瘤胃微生物种类及分类

1、2021/6/161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2021/6/1621.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2021/6/163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

2、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2021/6/1643。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

3、互协同作用,单个分离的细菌不能代表瘤胃环境2021/6/165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2021/6/1662021/6/167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，皱胃皱胃则有大量的乳酸菌，随着采食饮

4、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。纤维分解菌和产甲烷菌，在纤维分解菌和产甲烷菌，在3日龄的犊牛瘤胃内已存在日龄的犊牛瘤胃内已存在，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

5、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。原虫种群可在约原虫种群可在约8周龄时犊牛瘤胃内的周龄时犊牛瘤胃内的pH值稳定后建立起来值稳定后建立起来（Roy等，1980）2021/6/168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

6、行，瘤胃的代谢能力也越强（Anderson等，1986）。知识点知识点2021/6/1695. 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 202

7、1/6/1610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

8、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2021/6/1611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；E

9、ntodinionorphs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2021/6/1612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2021/6/1613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

10、生物的种类知识点知识点2021/6/1614二、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 2021/6/1615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2021/6/16162021/6/1617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

11、 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% 2021/6/1618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

12、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2021/6/1619三、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 2021/6/1620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

13、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2021/6/1621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.2021/6/

14、1622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,19792021/6/1623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NH

15、3,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2021/6/1624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 2021/6/1625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

16、.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)2021/6/1626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2021/6/1627四、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

17、.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2021/6/1628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

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2021/6/1629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 77.60.1