物候和土壤條件要求不苛刻，是很好的人工瘤胃發(fā)酵原料。瘤胃微生態(tài)很復(fù)雜，每種飼料對瘤胃微生物的具體作用都很重要[7]。因此，需要更多的試驗來解探索低粗飼料不同配比問題。