متاآنالیز ارزیابی پتانسیل کاهش متان با افزودنی‌های خوراک در شرایط آزمایشگاهی

در این تحقیق یک مرور منابع سیستماتیک از مطالعات آزمایشگاهی برای شناسایی افزودنی های کاهش متان (CH₄) با پتانسیل کاهش انتشار متان در داخل بدن انجام شده است. داده‌های 277 مطالعه که بین سال‌های 1979 تا 2018 منتشر شده‌اند، مورد بررسی قرار گرفته و افزودنی های کاهش متان بر اساس نوع، ترکیب شیمیایی و نحوه عمل به 14 دسته از افزودنی های خوراک طبقه بندی شده اند. متغیرهای پاسخ ارزیابی شده شامل انتشار مطلق متان، غلظت کل اسیدهای چرب فرار (VFA)، استات، پروپیونات و بوتیرات، نسبت استات به پروپیونات (A:P)؛ قابلیت هضم ماده خشک (DM)، ماده آلی (OM) و فیبر شوینده خنثی (NDF) می باشد. تولید کل گاز به عنوان یک متغیر توضیحی در مدل تولید متان استفاده شده است و میانگین تفاوت نسبی بین میانگین تیمار و شاهد گزارش شده در مطالعات محاسبه، و برای تجزیه و تحلیل آماری استفاده گردید. همچنین برای تجزیه و تحلیل اثرات مداخلات کاهش متان، از روش برآورد واریانس قوی استفاده شد.

تولید متان در شرایط آزمایشگاهی توسط آنتی‌بادی‌ها (9/38%-)، بازدارنده‌های شیمیایی (2/29%-)، مصرف کننده های الکترون (9/18%-)، اسانس‌ها (2/18%-)، عصاره‌های گیاهی (5/14%-)، گنجاندن گیاهان (7/11%-) ساپونین (14.8%-) و تانن (%14.5-) کاهش یافت. اثرات کلی میکروب‌ها، آنزیم‌ها، ماکروجلبک‌ها و اسیدهای آلی تغذیه‌شده، مستقیم بر تولید متان در متاآنالیز فعلی تأثیری نداشت.

هنگام در نظر گرفتن اثرات افزودنی کاهش فردی حاوی حداقل تعداد 4 درجه آزادی در دسته های افزودنی های خوراک، Enterococcus spp (یعنی میکروبی با تغذیه مستقیم)، نیتروفنول (یعنی مصرف کننده الکترون) و گونه های Leucaena (به عنوان مثال، تانن ها) تولید متان را به ترتیب 20.3، 27.1 و 23.5%، بدون اینکه به طور گسترده یا فقط اندکی بر تخمیر شکمبه و قابلیت هضم مواد مغذی تأثیر بگذارند، کاهش دادند.

با این حال، باید توجه داشت که اگرچه تعداد کل مطالعات (n = 277) و مقایسه میانگین های تیمار (1325 = برای تولید متان) در تجزیه و تحلیل فعلی بالا بوده، اما داده ها برای اکثر افزودنی ها کمتر از 5 مشاهده به دست آمد (به عنوان مثال، حداکثر تعداد مشاهدات به ترتیب 4، 7 و 22 برای نیتروفنول، Enterococcus spp و Leucaena spp) بود، زیرا داده های محدودی در منابع وجود دارد. این موارد باید بیشتر در شرایط in vitro و in vivo ارزیابی شوند تا پتانسیل واقعی آنها برای کاهش تولید، عملکرد و شدت متان تعیین شود.

برخی از افزودنی ها (به عنوان مثال، منیزیم، گونه های Heracleum، نیتروگلیسیرین، -βسیکلودکسترین، Leptospermum pattersoni، Fructulus Ligustri، Salix caprea، و Sesbania grandiflora) تولید متان در شرایط آزمایشگاهی را بیش از 50 درصد کاهش دادند، اما مشاهده کافی در پایگاه داده نداشتند. اینها باید به طور گسترده‌تری در شرایط آزمایشگاهی بررسی شده و اثر دوز باید قبل از اتخاذ تصمیم در مورد استفاده در داخل بدن نیز در نظر گرفته شود.

به طور خلاصه، متاآنالیز حاضر، اثرات در شرایط آزمایشگاهی 170 افزودنی کاهش متان را با کارایی متفاوت مشخص کرد. با این حال، اندازه اثر برآورد شده برای اکثر افزودنی ها با تعداد کمتر از 5 مشاهده، به عنوان یک نتیجه از داده های محدود موجود در منابع به دست آمده است.

موثرترین دسته ارزیابی شده در این مطالعه، مهارکننده های شیمیایی بود که تولید متان را در شرایط آزمایشگاهی 29.2 درصد کاهش داد و این مهم، بدون اینکه تأثیر منفی بر تخمیر شکمبه و قابلیت هضم مواد مغذی داشته باشد، بدست آمد. هنگام ارزیابی مواد افزودنی خوراک، Enterococcus  spp (یعنی پروبیوتیک) و نیتروفنول (یعنی مصرف کننده الکترون)، تولید متان را به ترتیب 20 و 27.1% کاهش دادند، بدون اینکه تا حد زیادی بر تخمیر شکمبه تأثیر بگذارند.

دسته بندی ترکیبات ثانویه گیاهی (به عنوان مثال، اسانس ها، عصاره های گیاهی، ساپونین ها و تانن ها) تولید متان را تا 18.2% کاهش دادند. بسیاری از افزودنی ها در دسته‌های قبلی در کاهش تولید متان مؤثر بودند، اما برآوردها عمدتاً از 1 یا 2 مشاهده ایجاد شدند. یک استثنا برای تانن استخراج شده از گونه های Leucaena بود که داده های 22 مشاهده اثربخشی را در کاهش تولید متان در شرایط آزمایشگاهی به میزان 23.5% بدون تأثیر گسترده بر تخمیر شکمبه و قابلیت هضم مواد مغذی نشان داد.

برخی از استراتژی‌های ارزیابی شده در اینجا، بر تولید متان تأثیر نمی‌گذارند، اما ممکن است بر عملکرد حیوانات تأثیر بگذارند و در نتیجه عملکرد و شدت انتشار متان را کاهش دهند. این اثرات همچنین باید در هنگام انتخاب استراتژی های کاهش برای ارزیابی بیشتر در داخل بدن در نظر گرفته شوند. تعداد مشاهدات مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل آماری، کمبود داده در مورد تخمیر شکمبه و قابلیت هضم مواد مغذی گزارش شده در تجزیه و تحلیل فعلی و تخمین بیش از حد اثر تیمارها به دلیل دوزهای بالا، باید قبل از انتخاب افزودنی ها برای آزمایش در داخل بدن در نظر گرفته شود.