瘤胃微生物种类及分类.ppt

第二章第二章 瘤胃微生物种类与生长瘤胃微生物种类与生长1.瘤胃微生物发酵与其它发酵的比较 项目 瘤胃的发酵（饲料）优质青贮发酵 酿造发酵pH值 6.0-7.0 3.8-4.0 4.5-5.6微生物种类 很多 很少,乳酸菌 酵母微生物蛋白质合成 很多 很少 很少可利用的纤维素的消化 90%0 很少 发酵的终产物发酵的终产物 乙、丙、丁酸乙、丙、丁酸,乳酸 乙醇 CO2,CH4 CO2 少量不挥发性酸(0.4g/100ml)发酵的状态 动态 静态 静态一、瘤胃微生物种类瘤胃微生物瘤胃微生物 2.瘤胃微生物的种属瘤胃微生物的种属 细菌 原虫(纤毛虫、鞭毛虫)厌氧真菌 细菌 1010-101010（10亿）个/毫升瘤胃液 200多种 纤毛虫2105-200105个/毫升瘤胃液 计6个属 厌氧真菌 已发现3个属4种 能分泌纤维素酶 纤毛虫与细菌占微生物的总体积相当3。瘤胃微生物的体积与数量。瘤胃微生物的体积与数量 平均数量(个/ml)平均细胞体积(3)小细菌 1.61010 1新月单胞菌 1.0109 30鞭毛虫 1.0106 250纤毛虫 内毛虫 3.0105 1.0104 双毛虫 3.0104 1.0105 前毛虫 1.1104 1.0106 瘤胃微生物是一个反应链,各个微生物之间可以存在相互协同作用,单个分离的细菌不能代表瘤胃环境瘤胃微生物瘤胃微生物 4.瘤胃细菌在瘤胃中的分布瘤胃细菌在瘤胃中的分布1）瘤胃液细菌 游离状，随瘤胃液外流进入皱胃 约30%2）附着于饲料颗粒的细菌 避免外流，消化饲料颗粒 约70%3）附着于瘤胃壁上皮的细菌 兼性厌氧 10-14%是尿酶产生菌Faichney等(1980)对采食全粗料的绵羊和采食混合精料日粮的牛进行的研究表明：瘤胃微生物中有77.9%的微生物是与饲料颗粒结合在一起的知识点知识点 犊牛瘤胃微生物 刚出生的犊牛，瘤胃内的微生物数量很少，皱皱胃胃则有大量的乳酸菌，随着采食饮水等日常活动，外界存在的微生物进入瘤胃内。饲喂后，乳从皱胃到瘤胃的回流也有助于瘤胃的接种（刘敏雄，1991）。犊牛出生后不久，瘤胃就存在大量的细菌，总的厌氧菌数量在前三周内持续增长，此后数量相当稳定，而兼性厌氧菌的数量在5周内稳定下降（Bryant等，1953；Fonty等，1984；Mueller等，1984）。成年牛典型的解淀粉链球菌，要直到瘤胃的pH稳定在中性才会建立。纤纤维维分分解解菌菌和和产产甲甲烷烷菌菌，在在3日日龄龄的的犊犊牛牛瘤瘤胃胃内内已已存存在在，许多犊牛瘤胃液中的纤维素分解菌和产甲烷菌高达104和102个/毫升以上（Anderson等，1986）。纤维素分解菌的数量随着犊牛的发育而快速增长（Bryant等，1953；Fonty等，1984；Gouet等，1984）。淀粉分解菌和蛋白分解菌的数量随犊牛的日龄呈线性增长，淀粉分解菌占总厌氧菌的比例随日龄的增长而倾向于增加。原原虫虫种种群群可可在在约约8周周龄龄时时犊犊牛牛瘤瘤胃胃内内的的pH值值稳稳定定后后建建立立起起来来（Roy等，1980）犊牛瘤胃微生物 犊牛瘤胃内微生物区系的建立，需要瘤胃内保持适宜的环境，如厌氧、适宜的pH值、稳定的渗透压、持续和充足的营养素供给以及代谢终产物的移除等，这些受犊牛的日龄、采食饲粮的数量和种类以及饲养制度等的影响。犊牛采食干料越早，微生物的繁育越早进行，瘤胃的代谢能力也越强（Anderson等，1986）。知识点知识点5.瘤胃微生物的分类1)纤维分解菌纤维分解菌 纤维素分解菌,产生纤维素酶 琥珀酸拟杆菌琥珀酸拟杆菌,黄化瘤胃球菌黄化瘤胃球菌,白色瘤胃球菌白色瘤胃球菌,溶纤维乳杆菌溶纤维乳杆菌 特性:细菌的变异性,随日粮不同而不同,纤维含量低则数量少 受pH的影响,pH低抑制它的活性 与饲料类型相关,如喂大麦,即使pH达到6,纤维分解菌 活性仍较低2)半纤维素分解菌半纤维素分解菌 能水解纤维素的细菌常能利用半纤维素,但利用半纤维素的细菌不能利用纤维素 溶纤维丁酸弧菌溶纤维丁酸弧菌,居瘤胃拟杆菌居瘤胃拟杆菌 瘤胃微生物的种类瘤胃微生物的种类3)淀粉分解菌淀粉分解菌 许多纤维分解菌都有分解淀粉的能力,但有些淀粉 分解菌缺乏纤维素分解能力 嗜淀粉拟杆菌嗜淀粉拟杆菌,解淀粉琥珀酸单胞菌解淀粉琥珀酸单胞菌,居瘤胃拟杆菌居瘤胃拟杆菌 反刍反刍(兽兽)新月单胞菌新月单胞菌,乳酸分解新月单胞菌乳酸分解新月单胞菌,牛链球菌牛链球菌 淀粉分解菌在pH值低时活性高,在pH值高时活性下降4）利用酸菌利用酸菌 能利用乳酸,所以正常瘤胃内乳酸不多,有些细菌能利用 琥珀酸,苹果酸,延胡索酸，还有些细菌能利用甲酸、乙酸5）蛋白质分解菌蛋白质分解菌 大多数属兼性菌,单一分解蛋白质的细菌不多,蛋白质 分解菌的酶与胰蛋白酶活性相似 大多数蛋白质分解菌没有脲酶的活性,但附着在瘤胃壁上的 细菌具有分解尿素的能力,脲酶活性高瘤胃微生物的种类纤毛虫纤毛虫 作用 主要消化可溶性的碳水化合物和淀粉,纤毛虫不分泌脲酶 防止瘤胃pH过低 与瘤胃争夺淀粉及可溶性糖,当纤毛虫含量高时,细菌低,纤维素含量高时纤毛虫数量低 用药物可控制瘤胃的纤毛虫数量,称去原虫动物 纤毛虫有以下特性：（）机动性很强，它们攻击食物的速度和细菌一样快，体外培养显示，它们能很快靠近食物颗粒并迅速地附着上去。（）它们能以支链淀粉的形式贮存多余过剩的碳水化合物。（）它们比细菌对酸更敏感，Holotrichs 是对酸最敏感的；Entodinionorphs属中一些较小的原虫对酸的耐受性较强些。（）它们不能利用氮合成氨基酸（）它们对瘤胃发酵不是必需的瘤胃微生物的种类真菌真菌 瘤胃中属厌氧真菌,孢子从孢子囊中释放出来,在接种到饲料碎片 上并寄生,通过真菌根的形式来撕裂纤维素,利于纤维分解菌的作用瘤胃真菌在饲料降解中的作用 瘤胃真菌对粗纤维的降解 包括物理性降解和化学性降解，后者通过其分泌的酶的降解。物理性降解 瘤胃真菌有很强的穿透能力和降解纤维素的能力。化学性降解 瘤胃真菌可分泌多种降解纤维素的酶，其中主要有纤维素酶、半纤维素 酶、木聚糖酶、半乳糖醛酸酶等13种酶。瘤胃微生物的种类知识点知识点二、瘤胃微生物生态系统瘤胃微生物生态系统 一定饲养制度和比较稳定内环境,微生物区系相对稳定,微生物与动物,纤毛虫与细菌之间达到动态平衡,三者构成瘤胃微生物的生态平衡,外来微生物不易繁殖1 纤毛虫之间 颉抗,相互捕食;协同,种属之间 瘤胃微生物生态系统瘤胃微生物生态系统2 细菌之间 依赖作用,即某一些细菌的终产物为另一些细菌的底物 如，琥珀酸拟杆菌与新月单胞菌的关系 细菌之间的协作作用 协同作用,如 对植物细胞壁的降解瘤胃微生物生态系统瘤胃微生物生态系统3 细菌与纤毛虫之间 A 两种微生物对养分的竞争,瘤胃中纤毛虫数量多时,细菌量降低 尤其养分不足的情况下更明显 当动物去纤毛虫时,细菌数量增加,不影响动物的健康 接种纤毛虫后,细菌数量减少 B 纤毛虫吞噬细菌的量很大,细菌在纤毛虫中消化,产生的肽,NH3,细菌和纤毛虫均可利用 C 对饲料消化的互补 去原虫,细菌对纤维素消化降低,如 纯纤维分解菌 对粗纤维的消化率 38.1%纯纤毛虫 6.9%细菌+纤毛虫 65%细菌+灭活纤毛虫 65%瘤胃微生物生态系统瘤胃微生物生态系统4.瘤胃微生物与动物 瘤胃为微生物提供良好的生长繁殖的环境,动物采食的 饲料是微生物生存的条件,饲料的纤维性物质被微生物消化代谢,饲料的养分被畜体充分利用 同时微生物本身也是动物的养分 动物采食日粮的改变,引起瘤胃微生物区系的改变,一旦微生物失去平衡,会引起动物代谢的扰乱三、微生物生长与养分微生物生长与养分1 动态生长 瘤胃微生物蛋白质的理论产量 以奶牛为例 奶量,千克 微生物蛋白质,千克/日 占总蛋白的需要%维持 522 100 5 716 73 10 911 66 15 1105 62 20 1283 60 40 2077 55 微生物生长与养分微生物生长与养分1 动态生长 瘤胃食糜不断后移,包括两部分,瘤胃微生物和饲料的未消化部分如果微生物繁殖速度低于食糜的外流速度,则瘤胃微生物量越来越少,如果外流速度快,则微生物繁殖加速,如果微生物外流速度慢,则微生物繁殖慢.外流速度表示法:百分数/小时,每小时瘤胃内容物排出量占总量之比 Y ATP,每摩尔ATP产生的微生物量微生物生长与养分微生物生长与养分2 能量反刍动物既要考虑到动物本身还要考虑到瘤胃微生物,一般情况下,在氮源充足的条件下,微生物产量与能量给量之间是线性.在氮源充足情况下,微生物合成蛋白质量为22-27克氮/千克FOM ATP必须在纯化培养的情况下才可测出,所以实际上不能用它,只能用FOM,但可以根据发酵的终产物来推测和计算ATP.微生物生长与养分能量 纯化的碳水化合物对微生物产量的影响 进食OM,克/日 进食FOM,克/日 微生物N,克/日碱处理秸秆 459 304 33淀粉 582 457 24蔗糖 457 432 23 Mart&Orskov,1979微生物生长与养分微生物生长与养分3 氮 瘤胃微生物所需要的非NH3-N大约是2550%,也就是至少满足微生物需要AA占25%不同种类微生物所需N源是不相同的,所以在实践中,当日粮中添加大量NPN时,必须补充一定的饼粕类饲料,有可能NPN+AA,或NPN+少量饼粕+AA,以达到最大的微生物蛋白质尿素在瘤胃中很容易被脲酶分解,产生大量NH3,使瘤胃中NH3浓度突然升高,(1)影响微生物活性,(2)NH3利用不充分,(3)吸收NH3使血液NH3浓度升高,导致NH3(NH4+)中毒.瘤胃NH3的临界线为50mg/L,瘤胃液瘤胃NH3与微生物对氮利用效率的关系:NH3-N与MN/RDP之间存在负相关微生物生长与养分微生物生长与养分3 氮 瘤胃液的NH3很容易测定尿素在瘤胃内释放NH3的速度很快,(1)饲喂方法,应采取多次饲喂,如舔砖,(2)采取缓释技术,提高氮的利用效率,切勿溶于水中 微生物生长与养分微生物生长与养分3 氮 反刍动物N(NPN)的来源名称 含氮量 蛋白质当量尿素 46.7 292乙酸铵 18 112硫酸铵 18 112氨基甲酸铵 36 225乳酸铵 13 81双缩脲 35 219羟甲基脲 磷酸脲 饼粕类 糊化淀粉尿素(Starea)微生物生长与养分微生物生长与养分4 矿物质和维生素 常量元素:Ca,P,Na,K,S 生长 微量元素:Mn,Mg,Cu,Co 对酶的活性四、瘤胃微生物的组成瘤胃微生物的组成1 组成 瘤胃微生物的组成总成分 细菌 原虫 N 7.77 6.36 N*6.25 48.6 39.75 碳水化合物 15.52 38.1 脂类 10.1 9.1 灰分 16.85 6.45N的组成 RNA-N 10.0 DNA-N 5.2 AA-N 82.5 瘤胃中微生物的成分相当稳定,不受饲料影响,饲料只能影响微生物的产量,不影响微生物的成分表 日粮不同NSC/NDF比值对瘤胃微生物常规养分含量的影响 游离在瘤胃液 附着在饲料颗粒上NSC/NDF 0.21 0.52 1.22 0.21 0.52 1.22有机物 76.26a 71.5b 74.97a 66.16 68.60 66.59 氮(%DM)5.81a 5.60a 6.07b 4.71 5.34 5.08 氮/有机物(%)7.62a 7.82a 8.11b 7.06a 7.79b 7.60b脂肪(%DM)8.73 7.48 8.32 6.25 7.47 6.26脂肪(%OM)11.45 10.53 10.83 9.55 10.91 9.63RNA(%DM)2.32 3.21 3.14 2.56a 1.68b 1.02cRNA-N/N 0.081 0.097 0.090 0.087a .053b 0.022c 注：小写字母ab表示多重比较差异显著（p0.05）NSC：非结构碳水化合物（周勃，冯仰廉，2000）瘤胃微生物的组成瘤胃微生物的组成瘤胃微生物的组成2 消化率 微生物蛋白质进入小肠后,被消化,其消化率平均为0.740.77 瘤胃细菌的表观消化率 试验 头数 测定数 消化率 1 4 8 78.20.11 2 5 10 77.60.10 3 4 8 77.60.08 4 5 10 77.60.09 平均 18 36 77.50.07微生物蛋白质消化被吸收利用,其利用率为0.7 瘤胃微生物的组成瘤胃微生物的组成2 消化率微生物蛋白质的净利用率=真蛋白%*消化率%*吸收利用率%对产奶 =0.8*0.7*0.70=0.392 对生长 =0.8*0.7*0.65=0.364 对维持 =0.8*0.7*0.70=0.392 对妊娠 =0.8*0.7*0.60=0.336 非降解蛋白质的AA的比例为0.70.8,消化率0.7