不同來源多酚對奶牛瘤胃體外營養物質降解率和甲烷產量的影響

滕戰偉,陳秋楠,王笑笑,張黎杰,張寧寧,常美楠,夏小靜,賀永惠*,高騰云*

(1.河南科技學院 動物科技學院,河南 新鄉 453003;2.河南農業大學 動物科技學院,河南 鄭州 450046;3.河南牧業經濟學院 動物科技學院,河南 鄭州 450046)

中華人民共和國農業農村部第194號公告指出于2020年底全面禁止飼料抗生素使用,無抗時代已經到來。尋求安全有效的抗生素替代品,實施“無抗與綠色低碳養殖”,是我國畜牧業亟待解決的問題。天然植物活性物質具有種類多、無藥物殘留和刺激小等優點,是實現畜禽安全健康生產的重要紐帶。植物多酚是一類廣泛存在于植物體內的具有酚醛基的次級代謝物,其包含的范圍較廣,從簡單結構的酚醛樹脂(鞣花酸和沒食子酸)到二聚或低聚物(原花青素)甚至是高分子的聚合物(單寧酸)[1]?？蒲泄ぷ髡邍@多酚的應用開展了大量科學研究,發現多酚類物質具有抗氧化、抗炎及促進動物健康生產的功能[2-3]。

反芻動物以甲烷(CH4)形式損失的能量占總攝入能的8%～14%,從而降低飼糧的利用效率,并加劇溫室效應[4]。反芻動物產生的CH4約85%來自于瘤胃發酵,瘤胃內CH4的生成主要是產甲烷菌轉化的結果[5]。一項薈萃分析(數據包含體內、體外30個試驗共171個處理)研究發現,無論采用何種方式,單寧的添加均能減少CH4生成,并且體外試驗能夠預測體內試驗CH4產量[6]。進一步分析發現,單寧能夠抑制產甲烷菌,從而減少CH4的排放[7]。但由于單寧具有廣譜的抑菌性,會導致反芻動物對營養物質的吸收率降低[8]。另有研究同樣表明多酚類物質可以減少CH4排放[9],但多酚的使用劑量和不同來源的特異性效應仍有待闡明[10]。

基于上述思考,本試驗選擇綠原酸、單寧酸、茶多酚和褐藻多酚為研究對象,通過體外培養法分析其對奶牛瘤胃體外CH4生成和飼料降解率的影響,擬篩選出一種既能降低CH4排放又可提高飼料降解率的多酚,為多酚在反芻動物生產中的精準應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料選取花生秧作為發酵底物,花生秧取自河南農業大學畜牧試驗站?；ㄉ碜匀伙L干后采用錘片式粉碎機進行粉碎,過0.5 mm篩,裝于樣品袋中保存備用。

所選用多酚的基本信息如下:綠原酸(上海源葉生物科技有限公司,98%)、單寧酸(西亞試劑,98%)、茶多酚(西亞試劑,GR級)和褐藻多酚(山東潔晶集團贈予)。

1.2 試驗設計采用體外培養法研究不同來源多酚對奶牛瘤胃CH4產量和營養物質降解率的影響。體外培養體系為150 mL,準確稱取2 g花生秧粉作為發酵底物。選取4種不同來源的多酚:綠原酸、單寧酸、茶多酚和褐藻多酚,每種多酚添加水平為發酵底物干物質(DM)質量的0%,1%,2%,3%和4%。采用單因素試驗設計,每個處理設置5個重復,每批次發酵時設置5個空白用以校正產氣量和CH4產量(空白組僅加入人工瘤胃緩沖液,不添加底物和多酚)。體外培養24 h停止發酵。

1.3 模擬瘤胃緩沖液構成瘤胃緩沖液參考MENKE等[11]的方法進行配制,瘤胃緩沖液共包括5部分,具體組成如表1所示。試驗當天,按照表2所示的比例進行瘤胃緩沖液的配制,將配制好的瘤胃緩沖液置于39℃恒溫水浴鍋中水浴,并持續通入CO2,直到溶液顏色由淡藍色轉為無色,即刻使用。

1.6.2CH4產量測定 采用集氣袋收集氣體,用氣相色譜儀進行CH4含量的測定。具體測定步驟參考孫凱佳[12]的方法進行。

德育課其實是一門促進學生形成正確世界觀、人生觀和價值觀的課程，是學生生動活潑地主動參與探究從而獲得人生經驗或指導思想的課程，是一門真正關注個人全面發展的課程。教師在進行教學設計時要充分利用中職生的觸覺型與合作型學習風格特點，發揮學生學習潛能。

⑤中小河流洪水和山洪災害防御能力不高。松花江、黑龍江流域中小河流堤防防洪標準低，很多河段處于不設防狀態；諾敏河、綽爾河等一些較大支流尚未建成骨干控制性工程，洪水調蓄能力不足。山洪災害防治體系還不完善，防御能力仍顯不足。2013年松花江、黑龍江流域因洪澇災害死亡人員基本都是由局地強降雨引發中小河流洪水或山洪災害造成的。

1.6 測定指標和方法

1.6.4常規營養成分指標的測定 尼龍袋過濾出的殘渣為發酵后的飼料樣品,65℃烘干后,參照AOAC[14]的方法測定飼料中DM的含量,參照VAN SOEST等[15]的方法測定飼料中NDF和ADF的含量。待測營養成分的降解率按如下公式進行計算:

愛國主義是對祖國的忠誠和熱愛，是中華民族精神的核心，是中國人民的行為準則體系。新時代愛國主義的本質體現為愛國和愛黨、愛社會主義的有機統一，新時代愛國主義的鮮明主題是實現中華民族偉大復興的中國夢，新時代愛國主義的突出特征是愛國情懷和改革精神、世界眼光相結合。

GP=p×(v-10)/(101.3×w)

其中,GP為培養瓶中實際產氣量(mL);p為壓力表的實際壓力值(kPa);v為發酵瓶的體積(mL);w為發酵底物的質量(g)。

1.4 瘤胃液的供體動物及采集試驗所用瘤胃液取自河南農業大學畜牧試驗站3頭裝有永久性瘤胃瘺管的荷斯坦奶牛,在試驗當天晨飼前2 h從3頭瘺管牛瘤胃內的不同位置采集瘤胃液,將采集的瘤胃液立即裝入充滿CO2的保溫飯盒中(提前預熱至39℃)并迅速帶回實驗室。瘤胃液使用前,在厭氧箱中經4層紗布過濾到燒杯中,然后將其置于39℃恒溫水浴鍋中保存,并持續通入CO2保證其處于厭氧環境。

1.6.1總產氣量測定 在每批次培養24 h后終止發酵。用精密壓力表(陜西美控電子科技有限公司,中國 西安)測定培養瓶的氣體壓力,并按照以下公式計算每個試驗組的總產氣量(GP):

按照鐘昕[8]方法測定裂褶多糖的重均分子量(Mw)、數均分子量(Mn)和分散系數(Mw/Mn)。采用Astra軟件進行數據分析。

高職教育是一種跨界教育，教師核心素養和能力的培養需要“政校行企”四方的聯合培養，學校和企業需要參與教師的培養，在監督方面存在一定嫌疑。對此，行業應該發揮出考核官的作用，有效地監督高職院校教師核心素養和能力建設的情況。目前，隨著教學改革以及人才培養需求的不斷提升，高職院校的校企合作工作有了一定的進展，不斷完善合作過程中的各種細節。然而，對高職教師核心素養和能力建設監督方面，行業并沒有起到明顯的監督作用。行業發展規劃中并沒有涉及職業教育教師能力的培養，缺乏對教師核心素養、能力和行業人才教育之間關系的梳理。行業應該把高職院校教師核心素養和能力作為企業認證的重要指標之一，加大校企雙方合作的力度。

被測定成分的降解率=(降解前底物的質量×被測成分的含量-降解后殘渣的質量×被測成分的含量)/(降解前底物的質量×被測成分的含量)×100%。

1.6.3瘤胃發酵狀態指標測定 pH測定,打開瓶蓋后,用尼龍袋將發酵液過濾到燒杯中,用pH計立即測定發酵液的pH;氨態氮(NH3-N)的測定參考WEATHERBURN[13]的方法進行。

1.5 瘤胃液的接種將瘤胃液與緩沖溶液按體積比1∶2混合均勻后,準確量取150 mL混合液加入到每個培養瓶中(操作過程中需通入CO2,以保證厭氧環境),然后立即用壓蓋鉗將膠塞和鋁蓋壓緊并用封口膜封住。將培養瓶置于39℃恒溫培養箱內進行發酵,期間每隔2 h晃動一下培養瓶。

2 結果

2.1 不同來源多酚對奶牛瘤胃體外發酵參數和CH4生成的影響多酚對奶牛體外發酵參數和CH4生成的影響結果如表3所示。由表3可知,與對照組相比,添加不同水平的茶多酚均能顯著降低產氣量(GP)和CH4產量(P<0.05),當茶多酚添加水平為4%時顯著降低NH3-N的含量(P<0.05)。單寧酸添加水平為1%時顯著降低CH4產量(P<0.05),而單寧酸添水平為4%時,GP和CH4產量顯著提高(P<0.05)。褐藻多酚添加水平為4%時顯著降低NH3-N的含量(P<0.05)。綠原酸添加水平為2%,3%和4%時顯著提高GP產量(P<0.05),添加水平為2%時提高了CH4產量(P<0.05),當綠原酸添加水平為3%和4%時顯著降低CH4濃度(P<0.05)。不同多酚處理組均對瘤胃pH產生顯著影響(P<0.05),但pH的波動均在正常范圍內。

表3 不同來源多酚對奶牛瘤胃體外發酵參數和CH4生成的影響

2.2 不同來源多酚對奶牛瘤胃體外營養物質降解率的影響由表4可知,添加不同劑量的茶多酚均能顯著提高DM和NDF的降解率(P<0.05)。單寧酸添加水平為4%時,顯著降低DM的降解率(P<0.05),其他添加水平的單寧酸對DM、NDF和ADF降解率未產生顯著影響(P>0.05)。褐藻多酚和綠原酸對DM、NDF和ADF降解率未產生顯著影響(P>0.05)。

總之，在磁性理念引導下的護理人員具有較高的組織忠誠度及主人翁意識，工作滿意度，職業幸福感，較強的隊伍凝聚力，維持了護理隊伍的穩定性。磁性醫院能夠有效降低患者病死率，預防并發癥，改善患者安全和護理質量，提高患者滿意度，建立良好的工作環境。因此，磁性文化的推廣對我們提升臨床護理人員專業能力、構建安全醫療服務環境提供了開闊思維和理論依據，為臨床護理管理工作開拓了視野，為深入持續開展優質護理服務提供更多創新性方案。

表4 不同來源多酚對奶牛瘤胃體外發酵營養物質降解率的影響

3 討論

3.1 不同來源多酚對奶牛瘤胃體外發酵參數和CH4生成的影響瘤胃是反芻動物營養物質消化吸收的重要場所。通常評價飼料或添加劑在反芻動物上的應用效果,主要是評價其對瘤胃發酵狀態的影響。反芻動物體型大、個體差異大、價格昂貴,從而增加了試驗研究的難度。因此,國內外科研工作者一直在研究能夠替代活體動物進行瘤胃消化代謝試驗的方法。瘤胃體外培養法以成本低、操作簡單、易于標準化且可用于大批飼料樣本的測定的優點,常被用于飼料或添加劑的初步評價[16]。薈萃分析結果表明體外試驗能夠預測體內試驗的CH4產量[6]。因此,本試驗采用瘤胃體外培養的方法研究不同來源的多酚對奶牛瘤胃體外發酵參數和CH4生成的影響。

反芻動物瘤胃內的氣體是由瘤胃微生物降解營養物質產生的,主要由CH4、CO2、H2和低級的脂肪酸組成。有研究表明,單寧能夠降低CH4的生成[6]。魏晨[17]也研究發現沒食子酸和單寧均能夠抑制CH4的生成。本試驗研究發現,添加茶多酚能夠降低GP和CH4產量,添加1%水平的單寧酸也可顯著降低CH4產量,3%和4%添加水平的綠原酸顯著降低CH4的濃度。這表明不同來源的多酚對CH4生成的影響程度不一,并且降低CH4生成的添加劑量也存在差異,這可能與多酚的分子結構或者是相對分子質量有關。魏歡等[18]通過比較單寧酸、對羥基苯甲酸、鞣花酸、丁香酸和蘆丁等5種酚類化合物對瘤胃體外CH4生成的影響,發現不同種類的多酚化合物對CH4產量影響程度不一,這進一步證實不同來源的多酚對CH4生成的影響程度存在差異。NH3-N是瘤胃消化代謝蛋白類有機物產生的中間產物,其水平能夠反映瘤胃微生物降解飼料蛋白生成NH3-N和利用NH3-N合成微生物蛋白的平衡情況。本研究發現茶多酚和褐藻多酚添加量為4%時均顯著降低NH3-N的含量。有研究發現,添加一定劑量的鞣花酸和蘆丁能夠降低NH3-N的含量[18],這與本研究結果相吻合。另外,MIN等[19]研究發現,百脈根單寧能夠減緩瘤胃微生物對蛋白質的降解速度,并且能夠抑制蛋白降解菌的生長,這或許是酚類物質能夠降低NH3-N的根本原因。

3.2 不同來源多酚對奶牛瘤胃體外發酵營養物質降解率的影響飼料DM降解率是評價飼料營養價值和可利用性的重要指標,其受到多種因素的影響,不同飼料由于自身的生理特點和營養成分不同,其瘤胃降解率會產生差異[20]。NDF降解率也是表示粗飼料營養價值的關鍵指標,NDF和ADF降解率能夠反映粗飼料在瘤胃中降解的難易程度。本試驗研究發現,與對照組相比,添加不同劑量的茶多酚能夠顯著提高DM和NDF的降解率,添加4%的單寧酸顯著降低DM的降解率,而褐藻多酚和綠原酸對體外發酵DM、NDF和ADF降解率未產生顯著影響。楊凱[21]研究發現,在肉牛日糧中添加26 g/kg單寧酸能夠降低DM和有機物的表觀消化率。單寧酸之所以能夠抑制纖維的降解,主要是通過阻止微生物對植物細胞壁的附著、抑制微生物降解酶活性或是改變瘤胃微生物的功能來抑制纖維的降解[22-23]。在綿羊的飼糧中添加香芹酚能夠顯著提高DM和CP的表觀消化率,這是因為其可以調控瘤胃的纖維降解菌的數量,提高消化酶活性,從而促進瘤胃微生物對飼糧進行消化[24]。同樣也有學者研究表明,在瘤胃液中添加黃酮類的酚類化合物可以提高碳水化合物水解酶的活性,進而提高纖維的降解率[25]。綜合上述研究結果發現,不同來源的多酚對瘤胃微生物菌群和消化酶活性的影響不同,從而導致瘤胃營養物質的降解率存在差異。因此,關于多酚類物質影響飼料降解的具體作用機制仍需要進一步深入研究。