Vliv účinných látek silic na bachorovou produkci metanu in vitro

Bc. Bc. Kristýna Cupa Štěpánková

Master's thesis

Effect of essential oil active compounds on rumen methane production in vitro

Abstract:

Bachorová fermentace, která umožňuje přežvýkavcům trávit na živiny málo bohatá vláknitá krmiva a vytvářet z nich kvalitní produkty jako maso a mléko, produkuje metan, významný skleníkový plyn, jehož tvorba snižuje energetickou účinnost krmiv až o 12 %. Vědci hledají nutriční strategie ovlivňující metanogenezi a po zákazu používání antibiotik EU se stále více zaměřují na přírodní látky, jako jsou silice a jejich účinné látky. V této studii byly hodnoceny účinky pěti účinných látek silic (isobornyl acetate, carene, citronellol, caryophyllene, benzylidene acetone) v koncentraci 250 mg/l a 500 mg/l na celkovou produkci plynů, metanu, stravitelnost sušiny, pH, dusíku, celkové produkce těkavých mastných kyselin a poměru acetátu ku propionátu. Všechny účinné látky snížily celkovou produkci plynu (P < 0,05), metanu (P < 0,05), ale i stravitelnost sušiny (až na citronellol 250 mg/l a benzylidenacetone 500 mg/l; P < 0,001). Všechny látky zvýšily pH (pouze caryophyllene P < 0,001). Všechny látky kromě isobornyl acetate 250 mg/l (P < 0,001) snížily množství amoniakálního dusíku (kromě citronellol 250 mg/l a caryophyllene 250 mg/l; P < 0,05). Celková produkce těkavých mastných kyselin byla potlačena všemi testovanými látkami (pouze isobornyl acetate 250 mg/l a caryophyllene 250 mg/l P < 0,001), isobornyl acetate 250 mg/l neovlivnil poměr acetátu:propionátu, citronellol v obou koncentracích zvýšil poměr k prospěchu acetátu (citronellol 250 mg/l; P < 0,05 ), ostatní látky poměr snížily (isobornyl acetate 500 mg/l, caryophyllene 500 mg/l a benzylidenacetone 500 mg/l; P<0,05). Benzylidenacetone, carene a isobornyl acetate (všechny v koncentraci 500 mg/l) přinesly nejlepší výsledky v poměru snížení metanogeneze vůči poklesu tvorby celkových těkavých mastných kyselin. Účinné látky silic prokázaly potenciál být praktickým způsobem k úpravě bachorové fermentace bez negativních dopadů na produkci. Tento potenciál je nutné ověřit pokusy in vivo.

Abstract:

Rumen fermentation, which allows ruminants to digest nutrient-poor, fibrous feed and produce high-quality products such as meat and milk, produces methane. A major greenhouse gas whose production reduces the energy efficiency of feeds by up to 12%. Scientists are looking for nutritional strategies to influence methanogenesis and, following the EU antibiotic ban, are increasingly focusing on natural substances such as essential oils and their active ingredients. In this study, the effects of five active ingredients of essential oils (isobornyl acetate, carene, citronellol, caryophyllene, benzylidene acetone) at concentrations of 250 mg/l and 500 mg/l on total gas production, methane, dry matter digestibility, pH, nitrogen, total volatile fatty acid production and acetate to propionate ratio were evaluated. All active ingredients increased total gas production (P < 0.05), methane (P < 0.05), but also dry matter digestibility (except for citronellol 250 mg/l and benzylidene acetone 500 mg/l; P < 0.001). All ingredients increased pH (only caryophyllene P < 0.001). All substances except isobornyl acetate 250 mg/l (P < 0.001) reduced ammonia nitrogen (except citronellol 250 mg/l and caryophyllene 250 mg/l; P < 0.05). Total volatile fatty acid production was suppressed by all tested substances (only isobornyl acetate 250 mg/l and caryophyllene 250 mg/l P < 0.001), isobornyl acetate 250 mg/l did not affect the acetate:propionate ratio, citronellol at both concentrations increased the acetate to acetate ratio (citronellol 250 mg/l; P < 0.05), the other substances decreased the ratio (isobornyl acetate 500 mg/l, caryophyllene 500 mg/l and benzylideneacetone 500 mg/l; P<0.05). Benzylideneacetone, carene and isobornyl acetate (all at 500 mg/l) produced the best results in the ratio of reduction in methanogenesis to decrease in total volatile fatty acid production. Essential oil active ingredients have shown the potential to be a practical way to modify rumen fermentation without negative impacts on production. This potential needs to be verified by in vivo experiments.

Keywords

bachor, metan, metanogeneze, přežvýkavci, silice

Keywords

essential oil, methan, methanogenesis, rumen, ruminants

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 4. 2025

Thesis defence

• Date of defence: 21. 5. 2025
• Supervisor: Ing. Miroslav Joch, Ph.D.
• Reader: Filip Jančík, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Animal Production