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木聚糖酶和纤维素酶对后备奶牛生长代谢、瘤胃发酵及微生物区系的影响

国春艳  
【摘要】: 本研究从土壤等环境中筛选出产木聚糖酶菌株,分析其中酶活力较高的一株黑曲霉S8-3产酶酶学性质。对该菌株液体发酵后将其与纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶、果胶酶等按不同比例复配,在体外对玉米—豆粕—青干草底物进行降解,确定可在反刍动物日粮中添加的复合酶的酶系组成。进一步用体外法研究了外源酶与瘤胃内源酶的协同作用,探讨了外源酶提高饲料利用率的机制。随后研究了复合酶在动物体内的作用效果,以3月龄到7月龄的后备牛为试验动物进行了生长消化代谢试验,分析了添加外源酶对后备牛生长性能、营养消化、血液指标、瘤胃发酵及瘤胃微生物区系变化的影响。本研究系统分析并阐述了外源酶制剂在后备牛日粮中的应用效果及其作用机制。现摘要如下: 产木聚糖酶菌株的筛选研究 从生长作物、长期堆积草料或腐质物的土壤中筛选产木聚糖酶菌株。通过富集培养定向筛选技术,从土壤中分离获得18株产木聚糖酶菌株,挑选其中5株进行摇瓶培养。对产酶最高的菌株S8-3进行鉴定,同时分析该菌株产生的木聚糖酶的酶学性质。经鉴定该菌株为黑曲霉(Aspergillums Niger);该菌株发酵液的木聚糖酶活性为628.43 U/mL;木聚糖酶的最适作用温度为45聚,最适pH为4.5,在705保温30 min后酶活力仍为60%以上,在pH 3.0-7.0内稳定性较好。预期该菌株产的木聚糖酶具有用于饲料添加剂的潜力。 外源酶对玉米-豆粕-青干草型底物人工瘤胃发酵的影响 利用体外培养法研究了8种不同外源复合酶组合对玉米-豆粕-青干草型底物瘤胃发酵的影响。外源复合酶由纤维素酶、木聚糖酶、酸性蛋白酶、中性蛋白酶和果胶酶组成。研究表明,各组复合酶处理的产气量、氨态氮浓度、VFA浓度与对照组相比有所增加,均存在显著差异(P0.05)。研究结果表明,在本试验条件下,添加外源复合酶可以改变瘤胃发酵模式,提高体外发酵产气量、发酵液氨态氮浓度和VFA浓度,提高饲料的消化率。研究结果表明,在本试验条件下,高纤维素酶、低木聚糖酶处理组对玉米-豆粕-青干草类型底物降解效果较好,酸性蛋白酶、中性蛋白酶、果胶酶比例的变化对结果影响较小。 外源酶与瘤胃内源酶互作作用的研究 在反刍动物日粮中添加外源酶能提高饲料消化率的机制尚不清楚。在瘤胃中直接水解可能是一种方式,但是与瘤胃内庞大的消化酶系相比,外源酶的添加量所占比例较小,因此外源酶在瘤胃内对底物的水解所发挥的作用需要进行量化。本试验采用体外发酵法研究添加外源酶制剂对瘤胃内源酶对羧甲基纤维素、木聚糖及TMR等不同底物降解作用的影响。试验采用7不同完全随机区组设计,研究木聚糖酶、纤维素酶、瘤胃内源酶等3种单酶、复合酶A(木聚糖酶:纤维素酶:瘤胃内源酶=1:1:2)、复合酶B(木聚糖酶:瘤胃内源酶=1:1)、复合酶C(纤维素酶:瘤胃内源酶=1:1)及空白对照组共7个处理组分别在4.5,5.0,5.5,6.0,6.5,7.0等6个pH条件进行体外发酵试验。试验选用的外源纤维素酶和木聚糖酶均为粉状商品酶,使用前进行纯化。瘤胃内源酶通过采集奶牛瘤胃液,经过离心、过硫酸铵沉淀、透析脱盐、琼脂糖凝胶分离纯化等一系列步骤自行制备。在pH4.5-7.0,395条件下测定瘤胃内源酶,外源酶及复合酶对羧甲基纤维素、木聚糖和TMR的降解能力。外源酶制剂与瘤胃内源酶在降解羧甲基纤维素、木聚糖和TMR上具有互作作用。复合酶A降解TMR,葡萄糖和木糖浓度分别较瘤胃内源酶提高了86%和112%;复合酶B降解TMR,木糖浓度较瘤胃内源酶提高了217%,葡萄糖浓度变化无差异。复合酶C降解TMR,葡萄糖浓度和木糖浓度分别较瘤胃内源酶提高了43%和94%。尤其在pH6.0-6.5条件下,复合酶的降解能力更强。研究结果表明,复合酶A中纤维素酶与木聚糖酶的比例更有利于底物的降解。瘤胃内源酶和外源酶之间的互作作用提高了瘤胃内环境中的底物的降解,这可能是添加纤维素酶、木聚糖酶等外源酶促进饲料消化的重要作用机制之一。 添加外源酶制剂对后备牛消化代谢及血液生化指标的影响 为研究添加外源酶制剂对3-7月龄后备牛生长性能及消化代谢的影响,分别选取16头3月龄、4月龄、5月龄的后备荷斯坦奶牛,共48头。将三月龄牛只随机分为2组,分别标记为CT,ET;将四月龄牛只随机分为2组,分别标记为CA,EA;将五月龄牛只随机分为2组,分别标记为CM,EM,共六个处理组。CT、CA,CM组牛只饲喂对照组TMR,ET、EA,EM组牛只饲喂加酶TMR,剂量为20g/日·头。结果表明:ET、CT组之间,EA、CA组之间,EM、CM组之间,试验牛只体增重和日增重均有显著差异(P0.05),表明添加复合酶可以增加后备牛的腹围和胸围,促进后备牛的生长。对各处理组牛只瘤胃液中发酵参数测定结果显示,添加酶制剂可以增加瘤胃液中总挥发性脂肪酸和乙酸含量提高乙酸/丙酸比例,改善瘤胃发酵水平。消化试验结果表明,添加酶制剂可以提高后备牛TMR的NDF、ADF和总能表观消化率,但对蛋白质和粗脂肪表观消化率没有显著影响。对各处理组间血清学指标分析结果显示,血浆中甘油三酯、胆固醇、ALP含量差异不显著(P0.05),白蛋白含量和白球比在个别处理组之间存在显著差异。 添加外源酶制剂对后备牛瘤胃发酵参数及瘤胃微生物变化的影响 利用PCR-DGGE技术分析三月龄、四月龄、五月龄后备牛在饲喂对照组TMR和加酶处理TMR后瘤胃内细菌和真菌的区系变化的影响。酶制剂处理使3-7月龄后备牛瘤胃微生物DGGE图谱条带数量增加,瘤胃微生物区系发生了变化。序列分析结果表明,酶制剂处理组中有2个克隆分别与普雷沃氏菌和瘤胃黄色球菌相似度高于96%,该处理可以促进瘤胃微生物区系优势菌群的建立。


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