楊坤，姜寧，張愛忠，吳瓊，于治國，李凌巖，解堂東，王發(fā)亮

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院，大慶 163319；2.五大連池風(fēng)景區(qū)大慶石油管理局農(nóng)場）

添加不同甲烷抑制劑對綿羊瘤胃發(fā)酵指標(biāo)及甲烷產(chǎn)量的影響

楊坤1，姜寧1，張愛忠1，吳瓊1，于治國2，李凌巖1，解堂東1，王發(fā)亮1

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院，大慶 163319；2.五大連池風(fēng)景區(qū)大慶石油管理局農(nóng)場）

為探究不同甲烷抑制劑對綿羊瘤胃發(fā)酵指標(biāo)及甲烷產(chǎn)量的影響，試驗(yàn)選取16只體況良好，體重相近（28±1.0 kg）安裝永久性瘤胃瘺管的綿羊，隨機(jī)分為4組，對照組飼喂基礎(chǔ)日糧，試驗(yàn)組A、B、C組分別在基礎(chǔ)日糧中添加延胡索酸40 mg·kg-1、蒽醌20 mg·kg-1和大蒜素300 mg·kg-1。試驗(yàn)結(jié)果表明：與對照組相比，日糧中添加甲烷抑制劑對綿羊飼喂后9 h內(nèi)瘤胃pH值沒有顯著影響（P＞0.05），顯著升高了大蒜素組12 h的pH值（P＜0.05）；添加不同甲烷抑制劑對瘤胃內(nèi)氨態(tài)氮、BCP濃度具有顯著影響，其中顯著提高了大蒜素組的瘤胃氨氮濃度（P＜0.05）和菌體蛋白的含量（P＜0.05）；添加三種不同甲烷抑制劑顯著降低了瘤胃內(nèi)甲烷產(chǎn)量，添加大蒜素6 h后有最為明顯的效果，降低幅度最高為38.28%（P＜0.05）。

甲烷抑制劑；瘤胃發(fā)酵指標(biāo)；甲烷；綿羊

Yang Kun1，Jiang Ning1，Zhang Aizhong1，Wu Qiong1，Yu Zhiguo1，Li Lingyan2，Xie Tangdong1，Wang Faliang1

（1.College of Animal Science and Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319；

2.Petroleum Adminstration Bureau Farm of Wadalianchi Scenic Area）

近年來，由于空氣中CH4、CO2等一些氣體濃度的上升而產(chǎn)生的溫室效應(yīng)已經(jīng)備受世界各國的高度重視。雖然甲烷在大氣中的濃度只是CO2的0.49%倍，但是甲烷氣體的單位體積所影響的溫室效應(yīng)卻是CO2的30倍[1]。全世界每年畜牧業(yè)甲烷的排放量占總甲烷排放量的97%，其中反芻動物所產(chǎn)生的甲烷的產(chǎn)量高達(dá)7.7×107t，反芻動物排放的甲烷氣體占據(jù)每年擴(kuò)散到大氣中的甲烷氣體總量的15%[2]。而且反芻動物所排放的甲烷氣體還以每年1%的速度快速的上升[3]。所以，在提高飼糧的轉(zhuǎn)化率的同時(shí)，減少甲烷氣體的排放量，不僅可提高畜牧業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還有利于環(huán)境的保護(hù)。如何找到既能促進(jìn)反芻動物瘤胃發(fā)酵，又能減少瘤胃內(nèi)甲烷氣體產(chǎn)量，減少動物瘤胃發(fā)酵過程中能量的損失的綠色添加劑已成為反芻動物營養(yǎng)研究的重點(diǎn)。為此試驗(yàn)就以綿羊?yàn)樵囼?yàn)材料，添加三種不同種類、不同濃度的甲烷抑制劑，探究其對綿羊瘤胃發(fā)酵指標(biāo)及甲烷產(chǎn)量的影響，為甲烷抑制劑的推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動物及分組

選擇16只體況良好，體重相近，安裝永久性瘤胃瘺管的綿羊羯羊。隨機(jī)分為4組，分別為對照組，試驗(yàn)A組、B組和C組，每組4只羊。

1.2 試驗(yàn)日糧及試驗(yàn)方法

精粗比為3∶7的日糧，對照組飼喂基礎(chǔ)日糧，試驗(yàn)組A、B、C組分別在基礎(chǔ)日糧中添加延胡索酸40 mg·kg-1、蒽醌20 mg·kg-1和大蒜素30 mg·kg-1，三種甲烷抑制劑均在每日早6：00、晚18：00飼喂時(shí)分兩次投喂。預(yù)試期2周，正試期4 d，測定瘤胃發(fā)酵指標(biāo)。于正試期0 h（早晨飼喂前）、飼喂后3、6、9、12 h采集樣品，用自制的負(fù)壓裝置先抽取瘤胃內(nèi)氣體，收集于集氣袋中待測甲烷濃度。然后從瘤胃瘺管采集綿羊瘤胃內(nèi)不同位置的瘤胃液及食糜，將采集的瘤胃液直接測定pH值后，用四層滅菌紗布過濾，濾液在3 500 r·min-1條件下離心15 min，取1 mL上清液用來測定NH3-N，其余的上清液用來測定瘤胃細(xì)菌蛋白（BCP）。

表1 試驗(yàn)用基礎(chǔ)日糧組成與營養(yǎng)水平Table 1 Composition and nutrient level of basal diet

1.3 測定指標(biāo)及方法

pH值的測定：采用PHS-3C酸度計(jì)進(jìn)行測定（上海雷磁分析儀器廠，玻璃電極）。

NH3-N濃度的測定：參照馮宗慈等[4]方法進(jìn)行測定。

BCP的測定：采用高速差速離心法對培養(yǎng)液中的菌體蛋白進(jìn)行測定。

甲烷氣體的測定：使用氣相色譜法，儀器為GC-9790，儀器編號979017540，室溫22℃，室內(nèi)相對濕度25.8%，進(jìn)樣體積為1 mL，色譜柱的擔(dān)體是GD×（－104）高分子多孔微球60～80目，柱長3 m。氣流載氣（氮?dú)猓?0 mL·min-1、燃?xì)猓錃猓?5 mL·min-1、助燃?xì)猓ㄑ鯕猓? 000 mL·min-1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用SAS 9.2統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行均值比較和單因素ANOVA分析，多重比較用Duncan氏法。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加甲烷抑制劑對瘤胃pH值的影響

添加不同甲烷抑制劑在12 h內(nèi)瘤胃pH值變化見表2，采食前至采食后9 h各組之間的瘤胃pH沒有顯著差異（P＞0.05），而12 h時(shí)添加大蒜素的試驗(yàn)C組瘤胃內(nèi)的pH最高，與試驗(yàn)A組之間無顯著差異（P＞0.05），但顯著高于對照組和添加蒽醌的試驗(yàn)B組（P＜0.05）。

2.2 添加甲烷抑制劑對瘤胃氨態(tài)氮的影響

添加不同甲烷抑制劑在12 h內(nèi)瘤胃氨態(tài)氮變化見表3，各組均是在采食后3 h瘤胃內(nèi)的氨態(tài)氮的濃度升高，之后隨時(shí)間的延長呈下降趨勢。采食前0 h，各組間氨態(tài)氮濃度沒有顯著差異（P＞0.05）；采食后3 h，添加蒽醌的B組的氨態(tài)氮濃度顯著低于其他三組（P＜0.05），而對照組、試驗(yàn)A組、試驗(yàn)C組之間無顯著差異（P＞0.05）；6 h時(shí)，試驗(yàn)C組的氨態(tài)氮濃度顯著高于另外三組（P＜0.05），試驗(yàn)A、B組顯著低于對照組（P＜0.05），以添加蒽醌的B組最低；9 h時(shí)，試驗(yàn)C組的氨態(tài)氮濃度顯著高于其他三組（P＜0.05），添加蒽醌的B組與對照組無顯著差異（P＞0.05），二者均顯著高于添加延胡索酸的A組（P＜0.05）；12 h時(shí)，添加大蒜素的C組氨態(tài)氮濃度顯著高于其他三組（P＜0.05），試驗(yàn)A、B組則顯著低于對照組（P＜0.05）。

表2 添加甲烷抑制劑對瘤胃pH值的影響Table 2 Effect of methane inhibitor on the pH in rumen

表3 添加甲烷抑制劑對瘤胃氨態(tài)氮濃度的影響（mg·100 mL-1）Table 3 Effect of methane inhibitor on the NH3-N in rumen（mg·100 mL-1）

2.3 添加甲烷抑制劑對瘤胃BCP的影響

添加不同甲烷抑制劑在12 h內(nèi)對瘤胃菌體蛋白（BCP）的影響結(jié)果見表4。表4表明，日糧中添加甲烷抑制劑對瘤胃內(nèi)的菌體蛋白濃度有顯著影響。采食前各組之間無顯著差異（P＞0.05）；采食3 h時(shí)，三個(gè)試驗(yàn)組的瘤胃BCP濃度顯著高于對照組（P＜0.05），而三個(gè)試驗(yàn)組之間無顯著差異（P＞0.05）；6 h和9 h時(shí)，添加大蒜素的C組的瘤胃BCP濃度均顯著高于另外三組（P＜0.05），其中6 h時(shí)，試驗(yàn)A組、B組與對照組無顯著差異（P＞0.05），而9 h時(shí)，A、B組則顯著高于對照組（P＜0.05）；12 h時(shí)，B和C組間無顯著差異，二者均顯著高于A組和對照組（P＜0.05），且A組也顯著高于對照組（P＜0.05）。

表4 添加甲烷抑制劑對瘤胃BCP濃度的影響（mg·100 mL-1）Table 4 Effect of methane inhibitor on the BCP in rumen（mg·100 mL-1）

2.4 添加甲烷抑制劑對瘤胃甲烷氣體的抑制效果

由表5可知，添加不同甲烷抑制劑在飼喂后的12 h內(nèi)對瘤胃內(nèi)甲烷氣體的產(chǎn)量有顯著影響。0 h時(shí)各處理之間無顯著差異（P＞0.05）；飼喂后3 h，添加大蒜素的C組和添加延胡索酸的A組的甲烷產(chǎn)量顯著低于對照組和添加蒽醌的B組（P＜0.05），C組也顯著低于A組（P＜0.05）；6 h時(shí)，A、B、C組均顯著低于對照組（P＜0.05），而C組與B組之間無顯著差（P＞0.05），但二者均顯著低于A組（P＜0.05）；9 h和12 h，三個(gè)試驗(yàn)組均顯著低于對照組（P＜0.05），C組與A組之間無顯著差異（P＞0.05），但二者均顯著低于添加蒽醌的B組（P＜0.05）。

與對照組相比，在12 h培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)甲烷產(chǎn)量平均最低的一組是添加大蒜素的C組，甲烷產(chǎn)量在培養(yǎng)到6 h時(shí)降低程度最高，分別為B組37.61%、C組38.28%。0 h時(shí)，與對照組相比降低程度最高的是C組1.96%，其次是B組1.66%；3 h時(shí)，與對照組相比降低百分比最高的是C組，達(dá)到16.4%，其次是A組為10.26%；6 h，與對照組相比降低程度最高的是添加大蒜素的C組為38.28%，其次是添加蒽醌的B組為37.61%，最后是添加延胡索酸的A組16.83%；9 h和12 h，與對照組相比降低程度最高的是C組，其次是A，最后是B組，其中C組降低最多為33.16%。

表5 添加甲烷抑制劑對瘤胃甲烷產(chǎn)量的影響（mmol）Table 5 Effect of methane inhibitor on the methane production in rumen（mmol）

3 討論

瘤胃中的pH值受唾液分泌量、飼料性質(zhì)以及瘤胃內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸含量和有機(jī)酸的生成、吸收和排出有所關(guān)聯(lián)，而且也間接反映了瘤胃微生物代謝產(chǎn)物中的有機(jī)酸產(chǎn)生、吸收、排除及酸堿平衡的狀況[5]。試驗(yàn)結(jié)果表明添加不同甲烷抑制劑在采食前至采食后9 h內(nèi)各處理組的pH沒有顯著差異（P＞0.05），而12 h時(shí)添加大蒜素顯著提高了瘤胃內(nèi)的pH（P＜0.05）。劉敏[6]研究發(fā)現(xiàn)，在綿羊日糧中添加大蒜素可能影響了瘤胃內(nèi)碳水化合物的發(fā)酵速度，使瘤胃內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)生速度減慢，從而使得試驗(yàn)期pH值升高。與研究結(jié)果相似。

氨氮濃度能夠反映瘤胃微生物分解含氮物質(zhì)產(chǎn)氨的速度以及對氨的攝取利用率，瘤胃內(nèi)的氨氮主要來源于飼料中蛋白質(zhì)氨基酸的脫氨基作用、非蛋白氮及通過血液-瘤胃肝臟氮素循環(huán)進(jìn)入瘤胃的尿素降解。試驗(yàn)各組的氨氮濃度均是在采食后3 h升高，然后降低，這符合反芻動物采食后蛋白質(zhì)的降解與吸收規(guī)律。在采食后的不同時(shí)間點(diǎn)，添加蒽醌的試驗(yàn)B組的氨氮濃度始終顯著低于其它三組，可能是添加蒽醌抑制了蛋白分解菌的作用，導(dǎo)致瘤胃內(nèi)食糜蛋白質(zhì)降解量的減少；添加大蒜素的試驗(yàn)C組在采食6 h后的瘤胃氨氮濃度顯著高于其他三組，可能與大蒜素抑制了甲烷的生成，從而有更多的碳源用于微生物蛋白的合成，瘤胃菌群中蛋白分解菌的增殖，促進(jìn)了飼料蛋白質(zhì)氨基酸的脫氨基作用等原因所致。

菌體蛋白是反映瘤胃發(fā)酵程度的重要指標(biāo)之一。Trevaskis等[7]研究了碳水化合物和氮源同步性對合成瘤胃菌體蛋白的作用，結(jié)果表明日糧蛋白水平過低，不能滿足瘤胃微生物對氮源的需求，同時(shí)抑制了瘤胃微生物對碳水化合物的利用。試驗(yàn)中添加不同甲烷抑制劑后瘤胃內(nèi)的BCP的產(chǎn)量顯著高于對照組（P＜0.05），以添加大蒜素的試驗(yàn)C組最為顯著，可能是由于其減少了甲烷的生成，從而有更多的碳源用于微生物蛋白的合成，促進(jìn)了瘤胃微生物的增殖，提高了菌體蛋白的含量。

瘤胃內(nèi)甲烷氣體的產(chǎn)量是引起瘤胃發(fā)酵能量損失的主要指標(biāo)之一。降低甲烷的產(chǎn)量，對提高能量的利用率有重要的意義。趙廣永[8]通過采用人工瘤胃技術(shù)探究了皂化菜籽油對體外發(fā)酵產(chǎn)氣量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著皂化油腳水平的提高，甲烷產(chǎn)量具有減少趨勢。Busquet等[9]在體外產(chǎn)氣試驗(yàn)中，分別添加二烯丙基二硫化物（DAD）、大蒜素、烯丙硫醇（ALM），甲烷產(chǎn)氣量分別相應(yīng)的降低了68.5%、73.6%、19.5%，在這三種含硫化合物中抑制甲烷的效果最顯著的是大蒜素，與試驗(yàn)研究結(jié)果相類似。鄭杰等[10]研究表明，離子載體化合物等能夠抑制甲酸脫氫酶的活性，進(jìn)而改變瘤胃內(nèi)的發(fā)酵類型，降低甲烷的排放量；延胡索酸能夠改善瘤胃內(nèi)其他微生物對氫等的利用率。因此，在日糧中添加適量的延胡索酸也能夠抑制甲烷生成菌、纖維素分解菌、原蟲等活性從而減少甲烷氣體的排放量。據(jù)報(bào)道畜牧業(yè)中所排放的甲烷氣體的量約占全球溫室效應(yīng)氣體總量的2%[11]。因此，降低反芻動物瘤胃內(nèi)甲烷產(chǎn)量有重要意義。在試驗(yàn)的研究結(jié)果中添加不同甲烷抑制劑在飼喂后12 h內(nèi)顯著降低甲烷產(chǎn)的量，其中甲烷產(chǎn)量最低的一組是大蒜素，甲烷產(chǎn)量在6 h時(shí)降低百分比最高為38.28%。楊承劍等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加延胡索酸二鈉能夠減少瘤胃甲烷生成，其作用效果在高粗料條件下更為顯著，與研究結(jié)果相類似。瘤胃發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氫被甲烷產(chǎn)氣菌利用，與碳結(jié)合合成甲烷，通過噯氣排出體外。甲烷抑制劑可有效抑制甲烷菌的生長，并能促進(jìn)氫的其他途徑的利用而減少氫與碳的結(jié)合，使更多的碳與氮被有益微生物利用合成微生物蛋白，提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。

4 小結(jié)

添加三種不同甲烷抑制劑對瘤胃內(nèi)pH值沒有顯著影響，三種甲烷抑制劑瘤胃pH值均較高。整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)保持在6.50～6.63之間。添加三種不同甲烷抑制劑對瘤胃內(nèi)氨態(tài)氮具有顯著影響，其中大蒜素組顯著提高了瘤胃氨氮濃度。添加三種不同甲烷抑制劑對瘤胃BCP有顯著影響，添加甲烷抑制劑后大蒜素組的菌體蛋白的含量最高。添加三種不同甲烷抑制劑對瘤胃內(nèi)甲烷產(chǎn)量有顯著影響，添加大蒜素6 h后有最為明顯的效果，降低百分比最高為38.28%。

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［2］李燕.外源酶對山羊甲烷排放及飼料利用率影響的研究［D］.成都：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

［3］安娟，趙曉川.反芻動物甲烷排放機(jī)制及其調(diào)控［J］.飼料工業(yè)，2006（27）：57-59.

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Effect of Different Methane Inhibitor on Indices of Rumen Fermentation and Methane Production in Sheep

To explore the effect of different inhibitors on the indexes of ruminant fermentation and methane yield，16 healthy and same weigh（28±1.0kg）sheep with ruminal fistula were selected and divided into 4 groups at random.Four treatments were the control fed basal diet without any additive，group A fed basal diet added with fumaric 40 mg·kg-1，group B with anthraquinone 20 mg·kg-1，and group C with allicin 300 mg·kg-1.The results showed that there was no significant effect on pH in rumen for sheep fed diet with methane inhibitors in 9 h（P＞0.05），but the pH of rumen increased at 12 h for sheep with allicin（P＜0.05）.Obviously the different treatments took effect on the NH3-N，and bacterial crude protein（BCP）in rumen，especially allicin in diet increased the NH3-N（P＜0.05）and BCP（P＜0.05）.Methane production in rumen decreased significantly to sheep fed with three inhibitors in diet，and at 6 h，allicin decreased the methane production in rumen more obvious（P＜0.05），the decrease amplitude was 38.28%.

inhibitor of methane;index of rumen fermentation;methane;sheep

S816.32

A

1002-2090（2016）06-0016-05

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.06.003

2015-10-20

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAD21B01-1）；黑龍江省農(nóng)墾總局科技攻關(guān)項(xiàng)目（HNK125B-12-04，HNK125B-11-05）資助。

楊坤（1988-），女，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院2013級碩士研究生。

姜寧，女，教授，E-mail：jiangng_2008@sohu.com。