一种降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的中草药饲料添加剂及其制备方法

技术领域

  本发明涉及一种畜牧兽医领域中的动物天然植物饲料添加剂及其制备方法，尤其是涉及一种降低反刍动物瘤胃甲烷产量、提高饲料利用效率的中草药饲料添加剂及其制备方法，同时还涉及到含该中草药饲料添加剂的反刍动物精料补充料。

背景技术

   甲烷（CH₄）的温室效应是二氧化碳（CO₂）的20～30倍，每年全球人类活动向大气中排放的甲烷达287Mt，其中反刍动物能量代谢过程中，瘤胃发酵产生的甲烷约为77Mt，占甲烷排放总量的27%，而且还以每年1%～1.3%的速度递增。反刍动物瘤胃微生物发酵产生甲烷，实际上是营养物质的浪费，会造成能量损失。反刍动物以甲烷形式损失的能量约占饲料总能（GE）的6%～15%，不仅造成饲料能量的损失，而且甲烷的大量排放会促使全球气候变暖，加剧大气臭氧层的破坏。因此，调控反刍动物瘤胃甲烷产量，不仅可以提高反刍动物的能量利用效率，进而提高反刍动物的饲料利用效率，还可带来良好的生态效益。

  通常对瘤胃甲烷生成的调控主要是从抑制产甲烷菌的生长、减少生成甲烷的底物（—H₂）的生成量或通过替代性H₂受体争夺H₂、特异性抑制甲烷菌合成甲烷等3个方面减少甲烷的产量，但采取的具体措施都不很理想：①所添加的卤代化合物如氯化甲烷、三氯乙炔、水合氯醛、溴氯甲烷等对甲烷生成菌的毒害作用显著，可减少20%～80%的甲烷产生。但这些卤代甲烷的挥发性较强，不宜用作饲料添加剂，其中应用较多的水合氯醛对肝脏还有毒害作用，长期使用会引起动物中毒，甚至死亡。同时甲烷生成菌还会产生适应性或降解这些化合物，使得实际生产中卤代化合物降低瘤胃甲烷产量的效果不理想。②莫能菌素、拉沙里菌素等离子型抗生素，不仅抑制产甲烷菌，而且抑制瘤胃中形成氢和甲酸的细菌，有利于形成琥珀酸和丙酸的细菌，结果使丙酸含量增加，通过改变瘤胃发酵类型，减少瘤胃甲烷的生成，提高饲料转化效率，其不足之处仍在于长期使用，瘤胃微生物会因产生适应性而降低效果。同时还会在畜产品中产生抗生素残留，威胁人类健康。③瘤胃中20%的产甲烷菌寄生在原虫表面，驱除原虫可间接减少产甲烷菌数量，进而显著降低反刍动物甲烷的排放量。不饱和脂肪酸能竞争性地利用氢而抑制甲烷菌的活动，长链脂肪酸和不饱和脂肪酸都能直接毒害原虫与产甲烷菌，但同时毒害纤维分解菌，故添加脂肪酸会降低瘤胃有机质和粗纤维的降解率，进而降低饲料的消化率与乳脂率，不宜用作饲料添加剂。④有机酸可提高除甲烷菌外的其它细菌对H₂和甲酸的利用，从而降低甲烷产量。有机酸中以延胡索酸对减少甲烷合成的效果最好。使用有机酸降低瘤胃甲烷产量的技术难题就是不易把握量的使用，且存在经济效益问题。

  由于抗生素和化学添加剂的致畸、致癌、致突变作用及药物残留与耐药性等问题，近年来，人们开始从天然植物中提取有效物质（挥发油、皂苷、单宁等）进行瘤胃甲烷的调控，在体外批次培养试验中效果较显著，但体内试验则效果不一，且这些提取物提取成本较高，又不易掌控提取物的纯度，其有效成分的质量与数量变化甚大，这些提取物再反过来加到饲料中去，其有效成分不易搅拌均匀，过浓则对瘤胃微生物有毒害作用，过稀则不能发挥降低甲烷，提高饲料利用率的作用。

  中草药为天然植物，含有多种有效成分，包括多糖、生物碱、苷类等，来源广泛，成本低廉。大多数中草药药食（饲）同源，兼有营养与药用双重功能。中草药饲料添加剂为天然植物饲料添加剂，保持了各种成分结构的自然状态与生物活性，安全、环保。将多种富含调控瘤胃发酵、降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用率次生代谢物的中草药组合应用，使这些物质相互促进，发挥整体协同功能与作用，这是化学合成物所不可比拟的。然而，迄今未见有关该方面的技术及专利报道。

发明内容

  针对上述现有技术之不足，本发明的目的在于提供一种改善反刍动物瘤胃发酵、降低甲烷产量、提高饲料利用效率的饲料添加剂及其制备方法，该添加剂由纯天然中草药组成，绿色环保、无残留、无耐用性，工艺简单、生产成本低廉、实用性强，可改善反刍动物瘤胃发酵、降低甲烷产量、提高饲料利用效率，从而增加养殖效益。

  为实现上述目的，本发明所采取的实施方案为：一种降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的中草药饲料添加剂，其特征在于该中草药饲料添加剂的活性成分由下述质量份的中草药原料制成：百脉根110～150份，胡枝子80～130份，无患子90～130份，桔梗30～90份，绞股蓝50～100份，所述质量均为风干重。

   其制备方法按如下步骤进行：首先，按上述配方选取各中药材，把混入其中的杂质、泥沙除去。然后，将上述精选好的各中药材分别粉碎，过80目筛。再根据上述配方中各中药材的质量份足量称取，加入搅拌机中充分混匀，最后按分装量分装，即得到本发明所述的一种降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的中草药饲料添加剂。

所述的中草药饲料添加剂在牛、羊反刍动物精料补充料中的添加比例为4%～10%。

  所述中草药饲料添加剂的牛、羊反刍动物精料补充料在牛、羊反刍动物全混合日粮中的比例为30%～60%。

  所述中草药饲料添加剂的牛、羊反刍动物精料补充料也属于本发明的保护范围。

  所述中草药饲料添加剂配方中使用的中草药原料的主要成分与功能如下：

  百脉根：所述百脉根为豆科百脉根属植物百脉根的根，具有补虚、清热、止渴等功效。百脉根单宁，能够降低粗蛋白在瘤胃的降解率，保护蛋白过瘤胃，通过使较多的蛋白质进入小肠消化而提高氮的利用效率，增加肉、乳与毛的产量，使得畜体对环境的氮排泄与甲烷的排放量减少。特别是百脉根中的浓缩单宁通过减少瘤胃蛋白的降解还可减少粪臭素的产量，从而改善肉质（粪臭素与吲哚是由瘤胃微生物对色氨酸的脱氨基与脱羧基作用形成、存在于肉与脂肪中的风味物质，对肉的风味与品质有着负面影响）。

  胡枝子：所述胡枝子为豆科直立灌木胡枝子的枝叶、根或根皮，具有清热润肺、利尿通淋、止血等功效。胡枝子单宁与上述的百脉根单宁一样，均能够降低甲烷的产量，其机理不仅在于这2种中草药中的单宁对瘤胃产甲烷菌的抑制作用，但对纤维降解菌几乎没有影响，还在于其能够降低瘤胃原虫数量。由于原虫与甲烷菌有着内共生或外共生的关系，原虫数量的减少也就降低了甲烷菌赖以生存的底物氢的数量。同时，由于单宁对瘤胃蛋白降解菌的抑制作用而增加反刍动物过瘤胃蛋白量，提高日粮利用率。

   无患子：所述无患子为天然植物无患子树的果实，通过人工晒制、剥皮，而后得到的纯果皮。无患子根、果作为中药材，具有清热解毒，化痰止咳的功效。在反刍动物日粮中补饲含皂苷类天然物质如无患子果，可以降低瘤胃原虫数量，降低甲烷产量，增加真菌与细菌的产量，提高进入十二指肠的微生物氮流量，提高饲料能量与氮的利用率以及反刍动物的生产性能。同时，还可以利用无患子的抗原虫活性，治疗反刍动物的原虫（如贾第虫和疟原虫）感染。

  桔梗：所述桔梗为桔梗科桔梗属多年生草本植物桔梗的根、含多种皂苷。桔梗具有宣肺、祛痰、利咽、排脓等功效。桔梗皂苷对原虫的抑制作用能够减少原虫对细菌的吞噬从而增加瘤胃细菌的总量，减缓无效氮循环并增加流入十二指肠的微生物蛋白（MCP）。

   绞股蓝：所述绞股蓝为葫芦科植物绞股蓝的全草，具益气健脾，化痰止咳，清热解毒等功效。绞股蓝、无患子果与桔梗所含的皂苷均能显著降低瘤胃原虫的数量，抑制产甲烷菌的活性并降低产甲烷菌的数量。绞股蓝等的正效应主要通过增加丙酸的产量而改变瘤胃发酵产生的挥发性脂肪酸（VFA）组成来调控瘤胃发酵模式，降低甲烷产量。

   配方原理

   中草药为具有特定功效的植物，这些植物天然成分复杂，所述中草药饲料添加剂中的绞股蓝就含有皂苷、黄酮与多糖等，其中的皂苷又有50多种。多种天然成分使得每种中草药具有多种功能，发挥着调控瘤胃发酵的多重作用。通过试验筛选出的中草药饲料添加剂，配方中各组分尤其是植物次生代谢产物（PSM）间的正组合效应，在调控瘤胃发酵上，可发挥配方中各中草药调控瘤胃发酵的整体协同作用。

  本发明的技术效果是：所述中草药饲料添加剂配方中，不同中草药来源的单宁、皂苷对瘤胃微生物的作用效果不同，这些植物次生代谢产物（PSM）间的互作所产生的正组合效应，发挥着较单一中草药PSM简单相加对瘤胃微生物大得多的整体效应。使其既能抑制原虫降低甲烷产量，又能促进瘤胃内有益菌群的生长、改善对纤维与氮的消化，增加丙酸产量，提高饲料利用效率及反刍动物的生产性能与养殖效益。

   本领域技术人员可以用药效或药理作用相同或相似的中草药来替换所述中草药饲料添加剂中的一味或多味中草药，如用皂荚代替无患子，红豆草代替百脉根等，但是这样的实施方式仍然属于本发明的保护范围之内。

具体实施方式

   下面结合实施例对本发明做进一步具体描述，其操作实例仅是对本发明的进一步说明，不应该当作对本发明的限制。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

   实施例1

   一种降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的中草药饲料添加剂的中草药原料质量份：百脉根150份，胡枝子110份，无患子130份，桔梗30份，绞股蓝100份。

   将上述各中草药原料粉碎过80目筛，再根据上述配方中各中药材的质量份足量称取，混合均匀，即成。

   实施例2

   一种降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的中草药饲料添加剂的中草药原料质量份：百脉根130份，胡枝子130份，无患子120份，桔梗90份，绞股蓝50份。

   将上述各中草药原料粉碎过80目筛，再根据上述配方中各中药材的质量份足量称取，混合均匀，即成。

  实施例3

   一种降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的中草药饲料添加剂的中草药原料质量份：百脉根150份，胡枝子80份，无患子110份，桔梗50份，绞股蓝70份。

   将上述各中草药原料粉碎过80目筛，再根据上述配方中各中药材的质量份足量称取，混合均匀，即成。

   实施例4

   一种降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的中草药饲料添加剂的中草药原料质量份：百脉根110份，胡枝子130份，无患子90份，桔梗80份，绞股蓝70份。

   将上述各中草药原料粉碎过80目筛，再根据上述配方中各中药材的质量份足量称取，混合均匀，即成。

   实施例5

   将实施例1所提供的中草药饲料添加剂5千克与肉羊精料补充料95千克混合均匀，即得到100千克降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的肉羊精料补充料。

   实施例6

   将实施例2所提供的中草药饲料添加剂7千克与肉牛精料补充料93千克混合均匀，即得到100千克降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的肉牛精料补充料。

   实施例7

  将实施例3所提供的中草药饲料添加剂8千克与奶牛精料补充料92千克混合均匀，即得到100千克降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的奶牛精料补充料。

   实施例8

   将实施例4所提供的中草药饲料添加剂10千克与肉牛精料补充料90千克混合均匀，即得到100千克降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的肉牛精料补充料。

   实施例9

   将实施例4所提供的中草药饲料添加剂4千克与肉羊精料补充料96千克混合均匀，即得到100千克降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的肉羊精料补充料。

   试验例

  本发明以实施例5所制备的降低反刍动物甲烷产量、提高饲料利用效率的肉羊精料补充料为例进行如下试验，对本发明的有益效果作进一步的说明：

  选9只体况良好，体重相近（32.3±1.0kg）的成都麻羊半同胞羯羊，按体重相近的原则随机分成3组，即对照组、试验1组与试验2组。试验2组的肉羊精料补充料如实施例5所述，添加有本发明所述的中草药饲料添加剂，试验1组按每千克肉羊精料补充料添加50毫克瘤胃素（即莫能菌素）的剂量添加瘤胃素。对照组的肉羊精料补充料除未添加本发明所述的中草药饲料添加剂与瘤胃素外，与试验1组、试验2组的相同。采用六氟化硫（SF6）示踪技术测定试验羊的甲烷产量，在完成山羊甲烷测定、氮代谢试验后，接着进行增重试验。试验期0～60天，试验期间每头羊每天投喂精料补充料700克，分早晚2次进行，每次350克。粗饲料为氨化稻草，自由采食。

   试验结果如下：添加有本发明中草药饲料添加剂的试验2组、添加有瘤胃素的试验1组每千克干物质采食量（DMI）的甲烷产量分别为17.45 克与17.68克（分别计作17.45g/kg DMI与17.68g/kg DMI）（P＞0.05），较对照组每千克干物质采食量（DMI）的20.20克（记作20.20g/kg DMI）（P＜0.05）分别降低甲烷产量13.60%与12.44%。试验2组与试验组1的日粮氮沉积率（沉积氮/进食氮）分别为23.45%与23.15%（P＞0.05），较对照组的20.50%分别提高14.41%与12.95%（P＜0.05）。试验2组与试验组1的料肉比（每千克增重所耗的草料千克数）分别为14.43与14.85，较对照组的16.70分别降低13.60%与11.06%。换而言之，饲料转化率分别提高13.60%与11.06%。

应用本发明中草药饲料添加剂效果举例

  应用实例1

将48头体重、产奶量相似的2胎次泌乳中期中国荷斯坦牛随机分为2组，每组24头，试验组喂含本发明中草药饲料添加剂实施例7的奶牛精料补充料，对照组喂同样的奶牛精料补充料，但不含本发明中草药饲料添加剂，也没有添加瘤胃素等调控瘤胃发酵的添加剂。奶牛精料补充料按每生产2.5千克牛奶喂给1千克进行补饲，粗饲料主要为全株玉米青贮与稻草，每头牛日喂全株玉米青贮20千克、红薯4千克、啤酒糟5千克，稻草自由采食。试验期21天。结果表明：（1）、对照组试验前3天的平均产奶量为19.2千克，正试期最后3天平均产奶量18.4千克，减少0.8千克，下降率为4.19%；试验组试验前3天的平均产奶量为18.9千克，正试期最后3天平均产奶量18.5千克，减少0.4千克，下降率为2.12%，较对照组少下降2.07%（P＜0.05）。表明本发明中草药饲料添加剂能够明显减缓泌乳中期奶牛产奶量的下降。（2）、对照组牛奶中乳蛋白、乳脂肪、乳糖、全脂乳固体与非脂乳固体等的含量分别为3.20%、3.44%、4.56%、11.97%与8.55%，而试验组的相应值3.30%、3.64%、4.77%、12.47%与8.87%，较对照组的相应值高0.10%、0.20%、0.21%、0.5%与0.32%（P＜0.05），表明本发明能够增加牛奶中固形物的产量。（3）、对照组原奶体细胞数53.91万/mL，试验组为26.74万/mL，较对照组减少27.17万/mL，表明本发明中草药饲料添加剂有益于奶牛乳房健康，可提高原奶的质量。

  应用实例2

将36头体重相近（160±4千克）的西本杂交牛公牛，随机分为2组，每组18头，试验组喂含本发明中草药饲料添加剂实施例8的肉牛精料补充料，对照组喂同样的肉牛精料补充料，但不含本发明中草药饲料添加剂，也没有添加瘤胃素等调控瘤胃发酵的添加剂。肉牛精料补充料按每天每头3.6千克，分早晚2次投喂，每次1.8千克。粗饲料主要为野干草与稻草，每头牛日喂野干草1.5千克、豆腐渣5千克，稻草自由采食。经90天的育肥，试验组平均体重232千克，较对照组平均体重218千克提高6.42%（P＜0.05），试验组饲料转化率（包括全部精、粗与糟渣类草料的每千克日粮的增重千克数）为0.16，较对照组的0.14提高14.29%（P＜0.05）。

  应用实例3

将72头体重相近（23.7±2.1千克）的本地黑山羊，随机分为2组，每组36头，试验组喂含本发明中草药饲料添加剂实施例9的肉羊精料补充料，对照组喂同样的肉羊精料补充料，但不含本发明中草药饲料添加剂，也没有添加瘤胃素等调控瘤胃发酵的添加剂。育肥期间（0～60天），每天每头羊投喂肉羊精料补充料600克，分早晚2次进行，每次300克。野干草1千克，胡萝卜1千克，稻草自由采食。育肥结束，试验组平均体重35.1千克，较对照组平均体重33.6千克提高4.46%（P＜0.05），试验组饲料转化率（包括全部精、粗与多汁类草料的每千克日粮的增重千克数）为0.12，较对照组的0.11提高9.09%（P＜0.05）。