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Estudio del efecto del aceite esencial de orégano de monte (Lippia origanoides) del Alto Patía sobre la metanogénesis y la actividad fibrolítica del ecosistema ruminal

Rodríguez Quiroz, Tatiana Alejandra (2014) Estudio del efecto del aceite esencial de orégano de monte (Lippia origanoides) del Alto Patía sobre la metanogénesis y la actividad fibrolítica del ecosistema ruminal. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia.

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Resumen

Este estudio evaluó por primera vez el aceite esencial de orégano (AEO) nativo colombiano Lippia origanoides Kunth (componente principal timol 70%) como modulador de la estructura de la comunidad de los metanógenos ruminales, la actividad fibrolítica y consecuentemente sobre la metanogenesis ruminal. En primera instancia se evaluó el efecto de la dosis del AEO sobre la producción de metano y DIVMS en fermentaciones in vitro utilizando como sustrato Penisetum cladestinum con cinco niveles de inclusiòn a 10, 25, 50, 75 y 100 ppm. La cinética de producción de gas total y CH4 fue seguida a 0, 2, 4, 8,12, 24 y 48 horas. Estas cinéticas se parametrizaron a través del modelo de Gompertz, obteniendo la máxima producción de gas y de metano y las tasas máximas de producción de éstos. Se seleccionó el nivel de inclusión 25 mg/kg de MS de AEO de para el estudio experimental in vivo, para el cual fueron empleadas cuatro novillas Holstein en un diseño cross-over simple con tres periodos de 21 días, alimentadas con una dieta basal de Pennisetum clandestinum. La cuantificación de las emisiones de CH4 fue realizada a través de la técnica del politunel; los animales fueron alojados en dos carpas para el muestreo de gases cada hora de metano hasta la hora 24, replicado este proceso por tres días. El fluido ruminal se colectó al final de cada periodo para la evaluación de parámetros fermentativos y análisis de las comunidades metanógenas, para el cual fueron usados cebadores específicos para del gen mcrA y secuenciadas por pirosecuenciación GS FLX. Las fermentaciones in vitro mostraron un efecto altamente significativo (P<.0001) por el nivel de inclusión del AEO. El nivel de 100 ppm presentó una respuesta negativa en los parámetros fermentativos evaluados. La reducción de la tasa máxima de producción CH4 se observó en los niveles de 25, 50, 100 ppm, reduciendo en 40, 43 y 26 %, respectivamente. En el ensayo in vivo, la inclusión de AEO en la dieta no generó efecto sobre los parámetros fermentativos como amonio (P=0,8308), la relación acético;propiónico (P=0,1231), la actividad xilanolítica (P=0,1343) y celulolítica (P=0,6255) y la emisión de CH4 entérico (P=0.7576). En cuanto al análisis molecular, un total de 83.441 secuencias fueron procesadas, analizadas y asignadas taxonómicamente usando las herramientas Ribosomal Database Project (RDP) y el software QIIME, representadas en 416,3 OTUs sin AEO y 473,0 con AEO, en donde la diversidad estimada por Chao1 fue de 852,7 sin AEO y 984,8 con AEO y la evaluación de la diversidad de especies mediante el índice de Shannon-Wiener (H') fue de 6,59 con AEO y 6,89 sin AEO, sin diferencias significativas en los indicies entre tratamientos y en donde la asignación taxonómica represento mayor frecuencia para el grupo de Archaeas o phylum Euryarchaeota sin asignar con valores de un 90,92%, seguido de la familia Methanobacteriaceae 8,03% y una familia de los Thermoplasmatales 1,59%. Como resultado se concluye que la inclusión de AEO a 25 ppm no causó un efecto significativo en el ensayo in vivo, en relación con la respuesta de los parámetros de la fermentación evaluados, así como en las poblaciones de arqueas sin afectar la metanogénesis en el rumen., Abstract. This study is the first evaluation about the Colombian native oregano essential oil (OEO) Lippia origanoides Kunth (main component thymol 70%) as a rumen modulator of structure of methanogen community, fibrolytic activity and consequently rumen methanogenesis. The first step was performanced by in vitro gas production technique (IVGPT) using as substrate Kikuyo (Penisetum clandestinum) to evaluate inclusion of five levels (10, 25, 50, 75 and 100 ppm) of EOE on extent of gas production and methane and DM disappearance. The kinetics total gas production and CH4 was sampled at 0, 2, 4, 8, 12, 24 hours. These kinetics were parameterized by Gompertz model to determinate the rate and extent of gas production and methane production. The doses of AEO 25 mg/kg DM was selected for the in vivo experimental study, using four Holteins non-lacting cows under a cross over experimental design during three periods of 21 days and fed with a Pennisetum clasdestinum basal diet. The CH4 emissions were quantifying through the “politunel” technique and where animals were housed for sampling methane each hour up to 24th hour, replicated for three days. The rumen fluid was collected at the end of each period for the assessment and analysis of fermentation parameters and rumen methanogen communities. The rumen methanogen community was analyzed using specific primers from the mcrA gene and sequenced by pyrosequencing GS FLX. In the in vitro assay, the inclusion level showed highly significant differences (P<.0001) between the control and the other inclusion levels. The doses of 100 ppm showed a negative effect on the fermentation parameters evaluated. The rate of methane production was affected by levels 25, 50, 100 ppm, reducing by 40, 43 y 26 %, respectively. In the in vivo assay, the AEO inclusion on basal diet no effect generated on the rumen fermentation parameters such as ammonium (P=0.8308), the ratio acetic acid:propionic acid (P=0.1231), the xylanolytic activity (P=0.1343) and cellulolytic (P=0.6255) and emission enteric CH4 (P=0.7576). From sequencing analysis were processed a total of 83,441 sequences, followed the cleaning and mapping procedures by using the Ribosomal Database taxonomically Project (RDP) and QIIME software tools, what represented 416.3 without AEO and 473.0 OTUs with AEO. The diversity index estimated by Chao1 was 852.7 without AEO and 984.8 with AEO. The species diversity by Shannon-Wiener index (H') was 6.59 with and 6.89 without AEO, which there was significant differences between treatments. The most represent taxonomic assignments were for the phylum Euryarchaeota unassigned values of 90.92%. In terms family assignment was 8.03% Methanobacteriaceae family, followed by 1.59% Thermoplasmatales family. In conclusion, the inclusion of AEO at 25 mg/kg DM did not caused significant effect on rumen methanogenesis under this experimental condition related to the response of the fermentation parameters, enzymatic activity and structure and diversity of methanogens.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Mayorga Mogollón, Olga Lucia and Ospina, Sonia Amparo
Información adicional:Línea de Investigación: Ecología Microbiana y mitigación de emisiones de gases efecto invernadero e Impacto Ambiental
Palabras clave:Aceite esencial de orégano, Fermentación in vitro, Gases efecto invernadero, Pirosecuenciación, Metanogénesis, Producción de gas, Gas production, Greenhouse gases, In vitro fermentation, Methanogenesis, Oreganum Essential oil, Pyrosequencing
Temática:5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 57 Ciencias de la vida; Biología / Life sciences; biology
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Ciencias
Sede Bogotá > Facultad de Ciencias > Posgrado Interfacultades en Microbiología
Código ID:39701
Enviado por : Universidad Nacional de Colombia Biblioteca Digital - Sede Bogotá
Enviado el día :28 Julio 2014 14:02
Ultima modificación:28 Julio 2014 14:02
Ultima modificación:28 Julio 2014 14:02
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