月桂酸与亚麻酸对瘤胃甲烷生成及甲烷菌作用效果比较研究

摘要

本研究比较了亚麻酸(C18:3)和月桂酸(C12)添加后对体外培养瘤胃发酵、甲烷生成、微生物区系变化影响。同时利用纯培养技术比较C18:3和C12两种脂肪酸对反刍兽甲烷短杆菌(Methanobrevibacter ruminantium)M1菌株生长、甲烷生成以及mcrA基因表达的影响。
　　 试验一:试验分为对照组、月桂酸组(C12)和亚麻酸(C18:3)组3个处理,每个处理3个重复,脂肪酸添加量为培养底物的4％。2、4、6、9、12、24小时利用压力读取系统(RPT)测定产气量;用气相色谱仪测定甲烷产量;培养24小时后取培养液测定挥发性脂肪酸、氨态氮和pH,并用实时定量PCR技术测定瘤胃微生物区系。研究发现,添加脂肪酸能极显著降低甲烷产量(p＜0.01),对产气量、乙酸产量和pH值也有抑制作用(p＜0.01),同时极显著提高丙酸含量(p＜0.01)。脂肪酸添加后可显著降低氨氮浓度(p＜0.05)。添加脂肪酸可极显著抑制瘤胃真菌、原虫和甲烷菌含量(p＜0.01)。总体而言,C18:3对瘤胃微生物的影响强于C12(p＜0.01)。
　　 试验二:试验分为对照组、月桂酸组和亚麻酸组,每个组4个脂肪酸梯度,分别为30mg/dl、6mg/dl、3mg/dl、0.6mg/dl共9个处理,每个处理6个重复,菌株M1接种量为培养基的1％。在培养的3、6、9、12、24、48、96和120小时用可见光分光光度仪在600nm波长下测定甲烷菌OD值;在培养的24h和120h用real-time PCR仪测定M1 mcrA基因的表达量;培养终止时用RPT系统测定滚管中压力,并用气象色谱测定甲烷浓度。
　　 研究发现,月桂酸和亚麻酸添加后都能作用于菌株M1,抑制M1的生长,并且在培养最初的24小时内抑制幅度最大,随着培养时间的增加,抑制强度逐渐变弱。对于同一种脂肪酸而言,不同剂量的脂肪酸对M1生长的抑制效果不同,其抑制效果与添加量有关,添加量越高抑制效果越强。除了高剂量的月桂酸添加组(30mg/di)对M1的影响大于亚麻酸外,亚麻酸对M1产甲烷能力、生长和mcrA基因表达的抑制作用都要强于月桂酸。
　　 对于月桂酸而言,培养120小时后仅有30mg/dl处理组能彻底抑制菌株M1的生长和mcrA基因表达;虽然OD值显示6mg/dl处理组的M1并没有生长,但甲烷产量和mcrA的量相对于24小时而言都有回升,说明该处理组能部分抑制M1 mcrA基因表达和甲烷产量(p＜0.01);此外,结果表明月桂酸其余两个剂量的处理组仅能部分抑制M1的生长和产甲烷活性。
　　 对于亚麻酸而言,所有处理组在培养120小时后OD值、甲烷产量和mcrA基因的表达的测定结果均表明菌株Ml在添加亚麻酸后没有生长。
　　 上述结果表明,脂肪酸添加后能改变瘤胃发酵模式、微生物区系和甲烷生成,并且亚麻酸对瘤胃发酵的改变程度、甲烷生成和微生物生长抑制作用强于月桂酸。纯培养试验表明,当培养基中脂肪酸浓度达到30mg/dl时,月桂酸对甲烷菌M1的抑制作用强于亚麻酸,但总体而言,亚麻酸对M1的影响程度大于月桂酸。结果提示月桂酸和亚麻酸对甲烷生成的抑制作用通过抑制甲烷菌以及与甲烷生成相关微生物实现,并且亚麻酸对微生物的抑制作用强于月桂酸。