本发明属饲料添加剂,具体涉及一种同时降低甲烷和氨氮排放的混合饲料添加剂及其用途。
背景技术:
0、技术背景
1、反刍动物的甲烷排放是个备受关注且难解的问题。甲烷排放,对动物本身而言,是降低了饲料转化率,浪费能源;对环境而言,则加剧了地球的温室效应。有学者估算,奶牛的甲烷排放会影响全球碳中和的进程。同时,反刍动物胃内广泛存在脲酶,其极快地分解尿素为nh3,来不及被利用而直接释放,也极大地降低了氮素的利用率,增加生产成本,造成生态环境危害。
2、彻底解决上述问题,从反刍动物体内的微生物生态体系的角度看,是不可能的。但人们仍在通过各种努力,希望能够取得部分的控制效果。比如,荷兰帝斯曼公司生产的(3-硝基丙醇,3-nop)能够降低奶牛甲烷排放约30%,被认为是一项极其了不起的成就。再比如,国内有很多工作聚焦于寻找各种脲酶抑制剂(例如,中国专利申请201010233771.7、201811182533.0、201811182697.3、201911114550.5、201911115482.4、202110923557.2、202110923948.4、202210029865.5,以及张震宇,2020,中国农业科学院博士论文等)。这些工作中,不少是试图从中草药植物中发现脲酶抑制活性化合物。
3、将中药材添加应用于饲料中,是国家提倡和鼓励的。但从中草药中发现脲酶抑制活性化合物且加以应用,难点在于在确保效果的同时,做到添加剂量的可控、可接受和成本的可及。也即,中药材中具有脲酶抑制活性的物质含量太低,则添加量就需要足够大;而太高的添加量,不仅影响饲料的正常能量供应,在适口性上也难以被动物接受。而化学合成这些化合物,从成本控制角度看,难度也是极大。
4、比如,中国专利申请202210029865.5发现鹰嘴豆素a具有脲酶抑制活性,推荐的添加剂量为6g/d(山羊)。但是,据查鹰嘴豆素a在红车轴草中含量最高,含量不超过0.5%,也即如果通过添加红车轴草获得足够的脲酶抑制活性,干草的添加量每天需要1.2kg,而一头成年波尔母山羊,每天的饲料摄入量也只在2kg左右;若添加红车轴草提取物(含98%鹰嘴豆素a,3000元/kg),每天6g的添加成本为18元,导致成本过高。
5、在上述背景下,提供一种能同时降低甲烷和氨氮排放且含有中草药成分的饲料添加剂,提高碳氮利用率且成本可及,是很有意义的。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的缺陷和不足,本发明提供了一种含有中草药成分、能同时降低甲烷和氨氮排放的混合饲料添加剂,能提高碳氮双重利用效率,且成本可及。
2、古尼虫草是一种内生真菌,属于子囊菌门、核菌纲、球壳菌目和麦角菌科,寄生于蝙蝠蛾科的幼虫中。该真菌含有虫草素、虫草酸和虫草多糖等天然活性物质。地顶孢霉菌是古尼虫草的一种寄生菌,而地顶孢霉培养物(culture ofacrermonium terricola,atc)是一种由真菌发酵而得到的饲料添加剂,具有与古尼虫草相似的功能成分。地顶孢霉培养物中含有大量虫草素、虫草多糖和氨基酸等与古尼虫草相似的功能性成分,能发挥促生长、调免疫和抗应激等药理效应。我国已将地顶孢霉培养物列入饲料添加剂的品种目录。本发明人长期致力于对地顶孢霉及其培养物(虫草欣康)的研究工作。研究表明,地顶孢霉培养物具有提高动物免疫力的功效,补充地顶孢霉培养物可改善仔猪、鸭的生长性能,并提高犊牛的抗氧化和免疫功能,在治疗大鼠乳腺炎中能有效缓解乳腺炎引起的机体炎症反应(例如,参见cn99114522.4,cn200710019288.7等)。
3、瘤胃微生物的脲酶能催化释放氨态氮,造成物质和能量损失,脲酶抑制剂能够部分程度上降低这种损失,从而提高饲料利用率。脲酶抑制剂种类很多,其中一类就上述是鹰嘴豆素a所属的植物黄酮,具有植物雌激素的属性。在这类化合物中,槲皮素无疑是其中的一种广为人知且应用颇多的化合物,而且,有文献表明,槲皮素具有脲酶抑制活性(xiao zpet al.,2012.jagric food chem 60(42),s.10572–10577.),其ic50值为11.2±0.9μmol/l,甚至低于乙酰氧肟酸的19.4±2.0μmol/l。而乙酰氧肟酸作为脲酶抑制剂已经在多年前被批准用于饲料添加剂,但由于其容易“耐药”和合成成本等问题,一直应用有限。然而,植物中槲皮素的含量最高只有千分之几,直接在饲料添加剂中使用槲皮素也涉及成本过高的问题,那么寻找和使用富含槲皮素或其类似物的植物作为饲料添加剂也是这一领域的从业者一直以来的研究方向。
4、基于上述研究基础,本发明提出一种混合饲料添加剂组合方案,将地顶孢霉培养物和槐米复配,组成“地槐混合饲料添加剂”。研究发现,本发明混合饲料添加剂具备能同时降低甲烷和氨氮排放、提高碳氮双重利用效率,获得更好奶牛生产性能的同时,还能兼具环境生态效益。
5、在进一步地获得了地顶孢霉培养物的抑制瘤胃液甲烷产气量、和槐米降低瘤胃液氨氮浓度的试验结果后,本发明制备了不同组方的地槐混合饲料添加剂,饲喂奶牛,综合评价奶牛产奶量和主要乳品质指标,优选出地槐混合饲料添加剂的最优配方和用量。
6、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
7、在第一个方面中,本发明提供了一种同时降低甲烷和氨氮排放的混合饲料添加剂,所述饲料添加剂包含地顶孢霉培养物和槐米。
8、作为可选的方式,在上述混合饲料添加剂中,以重量百分比计,地顶孢霉培养物为60-90%,槐米为10-40%。
9、作为可选的方式,在上述混合饲料添加剂中,以重量百分比计,地顶孢霉培养物为70-80%,槐米为15-35%。
10、作为可选的方式,在上述混合饲料添加剂中,以重量百分比计,地顶孢霉培养物为75%,槐米为25%。
11、作为可选的方式,在上述混合饲料添加剂中,所述所述地顶孢霉培养物包括如下含量的功能成分:麦角甾醇≥550mg/kg,腺苷≥350mg/kg。
12、作为可选的方式,在上述混合饲料添加剂中,所述地顶孢霉培养物是由地顶孢霉mkl18(acremonium terricola,mkl18)制备得到的,所述地顶孢霉mkl18的保藏编号为cctcc no.m2013654。地顶孢霉mkl18(acremonium terricola,mkl18)已于2013年12月12日保藏于位于武汉市珞珈山武汉大学的中国典型培养物保藏中心,保藏编号为cctccno.m2013654(参见cn103756916b)。
13、mkl18菌株是经紫外诱变并筛选获得的诱变株,该诱变株在pda培养基上培养7天时,菌落呈圆形,紧实,直径13-18mm,顶部粉状,边缘整齐,菌落正面呈白色,背面由外至内呈淡黄至棕色;菌丝无色光滑,具隔膜,直径1.0-2.0微米;孢子梗顶生或侧生于营养菌丝,单生或束生,呈长锥形,基部收缩,有隔,中部微膨胀,顶尖锐,长6至20微米;分生孢子成链状,表面光滑,圆形至卵圆形,2.0至3.5微米。
14、与出发菌株相比,mkl18菌株表现出明显的生长优势,具体表现为,在pda平板上培养,产孢时间提前1至2天,在察氏培养基中摇瓶发酵,生物量提高32%;菌丝体中腺苷、麦角甾醇、粗蛋白和多糖的含量,则分别提高12%(腺苷)、42%(麦角甾醇)、8%(粗蛋白)和35%(多糖);并且这些特性都能随菌株增殖而稳定遗传。
15、作为可选的方式,在上述混合饲料添加剂中,所述地顶孢霉培养物的制备方法如下所示:
16、(1)将所述地顶孢霉接种到种子培养液中进行增殖培养,获得种子液;
17、(2)将所述种子液转接到发酵培养液中进行液体发酵,获得发酵液;
18、(3)将所述发酵液与固体基质混合均匀,调节混合物的含水量至75-80%后进行固体发酵,将固体发酵产物烘干、粉碎,获得所述饲料添加剂。
19、作为可选的方式,在上述混合饲料添加剂中,步骤(2)中,所述液态发酵的条件为:温度25-28℃,每分钟通气量为1:0.4-0.6,时间30-50小时。
20、作为可选的方式,在上述混合饲料添加剂中,步骤(3)中,所述固体基质由以下成分组成:30-45%玉米粉、30-45%麸皮和10-30%豆粕,发酵液与固体基质的混合比例为1l:8-10kg。
21、作为可选的方式,在上述混合饲料添加剂中,步骤(3)中,调节含水量后,将混合物均匀摊薄至5-10cm的疏松薄层后再进行固体发酵,发酵温度25-28℃,湿度75-80%,时间5-7天。
22、作为可选的方式,在上述混合饲料添加剂中,所述地顶孢霉培养物为合肥迈可罗生物工程有限公司产品虫草康欣。
23、在第二个方面中,本发明提供了上述第一个方面所述的混合饲料添加剂在反刍动物饲料中的用途。
24、作为可选的方式,在上述用途中,所述混合饲料添加剂提升反刍动物的产奶量。
25、作为可选的方式,在上述用途中,所述反刍动物包括牛、羊、骆驼、羊驼、鹿。
26、作为可选的方式,在上述用途中,所述反刍动物为奶牛。
27、作为可选的方式,在上述用途中,将所述混合饲料添加剂直接饲喂所述反刍动物或者添加到所述反刍动物的日粮中。
28、作为可选的方式,在上述用途中,当添加到所述反刍动物的日粮中时,添加量为40克/头/天。
29、本发明的有益效果:
30、(1)本发明混合饲料添加剂能够同时降低甲烷和氨氮排放,与地顶孢霉培养物和槐米单独使用相比,本发明混合饲料添加剂在降低甲烷和氨氮排放方面具有显著的协同增效作用。
31、(2)采用包含本发明饲料添加剂的饲料饲喂反刍动物,与地顶孢霉培养物和槐米单独添加相比,具有显著更好的促生产性能,本发明混合饲料添加剂能够协同增效地显著提升反刍动物的产奶量。
1.一种同时降低甲烷和氨氮排放的混合饲料添加剂,其特征在于:所述饲料添加剂包含地顶孢霉培养物和槐米。
2.根据权利要求1所述的混合饲料添加剂,其特征在于:以重量百分比计,地顶孢霉培养物为60-90%,槐米为10-40%。
3.根据权利要求1所述的混合饲料添加剂,其特征在于:以重量百分比计,地顶孢霉培养物为70-80%,槐米为15-35%。
4.根据权利要求1所述的混合饲料添加剂,其特征在于:所述所述地顶孢霉培养物包括如下含量的功能成分:麦角甾醇≥550mg/kg,腺苷≥350mg/kg。
5.根据权利要求4所述的混合饲料添加剂,其特征在于:所述地顶孢霉培养物是由地顶孢霉mkl18(acremonium terricola,mkl18)制备得到的,所述地顶孢霉mkl18的保藏编号为cctcc no.m2013654。
6.权利要求1至5中任一项所述的混合饲料添加剂在反刍动物饲料中的用途。
7.根据权利要求6所述的用途,其特征在于:所述混合饲料添加剂提升反刍动物的产奶量。
8.根据权利要求6所述的用途,其特征在于:所述反刍动物包括牛、羊、骆驼、羊驼、鹿。
9.根据权利要求6所述的用途,其特征在于:将所述混合饲料添加剂直接饲喂所述反刍动物或者添加到所述反刍动物的日粮中。
10.根据权利要求9所述的用途,其特征在于:当添加到所述反刍动物的日粮中时,添加量为40克/头/天。
