CN102106462B - 一种减少反刍动物瘤胃甲烷释放的添加剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少反刍动物瘤胃甲烷释放的添加剂，由包括下述至少三种原料制成：甘草、盐穗木和骆驼刺或骆驼刺分泌物刺糖，将它们按照一定比例掺入反刍动物饲料或饮用水中。

Description

一种减少反刍动物瘤胃甲烷释放的添加剂

技术领域

本发明涉及一种动物饲料或饮用水添加剂，具体来说，本申请涉及一种减少反刍动物瘤胃甲烷释放的添加剂。

背景技术

家畜产生的甲烷(CH₄)总量估计为8×10³g/a，其中绝大部分来源于反刍动物，在反刍动物瘤胃代谢过程中，瘤胃产生的甲烷是瘤胃发酵导致能量损失的主要原因，约有6％-15％的饲料能量以甲烷的形式被损耗(Johnson等，1995)。另外，全球气候变暖也是国际十分关注并重点研究的问题，IPCC(2000)研究表明到2010年全球年均气温将上升1.8～2.5℃，这对人类健康及生态环境产生了极其重要的影响。当前主要有6种温室效应气体，包括CO₂、CH₄、N₂O等，其中CO₂含量最高，但CH₄对大气的温室作用是CO₂的的21倍，是N₂O的300倍，而且年均增长率为2.34％。CH₄气体对气候变暖的影响占所有温室效应气体的15％(IPCC，1990)。因此如何降低反刍动物瘤胃产生的甲烷气体不仅仅是为了提高饲料利用效率，对于应对全球气候变暖具有更加重要的意义。中国发改委在《中国应对气候变化国家方案》中已经提出要进一步降低畜产品的甲烷排放强度(2007)，2009年哥本哈根气候峰会的召开也足以说明目前全世界对温室效应气体排放的关注。

瘤胃甲烷调控措施的研究是大家关注的焦点，国内外对此已经进行了大量研究。但大多数研究结果存在短期实验室效果，未能在生产中推广应用。综合分析关于瘤胃甲烷产生量的相关报道，推测未能在生产中应用的原因如下：一、甲烷菌与纤维分解菌存在共生关系，通过减少甲烷菌数量来降低甲烷合成势必影响纤维物质的消化，因此不能达到降低甲烷和促进瘤胃发酵的双重目的；二、甲烷菌属于古菌系列，是一类极端环境条件下生存的微生物，其适应性较强，日粮中添加抑制剂后虽然短期内能够降低甲烷产生量，但不会长期有效；三、甲烷是瘤胃发酵的正常产物之一，通过相应的调控措施可以降低甲烷产生量，但动物存在自我稳衡机制，可以通过自身调控使得瘤胃内环境保持相对的稳态，因此目前的控制措施如驱原虫技术、添加有机酸、添加植物油的使用效果有限。

原虫是瘤胃内主要的产甲烷体，体内外试验均证明，原虫存在时甲烷产量升高。驱原虫后，产甲烷菌没有吸附物并且H2源减少，因此甲烷的产量下降。但瘤胃发酵时瘤胃中纤维分解菌分解纤维会产生大量的氢，甲烷菌是利用氢的代表性菌，甲烷菌的正常存在不会导致H2蓄积。单一的通过减少瘤胃内甲烷菌的数量来降低甲烷产生量势必导致其他细菌数量的减少，特别是纤维分解菌的数量，这样可能影响瘤胃中纤维物质的消化利用。提供电子释放的新途径也是阻止甲烷产生的一种方法，甲烷由H2和CO2合成，瘤胃中的H2是有机物质降解过程中产生的，H2的积累会阻止有机物的进一步降解，因此最好的方法是在减少或消除甲烷菌的同时，建立其他的电子释放途径。电子释放途径之一是加入可以接受的电子物质，能够改变发酵的有苹果酸、琥珀酸、延胡索酸等有机酸。但反刍动物瘤胃发酵的内环境要保持在一定的pH值范围，有机酸的添加势必增加瘤胃酸度，降低纤维分解菌的活性。给绵羊或者肉牛添加动物脂或豆油，甲烷产量明显低于同等能量的对照组(Swift等，1948；Haaland，1978；Vander Honing等，2007)。Dong等(2007)在瘤胃模拟技术中添加10％的椰子油几乎消除了瘤胃液中的全部甲烷生成菌和纤维分解菌，也可引起淀粉分解菌的显著降低。因此大量饲喂不饱和脂肪酸对纤维分解菌的活性有很大的影响，可能降低了饲料的消化率。

此外，绿色的植物提取物作为瘤胃功能性添加剂的研究将成为新型的探讨热点。通过提取植物的次生代谢产物以达到降低甲烷产生量的目的，不仅可以提高反刍动物饲料的能量利用效率，同时可以缓解温室效应，抵制气候变暖，并可能开发新型的瘤胃保健性的功能性产品，以代替具有耐药性和残留性的抗生素，对生产、经济及生态均具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的提供一种添加剂，它取自去天然植物，其能够有效地减少反刍动物瘤胃甲烷释放，和/或将瘤胃内环境的各项指标保持在正常水平，特别是对于瘤胃的纤维分解菌数量维持在稳定范围之内。

为了实现上目的，本发明采取如下技术方案：

本发明一方面涉及一种减少反刍动物瘤胃甲烷释放的添加剂，其特征在于由包括如下重量份的原料制成：

2-95份 甘草；

2-95份 盐穗木；

5-95份 骆驼刺和/或骆驼刺分泌物刺糖。

在本发明的一个实施方案中，所述原料重量份优选为：

10-50份 甘草；

10-50份 盐穗木；

15-50份 骆驼刺和/或骆驼刺分泌物刺糖。

在本发明的一个实施方案中，所述原料中的一个、两个或三个经提取制成水提取物和/或C1-C6低级醇醇提物。

在本发明的一个实施方案中，所述甘草提取物的主要活性成分为甘草酸含量1-95％、甘草皂甙含量为1-95％、甘草黄酮含量为1-95％；

和/或，盐穗木提取物主要活性成分为总生物碱；

和/或，骆驼刺分泌物刺糖。

在本发明的一个实施方案中，其中每天以每千克动物体重0.01～60mg的量给予添加剂。

在本发明的一个实施方案中，所述提取物是通过饲料组合物或饮用水给予的。

本发明还涉及一种饲料组合物，它包含：

a)1～80干重％的干草，

b)0～25干重％的谷物，

c)0～20干重％的非谷物类的含蛋白质营养物质，以及

d)0.1～3000ppm前述的添加剂。

当制备所述饲料组合物时，可将所述添加剂与由下列物质组成的干组分混合：苜蓿干草粉、棉籽壳粉；谷物，例如玉米、小麦、大麦和稻谷；植物性蛋白质来源类饲料，菜籽饼、大豆饼、棉籽饼；动物性蛋白质饲料，如鱼粉。将所有干添加剂混合后，可添加液体组分和加热后变成液体的组分。所述液体组分可包括糖蜜、植物油或脂肪酸。充分混合后，获得了粉状的或粒状的稠度(consistency)，这取决于组分的磨碎程度。为了防止贮存期间分离，应当优选在动物饲料中添加水，然后使它经历常规的制粒、膨化或压扁操作。可通过干燥除去任何过量的水。

在本发明的一个实施方式中，饲料组合物包含：

0.1～20％干重前述的添加剂，

0～30干重％的生长改善剂和调味剂，

5～99重量％的吸收载体，以及

0-60重量％的选自下组物质的一种或多种其它饲料组分：无机盐、维生素、磨细的谷物、含蛋白质组分、含碳水化合物的组分、小麦麸、次粉或脱脂米糠。

本发明还涉及一种饮用水，它包含0.2～10干重％的前述的添加剂，0～10干重％的其它组分，包含选自无机盐、维生素、生长促进剂、调味剂、水溶性或分散性载体，分散剂和稳定剂中的一种或多种的组合。

除了植物提取物以外，所述添加剂还可包含1～50干重％的其它组分。其它组分实例有：无机盐、维生素、生长改善剂、调味剂、水溶性或水分散性载体，例如糖、奶粉、纤维素衍生物，分散剂和/或稳定剂。例如水溶性或水分散性聚合物。当制备饮用水时，通常将添加剂以使植物提取物的浓度变成0.1～3000ppm、优选1～2000ppm的剂量加到水中。

在本发明的一个实施方案中，所述的反刍动物是绵羊或牛。

在本发明的一个实施方式中，还可以生产一种饲料组合物悬浮液。如果为即时消费而制备该饲料，这是特别方便的。

具体实施方式

实施例1

测试了添加剂其在动物体外和体内体系中对甲烷、瘤胃发酵环境、纤维分解菌数量的影响。

根据试验，将200mg包含70％干草、18％玉米、6.5％大豆饼、2.5％棉籽饼、2％预混料、1％食盐统一磨细后过40目分析筛混合，后添加到发酵瓶内。在一式三份装有上述饲料混合瓶中分别添加本发明优选配比的添加剂。

给三只绵羊饲喂所述磨细的饲料，并将500ml粗滤过的瘤胃液(rumenfluids)与1000ml缓冲液(colemans simplex)混合。缓冲液具有下列成：

colemans simplex缓缓液

a微量元素液：CaCl2.2H2O 13.2g，MnCl2.4H2O 10.0g，CoCl2.6H2O1.0g，FeCl3.6H2O 8.0g用蒸馏水溶解，冷却，定容至100ml。

b缓冲溶液：NaHCO3 35.0g，NH4HCO3 4.0g，用蒸馏水溶解，冷却，并定容至1000ml。

c常量元素液：Na2HPO4 5.7g，KH2PO4 6.2g，MgSO4.7H2O 0.6g用蒸馏水溶解并容至1000ml。

d刃天青溶液：用蒸馏水溶解100mg刃天青，冷却，并定容至100ml。

e还原液：在培养的当天配制。

然后将30ml合并的瘤胃液体和缓冲液导入瓶中，在39℃的CO2中将它们的内容物保温24小时震荡培养。分别测定培养后3、6、12和24小时的甲烷产生量、瘤胃内环境指标，及24小时的细菌、甲烷菌和纤维分解菌的相对量。

将测得的结果如下表1、表2、表3和表4中。

添加1.5％、2.0％的本发明添加剂的降低了体外甲烷产生量。

表1  添加剂对体外甲烷产生量的影响

添加1.5％、2.0％的添加剂对内环境指标无显著性影响，保持了内环境的相对稳定。

表2  添加物对瘤胃发酵指标的影响

添加1.5％、2.0％的添加剂增加了总挥发性脂肪酸含量，降低了乙丙酸比例。

表3  添加剂对挥发性脂肪酸含量的影响

添加1.5％、2.0％的本发明添加剂后纤维分解菌相对数量无显著变化，降低了甲烷菌数的相对量。

表4  添加物对细菌、纤维分解菌及 甲烷菌相对量的影响

添加量(％)	细菌总数	纤维分解菌数	甲烷菌数
				0	5.10E+09	7.48E+08	1.93E+08
1.5	5.31E+09	7.49E+08	1.32E+08
				2.0	5.22E+09	7.45E+08	1.27E+08

实施例2

采用的实施1中添加量1.5％本发明优选配方的添加剂提取物掺合在饲料中饲喂绵羊对甲烷产生量、瘤胃内环境指标及纤维分解菌数量的影响。选择12只1.5岁左右，体重30左右的卡拉库尔羊随机分为2组。试验动物饲养在通风良好的代谢笼中，单笼饲养，装有自动饮水装置。分别在早上5:30和下午5:30饲喂，全天自由饮水，每天记录试验羊的采食量和剩料量，并取样，测定干物质采食量。按照Johnson等人(1994)的SF6示踪技术测定甲烷产生量，同时采集瘤胃液测定瘤胃内环境指标和纤维分解菌数量。饲养试验60天，试验期末7天进行瘤胃液采集和甲烷产生量测定。获得了表5-10所示的结果。

表5  实验动物日粮配方

表6  添加剂对体内甲烷产生量的影响(CH4g/kgDMI)

时间点(d)	对照组	试验组
			0d	26.52	22.71
15d	26.47	23.31
			45d	25.52	22.96
均值	26.17	22.99

表7  添加剂对体内pH和NH3-N浓度(mg/100ml)的影响

表8  添加剂对挥发性脂肪酸产生量的影响

表9  添加剂对总挥发性脂肪酸产生量及乙丙酸比例的影响

表10  添加剂对甲烷菌及纤维分解菌相对量的影响

体内试验结果表明，与对照物相比，当饲料中包含本发明的添加剂时，绵羊体内外的甲烷产量更低。此外，瘤胃内环境指标保持正常范围，纤维分解菌数量保持相对恒定，说明了该物质对绵羊瘤胃发酵没有产生不良影响。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种减少反刍动物瘤胃甲烷释放的添加剂，其特征在于由包括如下重量份的原料制成：

2-95份甘草；

2-95份盐穗木；

5-95份骆驼刺和/或骆驼刺分泌物刺糖。

2.权利要求1所述的添加剂，其特征在于原料重量份优选为：

10-50份甘草；

10-50份盐穗木；

15-50份骆驼刺和/或骆驼刺分泌物刺糖。

3.权利要求1或2所述的添加剂，其特征在于其中甘草和/或盐穗木经提取制成水提取物和/或C1-C6低级醇醇提物。

4.根据权利要求3所述的添加剂，其特征在于：

甘草提取物的主要活性成分为甘草酸含量1-95％、甘草皂甙含量为1-95％、甘草黄酮含量为1-95％；

和/或，盐穗木提取物主要活性成分为总生物碱；

和/或，骆驼刺分泌物刺糖。

5.权利要求3所述的添加剂，其中每天以每千克动物体重0.01～60mg的量给予添加剂。

6.权利要求5所述的添加剂，其中，所述提取物是通过饲料组合物或饮用水给予的。

7.一种饲料组合物，它包含：

a)1～80干重％的干草，

b)0～25干重％的谷物，

c)0～20干重％的非谷物类的含蛋白质营养物质，以及

d)0.1～3000ppm的权利要求1～4任意一项所述的添加剂。

8.一种饲料组合物，它包含：

0.1～20干重％的权利要求1～4任意一项所述的添加剂，

0～30干重％的生长改善剂和调味剂，

5～99重量％的吸收载体，以及

0-60重量％的选自下组物质的一种或多种其它饲料组分：无机盐、维生素、磨细的谷物、含蛋白质组分、含碳水化合物的组分、小麦麸、次粉或脱脂米糠。

9.一种饮用水，它包含0.2～10干重％的权利要求1～4中任意一项所述的添加剂，0～10干重％的其它组分，包含选自无机盐、维生素、生长促进剂、调味剂、水溶性或分散性载体，分散剂和稳定剂中的一种或多种的组合。

10.根据权利要求1-6任意一项所述的添加剂，其特征在于所述的反刍动物是绵羊或牛。