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本文选用5只装有永久性瘤胃瘘管及十二指肠瘘管的哈萨克公羊为试验动物,通过体外、体内试验,结合PCR/DGGE和16SrDNA技术,系统地探讨了添加薰衣草(LO)、玫瑰(RO)、葡萄籽精油(GSO)对哈萨克羊瘤胃发酵、消化代谢、细菌菌群的变化作用。
一、采用瘤胃液体外培养方法,发酵底物精粗比不同的条件下,设对照组和LO、RO、GSO的添加量分别为100、150、250μL/L的试验组,每个处理设3个重复,研究了植物精油对混合瘤胃微生物体外发酵3、6、12和24h甲烷产量及产气量,发酵24h后干物质降解率、pH值、氨态氮(NH3-N)、挥发性脂肪酸(VFA)及原虫数的影响。结果显示:
(1)发酵底物精粗比3∶7的条件下,添加不同剂量的LO、RO、GSO(250μL/L外)均提高干物质降解率(P<0.01)及各时间点产气量(P<0.05);添加不同精油发酵液pH值为6.62~6.74,在瘤胃微生物正常生长范围内。不同剂量LO、RO和100、150μL/L GSO分别使甲烷浓度降低38.71%、30.00%、45.70%和36.13%、2.90%、24.05%;9.55%、18.79%(P<0.01)。添加150、250μL/L LO降低总挥发性脂肪酸(TVFA)(P<0.01);添加100μL/L RO和100、150μL/L的GSO提高TVFA浓度(P<0.01);不同添加量LO、RO和GSO均降低乙酸摩尔比例(P<0.05)和乙酸丙酸比,提高丙酸和戊酸摩尔比例(P<0.01);添加150、250μL/L LO和GSO提高丁酸摩尔比例(P<0.01)。添加不同剂量三种精油(除150、250μL/L GSO外)与对照组相比降低NH3-N(P<0.01)。添加量为150、250μl/L GSO使发酵液原虫数降低(P<0.05)。
(2)试验用发酵底物精粗比7∶3条件下,添加RO和100、150μL/L GSO均提高累计产气量(P<0.01)。DM降解率具有随GSO添加量的增加而减少的趋势(P<0.01)。添加不同EO发酵液pH为6.36~6.45,在瘤胃微生物正常生长范围内。添加150、250μL/L LO和不同剂量RO及100、150μL/L GSO分别降低甲烷浓度9.72%、24.23%,30.27%、34.91%、30.21%和10.79%、15.30%。添加不同剂量的LO,添加量为150、250μL/L RO和100μL/L GSO均提高TVFA(P<0.01);添加不同剂量LO、100μL/L RO和250μL/L GSO均提高乙酸和丙酸摩尔比例;添加不同剂量的LO、RO和GSO均降低戊酸和BCVFA摩尔比例;不同剂量LO和100、150μL/L GSO降低丁酸;添加250μL/L LO,100、150μL/L RO和250μL/L GSO降低A/P。添加不同剂量RO及150、250μL/L GSO降低NH3-N浓度(P<0.01);不同剂量LO和100μLl/L GSO提高NH3-N浓度(P<0.01)。添加不同剂量RO、100μL/L LO和150μL/L GSO使发酵液原虫数降低,250μl/L LO和GSO使发酵液原虫数增加(P>0.05)。
二、根据自身对照设计体内试验,选择5只装有瘤胃及十二指肠瘘管的哈萨克羊,在混合精料中分别添加0.5、0.75、1.25mL/d LO、RO及GSO,研究三种精油对瘤胃消化代谢及细菌区系的影响。结果显示:
(1)添加不同剂量的LO可显著降低各时间点pH平均值(P<0.01);降低NH3-N浓度(P>0.05)。添加0.5、0.75、1.25mL LO分别提高瘤胃液TVFA浓度17.86%、25.74%和22.55%(P<0.01);升高乙酸摩尔比例、A/P(P<0.01)、降低丙酸、丁酸、戊酸、异丁酸、异戊酸摩尔比例(P<0.01)。添加0.5mL和1.25mL LO增加瘤胃原虫数(P<0.05);添加0.50mL LO降低干物质、有机物、粗蛋白、纤维素和麦秸的采食量;其中干物质、粗蛋白质和麦秸采食量与对照组相比差异显著(P<0.05),有机物和纤维素采食量差异极显著(P<0.01);提高半纤维素的采食量(P<0.01)。添加0.75mL和1.25mL LO可提高有机物、粗蛋白、半纤维素采食量(P<0.05,P<0.01)。添加不同剂量的LO干物质、有机物前胃消失量减少(P<0.05);添加0.50mL和0.75mLLO增加前胃消失纤维素量;粗蛋白到达小肠率分别提高5.35%、6.09%、7.26%(P<0.05)。DGGE图谱分析表明,添加LO后,DGGE图谱上瘤胃细菌的优势条带发生改变;0.75mL和1.25mL LO瘤胃细菌的多样性也显著增加。
(2)添加不同剂量的RO均可降低各时间点的pH平均值(P>0.05)、NH3-N浓度(P>0.05)。添加不同剂量的RO分别提高瘤胃液TVFA浓度4.48%(P>0.05)、17.15%和10.63%(P<0.01),升高乙酸摩尔比例、A/P(P<0.01);降低丙酸、丁酸、戊酸、异丁酸、异戊酸摩尔比例(P<0.01)。添加0.5mL增加、添加0.75mL和1.25mL降低各时间点平均原虫数,但0.5mL和0.75mL组与对照组相比差异不显著(P>0.05);1.25mL组差异显著(P<0.05)。添加不同剂量RO降低DM、麦秸的采食量(P>0.05),提高半纤维素采食量(P<0.05)。添加0.5mL RO提高OM、CP采食量(P>0.05)。添加不同剂量RO降低纤维素的采食量,但添加量为0.75mL和1.25mL的纤维素采食量与对照组相比差异不显著(P>0.05),添加0.5mL的差异显著(P<0.05)。添加不同剂量RO降低DM(P<0.01)、纤维素(P<0.05)、OM前胃消失量,其中添加量为0.5mL和0.75mL与对照组相比差异极显著(P<0.01)。添加0.5mL RO可提高半纤维素前胃消失量(P<0.05)。添加0.50mL和0.75mL RO可使蛋白质到达小肠率分别提高23.25%、11.45%(P<0.01)。 DGGE图谱分析表明,添加RO后,DGGE图谱上瘤胃细菌的优势条带发生改变;添加0.50mL RO瘤胃细菌的多样性也增加。
(3)日粮中添加GSO升高各时间点平均pH值(P<0.05)、丙酸、戊酸(P<0.05)、异丁酸、异戊酸摩尔比例和原虫数(P>0.05);降低NH3-N浓度(P>0.05)、乙酸的摩尔比例、瘤胃液A/P(P<0.01)。GSO添加量为0.75mL GSO提高12.17% TVA浓度。添加1.25mL GSO升高丁酸摩尔比例(P<0.05)。添加0.50mL和1.25mL GSO提高DM、OM、CP、纤维素和半纤维素采食量(P>0.05)。添加不同剂量GSO提高麦秸的采食量(P<0.05);提高DM、OM前胃消失量分别为35.21%、40.55%、55.78%和10.01%、34.23%、43.96%。添加0.50ml和1.25mL GSO减少半纤维素在前胃消失量(P>0.05),但半纤维素消失率差异显著(P<0.05);添加量为0.50mL和1.25mL GSO提高(P>0.05)纤维素前胃消失量(P<0.01)。不同添加量GSO降低粗蛋白到达小肠率0.53%、13.02%、9.87%。添加GSO后,DGGE图谱上瘤胃细菌的优势条带发生改变,降低瘤胃细菌的多样性的趋势,但与对照组相比差异不显著(P>0.05)。
综上所述,(1)在精粗比3∶7的底物上添加三种不同比例的植物精油经瘤胃液体外发酵后,不同剂量LO、RO和GSO使瘤胃发酵模式由乙酸型发酵向丙酸型发酵转变,降低甲烷产量和氨态氮浓度。(2)在精粗比7∶3条件下,添加LO、RO和GSO降低总甲烷、戊酸和BCVFA摩尔比例,提高总产气量、TVFA;添加RO和GSO降低NH3-N浓度。(3)添加不同剂量的三种植物精油使哈萨克羊瘤胃DGGE图谱上瘤胃细菌的优势条带发生改变,添加LO提高了纤维素瘤胃降解率;添加LO和RO提高TVFA和到达小肠的粗蛋白量;GSO改变瘤胃发酵类型,提高DM、OM和纤维素在瘤胃降解率。植物精油对哈萨克羊瘤胃菌群与发酵、养分消化与代谢有明显的调控作用。