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瘤胃微生物体外降解特性与产酸模型的研究

吴宏忠  
【摘要】:本论文以用体外发酵装置,以黄淮白山羊的瘤胃液作为微生物来源,通过测定总有机碳、还原糖含量、羧甲基纤维素酶活力、pH、乙酸、丙酸、丁酸产量、甲烷气体产量和总气体含量,研究了不同纤维素粒径和起始缓冲液pH对瘤胃微生物降解的影响。运用Van Soet 和CNCPS营养成分划分体系测定了七种粗饲料的营养成分和体外降解24小时后的乙酸、丙酸、丁酸产量,并建立了两种营养成分划分体系的酸产量方程。进一步利用典型相关分析剖析了酸产量与营养成分之间的相关关系,所得具体结论如下: 一、 不同起始pH值对纤维素降解特性的研究 本实验设置了4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5等七种不同起始pH值的缓冲液,以纯纤维素作为底物进行瘤胃微生物体外降解,直到反应结束。结果发现: 1.从起始pH4.5到PH7.5,纤维素的降解率随起始PH的升高而升高。 2. 在起始pH4.5到pH7.5范围内,发酵结束后,乙酸、丙酸、丁酸浓度随起始PH的升高而升高。 3. 羧甲基纤维素酶的最大活力PH大致为5.5~5.7。 4. 在起始PH为7.0时具有最大的挥发性脂肪酸产率 5. 纤维素水解的最佳酸度PH在 5.2~5.7之间。 6.当发酵液内乙酸、丙酸、丁酸的浓度达到一定浓度后,瘤胃微生物可以通过形成长链脂肪酸的形式来减少末端产物抑制效应。 二、 不同粒径粗纤维对瘤胃微生物降解的影响 本实验利用50um、100um两种不同粒径的纯纤维素作为底物进行体外瘤胃微生物降解,结果发现:降低纤维素粒径可以提高纤维素的瘤胃体外降解的水解程度,提高最终的降解率和降解效率。粒径较小组反应结束后具有较高的乙酸、丙酸、丁酸、总挥发性脂肪酸产量和气体产量。 三、 粗纤维饲料营养成分测定与体外发酵酸产量模型的研究 本实验按照Van Soet 和CNCPS 体系比较测定了我国南方七种常见出纤维饲料的营养组成。用瘤胃微生物对这几种饲料进行体外发酵后测定了乙酸、丙酸、丁酸的产量,并与营养成分之间建立了回归模型。结果发现:用CNCPS营养成分划分体系可较好地估测乙酸和丙酸的体外发酵产量,该模型的分别包含了全部信息量的90.55%和83.02%,且两方程均达到了差异极显著的水平。Van Soet 营养成分划分体系建立的回归模型可较好的预测丁的产量,该模型包含了全部信息量的81.67%,也达到了极显著的水平。其模型如下: WP=4 乙酸 Y1=-1.03X10-3CHO+2.51X10-3CA+6.02X10-3CB1+2.006X10-1CC+1.816X10-1PA+1.834 X10-1PB1+1.850 X10-1PB2+1.892 X10-1PB3-74.78738 (R2=0.9055,P=0.0001) 丙酸 Y2=-2.8523X10-4CHO-6.7982X10-4CA+1.1502X10-1CC-1.3X10-3CP+1.1576X10-1PA+1.1795 X10-1PB1+1.1668 X10-1PB2+1.1755 X10-1PB3-46.13058 (R2=0.8302,P=0.0013) 丁酸 Y3=0.30237-1.148X10-4DM-4.06X10-4NDF+9.38X10-5CP-3.1225X10-4CP-6.394X10-5SP-1.15X10-4NPN-3.757X10-4NDFIP+5.9765X10-4ADFIP-4.91X10-3FAT-4.3205 X10-4ASH (R2=0.8167,P=0.0241) 在用CNCPS营养成分与酸的产量的典型相关分析中发现,酸的产量在中主要有乙酸和丙酸决定。营养成分含量与产酸量之间的相关主要是不可利用的碳水化合物,非蛋白氮,瘤胃中快速降解蛋白质,中速降解蛋白质,慢速降解蛋白质和乙酸、丙酸之间的相关。


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