• 제목/요약/키워드: VFAs

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New roughage source of Pennisetum purpureum cv. Mahasarakham utilization for ruminants feeding under global climate change

  • Mapato, Chaowarit;Wanapat, Metha
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제31권12호
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    • pp.1890-1896
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    • 2018
  • Objective: As the climate changes, it influences ruminant's feed intake, nutrient digestibility, rumen methane production and emission. This experiment aimed to evaluate the effect of feeding Sweet grass (Pennisetum purpureum cv. Mahasarakham; SG) as a new source of good quality forage to improve feed utilization efficiency and to mitigate rumen methane production and emission. Methods: Four, growing crossbred of Holstein Friesian heifers, 14 months old, were arranged in a $4{\times}4$ Latin square design to receive four dietary treatments. Treatment 1 (T1) was rice straw (RS) fed on ad libitum with 1.0% body weight (BW) of concentrate (C) supplementation (RS/1.0C). Treatment 2 (T2) and treatment 3 (T3) were SG, fed on ad libitum with 1.0% and 0.5% BW of concentrate supplementation, respectively (SG/1.0C and SG/0.5C, respectively). Treatment 4 (T4) was total Sweet grass fed on ad libitum basis with non-concentrate supplementation (TSG). Results: The results revealed that roughage and total feed intake were increased with SG when compared to RS (p<0.01) while TSG was like RS/1.0C treatment. Digestibility of nutrients, nutrients intake, total volatile fatty acids (VFAs), rumen microorganisms were the highest and CH4 was the lowest in the heifers that received SG/1.0C (p<0.01). Total dry matter (DM) feed intake, digestibility and intake of nutrients, total VFAs, $NH_3-N$, bacterial and fungal population of animals receiving SG/0.5C were higher than those fed on RS/1.0C. Reducing of concentrate supplementation with SG as a roughage source increased $NH_3-N$, acetic acid, and fungal populations, but it decreased propionic acid and protozoal populations (p<0.05). However, ruminal pH and blood urea nitrogen were not affected by the dietary treatments (p>0.05). Conclusion: As the results, SG could be a good forage to improve rumen fermentation, decrease methane production and reduced the level of concentrate supplementation for growing ruminants in the tropics especially under global climate change.

Effects of dietary inclusion level of microwave-dried black soldier fly (Hermetia illucens) larvae meal on growth performance, cecal volatile fatty acid profiles, and blood parameters in broilers

  • Kim, Byeonghyeon;Kim, Hye Ran;Jeong, Jin Young;Park, Kwanho;Ji, Sang Yun;Park, Seol Hwa
    • 농업과학연구
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    • 제48권2호
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    • pp.231-239
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    • 2021
  • This study evaluated the effect of microwave-dried black soldier fly (Hermetia illucens) larvae meal (HILM) as a dietary protein source for broiler diets. A total of 250 male broilers were randomly allocated to five dietary treatment groups (10 replicates and 5 birds·pen-1) which were respectively fed the following: a control diet (HI0) and four experimental diets in which soybean meal was replaced with 2 (HI2), 4, 6, and 8% HILM. At the end of the study (35 d), blood samples were collected from 10 randomly selected broilers (1 bird per pen) to determine serum parameters. Then, the broilers were slaughtered to determine volatile fatty acid (VFA) profiles in cecal digesta. The average daily gain and average daily feed intake linearly decreased (p < 0.01), and the feed conversion ratio linearly increased (p < 0.05) according to the inclusion level of HILM; however, there were no significant differences between the HI0 and HI2 groups. Dietary HILM increased (p < 0.01) the total VFAs in cecal digesta and decreased (p < 0.05) the triglyceride level in the blood. The broilers fed HILM had lower (p < 0.01) serum phosphorus levels; dietary HILM increased (p < 0.05) the serum calcium level. The total VFAs in cecal digesta were positively influenced by the dietary microwave-dried HILM. However, a low inclusion level (2%) of HILM in broiler diets is proper in terms of growth performance and health.

반추동물용 활성제로서 Lactobacillus sp. FFy111-1이 생산한 Lactate Dehydrogenase의 특성에 관한 연구 (Characteristics of Lactate Dehydrogenase Produced from Lactobacillus sp. FFy111-1 as a Ruminant Probiotic)

  • 성하균;김동균;배희동;신형태
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제46권4호
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    • pp.625-634
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    • 2004
  • 본 연구는 미생물 유래 lactate dehydrogenase(LDH)를 이용하여 반추위내에 lactate 축적을 예바하기 위한 기능성 검증을 목적으로 수행되었다. 미생물의 효소활성에 영향을 주는 많은 반추위내 요인들 중 대표적인 것들 즉, 온도, pH, 휘발성지방산(VFAs) 그리고 금속이온들이 Lactobacillus sp. FFy111-1의 LDH 효소활성에 미치는 영향과, 반추위액내 축적된 lactate에 대한 LDH 작용을 평가하였다. Lactobacillus sp. FFy111-1의 LDH는 각각 pH 7.5와 40$^{\circ}C$에서 가장 좋은 효소 활력을 보였다. 온도 안정성은 30$^{\circ}C$에서 가장 좋게 나타났으며 30${\sim}$50$^{\circ}C$의 온도 범위에서는 80% 이상의 활성을 유지하였다. 그리고 pH 안정성은 pH 7.0과 8.0에서 모두 가장 좋은 결과를 나타냈으며 pH 6.1과 6.5에서 64% 이상의 효소활성을 유지하였다. VFAs와 금속이온이 LDH에 미치는 영향을 측정하였을 때, VFAs 처리는 LDH 효소활성을 억제하였으나, NaCl과 $CuSO_4$를 제외한 금속 이온 처리에서는 LDH 효소활성이 증가되었다. 특히 2mM $BaCl_2$$MgSO_4$로 처리 하였을 때 가각 비처리 효소활성의 127과 124% 수준까지 효소활성이 증진되었다. 반추위액내 축적된 lactate에 대한 LDH 작용을 보기 위하여 Lactobacillus sp. FFy111-1의 효소를 산중독 반추위액에 처리하였을 때 lactate의 농도가 무처리 반추위액내 lactate 농도의 78% 수준으로 감소하였다(P<0.05). 이와 같은 lactate 감소는 LDH의 작용에 의해 나타난 현상으로 정제된 D,L-LDH를 첨가한 실험결과(34% lactate)에서 입증되었다(P<0.05). 이상의 연구 결과들을 고려하여 볼 때 미생물이 생성한 LDH는 반추위내 축적된 lactate를 감소시킬 수 있는 충분한 가능성을 갖고 있다고 사료된다. 또한 더 좋은 미생물의 발굴과 반추위 환경에서 LDH 활성을 높이기 위한 기술개발이 LDH 효소의 실제적 응용을 위하여 필수적이다.

NaOH 첨가에 따른 음식물찌꺼기 고온 혐기성 산발효 (Thermophilic Anaerobic Acid Fermentation of Food Wastes after NaOH Addition)

  • 안철우;이철승;서종환;박진식;문추연;장성호;김수생
    • 한국환경농학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.220-227
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    • 2004
  • 본 연구는 음식물찌꺼기의 혐기성 산발효에 있어 여러 조건들 중 온도가 효율적인 가수분해와 산발효에 미치는 영향을 검토하기 위해 고온($55^{\circ}C$)과 중온($35^{\circ}C$)에서 각각 실험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 음식물찌꺼기의 혐기성 산발효시 산생성 효율을 높이기 위한 전처리 과정으로 음식물찌꺼기에 NaOH를 투입한 결과 가수분해효율을 표현한 가용화 정도(Solubilizatio)가 0.01g NaOH/g TS이하로 투입된 경우 $0.01\;mgSCODP_{prod.}/mgICOD_{inf.}$이하를 타내었으나, 0.05g NaOH/g TS이상을 투입했을 때는 $0.07{\sim}0.09\;mgSCOD_{prod.}/mgICOD_{inf.}$로 나타났다. 따라서 음식물찌꺼기에 NaOH를 투입하여 효율적인 가수분해가 이루어지기 위해서는 g TS당 0.05 g이상의 NaOH가 투입되어야 할 것으로 판단된다. 음식물찌꺼기를 NaOH로 전처리 한 후 고온($55^{\circ}C$) 산발효를 실시했을 때 0.05 g NaOH/g TS 투입시 SCOD의 증가치 3,800 mg/L로 최대의 가용화와 산생성에 효과적인 pH 5.95를 얻을 수 있었다. 0.05g NaOH/g TS를 투입하여 중온($35^{\circ}C$)에서 산발효를 실시한 경우와 비교하여 SCOD 증가치가 약 5배정도 높았고, 최대 가용화에 이르는 시간도 중온의 2/3 정도로 짧아 음식물찌꺼기의 가용화에는 고온이 효과적인 것으로 나타났다. NaOH 0.05 g NaOH/g TS로 전처리된 음식물찌꺼기의 산발효 결과 고온($55^{\circ}C$) 및 중온($35^{\circ}C$)에서 각각 반응시작 후 72시간에 12,600 mg/L, 120시간에 9,800 mg/L의 VFA농도를 나타내어 동일기질을 이용하여 산발효를 실시했을 때 중온보다는 고온에서 미생물의 활성증대와 유기물의 가수분해가 촉진되어 VFA생성이 효율적인 것으로 판단되었다. 고온에서 NaOH에 전처리 된 음식물찌꺼기를 산발효 시켰을 때 VFA가 가장 높았던 시점을 기준으로 VFA의 조성을 조사한 결과 acetic acid가 45.9%, buftc acid가 26.7%, propionic acid가 13.9% 등으로 총 유기산 발생량의 86.5%를 차지하였다.

급속액상부숙기술(TAO system)을 이용한 양돈분뇨의 연속처리 (Continuous Treatment of Piggery Slurry using the Thermophilic Aerobic Oxidation (TAO) System)

  • 이원일;이명규
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제6권3호
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    • pp.169-174
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    • 2000
  • TAO system was applied to treatment of piiggery slurry. In the experiments, the volume of influx was differentiated in four types. The features of operation, evaporation rate, and efficiency of successive treatment were drawn. The results are; 1. During the operation, the inside temperature was maintained at over $60^{\circ}C$ with the highest $70.2^{\circ}C$. 2. The evaporation rate of influx volume was 31.4%. And the evaporation volume of per square meter was $108{\;}\ell/\textrm{m}^2$; slightly different from $120{\;}\ell/\textrm{m}^2$ of batch type. 3. The VFAs was decreased by 95% (from $1,538lmg/{\ell}$ in influx to $72.9mg/{\ell}$ in Efflux). Thus, successive operation of TAO system is considered to be possible.

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산용해 및 초음파를 이용한 하수 슬러지의 산발효 특성 (Acid Fermentation Characteristics of Waste Activated Sludge using Acids and Ultrasonication)

  • 손춘호;홍승모;이병헌
    • 한국물환경학회지
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    • 제23권5호
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    • pp.781-788
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    • 2007
  • The Carbon source to enhance the denitrification is essential matter in the advanced sewage treatment. For the high level of nutrient removal, external carbons such as ethanol, methanol, volatile fatty acids and so on should be needed. In this study, the methods to increase the sludge solubilization and acidification rate were compared with waste activated sludges and food waste leachate. Ultrasonication and acids were used for the pretreatment of organic particles in sludges. As a results, the optimal temperature and HRT were $60^{\circ}C$ and 5 days, respectively. HAc, HPr, HBr, and other VFAs for acid fermentations reduced up to 22, 16, 14, and 48% with HRT reduction. For the increase of solubilization, 28% of solids destruction rate was shown at 0.3 watts/mL.

단백질을 이용한 혐기성 수소 발효시 부산물 발생 특성 평가 (Characteristics of Byproducts during Anaerobic Hydrogen Fermentation Using Protein)

  • 이채영;한선기
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제29권5호
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    • pp.427-433
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    • 2018
  • This study was performed to evaluate initial pH and substrate concentration on hydrogen fermentation of protein. The optimum initial pH and substrate concentration of hydrogen fermentation using protein was 8.0 and 1.0 g peptone/L, respectively. The maximum hydrogen yield at initial pH 8.0 and 1.0 g peptone/L was $19.2{\pm}0.8mL\;H_2/g$ peptone. As results of VFAs analysis, percentages of valerate was similar to hydrogen yield. Also, C. stickalandii, which was hydrogen and valerate producing bacteria, was dominated.

CHARACTERISTICS OF BIOHYDROGEN PRODUCTION AND MICROBIAL COMMUNITY AS A FUNCTION OF SUBSTRATE CONCENTRATION

  • Youn, Jong-Ho;Shin, Hang-Sik
    • Environmental Engineering Research
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    • 제10권1호
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    • pp.7-14
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    • 2005
  • The feasibility of hydrogen production with a raw seed sludge through direct acclimation of feedstock was investigated at acidogenic stage, and methane was harvested at followed methanogenic stage in an anaerobic two-stage process. Hydrogen content was higher than 57% at all tested organic loading rates (OLRs) and the yield of hydrogen ranged from 1.5 to 2.4 mol H2/mol hexose consumed and peaked at 6 gVSl-1day-1. Normal butyrate and acetate were main volatile fatty acids (VFAs), whereas the concentration of propionate was insignificant. The hydrogen-producing bacteria, Clostridium thermosaccharolyticum, was detected with strong intensity at all tested organic loading rates (OLRs) by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of the polymerase chain reaction (PCR) analysis. From COD balance in the process, the fraction of the feed-COD converted to the hydrogen-COD at acidogenic stage ranged from 7.9% to 9.3% and peaked at 6 gVSl-1day-1, whereas the fraction of feed-COD converted to the methane-COD at methanogenic stage ranged from 66.2% to 72.3% and peaked at 3 gVSl-1day-1.

목초 Silage의 조제 및 이용에 관한 연구 -밀봉지연에 의한 Roll Bale Silage의 품질 및 사료가치 (Studies on Making and Utilization of Grass Silage -Fermentation and Feeding Vaiue of Roll Bale Silage in Accordance with Delay with Delay Seal)

  • 성경일;김동암;김창주
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.116-120
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    • 1985
  • Roll bale silage조제시(調製時) 밀봉지연(密封遲延)이 silage 품질(品質)과 소화율(消化率)에 미치는 영양(影響)에 대한 본(本) 시험(試驗)에서의 결과(結果)는 다음과 같다. 1. Roll bale silage의 내부온도(內部溫度)는 대조구(對照區)에서 $26{\sim}28^{\circ}C$였으나, 밀봉지연구(密封遲延區)에서는 밀봉(密封)을 늦게 함에 따라 열(熱)이 발생(發生)하여 roll bale내(內)의 온도(溫度)가 $55^{\circ}C$까지 상승하였다. 2. 밀봉지연구(密封遲延區)에서 유산함량(乳酸含量)은 현저하게 감소하였으며, $NH_3-N/T-N$함량(含量)은 증가하는 경향을 보였다. 일반성분(一般成分)에서는 밀봉지연구(密封遲延區)의 ADIN/T-N, 섬유질(纖維質) 및 lignin함량(含量)이 증가하였다. 3 . 단백질소화율(蛋白質消化率)에서는 밀봉지연구(密封遲延區)가 대조구(對照區)보다 낮았으나, 섬유질소화율(纖維質消化率)에서는 대조구(對照區)보다 높았다. 4. 제(第)1위내(胃內) pH는 밀봉지연구(密封遲延區)가 낮았으며, $NH_3-N$농도(濃度)에서는 별댜른 차이가 없었다. 총(總)VFA 농도(濃度)에서는 밀봉지연구(密封遲延區)가 낮았으나 총(總)VFA 함량중(含量中) 초산(酢酸)비율은 밀봉지연구(密封遲延區)가 높았다.

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하수슬러지의 열처리에 의한 가용화효과 및 고온산발효의 분해효율에 미치는 영향 평가 (Effect of Heat Treatment of Sewage Sludge on Solubilization and Thermophilic Acid fermentation efficinecy)

  • 박용진;쓰노 히로시;히다카 타이라;김석구
    • 유기물자원화
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    • 제15권2호
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    • pp.89-97
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    • 2007
  • 본 연구에서는 하수슬러지의 가용화를 위한 처리공정으로 열처리를 수행하였다. 열처리에 의하여 입자상 유기성분의 가용화를 확인할 수 있었다. $120^{\circ}C$ 30분의 열처리에 의하여 1차 슬러지의 경우 COD기준 8.3%의 가용화효과를 나타내었다. 반면 2차슬러지의 경우 16.5%의 높은 값을 보여주었고 이는 단백질의 높은 가용화 효과에 기인하는 것으로 나타났다. 한편 모든 슬러지에 대하여 열처리에 따른 분해율 및 유기산 생성율의 향상을 확인 할 수 있었다. 단 산발효 실험을 통하여 최적 열처리조건은 대상 기질의 유기물 조성에 따라 결정되는 것으로 판단되었다. 즉 탄수화물의 함량이 높았던 1차슬러지의 경우 $80^{\circ}C$ 30분의 열처리를 통하여 최대의 분해율과 유기산 생성효과를 얻었으며 단백질의 함량이 높았던 2차 슬러지의 경우 $120^{\circ}C$ 30분이 최적의 열처리 조건인 것으로 나타났다.

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