甲烷是仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体。在农业生产中，尤其以反刍动物瘤胃甲烷排放占比最大。反刍动物瘤胃甲烷排放不仅会加剧温室效应，而且也会造成饲料能量的浪费。瘤胃中很多物质能被分解利用产生甲烷。三甲胺就是其中的一种。三甲胺（trimethylamine，TMA），由饲料中的胆碱、甜菜碱以及肉碱等胆碱前体物降解产生的代谢产物，可以被甲烷菌利用其中的N-甲基基团，生成甲烷，增加了瘤胃甲烷排放。本论文选用甲烷抑制剂硝酸甘油完全抑制三甲胺产生甲烷的代谢通路，探索瘤胃中是否存在甲烷菌以外的微生物利用三甲胺，研究结果将有利于瘤胃甲烷减排策略的制定。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 2
Key words 2
引言 3
1 材料与方法 4
1.1 TMA和NG的分子结构 4
1.2 主要仪器 4
1.3 瘤胃液采集 4
1.4 培养基的配置 4
1.5 试验设计 5
1.6 指标测定 5
1.6.1 总产气量 5
1.6.2 甲烷产气量 5
1.6.3 氢气产气量 5
1.6.4 发酵液pH值 5
1.6.5 三甲胺测定 5
1.7 数据分析 6
2 结果与分析 6
2．1 NG和TMA对发酵参数的影响 6
2.1.1 总产气量 6
2.1.2 甲烷产生量 6
2.1.3 氢气产生量 7
2.1.4 发酵液 pH 值 7
2.2 三甲胺检测 8
3.1 NG对瘤胃体外发酵的影响 9
3.2 TMA对瘤胃体内产甲烷的影响 9
3.3 TMA在瘤胃内的代谢途径 9
致谢 10
参考文献： 10
表1 缓冲液配制（1200mL） 5
图1 总发酵产气量 6
图2 CH4的产生量 7
图3 H2的产生量 7
图4 发酵液的pH值 8 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 

图5 零点时刻的TMA浓度 8
图6 发酵48h结束的TMA浓度 9
瘤胃微生物三甲胺代谢路径的初步研究
引言
引言
全球气候变暖是影响畜牧业生产和生态环境变化的重要因素之一。古德兰和安航证明，畜牧生产及其副产品造成的全球变暖占比51%[1]。甲烷是反刍动物产生的一种非常重要的温室气体，其温室效应是二氧化碳的25倍[2]。甲烷的大量排放不仅增加了地球的温度而且加重了全球变暖的影响[3]。牲畜的气体排放量估计为每年41亿至71亿吨，相当于温室气体总排放量的15%至24%[4]。其中牛的CH4排放量约占73%（Kebreab等，2008）[5]。CH4作为瘤胃正常发酵的产物而存在，化学性质很稳定，在体内很难被吸收，主要以嗳气的形式经口排出，这部分能量损失占总能摄入量的2%～15%[6]。因此，减少反刍动物瘤胃甲烷排放不仅有助于延缓全球气候变暖趋势，还能降低瘤胃饲料能量的损失，提高生产效率。
饲料是反刍动物营养物质的主要来源，正确利用这种资源对于确保畜牧生态系统的可持续性至关重要[7]。胆碱，维生素B4，是动物体不可缺少的营养物质。反刍动物有能力自身合成包括胆碱在内的大部分B族维生素，但是随着生产需要和反刍动物泌乳性能的提高，反刍动物自身合成的胆碱不能满足日益增长的产奶量，也不能满足育肥的需要。尤其是幼龄动物，缺乏胆碱会表现为呼吸困难，不能站立。所以胆碱要作为外源饲料添加剂添加。由于瘤胃微生物对胆碱的分解作用，饲料中的胆碱、甜菜碱以及肉碱等这些胆碱前体物在反刍动物瘤胃中会被快速降解并生成三甲胺（trimethylamine，TMA）。
三甲胺（trimethylamine，TMA）是最简单的叔胺，分子式为（C3H9N），可用作分析试剂，在有机合成中也有用途。三甲胺常温下为无色气体，有鱼腥恶臭，能溶于水，乙醇，乙醚，易燃，有毒，相对密度为0.66（5℃，水=1）。三甲胺能够在机体肠道中被有效吸收，于肝脏中在黄素单加氧化酶（FMO3）作用下被氧化成氧化三甲胺（TMAO），并通过多种途径危害心血管系统[8,9]。TMAO 能够改变胆固醇在体内的生化代谢，降低血管内壁胆固醇的清除速度，引起脂肪在血管内壁上的积累沉淀，引起血管内皮细胞的损害，进而导致动脉粥样硬化的产生[10]。肉用动物或奶用动物饲料中含有胆碱、甜菜碱及肉碱等前体物，通过肠道内的细菌，将胆碱代谢成三甲胺，三甲胺在肝脏内经过一系列的代谢转化为TMAO，从而使血液中的TMAO升高，最终损伤血管内皮细胞引发动脉粥样硬化的产生。动物中TMAO含量过高会导致了畜产品的肉质和乳品质下降，人类食用这类食物，会增加动脉粥样硬化斑块的形成以及肝脏胆固醇和脂质代谢的改变的风险[11]。
已有研究证明，三甲胺在反刍动物动物瘤胃内能被甲烷菌高效率地利用，产生甲烷。这降低了饲料营养素的利用率，同时也增加了甲烷的排放。瘤胃中甲烷菌种类众多，根据营养类型，可将甲烷菌分为四类（Liu和Whitman，2008；Whitman等，2006）；氢营养型、乙酸营养型、甲基营养型和甲基还原营养型[12]。甲基营养型甲烷菌可以利用甲醇、甲胺、二甲胺和三甲胺等甲基化合物生成甲烷，甲基辅酶M（CH3SCoM） 中的甲基基团在被歧化成二氧化碳的过程中，可以生成氢气，从而在甲基辅M还原酶 (methylCoM reductase，MCR)的催化下用来还原甲基辅酶M(CH3SCoM)生成甲烷。甲基还原营养型的甲烷菌，缺少将CH3SCoM氧化为CO2的完整代谢路径，只能在氢气存在下利用甲基底物生成甲烷。甲基营养型和甲基还原营养型都可以利用三甲胺产生甲烷，三甲胺高效率产甲烷的方式会降低反刍动物饲料利用率，加剧温室效应。

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