Modificación de la fermentación microbiana ruminal mediante compuestos de aceites esenciales

Consultable des del TDXTítol obtingut de la portada digitalitzadaEsta tesis doctoral se planteó debido a la necesidad de evaluar la capacidad de los aceites esenciales y de sus compuestos como aditivos ruminales. En el primer estudio se utilizaron 8 fermentadores (1320 ml) de doble flujo continuo en dos períodos (8 d) para estudiar el efecto de una mezcla de compuestos de aceites esenciales (BEO, CRINA? RUMINANTS) sobre la fermentación microbiana y el flujo de nutrientes. Los tratamientos se distribuyeron en un diseño factorial 2 x 2, donde el tipo de ración (alta en concentrado: 90% concentrado y 10% paja; vs alta en forraje: 60% heno de alfalfa y 40% concentrado) y la adición de BEO (0 mg/l vs 1.5 mg/l) fueron los efectos principales. La adición de BEO no afectó a la digestibilidad de MS, MO, FND, FAD y PB, pero incrementó la concentración de AGV totales (122.8 vs 116.2 mM) sin modificar significativamente las proporciones individuales de AGV o el metabolismo nitrogenado. El segundo estudio consistió en varias pruebas experimentales diseñadas para estudiar el efecto de la dosis y del periodo de adaptación a la adición de BEO sobre el metabolismo nitrogenado de los microorganismos ruminales. En la primera, se utilizaron de nuevo 8 fermentadores de doble flujo continuo (1320 ml) en dos períodos (6 d de adaptación y 3 de muestreo) para estudiar el efecto de la dosis de BEO sobre la fermentación microbiana ruminal. Los tratamientos fueron: CTR (sin adición de BEO), D5 (5 mg/l de BEO), D50 (50 mg/l de BEO) y D500 (500 mg/l de BEO). En la segunda prueba experimental se utilizaron 8 ovejas (peso medio de 57 kg) para estudiar el efecto de una adaptación larga del líquido ruminal a la adición de BEO sobre la fermentación ruminal. El tratamiento CTR (sin adición de BEO) se asignó al azar a 4 ovejas, y las otras 4 ovejas se adaptaron a BEO (110 mg/d de BEO) durante 4 semanas (ADBEO). La adición de 5 mg BEO/l de líquido ruminal en cultivo continuo incrementó la concentración de AGV totales y la relación acetato:propionato después de 6 d de fermentación, pero los cambios sobre el metabolismo N sólo aparecieron en el líquido ruminal de ovejas alimentados con BEO durante 28 d. En el tercer estudio se evaluaron los efectos de cinco compuestos de aceites esenciales sobre la fermentación microbiana ruminal. En la primera prueba experimental, los efectos de 4 dosis crecientes (5, 50, 500, y 5000 mg/l) de 5 compuestos de aceites esenciales se evaluaron en incubaciones in vitro de líquido ruminal durante 24 h con dos dietas diferentes: una dieta 60:40 forraje:concentrado (18% PB; 30% FND) y la otra 10:90 forraje:concentrado (16% PB; 25% FND). Los tratamientos fueron: control (CTR), eugenol (EUG), guaiacol, limoneno, timol (TIM), y vanillin. En la segunda prueba experimental se utilizaron 8 fermentadores de doble flujo continuo (1320 ml) en 3 periodos (6 d de adaptación y 3 d de muestreo) para estudiar el efecto del TIM y del EUG sobre la fermentación microbiana ruminal y el flujo de nutrientes. Los tratamientos fueron: CTR (control negativo), MON (control positivo, 10 mg/l de monensina), T5 (5 mg/l de TIM), T50 (50 mg/l de TIM), T500 (500 mg/l de TIM), E5, E50 y E500, y se asignaron aleatoriamente a los fermentadores dentro de cada periodo. La mayoría de estos compuestos de aceites esenciales a dosis elevadas demostraron poseer actividad antimicrobiana disminuyendo la concentración total de VFA. Sin embargo, EUG en incubaciones de 24 h y T5 en cultivo continuo modificaron el perfil de AGV sin inhibir la concentración total de AGV, y EUG disminuyó la concentración de N amoniacal. Una selección cuidadosa de estos compuestos permitiría la manipulación de la fermentación microbiana ruminal.This doctoral thesis was planned to test the potential of essential oils and their compounds as ruminal additives. In the first study, eight dual flow continuous culture fermenters (1320 ml) were used in two replicated periods (8 d each) to study the effects of a specific blend of essential oil compounds (BEO, CRINA? RUMINANTS) on rumen microbial fermentation and nutrient flow. Treatments were arranged in a 2 x 2 factorial design. Main factors were type of diet (10 to 90 vs 60 to 40 forage to concentrate ratios) and the addition of BEO (0 vs 1.5 mg/l of BEO). There were no effects of BEO on DM, OM, NDF, ADF and CP digestion. The use of BEO increased the concentration of total VFA (122.8 vs 116.2 mM) without affecting individual VFA proportions or N metabolism. The second experiment was designed to study the effect of dose of BEO and adaptation time to the addition of BEO on N metabolism of rumen microorganisms. The second study consisted in several tests. In the first, eight dual flow continuous culture fermenters (1320 ml) were used in two periods (6 d of adaptation and 3 d of sampling) to study the effects of increasing doses of a specific blend of essential oils (BEO, CRINA? RUMINANTS) on rumen microbial fermentation. Fermenters were fed with the same high forage ration of the first study and the sampling protocol and processing were identical. Treatments were: CTR (no BEO), D5 (5 mg/l of BEO), D50 (50 mg/l of BEO) and D500 (500 mg/l of BEO). In the second experiment, eight sheep (average body weight of 57 kg) were used to study the effects of long term adaptation of rumen fluid to BEO on ruminal fermentation. Four sheep were assigned at random to the CTR treatment (no BEO) and four sheep were adapted to BEO (110 mg/d of BEO) for four weeks (ADBEO). The addition of 5 mg BEO/l of rumen fluid in continuous culture increased total VFA concentration and acetate to propionate ratio after 6 d of fermentation, but changes in N metabolism were only apparent when using rumen fluid from sheep fed BEO for 28 d. In the third study, several essential oil compounds were evaluated on rumen microbial fermentation. In the first experiment, the effects of 4 different doses (5, 50, 500, and 5000 mg/l) of five essential oil compounds were evaluated in in vitro 24 h batch culture of rumen fluid with two different diets: a 60 to 40 forage to concentrate diet (18% CP; 30% NDF) and a 10 to 90 forage to concentrate diet (16% CP; 25% NDF). Treatments were: control (CTR), eugenol (EUG), guaiacol, limonene, thymol (THY), and vanillin. In the second experiment, eight dual flow continuous culture fermenters (1320 ml) were used in three periods (6 d of adaptation and 3 d of sampling) to study the effects of THY and EUG on rumen microbial fermentation and nutrient flow. Treatments were: CTR (negative control), MON (positive control, 10 mg/l of monensin), T5 (5 mg/l of THY), T50 (50 mg/l of THY), T500 (500 mg/l of THY), E5, E50 and E500, and were randomly assigned to fermenters within periods. Most of these essential oil compounds demonstrated their antimicrobial activity decreasing total VFA concentration at high doses. However, EUG in batch fermentation and T5 in continuous culture modified VFA profile without decreasing total VFA concentration, and EUG decreased ammonia N concentration. Careful selection of these essential oils compounds may allow manipulation of rumen microbial fermentation