Effects of tubers of the Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus) and potatoes (Solanum tuberosum) on the intestinal microbiota of pigs and evaluation of a procedure for quantification of microbial mass in pig faeces

Die Mikrobiota im Gastrointestinaltrakt (GIT) spielt eine bedeutende Rolle beim Fermentationsprozess im Bezug auf die Nährstoffversorgung sowie die Gesundheit des Darms und des gesamten Organismus. Inulin und resistente Stärke (RS) konnten als präbiotisch wirksame Substanzen identifiziert werden und sind jeweils auch in den Knollen der Topinamburpflanze (Helianthus tuberosus) und in Kartoffeln (Solanum tuberosum) enthalten. Da sie ebenfalls energiereiche Futtermittel für Schweine sind, war es das Ziel der ersten beiden Studien, die Auswirkungen der Aufnahme von Topinamburknollen und Kartoffeln auf die intestinale Mikrobiota und Parameter des Immunsystems bei Endmastschweinen zu bestimmen. In der dritten Studie wurde die mikrobielle Biomasse quantitativ mit einem Verfahren zur Isolation von Bakterien in einer Flüssigkeit durch Hochgeschwindigkeits-Zentrifugation erfasst und der bakteriell gebundene Stickstoff (MP-N) mit dem bakteriellen und endogenem Kotstickstoff (BEDN) verglichen. Im ersten Versuch wurden 72 Endmastschweine in einem Freilandhaltungssystem in eine Kontroll- (CT), die mit Kraftfutter entsprechend des Bedarfs der Tiere für ein Leistungsniveau von 700 g täglichem Lebendmassezuwachs versorgt wurde, und eine Versuchsvariante (ET) aufgeteilt. In der Versuchsvariante erhielten die Tiere nur 70% der Kraftfuttermenge der Kontrollvariante, hatten aber Zugang zu einer abgeteilten Fläche, auf der Topinamburknollen angebaut waren. Die freie Aufnahme von Topinamburknollen wurde auf 1•24 kg Trockenmasse (TM)/Tag bestimmt, entsprechend einer Inulinaufnahme von durchschnittlich 800 g/Tag. Während sich die Wachstumsleistung in der Kontrollvariante auf 0•642 ± 0•014 kg/Tag belief, war sie in der Versuchsvariante mit 0•765 ± 0•015 kg/Tag (P=0•000) höher. Die freie Verfügbarkeit von Inulin und Fructo-oligosacchariden (FOS) im GIT der Schweine erhöhte die Keimzahlen der anaeroben Bakterien (P=0•000), Laktobazillen (P=0•046) und Hefen (P=0•000) signifikant und verringerte das Vorkommen von Clostridium perfringens im Schweinekot erheblich von lg 5•24 ± 0•17 kolonie-bildende Einheiten pro g Frischmasse (KbE/ g FM) in der Kontrollvariante auf lg 0•96 ± 0•20 KbE/ g FM in der Versuchsvariante (P=0•000). C-reaktives Protein (CRP) und Antikörper gegen Lipopolysaccharide (LPS) von Escherichia coli J5 ließen keine Unterschiede zwischen den Fütterungsvarianten erkennen. In der zweiten Untersuchung wurden 58 Endmastschweine einer Kontrollvariante (CT), die bedarfsgerecht mit einer Kraftfuttermischung für ein Leistungsniveau von 700 g Tageszunahmen gefüttert wurde, und zwei Versuchsvarianten zugeteilt. Die Versuchsvarianten erhielten eine Menge von 1•2 kg TM gedämpften Kartoffeln (potato treatment, PT) oder gedämpften und einsilierten Kartoffeln (silage treatment, ST) pro Tag und nur 46% bzw. 43% der Menge des Kraftfutters der Kontrollvariante. Die Wachstumsleistung und Schlachtkörperzusammensetzung ließen keine signifikanten Unterschiede zwischen den Varianten erkennen. Im PT und ST waren gegenüber dem CT im Kot der pH-Wert sowie die Gehalte von TM, Neutral-Detergenz-Faser (NDF), unverdautem Futterstickstoff (UDN) und teilweise von Säure-Detergenz-Faser (ADF) signifikant niedriger (P=0•000) und die von Ammonium (NH4) und Ammoniumstickstoff (NH4-N) signifikant höher (P=0•000). Das hohe Angebot von hitzebehandelten Kartoffeln führte zu einer erheblichen Verringerung von E. coli (P=0•000), C. perfringens (P=0•000) und Immunoglobulin A gegen LPS von E. coli J5 (P=0•001). Darüber hinaus waren in der ersten Versuchsperiode im ST die aeroben und anaeroben Gesamtkeimzahlen sowie die Laktobazillen und Hefen gegenüber dem PT signifikant erhöht. Die Unterschiede in der Mikrobiota zwischen der Kontroll- und Versuchsvarianten weisen auf die positiven Auswirkungen von Topinamburknollen und hitzebehandelten Kartoffeln auf die Mikrobiota im hinteren Darmabschnitt hin. Das Ziel der dritten Untersuchung war die Modifizierung des Verfahrens zur Isolation von Bakterien in einer Flüssigkeit mittels verschiedener Zentrifugationsschritte, um ein mikrobielles Pellet (MP) zu erhalten, welches die quantitative Abtrennung und Erfassung der Bakterien in Schweinekot ermöglicht. Zusätzlich wurde der BEDN Anteil sowie die Gehalte der Aminozucker Galactosamin, Glucosamin, Mannosamin und Muraminsäure im Kot und im MP bestimmt. Die untersuchten Kotproben stammten von Schweinen eines Phosphor (P) Stoffwechselversuch. Zehn männlich-kastrierte Schweine mit einem durchschnittlichen Lebendgewicht von 51•1 ± 8•5 kg wurden einzeln in Stoffwechselkäfigen gehalten. Die Tiere wurden fünf Fütterungsvarianten zugeteilt, die dem Bedarf der Tiere für ein Leistungsniveau von 700 g Tageszunahmen entsprachen, in den Rationen 2 bis 5 jedoch eine P-Gehalt unter dem Tagesbedarf der Tiere aufwiesen und in den Rationen 3 bis 5 mit abgestuften Gehalten von 50, 100 sowie 200 mg/kg einer experimentellen Phytase ergänz waren. Die Absenkung des P Gehaltes im Futter verringerte den Asche- (P=0•024) und Trockenmassegehalt im Kot (P=0•017) sowie die P Konzentration im MP (P=0•000) signifikant. Die mikrobielle Biomasse im Kot wurde durch die Wiegung des MP auf durchschnittlich 467 g/kg TM bestimmt. Der Stickstoffgehalt im Kot betrug im Mittel 46•1 g/kg TM und der in die Bakterienmasse eingebaute Stickstoffanteil 27•1 g/kg TM bzw. 58% vom Gesamtstickstoffgehalt im Kot. Die BEDN Fraktion wurde auf 73% am Kotstickstoff bestimmt. Der P-Gehalt im Kot sowie der N Gehalt im MP mit durchschnittlichen 10•4 und 57•9 g/kg TM lagen im Bereich von Literaturangaben. Die P Gehalte im MP schwankten in Abhängigkeit von der Zugabe von Phytase signifikant (P=0•000) von 1•8 bis 4•8 g/kg TM. Die Aminozucker wiesen keine signifikanten unterschiede zwischen Fütterungsvarianten auf und lagen im Bereich von Werten von Rinderkot. Ergebnisse weisen darauf hin, dass die angewandte Methode zur direkten Quantifizierung der mikrobiellen Biomasse geeignet ist.

The role of fungi and bacteria on the organic matter decomposition process in streams: interaction and relevance in biofilms

L'objectiu d'aquest estudi és el d'investigar sobre l'ús de matèria orgànica per part dels fongs i bacteris que colonitzen diferents substrats bentònics en rius Mediterranis i analitzar l'efecte dels factors ambientals i antròpics sobre l'estabilitat estructural i funcional de les comunitats del biofilm. La metodologia emprada en aquest estudi consisteix en: i) anàlisi de la biomassa bacteriana i fúngica, ii) anàlisi de la composició de les comunitats bentòniques (identificació d'hifomicets aquàtics i anàlisi del 16S rDNA bacterià), i iii) anàlisi de l'activitat enzimàtica extracel·lular relacionada amb el reciclatge de matèria orgànica en rius.

Quantificação das Bactérias Sólido-Aderidas, Bactérias e Protozoários Líquido-Associados do Rúmen de Bovinos Jovens Alimentados com Amiréia

Foram utilizados quatro bovinos mestiços, castrados, canulados no rúmen com o objetivo de quantificar as bactérias e protozoários líquido-associados, as bactérias sólido-aderidas e relacioná-las com o pH ruminal de bovinos recebendo amiréia dietética (30% de uréia) no concentrado e silagem de milho. Realizaram-se três coletas de conteúdo ruminal, à 1h, às 2h30 e 11h30 após a alimentação. A massa microbiana foi quantificada e qualificada nas diferentes frações das bactérias sólido-aderidas (BSA), bactérias líquido-associadas (BLA) e protozoários líquido-associados (PLA) e seus teores de nitrogênio (N), de matéria seca (MS) e de matéria orgânica (MO), determinados. A população microbiana apresentou crescente contribuição das BSA no decorrer do tempo, o que não ocorreu com BLA e PLA. O teor de MO/MS das BSA também aumentou o tempo 2h30, permanecendo inalterado até 11h30. Os teores de nitrogênio das BSA expressos na matéria orgânica diminuíram em tempos de coleta iguais ou superiores a 2h30, embora os teores de N na matéria seca não apresentassem essa diferença. As relações entre bactéria:protozoário encontradas foram iguais a 1 : 2,1 à 1 h, 2,6: 1 às 2h30 e 2,2: 1 às 11h30 após a alimentação, quando foi observado predomínio de protozoários e bactérias, ambos associados ao líquido ruminal. As quantidades totais e as frações do pool microbiano ruminal não foram influenciadas pelo pH, provavelmente, porque este se manteve sempre acima de 6,39.

Dinâmica do nitrogênio no solo em razão da calagem e adubação nitrogenada, com palha na superfície

Em sistemas com semeadura direta, a calagem tem sido aplicada superficialmente, causando excesso de calcário nos primeiros centímetros do perfil do solo, onde também é aplicado o N em cobertura e a densidade de comprimento radicular é alta. O objetivo deste trabalho foi estudar a dinâmica do N e do pH do solo em razão da calagem em superfície e aplicação de N em cobertura, na presença de palha. Plantas de algodão (Gossypium hirsutum) foram cultivadas, por 60 dias, em vasos que receberam calagem superficial ou incorporada e aplicação de doses equivalentes a 0, 50, 100 e 150 kg ha-1 de N em cobertura, na forma de sulfato de amônio; os vasos apresentavam, na superfície, o equivalente a 4 t ha-1 de palha de milheto. A calagem aumentou a mineralização e a nitrificação do N no solo, independentemente do modo de aplicação de calcário, aumentando a sua disponibilidade à planta e também a possibilidade de lixiviação. A absorção de N pela planta, além de sua imobilização pela massa microbiana do solo, neutralizou o efeito do adubo nitrogenado amoniacal no pH do solo. O algodoeiro respondeu melhor à calagem incorporada do que à superficial, mas esta resposta não foi causada por diferenças na disponibilidade de nitrogênio.

Utilização de glicerina, subproduto do biodiesel, na alimentação de bovinos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Grão de girassol ou gordura protegida na dieta com alto concentrado e o ganho compensatório para cordeiros

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Glicerina bruta em dietas para bovinos da raça Nelore confinados

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Milho ou polpa cítrica associados à glicerina na alimentação de bovinos de corte confinados

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Glicerina associada à ureia na alimentação de bovinos Nelore

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Glicerina bruta associada a aditivos na alimentação de bovinos de corte

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Soil phosphorus dynamics as affected by Congo grass and P fertilizer

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Freezing skeletal muscle tissue does not affect its decomposition in soil: Evidence from temporal changes in tissue mass, microbial activity and soil chemistry based on excised samples

The study of decaying organisms and death assemblages is referred to as forensic taphonomy, or more simply the study of graves. This field is dominated by the fields of entomology, anthropology and archaeology. Forensic taphonomy also includes the study of the ecology and chemistry of the burial environment. Studies in forensic taphonomy often require the use of analogues for human cadavers or their component parts. These might include animal cadavers or skeletal muscle tissue. However, sufficient supplies of cadavers or analogues may require periodic freezing of test material prior to experimental inhumation in the soil. This study was carried out to ascertain the effect of freezing on skeletal muscle tissue prior to inhumation and decomposition in a soil environment under controlled laboratory conditions. Changes in soil chemistry were also measured. In order to test the impact of freezing, skeletal muscle tissue (Sus scrofa) was frozen (−20 °C) or refrigerated (4 °C). Portions of skeletal muscle tissue (∼1.5 g) were interred in microcosms (72 mm diameter × 120 mm height) containing sieved (2 mm) soil (sand) adjusted to 50% water holding capacity. The experiment had three treatments: control with no skeletal muscle tissue, microcosms containing frozen skeletal muscle tissue and those containing refrigerated tissue. The microcosms were destructively harvested at sequential periods of 2, 4, 6, 8, 12, 16, 23, 30 and 37 days after interment of skeletal muscle tissue. These harvests were replicated 6 times for each treatment. Microbial activity (carbon dioxide respiration) was monitored throughout the experiment. At harvest the skeletal muscle tissue was removed and the detritosphere soil was sampled for chemical analysis. Freezing was found to have no significant impact on decomposition or soil chemistry compared to unfrozen samples in the current study using skeletal muscle tissue. However, the interment of skeletal muscle tissue had a significant impact on the microbial activity (carbon dioxide respiration) and chemistry of the surrounding soil including: pH, electroconductivity, ammonium, nitrate, phosphate and potassium. This is the first laboratory controlled study to measure changes in inorganic chemistry in soil associated with the decomposition of skeletal muscle tissue in combination with microbial activity.

Determination of external and internal mass transfer limitation in nitrifying microbial aggregates

In this article we present a study of the effects of external and internal mass transfer limitation of oxygen in a nitrifying system. The oxygen uptake rates (OUR) were measured on both a macro-scale with a respirometric reactor using off-gas analysis (Titrimetric and Off-Gas Analysis (TOGA) sensor) and on a micro-scale with microsensors. These two methods provide independent, accurate measurements of the reaction rates and concentration profiles around and in the granules. The TOGA sensor and micro-sensor measurements showed a significant external mass transfer effect at low dissolved oxygen (DO) concentrations in the bulk liquid while it was insignificant at higher DO concentrations. The oxygen distribution with anaerobic or anoxic conditions in the center clearly shows major mass transfer limitation in the aggregate interior. The large drop in DO concentration of 22 - 80% between the bulk liquid and aggregate surface demonstrates that the external mass transfer resistance is also highly important. The maximum OUR even for floccular biomass was only attained at much higher DO concentrations ( approximate to 8 mg/L) than typically used in such systems. For granules, the DO required for maximal activity was estimated to be > 20mg/L, clearly indicating the effects of the major external and internal mass transfer limitations on the overall biomass activity. Smaller aggregates had a larger volumetric OUR indicating that the granules may have a lower activity in the interior part of the aggregate. (C) 2004 Wiley Periodicals, Inc.

Challenges for simultaneous nitrification, denitrification, and phosphorus removal in microbial aggregates: mass transfer limitation and nitrous oxide production

The microbial community composition and activity was investigated in aggregates from a lab-scale bioreactor, in which nitrification, denitrification and phosphorus removal occurred simultaneously. The biomass was highly enriched for polyphosphate accumulating organisms facilitating complete removal of phosphorus from the bulk liquid; however, some inorganic nitrogen still remained at the end of the reactor cycle. This was ascribed to incomplete coupling of nitrification and denitrification causing NO3- accumulation. After 2 h of aeration, denitrification was dependent on the activity of nitrifying bacteria facilitating the formation of anoxic zones in the aggregates; hence, denitrification could not occur without simultaneous nitrification towards the end of the reactor cycle. Nitrous oxide was identified as a product of denitrification, when based on stored PHA as carbon source. This observation is of critical importance to the outlook of applying PHA-driven denitrification in activated sludge processes. (c) 2004 Federation of European Microbiological Societies. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.