沙葱对牛瘤胃体外发酵参数和产气量的影响

目的探究添加沙葱对牛瘤胃体外发酵和产气量的影响。方法实验分为对照组(以玉米秸秆为发酵底物)和沙葱处理组(在发酵底物中添加沙葱),每组设置3个重复,于不同时间节点记录2组的产气量,并在发酵72 h后对发酵液的pH值、氨态氮以及挥发性脂肪酸进行测定。结果 12、24和72 h时,2组产气量具有一定差异,在12 h时沙葱处理组显著高于对照组(t=3.717,P=0.020 5),而24 h及72 h时沙葱组产气量极显著高于对照组(t=4.832,P=0.008 5;t=4.953,P=0.007 7)。发酵72 h时对发酵液pH值及氨态氮进行测量发现沙葱组pH值显著高于对照组(t=3.949,P=0.017 0),而对照组的氨态氮含量极显著高于沙葱组(t=-4.806,P=0.009 0)。2组挥发性脂肪酸的含量差异无统计学意义。结论在体外发酵条件下添加沙葱对瘤胃微生物发酵状态具有一定的调节作用,沙葱作为反刍动物使用的植物提取物饲料添加剂具有潜在价值。     

溶菌酶对瘤胃体外发酵、甲烷生成及微生物菌群结构的影响

【目的】通过体外静态模拟瘤胃发酵法研究溶菌酶对瘤胃发酵、甲烷生成及微生物菌群结构的影响。【方法】采用单因素多水平试验设计,溶菌酶添加水平分别为0(L-0,对照组)、0.1 mg/100 m L(L-0.1)、1 mg/100 m L(L-1)、10 mg/100 m L(L-10)和100 mg/100 m L(L-100),定时测定产气量和甲烷产量,培养24 h后,发酵液用于发酵参数和微生物菌群数量的q PCR测定,其中L-0、L-1和L-100三个组发酵液同时进行16S r RNA基因Illumina高通量测序。【结果】与对照组相比,低剂量溶菌酶添加(L-0.1组)不影响甲烷产量、氨氮浓度、干物质消失率、有机物消失率和总挥发性脂肪酸等瘤胃发酵参数(P0.05);随着剂量提高,L-1处理组甲烷产量、氨氮浓度显著降低(P0.05),丙酸浓度显著增加(P0.05),并且干物质消失率、有机物消失率和总挥发性脂肪酸不受影响(P0.05);而较高剂量组(L-10和L-100组)虽然甲烷产量显著降低,丙酸浓度显著增加(P0.05),但干物质消失率和有机物消失率也显著降低(P0.05)。q PCR结果显示高剂量组(L-100组)总菌、原虫、甲烷菌数量与对照组相比显著降低(P0.05),而L-0.1、L-1和L-10组总菌、真菌和原虫数量与对照组相比均无显著变化(P0.05)。高通量测序主成分分析(PCA)显示对照组与溶菌酶添加组间瘤胃细菌组成的明显区分,说明添加溶菌酶显著改变了瘤胃细菌菌群结构。溶菌酶通过增加月形单胞菌和琥珀酸弧菌等丙酸生成菌的相对丰度,使更多的氢被用于生成丙酸,导致甲烷产量降低;溶菌酶可抑制普雷沃氏菌和拟杆菌属等蛋白降解菌的生长,进而减少蛋白质过度降解,降低氨氮浓度。【结论】添加适宜浓度(1 mg/100 m L)的溶菌酶可通过调控瘤胃微生态改变瘤胃发酵模式,降低瘤胃甲烷和氨的生成,短期内并不影响饲料消化。     

乳酸链球菌素对瘤胃体外发酵、甲烷生成及功能菌群数量的影响北大核心CSCD

【目的】旨在通过体外静态模拟瘤胃发酵法研究乳酸链球菌素(NI)对瘤胃发酵、甲烷生成及功能菌群数量的影响。【方法】以不添加任何添加剂处理做阴性对照(NC),以莫能菌素(MON,5μmol/L)做阳性对照,试验组NI添加水平分别为3(NI-3)、9(NI-9)和27 mg/100 m L(NI-27),每个处理4个重复,分别于培养后的0、3、6、9、12、24 h测定产气量和甲烷产量。培养24 h后,采集发酵液样品,用于发酵参数和菌群数量的测定。【结果】与NC组相比,添加NI和MON均能显著降低产气量和甲烷产量(P<0.05);添加NI对pH值、干物质消失率(DMD)和有机物消失率(OMD)无显著影响(P>0.05);NI-9处理组与NC组相比氨态氮浓度显著降低(P<0.05),而NI-3和NI-27组氨氮浓度没有显著变化(P>0.05);相比而言,MON处理组DMD、OMD和氨氮浓度与NC组相比均显著降低(P<0.05),而pH值与其他各处理组相比没有差异(P>0.05);与NC组相比,NI各处理组和MON组乙酸浓度及乙丙比均显著降低(P<0.05),丙酸浓度显著提高(P<0.05)。功能菌方面,qPCR结果显示添加NI和MON对总菌和拟杆菌门数量均无显著影响(P>0.05);与NC相比,添加NI对原虫、甲烷菌、真菌和厚壁菌门数量均无显著影响(P>0.05),而MON组原虫、甲烷菌、真菌和厚壁菌门数量显著降低(P<0.05);NI和MON处理均显著提高了硫还原菌和C.aminophilum数量(P<0.05),但C.sticklandii数量不受影响(P>0.05)。【结论】添加适宜浓度的NI可降低瘤胃甲烷与氨的生成,但并不影响饲料消化,这种发酵模式的改变可能与瘤胃功能菌群数量与多样性的变化密切相关。     

乙醇对瘤胃液接种稻秸的体外发酵产物及细菌群落结构的影响

旨在研究乙醇对山羊瘤胃液与水稻秸秆厌氧共培养的影响。利用频繁传代的体外发酵技术和高通量测序方法,分析了短链脂肪酸(SCFA)产量和细菌群落的变化。结果表明,经体外培养传代8次的稻秸发酵液的总短链脂肪酸产量显著高于瘤胃液(P<0.01);与未添加乙醇的稻秸发酵液相比,添加乙醇显著提高了乙酸、戊酸和己酸的比例,降低了丙酸和丁酸的比例(P<0.01),总SCFA产量及异丁酸和异戊酸比例无显著差异。与瘤胃液相比,稻秸发酵液的拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度下降,厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度升高(P<0.05),且添加乙醇显著提高了厚壁菌门和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度(P<0.05);添加乙醇使双歧杆菌属(Bifidobacterium)、未定性的毛螺菌属(unidentified Lachnospiraceae)、产琥珀酸菌属(Succiniclasticum)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)和未定性的梭菌属(unidentified Clostridiales)的相对丰度显著升高(P<0.05)。乙醇使稻秸发酵液的显著性差异物种(Biomarker)增加;稻秸发酵液与瘤胃液亲缘关系较近,而添加乙醇显著改变了细菌区系;短链脂肪酸比例在稻秸发酵液细菌群落多样性中具有重要作用。研究表明,体外频繁传代和添加乙醇可以提高稻秸发酵液的乙酸、戊酸和己酸产量,乙醇改变了稻秸发酵液的细菌群落结构。     

一株瘤胃源乳酸利用菌的分离鉴定及其体外代谢特性

【目的】从饲喂高精料的本地山羊瘤胃内分离到一株利用乳酸并能产生大量丙酸的菌株L9,并进一步研究了该菌在调控瘤胃微生物发酵中的作用。【方法】采用厌氧培养技术,结合形态、生理生化特性和16SrRNA基因序列分析结果。【结果】该菌株被鉴定为反刍兽新月形单胞菌（Selenomonas ruminantium）。该菌株体外代谢特性研究表明,L9可利用乳酸作为唯一碳源,该菌在24h内可对90mmol／L的乳酸完全降解。体外摸拟瘤胃急性酸中毒的发酵试验结果表明,以淀粉为底物时,与对照组相比,添加菌株L9可显著降低瘤胃微生物体外培养体系中乳酸浓度,提高pH值,提高总挥发性脂肪酸和丙酸浓度,并显著降低乙酸与丙酸的浓度比（P〈0．05）。【结论】结果显示,菌株L9是一株可代谢乳酸,促进丙酸生成,提高总挥发性脂肪酸浓度的有益瘤胃细菌。     

共存甲烷短杆菌Methanobrevibacter thaueri F1提高梨囊鞭菌Piromyces sp. F1对硝呋烯腙的耐受性

【背景】硝呋烯腙能够抑制厌氧真菌。共存甲烷菌可以促进厌氧真菌的生长以及对木质纤维素的降解,然而关于共存甲烷菌对厌氧真菌抗逆性影响的研究较少。【目的】旨在研究甲烷菌共存对厌氧真菌耐受硝呋烯腙的影响。【方法】采用体外批次培养,以稻草为底物,添加不同浓度的硝呋烯腙(0、5、10、25 mg/L),分别接种厌氧真菌纯培养和厌氧真菌与甲烷菌共培养悬浮液,于39°C静置培养96 h。测定不同时间点的产气量和甲烷产量,结束后测定p H、干物质降解率(DMD)、中性洗涤纤维消失率(NDFD)、半纤维素消失率(ADSD)、酸性洗涤纤维消失率(ADFD)以及上清液中甲酸、乳酸和乙酸的浓度。【结果】添加5、10和25 mg/L硝呋烯腙皆显著降低了厌氧真菌纯培养的发酵活性(P0.05);添加5 mg/L硝呋烯腙没有显著降低厌氧真菌与甲烷菌共培养的发酵活性(P0.05),添加10和25 mg/L硝呋烯腙则显著降低了共培养发酵活性(P0.05);比较5、10 mg/L硝呋烯腙对纯培养和共培养发酵活性影响的结果表明,共培养发酵活性显著高于纯培养发酵活性(P0.05)。【结论】硝呋烯腙对厌氧真菌纯培养和厌氧真菌与甲烷菌共培养的抑制作用都存在剂量效应,在一定添加浓度范围内(25 mg/L),甲烷菌共存可以显著提高厌氧真菌对硝呋烯腙的耐受性。     

瘤胃甲烷调控方法评述

反刍动物释放的甲烷不仅消耗6％～10％的能量摄入,而且是重要的温室效应气体。过去20多年以来,研究人员围绕瘤胃甲烷生成及其调控展开了大量的研究,目前采取的主要措施包括：（1）提供电子释放新途径;（2）利用疫苗、生物控制剂（噬菌体和细菌素）以及化学抑制剂等抑制产甲烷菌,以及（3）去原虫、添加植物提取物或有机酸等促进产乙酸菌增加,降低产甲烷菌可利用的氢。瘤胃生态系统是一个复杂的生态系统,能够将复杂碳水化合物转化成为挥发性脂肪酸,这个过程部分依赖于甲烷的生成和氢的消耗。因此,虽然各种调控措施能够在短期内抑制甲烷生成,但瘤胃微生态系统能够恢复原有的甲烷生成水平,这表明我们对瘤胃中氢代谢仍然认识不足。进一步提高对瘤胃内氢和甲烷生成的微生物生化机制的了解,有助于我们找到有效的甲烷调控措施。     

载锌凹凸棒石黏土对瘤胃体外发酵细菌多样性的影响

【目的】研究载锌凹凸棒石黏土对瘤胃体外发酵细菌多样性的影响。【方法】本试验采用离子交换法制备载锌凹凸棒石黏土,利用16S rDNA测序技术分析了载锌凹凸棒石黏土对奶牛瘤胃体外发酵细菌菌群和多样性的影响。【结果】研究共获得1490959个有效序列和87662个OTUs。测序结果表明,与对照组相比,试验Ⅳ组中的细菌多样性在体外发酵24 h时提高,试验Ⅳ组中的细菌丰度在体外发酵48 h时提高。细菌菌群组成分析表明,60个样本中的优势菌门主要是厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门和黏胶球形菌门。与对照组相比,各试验组的厚壁菌门在体外发酵24 h和48 h时均显著增加(P0.05),试验Ⅳ组中拟杆菌门在发酵48 h时显著降低(P0.05);60个样本中共获得124个细菌菌属,其中对照组与试验组中普氏菌属含量均没有显著变化(P0.05)。在体外发酵48 h时,试验Ⅳ组中密螺旋体属含量与对照组相比显著增加(P0.05),而食物谷菌属和假丁酸弧菌属含量与对照组相比均显著降低(P0.05)。【结论】载锌凹凸棒石黏土对奶牛瘤胃体外发酵中细菌多样性产生一定影响,其影响随发酵时间和添加剂量而不同。     

苦瓜皂苷和硝酸钠对山羊瘤胃细菌多样性的影响

瘤胃细菌在反刍动物瘤胃发酵中发挥着重要作用。本研究采用末端限制性片段长度多态性分析和克隆文库技术,研究了苦瓜皂苷和硝酸钠对体外发酵山羊瘤胃液细菌多样性的影响。结果表明,苦瓜皂苷显著影响6 h发酵液中细菌的丰富度指数和24 h发酵液中细菌的香农指数与丰富度指数,并对Rumen bacterium R-7、丁酸弧菌属细菌影响较大。硝酸钠对细菌的多样性指数没有显著影响,但也一定程度的影响细菌的群落结构和促进24 h发酵液中的白色瘤胃球菌的生长。     

瘤胃甲烷菌及甲烷生成的调控

甲烷菌属于古细菌 ,参与有机物的厌氧降解 ,生成甲烷。反刍动物瘤胃内甲烷的生成损耗 2 %～ 12 %的饲料能量 ,并且通过嗳气排入大气。甲烷不仅是温室气体之一 ,而且还会破坏大气臭氧层。每年全球反刍动物排放大量的甲烷 ,减少瘤胃内甲烷的生成对提高饲料能量利用率和改善环境具有重要意义。近年来 ,有关瘤胃甲烷菌及甲烷生成调控的报道日益增多。概述甲烷菌的特性以及瘤胃内甲烷生成的途径 ,综述甲烷生成的调控手段 ,主要包括去原虫、日粮配合、添加电子受体、增加乙酸生成菌等方法     

生物气模拟实验

本文报道以天山湖底沉积物(腐殖物质),泥炭作为底物在室内进行甲烷发酵生物气模拟实验。微生物利用底物的部分有机物质生成甲烷、二氧化碳和氢气。天山湖底沉积物,泥炭的甲烷产量分别为YTS=16．4L／kg,Yvs=185．9L．／kg和YTS=7．86L,k窖,Yvs=352．55L／kg。     

氧载体对小白链霉菌发酵生产ε-聚赖氨酸的影响

为了有效改善发酵体系中的溶氧水平,提高小白链霉菌Streptomyces albulus PD-1发酵生产ε-聚赖氨酸的能力,文中通过对氧载体的种类、最佳添加浓度以及添加时间进行筛选,最终确定在0 h添加0.5%(V/V)的正十二烷促进ε-聚赖氨酸生产效果最佳。在5 L发酵罐0 h添加0.5%的正十二烷进行批次补料发酵,ε-聚赖氨酸的产量和菌体干重分别可以达到(30.8±0.46)g/L和(33.8±0.29)g/L,较之对照组分别提高了31.6%和20.7%。ε-聚赖氨酸的产量和菌体干重的提高归因于0.5%正十二烷的添加促进发酵液中溶氧水平从23.8%提高到32%,同时发酵液中的一种主要副产物(聚二氨基丙酸)的含量下降31%。实验结果表明,正十二烷的添加可以提高S.albulus PD-1发酵液中的溶氧水平,抑制副产物的生成,促进ε-聚赖氨酸的合成。     

色醇对斯达氏油脂酵母产油能力的影响

研究在发酵培养基中添加色醇对斯达氏油脂酵母发酵的影响.结果表明,在接种后0 h或12 h时添加色醇,能够明显抑制菌体生长和油脂积累;而在培养24 h或36 h添加,能够明显促进菌体生长,并增强菌体对底物利用率.与对照组比较,在36 h添加100 μmol/L色醇,生物量、油脂量和脂肪系数分别增加7.4%、13.9%和14.2%,发酵时间缩短13.3%,明显提高了油脂生产效率.气相色谱分析表明,添加色醇对菌油脂肪酸组成及其相对含量无显著影响.实验结果有助于建立调控油脂发酵的新策略,具有重要的理论和工程应用意义.     

农作物秸秆体外发酵营养特性及其组合利用研究

采用体外产气技术,研究了不同粗饲料及其组合的体外发酵特性,探讨了合理利用不同粗饲料的有效途径.结果表明,玉米秸秆青贮后其理论最大产气量及产气速率比玉米秸分别高19.1%和8.2%.组合秸秆的理论产气量及产气速率要高于单一秸秆,发酵48 h后,组合秸秆的产气量可获得显著的正组合效应.可以认为,青贮玉米秸秆及不同粗饲料间进行组合可有效提高其营养特性.粗料间进行组合时,以青贮玉米秸与小麦秸或稻秆按25∶75和50∶50的比例组合较为适宜.     

乙醇对瘤胃细菌发酵纤维类饲料产短链脂肪酸能力的影响

【背景】瘤胃细菌发酵碳水化合物产生的短链脂肪酸(Short Chain Fatty Acid,SCFA),可作为燃料和化工产品的前体物。乙醇在碳链延伸产生己酸过程中具有重要作用,但对瘤胃发酵不同纤维类饲料产己酸能力的研究少有报道。【目的】揭示乙醇对纤维类饲料体外瘤胃发酵的SCFA产量差异,挖掘潜在的产C5和C6脂肪酸细菌。【方法】利用体外连续传代和Illumina HiSeq测序等技术,比较了添加乙醇对6种饲料产SCFA能力的影响以及细菌群落结构的差异。【结果】6种纤维类饲料的总SCFA产量顺序为黑麦草>小黑麦草>燕麦草>玉米芯>稻秸>甜叶菊。添加乙醇显著提高了小黑麦草、黑麦草的戊酸和己酸产量;细菌群落以厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势菌门,乙醇显著提高了燕麦草组和小黑麦草组的放线菌门(Actinobacteria)和软壁菌门(Tenericutes)相对丰度;种水平上,甜叶菊、稻秸和玉米芯的优势菌与燕麦草、小黑麦草和黑麦草的优势菌相对丰度不同。相对丰度前10的细菌中,Prevotella sp. DJF CP...     

色醇对斯达氏油脂酵母产油能力的影响

研究在发酵培养基中添加色醇对斯达氏油脂酵母发酵的影响。结果表明, 在接种后0 h或12 h时添加色醇, 能够明显抑制菌体生长和油脂积累; 而在培养24 h或36 h添加, 能够明显促进菌体生长, 并增强菌体对底物利用率。与对照组比较, 在36 h添加100 mmol/L色醇, 生物量、油脂量和脂肪系数分别增加7.4%、13.9%和14.2%, 发酵时间缩短13.3%, 明显提高了油脂生产效率。气相色谱分析表明, 添加色醇对菌油脂肪酸组成及其相对含量无显著影响。实验结果有助于建立调控油脂发酵的新策略, 具有重要的理论和工程应用意义。     

大柳塔长焰煤中灰分和无机矿物对生物产气的影响

【目的】以不同密度等级大柳塔长焰煤作为产气底物,前期驯化培养厌氧菌群进行生物模拟产气实验,研究不同密度等级煤中的灰分和无机矿物对生物产气的影响。【方法】利用小浮沉将大柳塔长焰煤分成不同密度等级的煤样,采用工业分析、XRD、XRF分析小浮沉处理得到煤样的理化性质,利用这些煤样进行生物产气模拟实验,以甲烷产量作为评价指标,分析不同密度等级煤样中灰分对产气的影响。最后,通过添加几种标准矿物方式比较了煤中无机矿物对生物产气的可能影响。【结果】不同密度等级煤样中灰分对产气量存在一般显著影响(P=0.035),且灰分与甲烷含量呈负相关关系,其灰分中的无机矿物如高岭土、菱铁矿、氧化亚铁镁等的积累对产气有抑制作用。不同矿物配比产气实验证实低含量的粘土矿物促进甲烷的生成,高含量的粘土矿物抑制产气。【结论】不同密度等级煤中的灰分对生物产气存在一般显著的影响,高灰分煤的产气量低,而低灰分煤的产气量高。     

瘤胃甲烷菌第七目的研究进展

随着测序技术和体外培养技术的进步,越来越多的未知甲烷菌被发现。近年来,第七个甲烷菌目"Methanomassiliicoccales"(简称Mmc)被发现并建立。这一目甲烷菌在进化关系上与热原体古菌相近,但又存在较远距离,独立成簇。Mmc分布广泛,遍布哺乳动物和昆虫的消化道以及稻田、湿地等环境,但不同来源菌株表现出生境偏好性。Mmc缺少将CO2还原为甲基辅酶M的完整代谢途径,导致它们严格利用氢气还原甲基底物生成甲烷。全面深入地了解Mmc在反刍动物瘤胃中发挥的功能,将有助于新型高效反刍动物甲烷减排策略的提出。因此,本文主要综述了Mmc菌株的分离培养、生理生化和基因组特性及其在瘤胃甲烷生成中的作用。     

三硝酸丙三酯对厌氧真菌和甲烷菌代谢产物、纤维水解酶活性及菌群丰度的影响

【背景】近年来硝酸酯化合物抑制瘤胃甲烷生成的能力受到广泛关注,但鲜有研究关注其对瘤胃内主要纤维降解菌——厌氧真菌的影响。【目的】研究三硝酸丙三酯(Nitroglycerin,NG)对厌氧真菌和甲烷菌活性和代谢的影响。【方法】利用厌氧真菌(Piromyces sp.F1)纯培养及与甲烷菌共培养(Piromyces sp.F1+Methanobrevibacter sp.),比较不同剂量NG(0.0、6.6、13.2和19.8μmol/L)对厌氧真菌和甲烷菌的代谢终产物、主要纤维水解酶活性及菌群丰度的影响。【结果】厌氧真菌共培养组中,6.6μmol/L NG完全抑制了甲烷的生成,积累了氢气和甲酸(P0.05),降低了乙酸浓度以及木聚糖酶和羧甲基纤维素酶活性(P0.05),但未显著影响厌氧真菌和甲烷菌的丰度(P0.05)。厌氧真菌纯培养组中,6.6μmol/L NG显著降低了甲酸、乙酸、乙醇、木聚糖酶和羧甲基纤维素酶活性(P0.05),但总产气量和氢气产量没有显著差异(P0.05)。在2个培养体系中,随着剂量的升高,NG对厌氧真菌和甲烷菌的抑制增强。【结论】NG能够抑制甲烷菌的活性,但对厌氧真菌也有抑制作用。     

啤酒废水二相厌氧消化动力学研究

本工作分阶段研究了啤酒废水厌氧消化反应特性。酸化初始速度很快,ｐＨ下降至４．０以下时,酸化产物对酸化菌代谢活性具有显著的抑制效应。系统ｐＨ值的大小对甲烷化过程中底物降解速率、产气速率和产气质量均有显著影响。ｐＨ６．５以上时,高浓度底物不构成底物抑制。底物浓度低于５００ｍｇ／Ｌ,甲烷化速率明显下降。合理控制预酸化程度以及甲烷化反应器的进料速率是提高厌氧消化处理效率,维持系统稳定性的关键措施。