飼用絲蘭原料及產(chǎn)品對氨氣和氨態(tài)氮的影響

龔阿瓊， 胡駿鵬， 戴晉軍，王建林， 方璧君

（安琪酵母股份有限公司，湖北宜昌 443003）

近年來隨著我國畜牧業(yè)迅速發(fā)展，大型規(guī)?；B(yǎng)殖場占比超70%，養(yǎng)殖環(huán)境的污染問題日益顯現(xiàn)，尤其是養(yǎng)殖臭氣的超標(biāo)排放嚴(yán)重威脅人畜健康、污染綠色環(huán)境。因此減少養(yǎng)殖臭氣的排放對保護(hù)環(huán)境和綠色養(yǎng)殖具有重要意義。李萬軍等（2012）研究表明，在日糧中添加不同除臭原料（益生菌、酶制劑、植物提取物、蒙脫石、沸石和膨潤土等）有助于減少氨氣等有害氣體產(chǎn)生，進(jìn)而減少臭氣，但是動物產(chǎn)生的臭味氣體是多組分的混合物，除了氨氣之外，還有硫化氫、吲哚、糞臭素等。李振（2012）發(fā)現(xiàn)，常用去除臭味的方法有遮蓋法、吸附法、化學(xué)法、溶劑溶解法、催化分解法、生物法等幾類，遮蓋法是通過香精掩蓋異味，不能從根本上祛除氣味；化學(xué)法是使惡臭分子和特定物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成無臭物質(zhì)，是目前用于養(yǎng)殖和環(huán)境最有效的除臭方法。一般情況下可以用NH3的濃度表示臭氣含量，本研究通過對比幾種常見除臭原料與NH3的結(jié)合能力，并對市售幾款除臭產(chǎn)品進(jìn)行效果評價，為其在養(yǎng)殖除臭減排應(yīng)用中提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 蒙脫石A：吸藍(lán)量35 g/100 g；蒙脫石B：吸藍(lán)量39 g/100 g。

酵母細(xì)胞壁：甘露寡糖21.6%。

絲蘭粉A：B50值（mg）≤4；絲蘭粉B：B50值（mg）≤6；絲蘭粉C：B50值（mg）≤10，總皂角苷≥25 mg/g。

市售產(chǎn)品A：總皂苷含量≥60%；市售產(chǎn)品B：天然類固醇薩灑皂角苷含量≥12%；市售產(chǎn)品C：B50值（mg）≤15；市售產(chǎn)品D：天然類固醇薩灑皂角苷含量≥18%，B50值（mg）≤6。

磷酸鹽-EDTA緩沖溶液：將5 g EDTA溶于200 mL 0.1 mol磷酸氫氧化鈉溶液中，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至7.0，加水至500 mL。

0.5 mmol硫酸銨溶液：按上述方法將0.33 g硫酸銨稀釋溶解在500 mL磷酸鹽-EDTA緩沖溶液中。

硝基酚：苯酚5 g、硝普苷0.025 g，加水至500 mL，避光保存。

次氯酸鈉溶液:用350 mL水稀釋2.5 g氫氧化鈉，加入1.35 mL次氯酸鈉溶液（使氯濃度為6%~6.5%），再加水至500 mL。

1.2 試驗方法與設(shè)計

1.2.1 原料理化指標(biāo)評估

1.2.1.1 吸氨量評估 吸氨量采用GB/T 21695-2008飼料級沸石粉中方法檢測。

1.2.1.2 B50值測定 稱取樣品1.0 g，加入磷酸-EDTA緩沖液10 mL，超聲20 min使其充分溶解，降至室溫，離心后得上清液。

準(zhǔn)備5個具塞試管，分別加入樣品和0.5 mM的硫酸銨和水。具體劑量見表1。再準(zhǔn)備5個具塞試管，分別加入樣品、磷酸-EDTA和水。具體劑量見表2。

表1 樣品反應(yīng)體系 μL

表2 空白反應(yīng)體系 μL

依次在上述各試管中加入以下試劑：硝基酚溶液1.0 mL、次氯酸堿溶液1.0 mL、水5.0 mL，混勻后在室溫下靜置45 min，于紫外-可見分光光度計640 nm波長處，以水作為空白對照檢測吸光值。記錄每個試管的吸光值，用反應(yīng)組的吸光值減去相應(yīng)空白組的吸光值，1號試管不含產(chǎn)品為100%的自由氨濃度，其他4個試管內(nèi)的自由氨濃度計算方法見表3。

表3 自由氨濃度計算方法

以氨濃度為縱坐標(biāo)Y，以產(chǎn)品用量為橫坐標(biāo)X，繪制曲線得出方程，B50值表示當(dāng)自由氨濃度降至原來50%時，產(chǎn)品的使用量，將50%帶入方程所得的值即為B50值。

1.2.1.3 皂苷含量測定 準(zhǔn)備材料如下：

標(biāo)品溶液：精密稱取六水氯化鈷約0.6 g，置25 mL量瓶中，加水使溶解，用水定容，搖勻即得；空白溶液（以水為空白溶液）。

樣品溶液：精密稱取樣品約300 mg，置于25 mL量瓶中，加入適量甲醇后超聲波振蕩20 min，冷卻至室溫；用甲醇稀釋至刻度后過濾，精密吸取濾液2 mL于具塞試管中，精密加甲醇3 mL、改良對二甲氨基苯甲醛溶液5 mL，密塞，搖勻，于（58±2）℃水浴中加熱2 h，水浴完畢后迅即冷卻至室溫；空白溶液：以甲醇代替樣品溶液，同法處理即得空白溶液。使用紫外-可見分光光度計，于515 nm波長處測定吸光度值。

1.2.2 產(chǎn)品應(yīng)用效果評估 選取25只體重相近、健康狀況良好的1.5歲左右泰迪公犬，按體重相近原則，隨機(jī)分為5個處理組，分別為對照組、試驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組，每個處理組5個重復(fù)，每個重復(fù)1只犬?；A(chǔ)日糧配方及營養(yǎng)水平參照美國NRC《犬貓營養(yǎng)需要（2006）》標(biāo)準(zhǔn)，試驗預(yù)飼期1周，正式試驗3周，共28 d。

1.2.2.1 糞樣氣味 參考汪開英等（2009）方法對糞樣氣味進(jìn)行登記評分，評分詳細(xì)等級如下：0分，無臭；1分，能稍微感覺到極弱臭味（檢測閾值濃度）；2分，能辨別何種氣味的臭味（確認(rèn)閾值濃度）；3分，能明顯嗅到臭味；4分，強(qiáng)烈臭味；5分，強(qiáng)烈惡臭氣味，讓人感到惡心、頭疼甚至嘔吐。每個糞樣由5人進(jìn)行盲評打分，取平均值為最終糞樣氣味分?jǐn)?shù)。

1.2.2.2 糞便中氨態(tài)氮含量測定 參考蒲萬霞（2008）靛酚藍(lán)-分光光度法測定糞便中氨態(tài)氮的含量。

表4 試驗分組

1.3 考察指標(biāo)

1.3.1 吸氨量 該指標(biāo)是蒙脫石、絲蘭提取物、絲蘭粉作為飼料原料必須標(biāo)識的，是衡量除臭產(chǎn)品原料的基本指標(biāo)。

1.3.2 B50值 該指標(biāo)是用來衡量絲蘭類原料及產(chǎn)品結(jié)合氨氣的能力，即測定結(jié)合50%的氨氣所需要的絲蘭類物質(zhì)的重量。

1.3.3 皂苷 該指標(biāo)是目前衡量絲蘭有效成分的多少，是絲蘭類原料及產(chǎn)品效果推廣的必需指標(biāo)。

1.3.4 應(yīng)用效果 飼養(yǎng)試驗在潔凈良好的動物房中完成。試驗期保持通風(fēng)良好，維持室溫在25~32℃；每只試驗犬單獨(dú)飼養(yǎng)在飼養(yǎng)籠中，并于每天下午在室內(nèi)空地自由活動，18：00準(zhǔn)時定量飼喂。每周作為一個試驗周期，最后一天收集新鮮糞便，進(jìn)行氣味評分，均放入－20℃冰箱中保存待測。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行t檢驗分析，數(shù)據(jù)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”的形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸氨量 由表5數(shù)據(jù)可以看出，蒙脫石的吸氨量處于顯著領(lǐng)先地位；僅通過對本試驗中的絲蘭樣品數(shù)據(jù)分析，推測可能是絲蘭產(chǎn)地不同導(dǎo)致國內(nèi)外產(chǎn)品的吸氨量有區(qū)別；市售三款產(chǎn)品吸氨含量均低于墨西哥產(chǎn)絲蘭粉A和絲蘭粉B，市售產(chǎn)品D的吸氨量略高于市售其他三款產(chǎn)品。

表5 不同除臭原料及產(chǎn)品的吸氨量mmol/100 g

鑒于酵母細(xì)胞壁不含有蒙脫石和絲蘭成分，考慮到檢測成本，因此對酵母細(xì)胞壁的B50值和皂苷含量不予評估。

2.2 B50值 由表6數(shù)據(jù)可以看出：B50值作為絲蘭原料的特有指標(biāo)，具有明顯區(qū)分效果，以絲蘭粉為參照，可以推測出市售產(chǎn)品中絲蘭含量；蒙脫石原料吸氨值雖然高，但與氨氣的結(jié)合力較弱。

表6 不同除臭原料及產(chǎn)品的B50值mg

2.3 皂苷含量 由表7數(shù)據(jù)可以看出，墨西哥產(chǎn)地絲蘭粉A和絲蘭粉B總皂角苷含量都超出100%，推測可能是絲蘭種屬或國內(nèi)換算系數(shù)不適用于國外絲蘭原料；可以通過天然類固醇薩灑皂角苷含量對比國內(nèi)外含有絲蘭成分的除臭物質(zhì)，結(jié)合B50值可以大致推測出市售產(chǎn)品中絲蘭的含量。

表7 不同除臭原料及產(chǎn)品的皂苷含量%

由于市售除臭產(chǎn)品多為復(fù)合物，不適用于與絲蘭原料做應(yīng)用效果對比，結(jié)合動物養(yǎng)殖情況和考慮到應(yīng)用評估成本，只開展市售產(chǎn)品系列在動物上的應(yīng)用評估。另考慮檢測成本，不再評估蒙脫石類礦物原料的皂苷含量。

2.4 產(chǎn)品應(yīng)用效果

2.4.1 市售除臭產(chǎn)品對糞樣氣味的影響 由圖1可以看出，與對照組相比，試驗Ⅳ組在第1周采樣糞樣的氣味上無顯著性變化；在第2、3和4周糞樣中氣味顯著下降，說明含有絲蘭成分的除臭產(chǎn)品發(fā)揮作用需要一定量的累積。

圖1 市售除臭產(chǎn)品對糞樣氣味的影響

2.4.2 市售除臭產(chǎn)品對糞樣中氨態(tài)氮含量的影響由表8可以看出，與對照組相比，試驗Ⅰ組在第2周糞樣中氨態(tài)氮含量有下降趨勢但不顯著，在第3和4周糞樣中氨態(tài)氮含量顯著下降；試驗Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ組第2、3和4周糞樣中氨態(tài)氮含量顯著性下降，Ⅳ組下降尤其明顯。

表8 市售除臭產(chǎn)品對糞樣氨態(tài)氮含量的影響%

3 討論

3.1 吸氨量 吸氨量是絲蘭粉、蒙脫石、沸石粉作為飼料原料必須標(biāo)識的指標(biāo)，鑒于此，本試驗首選該指標(biāo)作為除臭原料評估項。史明雷等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，蒙脫石是一種層狀硅鋁酸鹽礦物質(zhì)，改性后其層間孔隙增多，吸附能力增強(qiáng)，有助于改善畜禽胃腸道健康、提高養(yǎng)分消化率和減少氨氣生成。李永飚等（2005）研究發(fā)現(xiàn)，pH和溫度對吸氨量有一定的影響；粒徑和離子的變化對吸氨量有線性關(guān)系；且吸氨量隨著起始濃度的增加而增加，達(dá)到一定峰值后，吸附量增加的速率趨緩；從本試驗數(shù)據(jù)中明顯可以看出，不同種類的原料吸氨值差別較大，推測與各原料與氨的結(jié)合作用機(jī)理不同有關(guān)。

3.2 B50值及皂苷含量B50值為結(jié)合50%的氨氣所需要的絲蘭重量，該指標(biāo)和皂苷含量都是絲蘭類原料的特有指標(biāo)。張會萍等（2015）認(rèn)為，絲蘭提取物富含皂苷、多酚和多糖等活性物質(zhì)，具有提高畜禽生長性能、緩解氧化損傷和減少氨氣排放等功能。蘇俊玲等（2015）認(rèn)為，絲蘭的主要活性成分是絲蘭皂苷、絲蘭酚、多糖，皂苷作為一種脲酶抑制劑，可以將含氮物質(zhì)降解生成氨氣。絲蘭提取物中的大分子和活性基團(tuán)可以吸附氨氣分子；多酚類物質(zhì)可以結(jié)合氨基；多糖可以促進(jìn)微生物利用氨氣合成菌體蛋白，一方面減少氨氣生成，另一方面增加氨氣的消耗利用，減少臭氣中氨含量。

3.3 各市售產(chǎn)品應(yīng)用效果評估 犬糞便中的氣味主要是由日糧代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的吲哚、糞臭素、硫化氫、氨氣等物質(zhì)決定，即糞樣氣味越臭，在一定程度上說明臭味物質(zhì)的含量越多。犬的腸胃處于病理狀態(tài)或者消化不良時，也會對糞便的氣味有影響，周學(xué)光等（2015）研究發(fā)現(xiàn)，絲蘭屬提取物能夠降低封閉式妊娠母豬舍氨氣濃度，改善豬舍環(huán)境。梁國旗等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，絲蘭提取物能夠極大地減緩尿素氮分解和可溶性硫化物的產(chǎn)生，從而減少氨和硫化氫的散發(fā)。在本試驗條件下，市售標(biāo)注含有絲蘭成分的除臭產(chǎn)品對犬糞樣中的氣味均有降低作用，尤其是市售產(chǎn)品D，這可能與其含有的絲蘭成分有關(guān)。崔秀梅等（2011）研究發(fā)現(xiàn)，絲蘭的作用機(jī)理在于其特殊的結(jié)構(gòu)組成，能夠在腸道內(nèi)降低某些有毒有害氣體的生成，另一方面，市售產(chǎn)品D中含有的甘露寡糖等成分作用于腸道微生物，使動物腸道內(nèi)容物中的氨含量降低，從而間接改善了動物腸道內(nèi)環(huán)境。

糞便中的氨態(tài)氮一般是指NH3和NH4+，氨的散發(fā)與氨態(tài)氮的含量有關(guān)，當(dāng)NH3和NH4+的含量達(dá)到一定程度時，以氨氣的形式散發(fā)出來，是人們聞到糞便的臭味之一。本次試驗中，各市售標(biāo)注含有絲蘭成分的除臭產(chǎn)品都能夠顯著降低貴賓成犬糞樣中氨態(tài)氮的含量，與陳華潔等（2006）的研究結(jié)果基本一致，并且與A產(chǎn)品、B產(chǎn)品相比，市售產(chǎn)品D出現(xiàn)效果的時間更早。王建輝等（2005）研究表明，絲蘭屬提取物能夠幫助腸道內(nèi)某些微生物利用氨氣合成蛋白等代謝產(chǎn)物，使排泄物中的氨態(tài)氮含量降低，持續(xù)飼喂這些含有絲蘭成分的除臭產(chǎn)品，必然使得動物腸道微生物持續(xù)累加這種效果，因此本試驗中隨著添加各產(chǎn)品日糧時間越久，糞樣中的氨態(tài)氮含量也越低。

隨著寵物市場的擴(kuò)大，近年來對寵物除臭產(chǎn)品的需求量也不斷增加，市場潛力巨大。由于不同類型除臭產(chǎn)品原料對臭氣成分中不同物質(zhì)的作用能力不同，在開發(fā)除臭產(chǎn)品時可以根據(jù)不同原料的作用原理和特點(diǎn)，選擇多種安全、有效的原料復(fù)配使用，同時結(jié)合寵物臭味的來源，加入具有抑菌作用的成分，從源頭上控制異味的產(chǎn)生，使除臭效果更理想。