dnp和npd对瘤胃体外发酵甲烷生成代谢终产物以及微生物数量的影响
两种硝基类化合物DNP和NPD能够氧化甲烷菌甲基辅酶M还原酶的活性中心，而甲基辅酶M还原酶是甲烷生成过程中的关键性酶，它一旦失活，甲烷的生成将被阻断。本实验利用瘤胃体外发酵模型，研究DNP和NPD对瘤胃甲烷生成、挥发酸、乳酸和微生物数量的影响。研究发现添加两个剂量的DNP均显著降低甲烷的产量（P<0.001），其中高剂量DNP（660 .0 μmol/L）组甲烷被完全抑制。低剂量的NPD（33.0 μmol/L）可显著地降低甲烷产量（P<0.001）。两种抑制剂均未显著影响挥发性脂肪酸浓度以及细菌、真菌和原虫的数量。结论DNP和NPD能够在不影响瘤胃发酵的条件下抑制瘤胃甲烷生成，是一种潜在的瘤胃甲烷抑制剂。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料方法 2
1.1试验材料 2
1.1.1试验动物及瘤胃液采集 2
1.1.2人工瘤胃发酵液制备 2
1.1.3甲烷菌抑制剂 2
1.2 试验方法 2
1.2.1试验设计 2
1.2.2化学分析 2
1.2.3微生物定量测定 3
1.3数据统计处理 3
2 结果与分析 3
2.1不同NPD与DNP水平下对总产气量、氢气及甲烷产量的影响 4
2.2不同NPD与DNP水平下瘤胃发酵参数的变化 4
2.2.1 pH值变化 4
2.2.2 乳酸和氨氮浓度变化 4
2.2.3 短链脂肪酸SCFA浓度变化 5
2.3 不同NPD与DNP水平下总细菌、原虫、厌氧真菌和甲烷菌数量 5
3 讨论 5
4 结论 6
致谢 7
参考文献 7
DNP和NPD对瘤胃体外发酵甲烷生成、代谢终产物以及微生物数量的影响
引言
引言
甲烷是仅次于CO2的全球第二大温室气体，但是其使得全球变暖的潜力却是二氧化碳的2030倍，同时其在大气中的浓度以每年1%的速度提高[1] *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
。瘤胃甲烷不仅是温室气体的重要来源，同时能够导致反刍动物采食饲料212%的能量损失[2]，因此有效缓解甲烷的排放刻不容缓。长期以来控制瘤胃甲烷生成都是反刍动物营养研究的热点之一，一系列的瘤胃甲烷控制策略被相继研究开发。
目前国内外主要从以下三种方法控制瘤胃甲烷的产生：动物营养、生产管理和遗传育种。对动物营养调控的途径主要包括：1）改变日粮组成：日粮的精粗比对瘤胃的微生物区系影响很大，瘤胃中10%20%的甲烷菌与瘤胃原虫有关。高精料饲喂会影响瘤胃中的原虫的数量。原虫的减少间接影响了甲烷的生成；2）饲料添加剂：①植物次生化合物[3]：单宁酸，酚醛树脂等物质是植物中除了基本有机物质以外的次生化合物，这类化合物对于瘤胃中的多种微生物都具有抑制作用，适量地给动物饲喂单宁酸可有效减少甲烷的产生；②脂类：不饱和脂肪酸在瘤胃内发生氢化反应，在一定程度上消耗了氢气，维持了瘤胃内的氢平衡，另一方面有研究表明脂类物质可以直接抑制甲烷菌的活性[4]；③有机酸：有机酸通过改变碳水化合物在发酵过程中电子释放途径，进而改变瘤胃发酵模式，减少底物的生成，从而降低甲烷生成。目前常用有机酸有苹果酸，延胡索酸，琥珀酸等；④硝酸盐：硝酸盐能够争夺用于合成甲烷的氢气和电子，可以有效抑制甲烷生成，而且硝酸盐瘤胃中的最终代谢产物是氨，可以直接作为氮源被瘤胃微生物利用。但目前这些方法在实际应用中存在不足：1）通过改变日粮精粗比来达到上述效果要求精料的比例要达到90%以上[5]，因为精料过高易引起瘤胃酸中毒。关键在于寻找一种富含可消化碳水化合物的粗饲料，通过饲喂这种粗饲料减少瘤胃的发酵活动，进而降低甲烷的产生；2）许多植物次生化合物本身具毒性，且长期使用会使抑制甲烷的效力下降；3）脂类会影响饲料降解率；4）有机酸价格昂贵，成本过高
近年来，硝酸酯化合物抑制甲烷的能力逐渐被重视，如3硝酸酯丙醇（3NOP）。这类化合物的硝酸酯官能团（ONO2）能够氧化甲烷菌甲基辅酶M还原酶（MCR）的活性中心。MCR是甲烷菌甲烷生成途径中的关键酶，它的失活将抑制甲烷生成。一系列的研究发现这类化合物在短期和长期均有抑制瘤胃甲烷的能力。RomeroPerez等[6]在安格斯肉牛日粮中添加3NOP（0, 0.75, 2.25和4.50 mg/kg BW），持续28天，甲烷排放量降低33%。Reynolds等[7]在泌乳牛日粮中添加3NOP（500 和2,500 mg/d），持续5周，甲烷排放量降低9.8%。另外一个研究，在泌乳牛日粮中添加3NOP（2,500 mg/d），持续28天，甲烷排放量降低60%。一个持续12周的研究发现，泌乳奶牛日粮中添加不同水平的3NOP（40、60、80 mg/kg /DM)，甲烷的平均排放量最高降低32%。MartínezFernández等[8]在绵羊日粮中添加3NOP（100mg/d），持续30天，甲烷排放量降低16%。RomeroPerez等[6]在肉牛日粮中添加3NOP（2 g/d）持续128天，甲烷排放量降低59.21%。
硝酸酯化合物有一系列的类似物，在结构上存在较大差异。为了扩大甲烷抑制剂的来源，本课题研究了两种不同结构的硝酸酯化合物对瘤胃甲烷生成的影响，并为进一步筛选高效甲烷抑制剂提供理论基础。
1 材料方法
1.1材料
1.1.1试验动物及瘤胃液采集
试验动物为4头装有永久性瘤胃瘘管的湖羊。饲喂苜蓿干草，自由饮水。每天08:00和16:00分两次饲喂。试验当天，在晨饲前半小时取瘤胃液，从4头瘘管羊取得新鲜瘤胃液迅速装入预先通入二氧化碳的细口瓶，放入预热39℃的保温瓶带回实验室。
1.1.2培养基制备
发酵液的配制参照Menke和Steingass[9]的方法。将采集的新鲜瘤胃液用4层纱布过滤，量取1250 mL的瘤胃液迅速倒入已准备好的3750 mL的人工唾液中，瘤胃液与人工唾液按1:3（v/v）的比例混合。将混合后的发酵液分装到160 mL发酵瓶中，整个过程的温度保持在39 ℃，持续通入纯二氧化碳以保持厌氧环境。发酵瓶中预先添加1 g （70％黑麦草、20％玉米和7％大豆粉）以及不同剂量的甲烷菌抑制剂。在恒温振荡器39℃，100 r/min条件下培养24小时。
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摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料方法 2
1.1试验材料 2
1.1.1试验动物及瘤胃液采集 2
1.1.2人工瘤胃发酵液制备 2
1.1.3甲烷菌抑制剂 2
1.2 试验方法 2
1.2.1试验设计 2
1.2.2化学分析 2
1.2.3微生物定量测定 3
1.3数据统计处理 3
2 结果与分析 3
2.1不同NPD与DNP水平下对总产气量、氢气及甲烷产量的影响 4
2.2不同NPD与DNP水平下瘤胃发酵参数的变化 4
2.2.1 pH值变化 4
2.2.2 乳酸和氨氮浓度变化 4
2.2.3 短链脂肪酸SCFA浓度变化 5
2.3 不同NPD与DNP水平下总细菌、原虫、厌氧真菌和甲烷菌数量 5
3 讨论 5
4 结论 6
致谢 7
参考文献 7
DNP和NPD对瘤胃体外发酵甲烷生成、代谢终产物以及微生物数量的影响
引言
引言
甲烷是仅次于CO2的全球第二大温室气体，但是其使得全球变暖的潜力却是二氧化碳的2030倍，同时其在大气中的浓度以每年1%的速度提高[1] *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
。瘤胃甲烷不仅是温室气体的重要来源，同时能够导致反刍动物采食饲料212%的能量损失[2]，因此有效缓解甲烷的排放刻不容缓。长期以来控制瘤胃甲烷生成都是反刍动物营养研究的热点之一，一系列的瘤胃甲烷控制策略被相继研究开发。
目前国内外主要从以下三种方法控制瘤胃甲烷的产生：动物营养、生产管理和遗传育种。对动物营养调控的途径主要包括：1）改变日粮组成：日粮的精粗比对瘤胃的微生物区系影响很大，瘤胃中10%20%的甲烷菌与瘤胃原虫有关。高精料饲喂会影响瘤胃中的原虫的数量。原虫的减少间接影响了甲烷的生成；2）饲料添加剂：①植物次生化合物[3]：单宁酸，酚醛树脂等物质是植物中除了基本有机物质以外的次生化合物，这类化合物对于瘤胃中的多种微生物都具有抑制作用，适量地给动物饲喂单宁酸可有效减少甲烷的产生；②脂类：不饱和脂肪酸在瘤胃内发生氢化反应，在一定程度上消耗了氢气，维持了瘤胃内的氢平衡，另一方面有研究表明脂类物质可以直接抑制甲烷菌的活性[4]；③有机酸：有机酸通过改变碳水化合物在发酵过程中电子释放途径，进而改变瘤胃发酵模式，减少底物的生成，从而降低甲烷生成。目前常用有机酸有苹果酸，延胡索酸，琥珀酸等；④硝酸盐：硝酸盐能够争夺用于合成甲烷的氢气和电子，可以有效抑制甲烷生成，而且硝酸盐瘤胃中的最终代谢产物是氨，可以直接作为氮源被瘤胃微生物利用。但目前这些方法在实际应用中存在不足：1）通过改变日粮精粗比来达到上述效果要求精料的比例要达到90%以上[5]，因为精料过高易引起瘤胃酸中毒。关键在于寻找一种富含可消化碳水化合物的粗饲料，通过饲喂这种粗饲料减少瘤胃的发酵活动，进而降低甲烷的产生；2）许多植物次生化合物本身具毒性，且长期使用会使抑制甲烷的效力下降；3）脂类会影响饲料降解率；4）有机酸价格昂贵，成本过高
近年来，硝酸酯化合物抑制甲烷的能力逐渐被重视，如3硝酸酯丙醇（3NOP）。这类化合物的硝酸酯官能团（ONO2）能够氧化甲烷菌甲基辅酶M还原酶（MCR）的活性中心。MCR是甲烷菌甲烷生成途径中的关键酶，它的失活将抑制甲烷生成。一系列的研究发现这类化合物在短期和长期均有抑制瘤胃甲烷的能力。RomeroPerez等[6]在安格斯肉牛日粮中添加3NOP（0, 0.75, 2.25和4.50 mg/kg BW），持续28天，甲烷排放量降低33%。Reynolds等[7]在泌乳牛日粮中添加3NOP（500 和2,500 mg/d），持续5周，甲烷排放量降低9.8%。另外一个研究，在泌乳牛日粮中添加3NOP（2,500 mg/d），持续28天，甲烷排放量降低60%。一个持续12周的研究发现，泌乳奶牛日粮中添加不同水平的3NOP（40、60、80 mg/kg /DM)，甲烷的平均排放量最高降低32%。MartínezFernández等[8]在绵羊日粮中添加3NOP（100mg/d），持续30天，甲烷排放量降低16%。RomeroPerez等[6]在肉牛日粮中添加3NOP（2 g/d）持续128天，甲烷排放量降低59.21%。
硝酸酯化合物有一系列的类似物，在结构上存在较大差异。为了扩大甲烷抑制剂的来源，本课题研究了两种不同结构的硝酸酯化合物对瘤胃甲烷生成的影响，并为进一步筛选高效甲烷抑制剂提供理论基础。
1 材料方法
1.1材料
1.1.1试验动物及瘤胃液采集
试验动物为4头装有永久性瘤胃瘘管的湖羊。饲喂苜蓿干草，自由饮水。每天08:00和16:00分两次饲喂。试验当天，在晨饲前半小时取瘤胃液，从4头瘘管羊取得新鲜瘤胃液迅速装入预先通入二氧化碳的细口瓶，放入预热39℃的保温瓶带回实验室。
1.1.2培养基制备
发酵液的配制参照Menke和Steingass[9]的方法。将采集的新鲜瘤胃液用4层纱布过滤，量取1250 mL的瘤胃液迅速倒入已准备好的3750 mL的人工唾液中，瘤胃液与人工唾液按1:3（v/v）的比例混合。将混合后的发酵液分装到160 mL发酵瓶中，整个过程的温度保持在39 ℃，持续通入纯二氧化碳以保持厌氧环境。发酵瓶中预先添加1 g （70％黑麦草、20％玉米和7％大豆粉）以及不同剂量的甲烷菌抑制剂。在恒温振荡器39℃，100 r/min条件下培养24小时。
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