Published January 14, 2022
| Version v1
Publication
Open
Dietary Coleus amboinicus Lour. decreases ruminal methanogenesis and biohydrogenation, and improves meat quality and fatty acid composition in longissimus thoracis muscle of lambs
Creators
- 1. University of Life Sciences in Poznań
- 2. Wroclaw Medical University
- 3. West Bengal University of Animal and Fishery Sciences
- 4. Slovak Academy of Sciences
- 5. Institute of Animal Physiology
- 6. Institute of Agricultural and Food Biotechnology
- 7. University of Zanjan
Description
Methane production and fatty acids (FA) biohydrogenation in the rumen are two main constraints in ruminant production causing environmental burden and reducing food product quality. Rumen functions can be modulated by the biologically active compounds (BACs) of plant origins as shown in several studies e.g. reduction in methane emission, modulation of FA composition with positive impact on the ruminant products. Coleus amboinicus Lour. (CAL) contains high concentration of polyphenols that may potentially reduce methane production and modulate ruminal biohydrogenation of unsaturated FA. This study aimed to investigate the effect of BAC of Coleus amboinicus Lour. (CAL) fed to growing lambs on ruminal methane production, biohydrogenation of unsaturated FA and meat characteristics. In this study, the in vitro experiment aiming at determining the most effective CAL dose for in vivo experiments was followed by two in vivo experiments in rumen-cannulated rams and growing lambs. Experiment 1 (RUSITEC) comprised of control and three experimental diets differing in CAL content (10%, 15%, and 20% of the total diet). The two in vivo experiments were conducted on six growing, rumen-cannulated lambs (Exp. 2) and 16 growing lambs (Exp. 3). Animals were assigned into the control (CON) and experimental (20% of CAL) groups. Several parameters were examined in vitro (pH, ammonia and VFA concentrations, protozoa, methanogens and select bacteria populations) and in vivo (methane production, digestibility, ruminal microorganism populations, meat quality, fatty acids profiles in rumen fluid and meat, transcript expression of 5 genes in meat).CAL lowered in vitro methane production by 51%. In the in vivo Exp. 3, CAL decreased methane production by 20% compared with the CON group, which corresponded to reduction of total methanogen counts by up to 28% in all experiments, notably Methanobacteriales. In Exp. 3, CAL increased or tended to increase populations of some rumen bacteria (Ruminococcus albus, Megasphaera elsdenii, Butyrivibrio proteoclasticus, and Butyrivibrio fibrisolvens). Dietary CAL suppressed the Holotricha population, but increased or tended to increase Entodiniomorpha population in vivo. An increase in the polyunsaturated fatty acid (PUFA) proportion in the rumen of lambs was noted in response to the CAL diet, which was mainly attributable to the increase in C18:3 cis-9 cis-12 cis-15 (LNA) proportion. CAL reduced the mRNA expression of four out of five genes investigated in meat (fatty acid synthase, stearoyl-CoA desaturase, lipoprotein lipase, and fatty acid desaturase 1).Summarizing, polyphenols of CAL origin (20% in diet) mitigated ruminal methane production by inhibiting the methanogen communities. CAL supplementation also improved ruminal environment by modulating ruminal bacteria involved in fermentation and biohydrogenation of FA. Besides, CAL elevated the LNA concentration, which improved meat quality through increased deposition of n-3 PUFA.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد إنتاج الميثان والهيدروجين الحيوي للأحماض الدهنية (FA) في الكرش قيدين رئيسيين في إنتاج الحيوانات المجترة مما يسبب عبئًا بيئيًا ويقلل من جودة المنتجات الغذائية. يمكن تعديل وظائف الكرش من خلال المركبات النشطة بيولوجيًا (BACs) من أصول نباتية كما هو موضح في العديد من الدراسات مثل تقليل انبعاث الميثان، وتعديل تركيبة FA مع التأثير الإيجابي على المنتجات المجترة. يحتوي Coleus amboinicus Lour (CAL) على تركيز عالٍ من البوليفينول الذي قد يقلل من إنتاج الميثان ويعدل الهدرجة الحيوية للكروم من FA غير المشبعة. هدفت هذه الدراسة إلى التحقيق في تأثير BAC لـ Coleus amboinicus Lour. (CAL) تتغذى على الحملان المتنامية على إنتاج الميثان المجتر، والهيدروجين الحيوي لـ FA غير المشبعة وخصائص اللحوم. في هذه الدراسة، أعقبت التجربة المختبرية التي تهدف إلى تحديد جرعة CAL الأكثر فعالية للتجارب في الجسم الحي تجربتين في الجسم الحي في الكباش المقننة والكباش المتنامية. تتألف التجربة 1 (RUSITEC) من التحكم وثلاثة أنظمة غذائية تجريبية تختلف في محتوى السعرات الحرارية (10 ٪ و 15 ٪ و 20 ٪ من إجمالي النظام الغذائي). تم إجراء التجربتين في الجسم الحي على ستة خراف نامية مجعدة (Exp. 2) و 16 خروفًا نامية (Exp. 3). تم تعيين الحيوانات في مجموعات التحكم (CON) والتجريبية (20 ٪ من CAL). تم فحص العديد من المعلمات في المختبر (تركيزات الأس الهيدروجيني والأمونيا و VFA، والبروتوزوا، ومولدات الميثان ومجموعات مختارة من البكتيريا) وفي الجسم الحي (إنتاج الميثان، وقابلية الهضم، ومجموعات الكائنات الحية الدقيقة المجتردة، وجودة اللحوم، وملامح الأحماض الدهنية في سائل الكرش واللحوم، والتعبير النصي لـ 5 جينات في اللحوم). تم تخفيض السعرات الحرارية في إنتاج الميثان في المختبر بنسبة 51 ٪. في فترة الخبرة داخل الجسم الحي. 3، خفضت CAL إنتاج الميثان بنسبة 20 ٪ مقارنة مع مجموعة CON، والتي تقابل انخفاض إجمالي تعداد الميثانوجين بنسبة تصل إلى 28 ٪ في جميع التجارب، ولا سيما الميثانوبكتيريا. في Exp. 3، زاد CAL أو مال إلى زيادة أعداد بعض بكتيريا الكرش (Ruminococcus albus، Megasphaera elsdenii، Butyrivibrio proteoclasticus، و Butyrivibrio fibrisolvens). قمع CAL الغذائي سكان Holotricha، لكنه زاد أو مال إلى زيادة عدد Entodiniomorpha في الكائن الحي. لوحظت زيادة في نسبة الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة (PUFA) في كرش الحملان استجابة لنظام CAL الغذائي، والذي يعزى أساسًا إلى الزيادة في نسبة C18:3 cis -9 cis -12 cis -15 (LNA). قللت CAL من تعبير mRNA لأربعة من أصل خمسة جينات تم فحصها في اللحوم (سينسيز الأحماض الدهنية، ستيرويل- CoA ديساتوراز، ليباز البروتين الدهني، ديساتوراز الأحماض الدهنية 1). التلخيص، البوليفينول من أصل CAL (20 ٪ في النظام الغذائي) يخفف من إنتاج الميثان الكرش عن طريق تثبيط مجتمعات مولد الميثان. كما حسنت مكملات CAL بيئة الكرش من خلال تعديل بكتيريا الكرش المشاركة في التخمير والهيدروجين الحيوي لـ FA. إلى جانب ذلك، رفع CAL تركيز LNA، مما أدى إلى تحسين جودة اللحوم من خلال زيادة ترسب N -3 PUFA.Translated Description (French)
La production de méthane et la biohydrogénation des acides gras (AG) dans le rumen sont deux contraintes principales dans la production des ruminants causant une charge environnementale et réduisant la qualité des produits alimentaires. Les fonctions du rumen peuvent être modulées par les composés biologiquement actifs (BAC) d'origine végétale comme le montrent plusieurs études, par exemple la réduction des émissions de méthane, la modulation de la composition de l'AF avec un impact positif sur les produits des ruminants. Coleus amboinicus Lour. (CAL) contient une forte concentration de polyphénols qui peuvent potentiellement réduire la production de méthane et moduler la biohydrogénation ruminale des AG insaturés. Cette étude visait à étudier l'effet du bac de Coleus amboinicus Lour. (CAL) nourris aux agneaux en croissance sur la production de méthane ruminal, la biohydrogénation des AG insaturés et les caractéristiques de la viande. Dans cette étude, l'expérience in vitro visant à déterminer la dose CAL la plus efficace pour les expériences in vivo a été suivie de deux expériences in vivo chez des béliers canulés dans le rumen et des agneaux en croissance. L'expérience 1 (RUSITEC) comprenait un régime témoin et trois régimes expérimentaux dont la teneur en CAL différait (10 %, 15 % et 20 % du régime total). Les deux expériences in vivo ont été menées sur six agneaux en croissance, canalisés dans le rumen (Exp. 2) et 16 agneaux en croissance (Exp. 3). Les animaux ont été affectés aux groupes témoin (CON) et expérimental (20% des CAL). Plusieurs paramètres ont été examinés in vitro (pH, concentrations d'ammoniac et d'AGV, populations de protozoaires, de méthanogènes et de bactéries sélectionnées) et in vivo (production de méthane, digestibilité, populations de micro-organismes ruminaux, qualité de la viande, profils d'acides gras dans le liquide de rumen et la viande, expression du transcrit de 5 gènes dans la viande).CAL a réduit la production de méthane in vitro de 51 %. Dans l'Exp. in vivo 3, CAL a diminué la production de méthane de 20% par rapport au groupe CON, ce qui correspondait à une réduction du nombre total de méthanogènes allant jusqu'à 28% dans toutes les expériences, notamment Methanobacteriales. Dans Exp. 3, CAL a augmenté ou a eu tendance à augmenter les populations de certaines bactéries du rumen (Ruminococcus albus, Megasphaera elsdenii, Butyrivibrio proteoclasticus et Butyrivibrio fibrisolvens). La CAL alimentaire a supprimé la population d'Holotricha, mais a augmenté ou a eu tendance à augmenter la population d'Entodiniomorpha in vivo. Une augmentation de la proportion d'acides gras polyinsaturés (AGPI) dans le rumen des agneaux a été notée en réponse au régime CAL, qui était principalement attribuable à l'augmentation de la proportion C18:3 cis-9 cis-12 cis-15 (LNA). CAL a réduit l'expression de l'ARNm de quatre gènes sur cinq étudiés dans la viande (synthase d'acides gras, stéaroyl-CoA désaturase, lipoprotéine lipase et désaturase d'acides gras 1). En résumé, les polyphénols d'origine CAL (20 % dans l'alimentation) ont atténué la production de méthane ruminal en inhibant les communautés méthanogènes. La supplémentation en CAL a également amélioré l'environnement ruminal en modulant les bactéries ruminales impliquées dans la fermentation et la biohydrogénation de l'AF. En outre, CAL a augmenté la concentration de LNA, ce qui a amélioré la qualité de la viande grâce à une augmentation du dépôt d'AGPI n-3.Translated Description (Spanish)
La producción de metano y la biohidrogenación de ácidos grasos (AG) en el rumen son dos limitaciones principales en la producción de rumiantes que causan una carga ambiental y reducen la calidad de los productos alimenticios. Las funciones del rumen pueden ser moduladas por los compuestos biológicamente activos (BAC) de origen vegetal como se muestra en varios estudios, por ejemplo, reducción en la emisión de metano, modulación de la composición de FA con impacto positivo en los productos de rumiantes. Coleus amboinicus Lour. (CAL) contiene una alta concentración de polifenoles que potencialmente pueden reducir la producción de metano y modular la biohidrogenación ruminal de FA insaturado. Este estudio tuvo como objetivo investigar el efecto del BAC de Coleus amboinicus Lour. (CAL) alimentado a corderos en crecimiento sobre la producción de metano ruminal, la biohidrogenación de FA insaturados y las características de la carne. En este estudio, el experimento in vitro con el objetivo de determinar la dosis de CAL más efectiva para los experimentos in vivo fue seguido por dos experimentos in vivo en carneros canulados en el rumen y corderos en crecimiento. Experimento 1 (RUSITEC) compuesto por control y tres dietas experimentales que difieren en el contenido de CAL (10%, 15% y 20% de la dieta total). Los dos experimentos in vivo se realizaron en seis corderos canulados en el rumen en crecimiento (Exp. 2) y 16 corderos en crecimiento (Exp. 3). Los animales se asignaron a los grupos de control (CON) y experimental (20% de CAL). Se examinaron varios parámetros in vitro (pH, concentraciones de amoníaco y VFA, protozoos, metanógenos y poblaciones de bacterias seleccionadas) e in vivo (producción de metano, digestibilidad, poblaciones de microorganismos ruminales, calidad de la carne, perfiles de ácidos grasos en el líquido ruminal y la carne, expresión de transcritos de 5 genes en la carne). CAL redujo la producción de metano in vitro en un 51%. En el Exp in vivo. 3, el CAL disminuyó la producción de metano en un 20% en comparación CON el grupo CON, lo que correspondió a la reducción de los recuentos totales de metanógeno hasta en un 28% en todos los experimentos, especialmente en los metanobacteriales. En el Exp. 3, CAL aumentó o tendió a aumentar las poblaciones de algunas bacterias del rumen (Ruminococcus albus, Megasphaera elsdenii, Butyrivibrio proteoclasticus y Butyrivibrio fibrisolvens). La CAL dietética suprimió la población de Holotricha, pero aumentó o tendió a aumentar la población de Entodiniomorpha in vivo. Se observó un aumento en la proporción de ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) en el rumen de corderos en respuesta a la dieta CAL, que fue principalmente atribuible al aumento en la proporción C18:3 cis-9 cis-12 cis-15 (LNA). CAL redujo la expresión de ARNm de cuatro de los cinco genes investigados en la carne (ácido graso sintasa, estearoil-CoA desaturasa, lipoproteína lipasa y ácido graso desaturasa 1). Resumiendo, los polifenoles de origen CAL (20% en la dieta) mitigaron la producción de metano ruminal al inhibir las comunidades de metanógeno. La suplementación con CAL también mejoró el ambiente ruminal al modular las bacterias ruminales involucradas en la fermentación y biohidrogenación de FA. Además, CAL elevó la concentración de LNA, lo que mejoró la calidad de la carne a través del aumento de la deposición de PUFA n-3.Files
s40104-021-00654-3.pdf
Files
(776.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d06e71d515634c17350434da1dfcd2fb
|
776.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- ديتري كوليوس أمبونيكوس لور. يقلل من توليد الميثان والهدرجة الحيوية، ويحسن جودة اللحوم وتكوين الأحماض الدهنية في عضلة الصدر الطويلة للحملان
- Translated title (French)
- Coleus amboinicus Lour. alimentaire diminue la méthanogenèse et la biohydrogénation ruminales et améliore la qualité de la viande et la composition en acides gras du muscle longissimus thoracis des agneaux
- Translated title (Spanish)
- Dieta Coleus amboinicus Lour. disminuye la metanogénesis ruminal y la biohidrogenación, y mejora la calidad de la carne y la composición de ácidos grasos en el músculo torácico largo de los corderos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4206207475
- DOI
- 10.1186/s40104-021-00654-3
References
- https://openalex.org/W1532080041
- https://openalex.org/W1774742950
- https://openalex.org/W1777748551
- https://openalex.org/W1817506593
- https://openalex.org/W1991733628
- https://openalex.org/W1997087247
- https://openalex.org/W1998981141
- https://openalex.org/W2004180764
- https://openalex.org/W2004533108
- https://openalex.org/W2007064065
- https://openalex.org/W2007391818
- https://openalex.org/W2022405645
- https://openalex.org/W2050478754
- https://openalex.org/W2057718843
- https://openalex.org/W2060881812
- https://openalex.org/W2066472053
- https://openalex.org/W2076009245
- https://openalex.org/W2080058818
- https://openalex.org/W2085492900
- https://openalex.org/W2088235442
- https://openalex.org/W2089196290
- https://openalex.org/W2116533628
- https://openalex.org/W2130553548
- https://openalex.org/W2151919283
- https://openalex.org/W2166749760
- https://openalex.org/W2280168639
- https://openalex.org/W2415111856
- https://openalex.org/W2611381822
- https://openalex.org/W2616629399
- https://openalex.org/W2760936962
- https://openalex.org/W2790225783
- https://openalex.org/W2802016022
- https://openalex.org/W2805310335
- https://openalex.org/W2885603337
- https://openalex.org/W2895348646
- https://openalex.org/W2901562546
- https://openalex.org/W2906339958
- https://openalex.org/W2923606459
- https://openalex.org/W3004274353
- https://openalex.org/W3014839067
- https://openalex.org/W3017026376
- https://openalex.org/W3017330954
- https://openalex.org/W3026330235
- https://openalex.org/W3157712370
- https://openalex.org/W3160219629