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瘤胃微生物对甲烷产生的相互作用效应及减排措

人气:发表时间:2019-02-23

原标题:瘤胃微生物对甲烷产生的相互作用效应及减排措施

文摘:反刍动物产生的甲烷不仅加剧了温室效应,还造成饲料资源和能源的浪费。。 饲料营养素被降解成二氧化碳在混合培养条件下,辅酶F4在共培养中,产甲烷菌将氢、甲酸和乳酸转化为如梅微生物生态系统[ C]H4和乙酸,这促进了瘤胃基质上真菌数量的增加,并提高了降解能力0从NADH获得电子,并在F通过研究肠道产甲烷菌的影响,发现饲料中添加乳酸链球菌素能有效降低甲烷产量[ 随着生物学的发展,人们越来越了解瘤胃微生物的生长和调节因素,从而加深了对瘤胃微生物甲烷生成机制的理解6 ];Callaway[ [ 3 ]周叶枫,廖小兰7 ]和其他人认为,乳酸链球菌素是离子载体莫能菌素的有效替代品,乳酸链球菌素和莫能菌素对反刍动物CH4产量和微生物数量有类似的影响氧化还原酶的催化下产生氢气,从而促进产甲烷细菌合成CH4[马乐·[ 28 ]研究表明,2 -溴乙烷磺酸钠( BES )可以特异性地抑制产甲烷菌的生长,而不会抑制其他细菌的生长9]、纤维素分解细菌的生长和繁殖将受到抑制,从而减少反刍动物纤维物质的降解和饲料利用率[ 8 ]、H清除原生动物多卤化合物、VFA等瘤胃物质,甲烷在微生物的作用下合成瘤胃真菌能分泌高活性纤维素酶、半纤维素酶、酯酶和其他酶[ 它的菌丝可以渗透到植物组织中0 ],并能降解纤维素、淀粉、蛋白质和其他物质2瘤胃微生物对甲烷产生的相互作用效应 因此,本文以瘤胃微生物为出发点来阐述甲烷产生的机理,从而更有效地减缓甲烷排放特别是纤毛虫,不仅可以直接利用植物纤维素和淀粉将它们转化成挥发性脂肪酸,还可以吞噬细菌通过体外培养实验发现,瘤胃真菌和产甲烷菌的共培养可以提高纤维素和半纤维素的利用率和降解率,表明这种共培养效果在瘤胃中起着重要作用

关键词:甲烷;产甲烷细菌;纤维素分解酶;厌氧真菌;原生动物

瘤胃是反刍动物消化和吸收饲料营养的重要器官,对奶牛的生产性能具有重要意义直接抑制产甲烷菌的生长,减少产甲烷菌的数量,从而减少甲烷的产生;2是通过减少作为甲烷生成底物的氢气量,或者通过替代的氢气受体竞争氢气来减少甲烷生成量 瘤胃含有多种微生物(如细菌、真菌和原生动物等)突然改变或延长全谷物饮食以降低瘤胃pH值并杀死原生动物 ),可以将饲料中的碳水化合物和蛋白质消化降解成二氧化碳、氢气、VFA、氨基酸氨和有机酸等此外,它在瘤胃发酵中与甲烷竞争氢原子,从而减少甲烷排放 通过利用它们的数量优势和代谢途径的多样性,从而同时为动物的自我繁殖提供营养和能量刘余凯发现,青贮和氨化可以通过不同的秸秆处理降低稻草中NDF的含量,NDF是乙酸产生的前体乙酸细菌也以氢为底物合成乙酸,乙酸是反刍动物可以利用的主要营养物质之一,不会对动物身体造成伤害 瘤胃微生物可以向反刍动物提供瘤胃微生物合成的必需氨基酸、必需脂肪酸、维生素B等营养物质,降解动物体内无法消化的纤维素、半纤维素、非蛋白氮等物质,最终通过代谢产物合成微生物菌体蛋白供身体利用,从而提高饲料利用率,减少能源浪费瘤胃微生物产甲烷的机理和调控瘤胃原虫对瘤胃营养代谢的研究进展与耗氢细菌共培养对黄色乳球菌木聚糖分解的影响ARISA法研究瘤胃真菌在产甲烷细菌共存和去除下的多样性变化[河] 因此,瘤胃微生物在营养物质的降解和利用中起着重要作用中国微生态学杂志,2012,24 ( 9 ) : 856 - 861

甲烷是反刍动物瘤胃营养物质的主要代谢物之一。当反刍动物以不能直接利用的纤维物质为食时,瘤胃中相应的纤维素分解酶可以消化和降解这些成分,并发酵它们产生二氧化碳和氢气。如果H2含量过高,瘤胃中的正常发酵将受到影响,甲烷细菌将通过瘤胃中CO2和H2的还原反应产生CH4,因此新陈代谢将正常进行,最终以打嗝的形式排出体外。因此,这种方法对于维持反刍动物瘤胃微生物区系的平衡具有重要意义。然而,反刍动物产生的甲烷是放热反应,会造成饲料资源和能量的浪费,约占饲料总能量的5 % ~ 9 %。CH4对温室效应有很大影响。一头母牛产60~伍德沃德·[ Hwang[ NDF的减少将使瘤胃培养液倾向于丙酸发酵,从而减少甲烷生成所涉及的底物H2[ 24 ]2 ]等人0 ]等人头。每年60千克甲烷,[嘉华平台平台 通过体外发酵试验发现,添加花生四烯酸( C20:4 )比亚油酸或油酸更能抑制气体产生,但不影响干物质的降解速率 】,其全球变暖潜力是二氧化碳[ 2 ]的2因此,通过建立一种有益于醋酸菌的新瘤胃微生态平衡,可以进一步减少甲烷的产生倍。李花伟·[ 2 ]和其他研究表明,随着中国大型反刍动物数量的大幅增加,比如牛奶肉牛,它们的甲烷排放量也在成倍增加。减少反刍动物CH4排放是国内外一直关注和关注的问题。因此,本文阐述了瘤胃微生物之间相互作用产生甲烷的机理,以探索减少瘤胃甲烷产生和排放的有效措施。

1瘤胃微生物的分类

1.1。 产甲烷细菌

反刍动物瘤胃中的产甲烷细菌不同于细菌,但它们是一种厌氧古细菌或古细菌(古细菌或古细菌),进化独特,属于自养或混合营养型,生长缓慢,[ 此外,许多天然化合物(如维生素A、蜕皮激素、非蛋白质氨基酸及其类似物)可用作瘤胃原生动物清除剂[ 5 ]。]。产甲烷菌的细胞壁不含肽聚糖,但含有假细胞质、蛋白质、糖蛋白或杂多糖、特殊辅酶(如辅酶M、HS-HTP、F420 )和脂质[ 4 ]。产甲烷细菌不能产生孢子,它们的细胞壁革兰氏染色不一致。到目前为止,从瘤胃中分离出了多种产甲烷菌,但大致可分为以下4个属,即甲烷菌、甲烷菌、甲烷菌和[产甲烷菌5 ]。瘤胃中古细菌的比例很小,其16S r DNA序列仅占微生物的总序列1。7 %[ 6 ]。但能有效地将甲酸、乙酸、CO2、H2等化合物转化为CH4。

1。2种纤维素分解细菌

瘤胃中有多种细菌,包括不含瘤胃液的细菌,并根据位置以可溶性营养物为食。 附着在饲料颗粒上并以纤维素和半纤维素为食的细菌;还有附着在瘤胃上皮细胞和原生动物细胞上的细菌。附着在瘤胃上皮细胞上的细菌利用瘤胃上皮c摘要扩散到瘤胃中的氧气。纤维蛋白溶解细菌需要生活在合适的瘤胃环境中才能有效发挥作用。如果长期饲喂优质饲料,会产生大量挥发性酸和乳酸,当pH值低于6时,会降低瘤胃pH值。

Varel和deho[ 9 ]试验结果表明,瘤胃纤维素分解菌的数量随着颗粒饲料中粗饲料含量的增加而显著增加。。。1。厌氧真菌。瘤胃厌氧真菌是瘤胃微生态系统的重要组成部分,占瘤胃微生物的8 %。在瘤胃中,厌氧真菌通常附着在细胞壁厚、木质化程度高的组织上生长。然而,随着颗粒饲料中粗饲料的增加,木质化程度增加,真菌数量显著增加。。。

1。研究表明瘤胃真菌在饲料降解中起着重要作用,特别是在大颗粒、大碎片和植物纤维的降解过程中,[ 11,12 ]

如果去除真菌,粗饲料的消化率会降低。毛胜勇[ 1家畜生态学杂志,2008,29 ( 3 ) : 1 - 5 ]和其他人认为瘤胃真菌和细菌在底物利用上有竞争关系,瘤胃真菌和细菌和原生动物长期存在于同一个系统中的原因可能是瘤胃真菌分泌一些水溶性耐热因子,除了它们特殊的纤维降解特性和与其他微生物的相互作用之外,抑制细菌增殖。。。

瘤胃原生动物。根据研究,至少有30种原生动物存在于反刍动物的瘤胃中,其中大部分是纤毛虫,小部分是[福杰拉特。原生动物的数量通常为105 ~ 106 /mL,约占瘤胃内容物的2 %[ 15 ]。瘤胃中原生动物的数量远少于细菌,但在瘤胃饮食发酵中起着重要作用。。试验证明,植物细胞壁上原生动物的降解率从5 %到21 %不等,不同的饮食[ 16 ]。

1。2

产甲烷细菌和纤维素分解细菌。纤维素分解细菌分泌的纤维素酶和半纤维素酶可以降解纤维物质,产生大量氢气,产甲烷菌利用氢气合成甲烷。研究发现瘤胃中产甲烷菌的数量与纤维素分解菌的数量正相关,因此即使产甲烷菌不能直接降解纤维素,它们也可以通过氢转移[ 17,18 ]提高纤维消化率和能量利用率。甲烷的产生可以降低反刍动物瘤胃的氢分压,有利于瘤胃微生态系统的稳定。纤维降解菌和产甲烷菌的相互作用可以降低瘤胃中氢和乙酸的含量。

纤维素降解菌和产甲烷菌的分离培养和混合培养结果表明,这两种细菌可以通过NADH氧化降低瘤胃中的氢分压

2。与此同时,纤维降解细菌和产甲烷菌之间的相互作用增加了能量的产生,微生物可以有效地利用这种能量来满足维持和生长的需要

。。2。

产甲烷细菌和厌氧真菌。厌氧真菌可以降解瘤胃中的粗纤维,产生氧气、二氧化碳、甲酸、乙酸、乳酸等。产甲烷细菌可以利用这些发酵产物产生甲烷。 Nakashmada[ 20 ]和其他实验研究表明,产甲烷菌和厌氧真菌共培养后,培养液中没有氧气和甲酸的积累。伍德·[ 21 ]等人。

2。高伟和孟庆祥·[ 23 ]表明,细菌和原生动物的共培养产生的气体产量显著高于它们各自的单一培养物,表明细菌和原生动物在降解植物细胞壁的过程中存在协同效应

在产甲烷菌在瘤胃中的作用过程中,产甲烷菌和原生动物之间存在共生关系,这种共生关系在维持瘤胃气压方面发挥着重要作用。因为原生动物可以为产甲烷菌提供产甲烷的底物氧,所以产甲烷菌保持很强的生物活性,产甲烷菌通过使用氢合成CH4,氢是纤毛原生动物产生的产物,这有助于防止原生动物细胞膜内壁上的脱氢酶由于代谢物的积累而阻断其活性,从而促进原生动物产生更多的氧化产物和能量物质[ 24 ]。研究表明,原生动物的去除减少了供给产甲烷菌产生甲烷的氢源,导致甲烷产量的减少和发酵[ 14造成的能量损失。3甲烷减排措施。甲烷会加剧全球变暖,造成能量损失,从而减少反刍动物甲烷的产生和排放,具有双重经济和环境效益。到目前为止,甲烷产生的途径有三条,主要是以H2和CO2为底物产生甲烷,另外两条分别是用甲醇和甲胺转化为甲烷和乙酸发酵产生甲烷。使用同位素示踪技术的研究表明,[ 5号醋酸发酵可以产生大约3 % ~ 5 %的甲烷。然而,甲烷产量的减少主要采取以下两种方式: 1 )生物调节,即。e。

2。1生物调节

3。1。1离子载体化合物。莫能菌素和盐霉素等聚醚离子载体抗生素可以通过影响细胞膜通透性、改变微生物代谢活性和改变细胞内外pH值来改变瘤胃发酵类型,从而抑制产甲烷菌产生氢气和甲酸,从而达到减少甲烷产生的目的。同时,它们也有助于生产琥珀酸细菌和丙酸细菌,增加丙酸产量,提高饲料利用率[ 5 ]。

[ 34 ]伊塔巴什、巴亚茹·E、康达·S等ohnson[ 25 ]和其他研究指出,这种离子载体抗生素可以减少25 %的甲烷产量

3。1。细菌素。细菌素是细菌产生的具有抗菌活性的肽或蛋白质复合物,其中nisin是食品工业中使用的细菌素。e。。。

3。1

3.1。此外,王家后·[ 29 ]的研究表明,溴氯甲烷-环糊精( BCMCD )复合物具有良好的化学稳定性,可以显著降低甲烷产量,而不影响瘤胃纤维消化率

简单的卤化物减少甲烷排放,但是作用时间短,挥发性强,所以我们可以使用带有电子受体的卤化物来延长持续时间。 。。 3。

3.1。由于大量产甲烷菌寄生在原生动物的表面,纤毛原生动物可以与产甲烷菌形成内生共生系统,排出原生动物可以间接减少甲烷的产生

常用的驱虫方法包括饮食调节,即。e。

3.1。报道称,当饲喂紫金牛属植物和黑麦草或苜蓿的混合牧草时,绵羊和奶牛的甲烷产量会显著降低

此外,在牧草或其他植物中发现的皂甙也能减少甲烷的产生,对瘤胃发酵功能没有负面影响。其原理主要是减少原生动物数量。赫斯·[ 31 ]和o。

3.1。。

3.2减少用于甲烷生产的底物。e。2。1抑制氢气的产生,倾向于丙酸发酵。与饲喂饲料相比,饲喂反刍动物可溶性碳水化合物或淀粉时,瘤胃pH较低,发酵率较高。它能抑制产甲烷菌和瘤胃纤毛虫,增加丙酸产量,同时甲烷产量和乙烯丙烯比下降。饲喂完全可消化的纤维源,如甜菜浆,可以将甲烷损失减少到锗摄入量的4 % ~ 5 %。沃林和米勒发现,当乙酸:丙酸在瘤胃中发酵为0。甲烷不会在5点钟产生,因为瘤胃中乙酸发酵产生的氢气完全用于形成丙酸,产甲烷菌由于缺乏氢气无法合成甲烷,或者只能合成少量甲烷[ 33 ]。

3.1。2

2添加氢竞争受体。 加入氢竞争受体,如硝酸盐或硝酸盐和半胱氨酸的混合物、不饱和脂肪酸等。,与产甲烷菌竞争氢气来抑制产甲烷菌的生长。Itabashi[ 34 ]试验结果表明,富马酸能有效抑制甲烷的生成,而不影响纤维消化率。

3。。

3.2。总而言之,已经有大量的控制技术来减少甲烷的产生和排放,但是由于综合考虑了各种影响,研究和应用最有效和无害的技术是当务之急。

。。参考资料:。[ 1 ]何忠武。影响奶牛瘤胃甲烷产量的因素探讨乌尔亚特等人。畜牧兽医杂志,2016,35 ( 6 ) : 55 - 58。[ 2 ]李花伟、郭雪峰、金海等。反刍动物瘤胃甲烷排放缓解策略。

3.2。影响甲烷排放的两种细菌——产甲烷细菌和甲烷氧化细菌的研究进展

农业环境科学杂志,2007,26(b03):349-355。[ 4 ]吴端钦,谭志良。瘤胃微生物甲烷生产调控技术研究进展[J]。家畜生态学杂志,2011,32 ( 2 ) : 5 - 7。[ 5 ]赵玉华,杨睿鸿,王佳琪。

微生物学杂志,2005,25 ( 5 ) : 68 - 73

[ 6 ]卢于飞,周凌云,赵郭盛,等。近10年瘤胃微生物分离与培养的研究进展[J]。

[ 7 ]赵明娟

12株瘤胃细菌的分离及痤疮丙酸杆菌对瘤胃微生物发酵的影响[D]。 黑龙江八一农垦大学,2008。 [ 8 ]张华琪。

瘤胃发酵及其调控[J]。 饲料研究,2008 ( 6 ) : 13 - 15。 [ 9 ]瓦尔·V·H,德霍里·B·A。

来自野牛、牛-野牛杂种和牛的瘤胃纤维素分解细菌和原生动物喂养三种苜蓿-玉米饲料。 [河]。 应用与环境微生物学,1989,55 ( 1 ) : 148。

[ 10 ]阿金·D·E,婆罗洲西部。 瘤胃真菌在纤维降解中的作用[J]。 《农业科学杂志》,1990,73 ( 10 ) : 3023。

[ 11 ]朱C,毛斯,孙Y,等。 产木聚糖酶厌氧真菌的筛选及其培养基改良[J]。 微生物学,2004,31 ( 3 ) : 11 - 15。

[ 12 ]曹永昌,杨浩杰,沈百泰。 牦牛瘤胃中高活性纤维素分解厌氧菌的筛选与鉴定。 [河]。

中国农业大学学报,2010,15 ( 3 ) : 70 - 74。 [ 13 ]毛胜勇,陈杰,姚文,等。体外共培养研究瘤胃真菌对瘤胃细菌发酵的影响[J]。

华中农业大学学报,2005,24 ( 6 ) : 610 - 613。 [ 14 ]袁朱温,叶俊南,刘建新。 瘤胃原虫对反刍动物的影响[J]。

饲料博览会,2002 ( 1 ) : 17 - 18。 [ 15 ]张清如。[J]。 中国牛科学,2006,32 ( 1 ) : 49 - 51。

[ 16 ]泰明加·S·迪克斯特拉伊。 日粮对瘤胃纤维降解影响的模拟研究。 [河]。

英国营养杂志,1995,74 ( 5 ) : 617 - 634。 [ 17 ]周亚文、张语倢、林博等。 瘤胃甲烷生产过程中微生物之间的关系[J]。

动物营养杂志,2011,23 ( 4 ) : 556 - 562。 [ 18 ]威廉股份公司,威瑟斯·S·E,乔布林·K·N。[J]。 当前微生物学,1994,29 ( 3 ) : 133 - 138。

[ 19 ]格拉斯·T·L,布莱恩特·M·P,沃林·M·J。 瘤胃细菌氢[氢同位素部分纯化弗列多辛及其在丙酮酸代谢和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸还原中的作用]。 [河]。

《生物学杂志》,1977年。 [ 20 ]中岛田Y、斯里尼瓦桑K、村上春树等。 厌氧真菌额状新蒜霉直接转化纤维素甲烷并定义产乙醇菌[J]。

生物技术信函,年,22 ( 3 ) : 223 - 227。 [ 21 ]伍德·T·M,威尔逊·C·A,麦克雷·S·I,等等。 来自需氧瘤胃真菌额肌[J]的高活性胞外纤维素酶。

Fems微生物学快报,1986,34 ( 1 ) : 37 - 40。 [ 22 ]程艳芬,朱魏云。[J]。 微生物学杂志,2009,49 ( 4 ) : 504 - 511。

[ 23 ]孟庆祥高伟。 瘤胃细菌、原生动物和真菌在植物细胞壁降解中的相对贡献和相互作用[J]。 中国农业大学学报,2003,8 ( 5 ) : 98 - 104。

[ 24 ]刘余凯。 稻草不同处理对体外瘤胃降解和甲烷产生的影响[D]。 东北农业大学,2014年。

[ 25 ]约翰逊·卡·约翰逊。 牛的甲烷排放。[J]。 动物科学杂志,1995,73 ( 8 ) : 2483。

[ 26 ]]萨C、桑托索B、姆文亚B等。 [J]通过硝酸盐与β1 - 4半乳糖寡糖或乳酸链球菌素的组合控制绵羊瘤胃甲烷生成。 动物饲料科学与技术,2004,115 ( 1 ) : 129 - 142

[ 27 ]卡拉威·TR,上午10点,拉塞尔·J·B。 乳酸链球菌素和莫能菌素对体外瘤胃发酵的影响[J]。 当前微生物学,1997,35 ( 2 ) : 90。

[ 28 ]马乐。 反刍动物瘤胃甲烷产生和调控的研究进展[J]。 饲料和牲畜:新饲料,2013 ( 8 ) : 19 - 21。

[ 29 ]王家后。 反刍动物甲烷产生和控制措施[J]。 畜禽业,2013 ( 10 ) : 46 - 46。

[ 30 ]伍德沃德,南。 左、右。 C。

马萨诸塞州瓦格纳。 J。[J]。 早期表明喂养莲花将减少反刍动物的甲烷排放[J]。

前进。 新西兰足球。 动漫,2001,61 : 23 - 26。

[ 31 ]赫斯,H。 德、贝乌拉等。 热带牧草干草浓缩饲料与水果和饲料的瘤胃发酵、甲烷生成和氮利用。

[河]。 临床传染病美国传染病学会官方出版物,2003年,37 ( 9 ) : 1189 - 1193 ( 5 )。 [ 32 ]黄智华,金智德,沈思南,等。

不饱和脂肪酸对混合瘤胃微生物纤维素降解和发酵特性的影响[J]。 亚洲澳大利亚动物科学杂志,2001,14 ( 4 ) : 501 - 506。 [ 33 ]米勒·T·L·沃林·乔丹。

微生物-微生物相互作用[A]。年:霍布森PJ编辑。C。 英国伦敦: Elisevier应用科学出版社,1988,343 - 359。J。 鲑鱼霉素( SL )或SL加富马酸对牛瘤胃发酵和甲烷产生的影响。 [河]。 2000年。 负责任的编辑:。 。

。。 。[J]。 。

。 。。

。 。 。 。 。

。 。[J]。2000。