Isolation of cellulolytic and amylolytic fungi for application in the ensiling of forage crops.

Abstract

This study aims to investigate cellulolytic and amylolytic fungi to improve nutrition values of forage crops and application in production of cattle feed. The results of this study were able to collect 86 isolates from soil in agricultural areas included 41 cellulolytic fungi and 45 amylolytic fungi. Aspergillus terreus C 4.1.1 was the best cellulolytic fungus which produced Total cellulase, Exo-glucanase, Endo-glucanase, β-glucosidase and Xylanase that were achieved at 0.039 ±0.003 U/ml, 0.019±0.002 U/ml, 0.090±0.004 U/ml, 0.074±0.013 U/ml and 0.247±0.023 U/ml, respectively. Rhizopus spp. S 1.2.6 was the best of amylolytic fungus and showed as 0.603±0.002 U/ml. The effects of selected temperature between 30-80 oC and pH 5.5 on enzyme activity were studied. The results obtained within the limit of the experimental conditions showed an optimal temperature of 60 oC. The stability of both enzymes was studied, the enzymes solution was stable at 30 oC over which a gradual inactivation occurred the optimal temperature at 60 oC. A rapid loss of 50% relative enzymatic activities were occurred after 3 days. When the cellulolytic fungus A. terreus C 4.1.1 was used for maize silage processing (roughages) and amylolytic fungus Rhizopus spp. S 1.2.6 was used for cassava silage processing (concentrate). Three inoculum treatments included 0.1% of Lactic acid bacteria (LAB), 0.05% of LAB + 0.05% of molass, and 0.1% of fungal culture (A. terreus C 4.1.1 for maize and Rhizopus spp. S 1.2.6 for cassava root) were used in silage processing at 60% moisture and ambient temperature. For maize silage, sample treated with LAB + Molass and A. terreus C 4.1.1 statistically significant increasing in lactic acid content to 1.81% and 1.71% within 21 days, 2.10% and 2.17% within 60 days when compare with other treatments. Moreover, cassava treated with Rhizopus spp. S 1.2.6 showed nutritional values more than the other experiments, especially the highest crude protein content was 2.42% and lactic acid was 3.70%. In conclude, the supplementation in silage processing with molass, LAB, cellulolytic and amylolytic fungi are feasible processes to enrich nutrition content and improve the quality for forage crops.

การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาการคัดแยกและคัดเลือกเชื้อราที่มีคุณสมบัติผลิตเอนไซม์ย่อยองค์ประกอบของพืชประเภทเยื่อใยและแป้งในพืชอาหารสัตว์ เพื่อนำไปกระยุกต์ใช้ในกระบวนการผลิตอาหารเลี้ยงโค ในการศึกษานี้สามารถคัดแยกเชื้อราจากดินบริเวณแหล่งเกษตรกรรมได้ทั้งหมด 86 ไอโซเลท แบ่งเป็นเชื้อราผลิตเอนไซม์เซลลูเลส 41 ไอโซเลท เชื้อราผลิตเอนไซม์อะไมเลส 45 ไอโซเลท จากการวิเคราะห์กิจกรรมเอนไซม์เชื้อรา Aspergillus terreus C 4.1.1 มีความสามารถผลิตเอนไซม์เซลลูเลสได้ดีที่สุด โดยมีกิจกรรมเอนไซม์ Total cellulase Exo-glucanase Endo-glucanase β-glucosidase และ Xylanase เท่ากับ 0.039±0.003 U/ml 0.019±0.002 U/ml 0.090±0.004 U/ml 0.074±0.013 U/ml และ 0.247±0.023 U/ml ตามลำดับ และเชื้อรา Rhizopus spp. S 1.2.6 มีความสามารถผลิตเอนไซม์อะไมเลสได้ดีที่สุด เท่ากับ 0.603±0.002 U/ml เมื่อนำเอนไซม์ทั้งสองชนิดไปทดสอบหาอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์ที่ 30-80 oC และทดสอบความเสถียรของเอนไซม์ พบว่าเอนไซม์ทั้งสองทำงานได้ดีที่สุดที่อุณหภูมิ 60 oC ผลการศึกษาความเสถียรของเอนไซม์พบว่าการเก็บเอนไซม์ไว้ที่อุณหภูมิห้องมีความเสถียรมากกว่าเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 60 oC เมื่อนำเชื้อรา A. terreus C 4.1.1 และ Rhizopus spp. S 1.2.6 ไปหมักร่วมกับต้นข้าวโพดเป็นระยะเวลา 90 วัน และมันสำปะหลังสด 14 วัน โดยใช้อัตราส่วนของพืชอาหารสัตว์ 10 kg เติมเชื้อ Lactic acid bacteria (LAB) 0.1% 0.05% LAB + 0.05% molass และเชื้อราที่คัดเลือก 0.1% เปรียบเทียบกับการหมักแบบไม่เติมเชื้อจุลินทรีย์ จากการหมักต้นข้าวโพดพบว่า ทุกกลุ่มมีโภชนะที่เพิ่มขึ้นไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ความเชื่อมั่น 95% ยกเว้นต้นข้าวโพดที่หมักด้วย LAB + Molass และ A. terreus C 4.1.1 มีปริมาณกรดแลคติกเพิ่มขึ้นในวันที่ 21 เท่ากับ 1.81% และ 1.71% ตามลำดับ และในวันที่ 60 เท่ากับ 2.10% และ 2.17% ตามลำดับ ผลการหมักมันสำปะหลัง พบว่า กลุ่มที่หมักร่วมกับเชื้อรา Rhizopus spp. S 1.2.6 มีคุณค่าทางโภชนะดีกว่ากลุ่มการทดลองอื่น ๆ โดยเฉพาะปริมาณโปรตีนหยาบมีปริมาณสูงที่สุด เท่ากับ 2.42% และมีปริมาณของกรดแลคติกสูงที่สุดคือ 3.70% ผลการทดลองจึงชี้ให้เห็นว่าการเสริมกากน้ำตาล แบคทีเรียแลคติก และเชื้อราผลิตเอนไซม์ในพืชหมักจะช่วยให้เข้าสู่กระบวนการหมักได้เร็วขึ้นและพืชหมักมีคุณภาพดีขึ้น