瘤胃微生物体外降解不同比例三叶草和稻草混合粉的试验

■付钓钧 朱德全 王文新 戴志江 解志峰 李凤刚 周清波

(1.佳木斯大学生命科学学院，黑龙江佳木斯 154007；2.佳木斯职业学院，黑龙江佳木斯 154007；3.佳木斯市兽医卫生防疫站，黑龙江佳木斯 154007；4.黑龙江农业职业技术学院，黑龙江佳木斯 154007）

随着科学技术的发展，人们的膳食结构也由吃原始植物籽实转向动物产品奶肉蛋方面。缓解饲养动物与人争粮带来的矛盾，科技人员在农作物秸秆等低粗饲料方面进行了大量研究[1]。试验表明人工瘤胃微生物可以对低粗秸秆进行消化吸收合成微生物自身组织，然后可以将人工瘤胃发酵的产物，作为鸡、猪等非草食动物饲料是解决这个矛盾的一条途径。这种动物产品又是绿色安全食品，同时利用瘤胃微生物开发低粗饲料的生物性饲料研究，又降低了由于焚烧秸秆给环境带来的污染，减少资源的浪费，是新农村建设可持续发展的有效途径[2]。本试验是通过瘤胃微生物体外降解不同比例三叶草和稻草混合粉，为人工瘤胃发酵底物添加适合比例提供科学依据。

1 材料和方法[3-4]

1.1 试验材料和仪器

1.1.1 试验材料

分别将无霉变的三叶草、稻草晒干，用40目粉碎机粉碎，备用；同时将取于佳木斯市回民屠宰场的牛的瘤胃内容物三层纱布滤过并40℃水浴锅暂时保存，作为试验用的瘤胃微生物。

1.1.2 主要仪器设备

实验室粉碎机（JFSD-70，上海嘉定粮油仪器有限公司），电热恒温培养箱（HG303-4，南京实验仪器厂），电子天平（EXP-140型，黑龙江东拓仪器制造有限公司），恒温水浴锅（HH-24，郑州长城科技工贸有限公司），双目显微镜（BM311110，北京视界通仪器有限公司），烘干箱（GW-06A，哈尔滨理化仪器制造厂）。

1.1.3 试验配制的药品

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，FeCl3·6H2O 8.0 g蒸馏水至100 ml。

②缓冲溶液（B液）：NH4HCO34.0 g，NaHCO335.0 g，蒸馏水至1 000 ml。

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

④还原剂溶液：NaOH 0.16 g，Na2S·9H2O 0.625 g，蒸馏水至95 ml。

⑤瘤胃营养液：蒸馏水400 ml+A液0.1 ml+B液200 ml+C液200 ml+还原剂溶液40 ml。

1.2 试验方法

1.2.1 样品称量

试验样品置于烘干箱中测其含水量(见表1)。

表1 烘干样品前后的重量及含水量

1.2.2 人工瘤胃培养液的配制

量取所需体积的瘤胃液快速加入到准备好的瘤胃营养液中，制成混合人工瘤胃培养液（瘤胃液和瘤胃营养液的体积比为1∶2）。人工瘤胃培养液在配制的过程中要快速，因为瘤胃微生物喜厌氧环境，如果在空气中暴露的时间过长会使里面的微生物活力降低甚至死亡。同时也要考虑温度的因素，配制好之后放置于40℃的水浴锅里保存好。然后对配好的瘤胃培养液进行镜检，以确保具有活力的瘤胃微生物。

1.2.3 分装和培养

用电子天平称量，将三叶草粉和稻草粉按比例分为8∶2；7∶3；6∶4；5∶5；4∶6；3∶7和2∶8，每组的总重量均为2 g，按配比称量之后，分别装入60 ml三角瓶（培养瓶）中并与带有刻度的注射器相连接。每组设3个重复，用加样器向每个培养瓶中分别加入上述人工瘤胃培养液，待加样完毕后成批转入恒温箱中40℃培养，每隔2 h快速读取产气量并记录直到36 h，培养36 h之后及时将培养瓶转移到0℃的冰箱内1 h终止瘤胃微生物的活动，测定每个培养瓶中的干物质含量。

1.3 计算方法

某一时间段累积净产气量计算公式：净产气量(ml)=某时间段3只培养瓶的平均量(ml)。

干物质降解量=发酵前干物质量-发酵后干物质量。

2 结果与分析

2.1 各时间段产气量变化(见表2、图1、图2)

表2 瘤胃微生物对三叶草和稻草体外降解的产气量（三叶草∶稻草）(ml）

从表2和图1中可以看出，试验开始1～2 h左右培养瓶中产生1 ml左右气体，这是由于试验刚开始样本带进的杂菌（多数为非厌氧菌）在适合的条件下产生的。试验进行2～8 h之间几乎停止了气体的产生，这是由于培养瓶中氧气逐渐耗尽，需氧菌停止了活动，同时瘤胃微生物也在受到新环境的条件胁迫作用活动非常弱。试验进行8～26 h是产气量高峰期，因为其它杂菌被抑制而瘤胃微生物逐渐适应了培养瓶内的条件，开始了快速繁殖与生长。27～36 h产气速度逐渐减慢直至近乎停止状态，产生这种现象主要是因为培养瓶内代谢产物逐渐积累以及养分的消耗使瘤胃微生物反馈受到抑制逐渐停止繁殖。

图1 三叶草/稻草不同比例混合粉各时间段的产气量

图2 三叶草/稻草不同比例混合粉总产气量

从表2和图2中可以看出：三叶草和稻草之间的配比不同，发酵产生的气体量也不同，三叶草和稻草的配比7∶3组的产气量高于其它组合，6∶4次之。主要是因为三叶草是豆科植物，稻草是禾本科植物，前者含N量高而后者含C量高，三叶草和稻草之间的配比7∶3组合的N/C更适合瘤胃微生物繁殖生长的营养需要，活性比较强[5]。

2.2 干物质降解率的变化与分析(见表3、图3)

表3 三叶草和稻草不同比例混合粉干物质降解率

从表3和图3中可以看出：干物质降解率以三叶草和稻草之间的配比7∶3最为显著，发酵效果最好。这也是因为7∶3组合的C/N比较适合微生物生长，其他组合的营养比例，不太利于微生物的生长，6∶4组次之，这与三叶草和稻草之间的配比不同发酵产生的气体量是一致的。

图3 干物质降解率

3 结论

本试验综合产气量和干物质降解率两个指标得出结论是：瘤胃微生物体外降解三叶草和稻草的最适比例是7∶3。这个组合之所以是最适合的配比，原因是组合中的C/N最适合微生物生长的，6∶4次之。其它比例的C/N对瘤胃微生物的生长作用较弱。同时试验也说明在人工瘤胃生产生物性饲料的过程中，由于添加底物带进部分氧气使初期瘤胃微生物生受到暂时抑制作用，并且时间不会很久瘤胃微生物就可进行正常生长繁殖。

[1] 周传社,汤少勋.农作物秸秆体外发酵营养特性及其组合利用研究[J].应用生态学,2005，16（10）:1862-1867.

[2] 杨永明,卢德勋,卢媛,等.微生物发酵秸秆饲料的研究现状及展望[J].饲料工业，2002，23(2):14-18.

[3] 陈晓霞,王鑫,杨连玉,等.瘤胃体外培养技术的研究[J].畜牧与饲料科学，2009，30（10）:31-33.

[4] 付钓钧,赵瑞艳,王长平,等.瘤胃微生物体外发酵不同配比大豆荚与稻草混合粉产气量研究[J].饲料工业,2011,32(3):30-32.

[5] 付钓钧,赵瑞艳,朱德全,等.利用瘤胃微生物体外发酵饲料饲喂母猪的试验[J].饲料工业,2011,32（13）:24-25.