CN103766653B - 氯化镧在反刍动物饲料中抑制瘤胃甲烷排放的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氯化镧在反刍动物饲料中抑制瘤胃甲烷排放的应用。其中，在中性洗涤纤维含量为30～55%范围的饲料中添加0.4～1.0mmol氯化镧/kg干物质（Dry？matter,DM），可实现最大限度地减少瘤胃甲烷的排放量，在实际应用中成本低、安全无毒、残留少，不会对家畜以及人类的健康造成伤害。

Description

氯化镧在反刍动物饲料中抑制瘤胃甲烷排放的应用
技术领域
本发明涉及氯化镧在反刍动物饲料中抑制瘤胃甲烷排放的应用，属于动物营养与饲料技术领域。
背景技术
饲料中的碳水化合物在反刍动物瘤胃中可以被微生物发酵生成挥发性脂肪酸（Volatile fatty acid，VFA），同时也产生甲烷。VFA被反刍动物用作能量来源，而甲烷通过嗳气释放进大气中，不仅造成饲料能量损失，而且加重地球的温室效应。在反刍动物瘤胃代谢过程中，大约有2～15%的饲料能量以甲烷的形式被损失（Holter和Yong，1992）。甲烷是与全球气候变化密切相关的温室气体，对全球气候变暖的影响作用占所有影响气候变暖作用的15%～20%，其温室效应是二氧化碳的62倍（Moss等，2000）。因此，减少反刍动物甲烷的排放对环境和动物生产具有双重意义。
目前关于瘤胃甲烷抑制剂的研究主要集中在以下几个面：莫能菌素、有机酸类、卤代化合物、油脂、单宁、皂甙类物质（Guan等,2006;苑志朋,2008;Ungerfeld等,2004;Johnson和Johnson,1995;Hu等,2005;Waghorn等，2003）。这些添加剂在减少甲烷排放的同时，对动物的饲料消化具有一定的副作用，或者瘤胃微生物会对其产生适应性，因此不能有效控制瘤胃甲烷的排放。非常有必要寻找一种安全有效的、对反刍动物没有副作用的甲烷抑制剂。
发明内容
针对上述技术问题，本发明旨在提供氯化镧在反刍动物饲料中抑制瘤胃甲烷排放的应用，其成本低廉，安全无毒、残留少，不会对家畜以及人类的健康造成伤害。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
氯化镧在反刍动物饲料中抑制瘤胃甲烷排放的应用。
其中，每kg饲料干物质中含有氯化镧0.4～1.0mmol。
在本发明具体应用中，所述饲料干物质（Dry matter,DM）的NDF含量在30～55%之间，添加相应的氯化镧，可以显著提高总产气量以及二氧化碳产量，降低甲烷排放量；特别是在饲料DM的NDF40～55%之间添加氯化镧，降低单位挥发酸产量的甲烷产量。
为了获得更好的降低甲烷排放量，每kg饲料DM中氯化镧添加量优选0.8mmol。
在本发明技术方案中，所述饲料优选由玉米、豆粕、麦麸、羊草混合而成；具体的，由如下重量份的组分风干制得：玉米10～65份、豆粕8～15份、麦麸1～25份、羊草20～60份。
进一步优选，所述饲料由如下重量份的组分风干制得：玉米13～63份、豆粕9～13份、麦麸2～21份、羊草22～58份。
最优选地，所述饲料由如下重量份的组分风干制得：玉米13～15份、豆粕9～10份、麦麸20～21份、羊草55～57份。
本发明对氯化镧作为瘤胃甲烷排放有效抑制成分与底物饲料混配，其中氯化镧在动物机体各器官中残留非常少，不会影响动物的健康，也不会对人类的食品安全产生影响，并且又能够显著降低瘤胃甲烷的排放，在本发明所述的用量范围内，是安全、无毒、有效的甲烷抑制剂。
本发明采用极少量的氯化镧混配饲料最大限度地减少瘤胃甲烷的排放量，在实际应用中成本低、安全无毒、残留少，不会对家畜以及人类的健康造成伤害。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例中仅以常用牛饲料底物作为试验底物饲料进行效果测试，但不代表其他动物饲料组分与氯化镧混配也具有本发明所述的效果。
实施例1
1、底物饲料的配方，见表1。
表1  底物饲料的配方(单位：kg，风干基础)
2、氯化镧在底物饲料中抑制瘤胃甲烷排放的具体应用：
2.1试验材料
氯化镧购于天津Alfa Aesar公司，纯度大于99.9%，氯化镧的分子量分别为245.3。
2.2试验动物
本试验选用2头体况良好、安装有永久性瘤胃瘘管、平均体重为550kg西门塔尔牛作为瘤胃液供体。每天分2次分别在07:00和17:00等量饲喂，自由饮水。
2.3试验日粮（体外培养底物）
将表1中饲料配方1～4进行风干处理后，粉碎过1mm网筛备用。
2.4试验设计
以饲料配方1～4为底物，每种饲料平分五份，分别添加0、0.4、0.6、0.8、1.0mmol氯化镧/kg DM，每个处理四个重复。
2.5体外培养方法
人工唾液的配置参照Menke等(1979)的方法。早晨饲喂后2小时,分别从2头瘤胃液供体牛瘤胃中采集250ml瘤胃液，经4层纱布过滤，置于保温瓶中，并且混合均匀。量取600ml人工唾液与300ml瘤胃液以2:1（v/v）的比例混合后置于39℃水浴锅中，持续通入CO2气体备用。使用内径为32mm、长为200mm、最大刻度为100ml的玻璃注射器作为发酵容器，准确称取饲料样品0.2000g送入玻璃注射器前端，并避免散落到器壁上，每个注射器加入30ml人工唾液和瘤胃液的混合液，置于39℃恒温培养箱中培养，培养24h时，取出读取产气量，收集气体测定甲烷、二氧化碳以及氢气的含量，收集培养液测定挥发酸、氨氮以及微生物的含量。
2.6测定项目指标和方法
1）pH值
培养发酵至24h时，迅速用pH计测定发酵液的pH值。
2）NH3-N含量
培养发酵至24h时，将培养液于4000×g下离心10min取上清液，样品在-20℃保存以备分析。氨态氮浓度测定采用Chaney和Marbach(1962)的方法进行。
3）VFA
采用气相色谱法测定培养发酵液中乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸的浓度。
4）不同气体产气量的测定
在培养发酵开始后0、2、4、8、12和24h，分别记录产气量。培养发酵至24h后，收集注射器中的气体，用气相色谱仪测定CH4、CO2、H2的浓度。
5）瘤胃微生物
利用RT-PCR技术，测定瘤胃甲烷菌、原虫、真菌、黄色瘤胃球菌、白色瘤胃球菌、产琥珀酸丝状杆菌、溶纤维丁酸弧菌相对于瘤胃总菌的数量。
2.7数据统计
根据以下公式将瘤胃微生物数量表示为相对于总细菌16SrDNA的百分比：目标菌（%总菌16S rDNA）=2-(Ct target-Ct total bacteria)×100，Ct target为目标菌引物所测Ct值，Ct total bacteria为以总细菌为引物所得的Ct值。
数据采用SAS软件（1999）处理，采用单因素方差分析（One-wayanalysis variance）进行统计分析，各平均数之间用Duncan法进行多重比较，瘤胃微生物采t检验进行比较。不同添加水平为自变量，依据正交多项式分析（Orthogonal polynomial contrasts），比较随添加水平的线性和二次变化趋势。
数据结果见表2-5。
表2  底物饲料配方1与氯化镧混配对体外瘤胃发酵产气及瘤胃发酵的影响
表3  底物饲料配方2与氯化镧混配对体外瘤胃发酵产气以及瘤胃发酵的影响
表4  底物饲料配方3与氯化镧混配对体外瘤胃发酵产气以及瘤胃发酵的影响
表5  底物饲料配方4与氯化镧混配对产气以及瘤胃发酵的影响
3试验结果
3.1氯化镧对体外瘤胃发酵产气及气体成分的影响
由表2可知，在底物饲料配方1条件下，氯化镧显著提高了总产气量以及二氧化碳产量（P﹤0.05），并且线性、二次（P﹤0.05）降低了单位挥发酸的甲烷产量。
由表3可知，在底物饲料配方2条件下，氯化镧显著提高了总产气量以及二氧化碳产量（P﹤0.05），并且线性、二次（P﹤0.05）降低了单位挥发酸的甲烷产量。
由表4可知，在底物饲料配方3条件下，氯化镧显著降低了甲烷的产量（P﹤0.05）。
由表5可知，在底物饲料配方1条件下，氯化镧对产气量以及气体成分无影响。
3.2氯化镧对体外瘤胃发酵挥发性脂肪酸和氨氮的影响
由表2可知，在底物饲料1条件下，氯化镧显著提高了总挥发性脂肪酸的产量，并且显著降低了氨氮的含量（P﹤0.05）。
由表3可知，在底物饲料2条件下，氯化镧线性、二次（P﹤0.05）提高了丙酸比例、降低了乙酸/丙酸比例，显著降低了氨氮含量（P﹤0.05）。
由表4可知，在底物饲料3条件下，氯化镧线性、二次（P﹤0.05）降低了乙酸比例、二次（P﹤0.05）提高了丙酸比例，并且显著降低了乙酸/丙酸比例和氨氮含量（P﹤0.05）。
由表5可知，在底物饲料1条件下，氯化镧对挥发酸以及氨氮无明显影响。
3.3氯化镧对体外瘤胃发酵瘤胃微生物的影响
在底物饲料1条件下，添加0.8mmol氯化镧/kg DM显著降低了瘤胃黄色瘤胃球菌、甲烷菌和原虫的数量（P﹤0.05），而且显著提高了产琥珀酸丝状杆菌的数量（P﹤0.05）。结果见表6。
表6  底物饲料配方1与0.8mmol氯化镧/kg DM对瘤胃微生物的影响（%总菌数量）
4结论
从上述试验结果可知，底物饲料DM的NDF在50%左右时，氯化镧可以促进瘤胃发酵，降低单位挥发酸产量的甲烷产量，特别是当氯化镧含量为0.8mmol氯化镧/kg DM时，显著降低瘤胃黄色瘤胃球菌、甲烷菌和原虫的数量，提高产琥珀酸丝状杆菌的数量；底物饲料DM的NDF在30%左右时，氯化镧可以降低瘤胃甲烷产量，改变瘤胃发酵类型；而底物饲料DM的NDF在20%以下时，氯化镧对甲烷产量基本没有影响。
上述实施例虽然仅以牛作为试验动物，配合牛常用饲料组分对氯化镧抑制甲烷排放效果进行验证，但并不局限于此。
凡在适当NDF范围内的底物饲料中添加本发明所述氯化镧，均可以实现降低反刍动物瘤胃甲烷排放的技术效果。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.氯化镧在反刍动物饲料中抑制瘤胃甲烷排放的应用；
每kg所述饲料DM中含有氯化镧0.4～1.0mmol；
所述饲料DM的中性洗涤纤维含量在30～55％之间。
2.根据权利要求1所述应用，其特征在于，每kg所述饲料DM中含有氯化镧0.8mmol。
3.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述饲料DM的中性洗涤纤维含量在40～55％之间。
4.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述饲料由如下重量份的组分风干制得：玉米10～65份、豆粕8～15份、麦麸1～25份、羊草20～60份。
5.根据权利要求4所述应用，其特征在于，所述饲料由如下重量份的组分风干制得：玉米13～63份、豆粕9～13份、麦麸2～21份、羊草22～58份。
6.根据权利要求5所述应用，其特征在于，所述饲料由如下重量份的组分风干制得：玉米13～15份、豆粕9～10份、麦麸20～21份、羊草55～57份。
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