پديد آورندگان :
هرسيني شاكرمي، مريم دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي خوزستان - دانشكده علوم دامي و صنايع غذايي - گروه علوم دامي , محمدآبادي، طاهره دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي خوزستان - دانشكده علوم دامي و صنايع غذايي - گروه علوم دامي , معتمدي، حسين دانشگاه شهيد چمران اهواز - دانشكده علوم - گروه زيست شناسي , ساري، محسن دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي خوزستان - دانشكده علوم دامي و صنايع غذايي - گروه علوم دامي , تيموري يانسري، اسداله دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي ساري - دانشكده علوم دامي و شيلات - گروه علوم دامي
كليدواژه :
اسب , باكتري سلولوليتيك , تخمير , قابليت هضم , كاه گندم
چكيده فارسي :
سابقه و هدف؛ مواد ليگنو سلولزي در جيره نشخواركنندگان از اهميت بالايي برخوردار بوده و به دليل مقرون به صرفه بودن و اثر بر عملكرد بهينه شكمبه و سلامت آن در جيره نشخواركنندگان گنجانده مي‌شوند. گرچه اين تركيبات توسط بسياري از ميكروب‌هاي شكمبه قابل تخمير مي‌باشند، ولي وجود پروتئين، فيبر و ساير مواد مغذي با منشا خوراكي در مدفوع نشان مي‌دهد كه اكوسيستم شكمبه براي هضم خوراك خورده شده كارايي بالايي ندارد. بنابراين دستكاري شكمبه جهت بالا بردن اين كارايي ضروري به نظر مي‌رسد. لذا اين پژوهش با هدف بهينه سازي شرايط رشد باكتري‌هاي سلولوليتيك جدا شده از دستگاه گوارش اسب و اثر انتقال آنها به شيرابه شكمبه بر فراسنجه‌هاي توليد گاز و گوارش پذيري كاه گندم در شرايط برون تني انجام پذيرفت.
مواد و روش‌ها؛ اين پژوهش در شرايط آزمايشگاهي و در قالب طرح كاملا تصادفي انجام شد. باكتري‌هاي سلولوليتيك جداشده از دستگاه گوارش اسب شامل Paenibacillus polymyxa L11، Paenibacillus polymyxa L12، Enterobacter cloacae L2 و Escherichia coli Z2 بودند. ابتدا بهينه‌سازي دما و pH براي رشد و توليد آنزيم اين باكتري‌ها در دو دماي 25 و 39 درجه سانتي-گراد و سه pH 2/5، 7/5 و 2/6 انجام پذيرفت. سپس با انتقال اين باكتري‌ها به شيرابه شكمبه، فرانسجه‌هاي توليد گاز و قابليت هضم آزمايشگاهي كاه گندم به ترتيب با استفاده از دو تكنيك توليد گاز و هضم دو مرحله‌اي مورد بررسي قرار گرفتند. به اين منظور از چهار راس گوسفند مايع شكمبه گرفته شد، در هر دو تكنيك مايع شكمبه با باكتري‌هاي مورد نظر تلقيح و با كاه گندم انكوبه گرديد.
يافته‌ها: نتايج نشان داد كه جدايه Paenibacillus polymyxa L12 بهترين رشد را در دماي 39 درجه سانتي‌گراد و pH 2/5 و بيشترين فعاليت آنزيمي را در دماي 39 درجه با pH 7/5 و در زمان 24 ساعت داشت. دما و pH بهينه براي رشدPaenibacillus polymyxa L11 و Enterobacter cloacae L2 به ترتيب 39 درجه سانتي‌گراد و 2/6 بود. اين دو باكتري بيشترين فعاليت آنزيمي را در دماي 39 درجه سانتي‌گراد و pH 2/6 به ترتيب در زمان‌هاي 24 و 48 ساعت از خود نشان دادند. Escherichia coli Z2 نيز بيشترينگاز كاه گندم، افزايش ماده آلي واقعا هضم شده، افزايش بيومس و راندمان بيومس ميكروبي شدند (05/0P<). بيشترين و كمترين پتانسيل گاز توليدي به ترتيب به تيمار شاهد (79/59 ميلي ليتر) و تيمار Z2 (00/52 ميلي ليتر) اختصاص داشت. بيشترين و كمترين مقدار ماده آلي واقعا هضم شده به ترتيب مربوط به تيمار L11 (4/284 ميلي‌گرم) و تيمار شاهد (1/266 ميلي‌گرم) بود. بين ضريب تفكيك، بيومس ميكروبي و راندمان بيومس ميكروبي تيمارهاي باكتريايي اختلاف معني‌داري وجود نداشت (05/0P>)، ولي همگي بيشتر از تيمار شاهد بودند. تيمارL11 داراي بالاترين قابليت هضم ماده خشك (73/50 درصد)، ماده آلي (39/49 درصد)، فيبر نامحلول در شوينده خنثي (69/47 درصد) و اسيدي (55/35 درصد) بود. تيمار شاهد داراي كمترين قابليت هضم ماده خشك(83/38 درصد)، ماده آلي (76/37 درصد) و فيبر نامحلول در شوينده خنثي (56/34 درصد) بود. ولي بين قابليت هضم فيبر نامحلول در شوينده اسيدي تيمارهاي L12، L2 و Z2 با تيمار شاهد اختلاف معني‌داري وجود نداشت (05/0P>).
نتيجه گيري: به طور كلي دما وpH بررشد و توليد آنزيم جدايه‌ها تاثير گذار بود. همه آنها در دماي 39 درجه سانتي‌گراد كه دماي مطلوب شكمبه است بهتر ازدماي 25 درجه رشد كرده و فعاليت آنزيمي بيشتري داشتند.اين باكتري‌ها توانستند تخمير شكمبه‌اي و قابليت هضم مواد مغذي كاه را در شرايط آزمايشگاهي بهبود بخشند. در تيمارهاي باكتريايي مسير تخمير به سمت توليد گاز كمتر و پروتئين ميكروبي بيشتر پيش رفت و قابليت هضم مواد مغذي در اين تيمارها افزايش يافت.
چكيده لاتين :
Background and objectives: Lignocellulosic material is important in ruminant rations and because of its cost-effectiveness and effect on optimum rumen performance and its health included in ruminant rations. Although these compounds can be fermentable by many rumen microbes, the presence of proteins, fibers and other edible source nutrients in the feces shows that the rumen ecosystem does not have high efficacy for digestion. That’s way, it seems necessary, the manipulation of the rumen to increase of this performance. Therefore, this study was carried out with the aim of the investigation of optimization growth of cellulolytic bacteria isolated from gastrointestinal tract of Arabian horse and the effect of transferring to the rumen fluid on the in vitro parameters of gas production and digestibility of wheat straw.
Materials and methods: This research was conducted in vitro based on a completely randomized design. The cellulolytic bacteria isolated from the gastrointestinal tract include Paenibacillus polymyxa L11, Paenibacillus polymyxa L12, Enterobacter cloacae L2, and Escherichia coli Z2. At first, optimization of temperature and pH for growth and production of the enzymes of these bacteria was carried out at two temperatures of 25°C and 39°C and three pH level of 2.5, 7.5 and 6.2. In the next step, these bacteria were transferred to the rumen fluid and gas production parameters and in vitro digestibility of wheat straw were investigated using gas production techniques and two step digestion, respectively. For this purpose, rumen fluid was taken from four sheep. In both methods, rumen fluid was inoculated with bacteria and incubated with wheat straw.
Results: The results showed that Paenibacillus polymyxa L12 had the best growth at 39°C and pH 5.2 and had the highest enzyme activity at 39°C, pH 5.7 and 24 hours. The optimum temperature and pH for growth of Paenibacillus polymyxa L11 and Enterobacter cloacae L2 were 39°C and 6.2. These two bacteria exhibited the highest enzymatic activity at 39°C and pH 6.2, at 24 and 48 hours, respectively. Escherichia coli Z2 showed the highest growth at 39°C and pH 6.2, but the most enzymatic activity of this bacterium was 39°C, pH 5.2 and 48 hours. The isolates reduced the gas production of wheat straw, increased truly degraded organic matter, microbial biomass and microbial biomass efficiency (P<0.05). The highest and lowest potential of gas production was allocated to control and Escherichia coli Z2 treatments, respectively. The lowest and highest amount of truly degraded organic matter was related to the control and Paenibacillus polymyxa L11 treatment, respectively. There was no significant difference between partitioning factor, microbial biomass and microbial biomass efficiency of bacterial treatments (P>0.05), but they were more than control. Paenibacillus polymyxa L11 has the highest digestibility of dry matter, organic matter, neutral detergent fiber and acid detergent fiber. The control had the least digestibility of dry matter, organic matter and neutral detergent fiber. There was no significant difference for digestibility of acid detergent fiber among Paenibacillus polymyxa L12, Enterobacter cloacae L2 and Escherichia coli Z2 treatments and control (P>0.05).
Conclusion: Generally, temperature and pH had an effect on the growth and production of enzymes of isolates. All isolates grew at a temperature of 39 °C, which is the optimal temperature of the rumen, better than 25°C and had more enzymatic activity at 39°C. These bacteria were able to improve rumen fermentation and in vitro digestibility of wheat straw. In the bacterial treatments, the fermentation pathway went towards producing less gas and more microbial protein, and the digestibility of nutrients in these treatments increased.
