An in-vitro evaluation of the potentials of turmeric as phytogenic feed additive for rumen modification

Abstract

The potential risk to animal and human health in the use of antibiotic feed additives for modifying rumen fermentation has necessitated the search for natural alternatives which are generally regarded as safe. The aim of this study was to evaluate the potentials of turmeric powder in rumen manipulation using the in vitro method. Substrate of Panicum maximum and concentrate in ratio 6: 4 with turmeric inclusion at four levels of 0, 5, 10 and 15 mg/g dry matter (DM) were used for this study. The experiment was arranged in a completely randomized design. Approximately 200 mg of substrate in each treatment was weighed separately into 100 mL glass syringes into which 30 mL of rumen fluid and buffer solution (1:2 v/v) were added. The quantities of total gas, methane, ammonia, total volatile fatty acids production and substrate degraded were determined 48-h post incubation. Rumen bacteria, protozoa, fungi population were determined and microbial biomass was estimated. Some phytochemical constituents of turmeric were also determined using standard methods. Turmeric had a higher percentage of curcumin relative to other phytochemical contents determined. Turmeric effectively and consistently (p < 0.05) reduced gas production at levels above 5 mg/g of substrate inclusion throughout the 48-h incubation period. Similarly, turmeric reduced (p < 0.05) methane, carbon-dioxide, ammonia and total volatile fatty acids production, and substrate degradation at 10 – 15 mg/g inclusion. Rumen bacteria and protozoa reduced when turmeric was included at 10 – 15 mg/g while fungi reduction was observed at 15 mg/g of inclusion. Reduction in microbial biomass was observed at 15 mg/g of turmeric inclusion. It can be concluded from this study that turmeric inclusion above 5 mg/g DM of substrate, can modify the rumen by causing a reduction in fermentation end-products. The reduction of ammonia production at 15 mg/g which significantly reduced microbial biomass has implication for lowering microbial protein synthesis.
 
 
 Le risque potentiel pour la santé animale et humaine dans l'utilisation d'additifs alimentaires antibiotiques pour modifier la fermentation du rumen a nécessité la recherche d'alternatives naturelles qui sont généralement considérées comme sûres. Le but de cette étude était d'évaluer les potentiels de la poudre de curcuma dans la manipulation du rumen en utilisant la méthode in vitro. Substrat de Panicum maximum et concentré dans le rapport 6: 4 avec l'inclusion de curcuma à quatre niveaux de 0, 5, 10 et 15 mg/g de matière sèche (DM) ont été utilisés pour cette étude. L'expérience a été organisée dans une conception complètement randomisée. Environ 200 mg de substrat dans chaque traitement ont été pesés séparément dans des seringues en verre de 100 mL dans lesquelles 30 mL de liquide rumen et de solution tampon (1:2 v/v) ont été ajoutés. Les quantités totales de gaz, de méthane, d'ammoniac, de production totale d'acides gras volatils et de substrat dégradé ont été déterminées 48 h après incubation. La bactérie Rumen, le protozoaire, la population de champignons ont été déterminés et la biomasse microbienne a été estimée. Certains constituants phytochimiques du curcuma ont également été déterminés à l'aide de méthodes standard. Le curcuma avait un pourcentage plus élevé de curcumine par rapport à d'autres contenus phytochimiques déterminés. Le curcuma a réduit efficacement et systématiquement (p < 0,05) la production de gaz à des niveaux supérieurs à 5 mg/g d'inclusion du substrat tout au long de la période d'incubation de 48 h. De même, le curcuma a réduit (p < 0,05) le méthane, le dioxyde de carbone, l'ammoniac et la production totale d'acides gras volatils, et la dégradation du substrat à 10 à 15 mg/g d'inclusion. Les bactéries rumen et le protozoaire ont diminué lorsque le curcuma a été inclus à 10 – 15 mg/g tandis que la réduction des champignons a été observée à 15 mg/g d'inclusion. La réduction de la biomasse microbienne a été observée à 15 mg/g d'inclusion de curcuma. On peut conclure de cette étude que l'inclusion de curcuma au- dessus de 5 mg/g de DM de substrat, peut modifier le rumen en causant une réduction des produits finaux de fermentation. La réduction de la production d'ammoniac à 15 mg/g, ce qui a considérablement réduit la biomasse microbienne, a des répercussions sur l'abaissement de la synthèse des protéines microbiennes.

In Vitro Screening of Plant Materials to Reduce Ruminal Protozoal Population and Mitigate Ammonia and Methane Emissions

“…The first case was substantiated by the lower molar proportions of branch chain volatile fatty acids, i.e., end products of the deamination of feed amino acids, in plant supplementation as compared to the control; the second case was supported by the higher MCP concentrations in the supplementation as compared to the control. Moreover, Aderinboye and Olanipekun [37] found that turmeric inclusion above 5 mg/g DM of substrate can modify the rumen by causing a reduction in fermentation end products, and a reduction in ammonia production at 15 mg/g, which significantly reduced microbial biomass, has implications for lowering microbial protein synthesis. In this study, both occurrences were confirmed in the plant materials with high tannin contents.…”