Emissione enterica di metano di vacche da latte integrate con iodoformio in una dose

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12797 (2023) Citare questo articolo

2 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Le emissioni di metano enterico (CH4) sono uno dei principali gas serra provenienti dai bovini. Alcuni studi hanno dimostrato che lo iodoformio è un potente mitigatore della formazione di CH4 nel rumine in vitro. Questo studio mirava a quantificare il potenziale dello iodoformio come additivo alimentare anti-metanogenico per le vacche da latte e a indagare gli effetti sull’assunzione di mangime, sulla produzione di latte, sulla digeribilità del mangime, sul microbioma ruminale e sugli indicatori di salute degli animali. L'esperimento è stato condotto come un disegno quadrato latino 4 × 4 utilizzando quattro mucche da latte Holstein danesi cannulate in lattazione ruminale, duodenale e ileale. I trattamenti consistevano in quattro diverse dosi di iodoformio (1) 0 mg/giorno, (2) 320 mg/giorno, (3) 640 mg/giorno e (4) 800 mg/giorno. Lo iodoformio è stato somministrato per via intraruminale due volte al giorno. Ogni periodo consisteva in 7 giorni di adattamento, 3 giorni di prelievo di sangue e digestivo e 4 giorni di misurazioni dello scambio di gas utilizzando camere respiratorie. La produzione di latte e l'assunzione di sostanza secca (DMI) sono state registrate quotidianamente. Campioni di rumine sono stati raccolti per analisi microbiche e studiati per i parametri di fermentazione. Il sangue è stato campionato e analizzato per individuare indicatori metabolici e di stato di salute. All’aumentare della dose, l’assunzione di sostanza secca e la produzione di latte diminuivano linearmente rispettivamente al massimo del 48% e del 33%. La resa di metano (g CH4/kg DMI) è diminuita al massimo del 66%, mentre sono stati osservati aumenti fino a 125 volte nella resa di idrogeno (g H2/kg DMI) con l'aumento della dose di iodoformio. La digeribilità totale del tratto di DM, OM, CP, C, NDF e amido non è stata influenzata dai trattamenti, ma sono stati osservati grandi cambiamenti, ad eccezione di NDF, per la digestione dei nutrienti dal ruminale all'intestino tenue. Alcuni indicatori di attività microbica ruminale disturbata e di dinamica della fermentazione sono stati osservati con l’aumento della dose, ma il numero totale di batteri ruminali non è stato influenzato dal trattamento. I biomarcatori sierici e plasmatici non indicavano effetti negativi dello iodoformio sulla salute delle vacche. In conclusione, lo iodoformio è un potente mitigatore delle emissioni di CH4. Tuttavia, il DMI e la produzione di latte sono stati influenzati negativamente e associati a indicazioni di fermentazione ruminale depressa. Studi futuri potrebbero rivelare se la depressione della produzione di latte e del consumo di mangime può essere evitata se lo iodoformio viene somministrato continuamente mescolandolo in una razione mista totale.

Il metano (CH4) è uno dei principali gas serra provenienti dai bovini. Il potenziale di riscaldamento globale in una prospettiva di 100 anni è 28 volte superiore rispetto al biossido di carbonio (CO2). Pertanto, il contributo del bestiame alle emissioni di gas serra e al cambiamento climatico è sostanziale1,2. Il metano dei ruminanti proviene principalmente dalla fermentazione microbica dei mangimi nel rumine. Durante questa fermentazione, i microbi producono CO2 e idrogeno (H2), che vengono convertiti in CH4 dagli archaea, uno speciale dominio di microrganismi. La metanogenesi abbassa in modo efficiente la pressione parziale dell'idrogeno (H2) nel rumine, che funge da donatore di elettroni nel processo, dove CO2 e H2 vengono convertiti in CH4 e H2O dagli archaea metanogenici3. Questa rimozione continua sostiene la fermentazione ruminale eliminando l'effetto inibitorio dell'H2 sul microbiota4. Pertanto, un aumento della pressione ruminale di H2 può influenzare negativamente la digestione delle fibre, l’assunzione di sostanza secca (DMI) e la produttività degli animali5. In caso di sostanziale inibizione della metanogenesi, l'H2 può anche essere eruttato in quantità significative6,7.

Storicamente, i composti alogenati come tricloroetil adipato, tricloroetil pivalato, bromoformio e cloroformio hanno dimostrato di essere potenti inibitori della formazione di CH4 sia in studi in vitro che in vivo8,9,10. L'attività anti-metanogenica è solitamente correlata al numero di alogeni sulla molecola; i composti contenenti iodio sono i più efficienti seguiti dagli analoghi bromurati e clorurati11. Il meccanismo suggerito prevede la reazione irreversibile dei composti alogenati con la vitamina B12 ridotta per inibire il trasferimento del gruppo metilico cobamide-dipendente e bloccare la funzione degli enzimi corrinoidi nel processo di metanogenesi12,13,14. Un altro possibile meccanismo è l'inibizione competitiva della produzione di CH4 fungendo da accettori terminali di elettroni concorrenti14,15.