Vliv kombinace dusičnanu a mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem na bachorový mikrobiom

Rozálie Hlízová

Diplomová práce

Effect of the combination of nitrate and medium-chain fatty acids on the rumen microbiome

Anotace:

Cílem této diplomové práce bylo posoudit vliv kombinace dusičnanů a mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem (MCFA) na bachorovou produkci metanu a složení bachorové mikrobioty. Pro experiment byl využit in vitro model bachorové fermentace (batch kultivace po dobu 24 hodin), do kterého byly aplikovány dusičnany samostatně nebo v kombinaci s vybranými MCFA (kyselina kaprylová, kaprinová, laurová, myristová a jejich binární směsi). Výsledky analýzy mikrobiomu pomocí sekvenování nové generace (NGS) prokázaly, že nejúčinnější kombinace vedly k výrazným změnám ve struktuře i diverzitě mikrobiálních komunit. U vybraných variant byl zaznamenán pokles alfa diverzity (např. Shannonův index z 6,954 na 3,171), což ukazuje na selektivní působení těchto aditiv na bachorovou mikrobiotu. Současně došlo ke změnám v relativním zastoupení mikrobiálních skupin, včetně výrazného snížení methanogenních archeí (z 2,34 % na 0,37 %) a zvýšení abundance bakterií schopných alternativního využití vodíku, zejména čeledi Succinivibrionaceae. Tyto změny naznačují přesměrování metabolických drah v bachoru, kdy vodík není využíván k methanogenezi, ale k tvorbě jiných metabolitů, například propionátu. Tento efekt byl doprovázen snížením produkce metanu, přičemž jeho intenzita byla ovlivněna délkou uhlíkatého řetězce mastných kyselin. Nejvýraznější účinek byl pozorován u kombinace dusičnanů s kyselinou kaprinovou (C10) a její směsi s kyselinou laurovou (C12), které snížily produkci metanu bez negativního vlivu na stravitelnost sušiny. Celkově lze konstatovat, že dusičnany v kombinaci s MCFA prokázaly schopnost významně modulovat složení i diverzitu bachorové mikrobioty, přesměrovat metabolismus vodíku a účinně snižovat produkci metanu.

Abstract:

The aim of this thesis was to evaluate the effect of the combined application of nitrates and medium-chain fatty acids (MCFA) on ruminal methane production and the composition of the rumen microbiota. An in vitro rumen fermentation model (batch culture for 24 hours) was used, in which nitrates were applied either alone or in combination with selected MCFAs (caprylic, capric, lauric, and myristic acids and their binary mixtures). The results of microbiome analysis using next-generation sequencing (NGS) demonstrated that the most effective combinations led to significant changes in both the structure and diversity of microbial communities. In selected treatments, a decrease in alpha diversity was observed (e.g., Shannon index from 6.954 to 3.171), indicating a selective effect of these additives on the rumen microbiota. At the same time, changes in the relative abundance of microbial groups were detected, including a marked reduction in methanogenic archaea (from 2.34 % to 0.37 %) and an increase in the abundance of bacteria capable of alternative hydrogen utilization, particularly members of the family Succinivibrionaceae. These changes suggest a redirection of metabolic pathways in the rumen, where hydrogen is no longer primarily used for methanogenesis but instead for the production of other metabolites, such as propionate. This shift was accompanied by a reduction in methane production, the magnitude of which was influenced by the carbon chain length of the fatty acids. The most pronounced effect was observed in the combination of nitrates with capric acid (C10) and its mixture with lauric acid (C12), which reduced methane production without negatively affecting dry matter digestibility. Overall, it can be concluded that nitrates in combination with MCFAs have the ability to significantly modulate both the composition and diversity of the rumen microbiota, redirect hydrogen metabolism, and effectively reduce methane production. .

Klíčová slova

mastné kyseliny se středně dlouhým řetězce, bachorový mikrobiom, bachor, výživa přežvýkavců, dusičnany

Keywords

rumen microbiome, rumen, ruminant nutrition, nitrates, medium-chain fatty acids

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 4. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 18. 5. 2026
• Vedoucí: Ing. Miroslav Joch, Ph.D.
• Oponent: Petra Kubelková, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program:
Výživa zvířat