CN105831433A - 一种葡萄籽原花青素添加剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种葡萄籽原花青素添加剂及其制备方法与应用。葡萄籽原花青素添加剂是由葡萄籽原花青素、玉米淀粉、稻壳粉按照重量比(3～15):1:2的比例进行均匀混合制成。在畜牧养殖业生产实践中，尤其在反刍饲料加工中添加葡萄籽原花青素添加剂，可显著减少瘤胃发酵二氧化碳和氢气的生成量高达34％和78％，进而有效减少甲烷排放高达45％。该葡萄籽原花青素添加剂制备方法简单、可操作性强，适用于奶牛、肉牛、肉羊等反刍动物养殖实践应用，可显著抑制反刍动物甲烷温室气体的排放，对提高饲料能量利用效率、节能减排和控制温室效应具有十分重要的意义。

Description

一种葡萄籽原花青素添加剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种葡萄籽原花青素添加剂及其制备方法与应用，具体说是一种抑制瘤胃发酵甲烷生成的葡萄籽原花青素添加剂及其制备方法与应用。

背景技术

近几年来，随着全球变暖问题的日益凸显，包括甲烷(CH₄)、二氧化碳(CO₂)等在内的温室气体排放越来越受到人们的重视。畜牧业生产实践中的瘤胃发酵会产生大量的甲烷菌和甲烷(CH₄)，反刍家畜如肉牛、奶牛、山羊、绵羊等是CH₄排放的主要贡献者。有研究报道，反刍动物瘤胃中每年产生的CH₄占人类活动全球甲烷排放总量的37％。瘤胃发酵CH₄排放不仅对温室效应产生了不可忽视的影响，而且对反刍动物饲料能量利用也造成了很大浪费。据统计，反刍动物饲料中6～10％的总能量以CH₄排放的方式被浪费掉了。因此，如何实现瘤胃发酵CH₄减排已成为全球研究热点。

甲烷菌参与有机物厌氧降解，生成CH₄，主要存在于反刍动物的瘤胃、人类的消化系统、稻田等厌氧环境中。有研究表明，自然界中甲烷菌生成CH₄的途径包括：①利用有机物厌氧发酵过程所产生的H₂，通过乙酸的去甲基作用生成CH₄；②利用发酵过程所产生的H₂，通过CO₂的还原反应生成CH₄；③利用发酵过程中产生的甲酸等含一碳甲基基团化合物的还原反应产生CH₄。

反刍动物瘤胃中栖息的原虫、细菌和真菌等微生物将饲料等有机物进行发酵，产生大量的甲酸、乙酸、丙酸等挥发性脂肪酸，以及CO₂和H₂，瘤胃甲烷菌可有效地将CO₂、H₂、甲酸、乙酸等初级发酵产物代谢生成CH₄。

有研究表明，反刍动物的日粮中添加莫能菌素等离子载体可提高丙酸生成量，减少氢生成，短时间内甲烷排放量可减少25％，但因动物会产生适应而出现抑制，功效不持久。日粮中添加亚麻油等不饱和脂肪酸，也可减少甲烷排放，但极易抑制纤维消化与动物采食。此外还有使用抗生素来抑制反刍动物甲烷排放的报道，但很容易导致动物体内抗生素的残留，对食品安全造成威胁。有文献报道，向瘤胃内添加或接种能够将CO₂和H₂转化为乙酸的产乙酸菌，通过取代栖息在瘤胃中甲烷菌来减少甲烷的生成。

葡萄籽原花青素是葡萄籽的一种天然提取物，是一种不具有任何急、慢性毒性，不致畸，不致癌，不会引起过敏和突变的安全性较高的植物性提取物。它具有抗氧化性、抗肿瘤活性、抗炎、抗过敏、抗辐射、抗突变等功能，对血管内皮细胞有保护作用，在保健食品、医药及化妆品领域作为防癌、抗突变、防治心血管疾病药物的有效成分，是一种安全无毒的天然抗氧化剂。

有研究报道，原花青素具有极强的抗氧化活性，具有超强的自由基清除能力，其抗氧化能力是维生素E的50倍，维生素C的20倍。还有报道称原花青素可通过加快肿瘤细胞凋亡和阻滞细胞周期抑制多种癌细胞。而在畜牧养殖业生产实践中，利用葡萄籽原花青素添加剂抑制瘤胃发酵甲烷生成的研究资料在国内外未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种葡萄籽原花青素添加剂及其制备方法，用于抑制瘤胃发酵甲烷生成。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种葡萄籽原花青素添加剂，包括葡萄籽原花青素、玉米淀粉和稻壳粉，所述葡萄籽原花青素、玉米淀粉和稻壳粉的重量比为(3～15):1:2。

一种葡萄籽原花青素添加剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将葡萄籽原花青素(grape-seed proanthocyanidins,简称GSP)过100目分级筛备用；

(2)将玉米淀粉和稻壳粉作为载体，分别过60目分级筛备用；

(3)将葡萄籽原花青素、玉米淀粉和稻壳粉按重量比(3～15):1:2的比例进行均匀混合，制成葡萄籽原花青素添加剂。

GSP是一类由不同数量的单体黄烷-3-醇缩合而成的聚多酚类物质，为深紫红色固体粉末状，其纯度不低于95％，可溶于水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯等极性溶剂，不溶于乙醚、氯仿等极性较小的溶剂。

所述葡萄籽原花青素添加剂在制备抑制瘤胃发酵甲烷生成的饲料中的应用。

所述葡萄籽原花青素添加剂用于制备泌乳奶牛全混合日粮：每吨全混合日粮中添加100～250kg葡萄籽原花青素添加剂，混合均匀。使用时为确保混合均匀，可将葡萄籽原花青素粉剂与全混合日粮中诸如玉米等谷物饲料原料进行预先混合。

所述葡萄籽原花青素添加剂用于制备育肥牛羊精料补充料：每吨精料补充料中添加100-250kg葡萄籽原花青素添加剂，混合均匀。

此外，考虑到葡萄籽原花青素添加剂的高效性和添加成本，在生产实际中可适当降低葡萄籽原花青素添加剂的添加量。

例如，每吨全混合日粮中添加1～2kg葡萄籽原花青素添加剂。

每吨精料补充料中添加1-2kg葡萄籽原花青素添加剂。

本发明的有益效果：

本发明提供的葡萄籽原花青素添加剂在不同饲料原料来源的日粮底物条件下，可使瘤胃发酵CO₂、H₂的生成量降低34％和78％，而CO₂、H₂是瘤胃内甲烷菌生产CH₄所利用的重要底物。继而，葡萄籽原花青素添加剂可以减少瘤胃内甲烷的排放高达45％。所述葡萄籽原花青素添加剂制备方法简单、可操作性强，适用于奶牛、肉牛、肉羊等反刍动物养殖实践应用，可显著抑制反刍动物甲烷温室气体的排放，对提高饲料能量利用效率与减少温室效应具有很高的实用价值。

具体实施方式

有研究表明，不同饲料组成成分和不同饲料原料来源，都会对甲烷的生成产生影响。为此，在试验中，选用三种不同饲料原料来源的全混合日粮模式，对本发明中葡萄籽原花青素添加剂抑制瘤胃发酵甲烷产量的应用进一步详细说明。

实施例如下：

实施例1：在玉米秸秆+优质蛋白饲料来源型日粮下添加不同剂量葡萄籽原花青素添加剂对瘤胃发酵甲烷生成的影响

本试验设计了三种不同配比的葡萄籽原花青素添加剂(表1)，

分别对瘤胃发酵甲烷生成的抑制效果进行了分析比较。

表1不同剂量葡萄籽原花青素添加剂处理

以泌乳期荷斯坦奶牛为试验动物，以玉米秸秆+优质蛋白饲料来源型日粮为饲料发酵底物，其配方为：玉米秸秆36.08％，豆粕11.28％，菜粕4.19％，棉粕3.14％，膨化大豆3.06％，甜菜渣4.16％，全棉籽10.44％，玉米25.54％，小麦麸0，石粉0.73％，食盐0.46％，小苏打0.92％。

用分析天平称取0.5g上述饲粮底物至厌氧发酵瓶中。按照表1向厌氧发酵瓶中添加葡萄籽原花青素添加剂(对照，1，2和3)，各添加剂组和对照组分别设置10个发酵瓶重复，每个发酵瓶添加50mL的液体培养基(pH 6.85)，接种25mL泌乳奶牛瘤胃食糜混合微生物，并用高纯氮气驱除发酵瓶液面上方的空气。将上述各处理组中的5个发酵瓶分别通过输液针头和输液管连接到事先已编号的铝箔气袋，然后置于39℃恒温培养箱中进行厌氧培养6h，24h，48h和72h用于收集发酵气体，测定气体组分浓度；将上述各处理组中剩余5个发酵瓶分别于AGRS-III型微生物发酵微量产气自动记录仪的各个气路接口连接后，在39℃条件下厌氧发酵72h，并由记录仪自动实时记录总产气量。试验测试结束后，将铝箔袋中收集的气体样品，采用气相色谱法测定H₂、CH₄、CO₂气体组分浓度。然后结合微生物发酵微量产气自动记录仪获得的累积产气量，分别计算出瘤胃微生物发酵6h，24h，48h和72h时的H₂、CO₂、CH₄的产生量。

表2、玉米秸秆+优质蛋白饲料来源型日粮下葡萄籽原花青素添加剂对瘤胃发酵甲烷生成的影响

由表2可知，在玉米秸秆+优质蛋白饲料来源型日粮模式下，在发酵24h后，H₂、CO₂、CH₄产气量趋于平稳。葡萄籽原花青素添加剂对H₂、CO₂、CH₄的生成均呈现不同抑制作用。在发酵24h后，葡萄籽原花青素添加剂可使H₂和CO₂的生成量分别降低77.98％和25.95％；在发酵48h后，葡萄籽原花青素添加剂可降低H₂和CO₂的生成量高达73.35％和23.72％；在发酵72h后，葡萄籽原花青素添加剂可减少H₂和CO₂的生成量高达72.54％和23.13％。

综上所述，葡萄籽原花青素添加剂高效抑制了CH₄生成所需底物H₂、CO₂的生成。根据瘤胃发酵24h～48h的试验结果，可见添加葡萄籽原花青素添加剂对瘤胃微生物发酵甲烷排放的抑制效率高达18.18％～45.45％。

实施例2：在玉米秸秆+杂粕蛋白饲料来源型日粮下添加不同剂量葡萄籽花青素添加剂对瘤胃发酵甲烷生成的影响

以泌乳期荷斯坦奶牛为试验动物，以玉米秸秆+杂粕蛋白饲料来源型日粮为饲料发酵底物，其配方为：玉米秸秆36.06％，豆粕0，菜粕9.63％，棉粕6.70％，膨化大豆0，甜菜渣7.08％，全棉籽10.44％，玉米23.5％，小麦麸4.48％，石粉0.73％，食盐0.46％，小苏打0.92％。其精料中用优质豆粕饲料原料替代了一部分杂粕原料，能够代表我国北方中小规模奶牛养殖场时常配制的不同营养水平混合日粮类型。H₂、CO₂、CH₄的产量测定方法同实施例1。

表3、玉米秸秆+杂粕蛋白饲料来源型日粮下葡萄籽原花青素添加剂对瘤胃发酵甲烷生成的影响

由表3可知，在玉米秸秆+杂粕蛋白饲料来源型日粮模式下，在发酵24h后，H₂、CO₂、CH₄产气量趋于平稳。葡萄籽原花青素添加剂对CO₂、CH₄的生成均呈现不同抑制作用。在发酵24h后，葡萄籽原花青素添加剂可使H₂和CO₂的生成量分别降低72.46％和27.95％；在发酵48h后，葡萄籽原花青素添加剂可降低H₂和CO₂的生成量高达65.21％和26.57％；在发酵72h后，葡萄籽原花青素添加剂可减少H₂和CO₂的生成量高达64.13％和26.31％。

综上所述，葡萄籽原花青素添加剂高效抑制了CH₄生成所需底物H₂、CO₂的生成。根据瘤胃发酵24h～48h的试验结果，可见添加葡萄籽原花青素添加剂对瘤胃微生物发酵甲烷排放的抑制效率高达10％～43.82％。

实施例3：在苜蓿干草+玉米青贮饲料来源型日粮下添加不同剂量葡萄籽花青素添加剂对瘤胃发酵甲烷生成的影响

以泌乳期荷斯坦奶牛为试验动物，以苜蓿干草+玉米青贮饲料来源型日粮为饲料发酵底物，其配方为：玉米秸秆0，苜蓿干草18.3％，玉米青贮19.77％，豆粕11.26％，菜粕4.19％，棉粕2.13％，膨化大豆2.06％，甜菜渣4.16％，全棉籽10.44％，玉米25.54％，小麦麸0，石粉0.73％，食盐0.46％，小苏打0.92％。其粗饲料来源由全株玉米青贮和优质苜蓿干草组成，可代表我国规模化集约饲养牛场时常采用的全混合日粮。H₂、CO₂、CH₄的产量测定方法同实施例1。

表4、苜蓿干草+玉米青贮饲料来源型日粮下添加葡萄籽原花青素添加剂对瘤胃发酵甲烷生成的影响

由表4可知，在苜蓿干草+玉米青贮饲料来源型日粮模式下，在发酵24h后，H₂、CO₂、CH₄产气量趋于平稳。葡萄籽原花青素添加剂对CO₂、CH₄的生成均呈现不同的抑制作用。在发酵24h后，葡萄籽原花青素添加剂可抑制H₂和CO₂的生成高达78.63％和21.13％；在发酵48h后，葡萄籽原花青素添加剂可使H₂和CO₂的生成量分别降低73.74％和18.23％；在发酵72h后，葡萄籽原花青素添加剂可减少H₂和CO₂的生成量高达71.42％和17.63％。

综上所述，葡萄籽原花青素添加剂高效抑制了CH₄生成所需底物H₂、CO₂的生成。根据瘤胃发酵24h～48h的试验结果，可见添加葡萄籽原花青素添加剂对瘤胃微生物发酵甲烷排放的抑制效率高达10.04％～37.27％。

精料补充料的实施例与全混合日粮的实施例同理，不再列举。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种葡萄籽原花青素添加剂，其特征在于：包括葡萄籽原花青素、玉米淀粉和稻壳粉，所述葡萄籽原花青素、玉米淀粉和稻壳粉的重量比为(3～15):1:2。

2.如权利要求1所述的葡萄籽原花青素添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将葡萄籽原花青素过100目分级筛备用；

(2)将玉米淀粉和稻壳粉作为载体，分别过60目分级筛备用；

(3)将葡萄籽原花青素、玉米淀粉和稻壳粉按重量比(3～15):1:2的比例进行均匀混合，制成葡萄籽原花青素添加剂。

3.如权利要求1所述的葡萄籽原花青素添加剂的应用，其特征在于：所述葡萄籽原花青素添加剂在制备抑制瘤胃发酵甲烷生成的饲料中的应用。

4.如权利要求3所述的葡萄籽原花青素添加剂的应用，其特征在于：所述葡萄籽原花青素添加剂用于制备泌乳奶牛全混合日粮，每吨全混合日粮中添加100～250kg葡萄籽原花青素添加剂，混合均匀。

5.如权利要求4所述的葡萄籽原花青素添加剂的应用，其特征在于：使用时为确保混合均匀，将葡萄籽原花青素粉剂与全混合日粮中的原料进行预先混合。

6.如权利要求3所述的葡萄籽原花青素添加剂的应用，其特征在于：所述葡萄籽原花青素添加剂用于制备育肥牛羊精料补充料，每吨精料补充料中添加100-250kg葡萄籽原花青素添加剂，混合均匀。