纳米铜对绵羊瘤胃体外发酵挥发性脂肪酸的影响

李 茂，代振威，裴彩霞

（1.山西省晋中市畜牧兽医局，晋中 030600；2.山西农业大学动物科技学院，太谷 030801）

营养与饲料

纳米铜对绵羊瘤胃体外发酵挥发性脂肪酸的影响

李 茂1，代振威1，裴彩霞2

（1.山西省晋中市畜牧兽医局，晋中 030600；2.山西农业大学动物科技学院，太谷 030801）

试验采用体外发酵法，研究在人工瘤胃液中添加不同浓度（0、50、100、150、200、400、800、1 200、2 400、4 800 μg/L）的纳米铜时，对绵羊瘤胃体外发酵挥发性脂肪酸的影响。试验共分10个处理组，每个处理组3个重复。结果表明:纳米铜在添加量为100～400 μg/L时，乙酸浓度和总挥发性脂肪酸浓度都显著高于对照组和其他试验组（P<0.05）。说明在体外发酵条件下添加适量的纳米铜对瘤胃微生物的发酵有促进作用。

纳米铜;绵羊；体外发酵；pH值；挥发性脂肪酸

铜元素对绵羊的内分泌系统、免疫系统、繁殖机能、酶活性、激素合成都有重要影响，铜在反刍动物日粮中的含量还可以影响瘤胃微生物纤维素的降解作用［1］。正常情况下，反刍动物瘤胃中微生物的含铜量是瘤胃液的2～3倍［2］，在日粮中添加铜能够显著提高瘤胃微生物的含铜量［3］。而反刍动物的日粮中如果缺乏铜，瘤胃微生物的正常生长和对纤维的降解作用都会受到影响［4］。纳米铜作为新型铜添加剂，是采用纳米技术制备微量元素铜的超微粉，具有与水有较强亲和力，易于吸收等优点［5］。本试验以麦秸、白羊草为底物，研究纳米铜对绵羊瘤胃体外发酵挥发性脂肪酸的影响。

1 材料与方法

1.1 动物饲养

瘤胃液取自6只装有永久瘤胃瘘管的晋中绵羊（35.0 kg±3.5 kg）。绵羊在山西农业大学动物科技学院畜牧站单栏饲养，配置粗精料比例60:40的日粮，饲养水平为1.2倍基础代谢，每天7：00和17：30饲喂2次，自由饮水。

1.2 瘤胃液收集

瘤胃液于晨饲前采集，在CO2环境中，用4层纱布过滤于预先充有CO2气体的瓶中，密封，39℃保温箱送至实验室备用。

1.3 体外发酵与试验设计

体外发酵采用改进的Menke法［6］，每个发酵瓶中底物样品量为1.0 g，培养液100 mL，由10 mL混合瘤胃液与常量元素溶液、微量元素溶液、缓冲溶液、刃天青溶液、还原剂溶液等组成。先配制总量的人工瘤胃液，在分液

时添加纳米铜。采用体外静态恒温培养法，置于39℃水浴培养箱。恒温培养72 h。

本试验按照纳米铜的添加量（0、50、100、150、200、400、800、1 200、2 400、4 800 μg/L）分成10个处理组，每个处理组有3个重复，0添加量组为对照组。

1.4 样品测定方法

1.4.1 pH值的测定 于培养72 h测发酵产气后，放气至大气压，使用pH仪测定各培养瓶中上层液pH值，计算每组pH值的平均值。

1.4.2 挥发性脂肪酸浓度的测定 在10 mL离心管中加入经4层沙布过滤的瘤胃液5 mL，再加入25%偏磷酸溶液1 mL，混合均匀后，冰水浴中放置30 min以上，10 000 r/min离心10 min，取上清液［7］。每个样品取1 μL，采用GC102AF型气相色谱仪测定挥发性脂肪酸。

1.5 数据处理

采用EXCEL软件整理数据，再用SPSS17.0统计分析软件的One-way-ANOVA进行方差分析和显著性检验，试验结果以“平均数±标准误”表示。

2 结果与分析

由表1可见，以麦秸或白羊草为底物，随着纳米铜添加浓度的增加，绵羊瘤胃体外发酵pH值均呈先下降后上升的变化趋势。与其他试验组相比，底物为麦秸时，添加量为100～400 μg/L的试验组pH值显著低于50 μg/L组（P＜0.05），也低于800～4 800 μg/L的各试验组（P＞0.05）。底物为白羊草时，添加量为100～400 μg/L的试验组pH值显著低于1 200 μg/L组和4 800 μg/L组（P＜0.05），也低于50、800、2 400 μg/L的试验组和对照组（P＞0.05）。

表1 纳米铜对绵羊瘤胃体外发酵pH值的影响

由表2可见，以麦秸或白羊草为底物，随着纳米铜添加浓度的增加，瘤胃体外发酵乙酸的浓度均呈先升高后下降的变化趋势，当添加量为100～400 μg/L时，均显著高于对照组和其他试验组（P<0.05），其他各组间差异均不显著（P>0.05）。

表2 纳米铜对瘤胃体外发酵乙酸的影响mmol/L

由表3可知，以麦秸、白羊草为底物，瘤胃液中添加不同浓度的纳米铜，对绵羊瘤胃丙酸浓度的影响均不显著（P>0.05）。

表3 纳米铜对瘤胃体外发酵丙酸的影响mmol/L

由表4可见，以麦秸或白羊草为底物，随着纳米铜添加浓度的增加，瘤胃总挥发性脂肪酸浓度变化均呈先升高后下降的趋势，添加量为100～400 μg/L时，总挥发性脂肪酸浓度均显著高于对照组和其他试验组（P＜0.05），其他各组间差异均不显著（P＞0.05）。

表4 纳米铜对瘤胃体外发酵总挥发性脂肪酸的影响mmol/L

3 讨论

铜不仅是反刍动物正常生长所需的微量元素，同时

也是瘤胃微生物生长繁殖所必需的微量元素，其影响着瘤胃微生物的发酵作用［8］。本试验中100～400 μg/L纳米铜的添加降低了瘤胃液的pH值，而在反刍动物中，瘤胃液pH值是瘤胃发酵过程中的综合反映，它能够影响到瘤胃微生物的活性和区系。在瘤胃发酵过程中，底物的碳水化合物产生挥发性脂肪酸，会使pH值下降，尤其在体外发酵中，没有了瘤胃上皮等组织的影响，这是影响瘤胃液pH值变化的一个最重要因素［9］。根据冀一伦的研究，纤维降解菌对pH值很敏感，pH值较低时不利于对纤维物质的降解［10］，而适宜的pH值会促进纤维降解菌的活性，pH值的正常变动范围一般为5.5～7.5［11］。在本试验中各处理组的pH值均在这一范围之内。

适宜的瘤胃内环境指标是饲料营养物质正常发酵和提供能量的重要保证，而且有利于瘤胃内微生物蛋白质的合成。瘤胃中碳水化合物发酵的主要终产物是乙酸、丙酸等，这些挥发性脂肪酸的组成和含量是反映瘤胃内环境的重要指标。在反刍动物瘤胃中发酵产生的挥发性脂肪酸约75%会通过瘤胃壁扩散进入血液，约20%经皱胃和瓣胃壁吸收，约5%经小肠吸收［12］。瘤胃挥发性脂肪酸是碳水化合物的终产物，可提供反刍动物所需能源的70%［13］。在20世纪70年代初，就有了铜对瘤胃中挥发性脂肪酸影响的报告，但其结果并不一致。Odenkirchen用体外法测定了CuSO4对微生物利用淀粉的影响，结果显示，CuSO4抑制了总挥发性脂肪酸的生成，降低了乙酸产量［14］。而王茂荣等［15］用体外法测定了不同水平铜对挥发性脂肪酸浓度的影响，结果表明，总挥发性脂肪酸浓度和乙酸浓度随铜添加量的增加而升高。在本试验中，添加纳米铜后，总挥发性脂肪酸和乙酸浓度均有所提高，对丙酸浓度的影响不显著，与王茂荣等［15］的研究结果一致。这表明添加适量的纳米铜可以增加瘤胃微生物的活性，进而促进挥发性脂肪酸的产生。

4 小结

本试验结果表明，在体外发酵条件下，添加适量的纳米铜降低了pH值，提高了瘤胃液中乙酸和总挥发性脂肪酸的浓度，对瘤胃微生物的发酵有促进作用。

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［15］王茂荣，莫放，岳文斌.无机铜添加对体外瘤胃微生物发酵的影响［J］.中国农学通报，2008，11：22-23.

过刊征订

1.《中国草食动物》杂志1999年（1～6期）21元，2000～2002年（1～6期）27元，2003年（2～6期）33元，2004～2008年（1～6期）39元，2009、2010、2011、2012年（1～6期）48元（均含挂号邮资）；

2.有2002、2003、2004、2005、2006和2007年养羊专辑（包括品种、遗传、繁育、营养、市场等内容），价格分别为31、34、26、58、38、28元，含挂号邮资，数量有限，欲购从速；

3.请您汇款时务必写清楚通讯地址、邮政编码等事宜，以便准确投寄。

《中国草食动物科学》杂志社

Effect of Nano-copper on Volatile Fatty Acid of in Vitro Rumen Fermentation in Sheep

Li Mao1，Dai Zhen-wei1，Pei Cai-xia2
（1.JinzhongCenter for Animal Husbandryand Veterinary，Jinzhong030600，Shanxi，China；2.College ofAnimal Science and Technology,Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

The in vitro rumen fermentation was used tostudythe effect ofdifferent nano-copper supplement levels（0，50，100，150，200，400，800，1 200，2 400，4 800 μg／L）on volatile fattyacid in sheep with 3 replications per level.The results showed that the acetic acid and total volatile fatty acid in culture fluid of the groups with the nano-copper at the levels of 100～400 μg／L were higher than those in all other groups（P<0.05）.It indicated that the proper amount of nano-copper could stimulate in vitro rumen fermentation.

nano-copper；sheep；in vitro rumen fermentation；volatile fattyacid

S826.5

A

2095-3887（2014）05-0029-03

2014-07-17

山西省科技攻关项目（20110311031）

李茂（1981-），男，畜牧师。

裴彩霞（1973-），女，教授，博士。