A csicsóka liszt hatása a metán és szén-dioxid termelésére és a borjak növekedési teljesítményére

Sintija Jonova

1 Preklinikai Intézet, Lettország Élettudományi és Technológiai Egyetem, Állatorvos-tudományi Kar, Kr. Helmana utca 8, Jelgava, LV-3004, Lettország

Aija Ilgaza

1 Preklinikai Intézet, Lettország Élettudományi és Technológiai Egyetem, Állatorvos-tudományi Kar, Kr. Helmana utca 8, Jelgava, LV-3004, Lettország

Inga Grinfelde

2 Lettország Környezetvédelmi és Vízgazdálkodási Tanszéke, Környezetvédelmi és Építőmérnöki Kar, Akademijas utca 19, Jelgava, LV-3001, Lettország

Maksims Zolovs

3 Bioszisztematikai Tanszék, Daugavpils Egyetem, Élettudományi és Technológiai Intézet, Parades Street 1a, Daugavpils, LV-5401, Lettország

Absztrakt

A kutatás célja a növekedési teljesítmény értékelése volt, a borjú bendőjében a metán (CH4) és a szén-dioxid (CO2) mennyiségének mérése, valamint a kapott eredmények összehasonlítása a kontrollcsoport (CoG) és a kísérleti csoport között ( Pre12), amely a prebiotikus inulin kiegészítő kiegészítését kapta.

Anyagok és metódusok:

A kutatást tíz holstein-fríz (Bos taurus L.) keresztezett borjúval végezték, átlagos életkoruk 33 ± 6 nap volt. A borjakat két csoportra osztottuk: 5 borjait etettük a kontroll kiegészítés nélküli étrenddel (CoG), és 5 borjakat, amelyeket ugyanazzal a táplálékkal etettek, további 12 g csicsóka (Helianthus tuberosus L.) liszttel kiegészítve. g prebiotikus inulin 0,5 kg árpa liszt diétánként (Pre12). A kísérlet időtartama 56 nap volt. A CH4-et és a CO2-t Picarro G2508 üreggyűrűs spektroszkópos eszközzel mértük. A borjak bendőjének tömegét és mintáit háromszor értékeltük a kísérleti időszak alatt - az 1., 28. és 56. napon. A mintákat a borjú bendő szúrásával nyertük.

Eredmények:

A súlygyarapodás (kg) az egész kísérleti időszak alatt nagyobb volt a Pre12-ben (65,8 ± 6,57), összehasonlítva a CoG (36,8 ± 7,98) borjakkal (p 0,05).

Következtetés:

A fő eredmények azt mutatták, hogy a prebiotikus inulin elősegítheti a borjak súlygyarapodását, anélkül, hogy befolyásolná a borjak bendőjében a CH4 és a CO2 koncentrációját.

Bevezetés

Az állattenyésztés az üvegházhatásúgáz-kibocsátás jelentős forrása világszerte. Az állattenyésztési ágazat felelős a globális ÜHG-kibocsátás 14,5% -áért. Az állatállomány elsődleges üvegházhatásúgáz-kibocsátása a CO2, a CH4 és az N2O. A CH4 járul hozzá leginkább az állatállomány ÜHG-kibocsátásához (44%), ezt követi az N2O (29%) és a CO2 (27%) [1]. A szarvasmarhák üvegházhatásúgáz-kibocsátása az állattenyésztési ágazat kibocsátásának mintegy 65% -át teszi ki, ezzel a szarvasmarhák járulnak hozzá a legnagyobb mértékben az ágazat teljes kibocsátásához [3].

Általánosságban elmondható, hogy az állatállományból a légzési folyamat során kibocsátott szén-dioxid-mennyiség nem tekinthető szén-dioxid-kibocsátás forrásának, mivel ezek a globális biológiai rendszer ciklusának részét képezik. Az állat által elfogyasztott növényzet a légköri CO2 szerves vegyületekké vagy biomasszává történő átalakulásából származik. Ezért feltételezzük, hogy a vegetatív formában felhasznált CO2 mennyisége megegyezik az állat által kibocsátott mennyiséggel. Ezzel szemben az állat szénelnyelő, mert az elfogyasztott szén felszívódik az állat élő szöveteibe és termékeibe, például a tejbe [6].

A helyzet azonban nem ugyanaz a CH4 esetében. A kérődzők (szarvasmarha, juh, kecske és mások) emésztési folyamatuk részeként CH4-et termelnek [3]. A bendőben több milliárd mikroorganizmus él, köztük baktériumok, Archaea (CH4-termelő mikroorganizmusok), protozoonok és gombák. Ezek a mikroorganizmusok átalakítják a szénhidrátokat egyszerű molekulákká, amelyeket az állat emészthet, és illékony zsírsavakat (VFA), CO2-t, ammóniát és CH4-et termelnek. A VFA-kat az állatok használják energiaforrásként, de a gázokat főleg a szájon keresztül böfögéssel távolítják el [7]. A CH4 a kérődzők gyomor-bél traktusában, különösen a bendőben található anaerob mikrobiális fermentációs folyamatok végterméke [8]. Az erjedés során a hidrogén felszabadul, és a CH4-et termelő mikroorganizmusok aktivitása révén eltávolítják, hogy a szén-dioxidot hidrogénnel egyesítve CH4 képződjenek. Ezért a CH4-kibocsátás olyan mechanizmust biztosít a bendőben a hidrogén felhalmozódásának megakadályozására, amely negatívan befolyásolhatja az állatok termelékenységét. Ezért amikor a CH4-kibocsátás csökkentésére irányuló stratégiákon gondolkodunk, alternatív módszert kell biztosítanunk a hidrogén eltávolítására [9].

A szarvasmarhák által okozott CH4-enyhítés gazdasági és környezeti előnyökkel jár [7]. Az állattenyésztésből származó CH4-kibocsátás csökkentésének legígéretesebb megközelítése az állattenyésztés termelékenységének és hatékonyságának javítása, így kevesebb CH4 termelődik hús- vagy tejegységenként [10]. A másik módszer a bendő fermentációjának közvetlen módosítása úgy, hogy kevesebb CH4 termelődjön [7].

A CH4-kibocsátás nagy része kérődző állományokban fordul elő alacsony termelékenység mellett. Az enyhítési potenciál egy része az állatok és az állomány hatékonyságának javításával érhető el [3]. Az állatok termelékenységének javítása és ezért a származtatott termékek egységére jutó ÜHG-termelés minimalizálása vált a legtöbb kutató középpontjába [2,11].

Az állati étrend változását és a különféle takarmány-adalékanyagok hozzáadását a CH4-termelés enyhítésének fő stratégiájaként határozták meg. A kérődzők nagyobb kibocsátása összefügg a takarmány alacsony emészthetőségével (ami magasabb bélben oldódó és trágya kibocsátást eredményez), a gyengébb állattenyésztéssel, alacsonyabb vágási súlyokkal (a lassú növekedési ütem megnövekedett kibocsátáshoz jut egy előállított hús kilogrammjára vonatkozóan) vagy a vágási életkorral az élet emellett megnövekedett kibocsátást eredményez) [3].

Számos takarmány-kiegészítő létezik, amelyeket számos szerző megvizsgált, és úgy tűnik, hogy képesek csökkenteni a kérődzők CH4-termelését és növelni a súlygyarapodást. A napjainkig azonosított prebiotikus anyagok többsége fermentálható szénhidrát, amely általában nem emészthető, nem szívódik fel a vékonybélben, a jó bél mikrobiota könnyen fermentálja, és a bélben és a szájban potenciálisan patogén baktériumok gyengén fermentálják [12]. Az előnyös prebiotikus kiegészítőknek bizonyult étrendi rostok közé tartozik a pektin, a zabgumi, a cukorgumi, a rezisztens keményítő és az emészthetetlen oligoszacharidok, például a fruktooligoszacharidok, a galaktooligoszacharidok, a transzoligoszacharidok, a polifruktáns inulin és a laktulóz [13]. Számos tanulmány létezik a különböző prebiotikumokról és azok hatásáról a borjak CH4-kibocsátására és súlygyarapodására. Például galaktooligoszacharidok hozzáadása a tejelő szarvasmarhák étrendjéhez a CH4 termelésének akár 11% -os csökkenését okozza [14]. Néhány borjúval végzett vizsgálatban kimutatták, hogy a mannan-oligoszacharidokkal való kiegészítés növeli az átlagos napi súlygyarapodást és a takarmányozás hatékonyságát [15,16].

Manapság az állattudósok a prebiotikus inulin hatékonyságát vizsgálják mind a kérődzők, mind a nem kérődzők bél ökoszisztémájának modulálásában. Már kiderült, hogy a prebiotikus inulin kívánatosan megváltoztathatja a bél ökoszisztémáját. Amint jeleztük, az inulin prebiotikum csökkenti a bendő ammónia nitrogén és CH4 termelését, és növeli a mikrobiális fehérje szintézisét és a borjak élősúly-növekedését [17-19].

Mivel csak néhány tanulmány készült a prebiotikus inulinról és annak hatásáról a borjak élőtömeg-növekedésére és CH4-kibocsátására, és korábbi kutatásaink eredményei nem voltak teljesen meggyőzőek, ennek a kutatásnak a célja a CH4 és a CO2 mennyiségének mérése volt borjú bendőjében, és hasonlítsa össze az élő súlygyarapodást a kontrollcsoport (CoG) és a kísérleti csoport között, amely a prebiotikus inulin kiegészítő kiegészítését kapta ajánlott dózisban, amely egybeesett a korábbi borjúink legjobb súlygyarapodásával. A szarvasmarhák CH4-veszteségének mérséklése gazdasági és környezeti előnyökkel jár.

Anyagok és metódusok

Etikai jóváhagyás

Az állatokon végzett vizsgálatok során végzett összes eljárás összhangban volt az etikai normákkal. A vizsgálatot a Lettországi Élettudományi és Technológiai Egyetem Állatorvos-tudományi Karának Állatvédelmi és Etikai Tanácsa hagyta jóvá (2017/2. Protokoll).

Kísérletünkben a bendőfolyadék összegyűjtésének módszere invazív volt (a has hasítása). Ez némi fájdalmat okozott a borjakban; ráadásul a kísérlet végén borjakat kellett levágnunk, hogy szövettani vizsgálathoz mintákat nyerjünk a gyomor-bél csatornából. A kísérletek során felhasznált állatok számának minimalizálása érdekében az etikai követelményeket követve a lehető legkisebb csoportok szervezése mellett döntöttünk (minden csoportban öt állat).

Állatok

A kutatás Lettországban, a Saldus kerület tejelő tehenészetében történt. A kutatást 2017 decemberétől 2018 áprilisáig végeztük. Tíz klinikailag egészséges, véletlenszerűen kiválasztott holstein fríz és vörös holstein (Bos taurus L.) keresztezett borjút átlagosan 33 ± 5 napos, a kezdeti testtömeg 74,4 ± 10,42 kg volt. jelen tanulmány. Minden borjút csoportosan elhelyeztek egy három szilárd oldalú és részben nyitott karámban. Volt annyi hely, hogy minden állat egyszerre kényelmesen feküdhessen, szabadon mozoghasson és kölcsönhatásba léphessen egymással. A padló beton volt, és ágyneműként vékony szalmaréteg borította. Ezt a helyet két takaróágyakkal látták el, az egyiket a takarmánynak, a másikat pedig a tejpótlónak. Az egyes tartók helyigénye nyolc borjú számára volt megfelelő, de e vizsgálat során legfeljebb öt borjú volt elhelyezve benne. Gondosan figyeltük a borjak egészségi állapotát az egész kísérleti időszak alatt és egy hónappal a kísérlet befejezése után.

Születése után minden borjú ugyanazt a takarmányt kapta: Az első étkezés a kolosztrum volt, a következő 5 napban a borjak teljes tejet (naponta kétszer 3,5 liter), később pedig a tejpótlót koruknak és súlyuknak megfelelő adagban kaptak. A 4–8 hetes borjak borjak/nap után 8 liter tejpótlót és korlátozás nélkül előindítót kaptak (ha ezt akkor számolják, körülbelül 0,5 kg/borjú/nap). 8-12 hetes korukig a borjak körülbelül 1,5 kg árpalisztet és 6 liter tejpótlót/borjút kaptak naponta. Az egész kísérleti időszak alatt a borjak szabadon hozzáférhettek korlátlan mennyiségű szénához és vízhez. Az összes takarmány tápanyagtartalmát az 1. táblázat tartalmazza .

Asztal 1

A borjúnevelés során alkalmazott étrendek tápanyagtartalma/kg DM.