تأثیر مخلوط آنزیمی بر فراسنجه‌های تخمیری برخی از محصولات فرعی کشاورزی در آزمایش تولید گاز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دپارتمان کشاورزی، دانشکده فنی و کشاورزی شهریار، دانشگاه فنی و حرفه ای استان تهران، ایران

2 پژوهشکده کشاورزی، پزشکی و صنعتی کرج. پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای. سازمان انرژی اتمی ایران.

3 گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

4 گروه علوم دامی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

سابقه و هدف
افزایش جمعیت دامی منجر به کمبود منابع خوراکی و رقابت بین انسان و دام شده است. این مشکلات باعث افزایش توجه به استفاده از محصولات فرعی کشاورزی در تغذیه دام شده است. اما اکثر ضایعات کشاورزی به دلیل وجود ترکیبات لیگنوسلولزی و متابولیت‌های ثانویه ارزش غذایی اندکی دارند. در چنین شرایطی از روش‌های مختلف فرآوری و همچنین ترکیبات مختلف آنزیمی برای بهبود ارزش غذایی این محصولات استفاده می‌شود. هدف از این مطالعه تعیین ترکیب شیمیایی محصولات فرعی کشاورزی شامل پوسته سویا حاوی دانه، پوسته سویا فاقد دانه، پوسته نرم پسته و تفاله چغندر قند و بررسی تاثیر یک مخلوط آنزیمی بر فراسنجه‌های تخمیری این محصولات فرعی در آزمایش تولید گاز است.
مواد و روش‌ها
در آزمایشگاه پوسته سویا به دو بخش تقسیم شد و برای تهیه پوسته سویای فاقد دانه از جریان باد در آزمایشگاه استفاده شد. مقدار پروتئین خام، دیواره سلولی، عصاره اتری، لیگنین و ماده آلی مواد خوراکی مورد بررسی با استفاده از روش‌های استاندارد اندازه‌گیری شد. مقدار انرژی قابل متابولیسم، ماده آلی قابل هضم و اسیدهای چرب فرار با استفاده از معادلات مربوطه محاسبه شدند. برای انجام آزمایش تولید گاز 200 میلی‌گرم از محصولات فرعی مورد مطالعه به همراه یک مخلوط آنزیمی در سرنگ‌های شیشه‌ای 100 میلی لیتری ریخته و به آن محیط کشت حاوی مایع شکمبه به میزان 30 میلی‌لیتر اضافه شد و در حمام آب گرم 39 درجه سانتی‌گراد قرار گرفتند. مخلوط آنزیمی با نام تجاری ناتوزیم به مقدار 05/0 درصد برای تیمار محصولات فرعی استفاده شد. مقدار تولید گاز در طی ساعات 2، 4، 8 ،12، 24، 48، 72، 96 و 120 اندازه‌گیری شد. نتایج در قالب طرح کاملاً تصادفی آنالیز شد.
یافته‌ها
بیشترین مقدار پروتئین خام در پوسته سویای دارای دانه (49/20 درصد ماده خشک) و بیشترین مقدار لیگنین در پوسته نرم پسته (55/8 درصد ماده خشک) مشاهده شد. پوسته نرم پسته و تفاله چغدر قند دارای مقدار کربوهیدرات‌های غیر الیافی بالایی در مقایسه با دو نوع پوسته سویای مورد بررسی بودند. آنزیم مورد استفاده بر اساس دز پیشنهادی تأثیری بر مقدار گاز تولیدی در ساعات مختلف، مقدار تولید گاز تجمعی و نرخ تولید گاز نداشت. همچنین آنزیم تأثیری بر مقدار ماده آلی قابل هضم، انرژی متابولیسمی و اسیدهای چرب فرار نداشت.
نتیجه‌گیری
پوسته پسته و تفاله چغندر قند مقادیر زیادی کربوهیدرات غیرفیبری دارند و پوسته سویا و تفاله چغندر قند مقادیر اندکی لیگنین دارند. استفاده از آنزیم در دز پبشنهادی تأثیری بر پارامترهای تخمیری، ماده آلی قابل هضم، انرژی متابولیسمی و کل اسیدهای چرب فرار نداشت.

کلمات کلیدی: آنزیم، اسید چرب فرار، تولید گاز، محصولات فرعی کشاورزی

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of an enzyme mixture on in vitro digestibility of some by products

نویسندگان [English]

  • samaneh ghasemi 1
  • mehdi behgar 2
  • reza valizadeh 3
  • abbas ali naserian 4
1 Department of agriculture, faculty of shahryar, Tehran branch, Technical and Vocational University, Tehran, Iran
2 Nuclear Science & Technology research institute, P. O. Box 31485-498, Karaj, Iran
3 Animal science department, agriculture faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
4 Animal science department, agriculture faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
چکیده [English]

Effects of an enzyme mixture on in vitro digestibility of some by products
Abstract
Background and objective
Increasing of livestock population has resulted in shortage of feed sources and competition between humans and animals. These problems have led to increasing concern in using by-products in animal feeding. But, most by-products have a low nutritional value due to the presence of high concentrations of lignocellulosic compounds and intermediate metabolites. In such a situation, a good solution is to use different processing methods to increase the nutritional value of these compounds or to use commercial enzyme mixture in animal fed. The aim of this study was to determine chemical composition of some agricultural by-product and also to the test the effect of a commercial enzyme mixture on their in vitro fermentation characteristic using gas production technique.

Material and methods
Soybean hull was provided from a soybean processing factory and pistachio hull and sugar beet pulp were provided from a local farm. In the laboratory soybean hull divided in to batch and one of them was under wind blowing separate soybean hull from cracked bean to produce bean-free soy hull. All samples were analyzed in duplicate for kjeldahl nitrogen, organic matter, neutral detergent fiber and acid detergent fiber. Gas production test was performed and metabolisable energy, digestible organic matter and volatile fatty acids were estimated. About 200 mg of each were incubated in 100 ml glass syringes and 30 ml of incubation liquid were added and were incubated in 39 C° water bath. The amount of enzyme was 0.05 %. The gas production was measured in 2, 4, 8, 12, 24, 48, 72, 96, 120h. The results were analyzed in completely randomized design.
Results
Greatest content of crude protein and lignin were measured in soybean hull (20.49 % of Dry Matter) and pistachio hull (8.55 % of Dry matter), respectively. High amount of non-fiber carbohydrate were noted in pistachio hull and sugar beet pulp. Enzyme had no effect on gas production in different hours, cumulative gas production, and the rate of gas production, organic matter digestibility, metabolisable energy and volatile fatty acids.

Conclusion
Pistachio hull and sugar beet pulp had a large amount of non-fibrous carbohydrates and both soybean hull and sugar beet pulp had a small amount of lignin. Appling enzyme in the recommended dose did not have any effect on the fermentation parameters, digestible organic matter, metabolisable energy and chort chain fatty acids. For future studies, using higher doses of the enzyme mixture and different times of enzyme application be suggested.

Key words: By products, exogenous Enzyme, Gas production, Volatile fatty acid.

کلیدواژه‌ها [English]

  • By products
  • exogenous Enzyme
  • gas production
  • Volatile fatty acid
  1.  Agricultural Statistics. 2017. Ministry of Agricultural Jihad Department of Statistics and Information. (In Persian).

    1. Almaraz, I., González, S. S., Pinos-Rodríguez, J. M. and Miranda, L. A. 2010. Effects of exogenous fibrolytic enzymes on in sacco and in vitro degradation of diets and on growth performance of lambs. Italian Journal of Animal Science. 9: 2.
    2. Association of Official Analytical Chemists (AOAC). 1999. Official Method of Analysis. 16th ed Assoc. Office Anal. Chem.,Washington, DC.
    3. Bayashi, M., Funane, K., Ueyama, H., Ohya, S., Tanaka, M. and Kato, Y. 1993. Sugar composition of beet pulp polysaccharides and their enzymatic hydrolysis. Bioscience. Biotechnology and Biochemistry. 57(6): 998-1000.
    4. Beauchemin, K.A., Rode, L.M. and Sewalt, V.H. 1995. Fibrolytic enzymes increase fiber digestibility and growth rate of steers fed dry forages. Canadian Journal of Animal Science. 75: 641-644.
    5. Bowman, G. 2001. Digestion, ruminal pH, salivation, and feeding behaviour of lactating dairy cows fed a diet supplemented with fibrolytic enzymes. M.Sc. Thesis, Univ. of British Colombia. Vancouver. BC.
    6. Colombatto, D., Mould, F.L., Bhat, M.K. and Owen, E. 2002. The effect of fibrolytic enzyme application on rate and extent of alfalfa stem fermentation, assessed in vitro. Proceeding of British Society of Animal Production. 209Pp.
    7. Colombatto, D., Mould, F. L., Bhat, M. K. and Owen, E. 2003. Use of fibrolytic enzymes to improve the nutritive value of ruminant diets. A biochemical and in vitro rumen degradation assessment. Journal of Animal Feed Science and Technology. 107: 201-209.
    8. Dong, Y., Bae, H. D., McAllister, T. A., Mathison, G. W.  and Cheng, K. J. 1999. The effect of exogenous fibrolytic enzymes, a-bromoethanesulfonate and monensin on digestibility of grass hay and methane production in the Rusitec. Canadian Journal of Animal Science. 79: 491-498.
    9. Eun, J. S., Beauchemin, K. A. and Schulze, H. 2007. Use of exogenous fibrolytic enzymes to enhance in vitro fermentation of alfalfa hay and corn silage. Journal of Dairy Science. 76: 3523-3535.
    10. Feng, P., Hunt, C. W., Pritchard, G. T. and Julien, W. E. 1996. Effect of enzyme preparations on in situ and in vitro digestive characteristics of mature cool-season grass forage in beef steers. Journal of Animal Science. 74: 1349-1357.
    11. Ghasemi, S., Naserian, A. A. and Valizadeh, R. 2007. Effect of a commercial enzyme blend on degradability and gas production of alfalfa hay and performance of lactating cows in the first stage of lactation. Agricultural Journal of Sciences and Technology. 20 (5):179-189. (In Persian).
    12. Gemeda, B.S., Hassen, A. and Odongo, N.E. 2014. Effect of fibrolytic enzyme products at different levels on in vitro ruminal fermentation of low quality feeds and total mixed ration. Journal of Animal and Plant Sciences. 24(5): 1293-1302.
    13. Getachew, G., Makkar, H.P.S. and Becker, K. 2002. Tropical browses: contents of phenolic compounds, in vitro gas production and stoichiometric relationship between short chain fatty acid and in vitro gas production. Journal of Agricultural Science. 139(3): 341-352.
    14. Giraldo, L.A., Tejido, M.L., Ranilla, M.J. and Carro, M. D. 2008. Effects of exogenous fibrolytic enzymes on in vitro ruminal fermentation of substrates with different forage: concentrate ratios. Journal of Animal Feed Science and Technology. 141: 306-325.
    15. Hristov, A.N., Rode, L.M., Beauchemin, K.A. and Wuerfel, R. L. 1996. Effect of a commercial enzyme preparation on barley silage in vitro and in sacco dry matter degradability. Proceeding of the Western Section American Society of Animal Science. Rapid City. South Dakota. 47: 282-284.
    16. Ipharraguerre, I.R. and Clark, J.H. 2003. Soyhulls as an Alternative Feed for Lactating Dairy Cows: A Review. Journal of Dairy Science. 86: 1052-1073.
    17. Jalilvand, G., Odongo, N.E., López, S., Nase -rian, A., Valizadeh, R., Eftekhar Shahrodi, F., Kebreab E. and France, J. 2008. Effects of different levels of an enzyme mixture on in vitro gas production parameters of contrasting forages. Journal of Animal Feed Science and Technology. 146: 289-301.
    18. Liu H.M. and Li, H. Y. 2017. Application and Conversion of Soybean Hulls. In: Kasai M, ed. Soybean - The Basis of Yield, Biomass and Productivity. In Tech. 111-132.
    19. Mao, H. L., Wu, C. H., Wang, J. K. and Liu, J. X. 2013. Synergistic effect of Cellulase and Xylanase on in vitro rumen fermentation and microbial population with rice straw as substrate. Journal of Animal Nutrition and Feed Technology. 13: 478-488.
    20. Menke K. H., Raab, L., Salewski, A., Steingass, H., Fritz, D. and Schneider, W. 1979. The estimation of the digestibility and metabolisable energy content of ruminant feedingstuffs from the gas production when they are incubated with rumen liquor. Journal of Animal Science. 93(1): 217-222.
    21. Menke, K. H. and Steingass, H. 1988. Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analyses and gas production using rumen fluid. Animal Research Development. 28(3): 7-55.
    22. Mohammadi Moghadaam, T., Seyed, M. A. Razavi, Malekzadegan, F. and Shaker Ardekani, A. 2009. Chemical composition and rheological characterization of pistachio green hull's marmalade. Journal of Texture Studies. 40: 390-405.
    23. National Research Council (NRC). 2001. Nutrient Requirements of Dairy Cattle. 7th rev. ed. National Academic Press, Washington, DC.
    24. Rode, L.M., Yang, W.Z. and Beauchemin, K.A. 1999. Fibrolytic enzyme supplements for dairy cows in early lactation. Journal of Dairy Science. 82: 2121-2126.
    25. Statistical Analysis System. 2001. SAS/STAT User's Guide: Version 9. 1. SAS Institute Inc., Cary, North Carolina.
    26. Sujani, S., Pathirana, I.N., Seresinhe, R.T. and Dassanayaka, K.B. 2016. In vitro effects of exogenous fibrolytic enzymes on rumen. fermentation of wild guinea grass (Panicum maximum). Iranian Journal of Applied Animal Science. 6(2): 303-308.
    27. Van Soest, P.J., Robertson, J.B. and Lewis, B.A. 1991. Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber and non-starch polysaccharides in ration to animal nutrition. Journal of Dairy Science. 74: 3583-3597.
    28. Wallace, R. J., Wallace, A., McKain, N., Nsereko, V.L. and Hartnell, G. F. 2001. Influence of supplementary fibrolytic enzymes on the fermentation of corn and grass silages by mixed ruminal microorganis in vitro. Journal of Animal Science. 79: 1905-1916.
    29. Wang, Y., McAllister, T.A., Rode, L. M., Beauchemin, K. A., Morgavi, D.P., Nsereko, V.L., Iwaasa, A.D. and Yang, W. 2001. Effects of an exogenous enzyme preparation on microbial protein synthesis, enzyme activity and attachment to feed in the Rumen Simulation Technique (Rusitec). British Journal of Nutrition. 85: 325-332.