日粮碳水化合物结构和添加丝兰皂苷对瘤胃发酵及甲烷产生机制的影响

【摘要】： 本试验以甲烷菌产气机制为研究目标,采用人工模拟瘤胃培养、酶活分析以及分子生物学技术等试验方法,研究丝兰皂苷对不同碳水化合物底物甲烷产生影响的规律,并深入探讨甲烷菌变化的分子机制,而为瘤胃甲烷产生的有效控制提供理论依据。具体如下: 试验一、选用淀粉与纤维素的A(100: 0)、B(60: 40)、C(50: 50)、D(40: 60)、E(0: 100)组合进行培养,分析发酵动态、酶活以及甲烷菌量的变化,研究不同碳水化合物比例对瘤胃体外发酵和甲烷产量的影响规律与机制。结果表明:pH呈现出随NSC/SC降低而先下降后上升的的趋势,NH3-N浓度随着NSC/SC的下降而下降;乙酸浓度随日粮中NSC/SC的下降呈现波动变化,丙酸的浓度随NSC/SC的升高而升高;丁酸摩尔浓度从B组到E组呈上升趋势,A组丁酸浓度最高;乙酸/丙酸的比值随着NSC/SC的下降呈上升趋势;总产气量、甲烷产量均随着NSC/SC的下降呈下降趋势,而甲烷在总产气量中的比例却呈上升趋势;随着NSC/SC的下降,原虫数呈先上升后下降趋势,而原虫/细菌区系的比例呈逐步下降的趋势;随着NSC/SC的下降,F420荧光强度呈下降趋势,总脱氢酶呈先上升后下降的趋势,而甲烷能量损失呈上升趋势;B组的运动甲烷微菌量和反刍兽甲烷杆菌量显著低于其他各组;反刍兽甲烷短杆菌A组最高、D组最低。 试验二、选用玉米+豆粕和稻草(精/粗为3.5: 6.5)为底物,各添加丝兰皂苷2 mg/g、4 mg/g、6 mg/g、8 mg/g、10 mg/;20 mg/g、30 mg/g、40 mg/g,50 mg/g进行体外培养和体外产气法试验,研究丝兰皂苷对发酵参数及甲烷产量的影响规律,并为后续试验提供丝兰提取物适宜的添加量。结果表明:适量的丝兰提取物对瘤胃pH有稳定作用、对氨氮浓度有抑制作用;丝兰提取物降低了乙酸、丙酸、丁酸和总VFA的产量;另外,丝兰皂苷抑制微生物的活性,并具有抑制甲烷产量和总产气量的趋势。在添加量低于8 mg/g时,原虫蛋白随着添加量的增加呈波动性的变化,总脱氢酶随着丝兰提取物的添加量的增加呈上升趋势,F420荧光值呈下降的趋势;在添加量高于10mg/g时,总脱氢酶随着丝兰提取物的添加量的增加却呈下降趋势,F420荧光值呈先下降后上升的趋势,达到40 mg/g以上则失去抑菌活性,微生物活性增强;而当添加量为6 mg/g时,产气量、甲烷产量、原虫数目和甲烷占总产气的比例均达最低值;因此选用6 mg/g和10 mg/g为后续试验的添加量。 试验三、主要研究丝兰皂苷对偏精(粗)底物瘤胃发酵及甲烷产生影响的机制。以淀粉与纤维素60: 40 (偏精型)、40: 60 (偏粗型)的比率与丝兰6 mg/g、10 mg/g的添加量进行2×2因子设计的试验。测定发酵参数、甲烷气产量、甲烷菌数量以及相关酶活,结果表明:甲烷抑制剂对甲烷产生的抑制效果因精粗比而异。在偏精型条件下,添加10 mg/g丝兰提取物对瘤胃发酵参数及甲烷产量、抑制原虫活性及抑制运动甲烷微菌和反刍兽甲烷短杆菌活性方面优于添加6 mg/g丝兰提取物的效果;在偏粗型日粮条件下,丝兰提取物的不同添加量对挥发性脂肪酸的影响较小,但是当丝兰提取物添加量为6 mg/g时,微生物蛋白产量及氨氮浓度显著高于丝兰提取物添加量为10 mg/g的组别,而甲烷产量及F420的荧光强度、总脱氢酶、运动甲烷微菌及甲烷损失能量均低于丝兰提取物添加量为10 mg/g的组别。 【关键词】：丝兰皂苷 碳水化合物结构 瘤胃 发酵 甲烷产量 甲烷菌 F_(420) 总脱氢酶
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S816
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-11
• 文献综述11-27
• 1 瘤胃内甲烷的生成11-13
• 1.1 瘤胃中主要甲烷菌分类11-12
• 1.2 甲烷产生的生化机制12-13
• 1.3 甲烷菌与瘤胃原虫的关系13
• 2 日粮碳水化合物对甲烷产生机制的影响13-15
• 2.1 碳水化合物的分类13-14
• 2.2 碳水化合物被降解生成甲烷的过程14-15
• 3 瘤胃甲烷生成的调控研究进展15-21
• 3.1 丝兰属植物的分布16
• 3.2 丝兰皂苷的结构16-17
• 3.3 丝兰提取物对瘤胃微生物组成的影响17-19
• 3.4 丝兰提取物对于甲烷产生的影响19-20
• 3.5 丝兰提取物在瘤胃中的降解率及其生物安全性的研究20-21
• 4 分子试验技术在微生物研究中的应用21
• 5 研究目的与试验假设21-23
• 参考文献23-27
• 第一章 碳水化合物结构影响瘤胃发酵及甲烷产生机制的研究27-48
• 1 材料与方法27-33
• 1.1 试验动物27
• 1.2 试验原料27
• 1.3 试验设计27-28
• 1.4 试验方法28-29
• 1.5 指标测定及方法29-31
• 1.6 分子生物学方法31-32
• 1.7 计算公式32
• 1.8 数据处理32-33
• 2 结果与分析33-41
• 2.1 不同NSC/SC 底物对培养液pH 值的影响33
• 2.2 不同NSC/SC 底物对培养液NH_3-N 浓度的影响33-35
• 2.3 不同NSC/SC 底物对培养液VFA 浓度的影响35-37
• 2.4 不同NSC/SC 底物对甲烷产量和总产气量及原虫计数的影响37-38
• 2.5 不同NSC/SC 底物对微生物真蛋白产量、区系比例的影响38-39
• 2.6 不同NSC/SC 底物培养液总脱氢酶及F_(420)荧光值的影响39-40
• 2.7 不同NSC/SC 底物对运动甲烷微菌和反刍兽甲烷短杆菌及甲烷能量损失值的影响40-41
• 3 讨论41-44
• 3.1 体外培养不同NSC/SC 底物对培养液发酵参数的影响41-43
• 3.2 体外培养不同NSC/SC 底物对培养液中原虫与细菌区系产量及比例的影响43
• 3.3 不同NSC/SC 对甲烷产生机制影响的探讨43-44
• 4 小结44-46
• 参考文献46-48
• 第二章 丝兰皂苷影响瘤胃微生物发酵及甲烷产生机制的研究48-72
• 1 材料与方法48-49
• 1.1 试验动物48
• 1.2 试验原料48
• 1.3 培养液配制48-49
• 1.4 试验设计及方法49
• 1.5 指标测定及方法49
• 1.6 数据处理49
• 2 结果与分析49-64
• 2.1 丝兰提取物对培养液pH 值的影响49-51
• 2.2 丝兰提取物对培养液NH_3-N 浓度的影响51-53
• 2.3 丝兰提取物对培养液VFA 浓度的影响53-59
• 2.4 丝兰提取物对培养液甲烷产量和总产气量及原虫计数的影响59-61
• 2.5 丝兰提取物对培养液微生物真蛋白产量的影响61-63
• 2.6 丝兰提取物对培养液脱氢酶及F_(420)值的影响63-64
• 3 讨论64-68
• 3.1 不同水平丝兰提取物对常规发酵指数的影响64-66
• 3.2 不同水平丝兰提取物对微生物蛋白的影响66-67
• 3.3 不同水平丝兰提取物对甲烷产生机制影响的探讨67-68
• 4 小结68-70
• 参考文献70-72
• 第三章 在不同精粗比日粮条件下丝兰皂苷对瘤胃发酵及甲烷产生机制的影响72-88
• 1 材料与方法72-73
• 1.1 试验动物72
• 1.2 试验原料72
• 1.3 试验设计72-73
• 1.4 试验方法73
• 1.5 指标测定及方法73
• 1.6 分子生物学方法73
• 1.7 计算公式73
• 1.8 数据处理73
• 2 结果与分析73-83
• 2.1 不同处理对培养液pH 值的影响73-74
• 2.2 不同处理对NH_3-N 浓度的影响74-75
• 2.3 不同处理对 VFA 浓度的影响75-78
• 2.4 不同处理对培养液中甲烷产量和总产气量及原虫计数的影响78-79
• 2.5 不同处理对培养液中微生物真蛋白产量、区系比例的影响79-80
• 2.6 不同处理对培养液脱氢酶及F_(420)酶的影响80-81
• 2.7 不同处理对甲烷菌及甲烷能量损失均值的影响81-83
• 3 讨论83-86
• 3.1 不同精粗比日粮条件下丝兰皂苷对培养液发酵参数的影响83-84
• 3.2 不同精粗比日粮条件下丝兰皂苷对培养液中原虫与细菌区系产量及比例的影响84-85
• 3.3 不同精粗比日粮条件下丝兰皂苷对甲烷产生机制的影响85-86
• 4 小结86-87
• 参考文献87-88
• 全文讨论88-90
• 1 总体讨论88
• 1.1 日粮类型对甲烷产生机制及瘤胃发酵参数的影响88
• 1.2 丝兰提取物的添加量对甲烷产生机制及瘤胃发酵参数的影响88
• 1.3 不同精粗日粮条件与丝兰提取物之间的互作效应88
• 2 本研究的创新点88-89
• 3 研究展望89-90
• 全文结论90-91
• 致谢91-92
• 攻读学位期间发表文章92

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瘤胃甲烷菌及甲烷生成的调控    郭嫣秋;胡伟莲;刘建新;

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营养因素对反刍动物甲烷排放影响的研究现状    娜仁花;董红敏;

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体外培养下刺五加对瘤胃发酵的影响    秦霞;王合峰;蒋春敏;贺实伟;秦贵信;

利用荧光标记技术研究瘤胃原虫吞噬细菌速率的探索    王梦芝;王洪荣;李国祥;曹恒春;卢占军;

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我国分离出能“吃”瓦斯的细菌    王雪飞

周楚新：用细菌“激发”污水中的能量    本报记者 王馨　实习记者 刘蒙丹 本报通讯员 管水莲

沼气池中猪粪难发酵怎么办？    鼎新

能在煤矿中“吃”瓦斯的细菌    

国内研究人员首获能“吃”瓦斯的细菌    赵晓展

能“吃”瓦斯的细菌被发现    江娜

生物技术助保煤矿安全我国首次获得“吃”瓦斯细菌    章轲

沼气池常见故障原因处理及方法    西峰区农村能源建设办公室 韩学辉

四项措施抓得好 冬天也能产沼气    记者 焦亮　实习生 王俊

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瘤胃微生物Real Time PCR定量方法的建立及其应用    赵玉华

皂甙对瘤胃发酵与甲烷产量及动物生产性能影响的研究    胡伟莲

添加延胡索酸二钠对湖羊瘤胃发酵和菌群结构的影响    周亚文

反刍动物日粮中淀粉与纤维的组合效应及其机理的研究    段智勇

城市生活垃圾厌氧消化的关键生态因子强化研究    张记市

内蒙古白绒山羊甲烷产生量估测模型的建立及其影响因素的研究    郭雪峰

深海热液口硫化物及沉积物微生物多样性及其与环境相互关系研究    王淑芳

日粮碳水化合物结构和添加丝兰皂苷对瘤胃发酵及甲烷产生机制的影响    李国祥

青藏高原冬季放牧牦牛甲烷排放的初步研究    杨博

植物精油对瘤胃甲烷产量生成和微生态的影响    陆燕

不同皂苷对山羊瘤胃原虫和细菌种属变化以及纤维降解的影响    陈旭伟

日粮中添加甲烷抑制剂对绵羊瘤胃中甲烷产量影响的研究    王丽凤

椰子油对不同日粮条件下绵羊瘤胃微生物及甲烷产量的影响    黄小丹

单宁含量对高寒植物体外发酵参数和产气量的影响    米见对

瘤胃原虫对牛饲料降解率和日粮消化率的影响    张炳利

青霉菌P6产木素过氧化物酶的发酵条件优化    阮芳勇

泡菜汁在发酵羊肉香肠中的应用研究    王艳梅