饲粮相同亚油酸水平下不同植物油对绵羊瘤胃发酵和微生物酶活性的影响

曹秀青 刘立成 任燕锋 刘大森＊

在反刍动物饲粮中添加富含亚油酸的植物油可以提高畜产品中共轭亚油酸(CLA)含量[1-2]。但添加植物油的种类和添加量必须以不影响反刍动物瘤胃发酵和微生物酶活性为前提。添加含多不饱和脂肪酸的植物油对反刍动物瘤胃发酵和微生物活性的影响效果不一[3-4],其主要原因是植物油的种类和添加量不同。添加相同或不同水平的植物油或混合油对畜产品或组织中 CLA含量的影响报道较多,但对相同亚油酸水平不同植物油对反刍动物瘤胃发酵方面的研究尚未见报道。本试验通过添加植物油调控饲粮亚油酸水平,研究其对绵羊瘤胃发酵指标和微生物酶活性的影响。为通过调控饲粮亚油酸水平提高反刍动物产品中CLA含量奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验动物与试验设计

选取4只雄性、健康、安装有永久性瘤胃瘘管绵羊(东北半细毛羊 ×陶赛特羊),体重(40±1)kg,采用 4×4拉丁方试验设计,整个试验分 4期,每期预试期 10 d,正试期 6 d。

1.2 试验饲粮及饲养管理

基础饲粮配制参照 NRC(1985),以羊草为粗饲料,以玉米和豆粕为精饲料主要原料,按 1.2倍维持需要配制,饲粮精粗比为 40∶60。按采食的饲粮中添加的不同植物油将试羊分为对照组(无添加)和 3个试验组[PO组(4%花生油)、CO组(2.84%玉米油)和 SO组(2.86%大豆油)]。通过实验室测定,3个添加油脂组饲粮亚油酸水平分别为 2.47%、2.49%和 2.51%,差异不显著(P＞0.05)。试验饲粮组成及营养水平见表 1。

各种植物油均匀添加于精料中,同精料一起饲给试验羊。按最大采食量的 85%给料,每日饲喂精料 480 g,羊草 720 g,分 2次等量饲喂(08:00和 18:00),试验羊单圈饲养,自由饮水。

表1 试验饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the experimental diets(air-dry basis) %

1.3 样品采集与测定

正试期第 1天于晨饲后 1 h开始采集瘤胃液,共 10次,分 别在 09:00、 11:00、13:00、16:00、18:00、20:00、22:00、01:00、04:00、07:00,4层纱布过滤,立即采用 pH计(METTLER TOLEDO Delta 320 pH)测定 pH;取滤液 1 mL加入 4 mL染液(methyl green-formalin-sodium chloride,MFS),摇匀,固定 30 min进行原虫计数[5]。

在滤液中加入 2滴饱和氯化汞溶液,3 500 r/min离心,取 4 mL上清液加 1 mL 25%偏磷酸和1 mL 10%三氯乙酸。取 0.5 mL上清液加入9.5 mL 0.2 mol/L HCl用于氨态氮 (NH3-N)浓度的测定[6];剩余滤液于 -20℃保存,采用日本岛津GC-2010气相色谱仪测定挥发性脂肪酸(VFA)[7];采用汪水平等[8]的方法测定微生物酶活性。

测定饲粮中脂肪酸含量按 Folch等[9]的方法进行,试剂 F.A.M.E.Mix和 C4-C24脂肪酸混合标准品(47885-u)购自于 SupelcoTM公司。

1.4 数据处理及统计分析

统计分析采用 SAS 8.02软件包的 ANOVA过程进行方差分析,用 Duncan氏法进行多重比较。以 P＜0.05作为差异显著性判断标准,试验结果用平均值 ±标准差表示。

2 结 果

2.1 饲粮不同植物油对绵羊瘤胃发酵指标的影响

由表 2可知,饲粮不同植物油对瘤胃 pH、NH3-N浓度未产生显著影响(P＞0.05)。PO组原虫数量与对照组相比降低了 42.18%(P＜0.05),而 CO组和 SO组间原虫数量无显著差异(P＞0.05);3个试验组之间原虫数量差异不显著,但以 PO组中含量最低(P＞0.05)。饲粮不同植物油对瘤胃液总挥发性脂肪酸(TVFA)、乙酸、丙酸、丁酸浓度及乙酸/丙酸比例的影响差异不显著(P＞0.05)。

表2 饲粮不同植物油对绵羊瘤胃发酵指标的影响Table 2 Effects of different dietary sources of vegetable oil on ruminal fermentation indices of sheep

2.1.1 饲粮不同植物油对瘤胃液 p H动态变化的影响

由图 1可以看出,各组瘤胃液 pH随时间变化的动态趋势基本一致,即:采食后 pH降低,然后逐渐升高至下一次采食;每次采食后呈现相同的变化规律。

2.1.2 饲粮不同植物油对瘤胃液 NH3-N浓度动态变化的影响

由图 2可以看出,NH3-N浓度动态变化趋势基本一致,且 NH3-N浓度的峰值均出现在采食后 1～2 h(09:00和 20:00),之后趋于下降,5～7 h(13:00—15:00和 01:00)时降至最低水平,然后升高。

2.1.3 饲粮不同植物油对瘤胃液原虫数量动态变化的影响

由图 3可以看出,各试验组瘤胃液原虫数量均低于对照组,3个试验组之间原虫数量差异不显著(P＞0.05);第 2次采食后 2 h(20:00),试验组显著低于对照组(P＜0.05);在第 1次采食后 1～3 h(09:00—11:00)和第 2次采食后 2～4 h(20:00—22:00),PO组原虫数量与显著低与对照组(P＜0.05);24 h内,除第 2次采食后 2、7 h(20:00、01:00)均为 PO组最低。

2.1.4 饲粮不同植物油对瘤胃液 TVFA浓度动态变化的影响

由图 4可以看出,各组 TVFA浓度随时间变化曲线呈现出基本一致的规律,采食后先升高后降低,2次采食中间出现峰值。第 1次采食后 7 h,CO组和 PO组显著低于对照组(P＜0.05),PO组显著低于 SO组(P＜0.05);其余时间点则差异不显著(P＞0.05)。

2.2 饲粮不同植物油对瘤胃微生物酶活性的影响

由表 3可知,与对照组相比,PO组滤纸纤维素酶、羧甲基纤维素酶、葡萄糖苷酶和果胶酶的活性显著降低(P＜0.05),木聚糖酶活性没有显著变化(P＞0.05),其他 4种酶活性显著低于 CO组(P＜0.05),CO组和 SO组中 4种酶活性与对照组相比差异不显著(P＞0.05),但SO组羧甲基纤维素酶和果胶酶活性显著低于 CO组(P＜0.05)。不同植物油对滤纸纤维素酶和葡萄糖苷酶活性影响一致,对羧甲基纤维素酶和果胶酶活性影响一致。

3 讨 论

本试验不同处理对瘤胃液 pH未产生影响,各组瘤胃液平均 pH间差异不显著,与 Hristov等[10]所获得的结论基本一致,但 Bateman等[11]在干奶期荷斯坦奶牛的研究中发现,豆油剂量为 2%和 4%时瘤胃液 pH降低,6%时不变,8%时升高,与本试验结果不一致。这说明瘤胃液 pH受饲粮组成、营养成分、饮水、环境以及试验动物等试验条件影响。近年来研究发现低 pH对瘤胃微生物发酵是否有存在负面影响不仅仅与 pH的平均值有关,还与 pH的变化范围有关,pH变化范围大对瘤胃微生物发酵的影响比低 p H、变化范围小的影响要大得多[12]。本试验瘤胃液 p H的变化范围为5.76～6.50,且处于极端值的时间较短,所以不影响瘤胃的正常发酵。值得注意的是,Qiu等[13]报道 pH 5.8与 6.5相比增加了CLA、C18∶1和 C18∶2的流量,降低了 C18∶0的流量,低 pH有利于有益脂肪酸的合成。

表3 饲粮不同植物油对瘤胃微生物酶活性的影响Table 3 Effects of different dietary sources of vegetable oil on microbial enzyme activities in the rumen μmol/(g◦ min)

瘤胃液中 NH3-N既是饲料蛋白质、内源性蛋白质和非蛋白氮分解的终产物,同时也是在有能量和碳链的情况下,瘤胃微生物合成菌体蛋白质的主要氮源,其浓度最适范围较宽,为 8.5～30.0 mg/dL。本试验各组绵羊瘤胃液氨氮浓度变化范围为6.76～18.69 mg/dL,处于最佳浓度范围之内。Hristov等[10]在育肥牛饲粮中添加 5%富含油酸或富含亚油酸的红花油对瘤胃 NH3-N浓度没有影响,与本试验结果一致。但杨舒黎[14]在试验牛饲粮中添加4%的豆油、胡麻油或者是二者 1∶1混合油均显著增加了瘤胃液中的氨氮浓度。

亚油酸对瘤胃原虫是具有毒性的,不少学者在体内和体外试验中都报道亚油酸可降低原虫数量,Hristov等[15]在体外培养基中加入 0.25%、0.50%或 1.00%的亚油酸,原虫数量分别降低 48%、88%和 100%,加入等量油酸,原虫数量分别降低 26%、45%和 78%,说明油脂含双键越多对原虫数量降低的影响就越大。Oldick等[16]研究发现随着饲粮脂肪不饱和程度的增加瘤胃原虫的数量呈线性下降。

饲粮添加植物油对瘤胃发酵产生 VFA浓度的影响比较复杂,与添加量和种类有关。Clinquart等[17]报道当脂肪添加量低于 3.3%时可使 TVFA浓度增加,但添加量超过 5%时则会减少。Zhang等[18]报道在体外培养中 TVFA随亚麻酸比例的提高而升高,亚麻酸单独添加显著高于亚油酸单独添加。但本试验中添加饱和度不同的植物油对乙酸、丙酸、丁酸浓度影响差异不显著,PO组和 SO组乙酸浓度有降低趋势,各试验组丙酸浓度均有升高的趋势,丁酸浓度有下降趋势。Hristov等[10]也报道饲粮添加 5%富含亚油酸或油酸的红花油对 VFA浓度和乙酸、丙酸比例没有影响,这说明脂肪不饱和度对 VFA影响较小。但杨舒黎[14]报道试验奶牛饲粮添加 4%植物油显著降低了瘤胃液丁酸和 TVFA的浓度,乙酸和丙酸浓度有降低趋势。这是因植物油饱和度、动物生理状况等不同所致。

瘤胃微生物对植物细胞壁的降解速度和程度影响植物饲料对反刍动物的营养价值,而反刍动物对植物细胞壁的分解利用主要依靠瘤胃微生物分泌的一系列酶的协同作用。研究发现只有与饲料颗粒紧密结合的微生物才分泌植物降解酶直接负责纤维物质的降解。杨舒黎[14]在试验牛饲粮中添加 4%的大豆油或亚麻油后总纤维素酶活性显著降低;梁松[19]在鲁西黄牛基础饲粮中添加 1%鱼油 +3%葵花油、1.5%鱼油 +2.5%葵花油或 2%鱼油 +2%葵花油对瘤胃中木聚糖酶、羧甲基纤维素酶和葡萄糖苷酶活性没有影响,只是饲粮添加 1%鱼油 +3%葵花油前 2种酶活性略低,他认为添加鱼油可能有利于纤维素酶活性的提高,而葵花油有抑制纤维素酶活性的作用;但 Hristov等[10]在试验牛饲粮中添加5%的富含亚油酸和油酸的红花油对瘤胃多糖降解活性没有影响。说明微生物酶活性与动物个体、植物油的添加量及饲粮脂肪的不饱和程度有关。反刍动物瘤胃微生物适应较低水平且不饱和度不高的饲料脂肪,当脂肪超过干物质的 2%～3%或不饱和度增加就会抑制纤维分解菌的活动,植物油添加水平较低时,动物采食的粗饲料,如羊草,可与微生物竞争吸附脂肪酸,减少了脂肪对微生物代谢的抑制作用。

本研究是相同亚油酸水平下植物油对绵羊瘤胃发酵的影响,而相关研究很少,没有更多的资料参考,更多实验有待深入进行。

4 结 论

①在饲粮相同亚油酸水平下,不同植物油(添加量 2.84%～4.00%)对瘤胃发酵没有不利影响。

②在饲粮相同亚油酸水平下,4.00%的花生油的添加使瘤胃纤维降解相关酶的活性降低,羧甲基纤维素酶、果胶酶活、滤纸纤维素酶和葡萄糖苷酶活性均为最低。

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