瘤胃微生物種類及分類

1、2021/6/161第二章第二章 瘤胃微生物種類與生長瘤胃微生物種類與生長2021/6/1621.瘤胃微生物發(fā)酵與其它發(fā)酵的比較 項目 瘤胃的發(fā)酵（飼料） 優(yōu)質(zhì)青貯發(fā)酵 釀造發(fā)酵pH值 6.0-7.0 3.8-4.0 4.5-5.6微生物種類 很多 很少,乳酸菌 酵母微生物蛋白質(zhì)合成 很多 很少 很少可利用的纖維素的消化 90% 0 很少 發(fā)酵的終產(chǎn)物發(fā)酵的終產(chǎn)物 乙、丙、丁酸乙、丙、丁酸, 乳酸 乙醇 CO2 ,CH4 CO2 少量不揮發(fā)性酸(0.4g/100ml)發(fā)酵的狀態(tài) 動態(tài) 靜態(tài) 靜態(tài)一、瘤胃微生物種類2021/6/163瘤胃微生物瘤胃微生物 2.瘤胃微生物的種屬瘤胃微生物的種屬 細

2、菌 原蟲(纖毛蟲、鞭毛蟲) 厭氧真菌 細菌 1010-101010 （10億）個/毫升瘤胃液 200多種 纖毛蟲2105 - 200105個/毫升瘤胃液 計6個屬 厭氧真菌 已發(fā)現(xiàn)3個屬4種 能分泌纖維素酶 纖毛蟲與細菌占微生物的總體積相當(dāng)2021/6/1643。瘤胃微生物的體積與數(shù)量。瘤胃微生物的體積與數(shù)量 平均數(shù)量(個/ml) 平均細胞體積(3)小細菌 1.61010 1新月單胞菌 1.0109 30鞭毛蟲 1.0106 250纖毛蟲 內(nèi)毛蟲 3.0105 1.0104 雙毛蟲 3.0104 1.0105 前毛蟲 1.1104 1.0106 瘤胃微生物是一個反應(yīng)鏈,各個微生物之間可以存在相

3、互協(xié)同作用,單個分離的細菌不能代表瘤胃環(huán)境2021/6/165瘤胃微生物瘤胃微生物 4. 瘤胃細菌在瘤胃中的分布瘤胃細菌在瘤胃中的分布1） 瘤胃液細菌 游離狀，隨瘤胃液外流進入皺胃 約30%2） 附著于飼料顆粒的細菌 避免外流，消化飼料顆粒 約70%3） 附著于瘤胃壁上皮的細菌 兼性厭氧 10-14%是尿酶產(chǎn)生菌Faichney等(1980)對采食全粗料的綿羊和采食混合精料日糧的牛進行的研究表明：瘤胃微生物中有77.9%的微生物是與飼料顆粒結(jié)合在一起的2021/6/1662021/6/167知識點知識點 犢牛瘤胃微生物 剛出生的犢牛，瘤胃內(nèi)的微生物數(shù)量很少，皺胃皺胃則有大量的乳酸菌，隨著采食飲

4、水等日?；顒?，外界存在的微生物進入瘤胃內(nèi)。飼喂后，乳從皺胃到瘤胃的回流也有助于瘤胃的接種（劉敏雄，1991）。 犢牛出生后不久，瘤胃就存在大量的細菌，總的厭氧菌數(shù)量在前三周內(nèi)持續(xù)增長，此后數(shù)量相當(dāng)穩(wěn)定，而兼性厭氧菌的數(shù)量在5周內(nèi)穩(wěn)定下降（Bryant等，1953；Fonty等，1984；Mueller等，1984）。 成年牛典型的解淀粉鏈球菌，要直到瘤胃的pH穩(wěn)定在中性才會建立。纖維分解菌和產(chǎn)甲烷菌，在纖維分解菌和產(chǎn)甲烷菌，在3日齡的犢牛瘤胃內(nèi)已存在日齡的犢牛瘤胃內(nèi)已存在，許多犢牛瘤胃液中的纖維素分解菌和產(chǎn)甲烷菌高達104和102個/毫升以上（Anderson等，1986）。纖維素分解菌的數(shù)量

5、隨著犢牛的發(fā)育而快速增長（Bryant等，1953；Fonty等，1984；Gouet等，1984）。 淀粉分解菌和蛋白分解菌的數(shù)量隨犢牛的日齡呈線性增長，淀粉分解菌占總厭氧菌的比例隨日齡的增長而傾向于增加。原蟲種群可在約原蟲種群可在約8周齡時犢牛瘤胃內(nèi)的周齡時犢牛瘤胃內(nèi)的pH值穩(wěn)定后建立起來值穩(wěn)定后建立起來（Roy等，1980）2021/6/168犢牛瘤胃微生物 犢牛瘤胃內(nèi)微生物區(qū)系的建立，需要瘤胃內(nèi)保持適宜的環(huán)境，如厭氧、適宜的pH值、穩(wěn)定的滲透壓、持續(xù)和充足的營養(yǎng)素供給以及代謝終產(chǎn)物的移除等，這些受犢牛的日齡、采食飼糧的數(shù)量和種類以及飼養(yǎng)制度等的影響。犢牛采食干料越早，微生物的繁育越早進

6、行，瘤胃的代謝能力也越強（Anderson等，1986）。知識點知識點2021/6/1695. 瘤胃微生物的分類1)纖維分解菌纖維分解菌 纖維素分解菌,產(chǎn)生纖維素酶 琥珀酸擬桿菌琥珀酸擬桿菌, 黃化瘤胃球菌黃化瘤胃球菌,白色瘤胃球菌白色瘤胃球菌,溶纖維乳桿菌溶纖維乳桿菌 特性: 細菌的變異性,隨日糧不同而不同,纖維含量低則數(shù)量少 受pH的影響,pH低抑制它的活性 與飼料類型相關(guān),如喂大麥,即使pH達到6,纖維分解菌 活性仍較低2)半纖維素分解菌半纖維素分解菌 能水解纖維素的細菌常能利用半纖維素, 但利用半纖維素的細菌不能利用纖維素 溶纖維丁酸弧菌溶纖維丁酸弧菌,居瘤胃擬桿菌居瘤胃擬桿菌 202

7、1/6/1610瘤胃微生物的種類瘤胃微生物的種類3)淀粉分解菌淀粉分解菌 許多纖維分解菌都有分解淀粉的能力,但有些淀粉 分解菌缺乏纖維素分解能力 嗜淀粉擬桿菌嗜淀粉擬桿菌,解淀粉琥珀酸單胞菌解淀粉琥珀酸單胞菌,居瘤胃擬桿菌居瘤胃擬桿菌 反芻反芻(獸獸)新月單胞菌新月單胞菌,乳酸分解新月單胞菌乳酸分解新月單胞菌,牛鏈球菌牛鏈球菌 淀粉分解菌在pH值低時活性高,在pH值高時活性下降4）利用酸菌利用酸菌 能利用乳酸,所以正常瘤胃內(nèi)乳酸不多,有些細菌能利用 琥珀酸,蘋果酸,延胡索酸，還有些細菌能利用甲酸、乙酸5）蛋白質(zhì)分解菌蛋白質(zhì)分解菌 大多數(shù)屬兼性菌,單一分解蛋白質(zhì)的細菌不多,蛋白質(zhì) 分解菌的酶與胰

8、蛋白酶活性相似 大多數(shù)蛋白質(zhì)分解菌沒有脲酶的活性,但附著在瘤胃壁上的 細菌具有分解尿素的能力,脲酶活性高2021/6/1611瘤胃微生物的種類纖毛蟲纖毛蟲 作用 主要消化可溶性的碳水化合物和淀粉,纖毛蟲不分泌脲酶 防止瘤胃pH過低 與瘤胃爭奪淀粉及可溶性糖,當(dāng)纖毛蟲含量高時,細菌低, 纖維素含量高時纖毛蟲數(shù)量低 用藥物可控制瘤胃的纖毛蟲數(shù)量,稱去原蟲動物 纖毛蟲有以下特性： （）機動性很強，它們攻擊食物的速度和細菌一樣快，體外培養(yǎng)顯示，它們能很快靠近食物顆粒并迅速地附著上去。 （）它們能以支鏈淀粉的形式貯存多余過剩的碳水化合物。（）它們比細菌對酸更敏感，Holotrichs 是對酸最敏感的；E

9、ntodinionorphs屬中一些較小的原蟲對酸的耐受性較強些。（）它們不能利用氮合成氨基酸（）它們對瘤胃發(fā)酵不是必需的2021/6/1612瘤胃微生物的種類真菌真菌 瘤胃中屬厭氧真菌, 孢子從孢子囊中釋放出來,在接種到飼料碎片 上并寄生,通過真菌根的形式來撕裂纖維素,利于纖維分解菌的作用2021/6/1613瘤胃真菌在飼料降解中的作用 瘤胃真菌對粗纖維的降解 包括物理性降解和化學(xué)性降解，后者通過其分泌的酶的降解。 物理性降解 瘤胃真菌有很強的穿透能力和降解纖維素的能力。 化學(xué)性降解 瘤胃真菌可分泌多種降解纖維素的酶，其中主要有纖維素酶、半纖維素 酶、木聚糖酶、半乳糖醛酸酶等13種酶。瘤胃微

10、生物的種類知識點知識點2021/6/1614二、瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng) 一定飼養(yǎng)制度和比較穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境,微生物區(qū)系相對穩(wěn)定, 微生物與動物,纖毛蟲與細菌之間達到動態(tài)平衡, 三者構(gòu)成瘤胃微生物的生態(tài)平衡,外來微生物不易繁殖1 纖毛蟲之間 頡抗,相互捕食; 協(xié)同,種屬之間 2021/6/1615瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)2 細菌之間 依賴作用,即某一些細菌的終產(chǎn)物為另一些細菌的底物 如， 琥珀酸擬桿菌與新月單胞菌的關(guān)系 細菌之間的協(xié)作作用 協(xié)同作用, 如 對植物細胞壁的降解2021/6/16162021/6/1617瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)3 細菌與纖毛蟲之間 A

11、 兩種微生物對養(yǎng)分的競爭,瘤胃中纖毛蟲數(shù)量多時,細菌量降低 尤其養(yǎng)分不足的情況下更明顯 當(dāng)動物去纖毛蟲時,細菌數(shù)量增加,不影響動物的健康 接種纖毛蟲后,細菌數(shù)量減少 B 纖毛蟲吞噬細菌的量很大,細菌在纖毛蟲中消化,產(chǎn)生的肽,NH3, 細菌和纖毛蟲均可利用 C 對飼料消化的互補 去原蟲,細菌對纖維素消化降低, 如 純纖維分解菌 對粗纖維的消化率 38.1% 純纖毛蟲 6.9% 細菌+纖毛蟲 65% 細菌+滅活纖毛蟲 65% 2021/6/1618瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)4. 瘤胃微生物與動物 瘤胃為微生物提供良好的生長繁殖的環(huán)境,動物采食的 飼料是微生物生存的條件, 飼料的纖維性物質(zhì)

12、被微生物消化代謝,飼料的養(yǎng)分被畜體充分利用 同時微生物本身也是動物的養(yǎng)分 動物采食日糧的改變,引起瘤胃微生物區(qū)系的改變, 一旦微生物失去平衡,會引起動物代謝的擾亂2021/6/1619三、微生物生長與養(yǎng)分微生物生長與養(yǎng)分1 動態(tài)生長 瘤胃微生物蛋白質(zhì)的理論產(chǎn)量 以奶牛為例 奶量,千克 微生物蛋白質(zhì),千克/日 占總蛋白的需要 % 維持 522 100 5 716 73 10 911 66 15 1105 62 20 1283 60 40 2077 55 2021/6/1620微生物生長與養(yǎng)分微生物生長與養(yǎng)分1 動態(tài)生長 瘤胃食糜不斷后移, 包括兩部分, 瘤胃微生物和飼料的未消化部分如果微生物繁殖

13、速度低于食糜的外流速度, 則瘤胃微生物量越來越少,如果外流速度快,則微生物繁殖加速,如果微生物外流速度慢,則微生物繁殖慢. 外流速度表示法: 百分數(shù)/小時, 每小時瘤胃內(nèi)容物排出量占總量之比 Y ATP,每摩爾ATP產(chǎn)生的微生物量2021/6/1621微生物生長與養(yǎng)分微生物生長與養(yǎng)分2 能量反芻動物既要考慮到動物本身還要考慮到瘤胃微生物,一般情況下,在氮源充足的條件下,微生物產(chǎn)量與能量給量之間是線性. 在氮源充足情況下,微生物合成蛋白質(zhì)量為22-27克氮/千克FOM ATP必須在純化培養(yǎng)的情況下才可測出,所以實際上不能用它,只能用FOM,但可以根據(jù)發(fā)酵的終產(chǎn)物來推測和計算ATP.2021/6/

14、1622微生物生長與養(yǎng)分能量 純化的碳水化合物對微生物產(chǎn)量的影響 進食OM,克/日 進食FOM,克/日 微生物N,克/日堿處理秸稈 459 304 33淀粉 582 457 24蔗糖 457 432 23 Mart & Orskov,19792021/6/1623微生物生長與養(yǎng)分微生物生長與養(yǎng)分3 氮 瘤胃微生物所需要的非NH3-N大約是2550%,也就是至少滿足微生物需要AA占25%不同種類微生物所需N源是不相同的,所以在實踐中,當(dāng)日糧中添加大量NPN時,必須補充一定的餅粕類飼料,有可能NPN+AA,或NPN+少量餅粕+AA,以達到最大的微生物蛋白質(zhì)尿素在瘤胃中很容易被脲酶分解,產(chǎn)生大量NH

15、3,使瘤胃中NH3濃度突然升高,(1)影響微生物活性,(2)NH3利用不充分,(3)吸收NH3使血液NH3濃度升高,導(dǎo)致NH3(NH4+)中毒. 瘤胃NH3的臨界線為50mg/L,瘤胃液瘤胃NH3與微生物對氮利用效率的關(guān)系:NH3-N與MN/RDP之間存在負相關(guān)2021/6/1624微生物生長與養(yǎng)分微生物生長與養(yǎng)分3 氮 瘤胃液的NH3很容易測定尿素在瘤胃內(nèi)釋放NH3的速度很快,(1)飼喂方法,應(yīng)采取多次飼喂,如舔磚,(2)采取緩釋技術(shù),提高氮的利用效率,切勿溶于水中 2021/6/1625微生物生長與養(yǎng)分微生物生長與養(yǎng)分3 氮 反芻動物N( NPN) 的來源名稱 含氮量 蛋白質(zhì)當(dāng)量尿素 46

16、.7 292乙酸銨 18 112硫酸銨 18 112氨基甲酸銨 36 225乳酸銨 13 81雙縮脲 35 219羥甲基脲 磷酸脲 餅粕類 糊化淀粉尿素(Starea)2021/6/1626微生物生長與養(yǎng)分微生物生長與養(yǎng)分4 礦物質(zhì)和維生素 常量元素:Ca,P,Na,K,S 生長 微量元素:Mn,Mg,Cu,Co 對酶的活性2021/6/1627四、瘤胃微生物的組成瘤胃微生物的組成1 組成 瘤胃微生物的組成總成分 細菌 原蟲 N 7.77 6.36 N*6.25 48.6 39.75 碳水化合物 15.52 38.1 脂類 10.1 9.1 灰分 16.85 6.45N的組成 RNA-N 10

17、.0 DNA-N 5.2 AA-N 82.5 瘤胃中微生物的成分相當(dāng)穩(wěn)定,不受飼料影響,飼料只能影響微生物的產(chǎn)量,不影響微生物的成分2021/6/1628表 日糧不同NSC/NDF比值對瘤胃微生物常規(guī)養(yǎng)分含量的影響 游離在瘤胃液 附著在飼料顆粒上NSC/NDF 0.21 0.52 1.22 0.21 0.52 1.22有機物 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/有機物(%) 7.62a 7.82a 8.11b 7.06a 7.79b 7.60b脂肪(%DM) 8.73 7

18、.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：小寫字母ab表示多重比較差異顯著（p0.05）NSC：非結(jié)構(gòu)碳水化合物（周勃，馮仰廉，2000）瘤胃微生物的組成2021/6/1629瘤胃微生物的組成瘤胃微生物的組成2 消化率 微生物蛋白質(zhì)進入小腸后,被消化,其消化率平均為0.740.77 瘤胃細菌的表觀消化率 試驗 頭數(shù) 測定數(shù) 消化率 1 4 8 78.20.11 2 5 10 77.60.1