CN103766658B - 一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂，其组成为：延胡索酸0.5～2重量份、水滑石0.5～2重量份、纤维寡糖1～5重量份、蒙脱石氧化锌复合物1～10重量份；或者延胡索酸0.5～2重量份、水滑石0.5～2重量份、纤维寡糖1～5重量份、沸石氧化锌复合物1～10重量份。本发明的猪用低碳氮排放的饲料添加剂，将延胡索酸的降低甲烷产量功能、纤维寡糖的调节肠道微生态功能、蒙脱石/沸石氧化锌复合物的保护肠黏膜和脲酶抑制以及吸附固氮功能、水滑石的缓释载体功能等有机结合，产生协同组合效应，可降低猪氮排泄量30-70%，降低猪舍氨气排放30-50%，降低甲烷排放20-30%。
Description
技术领域
本发明涉及饲料添加剂，尤其涉及一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂。
背景技术
全球变暖主要是由大气中过高浓度的温室气体引起温室效应造成的。大气中的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)是3种重要的温室气体。据估测，因全球畜牧养殖业直接或者间接产生的温室气体占年度全部排放总量的18％甚至更高(FAO，2006)。我国已发展成为世界最大的猪肉生产和消费大国。据FAO(2006)报告，我国是世界最大的动物粪便源性甲烷排放国，占全球的22％，而其中80％以上来源于猪粪便。CH4作为重要的温室气体之一，其增暖潜势约是CO2的23倍，对全球变暖的贡献率为19％，仅次于CO2（55％）。畜牧业向大气排放甲烷包括两种途径，一种是家畜通过胃肠道体内发酵产生甲烷以嗳气或屁的形式释放到大气中；另一种途径是家畜排出的粪、尿等有机物通过体外厌氧发酵产生甲烷释放到大气中。可见，我国畜牧养殖业，尤其是生猪生产，在消耗大量自然资源的同时也向环境中排放大量的温室气体，发展低碳养猪业是建设低碳型社会的重要组成和必然要求。
长期以来，人们一直认为瘤胃产甲烷是动物养殖业中温室气体的主要来源，而一直忽视了单胃动物后肠甲烷的生成，实际上，在我国，猪的养殖数量巨大，而猪每天甲烷产量在1.5L左右，因此，该部分温室气体的生成总量不容忽视。另一方面，产甲烷菌对单胃动物后肠的微生物发酵还有深远的影响，当日粮中的纤维类物质到达后肠，在大量微生物作用下，水解生成短链脂肪酸(主要是乙酸、丙酸、丁酸)和气体(氢气、二氧化碳、甲烷)等初级发酵产物。产甲烷菌能够利用氢，使肠道维持较低的氢气压，从而促进产氢菌的代谢和其他产物的生成，最终促进纤维素等有机物质的降解；因此，单胃动物后肠中甲烷的形成也有利于微生物的代谢。但有别于反当动物瘤胃代谢，单胃动物后肠中同时存在大量的乙酸还原菌，这些乙酸还原菌可以利用氢生成乙酸，因此，加快代谢氢向乙酸支路的转化，有助于降低甲烷的生成。
规模化猪场排放的氨气（NH3）对环境的污染越来越受到人们的关注。一个年产10万头的猪场，每小时可向大气中排放 159kg氨气。猪场所释放出的氨气主要是由粪中的微生物脲酶催化尿中尿素产生的。脲酶又名尿素酰胺水解酶, 广泛的存在于各种细菌、真菌和植物中, 它在自然条件下的氮循环中发挥着重要的作用, 动物含氮化合物在代谢过程能产生大量尿素, 在自然条件下, 尿素会缓慢的分解, 产生氨气, 但在脲酶存在的条件下, 尿素的分解速度比一般情况下快1014 倍。目前, 常用的脲酶抑制剂主要有磷酸二酰胺、磷酸三酰胺、乙酰氧肟酸、苯醌等, 主要运用在人类医学和土壤上, 较少用于养猪业。而且许多脲酶抑制剂对人体或环境本身就有害, 为减少养猪业中氨气所造成的环境污染, 必须研究高效安全的新型脲酶抑制剂。
肠道是动物消化吸收饲料中营养成分的最重要场所，其功能状态决定了碳、氮和其他营养物质吸收利用程度和排放总量。因此，改善肠道功能对于提高饲料利用效率、减少粪便源性温室气体排放和饲料资源的消耗具有重要意义。在现实生产条件下，存在多种不利因素，如饲料中黄曲霉毒素、过氧化脂质、营养不平衡性等以及各种应激反应(如热应激、氧化应激、疾病感染等)，都会导致肠道功能紊乱和衰减，增加了碳氮的排放，阻碍生猪低碳养殖的发展。提高饲料利用效率是降低碳排放的前提，肠道是决定碳和营养物质吸收利用的关键因素和亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂。
一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂组成为：延胡索酸0.5～2重量份、水滑石0.5～2重量份、纤维寡糖1～5重量份、蒙脱石氧化锌复合物1～10重量份。
所述的蒙脱石氧化锌复合物中氧化锌的重量百分含量为5~20%。
另一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂组成为：延胡索酸0.5～2重量份、水滑石0.5～2重量份、纤维寡糖1～5重量份、沸石氧化锌复合物1～10重量份。
所述的沸石氧化锌复合物中氧化锌的重量百分含量为5~20%。
延胡索酸又名富马酸，反丁烯二酸，化学式是C4H4O4。水滑石是由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键的相互作用组装而成化合物，它的结构类似于水镁石Mg(OH)2，典型的化合物是镁铝碳酸根型水滑石：Mg6Al2(OH)16·4H2O。利用水滑石具有的插层组装性能和生物相容性，将其作为生物药物分子的传输载体具有很高的应用价值。延胡索酸可充当氢的受体与甲烷菌竞争猪肠道的可利用氢，降低甲烷生成，水滑石对延胡索酸具有缓释作用，可更好发挥延胡索酸降低猪肠道甲烷产量的功能。
纤维寡糖 (cello-oligosaccharide, COS)是吡喃型葡萄糖单元通过β-1,4键连接在一起的寡糖，是以纤维二糖、纤维三糖、纤维四糖为主的低聚糖，由于构成纤维寡糖的单体只有葡萄糖，因此纤维寡糖也叫葡寡糖。体内外试验表明，纤维寡糖可以促进双歧杆菌，乳酸杆菌等有益微生物的增殖，同时抑制大肠杆菌和梭菌等增殖，改善肠道微生态，纤维寡糖在肠道发酵产生短链脂肪酸，降低肠道pH。但添加纤维寡糖会引起猪大肠发酵过度，猪拉稀粪较多。
蒙脱石氧化锌复合物和沸石氧化锌复合物均具有保护肠黏膜和促进肠黏膜损伤修复的作用，可保护肠上皮屏障。蒙脱石/沸石氧化锌复合物和纤维寡糖同时添加，可以消除纤维寡糖过度发酵致猪消化道的不良反应。而且，蒙脱石/沸石氧化锌复合物可抑制脲酶活性，并具有吸附固氮的功能，可降低氨气释放。
本发明的猪用低碳氮排放的饲料添加剂，将延胡索酸的降低甲烷产量功能、纤维寡糖的调节肠道微生态功能、蒙脱石/沸石氧化锌复合物的保护肠黏膜和脲酶抑制以及吸附固氮功能、水滑石的缓释载体功能等有机结合，产生协同组合效应，可降低猪氮排泄量30-70%，降低猪舍氨气排放30-50%，降低甲烷排放20-30%。
具体实施方式
一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂组成为：延胡索酸0.5～2重量份、水滑石0.5～2重量份、纤维寡糖1～5重量份、蒙脱石氧化锌复合物1～10重量份。
另一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂组成为：延胡索酸0.5～2重量份、水滑石0.5～2重量份、纤维寡糖1～5重量份、沸石氧化锌复合物1～10重量份。
所述的延胡索酸、水滑石、纤维寡糖为市售商品。所述的蒙脱石氧化锌复合物中氧化锌的重量百分含量为5~20%。所述的沸石氧化锌复合物中氧化锌的重量百分含量为5~20%。
猪用低碳氮排放的饲料添加剂的制备方法是，将延胡索酸和水滑石均研磨至大于200目，然后将两者混合均匀，再与纤维寡糖和蒙脱石氧化锌复合物混合均匀。
或者将延胡索酸和水滑石均研磨至大于200目，然后将两者混合均匀，再与纤维寡糖和沸石氧化锌复合物混合均匀。
本发明结合以下实例作进一步的说明。
实施例l
预备：根据文献“Preparation of zinc oxide–montmorillonite hybrids”（见：Khaorapapong, N., N. Khumchoo, M. Ogawa. Mater. Lett. 2011, 65:657–660）的方法制备蒙脱石氧化锌复合物。按重量百分比计，蒙脱石氧化锌复合物中氧化锌的含量为10%。
50公斤延胡索酸和50公斤水滑石，均研磨至大于200目，然后将两者混合均匀，混合物再与纤维寡糖100公斤、蒙脱石氧化锌复合物100公斤混合后拌匀，即得一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂（Feed additive to reduce C and N emission, FA-RCNE）。在猪饲料中的添加量为0.1~0.5%。
48头体重30 kg左右的杜长大生长猪按饲养试验要求分成2组，每组设3个重复，每个重复8头，对照组饲喂基础饲粮，试验组饲喂含0.20% FA-RCNE的饲粮，试验期60 d。每天测量猪舍氨气和甲烷浓度。饲养试验后，采用全收粪法进行氮排泄试验，试验期共计7 d，其中预试期3 d，正试期4 d。结果表明，与对照组相比，FA-RCNE组显著增加(P < 0.05)回肠和结肠内容中乳酸杆菌数量，显著降低 (P < 0.05) 回肠和结肠内容中大肠杆菌和梭菌数量，提高十二指肠、空肠和回肠绒毛高度/隐窝深度的比率32%(P < 0.05)，降低空肠、回肠和结肠荧光素标记葡聚糖(FD4)通透性 (P < 0.05)，提高猪粗蛋白质消化率24% (P<0.05)，降低氮排泄量32% (P<0.05)，降低粪便脲酶活性38% (P<0.05)，分别降低猪舍氨气和甲烷排放38% (P<0.05)和25% (P<0.05)。
实施例2
预备：根据文献“ZnO/montmorillonite for photocatalytic and photochemical degradation of methylene blue”（见：Fatimah, I, Wang, SB, Wulandari, D. Appl. Clay Sci. 2011, 53, 553-560.）的方法制备蒙脱石氧化锌复合物。按重量百分比计，蒙脱石氧化锌复合物中氧化锌的含量为5%。
200公斤延胡索酸和200公斤水滑石，均研磨至大于200目，然后将两者混合均匀，混合物再与纤维寡糖500公斤、蒙脱石氧化锌复合物1000公斤混合后拌匀，即得一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂（Feed additive to reduce C and N emission, FA-RCNE）。在猪饲料中的添加量为0.1~0.5%。
延胡索酸、纤维寡糖、蒙脱石氧化锌复合物、FA-RCNE对粪便体外培养的氨释放影响。试验分5个处理：分别为对照组、延胡索酸组、纤维寡糖组、蒙脱石氧化锌复合物组，FA-RCNE组。每个处理组设3 个重复，试验期 7 天，每天测定排泄物中氨的产生量和脲酶活性。结果表明，延胡索酸和纤维寡糖对排泄物中脲酶活性和氨气释放量无显著影响。蒙脱石氧化锌复合物降低排泄物中脲酶活性18%，降低氨气释放量20%。FA-RCNE降低排泄物中脲酶活性43%，降低氨气释放量40%。
48头体重60 kg左右的杜长大肥育猪按饲养试验要求分成2组，每组设3个重复，每个重复8头，对照组饲喂基础饲粮，试验组饲喂含0.50% FA-RCNE的饲粮，试验期60 d。每天测量猪舍氨气和甲烷浓度。饲养试验后，采用全收粪法进行氮排泄试验，试验期共计7 d，其中预试期3 d，正试期4 d。结果表明，与对照组相比，FA-RCNE组显著增加(P < 0.05)回肠和结肠内容中乳酸杆菌数量，显著降低 (P < 0.05) 回肠和结肠内容中大肠杆菌和梭菌数量，显著提高十二指肠、空肠和回肠绒毛高度/隐窝深度的比率 (P < 0.05)，提高猪粗蛋白质消化率27% (P<0.05)，降低氮排泄47% (P<0.05)，降低粪便脲酶活性42% (P<0.05)，分别降低猪舍氨气和甲烷排放45% (P<0.05)和20% (P<0.05)。
实施例3
预备：根据文献“Ultraviolet resistance and antimicrobial properties of ZnO-supported zeolite filled isotactic polypropylene composites”（见：Jiang, J., Li, G., Ding, Q., Mai, K.C., Polym. Degrad. Stabil. 2012, 97, 833-838.）的方法制备沸石氧化锌复合物。按重量百分比计，沸石氧化锌复合物中氧化锌的含量为20%。
100公斤延胡索酸和100公斤水滑石，均研磨至大于200目，然后将两者混合均匀，混合物再与纤维寡糖300公斤、蒙脱石氧化锌复合物200公斤混合后拌匀，即得一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂（Feed additive to reduce C and N emission, FA-RCNE）。在猪饲料中的添加量为0.1~0.5%。
通过在猪粪便中添加延胡索酸、纤维寡糖、沸石氧化锌复合物、FA-RCNE，研究其对粪便氨释放的影响。试验分5个处理组，分别为对照组、延胡索酸组、纤维寡糖组、沸石氧化锌复合物组、FA-RCNE组，每个处理组设 3 个重复。试验期 7 天，每天测定粪便中氨的产生量，粪样脲酶活性。结果表明，延胡索酸和纤维寡糖对粪便中脲酶活性和氨气释放量无显著影响。沸石氧化锌复合物降低排泄物中脲酶活性21%，降低氨气释放量28%。FA-RCNE降低排泄物中脲酶活性48%，降低氨气释放量54%。
48头体重60 kg左右的杜长大肥育猪按饲养试验要求分成2组，每组设3个重复，每个重复8头，对照组饲喂基础饲粮，试验组饲喂含0.40% FA-RCNE的饲粮，试验期60 d。每天测量猪舍氨气和甲烷浓度。饲养试验后，采用全收粪法进行氮排泄试验，试验期共计7 d，其中预试期3 d，正试期4 d。结果表明，与对照组相比，FA-RCNE组提高猪粗蛋白质消化率25% (P<0.05)，降低氮排泄42% (P<0.05)，降低粪便脲酶活性40% (P<0.05)，分别降低猪舍氨气和甲烷排放50% (P<0.05)和30% (P<0.05)。
Claims (2)
1.一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂，其特征在于其组成为：延胡索酸0.5～2重量份、水滑石0.5～2重量份、纤维寡糖1～5重量份、蒙脱石氧化锌复合物1～10重量份；所述的蒙脱石氧化锌复合物中氧化锌的重量百分含量为5~20%。
2.一种猪用低碳氮排放的饲料添加剂，其特征在于其组成为：延胡索酸0.5～2重量份、水滑石0.5～2重量份、纤维寡糖1～5重量份、沸石氧化锌复合物1～10重量份；所述的沸石氧化锌复合物中氧化锌的重量百分含量为5~20%。
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