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タイトル: In Vivo and In Vitro Effects of Euglena Supplementation on Nutrients Intake, Digestibility, Rumen Fermentation and Enteric Methane Emission
その他のタイトル: ウシ胃液培養液へのユーグレナの添加およびヒツジへのユーグレナ給与が栄養摂取量,消化率,第一胃内発酵性状およびメタン発生量に及ぼす影響
著者: GATHINJI, Peter Kiiru
ガシンジ, ピーター キール
発行日: 2017
出版者: [帯広畜産大学]
抄録: Background: The livestock sector is undergoing a paradigm shift in response to the burgeoning demand for food of animal origin. This is anticipated to have concomitant ramifications environmentally and in food sector. Environmentally, the increasing ruminant population will lead to a heightened accumulation of Greenhouse Gasses (GHGs) that results in global warming. Enteric methane emission represents nutrients utilization ineffectiveness by the ruminants since a substantial amount of energy is lost through the emitted gasses. Ingestion of low-quality feed resources by ruminants is becoming a pressing concern. There is a dire need to have high-quality feed supplements that can improve nutrients digestibility and abate enteric methane emission without compromising ruminants’ productivity. Microalgae such as Euglena has been touted as supplements that can exactly do that and in a more sustainable manner due to their vast nutrients content, rapid production rate, and their ability to ensnare carbon dioxide during growth.
Objective: The prime objective of this study was to evaluate in vivo and in vitro effects of Euglena inclusion in the experimental diet on nutrients intake, digestibility, rumen fermentation parameters, and methane emission.
Methodology: The present study principally used a 4 × 4 Latin square design to evaluate the effects of Euglena inclusion in the experimental diet in two different directions; that is, the level of inclusion and the animal effect in the in vivo study. In the in vitro study, the same design was employed to evaluate whether the impact was exactly due to the level of inclusion or the fermentation jar effect. Both studies were conducted in quadruplicate to effect the methodological plan of the studies. Both studies utilized different Euglena to ensure reproducibility of the resultant data.
Results: All the data were subjected to a polynomial regression analysis of SAS 9.3 (in vivo) and 9.4 (in vitro). The results were broadly categorized into two due to the nature of experiments and their limitations. The broad categories are; In vivo: All the nutrients intake were significantly influenced by Euglena supplementation (p<0.05). The supplementation only affected CP digestibility (p<0.05). Notably, the CP intake, the amount digested, and digestibility was significantly increased (p<0.05) while the CP lost in urine was significantly affected (p<0.0001) and the fecal CP was unaffected statistically (p>0.05). Energy metabolism was variedly affected, albeit the GE intake increased significantly (p<0.0001). The rumen fluid protozoal population plummeted significantly (p<0.0001) while NH3-N concentration in the rumen fluid was significantly affected (p<0.0001). The supplementation did not exert any significant influence on pH and TVFA (p>0.05). In vitro: Euglena inclusion in the diet numerically reduced CH4 emitted by 35.4 percent, though the reduction was not statistically significant (p=0.142). TVFA and pH were unaffected statistically, protozoa were numerically (p= 0.161) reduced by 21.4 percent while NH3-N concentration increased significantly (p= 0.0002). In vitro Dry Matter Digestibility (IVOMD) and in vitro Dry Matter Digestibility (IVDMD) were improved significantly (p<0.05).
Conclusion: Due to high protein and lipid content of Euglena, it significantly influenced nutrients intake, improved nutrient digestibility, and reduced CH4 produced without compromising rumen fermentation significantly. Thus, Euglena can be an alternative ruminants’ feed supplement to improve nutrients content of the diet, improve digestibility and abate enteric CH4 in a sustainable way without compromising ruminants’ productivity.
本研究は、消化管からのメタン産生、養分摂取、飼料消化率、養分出納、揮発性脂肪酸(VFA)濃度、アンモニア態窒素(NH3-N)濃度、および原生動物数においてミドリムシ(ユーグレナ)を羊の飼料に混合する効果を評価するために実施された。研究は、動物への飼養試験と人工培養法によって2つの実験を実施した。ユーグレナは、植物と動物の両方の性質を持つ単細胞生物であり、100%純粋な粉末を株式会社ユーグレナから得た。最初の実験では、めん羊を用いた飼養試験を実施した。4×4ラテン方格法に従って、平均体重38.81±4.38kgのルーメンフィステルを装着した4頭のコリデール種羊に、クレイングラス乾草1kgに対して0、50、100、150gのユーグレナを添加したものを給与した。養分摂取量、消化率、窒素出納およびアンモニア濃度を測定した。実験は、20日間を1処理区として80日の間実施された。1処理区においては、14日間の馴致期間と5日間の消化試験および1日間の第一胃液採取試験を行った。これらのデータは、重回帰分析に用いられた。養分摂取量は、ユーグレナの添加によって影響を受けた(P<0.05)。粗タンパク質(CP)および中性デタージェント繊維(NDF)消化率にユーグレナ添加の影響がみられた(P<0.05)。CP摂取量、消化率、尿中への排泄量は増大した(P<0.05)。糞中へのCP排泄量には影響はみられなかった(P>0.05)。総エネルギー(GE)摂取量は、有意に増加した(P<0.0001)。ユーグレナの添加によって、ルーメン内アンモニア濃度は影響を受け(P<0.0001)、プロトゾア数は減少した(P<0.0001)。ユーグレナの添加は、pHと総VFA濃度に影響を及ぼさなかった(P>0.05)。2番目の実験では、混合培養液からのガス発生量の測定、人工消化試験によって、種々の濃度のユーグレナ添加効果をメタン産生量、消化率、VFAおよびアンモニア濃度、プロトゾア数によって評価した。粗飼料としてケニヤで収穫したキクユグラス6gを基礎飼料とし、濃厚飼料とユーグレナをそれぞれ4gと0g、3gと1g、2.5gと1.5g、2gと2gの比率で混合し、第一胃液と24時間混合培養した時のメタン産生および発酵性状、24時間培養したときの消失率について検討した。メタン発生量(ml/g乾物)は、ユーグレナの添加によって35.4%減少したが、有意なものではなかった(P=0.142)。アンモニア濃度(mg/ml)は、ユーグレナの添加によって増加した(P<0.001)。pHおよび総VFA濃度(mmol/l)は、影響はみられなかった。プロトゾア数は、21.4%減少したが、有意ではなかった(P= 0.161)。人工消化試験による有機物消失率は、ユーグレナの添加によって有意に増加した(P=0.0011)が、乾物消失率は有意な差はみられなかった(P=0.1823)。以上の結果から、ユーグレナ添加は、飼料の利用性に悪影響を及ぼすことなく養分摂取量および窒素蓄積量を増加させることが明らかになった。また、ユーグレナの反芻家畜への給与は、温室効果ガス発生量を減少させ、養分の利用性を向上させる可能性を持つものといえる。
記述: 畜産生命科学専攻
Master’s Course of Agro-Environmental Science
平成28年度修士学位論文
URI: http://ir.obihiro.ac.jp/dspace/handle/10322/4410
出現コレクション:03010学位論文(修士)

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