Çinko oksit ve gümüş nanopartiküllerin rumen mikrobiyel fermantasyonu üzerine etkilerinin rumen simülasyon tekniği (RUSITEC) ile araştırılması
Effects of zinc oxide and silver nanoparticles on rumen microbial fermentation using rumen simulation technique (RUSITEC)
Yazar: SAAD AHMED ADAM MUSA MUSA
Danışman: PROF. DR. HAKAN ÖZTÜRK
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology ; Veteriner Hekimliği = Veterinary Medicine

Özet:
Bu araştırmanın amacı, çinko oksit nanopartikülleri (ZnO-NP) ve gümüş nanopartiküllerinin (Ag-NP) ruminal mikrobiyal fermantasyon üzerine etkilerinin rumen simülasyon tekniği (Rusitec) ile araştırılmasıdır. Bunun için dokuz fermenterli iki adet Rusitec cihazı tesadüf blokları deneme desenine göre [(iki blok: Rusitec cihazları) ve 3 grup (kontrol, 50 mg/L ZnO-NP ve 50 mg/L Ag-NP)] tertiplendi. Rusitec sistemde her bir uygulamanın 3 tekerrürü oldu. Üç grupta da 2 g arpa samanı ve 8 g konsantre yemden oluşan toplam 10 gramlık bir yem karışımı substrat olarak kullanıldı. Araştırma, ZnO-NP ve Ag-NP ilavelerinin yapılmadığı 7 günlük adaptasyon fazı ve bunu takip eden 7 günlük ZnO-NP ve Ag-NP ilavelerinin yapıldığı deneme fazlarından oluştu. ZnO-NP ve Ag-NP'nın rumen mikrobiyal fermantasyonu üzerine etkilerini değerlendirmek için temel rumen parametreleri olan ruminal pH, asetik, propiyonik, izo-bütirik, bütirik, izo-valerik, valerik ve toplam uçucu yağ asitleri ile asetatın propiyonata oranı (A:P), stokiyometrik metan gazı üretimi, yem kuru maddesi sindirilebilirliği (KMS) ve amonyak azotu (NH3-N) konsantrasyonu ölçüldü. ZnO-NP ve Ag-NP ilaveleri asetik, propiyonik, izo-bütirik, bütirik, izo-valerik, valerik ve toplam uçucu yağ asitleri üretimi ile asetatın propiyonata oranı, metan gazı üretimi ve yem kuru madde sindirilebilirliği üzerinde istatistiksel bir değişikliğe neden olmadı. Kontrol ve ZnO-NP grupları ile kıyaslandığında, Ag-NP grubunda ruminal pH değerlerinin istatistiksel olarak daha düşük olduğu belirlendi (p<0,05). Rusitec sistem fermenterlerinde ruminal NH3-N konsantrasyonu bakımından kontrol grubu ile ZnO-NP ve Ag-NP grupları arasında istatistiksel bir fark gözlenmedi. Ancak ZnO-NP grubunda NH3-N konsantrasyonu Ag-NP grubuna göre daha düşük bulundu (p<0,05). Sonuç olarak, bu araştırma koşullarında ZnO-NP ve Ag-NP'nın rumen mikroorganizmalarının fermantasyon aktivitesi üzerine minimal düzeyde etki ettiği belirlendi.

Abstract:
The purpose of this study was to evaluate the effects of zinc oxide (ZnO-NP) and silver nanoparticles (Ag-NP) on rumen microbial fermentation using the Rumen Simulation Technique (Rusitec). Two Rusitec apparatuses equipped with nine fermenters were used in a completely randomized block design with three treatments (control, 50 mg/L ZnO-NP and 50 mg/L Ag-NP) and three replicates per treatment. Treatments were supplied daily with 10 g of diet (2 g of barley straw and 8 g of concentrate; feed basis). The experiment included an adaptation period without treatment supplementation (7 days) and a treatment period (7 days) with ZnO-NP and Ag-NP additions. The effects of ZnO-NP and Ag-NP on ruminal pH, acetic, propionic, isobutyric, butyric, isovaleric, valeric acids and total volatile fatty acid productions, acetate propionate ratio (A:P), stoichiometric methane production, dry matter digestibility (DMD) and ammonia nitrogen (NH3-N) concentration were investigated. The production of acetic, propionic, isobutyric, butyric, isovaleric, valeric, and total volatile fatty acids, the acetate to propionate ratio, as well as the production of methane gas, and the digestibility of dry matter were not statistically altered by the additions of ZnO-NP and Ag-NP. When compared with the control and ZnO-NP groups, ruminal pH values were statistically lower in Ag-NP group (p<0.05). No statistical difference was observed between the control group and ZnO-NP and Ag-NP groups in terms of ruminal NH3-N concentration in Rusitec system fermenters. However, NH3-N concentration in ZnO-NP group was lower than Ag-NP group (p<0.05). In conclusion, zinc oxide and silver nanoparticles had minimal effects on the fermentation activity of rumen microorganisms under the conditions of this study.