稻草與補充料組合影響瘤胃纖維消化和微生物生態(tài)的效應研究.pdf

1、提高粗飼料的有效利用率是反芻動物營養(yǎng)研究的熱門課題。本研究通過一系列試驗,以探究飼料組合提高瘤胃纖維消化的微生物生態(tài)效應。首先利用NaOH和NH4HCO3處理稻草,從化學成分、瘤胃發(fā)酵參數(shù)、微生物菌群變化等角度探討預處理提高稻草營養(yǎng)價值的機理;在此基礎上,通過稻草或預處理稻草組合不同的飼料或養(yǎng)分,采用體外培養(yǎng)系統(tǒng),研究飼料組合對纖維物質(zhì)體外產(chǎn)氣參數(shù)和發(fā)酵參數(shù)的影響,并利用實時熒光定量PCR(real-time quantitative

2、PCR)及變性梯度凝膠電泳(DGGE)等技術(shù),研究瘤胃固、液相微生物數(shù)量及區(qū)系結(jié)構(gòu)變化,揭示纖維物質(zhì)消化的微生物生態(tài)效應。
　　 試驗一以稻草為研究對象,分別用占稻草干物質(zhì)(DM)45 g/kg的NaOH或90 g/kg的NH4HCO3處理稻草,用常規(guī)方法分析其化學組成變化,對稻草營養(yǎng)價值進行評定;同時利用體外培養(yǎng)系統(tǒng)進行體外發(fā)酵,測定培養(yǎng)2、4、6、9、12、24、36、48、60、72、84、96和120 h的產(chǎn)氣量,計算出

3、產(chǎn)氣參數(shù);并分析培養(yǎng)6、12和24 h培養(yǎng)混合液中氨態(tài)氮、總揮發(fā)性脂肪酸及其各組分濃度、微生物蛋白濃度和固相微生物羧甲基纖維素酶(CMCase)、微晶纖維素酶及木聚糖酶的活性。分離固、液相微生物后,采用real-time PCR技術(shù)測定黃色瘤胃球菌、產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌及瘤胃厭氧真菌的數(shù)量。結(jié)果顯示,NaOH和NH4HCO3處理可有效降低稻草結(jié)構(gòu)性多糖,氨化處理有效提高稻草粗蛋白含量。預處理均明顯改善稻草的消化模式,提高稻草潛在產(chǎn)氣量及產(chǎn)氣

4、速率,其中以NaOH處理作用效果最強。預處理顯著提高瘤胃體外氨態(tài)氮、揮發(fā)性脂肪酸和微生物蛋白濃度,并且隨著培養(yǎng)時間延長,含量逐漸升高。預處理可以特異地提高纖維分解酶活,NaOH處理顯著提高CMCase、微晶纖維素酶和木聚糖酶活,NH4HCO3處理顯著提高木聚糖酶活,對羧甲基纖維素酶活沒顯著影響。通過測定固、液相微生物的數(shù)量,發(fā)現(xiàn)固相微生物顯著高于液相微生物。NaOH處理顯著增加固、液相真菌的數(shù)量,NH4HCO3處理則對固、液相真菌沒顯著

5、影響。預處理顯著提高固、液相黃色瘤胃球菌數(shù)量,NaOH處理組固相黃色瘤胃球菌在培養(yǎng)前期增長速度要比NH4HCO3處理組快,到24 h時,兩者數(shù)量相等。NaOH處理顯著提高液相產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌數(shù)量,在各組所有時間點中數(shù)量最大,但對固相產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌數(shù)量有抑制作用,低于未處理稻草組。
　　 試驗二研究稻草組合不同氮源對瘤胃消化和微生物數(shù)量及區(qū)系結(jié)構(gòu)的影響。分別以未處理稻草、NaOH處理稻草和NH4HCO3處理稻草為底物,分別補充相

6、同含氮量的氨態(tài)氮(NH4HCO3)和蛋白氮(酪蛋白),用不加氮源組作為對照組。通過體外系統(tǒng)培養(yǎng)研究氮源對稻草消化的微生物生態(tài)效應。結(jié)果顯示,不同的氮源對稻草瘤胃消化及微生物數(shù)量均有影響,補充氮源后提高了稻草產(chǎn)氣量及培養(yǎng)液中氨態(tài)氮濃度、縮短了產(chǎn)氣延滯時間。補充酪蛋白效果要好于補充NH4HCO3,表現(xiàn)在揮發(fā)性脂肪酸含量、微生物蛋白及微生物數(shù)量均要高于補充NH4HCO3組。氮的形式和底物類型對瘤胃微生物有影響,對未處理稻草,添加兩種氮源均提高

7、了產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌、溶纖維丁酸弧菌及總真菌的數(shù)量,而對兩種球菌無顯著影響。對NH4HCO3處理稻草,添加氨態(tài)氮降低了所有微生物的數(shù)量,而添加酪蛋白除了增加溶纖維丁酸弧菌外,對其他菌都沒有顯著影響。對NaOH處理稻草,添加氨態(tài)氮和酪蛋白顯著增加白色瘤胃球菌和溶纖維丁酸弧菌的數(shù)量,而添加酪蛋白的效果要高于添加氨態(tài)氮。通過對不同氮源下瘤胃微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn),氮源對微生物區(qū)系沒有影響。
　　 試驗三研究稻草組合淀粉對瘤胃消化及微生物

8、數(shù)量的影響。以未處理稻草和NaOH處理稻草為研究對象,分別補充30％的玉米淀粉,在體外培養(yǎng)體系中研究淀粉對稻草消化及瘤胃微生物的影響。結(jié)果顯示,補充淀粉后稻草產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率顯著增加,大大縮短產(chǎn)氣延滯時間,提高了稻草瘤胃發(fā)酵性能。在產(chǎn)氣量上產(chǎn)生正組合效應且組合效應值隨培養(yǎng)時間延長而降低。在發(fā)酵24 h時,抑制了3種優(yōu)勢纖維分解菌的生長,但促進了溶纖維丁酸弧菌的生長。
　　 試驗四 NaOH處理可改變稻草的纖維結(jié)構(gòu),使其更易被瘤胃

9、微生物消化,成為易消化纖維來源。本試驗研究了補充易消化纖維對提高稻草消化的瘤胃微生物生態(tài)效應。利用體外培養(yǎng)系統(tǒng),將未處理稻草與NaOH處理稻草等比例混合,測定稻草的體外產(chǎn)氣量及培養(yǎng)液中發(fā)酵參數(shù)和固相微生物的數(shù)量。結(jié)果表明,易消化纖維與稻草組合產(chǎn)生了正的組合效應,提高了稻草的消化性能,消化率甚至高于NaOH處理的稻草。從微生物角度來看,補充易消化纖維提高了白色瘤胃球菌、黃色瘤胃球菌、產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌、溶纖維丁酸弧菌及厭氧真菌的粘附,說明稻

10、草消化性能的提高主要是由于微生物數(shù)量增多的效果。
　　 試驗五建立了瘤胃三種主要纖維分解菌的real-time PCR絕對定量方法,并比較了相對定量與絕對定量兩種方法測定瘤胃纖維分解菌的差異。結(jié)果表明用絕對定量或相對定量PCR方法來測定微生物數(shù)量,雖然其表示的方法不一樣,但實驗所得到的微生物總體變化趨勢是一致的。
　　 綜上所述,預處理可以有效地提高稻草的營養(yǎng)價值,稻草組合不同形式的氮非結(jié)構(gòu)性碳水化合物或易消化纖維都促進