Microbial Fuel Cell: New Assay for Nutritive Value Determination of Whole Cottonseed Used in Ruminants Nutrition

محورهای موضوعی : Camel

م. بشارتی ¹ (Department of Animal Science, Ahar Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Tabriz, Tabriz, Iran)
ا. تقی زاده ² (Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran)

تاریخ دریافت : 1399/06/12 تاریخ پذیرش : 1399/06/12 تاریخ انتشار : 1399/06/11

کلید واژه: gas production, vitamin E, Monensin, Microbial Fuel Cell, rumen microorganisms,

چکیده مقاله :

The aim of this study was to determine the relationship between gas produced through in vitro gas production test and microbial fuel cell (MFC) technique and introduce new assay for evaluation of ruminants feedstuffs. The treatments were 1) control diet (without whole cottonseed, monensin and vitamin E; CD), 2) diet containing 20.00% whole cottonseed (CSD), 3) diet including 20.00% whole cottonseed plus vitamin E (12000 IU per day; CSDE) and 4) diet containing 20.00% whole cottonseed plus monensin (24 ppm kg-1 dry matter/day; CSDM). For MFC trial, the homemade MFC configuration consisted of two plexiglass cylinders (dual-chambered) was used. The results showed that treatment containing vitamin E had higher gas production compared to the other treatments. Gas production in the monensin treatment was lower than the other treatments. The vitamin E treatment had higher voltage, current and power values in comparison with other treatments. The obtained data showed that addition of monensin in comparison with CSD treatment improved the MFC performance. The results indicated that there were high positive correlations between obtained gas production values and achieved MFC performance in experimental treatments.

چکیده انگلیسی:

هدف از این مطالعه، تعیین همبستگی بین تکنیک تولید گاز آزمایشگاهی و سلول­های سوختی میکروبی و معرفی روش جدید برای ارزیابی خوراک مورد استفاده در جیره­های نشخوارکنندگان است. تیمارهای مورد آزمایش: 1) جیره کنترل (بدون پنبه دانه، مننسین و ویتامین E، (CD)؛ 2) جیره حاوی 20 درصد پنبه دانه کامل (CSD)؛ 3) تیمار حاوی 20 درصد پنبه دانه کامل به همراه 12000 واحد ویتامین E به ازای هر گاو در روز (CSDE) و 4) تیمار حاوی 20 درصد دانه پنبه کامل به همراه 24 ppm مننسین در کیلوگرم DMI برای هر گاو در روز (CSDM). برای آزمایش سلول­های سوختی میکروبی، پیکربندی خانگی MFC شامل دو سیلندر از نوعPlexiglass  بود. نتایج بدست آمده نشان داد که تیمار حاوی ویتامین E تولید گاز بیشتری نسبت به سایر تیمارها داشت. تولید گاز در تیمار حاوی موننسین کمتر از سایر تیمارها بود. تیمار با ویتامین E دارای مقادیر ولتاژ، جریان و قدرت بیشتری در مقایسه با سایر تیمارها بود. داده­های به دست آمده نشان داد که اضافه کردن موننسین در مقایسه با تیمار CSD باعث بهبود عملکرد سلول­های میکروبی گردید. نتایج نشان داد که بین مقادیر تولید گاز و عملکرد سلول­های سوختی میکروبی همبستگی بالایی وجود دارد.

منابع و مأخذ:

Aelterman P., Rabaey K., De Schamphelaire L., Clauwaert P., Boon N. and Verstraete W. (2008). Microbial fuel cells as an engineered ecosystem. Pp. 307-320 in Bioenergy. J.D. Wall, C.S. Harwood and A.L. Demain, Eds. American Society for Microbiology Press, Washington, DC., USA.

Benetto H.P. (1990). Electricity generation by microorganisms. Biotechnol. Educ. 1(4), 163-168.

Bond D.R. and Lovley D.R. (2003). Electricity production by geobacter sulfurreducens attached to electrodes. Appl. Environ. Microbiol. 69(3), 1548-1555.

Fedorak P.M. and Hurdy D.E. (1983). A simple apparatus for measuring gas production by methanogenic cultures in serum bottles. Environ. Technol. Lett. 4(10), 425-432.

Getachew G., Blummel M., Makkar H.P.S. and Becker K. (1998). In vitro gas measuring techniques for assessment of nutritional quality of feeds: A review. Anim. Feed Sci. Technol. 72, 261-281.

Hosseini M.G., Seyyed Sadjadi S.A. and Momeni M.M. (2007). Electrode position of platinum metal on titanium and anodised titanium from P salt: Application to electro-oxidation of glycerol. Surf. Eng. 23(6), 419-424.

Ishii S., Shimoyama T., Hotta K. and Watanabe K. (2008). Characterization of a filamentous biofilm community established in a cellulose-fed microbial fuel cell. BMC Microbiol. 8(6), 1-12.

Jung S. and Regan J.M. (2007). Comparison of anode bacterial communities and performance in microbial fuel cells with different electron donors. Appl. Microbiol. Biotechnol. 77(2), 393-402.

Kim H.J., Park H.S., Hyun M.S., Chang I.S., Kim M. and Kim B.H. (2002). A Mediatorless-microbial fuel cell using a metal-reducing bacterium, Shewanella putrefaciens. Enzyme Microb. Technol. 30(2), 145-152.

Madden D. and Schollar J. (2001). The microbial fuel cell. Biosci. Explor. 1(1), 1-4.

Makkar H.P.S., Blümmel M. and Becker K. (1995). Formation of complexes between polyvinyl pyrrolidone and polyethylene glycol with tannins and their implications in gas production and true digestibility in in vitro techniques. British J. Nutr. 73, 897-913. 

McDougall E.I. (1948). The composition and output of sheep's salvia. Biochem. J. 43(1), 99-109.

Rabaey K. and Verstraete W. (2005). Microbial fuel cells: Novel biotechnology for energy generation. Trends Biotechnol. 23(6), 291-298.

Rismani-Yazdi H., Christy A.D., Dehority B.A., Morrison M., Yu Z. and Tuovinen O.H. (2007). Electricity generation from cellulose by rumen microorganisms in microbial fuel cells. Biotechnol. Bioeng. 97(6), 1398-1407.

SAS Institute. (2004). SAS^®/STAT Software, Release 9.2. SAS Institute, Inc., Cary, NC. USA.

Schroder U. (2007). Anodic electron transfer mechanisms in microbial fuel cells and their energy efficiency. Phys. Chem. Chem. Phys. 9(21), 2619-2629.

Taghizadeh A., Besharati M. and Hesni V. (2015). The effect of monensin supplementation on ruminal fermentation parameters of sheep. Res. Rev. J. Zool. Sci. 3(1), 15-18.

Van Soest P.J. (1982). Nutritional ecology of the ruminant. Cornell University Press, Ithaca, New York.