Muhammad Umar Yaqoob; Jia Hou;Li Zhe;Yingying Qi;Peng Wu;Xiangde Zhu;Xiaoli Cao;Zhefeng Li
Animal Bioscience
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제37권2호
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pp.161-172
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2024
For sustainable development, better performance, and less gas pollution during rumen fermentation, there is a need to find a green and safe feed additive for ruminants. Cysteamine (CS) is a biological compound naturally produced in mammalian cells. It is widely used as a growth promoter in ruminants because of its ability to control hormone secretions. It mainly controls the circulating concentration of somatostatin and enhances growth hormone production, leading to improved growth performance. CS modulates the rumen fermentation process in a way beneficial for the animals and environment, leading to less methane production and nutrients loss. Another beneficial effect of using CS is that it improves the availability of nutrients to the animals and enhances their absorption. CS also works as an antioxidant and protects the cells from oxidative damage. In addition, CS has no adverse effects on bacterial and fungal alpha diversity in ruminants. Dietary supplementation of CS enhances the population of beneficial microorganisms. Still, no data is available on the use of CS on reproductive performance in ruminants, so there is a need to evaluate the effects of using CS in breeding animals for an extended period. In this review, the action mode of CS was updated according to recently published data to highlight the beneficial effects of using CS in ruminants.
본 연구에서는 유입수의 변동이 심하고 전문가가 부재한 환경인 선박에서 발생하는 오수의 효과적인 처리를 위하여 RCM공법을 선박오수처리장치에 적용하는 실험실 규모의 실험을 수행하였다. 질소 인의 고도처리 효율과 선박이라는 특수환경과의 접목성을 검토한 결과 RCM공정에 유효미생물을 주입하는 방법은 선박환경에 적합한 것으로 평가되었다. 또한 RCM공정은 활성슬러지 공정에서 배출되는 슬러지는 배출시키지 않고 슬러지액화분해조(SDC)에서 재분해하여 순환함으로써, 최근 해양투기가 금지됨으로 인해 문제가 되고 있는 슬러지의 발생량을 최소한으로 하여 친환경적인 수처리가 가능하다. 복합미생물제제 주입 후 미생물 관찰결과 고도처리에 유리한 미생물종의 출현을 확인하였으며 이들의 상호기작으로 질소 인의 처리에 도움을 주어 처리효율이 높은것이라 판단된다. 유기물 제거효율 실험결과 $BOD_5$, CODcr T-N, T-P의 처리효율이 각각 96, 97, 78, 81.68 %로 나타나 Membrane이나 Filter없이도 강화되어가는 해양오염기준을 충족시킬 수 있는 공정으로 판단된다.
The objective of this work was to isolate a microorganism, able to produce high lactate dehydrogenase (LDH) activity, for use as a microbial feed additive. The LDH is an important enzyme for lactate conversion in the rumen, thereby possibly overcoming lactic acidosis owing to sudden increases of cereal in the diets of ruminants. In the present study, various bacterial strains were screened from a variety of environments. Among the isolated microorganisms, strain FFy 111-1 isolated from a Korean traditional fermented vegetable food called Kimchi showed the highest enzyme activity, along with retaining strong enzyme activity even in rumen fluid in vitro. Based on morphological and biochemical characteristics as well as compositions of cellular fatty acids plus API analyses, this strain was identified as Lactobacillus sp. The optimum temperature and pH for growth were found to be 30$^{\circ}C$ and pH 6.5, respectively. A maximum cell growth of 2.2 at $A_{650}$ together with LDH activity of 2.08 U per mL was achieved after 24 h of incubation. Initial characterization of FFy 111-1 suggested that it could be a potential candidate for use as a direct-fed microbial in the ruminant animals.
Song, Man-K.;Li, Xiang-Z.;Oh, Young-K.;Lee, Chang-Kyu;Hyun, Y.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제24권1호
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pp.130-136
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2011
Methane is known to be one of the major greenhouse gases. On a global scale, livestock farming may contribute 18% of total greenhouse gas emissions. Though methane contribution is less than 2% of all the factors leading to global warming, it plays an important role because it is 21 times more effective than carbon dioxide. Methane emission is a direct result of the fermentation process performed by ruminal microorganisms and, in particular, the archael methanogens. Reducing methane emission would benefit both ruminant production and the environment. Methane generation can be reduced by electron-sink metabolic pathways to dispose of the reducing moieties. An alternative way for methane control in the rumen is to apply inhibitors against methanogens. Generating methane from manure has considerable merit because it appears to offer at least a partial solution to two pressing problems-environmental crisis and energy shortage. An obvious benefit from methane production is the energy value of the gas itself. Control of methane emission by rumen microbes in Korea has mainly been focused on application of various chemicals, such as BES and PMDI, that inhibit the growth and activity of methanogens in the rumen. Alternatives were to apply long-chain polyunsaturated fatty acids and oils with or without organic acids (malate and fumarate). The results for trials with methane reducing agents and the situation of biogas production industries and a typical biogas plant in Korea will be introduced here.
This study was designed to investigate the effect of grape pomace powder (GPP), mangosteen peel powder (MPP) and monensin on feed intake, nutrients digestibility, microorganisms, rumen fermentation characteristic, microbial protein synthesis and nitrogen balance in dairy steers. Four, rumen fistulated dairy steers with initial body weight (BW) of $220{\pm}15kg$ were randomly assigned according to a $4{\times}4$ Latin square design to receive four treatments. The treatments were as follows: T1 = control, T2 = supplementation with monensin at 33 mg/kg diet, T3 = supplementation with GPP at 2% of dry matter intake, and T4 = supplementation with MPP at 30 g/kg diet. The steers were offered the concentrate diet at 0.2% BW and 3% urea treated rice straw (UTRS) was fed ad libitum. It was found that GPP supplemented group had higher UTRS intake and nutrient digestibility in terms of neutral detergent fiber and acid detergent fiber than those in control group (p<0.05). Ammonia nitrogen ($NH_3-N$) and blood urea-nitrogen concentration were higher in monensin, GPP and MPP supplemented groups (p<0.05). Total volatile fatty acids and propionate in the GPP group were higher than those in the control group (p<0.05) while acetate concentration, and acetate to propionate ratio were decreased (p<0.01) when steers were supplemented with GPP, monensin, and MPP, respectively. Moreover, protozoal populations in GPP, MPP, and monensin supplementation were significantly lower than those in the control group (p<0.05), while cellulolytic bacterial population was significantly higher in the control group (p<0.05). Nitrogen retention, microbial crude protein and efficiency of microbial nitrogen synthesis were found significantly higher in steers that received GPP (p<0.05). Based on this study it could be concluded that the GPP has potential as an alternative feed supplement in concentrate diets which can result in improved rumen fermentation efficiency, digestibility and microbial protein synthesis in steers fed on treated rice straw.
Two experiments were conducted to investigate the effects of disodium fumarate on the in vitro rumen fermentation profiles of different substrates and microbial communities. In experiment 1, nine diets (high-forage diet (forage:concentrate, e.g. F:C = 7:3, DM basis), medium-forage diet (F:C = 5:5, DM basis), low-forage diet(F:C = 1:9, DM basis), cracked corn, cracked wheat, soluble starch, tall elata (Festuca elata), perennial ryegrass and rice straw) were fermented in vitro by rumen microorganisms from local goats. The results showed that during 24 h incubations, for all substrates, disodium fumarate increased (p<0.05) the gas production, and tended to increase (p<0.10) the acetate, propionate and total VFA concentration and decrease the ratio of acetate to propionate, whereas no treatment effect was observed for the lactate concentration. The apparent DM loss for tall elata, perennial ryegrass and rice straw increased (p<0.05) with the addition of disodium fumarate. With the exception of tall elata, perennial ryegrass and rice straw, disodium fumarate addition increased the final pH (p<0.05) for all substrates. In experiment 2, three substrates (a high-forage diet, a medium-forage diet and a high concentrate diet) were fermented by mixed rumen microbes in vitro. A polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) technique was applied to compare microbial DNA fingerprints between substrates at the end of 24 h incubation. The results showed that when Festuca elata was used as substrate, the control and disodium fumarate treatments had similar DGGE profiles, with their similarities higher than 96%. As the ratio of concentrate increased, however, the similarities in DGGE profiles decreased between the control and disodium fumarate treatment. Overall, these results suggest that disodium fumarate is effective in increasing the pH and gas production for the diets differing in forage: concentrate ratio, grain cereals and soluble starch, and in increasing dry matter loss for the forages (tall elata, perennial ryegrass and rice straw) in vitro, whereas its effect on changes of ruminal microbial community may largely depend on the general nature of the substrate.
지구상에는 약 5,400여 종의 포유동물이 있고 그 중 약 1,000여 종은 풀을 뜯어 먹고 사는 초식동물이다. 초식동물 중에서 약 250여 종이 반추동물로 알려져 있다. 반추동물인 소와 양은 반추위에서 주로 발효가 일어나지만 비반추동물인 돼지와 사람은 맹장과 결장, 직장에서 주로 발효가 일어난다. 반추위 미생물의 종류와 우점도 Bacteroidetes 51%, Firmicutes 43% 존재하며, 사람의 대장미생물의 우점도Firmicutes 65%, Bacteroidetes 25%로 존재한다. 풀의 세포벽 구성성분은 미생물에 의해 분해, 발효에 의해 SCFA (short chain fatty acid)를 생성하게 되고 acetate, propionate, butyrate 생성비율은 60:25:15이다. 장내 primary butyrate transporter인 MCT1(monocarboxylatetransports-1)에 의해서 흡수된 butyrate는 SCFA receptor GPR43과 GPR41을 활성화시킨다. Butyrate는 강력한 anti-tumorigenic 기능을 가지고 있다. Butyrate는 다양한 cancer cell에 효과를 나타내며 세포내의 기능 조절에 기여하고, 암세포사멸을 유도하는 특성이 있다. Butyrate는 caspase의 활성화, HDAC (histone deacetylase) 활성을 억제하여apoptosis를 유도하고, p53 발현증가로 cell cycle arrest와 apoptosis를 유도한다. SCFA의 항 염증작용으로는 장 상피세포에서 IL-8 발현 감소, NO합성과 NF-${\kappa}B$ (nuclear factor ${\kappa}B$)의 활성을 억제하여 염증으로 인한 암 발생을 억제한다. Butyrate는 장 점막의 생리적 기능을 유지하는데 중요한 역할을 하며 IBD (inflammatory bowel disease) 치료법으로 이용되고 있다.
닭의 대장은 해부학적, 생리학적으로 돼지의 대장이나 소의 men과 다르다. 닭의 대장은 소의 men이나 돼지의 대장에 비교하여 잘 발달되어 있지 않다. 그러나 닭의 대장속에 있는 미생물군은 rumen 속의 것과 비슷하다. 특히 닭의 맹장속에는 많은 미생물이 있으며 이 미생물군은 나이, 사료, 성성숙의 정도, 항생제 사용 유무 등에 따라서 다양하게 나타난다. 단백질은 장내의 미생물 형성에 중요한 영양소이다. 닭에서 소장의 길이는 전장 길이의 65%를 차지하며 닭의 맹장은 8.1 %그리고 직장과 공장은 4.6 %를 차지한다. 소장 내에 분포하는 미생물 군은 현재까지 약 10%가 구명된 상태로서 나머지 90%에 대한 정보는 전무하다. 최근의 연구에 따르면 에너지, 저급지방산 (VFA)과 그리고 전해물질이 대장에서 약간씩 흡수되는 것으로 알려져 있다. 닭의 소장은 각종 효소등이 분비되어 소화가 일어나는 중추적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 앞으로도 많은 연구가 과당류 즉 sucrose thermal oligosaccharide caramel (STOP), fructooligosaccharides (FOS), mannanoligosaccharide (MOS), galactooligosaccharide (GOS) 그리고 isomaltooligosaccharides (IMO)등이 맹장과 대장내에서 어떻게 소화가 일어나는지에 관해서 집중되어야 한다. 과량의 섬유질 함량은 닭의 소화에 치명적일 수 있지만 적당량을 사료에 혼합하여 급여하면 소장의 길이와 함량을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
Seo, J.K.;Kim, M.H.;Yang, J.Y.;Kim, H.J.;Lee, C.H.;Kim, K.H.;Ha, Jong K.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제26권3호
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pp.358-365
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2013
A series of in vitro studies were carried out to determine i) the effects of enzyme and formaldehyde treatment on the degradation characteristics of carbohydrate and protein sources and on the synchronicity of these processes, and ii) the effects of synchronizing carbohydrate and protein supply on rumen fermentation and microbial protein synthesis (MPS) in in vitro experiments. Untreated corn (C) and enzyme-treated corn (EC) were combined with soy bean meal with (ES) and without (S) enzyme treatment or formaldehyde treatment (FS). Six experimental feeds (CS, CES, CFS, ECS, ECES and ECFS) with different synchrony indices were prepared. Highly synchronous diets had the greatest dry matter (DM) digestibility when untreated corn was used. However, the degree of synchronicity did not influence DM digestibility when EC was mixed with various soybean meals. At time points of 12 h and 24 h of incubation, EC-containing diets showed lower ammonia-N concentrations than those of C-containing diets, irrespective of the degree of synchronicity, indicating that more efficient utilization of ammonia-N for MPS was achieved by ruminal microorganisms when EC was offered as a carbohydrate source. Within C-containing treatments, the purine base concentration increased as the diets were more synchronized. This effect was not observed when EC was offered. There were significant effects on VFA concentration of both C and S treatments and their interactions. Similar to purine concentrations, total VFA production and individual VFA concentration in the groups containing EC as an energy source was higher than those of other groups (CS, CES and CFS). The results of the present study suggested that the availability of energy or the protein source are the most limiting factors for rumen fermentation and MPS, rather than the degree of synchronicity.
Fructo-oligosaccharides are found in many plants, such as onion, burdock and wheat. They are not well hydrolyzed by digestive enzymes in animals, but are peculiarly assimilated by Bifidobacterium and some useful bacteria. In our previous experiment (Kobayashi et al., 1987) it was suggested that they were effective in decreasing energy loss in the metabolism of dairy calves. In the present study, the effects of fructo-oligosaccharides on body weight, milk-yield and milk-components (fat, protein and solids-not-fat) were investigated in dairy cows. Lactating cows were fed a standard diet containing fructoligo saccharides at 18.70g, 9.35g and 0.0g (control) per 100kg body weight, day for three weeks. Neither treatments significantly affected any of the parameters examined. The fructo-oligosaccharides were assumed to be hydrolyzed by rumen microorganisms and hardly to affect the bacterium florae in the intestines of the lactating cows.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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