بررسی اثرات فراوری بیولوژیکی کاه گندم توسط قارچ آسپرژیلوس اوریزا بر فراسنجه های تخمیر شکمبه‌ای و تجزیه‌پذیری الیاف در نشخوارکنندگان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد تغذیه دام، گروه علوم دامی دانشگاه ارومیه، ایران

2 دانشیار ، گروه علوم دامی دانشگاه ارومیه، ایران،

3 استاد ،گروه علوم دامی دانشگاه ارومیه، ایران

4 گروه تحقیق و توسعه شرکت دانش بنیان کیمیادانش الوند

چکیده

سابقه و هدف: کمبود علوفه سبز و هزینه‌ی بالای خوراک‌های کنسانتره‌ای از جمله عوامل محدود کننده در صنعت تغذیه و تولید دام است. لذا نشخوارکنندگان از بقایای محصولات زراعی برای تغذیه استفاده می‌کنند. این باقی مانده‌های کشاورزی حاوی محتوای بالای دیواره سلولی و مقدار کم پروتئین و انرژی قابل متابولیسم هستند. جهت بهبود کیفیت این محصولات فرعی زراعی از فراوری‌های مختلفی استفاده می‌شود که از جمله آن‌ها می‌توان به فراوری‌های بیولوژیکی اشاره کرد. ثابت شده است که فراوری کاه‌ها با استفاده از قارچ‌ها سبب بهبود ارزش غذایی و تجزیه‌پذیری ترکیبات دیواره سلولی آن‌ها می‌شود. لذا این پژوهش جهت بررسی اثر قارچ آسپرژیلوس اوریزا بر ترکیب شیمیایی، حجم گاز تولیدی، تجزیه‌پذیری و مقدار اسیدهای چرب فرار تولیدی کاه گندم انجام شد.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش از دو روش کشت مایع و کشت جامد قارچی برای فراوری کاه گندم استفاده شد. محتویات قارچی به درون شیشه‌های حاوی کاه گندم استریل شده منقل و به مدت 25روز در دمای 26 درجه سانتی گراد نگهداری شدند. محتویات درون شیشه‌ها پس از 25روز خشک و آسیاب گردید و برای آزمایشات بعدی نظیر تعیین ترکیب شیمیایی، حجم گاز تولیدی، تجزیه پذیری ماده خشک، تجزیه پذیری الیاف نامحلول در شوینده خنثی و مقدار اسیدهای چرب فرار تولیدی مورد استفاده قرار گرفت.
یافته‌ها: فراوری با قارچ آسپرژیلوس اوریزا سبب کاهش ماده خشک، ماده آلی، الیاف نامحلول در شوینده خنثی و الیاف گوارش ناپذیری نامحلول در شوینده خنثی شد و توانست مقدار پروتئین را به‌طور چشمگیری افزایش دهد به‌گونه‌ای که کشت جامد سبب افزایش پروتئین از 94/2 درصد به 86/5 درصد شد. فراوری کاه گندم به روش کشت جامد و کشت مایع سبب افزایش حجم گاز تولیدی طی 144ساعت انکوباسیون به ترتیب از 92/267 به 50/327 و 98/338 میلی لیتر به ازای هر گرم ماده خشک گردید. فراوری توانست مقدار انرژی قابل متابولیسم و مقدار قابلیت هضم ماده خشک کاه را افزایش دهد و بیشترین مقدار انرژی قابل متابولیسم در کاه گندم فراوری شده به روش کشت جامد مشاهده شد. تجزیه‌پذیری مؤثر ماده خشک در سطح 2درصد عبوری از شکمبه در کاه گندم فراوری‌شده به روش کشت جامد افزایش یافت. شاخص ارزش غذایی در هر دو تیمار در مقایسه با گروه شاهد افزایش یافت. تجزیه‌پذیری الیاف نامحلول در شوینده خنثی در کشت جامد تحت تأثیر فراوری قرار نگرفت اما کشت مایع سبب کاهش تجزیه‌پذیری شد. فراوری به هر دو روش کشت سبب افزایش مقدار کل اسیدهای چرب فرار تولیدی و نیتروژن آمونیاکی کاه گندم شد.
نتیجه‌گیری: فراروی کاه گندم با قارچ آسپرژیلوس اوریزا به روش کشت مایع و کشت جامد سبب بهبود برخی مؤلفه‌های تغذیه‌ای این محصول فرعی زراعی شد و با تاثیر بر مقدار الیاف نامحلول در شوینده خنثی و همچنین الیاف گوارش ناپذیر نامحلول در شوینده خنثی مشخص شد که مجموعه‌ی آنزیمی این قارچ توانایی هضم برخی ترکیبات لیگنینوسلولزی دیواره سلولی را دارد و چون کشت جامد در مقایسه با کشت مایع اثرات مفید چشمگیری را به جای گذاشت به طور کلی میتوان بیان کرد که استخراج مجموعه آنزیمی قارچ آسپرژیلوس اوریزای کشت یافته در محیط کشت جامد و تزریق آن به درون کاه گندم سبب بهبود ارزش تغذیه‌ای کاه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation the effects of biological processing of wheat straw by Aspergillus oryzae on rumen fermentation parameters and fiber degradability in ruminants

نویسندگان [English]

  • Maryam Donyadoust 1
  • Hamed KHalilvandi Behrouzyar 2
  • Rasoul Pirmohammadi 3
  • Maryam Donyadoust 4
1 M.Sc graduate, Department of Animal Sciences, Urmia University, Iran
2 Associate Professor, Department of Animal Sciences, Urmia University, Iran
3 Professor, Department of Animal Sciences, Urmia University, Iran
4 Research and Development Department, Kimiya Danesh Alvand Knowledge-Based Company, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Lack of green fodder and high cost of concentrated feed are among the limiting factors in the feed and livestock production industry. Therefore, ruminants use crop residues for feeding. These agricultural residues contain high cell wall content and low amounts of protein and metabolizable energy. To improve the quality of these by-products, various processes are used, including biological processes. Processing of straws using fungi has been shown to improve the nutritional value and degradability of their cell wall compounds. Therefore, this study was conducted to investigate the effect of Aspergillus oriza on chemical composition, volume of gas produced, degradability and the amount of volatile fatty acids produced by wheat straw.
Materials and methods: In this study, two methods of liquid culture and solid culture of fungus were used to process wheat straw. The fungal contents were transferred to jars containing sterilized wheat straw and stored at 26 ° C for 25 days. The contents of the jars were dried and ground after 25 days and used for further experiments such as chemical composition, gas volume, dry matter degradability, Neutral Detergent Fiber and the amount of volatile fatty acids produced.
Results: Processing with Aspergillus oryzae reduced dry matter, organic matter, Neutral Detergent Fiber and Indigestible neutral detergent fibers and was able to significantly increase the amount of protein so that solid culture increased protein by 2.94%. It was 5.86 percent. Processing of wheat straw by solid and liquid culture methods increased the volume of gas produced during 144 hours of incubation from 267.92 to 327.50 and 338.98 ml per gram of dry matter, respectively. Processing was able to increase the amount of Metabolisable energy and the amount of dry matter digestibility of straw and the highest amount of Metabolisable energy was observed in wheat straw processed by solid culture. The effective degradability of dry matter increased at the level of 2% passing through the rumen in wheat straw processed by solid culture method. Nutritional value index increased in both treatments compared to the control group. The degradability of Neutral Detergent Fiber was not affected by processing in solid culture but liquid culture reduced the degradability. Processing by both methods increased the total amount of volatile fatty acids produced and ammonia nitrogen of wheat straw.
Conclusion: Processing wheat straw by liquid and solid culture of Aspergillus oryzae improved some of the nutritional components of this crop and affected the amount of Neutral Detergent Fiber as well as insoluble Neutral Detergent Fiber. It has the ability to digest some lignin-cellulosic compounds in the cell wall, and since solid culture had significant beneficial effects compared to liquid culture, In general, it can be said that extracting the enzymatic complex of Aspergillus oryzae cultivar grown in solid culture medium and injecting it into wheat straw improves the nutritional value of straw.

کلیدواژه‌ها [English]

  • uNDF
  • Agricultural by-products
  • Fungal enzymes
  • Rumen Degradability

مراجع

Akinfemi, A. 2010. Nutritive value and in vitro gas production of fungal treated maize cobs. African Journal of Food, Agriculture, Nutrition and Development, 10(8): 25-38.
AOAC. 2000. Official methods of analysis. 17th ed. Association of Official Analytical Chemists. Washington, DC.
Ayaşan, T., Esen, S., Cabi, E., Eseceli, H. and Esen, V. 2020. Effect of arbuscular mycorrhizal inoculation on the quality and in vitro gas production of einkorn wheat straw. South African Journal of Animal Science, 50(3): 415-420. ‏
Begum, M.F. and Absar, N. 2009. Purification and characterization of intracellular cellulase from Aspergillus oryzae ITCC-4857.01. Mycobiology, 37(2): 121-127.
Coblentz, W.K. and Walgenbach, R.P. 2010. Fall growth, nutritive value, and estimation of total digestible nutrients for cereal-grain forages in the north-central United States. Journal of Animal Science, 88(1): 383-399.
Dashti Saridorgh, M., Ruzbehan, Y. and Shojaosadati, S. 2010. The Effect of Neuspora sitophila fungi on chemical composition, digestibility and degradability of sugar beet pulp. Iranian Journal of Animal Science, 40(4): 1-12. (In Persian).
Dehghani, M. 2001. Effect of Pleurotus sajor caju processing on digestibility and degradability of licorice pulp. M.Sc. Thesis, Shiraz University, Shiraz, Iran. 148p. (in Persian).
Ediriweera, S.S., Wijesundera, R.L.C., Nanayakkara, C.M. and Weerasena, O.V. 2015. Comparative study of growth and yield of edible mushrooms, Schizophyllum commune Fr., Auricularia polytricha (Mont.) Sacc. and Lentinus squarrosulus Mont. on lignocellulosic substrates. Mycosphere, 6(6): 760-765. ‏
El-Fallal, A.A., El-Dein, M.M.N., El-Maaty, H.M A. and Awad, F.F. 2020. Effect of Biologically treated wheat straw with white- rot fungi on performance, digestibility and oxidative status of Rabbits. Pakistan. Journal of Biological Sciences, PJBS, 23(12): 1551-1562. ‏
Fazaeli, H., Mahmodzadeh, H., Azizi, A., Jelan, Z.A., Liang, J.B., Rouzbehan, Y. and Osman, A. 2004. Nutritive value of wheat straw treated with Pleurotus fungi. Asian-australasian journal of Animal Sciences, 17(12): 1681-1688. ‏
Ghoorchi, T., Razavi, S., Behzad, H., Mehrabi, A. and Mastani, R. 2016. Effect of Trametes versicolor and Pleurotus ostreatus fungi on crude protein, NDF and ruminal degradability of dry matter and NDF of crops by-products. Animal Production Research, 5(3): 59-69. (In Persian).
Hu, H.L., Van den Brink, J., Gruben, B.S., Wösten, H.A.B., Gu, J.D. and De Vries, R.P. 2011. Improved enzyme production by co-cultivation of Aspergillus niger and Aspergillus oryzae and with other fungi. International Biodeterioration and Biodegradation, 65(1): 248-252.
Khan, N.A. and Habib, G. 2012. Assessment of Grewia oppositifolia leaves as crude protein supplement to low-quality forage diets of sheep. Tropical Animal Health and Production, 44: 1375-1381.
Khan, N.A., Hussain, S., Ahmad, N., Alam, S., Bezabhi, M., Hendriks, W.H. and Cone, J.W. 2014. Improving the feeding value of straws with Pleurotus ostreatus. Animal Production Science, 55(2): 241- 245. ‏
Khonkhaeng, B. and Cherdthong, A. 2020. Improving nutritive value of purple field corn residue and rice straw by culturing with white-rot fungi. Journal of Fungi, 6(2): 69.
Komarek, A.R. 1994. U.S. Patent No. 5,370,007. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office. ‏
Kong, F., Lu, N., Liu, Y., Zhang, S., Jiang, H., Wang, H. and Li, S. 2021. Aspergillus oryzae and Aspergillus niger Co-Cultivation Extract Affects in Vitro Degradation, fermentation characteristics, and bacterial composition in a diet-specific manner. Animals, 11(5): 1248. ‏
Mahmoodmolai, M., Farsi, M., Naserian, A.A. and Malekzadeh, S. 2015. Evaluation of digestibility and chemical composition of bagasse processed with Pleurotus florida to produce animal feed. In: Proceedings of The first national conference on modern research in livestock science focused on environmental stress, 27-28 May, Birjand University, Birjand, Iran, pp. 761-764. (In Persian).
Menke, K.H., Raab, L., Salewski, A., Steingass, H., Fritz, D. and Schneider, W. 1979. The estimation of digestibility and metabolisable energy content of ruminant feedstuffs from the gas production when they incubated with rumen Liquor in vitro. The Journal of Agricultural Science, 92(1): 217-222.
Menke, K.H. and Staingass, H. 1988. Estimation of energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen fluid. Animal Research Development, 28(1): 7-55.
Metri, Y. and Warly, L. Suyitman. 2018. Biodegradation of lignin by white rot fungi (Pleurotus ostreatus) to decrease the fibre components in the palm midrib. Pakistan Journal of Nutrition, 17(2): 71-75.
Motamedi, R. 2019. Effects of fungal enzymes on iNDF content and plant cell wall digestibility parameters in ruminant’s feed. M.Sc. Thesis, Urmia university, urmia, Iran. 148p. (In Persian).
Nakhaei, S.H., Dehghani, M.R. and Jalilvand, G.H. 2014. Determination of nutritional value of common reed forage treated with oyster fungus with gas production and nylon bag methods. Journal of Animal Science Research, 26(4): 45-57. ( In Persian).
Nasehi, M., Torbatinejad, N.M., Zerehdaran, S. and Safaie, A.R. 2017. Effect of solid-state fermentation by oyster mushroom (Pleurotus Florida) on nutritive value of some agro by-products. Journal of Applied Animal Research, 45(1): 221-226.
Nayan, N., Sonnenberg, A.S., Hendriks, H.W. and Cone. J.W. 2018. Screening of white‐rot fungi for bioprocessing of wheat straw into ruminant feed. Journal of Applied Microbiology, 125(2): 468-479.
Niu, D., Zuo, S., Jiang, D., Tian, P., Zheng, M. and Xu, C. 2018. Treatment using white rot fungi changed the chemical composition of wheat straw and enhanced digestion by rumen microbiota in vitro. Animal Feed Science and Technology, 237(1): 46-54.
Omarini, A.B., Labuckas, D., Zunino, M.P., Pizzolitto, R., Fernández-Lahore, M., Barrionuevo, D. and Zygadlo, J.A. 2019. Upgrading the nutritional value of rice bran by solid-state fermentation with Pleurotus sapidus. Fermentation, 5(2): 44.
Orskov, E.R. and McDonald, P. 1979. The estimation of protein digestibility in the rumen from incubation measurements weighed according to rate of passage. The Journal of Agricultural Science. 92(1): 499-503.
Rangkhawong, P. 2014. Mycelial fermentation in submerged culture of Schizophyllum commune and its properties. Journal of Science and Technology, 33(5): 420-420. ‏
Sallam, S.M.A., Bueno, I.C.S., Godoy, P.B., Nozella, E.F., Vitti, D.M.S.S. and Abdalla, A.L. 2008. Nutritive value assessment of the artichoke (Cynara scolymus) by-product as an alternative feed resource for ruminants. Tropical and Subtropical Agroecosystems, 8(2): 181-189.
Sharma, R.K. and Arora, D.S. 2015. Fungal degradation of lignocellulosic residues: an aspect of improved nutritive quality. Critical Reviews In Microbiology, 41(1): 52-60.‏
Sherafat, M., alijoo, M. and Asadnezhad, B. 2020. Effects of flaxseed and soybean seeds on the performance of Maque ewes during transition period.  Animal Production, 22(2): 237-247.
Sosa, A., Saro, C., Mateos, I., Díaz, A., Galindo, J., Carro, M.D. and Ranilla, M. 2020. Effects of Aspergillus oryzae on ruminal fermentation of an alfalfa hay: concentrate diet using the rumen simulation technique (Rusitec). Cuban Journal of Agricultural Science, 54(2): 69-83. ‏
Soufizadeh, M., Pirmohammadi, R., Alijoo, Y. and K. Behroozyar, H. 2018. Indigestible neutral detergent fibers: Relationship between forage fragility and neutral detergent fibers digestibility in total mixed ration and some feedstuffs in dairy cattle. In Veterinary Research Forum, 9(1): 49.
Sun, H., Wu, Y.M., Wang, Y.M., Liu, J.X. and Myung, K. H. 2014. Effects of Aspergillus oryzae culture and 2-hydroxy-4-(methylthio)-butanoic acid on in vitro rumen fermentation and microbial populations between different roughage sources. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 27(9): 1285. ‏
Takalloozadeh, M., Diyani, O., Tahmasbi, R. and Khezri, A. 2015. Determination of Chemical Composition, Physical Characteristics and Nutritive Value of Treated Walnut Hull by Neurospora Sitophila through Nylon Bag and Gas Production Methods. Iranian Journal of Animal Science Reaserch, 6(3): 248-257. ( In Persian).
Theodorou, M.K., Williams, B.A., Dhanoa, M.S., McAllan, A.B. and France, J. 1994. A simple gas production method using a pressure transducer to determine the fermentation kinetics of ruminant feeds. Animal feed science and technology, 48(3-4): 185-197. ‏
Tuyen, D.V., Phuong, H.N., Cone, J.W., Baars, J.J.P., Sonnenberg, A.S.M. and Hendriks, W.H. 2013. Effect of fungal treatments of fibrous agricultural by-products on chemical composition and in vitro rumen fermentation and methane production. Bioresource Technology, 129: 256-263.‏
Van Soest, P.V., Robertson, J.B. and Lewis, B.A. 1991. Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. Journal of Dairy Science, 74(10): 3583-3597.
Zuo, S., Niu, D., Jiang, D., Tian, P., Li, R., Wu, W. and Xu, W. 2019. Effect of white-rot fungal treatments on the in Vitro rumen degradability of two kinds of corn stover. BioResources, 14(1): 895-9.
نشریه پژوهش‌ در نشخوار کنندگان
دوره 10، شماره 4
اسفند 1401
صفحه 1-20

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار