تأثیر اسانس گیاهان مختلف به عنوان اصلاح کننده میکروبی بر تغییر تخمیر در سیلاژ ذرت و تولید گاز متان در شرایط برون تنی

Subject Areas : Camel

ع. حجت پناه ¹ , م. دانش مسگران ² , A. وکیلی ³ , ع.م. طهماسبی ⁴

1 - Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 - Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 - Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
4 - Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

Received: 2015-07-08 Accepted : 2015-11-15 Published : 2016-06-01

Keywords: اسانس, تولید متان, تخمیر سیلاژ,

Abstract :

هدف مطالعه حاضر بررسی اثرات اسانس‪های گیاهی مختلف بر ترکیب شیمیایی، پایداری هوازی و ویژگی‪های تخمیری سیلاژ ذرت و همچنین تخمیر شکمبه‪ای و تولید گاز متان در شرایط برون‪تنی با استفاده از تکنیک تولید گاز بود. گیاه کامل ذرت برداشت شد و در تیوب‪های در مقیاس آزمایشگاهی (با گنجایش 25/0‪±‪4 کیلوگرم) برای مدت 45 روز سیلو شد. تیمارهای آزمایشی شامل سیلاژ ذرت فاقد افزودنی (شاهد) یا سیلاژ ذرت حاوی 120 یا 240 میلی‪گرم به ازای کیلوگرم ماده خشک اسانس دارچین (به ترتیب Cinn120 یا Cinn240)، اسانس آویشن (به ترتیب Thy120 یا Thy240)، اسانس نعناع (به ترتیبMint120  یا Mint240)، اسانس پونه (به ترتیبOreg120  یا Oreg240) یا اسانس زیره سبز (به ترتیبCumin120  یا Cumin240) بود. تیمارهای آزمایشی با استفاده از آزمون دانت در سطح احتمال (05/0>P) با تیمار شاهد مقایسه شدند. ارزش pH تیمار Mint240 به طور معنی‌داری از تیمار شاهد پایین تر بود (05/0>P). کاهش معنی‪داری در غلظت نیتروژن آمونیاکی سیلاژهای حاوی اسانس آویشن در مقایسه با تیمار شاهد مشاهده گردید (05/0>P). همه افزودنی‪های مورد استفاده به جز اسانس نعناع نسبت به تیمار شاهد موجب بهبود معنی‪داری در پایداری هوازی سیلاژ شدند (بین 44 تا 400 درصد افزایش). در 24 ساعت پس از شروع کشت شکمبه‪ای در شرایط برون‪تنی، کل گاز تولید شده ازOreg240  در مقایسه با تیمار شاهد به طور معنی‪داری (05/0‪>P) کاهش یافت (23/44 در مقابل 73/48 میلی‪لیتر به ازای 250 میلی‪گرم ماده خشک). در مقایسه با تیمار شاهد، همه سیلاژهای حاوی اسانس بجزMint240  یا Oreg120 گاز متان بیشتری در طی 24 ساعت کشت تولید کردند (05/0‪>P). با این وجود نسبت گاز متان به کل گاز تولیدی تحت تأثیر تیمارهای آزمایشی قرار نگرفت (05/0>P). ناپدید شدن ماده خشک در شرایط برون‪تنی درتیمارهای Thy 120، Mint240 یاOreg240  در قیاس با تیمار شاهد 10 درصد افزایش یافت (05/0>P). افزودن براین ، نسبت ماده خشک ناپدید شده به گاز تولید شده در تیمار Oreg240 بالاتر از تیمار شاهد بود (05/0>P). نتایج نشان دهنده توانایی اسانس‪های گیاهی مورد استفاده در جهت بهبود ترکیب شیمیایی، تجزیه‪پذیری ماده خشک و پایداری هوازی سیلاژ ذرت بود.  

References:

AOAC. (1990). Official Methods of Analysis. Vol. I. 15^th Ed. Association of Official Analytical Chemists, Arlington, VA, USA.

Balandrin M.F. and Klocke J.A. (1985). Natural plant chemicals: sources of industrial and medicinal materials. Science. 228, 1154-1160.

Beauchemin K.A. and McGinn S.M. (2006). Methane emissions from beef cattle: effects of fumaric acid, essential oil, and canola oil. J. Anim. Sci. 84, 1489-1496.

Benchaar C., Chaves A.V., Fraser G.R., Wang Y., Beauchemin K.A. and McAllister T.A. (2007). Effects of essential oils and their components on in vitro rumen microbial fermentation. Canadian J. Anim. Sci. 87, 413-419.

Benchaar C. and Greathead H. (2011). Essential oils and opportunities to mitigate enteric methane emissions from ruminants. Anim. Feed Sci. Technol. 166, 338-358.

Busquet M., Calsamiglia S., Ferret A. and Kamel C. (2005). Screening for the effects of natural plant extracts and secondary plant metabolites on rumen microbial fermentation in continuous culture. Anim. Feed Sci. Technol. 123, 597-613.

Chaves A.V., Baah J., Wang Y., McAllistera T.A. and Benchaar C. (2012). Effects of cinnamon leaf, oregano and sweet orange essential oils on fermentation and aerobic stability of barley silage. J. Sci. Food Agric. 92, 906-915.

Curtis O.F., Hetty K.S., Cassagnol G. and Peleg M. (1996). Comparison of the inhibitory and lethal effects of synthetic versions of plant metabolites (anethole, carvacrol, eugenol and thymol) on food spoilage yeast (Debaromyces hansenii). Food Biotechnol. 10, 55-73.

Dorman H.J.D. and Deans S.G. (2000). Antimicrobial agents from plants: antibacterial activity of plant volatile oils. J. Appl. Microbiol. 88, 308-316.

Dunière L., Sindou J., Chaucheyras-Durand F., Chevallierd I. and Thévenot-Sergentet D. (2013). Silage processing and strategies to prevent persistence of undesirable microorganisms. Anim. Feed Sci. Technol. 182, 1-15.

Duniere L., Gleizal A., Chaucheyras-Durand F., Chevallier I. and Thevenot-Sergentet D. (2011). Fate of Escherichia coli O26 in corn silage experimentally contaminated at ensiling, at opening or after aerobic exposure and protective effect of various bacterial inoculants. Appl. Environ. Microbiol. 77(24), 8696-8704.

Foskolos A., Cavini S., Rodriques-Prado M., Ferret A. and Calsamiglia S. (2010). A screening test of the use of essential oils compounds on ryegrass silage for preventing nitrogen losses in sustainable dairy production systems. Pp. 451-452 in Proc. 3^rd EAAP Int. Symp. Energy and Protein. Metabol. Nutr. Parma, Italy.

Fraser G.R., Chaves A.V., Wang Y., McAllister T.A., Beauchemin K.A. and Benchaar C. (2007). Assessment of the effects of cinnamon leaf oil on rumen microbial fermentation using two continuous culture systems. J. Dairy Sci. 90, 2315-2328.

Hart K.J., Yanez-Ruiz D.R., Duval S.M., McEwan N.R. and Newbold C.J. (2008). Plant extracts to manipulate rumen fermentation. Anim. Feed Sci. Technol. 147, 8-35.

Ismaiel A. and Pierson M.D. (1990). Inhibition of growth and germination of C. botulinum 33A, 40B, and 1623E by essential oil of species. J. Food Sci. 55, 1676-1678.

Jahani-Azizabadi H., Danesh-Mesgaran M., Vakili A.R. and Rezayazdi K. (2014). Effect of some plant essential oils on in vitro ruminal methane production and on fermentation characteristics of a mid-forage diet. J. Agric. Sci. Technol. 16, 1543-1554.

Jahani-Azizabadi H., Danesh-Mesgaran M., Vakili A.R., Rezayazdi K. and Hashemi M. (2011). Effect of various semiarid native medicinal plant essential oils on rumen fermentation characteristics of a high forage diet using in vitro batch culture. African J. Microbiol. Res. 27, 4812-4819.

Khorrami B., Vakili A.R., Danesh Mesgaran M. and Klevenhusen F. (2015). Thyme and cinnamon essential oils: potential alternatives for monensin as a rumen modifier in beef production systems. Anim. Feed Sci. Technol. 200, 8-16.

Knowles J. and Roller S. (2001). Efficacy of chitosan, carvacrol and a hydrogen peroxide-based biocide against foodborne microorganisms in suspension and adhered to stainless steel. J. Food Prot. 64, 1542-1548.

Kung L.J. and Ranjit N.K. (2001). The effect of Lactobacillus buchneri and other additives on the fermentation and aerobic stability of barley silage. J. Dairy Sci. 84, 1149-1155.

Kung L.J., Williams P., Schmidt R.J. and Hu W. (2008). A blend of essential plant oils used as an additive to alter silage fermentation or used as a feed additive for lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 91, 4793-4800.

Losa R. (2001). The use of essential oils in animal nutrition. In: Feed Manufacturing in the Mediterranean Region. Improving Safety: From Feed to Food. Pp.39-44 in Proc. 3^rd Conf. Feed Manufactur. Mediterranean. Reus, Spain.

Macheboeuf D., Morgavi D.P., Papon Y., Mousset J.L. and Arturo-Schaan M. (2008). Dose–response effects of essential oils on in vitro fermentation activity of the rumen microbial population. Anim. Feed Sci. Technol. 145, 335-350.

McDonald P., Henderson A.R. and Heron S.J.E. (1991). The Biochemistry of Silage. Chalcombe Publications, Bucks, UK.

McIntosh F.M., Williams P., Losa R., Wallace R.J., Beever D.A. and Newbold C.J. (2003). Effects of essential oils on ruminal microorganisms and their protein metabolism. Appl. Environ. Microbiol. 69, 5011-5014.

Menke K.H. and Stenigass H. (1988). Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen fluid. Anim. Res. Dev. 28, 6-55.

Moran J.P., Weinberg Z.G., Ashbell G., Hen Y. and Owen T.R. (1996). A comparison of two methods for the evaluation of the aerobic stability of whole crop wheat silage. Pp. 162-163 in Proc. 11^st Int. Silage Conf. Aberystwyth, UK.

Nanon A., Suksombat W. and Yang W.Z. (2014). Effects of essential oils supplementation on in vitro and in situ feed digestion in beef cattle. Anim. Feed Sci. Technol. 196, 50-59.

Navarro-Villa A., O'Brien M., López S., Boland T.M. and O'Kiely P. (2013). In vitro rumen methane output of grasses and grass silages differing in fermentation characteristics using the gas-production technique (GPT). Grass Forage. Sci. 68(2), 228-244.

Newbold C.J., McIntosh F.M., Williams P., Losa R. and Wallace R.J. (2004). Effects of a specific blend of essential oil compounds on rumen fermentation. Anim. Feed Sci. Technol. 114, 105-112.

Patra A.K. and Yu Z. (2014). Effects of vanillin, quillaja saponin, and essential oils on in vitro fermentation and protein-degrading microorganisms of the rumen. Appl. Microbiol. Biotechnol. 98, 897-905.

Roy D., Tomar S.K., Sirohi S.K., Kumar V. and Kumar M. (2014). Efficacy of different essential oils in modulating rumen fermentation in vitro using buffalo rumen liquor. Vet. World. 7(4), 213-218.

SAS Institute. (2002). SAS^®/STAT Software, Release 9.2. SAS Institute, Inc., Cary, NC. USA.

Selwet M. (2009). Effect of propionic and formic acid mixtures on the fermentation, fungi development and aerobic stability of maize silage. Polish J. Agron. 1, 37-42.

Sliwinski B.J., Soliva C.R., Machmuller A. and Kreuzer M. (2002). Efficacy of plant extracts rich in secondary constituents to modify rumen fermentation. Anim. Feed Sci. Technol. 101, 101-114.

Theodorou M.K., Williams B.A., Dhanoa M.S., McAllan A.B. and France J. (1994). A simple gas production method using a pressure transducer to determine the fermentation kinetics of ruminant feeds. Anim. Feed Sci. Technol. 48, 185-197.

Van Soest P.J., Robertson J.B. and Lewis B.A. (1991). Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition. J. Dairy Sci. 74, 3583-3597.

Voosogh A.S., Khomeiri M., Kashani Nijad M. and Jafari S.M. (2009). Effects of mint extract on the viability of probiotic bacteria in a native Iranian dairy drink (Doogh). J. Agric. Sci. Natur. Resour. 16(1), 156-165.

Walsh S.E., Maillard J.Y., Russell A.D., Catrenich C.E., Charbonneau D.L. and Bartolo R.G. (2003). Activity and mechanisms of action of selected biocidal agents on gram-positive and negative bacteria. J. Appl. Microbiol. 94, 240-427.

Yitbarek M.B. and Tamir B. (2014). Silage additives: a review. Open J. Appl. Sci. 4, 258-274.