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

Abstract

Alternative feed sources can be utilized to reduce enteric methane (CH4) emissions, a major greenhouse gas that contributes to global warming. This study aimed to evaluate the potential use of tropical plants to improve digestibility, reduce protozoal populations, improve rumen fermentation, and minimize methane emissions from ruminants. The plants considered herein grow in tropical climates, are easily accessible in large quantities, and are directly related to human food production. Nine plants that grow naturally in tropical climates were assessed. Plant supplementation substantially enhanced accumulative gas production at 24 h (p < 0.05). The apparent organic matter digestibility (AOMDvt) of the diet was not affected by five of the nine plants. With the addition of the plant material, ammonia nitrogen concentrations were reduced by up to 47% and methane concentrations were reduced by 54%. Five of the nine plant materials reduced methane production in terms of CH4/dry matter and CH4/digestibility of the organic matter by 15–35% and 8–24%, respectively. In conclusion, supplementation with plants with high tannin contents was shown to be a viable strategy for improving rumen fermentation, reducing protozoal populations, and limiting methane emissions. In this regard, the leaves of Piper sarmentosum, Acmella oleracea, Careya arborea, and Anacardium occidentale were especially promising.

Cassava pulp added to fermented total mixed rations increased tropical sheep’s nutrient utilization, rumen ecology, and microbial protein synthesis

“…According to Khejornsart et al [ 35 ] and Khejornsart and Wanapat [ 36 ], chemical treatments enhanced the characteristics of rumen fermentation, increased the quantity of fibrolytic microbes and, consequently, the activities of fibrinolytic enzymes, and increased the number of sites that could support microbial attachment on the surface of the particles. According to Khejornsart et al [ 40 ], there might be a link between plant phytochemical composition, particularly tannin and saponin content, and protozoa population reduction and methane mitigation. It appears that the roughage stimulated bacterial growth, enhanced feed particle colonization, and increased intake rate.…”

Efecto del rizoma de Zingiber officinale sobre la fermentación ruminal y producción de metano in vitro

“…Los datos obtenidos en este experi- Nuestros resultados podrían indicar que el jengibre no inhibió drásticamente a los microorganismos ruminales durante las primeras horas de incubación, aunado a que en todos los tratamientos hubo presencia de nutrientes disponibles para iniciar el proceso de fermentación. En términos generales, el comportamiento de la cinética de producción de gas (Vmax, L y S) depende de la disponibilidad de nutrientes en la dieta como carbohidratos solubles y proteína, principalmente (Khejornsart et al 2021). En este sentido, la composición de las dietas pudo influir en la cinética de PG, ya que tanto la dieta utilizada por Khejornsart et al (2021) como la de este estudio fueron altas en grano (> 70%) con alrededor de 28 y 12% de FDN, respectivamente; mientras que la dieta de Soroor y Moeini (2015) fue alta en forraje (> 70%) con alrededor de 39% de FDN, por ende, con mayor cantidad de carbohidratos estructurales, los cuales no son de fácil fermentación.…”

“…La producción de CH 4 disminuyó entre 45.9 y 52.1% a partir de 5 y hasta 40% de RSJ, respectivamente, en comparación a la dieta testigo. El jengibre ha sido utilizado para disminuir el CH 4 ruminal in vitro, tanto como harina (Soroor y Moeini 2015, Khejornsart et al 2021, extractos metanólicos obtenido de la parte superior de la planta (Kim et al 2012) y aceites esenciales del rizoma (Altιnçekiç et al 2021). Aunque todos los estudios previamente mencionados reportan disminución en la producción de CH 4 con la adición de jengibre en alguna de sus formas, en ninguno de ellos fue tan considerable como lo reportado en este experimento, que fue de 52%.…”

“…En rumiantes, el jengibre se ha utilizado como modulador de la fermentación ruminal. Al respecto, algunos estudios in vitro han demostrado que el jengibre disminuye la producción ruminal de CH 4 , empleado como extractos etanólicos, metanólicos y acuosos (Patra et al 2010), aceite esencial (Altιnçekiç et al 2021, Temmar et al 2021) y harina (Soroor y Moeini 2015, Kurniawati et al 2018, Khejornsart et al 2021. Además, se han reportado cambios en diversas poblaciones de microorganismos ruminales, tales como un aumento de protozoarios entodiniomorfos y holotricos (Patra et al 2010) y de poblaciones bacterianas de Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus flavefaciens y Ruminococcus albus, así como disminución de la población de ciliados asociados a metanógenos (Kim et al 2012).…”

Effect of Brazilian spinach (Alternanthera sissoo) pellet supplementation and dietary ratios on rumen characteristics, microorganisms, methane production, milk yield, and milk composition in dairy cows

“…This is because the release of CH 4 by ruminants wastes feed energy and adds to global greenhouse gas emissions (Unnawong et al, 2021). Therefore, reducing CH 4 emissions by ruminants is crucial for both reducing global warming and maximizing the utilization of feed in the production of cattle (Khejornsart et al, 2021; Tang et al, 2019). The addition of common antibiotics to ruminant feed helps increase production.…”