Синтия Йонова
1 Предклиничен институт, Латвийски университет по науки за живота и технологии, Факултет по ветеринарна медицина, Кр. Улица Helmana 8, Jelgava, LV-3004, Латвия
Айджа Илгаза
1 Предклиничен институт, Латвийски университет по науки за живота и технологии, Факултет по ветеринарна медицина, Кр. Улица Helmana 8, Jelgava, LV-3004, Латвия
Инга Гринфелде
2 Катедра по околна среда и управление на водите, Латвия, Университет по науки за живота и технологии, Факултет по околна среда и строителство, улица Akademijas 19, Jelgava, LV-3001, Латвия
Максими Золови
3 Катедра по биосистематика, Университет Даугавпилс, Институт по науки за живота и технология, улица Parades 1a, Даугавпилс, LV-5401, Латвия
Резюме
Целта на изследването е да се оцени ефективността на растежа, да се измери количеството на метан (CH4) и въглероден диоксид (CO2) в рубея на телетата и да се сравнят получените резултати между контролната група (CoG) и експерименталната група ( Pre12), който получи допълнителната добавка към пребиотичния инулин.
Материали и методи:
Изследването е проведено с десет кръстосани телета от Холщайн фризийски (Bos taurus L.) със средна възраст 33 ± 6 дни. Телетата бяха разделени на две групи: 5 телета, които бяха хранени с контролна недобавена диета (CoG) и 5 телета, които бяха хранени със същата диета, допълнително допълнена с 12 g брашно от ерусалимски артишок (Helianthus tuberosus L.), съдържащи 6 g пребиотичен инулин на 0,5 kg диета от ечемичено брашно (Pre12). Продължителността на експеримента беше 56 дни. CH4 и CO2 се измерват с помощта на уред за пръстеновидна спектроскопия Picarro G2508. Теглото и пробите от телешки рубец са оценени 3 пъти през експерименталния период - на 1-ви, 28-ми и 56-ия ден. Проби са получени чрез пробиване на телешкия рубец.
Резултати:
Увеличаването на теглото (kg) през целия експериментален период е по-високо при Pre12 (65,8 ± 6,57) в сравнение с телетата CoG (36,8 ± 7,98) (p 0,05).
Заключение:
Основните резултати показаха, че пребиотичният инулин може да насърчи наддаването на тегло при телетата, без да влияе върху средната концентрация на CH4 и CO2 в телета.
Въведение
Животновъдството е важен източник на емисии на парникови газове в световен мащаб. Животновъдният сектор е отговорен за 14,5% от глобалните емисии на парникови газове. Основните емисии на парникови газове при добитъка са CO2, CH4 и N2O. CH4 допринася най-много за емисиите на парникови газове от добитъка (44%), следвани от N2O (29%) и CO2 (27%) [1]. Емисиите на парникови газове от едър рогат добитък представляват около 65% от емисиите в животновъдния сектор, което прави говедата с най-голям принос за общите емисии в сектора [3].
Като цяло излъченото количество CO2 от добитъка по време на процеса на дишане не се счита за източник на емисии на CO2, тъй като те са част от цикъла на глобалната биологична система. Вегетацията, консумирана от животното, произхожда от превръщането на атмосферния CO2 в органични съединения или биомаса. Следователно се приема, че консумираните количества СО2 във вегетативна форма са еквивалентни на тези, отделяни от добитъка. Обратно, животното е мивка за въглерод, тъй като консумираният въглерод се абсорбира в живите тъкани на животното и в неговите продукти, като мляко [6].
Ситуацията обаче не е същата с CH4. Преживните животни (говеда, овце, кози и други) произвеждат СН4 като част от храносмилателния си процес [3]. В червея живеят милиарди микроорганизми, включително бактерии, археи (микроорганизми, продуциращи СН4), протозои и гъбички. Тези микроорганизми превръщат въглехидратите в прости молекули, които могат да бъдат усвоени от животното и да произвеждат летливи мастни киселини (VFA), CO2, амоняк и CH4. VFA се използват от животните като енергиен източник, но газовете се отстраняват главно през устата чрез оригване [7]. СН4 е крайният продукт в анаеробните микробни ферментационни процеси в стомашно-чревния тракт на преживните животни, особено в червея [8]. По време на тази ферментация се освобождава водород и се отстранява чрез активността на микроорганизмите, продуциращи СН4, които обединяват СО2 с водород, за да образуват СН4. Следователно емисиите на CH4 осигуряват механизъм за предотвратяване на натрупването на водород в червея, който може да повлияе отрицателно на продуктивността на животните. Следователно, когато мислим за стратегии за намаляване на емисиите на CH4, трябва да осигурим алтернативен начин за премахване на водорода [9].
Смекчаването на CH4 от говеда има както икономически, така и екологични ползи [7]. Най-обещаващият подход за намаляване на емисиите на CH4 от добитъка е чрез подобряване на производителността и ефективността на животновъдството, така че да се произвежда по-малко CH4 на единица месо или мляко [10]. Другият начин е директната модификация на ферментацията на търбуха, така че да се произвежда по-малко CH4 [7].
По-голямата част от емисиите на CH4 се случват в стада от преживни животни с ниска производителност. Част от потенциала за смекчаване може да бъде постигнат чрез подобряване на ефективността на животните и стадото [3]. Подобряването на продуктивността на животните и следователно минимизирането на производството на парникови газове на единица производен продукт се превърна във фокус на повечето изследователи [2,11].
Промените в диетата на животните и добавянето на различни фуражни добавки са определени като основни стратегии за смекчаване на производството на CH4. По-високите емисии при преживните животни са свързани с ниска усвояемост на фуражите (което води до по-високи емисии на ентерия и оборски тор), по-лошо отглеждане на животни, по-ниско тегло на клане (бавните темпове на растеж водят до увеличени емисии на килограм произведено месо) или по-голяма възраст при клане (по-дълго животът също води до повишени емисии) [3].
Има няколко хранителни добавки, които са изследвани от много автори и изглежда имат потенциал да намалят производството на CH4 в преживните животни и да увеличат наддаването на тегло. По-голямата част от идентифицираните до днес пребиотични вещества са ферментиращи въглехидрати, които обикновено са несмилаеми, не се абсорбират в тънките черва, лесно ферментират от полезната чревна микробиота и лошо ферментират от потенциално патогенни бактерии в червата и устата [12]. Диетичните фибри, които се доказаха като полезни пребиотични добавки, включват пектин, овесена смола, захарна смола, устойчиво нишесте и несмилаеми олигозахариди като фруктоолигозахариди, галактоолигозахариди, трансолигозахариди, полифруктант инулин и лактулоза [13]. Съществуват много проучвания относно различни пребиотици и тяхното въздействие върху емисиите на СН4 и наддаването на тегло при телетата. Например добавянето на галактоолигозахариди към диетата за млечни говеда води до намаляване на производството на CH4 до 11% [14]. В някои проучвания с телета е доказано, че добавките с манан-олигозахариди увеличават средното дневно наддаване на тегло и ефективността на храненето [15,16].
В наши дни учените-животни изследват ефективността на пребиотичния инулин за модулиране на чревната екосистема както на преживни животни, така и на непреживни. Вече е открито, че пребиотичният инулин може желателно да промени чревната екосистема. Както е посочено, пребиотикът на инулин намалява производството на амоняк в рубца и производството на CH4 и увеличава синтеза на микробен протеин и увеличаване на живото тегло при телетата [17-19].
Тъй като има само няколко проучвания за пребиотичния инулин и неговото въздействие върху наддаването на живо тегло и емисиите на CH4 при телетата и резултатите от предишните ни изследвания не бяха напълно убедителни, целта на това изследване беше да се измери количеството на CH4 и CO2 в рубета на телетата и също така сравнете увеличаването на живото тегло между контролната група (CoG) и експерименталната група, която е получила допълнителната добавка на пребиотичния инулин в препоръчителна доза, която съвпада с най-доброто наддаване на тегло при телета от нашето предишно проучване. Смекчаването на загубите на CH4 от говеда има както икономически, така и екологични ползи.
Материали и методи
Етично одобрение
Всички процедури, извършени при проучвания с животни, са в съответствие с етичните стандарти. Изследването е одобрено от Съвета за хуманно отношение към животните и етичен факултет на Факултета по ветеринарна медицина, Латвийски университет по науки за живота и технологии (протокол № 2017/2).
В нашия експеримент методът за събиране на течността на червея е инвазивен (пробиване на корема). Това причинява известна болка в прасците; освен това трябваше да заколим телета в края на експеримента, за да вземем проби от стомашно-чревния канал за хистологично изследване. Следвайки етичните изисквания за минимизиране броя на животните, използвани в експерименти, избрахме да организираме възможно най-малки групи (по пет животни във всяка група).
Животни
Изследването е проведено във фермата за млечни крави в Латвия, окръг Салдус. Изследването е проведено от декември 2017 г. до април 2018 г. Десет клинично здрави произволно подбрани телета от кръстоски Холщайн Фризиан и Червен Холщайн (Bos taurus L.) на средна възраст 33 ± 5 дни и първоначално телесно тегло от 74,4 ± 10,42 кг са използвани в настоящо изследване. Всички телета бяха настанени на групи в кошара с три плътни страни и една частично отворена. Имаше достатъчно място, за да могат всички животни да лежат комфортно едновременно, да се движат свободно и да си взаимодействат помежду си. Подът беше бетон и беше покрит с тънък слой слама като постелка. Това пространство беше оборудвано с две фуражни легла, едно за фураж и друго за заместител на млякото. Изискванията за пространство на всяка кошара бяха подходящи за осем телета, но по време на това проучване в нея бяха настанени не повече от пет телета. Внимателно наблюдавахме здравословното състояние на телетата през целия експериментален период и месец след приключването му на експеримента.
След раждането всички телета получават една и съща храна: Първото хранене е коластра, а през следващите 5 дни телетата получават пълномаслено мляко (3,5 L два пъти дневно), а по-късно заместителят на млякото в доза, съответстваща на тяхната възраст и тегло. Телетата на възраст от 4 до 8 седмици са получавали 8 L заместител на мляко на теле/ден и предварително начало без ограничение (ако се изчислява след това около 0,5 kg/теле/ден). От 8 до 12 седмична възраст телетата са получавали приблизително 1,5 kg ечемичено брашно и 6 L заместител на мляко/теле/на ден. През целия експериментален период телетата имаха свободен достъп до неограничено количество сено и вода. Съдържанието на хранителни вещества във всички фуражи е дадено в Таблица-1 .
Маса 1
Съдържание на хранителни вещества на kg DM диети, използвани по време на отглеждането на телета.