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In-vitro-Untersuchungen zur reduktiven Acetogenese im Pansen

dc.contributor.advisorAbel, Hansjörg Prof. Dr.de
dc.contributor.authorCosta Gomez, Claudius dade
dc.date.accessioned2013-12-10T16:32:55Z
dc.date.available2013-12-10T16:32:55Z
dc.date.issued1999de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0022-5D75-2
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-4267
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-4267
dc.description.abstractDer mikrobielle Syntheseweg, in dem aus Kohlendioxid und Wasserstoff Acetat gebildet wird, nennt sich reduktive Acetogenese und tritt im Dickdarm von Mensch. Schwein und Kaninchen auf. Seitdem reduktiv acetogene Bakterien auch im Pansen nachgewiesen worden sind, wird die reduktive Acetogenese als mögliche Alternative zur ruminalen Methanogenese diskutiert. Im Pansen bilden acetogene Bakterien Acetat jedoch nicht durch Reduktion von Kohlendioxid mit Wasserstoff sondern durch Oxidation von leicht löslichen Substraten. Ausgehend von den Unterschieden zwischen den mikrobiellen Habitaten Dickdarm und Pansen wurde in der vorliegenden Arbeit in zwei Versuchsstufen untersucht, welche Faktoren die reduktive Acetogenese im Pansen initiieren können. In Versuchsstufe 1 wurde der Einfluß der Faktoren Anwesenheit von Protozoen, Ration sowie Nüchterungsdauer des Spendertieres und in-vitro-Substrat mit der in-vitro-Methode batch-culture überprüft. Die Ergebnisse aus diesem Versuch wurden ansc! hließend anhand der Kriterien Hemmung der Methanbildung, Höhe des Methan / SCFA (flüchtige Fettsäuren)-Verhältnisses und Wasserstoffwiederfindungsrate hinsichtlich ihres Potentials zur Initiierung der reduktiven Acetogenese bewertet. Basierend auf dieser Bewertung wurden in Versuchsstufe 2 die Effekte der Defaunierung, der endogenen Substanzen in autoklaviertem Blinddarminhalt mit der batch-culture und der Einfluß von einer 0,4 bzw. einer 0,6 %igen Gallensalzkonzentration mit dem RUSITEC-System untersucht. Dazu wurde ein Verfahren unter Verwndung der 13C-Kernresonanzspekroskopie (NMR) zum direkten Nachweis der reduktiven Acetogenese eingesetzt. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, daß die Methanbildung durch Eliminierung der Protozoen im Pansensaft vollständig gehemmt wurde und es zu einer deutlichen Verschiebung des Acetat / Propionat-Verhältnisses zugunsten des Propionats kam. Das 13C-CO2-Markerverfahren im defaunierten Pansensaft gab jedoch keine Hinweise auf das Vorko! mmen von reduktiver Acetogenese. Der Einfluß der Faktoren Ration sowie Nüchterungsdauer des Spendertieres und in-vitro-Substrat Heu bzw. Stroh deutete bei keinem der gemessenen Fermentationsparameter auf eine mögliche Initiierung der reduktiven Acetogenese hin. Sowohl das in-vitro-Substrat autoklavierter Blindarminhalt als auch die Gallensalzzugabe führten zu einer deutlichen Hemmung der Methanogenese. Dabei wurde beim Einsatz des in-vitro-Substrates Blinddarminhalt eine deutlich erniedrigte Wasserstoffwiederfingungsrate beobachtet. Die Untersuchungen mit 13C-CO2-Marker zeigten jedoch, daß die Verwendung von autoklaviertem Blindarminhalt die reduktive Acetogenese nicht initiieren konnte. In der Pansenflüssigkeit, die zur Überprüfung des Langzeiteffektes von Gallensalzen 7 Tage im RUSITEC-System inkubiert worden war, konnte reduktive Acetogenese im Fermenter ohne Gallensalzzugabe (Kontrolle) und in dem mit niedriger Gallensalzkonzentration nachgewiesen werden, nicht aber im Fer! menter mit hoher Gallensalzkonzentration. In der vorliegenden Arbeit werden die Einflüsse aller variierten Faktoren auf die Fermentationsparameter flüchtige Fettsäuren (SCFA), Methan, Methan / SCFA und Wasserstoffwiederfindungsrate diskutiert. Die Tatsache, daß reduktive Acetogenese bei keiner bzw. geringer, nicht aber bei hoher Gallensalzzugabe auftrat, führte zu der Schlußfolgerung, daß der Einsatz von Gallensalzen nicht zu einer Initiierung der reduktiven Acetogenese im Pansen führt. Dagegen scheint die reduktive Acetogenese vielmehr durch Adaptation der mikrobiellen Biozönose des Pansens an das RUSITEC-System gefördert zu werden.de
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
dc.titleIn-vitro-Untersuchungen zur reduktiven Acetogenese im Pansende
dc.typedoctoralThesisde
dc.contributor.refereeEberhardt, Ulrich Prof. Dr.de
dc.date.examination1999-01-28de
dc.description.abstractengThe microbial pathway forming acetate from carbon dioxide and hydrogen is called reductive acetogenesis. This pathway occurs in the human colon as well as in the caecum of pigs and rabbits. Reductive acetogenesis is discussed as an alternative pathway to ruminal methanogenesis since reductive acetogene bacteria have been detected in the rumen. In the rumen acetogene bacteria form acetate by oxidation of easily soluble substances instead of the reduction of carbon dioxide with hydrogen. Starting with the difference between the microbial habitats of the caecum and rumen, the aim of the presented study was to investigate which factors may contribute to an initiation of reductive acetogenesis in two experimental steps. In the first step the influence of the factors presence of protozoa, diet, starving time of the donor animal and in-vitro-substrate were tested by means of the in-vitro-method batch culture. The results of these experiments were evaluated regarding their potential to initiate reductive acetogenesis by the criteria inhibition of methanogenesis, methane / SCFA (short chain fatty acids) ratio level and hydrogen recovery. Based on this evaluation, in the second step the effects of defaunation and endogenous substances of a sterilised caecum content were tested in batch culture. The influence of 0.4 and 0.6 % bile salt concentrations were screened in the RUSITEC-System. A procedure using the 13C-nuclear-mass-resonance spectroscopy (NMR) was employed to prove the presence of reductive acetogenesis directly. The results show that by eliminating the protozoa in the rumen the methanogenesis has been inhibited completely and the acetate / propionate ratio has been altered clearly in favour of the propionate. The 13C-CO2 marker procedure in the defaunted rumen liquid, did not reveal any indication of the occurrence of reductive acetogenesis. The influence of the factors diet, starving time of the donor animal and the in-vito- substrates hay and straw respectively did not point to a possible initiation of reductive acetogenesis by any of the measured fermentation parameters. The in-vitro-substrate sterilised caecum content and the addition of bile salts led to a significant inhibition of methanogenesis. Using the in-vitro-substrate sterilised caecum content, there was a reduced hydrogen recovery. The analysis with 13C-CO2- marker showed that the use of sterilised caecum content could not initiate the reductive analysis. In the rumen liquid, which was incubated in the RUSITEC-System for 7 days to examine the long term effect of bile salts, reductive acetogenesis could be detected in the control fermenter without bile salts and in the one with 0.4 % bile salt, but not in the fermenters with high bile salt concentration.de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-818-8de
dc.identifier.purlwebdoc-818de
dc.affiliation.instituteFakultät für Agrarwissenschaftende
dc.identifier.ppn306119501de


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