Reducción de metano in vitro con el glucósido cianogénico Linamarina / Reduction of in vitro methane with the cyanogenic glucoside Linamarin

RESUMEN Objetivo. Evaluar el efecto de dosis crecientes del glucósido cianogénico Linamarina, en la reducción de metano ruminal in vitro. Materiales y Métodos. Se empleó líquido ruminal de dos ovejas fistuladas de la raza Merino Precoz, con el que se inoculó un sustrato fermentativo constituido por heno de alfalfa (Medicago sativa) y grano de avena molido (Avena sativa L.), se adicionó solución buffer y Linamarina (pureza de ≥98%) en dosis crecientes, lo que se llevó a incubación por ocho horas in vitro. El metano se midió cada hora, con un monitor de gases infrarrojo. Resultados. De acuerdo con el incremento de las dosis de Linamarina (0, 6, 13, 20 y 26 mg/L), la concentración de metano disminuyó de forma lineal (p≤0.05) en (9.7, 9.2, 18.1 y 29.4%) respectivamente. Se observó una reducción significativa de metano con la dosis más alta de Linamarina. Conclusión. La Linamarina, en su estado puro, fue eficaz en la reducción de metano durante la fermentación ruminal in vitro. Por lo tanto, este estudio constituye una base para futuros experimentos que incluyan fuentes vegetales de Linamarina y otras variables ruminales, lo que puede conducir a encontrar estrategias para reducir los gases de efecto invernadero.

ABSTRACT Objective. To assess the effect of rising doses of the cyanogenic glucoside Linamarin on the reduction of in vitro rumen methane. Materials and methods. Rumen fluid from two fistulated Merino Precoz sheep, inoculated with a fermentation substrate comprising alfalfa hay (Medicago sativa) and ground oat grain (Avena sativa L.), and added with buffer solution and Linamarin (purity ≥98%) in rising doses, was incubated for eight hours in vitro. Methane was measured each hour with an infrared gas monitor. Results. According Linamarin doses were increased (0, 6, 13, 20 and 26 mg/L), the methane concentration fell in a linear manner (p≤0.05) by (9.7, 9.2, 18.1 and 29.4%), respectively. A significant reduction of methane was seen whit the highest dose of Linamarin. Conclusions. Linamarin, in pure state, was effective to reduce methane during in vitro ruminal fermentation. Therefore, this study constitutes a basis for future experiments including vegetable sources of Linamarin as well as other rumen variables, leading to find a strategy for reducing greenhouse gases.

Efeito da suplementação com sulfato de zinco ou propilenoglicol em ovinos em uma pastagem nativa da Caatinga no período chuvoso: desempenho, características da carcaça e da carne / Effect of supplementation with either Zinc sulfate or propylene glycol in lambs on a native Caatinga pasture in the wet season: performance, carcass and meat characteristics

Objetivou-se avaliar os efeitos do zinco ou do propilenoglicol sobre o desempenho e nas características da carcaça e da carne de ovinos sob pastejo em pastagem nativa da Caatinga. Utilizaram-se 24 ovinos, mestiços Santa Inês, machos, não castrados, peso inicial de 19,3±2,52kg, com quatro meses de idade, oito repetições por tratamento, distribuídos em um delineamento inteiramente ao acaso. Os tratamentos foram: sem aditivo, controle (CT), adição de sulfato de zinco (ZnSO4.7H2O) (Zn) para fornecimento de 300mg de Zn dia-1 via sal mineral, e propilenoglicol (PG), 2,5mL kgPC0,75-1 animal-1 dia-1 misturado no concentrado. Os animais foram suplementados com concentrado constituído de milho (54,0%), farelo de soja (45,1%) e calcário (0,911%) em 0,7% do PC médio de cada tratamento. O ensaio foi conduzido durante quatro meses (março a junho/2014). Avaliaram-se o desempenho e, após o abate dos animais, as características de carcaça e os componentes não carcaça, os parâmetros físico-químicos e organolépticos na carne. O Zn e o propilenoglicol não afetaram o desempenho e os parâmetros da carcaça em termos absoluto e relativo, bem como os pesos dos cortes e seus rendimentos (P>0,05). Não houve efeito dos aditivos nas características organolépticas e nos aspectos físico-químicos da carne (P>0,05), exceto cinzas (P<0,05). O zinco e o propilenoglicol não melhoram o desempenho e as características da carcaça de animais terminados em pastagem nativa da Caatinga. O baixo suprimento energético devido à má qualidade do pasto entre os meses de abril a junho contribui para a ineficiência no aproveitamento dos constituintes proteicos, implicando menor consumo e consequente diminuição do desempenho.(AU)

The aim was to evaluate the effects of zinc sulfate or propylene glycol on performance and carcass and meat characteristics from sheep under grazing in native Caatinga (Brazilian savannah) pasture during the rainy season. Twenty-four intact Santa Ines crossbreed male lambs, with an initial weight of 19.3±2.52kg, and 4-mo old, were distributed in a completely randomized design with eight replications per treatment. The treatments were composed of additives, as follows: no additive - control (CT); addition of zinc sulfate (ZnSO4.7H2O) (Zn) to supply a total of 300mg Zn day−1 on mineral salt; and addition of propylene glycol (PG), 2.5mL kg LW0.75−1 animal−1 day−1 mixed directly in the concentrate. Afterwards, they were supplemented with concentrate at 0.7% of the average LW of each batch according to the treatments. The concentrate was based on corn (54.0%), soybean meal (45.1%), and limestone (0.911%). The trials were carried out during the rainy season (March to June 2014), and evaluated the performance, and before of slaughter, carcass characteristics and non-carcass components were evaluated and the physical-chemical aspects and the organoleptic attributes on the meat. The additives did not affect the performance, parameters of carcass, in terms absolute and relative, carcass morphometric measurements, weight of the commercial cuts and yields (P>0.05). The additives did not affect the organoleptic characteristics and physical-chemical aspects of the meat (P>0.05), except, ash (P<0.05). The zinc sulfate and propylene glycol did not improve on performance and in carcass characteristics in lambs finished on a native Caatinga (Brazilian savannah) pasture. The low supply energetic due to poor quality of pasture between the months of April to June, which contributed to inefficiency in the utilization of proteics constituents, implying in lower intake, and decrease in performance.(AU)

Ruminal methanogenesis and mitigation strategies / Metanogénesis ruminal y estrategias para su mitigación / Metanogênese ruminal e estratégias para a sua mitigação

Maintaining rumen fermentation depends on the removal of products generated during food degradation. Volatile Fatty Acids (VFA) are rapidly absorbed by the host animal and used as energy source, while other products such as hydrogen (H2) and carbon dioxide (CO2) are used in the rumen by Archaea microorganisms to produce methane (CH4), which is belched by the animal. Methanogenic activity generates the energy required for the survival of methanogens and maintains a low H2 pressure, creating a favorable environment for the oxidation of reduced cofactors produced during glycolysis. Despite its importance for ruminal degradation, methanogenesis represents loss of energy consumed by the ruminant and its escape to the atmosphere increases total greenhouse gas (GHG) emissions. Reducing rumen emissions of CH4 can be achieved through feeding strategies, improved animal performance, and the use of feed additives. The aim of this paper is to provide conceptual tools for understanding the origin and importance of methanogenesis in ruminal fermentation and how this process can be modulated without adversely affecting animal productivity.

El mantenimiento de la fermentación ruminal depende de la remoción de los productos generados durante la degradación de los alimentos. Los Ácidos Grasos Volátiles (AGV) son rápidamente absorbidos por el animal hospedero y utilizados como fuente de energía, mientras otros productos como el hidrógeno (H2) y el dióxido de carbono (CO2) son utilizados en el rumen por microrganismos pertenecientes al dominio Archaea para producir metano (CH4), el cual es eructado por el animal. La actividad metanogénica genera la energía necesaria para la supervivencia de los metanógenos y mantiene una presión baja de H2, creando un ambiente favorable para la oxidación de cofactores reducidos generados durante la glucólisis. A pesar de su importancia para la degradación ruminal de los alimentos, la metanogénesis representa pérdida de la energía consumida por el rumiante y su remoción hacia la atmósfera contribuye al incremento en el total de gases de efecto invernadero (GEI). La reducción de las emisiones de CH4 desde el rumen puede alcanzarse a través del manejo de la alimentación, el mejoramiento del desempeño productivo de los animales y la utilización de aditivos. El objetivo de este trabajo es ofrecer elementos conceptuales que permitan comprender el origen y la importancia de la metanogénesis en la fermentación ruminal y como este proceso puede ser modulado sin afectar negativamente la productividad animal.

A manutenção da fermentação ruminal depende da remoção dos produtos gerados durante a degradação dos alimentos. Os Ácidos Graxos Voláteis (AGV) são rapidamente absorvidos pelo animal hospedeiro e utilizados como fonte de energia, enquanto que outros produtos tais como o hidrogénio (H2) e o dióxido de carbono (CO2) são utilizados no rúmen por microorganismos pertences ao domínio Archaea para produzir metano (CH4), o qual é expelido pelo animal. A atividade metanogênica gera a energia necessária para a sobrevivência da methanogens e mantém uma baixa pressão de H2, criando um ambiente favorável para a oxidação de cofatores reduzidos gerados durante a glicólise. Apesar da sua importância para a degradação ruminal dos alimentos, a methanogenesis representa uma perda significativa da energia consumida pelos ruminantes e sua remoção para a atmosfera contribui ao aumento do total de gases de efeito estufa (GEE). Redução das emissões de CH4 do rúmen pode ser alcançada através do manejo alimentar, aumento do desempenho produtivo dos animais e utilização de aditivos. O objetivo deste trabalho é fornecer elementos conceituais para compreender a origem e a importância do methanogenesis na fermentação ruminal e como este processo pode ser modulado sem afetar negativamente a produtividade animal.

Effect of Aflatoxin B1 on in vitro Rumen Microbial Fermentation Responses Using Batch Culture.

Aims: To evaluate the effect of aflatoxin B1 (AFB1) on in vitro dry matter disappearance (IVDMD), gas production and ammonia-N formation of an alfalfa hay based diet using batch culture system. Place and Duration of Study: Department of Animal Science, between July 2011 and August 2012. Methodology: In an anaerobic batch culture system, 50 ml of buffered rumen fluid was dispensed into a 125-ml serum bottle containing 0.5 g dry matter (DM) of the experimental diet. Experimental treatments included four dose levels of AFB1 (0, 300, 600 and 900 ng/ml). All bottles were purged with anaerobic CO2, sealed and placed in a shaking water bath for 72 h at 38.6ºC. Gas production of each bottle was recorded at 2, 4, 8, 12, 16, 24, 48 and 72 h of the incubation and then gas released. The batch cultures were repeated in three incubation runs. After 72 h incubation, bottles were opened and 2-ml sample of each bottle were taken for ammonia-N analysis. The biomass residues were centrifuged and the pellet was dried at 65°C for the determination of t he residual DM and IVDMD. Results: Addition of AFB1 affected the rate and cumulative gas production (P<0.05), so, by increasing the level of AFB1 from 0 to 900 ng/ml, the gas production rate decreased from 0.071 to 0.051 and cumulative gas production decreased from 196.4 to 166.0 ml/g DM, respectively. In addition, IVDMD decreased significantly with inclusion of AFB1 in culture medium, so that the lowest and the highest IVDMD values were observed in treatments with 900 and 0 ng/ml AFB1, respectively (0.54 vs. 0.68). The results indicated that addition of AFB1 significantly (P<0.05) decreased ammonia-N concentrations, so the lowest value was observed at 900 ng/ml AFB1. Conclusion: The addition of different levels of AFB1 affected in vitro fermentation characteristic, as represented in reduced gas production, dry matter digestibility and ammonia-N concentrations. Therefore it is necessary to control and manage aflatoxin contaminations in ruminants.

Effects of Saponins on Rumen Fermentation, Nutrients Digestibility, Performance, and Plasma Metabolites in Sheep and Goat Kids.

Aims: Two in vivo experiments were carried out to investigate the effects of saponins on rumen fermentation, plasma metabolites, nutrients digestibility, and performance in small ruminant. Study Design: In the experiment 1, three Baluchi sheep (48± 4.3 kg, body weight) were randomly assigned to three experimental diets in a 3×3 Latin square design to determine the effects of saponins on digestibility, ruminal fermentation characteristics and plasma metabolites. Saponins were added at levels of 0, 100 and 200 mg/kg dry matter intake to diet. In the experiment 2, eighteen Saanen kids (6–7-month) were used in a completely randomized design to determine the effects of saponins on ruminal fermentation, plasma metabolites, and body measurements. Saponins were added at levels of 0, 36 and 54 mg/kg dry matter intake. Place and Duration of Study: The trials were conducted at the Research Farm of Agriculture Faculty of Ferdowsi University of Mashhad (Iran), between February 2011 and October 2011.

Ruminant feces used as inoculum for the in vitro gas production technique / Heces de rumiantes como fuente de inóculo para la técnica in vitro de producción de gases / Fezes de ruminantes como fonte de inoculo para a técnica in vitro de produção de gases

Background: ruminal feed fermentation can be studied through in vitro gas production. However, this technique requires fistulated animals from which to obtain the inoculum, which limits its use. Objective: the objective of this experiment was to evaluate the usefulness of feces instead of rumen fluid as the inoculum of reference, by determining the precision and accuracy resulting from both methods. Methods: six forage species (Gliricidia sepium, Panicum maximum, Pennisetum clandestinum, Lolium sp., Morus alba and Cynodon nlemfuensis) were incubated with bovine rumen fluid or feces to quantify gas production and dry matter degradation over time. Bacteria, fungi, and protozoa counts were assessed in both inocula. Results: cumulative gas production and gas production rate were higher for the ruminal inoculum during the initial incubation period. Ruminal liquid showed lower variability compared to its own mean. Conclusions: according to the Bland-Altman analysis, inocula are not interchangeable. The difference in gas production kinetics between both inoculum sources reflected a longer time to colonize the substrate and lower microbial concentration in the fecal fluid, which resulted useful solely in determining the extent of dry matter degradation.

Antecedentes: la fermentación ruminal de los alimentos puede ser estudiada a través de la técnica in vitro de producción de gases. No obstante, una de las limitaciones de la técnica es el requerimiento de animales fistulados para la obtención del inóculo. Objetivo: el objetivo de este experimento fue evaluar la utilización de las heces respecto al inóculo de referencia, líquido ruminal, a través de la determinación de la precisión y la exactitud. Métodos: para ello seis especies forrajeras (Gliricidia sepium, Panicum maximum, Pennisetum clandestinum, Lolium sp., Morus alba y Cynodon nlemfuensis) fueron incubadas con líquido ruminal y heces bovinas, cuantificando la producción de gas y la degradación de la materia seca en el tiempo. En los dos inóculos se realizó conteo de bacterias, hongos y protozoos. Resultados: la producción acumulativa de gas y la tasa de producción de gas durante el período inicial de incubación fueron superiores con el inóculo ruminal. En el análisis de repetibilidad, el líquido ruminal exhibió menor variabilidad respecto el valor medio obtenido. Conclusiones: el análisis de Bland-Altman permitió concluir que los dos inóculos no son intercambiables. La diferencia en la cinética de producción de gas entre ambas fuentes de inóculo reflejó el mayor tiempo de colonización del sustrato y la menor concentración de microorganismos en el fluido fecal, resultando sólo de utilidad para determinar la extensión de la degradación de la materia seca.

Antecedentes: a fermentação ruminal dos alimentos no rúmen pode ser estudada através da técnica in vitro de produção de gases. No entanto, uma das limitações da técnica é a exigência de animais fistulados para obter o inóculo. Objetivo: o objetivo deste experimento foi avaliar o uso das fezes em comparação ao inóculo de referência, líquido ruminal, através da determinação da precisão e exatidão. Metodos: seis forragens (Gliricidia sepium, Panicum maximum, Pennisetum clandestinum, Lolium sp., Morus alba e Cynodon nlemfuensis) foram incubadas com líquido ruminal e fezes bovinas, quantificando a produção de gás e a degradação da matéria seca no tempo. Contagem de bactérias, fungos e protozoários foi feita nos dois inóculos. Resultados: a produção acumulativa de gás e a taxa de produção de gás durante o período inicial de incubação foram maiores com o inoculo ruminal. Na análise de repetibilidade, o inoculo ruminal mostrou menor variabilidade ao redor do valor médio obtido. Conclusiones: a análise de Bland-Altman permitiu concluir que os dois inóculos não são intercambiáveis. A diferença na cinética de produção de gás entre as duas fontes de inóculo refletiu o maior tempo de colonização do substrato e a menor concentração de microorganismos no fluido fecal, resultando apenas útil para determinar a extensão da degradação da matéria seca.