Einfluß von Epicoccum nigrum auf die Fermentationsvorgänge im Pansensaft des Rindes unter besonderer Berücksichtigung des Thiaminstoffwechsels (in vitro):
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| adam_text | Titel: Einfluß von Epicoccum nigrum auf die Fermentationsvorgänge im Pansensaft des Rindes unter besonder
Autor: Tiaden, Carola
Jahr: 2000
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
2. Schrifttum 2
2.1 Die Entstehung von Wasserstoff im Pansenstoffwechsel 2
2.1.1 Zusammensetzung der Pansengase 2
2.1.2 Wasserstoffentstehung im Kohlenhydratstoffwechsel 3
2.1.2.1 Bakterien 3
2.1.2.2 Protozoen 6
2.1.2.3 Anaerobe Pilze 7
2.1.3 Wasserstoffentstehung im Proteinstoffwechsel 8
2.1.4 Wasserstoffentstehung im Fettstoffwechsel 9
2.2 Biochemische Abläufe der Wasserstoffbildung in Pansenorganismen 10
2.2.1 Bakterien 10
2.2.1.1 Substrate der HrEntstehung 10
2.2.1.1.1 Glucose 10
2.2.1.1.2 Pyruvat 11
2.2.1.1.3 Alkohole 13
2.2.1.1.4 Formiat 14
2.2.1.2 Enzyme der Wasserstoffentstehung 16
2.2.1.2.1 Hydrogenase 16
2.2.1.2.2 Eigenschaften und Rolle des Ferredoxins in der H2-Entstehung 18
2.2.1.2.3 Formiat-Hydrogenase 20
2.2.2 Protozoen 22
2.2.2.1 Hydrogenosomen, die Orte der H2-Bildung 22
2.2.3 Pilze 25
2.2.3.1 H2-Bildungsweg bei anaeroben Pilzen 25
2.3 Verbleib des ruminalen intermediären Wasserstoffs 27
2.3.1 Methanbildung 27
2.3.1.1 Methanbildner im Pansen 28
2.3.1.2 Substrate der Methanentstehung 29
2.3.1.3 Ablauf der Methanogenese 29
2.3.1.4 Energiegewinnung in der Methanogenese 32
2.3.15 Bedeutung der Methanogenese 32
2.3.1.6 Hemmung der Methanogenese 33
2.3.2 Acetogenese 33
2.3.2.1 Ablauf der Acetogenese 34
2.3.2.2 Bedeutung der Acetogenese 36
2.3.3 Fumarat-Atmung 38
2.3.3.1 Biochemische Eigenschaften der Fumarat-Atmung 39
2.3.3.2 Aufbau der Elektronen-Transport-Phosphorylierung 41
2.3.4 Propionatbildung 43
2.3.4.1 Succinat-Weg 44
2.3.4.2 Acrylat-Weg 45
2.3.5 Biohydrierung von Fettsäuren 46
2.3.6 Nitratreduktion 48
2.3.7 Sulfatreduktion 49
2.3.8 Andere Prozesse 50
2.4 Interaktionen zwischen den beteiligten Mikroorganismen 51
2.4.1 Interaktionen zwischen verschiedenen Bakterienarten 51
2.4.1.1 Einfluß der Methanbildner auf Acetatbildner 51
2.4.1.1.1 Ruminococcus albus 51
2.4.1.2 Einfluß der Methanbildner auf Acetat- und Succinatbildner 52
2.4.1.2.1.1 Ruminococcus flavefaciens 52
2.4.1.2.1.2 Selenomonas ruminantium 54
2.4.1.3 Einfluß der Propionatbildner auf Succinatbildner 55
2.4.2 Interaktionen von Bakterien und Protozoen 56
2.4.2.1 Funktionelle Symbiose von Methanbildnern und Protozoen 57
2.4.3 Interaktionen von Bakterien und anaeroben Pilzen 58
2.4.3.1 Einfluß von H2-verbrauchenden Bakterien auf anaerobe Pilze 58
2.4 3.1.1.1 Neocallimastix frontalis 59
2.4.3.1.1.2 Selenomonas ruminantium 61
2.4.3.1.1.3 Acetitomaculum ruminis 62
2.4 3.2 Inhibitorische Effekte zwischen Bakterien und anaeroben Pilzen 63
2.5 Auswirkung von H2 auf den Pansenstoffwechsel in vitro 64
2.5.1 Einfluß von H2 auf die Bildung von Propionat 64
2.5.2 Abhängigkeit der Methanogenese vom H2 66
2.5.3 Einfluß der H2-Konzentrationen auf verschiedene Pansenbakterien 66
3. Eigene Untersuchungen 69
3.1 Versuchszie! 69
3.2 Material und Methode 69
3.2.1.1 Das Langzeitinkubationssystem RUSITEC 69
3.2.1.2 Beladung des Systems 70
3.2.1.3 Fermentationsbetrieb 71
3.2.2 Futterkomponenten 72
3.2.2 1 Herkunft und Beschaffenheit des Heus 72
3.2.2.2 Herkunft und Beschaffenheit des autoklavierten Heus 73
3.2.2.3 Herkunft von Epicoccum nigrum 73
3 2.2.4 Herkunft und Beschaffenheit der Maisstärke 74
3.2.3 Spendertier 74
3.2.3.1 Haltung und Fütterung des Spentieres 74
3.3 Hauptversuche 75
3.3.1 Versuchsphasen 75
3.4 Analytik 76
3.4.1 Bestimmung des pH-Wertes 77
3.4.2 Bestimmung der Ammoniakkonzentration 77
3.4.3 Volumetrische Bestimmung der Gasproduktion 78
3.4.4 Bestimmung der Gaszusammensetzung 78
3.4.5 Bestimmung des Überstandvolumens 78
3.4.6 Bestimmung der flüchtigen Fettsäuren 79
3.4.7 Bestimmung des Proteingehalts der Bakterienfraktion 79
3.4.8 Bestimmung der Cellulaseaktivität 80
3.4.9 Thiaminbestimmung 80
3.4.10 Bestimmung des Natrium-, Kalium-und Chloridgehaltes 82
3.5 Infrarot-Spektroskopie zur Untersuchung der Zusammensetzung
des Pansensaftes 82
3.5.1 Prinzip der Infrarot-Spektroskopie 82
3.5.2 Vorteile der Infrarot-Spektroskopie 83
3.5.3 Einschränkungen der Anwendung von Infrarot-Spektroskopie 84
3.5.4 Eigene Messungen 85
3.5.4.1 Proben 85
3.5.4.2 Messung mit Nah-Infrarot-Spektroskopie 85
3.5.4.2.1.1 Bakterienfreie Fraktion 85
3.5.4.2.1.2 Messungen der anderen Fraktionen 86
3.5.4.3 Messung mit Mittlerer-Infrarot-Spektroskopie 89
3.5.5 Abschließende Wertung 92
3.5.5.1 Nah-Infrarot-Spektroskopie 92
3.5.5.2 Mittleres-Infrarot-Spektroskopie 92
3.6 Datenerfassung und statistische Auswertung 93
4. Ergebnisse 93
4.1 pH-Werte 94
4.2 Ammoniak 95
43 Gasproduktion 96
4.4 Methankonzentration 97
4.5 Cellulase-Aktivität 98
4.6 Proteinkonzentration der Bakterienfraktion 99
4.7 Essigsäurekonzentration 100
4.8 Protpionsäurekonzentration 102
4.9 i-Buttersäurekonzentration 104
4.10 n-Buttersäurekonzentration 108
4.11 i-Valeriansäurekonzentration 110
4.12 n-Valeriansäurekonzentration 112
4.13 Hexansäurekonzentration
4.13.1 Summe der flüchtigen Fettsäuren
4.14 Thiamin 118
4.14.1 Pansensaft 118
4.14.1.1 TDP-Konzentration 118
4.14.1.2 TMP-Konzentration 119
4.14.1.3 Thiaminkonzentration 120
4.14.1.4 Gesamtthiamin 121
4.14.2 Pflanzen-und Protozoen-Fraktion 122
4.14.2.1 TDP-Konzentration 122
4.14.22 TMP-Konzentration 123
4.14.2.3 Thiaminkonzentration 124
4.14.2.4 Gesamtthiamin 125
4.14.3 Bakterienfreie Fraktion 126
4.14.3.1 TDP-Konzentration 126
4.14.3.2 TMP-Konzentration 127
4.14.3.3 Thiaminkonzentration 128
4.14.3.4 Gesamtthiamin 129
4.14.4 Bakterienfraktion 130
4.14.4.1 TDP-Konzentration 130
4.14.4.2 TMP-Konzentration 131
4.14.4.3 Thiaminkonzentration 132
4.14.4.4 Gesamtthiamin 133
4.14.5 Überstand 134
5.15.5.1 TDP-Konzentration 134
5.15.5.2 TMP-Konzentration 135
5.155.3 Thiaminkonzentration 136
5.155.4 Gesamtthiamin 137
5. Diskussion 138
5.1 Intention der Arbeit 138
5.2 Kritische Betrachtung des Versuchsaufbaus 138
5.2.1 Das RUSITEC-System 138
5.2.2 Beurteilung des inokulierten Panseninhalts und der verwendeten
Futtermittel 138
5.3 Statistik 140
5 4 Auswirkungen von Epicoccum nigrum verschimmeltem Heu auf die
Fermentationsvorgänge 140
5.4.1 Milieuparameter (pH-Wert) 140
5.4.2 Stickstoff-Stoffwechsel 141
5.4.3 Kohlenhydratstoffwechsel 143
5.4.3.1 Cellulaseaktivität 143
5.4.3.2 Produktion flüchtiger Fettsäuren 144
5.4.3.3 Gasmenge und-Zusammensetzung 147
5.4.3.4 Hexansäure 148
5.4.4 Zusammenfassende Wertung 148
5.4.5 Thiaminstoffwechsel 150
6. Zusammenfassung 159
7. Summa ry 161
8. Schriftumsverzeichnis 163
9. Anhang 185
9.1.1 Zusammensetzung des RUSITEC-Puffers 185
9.1.2 Anzuchtmedium für Epicoccum nigrum 185
9.2 Titration des Puffers 186
9.3 Eichkurve der Proteinbestimmung nach BRADFORD 187
9.4 Eichkurve der Celluiasebestimmung 188
9.5 Ergebnistabelien 189
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