Kapsaisinin farklı PH değerlerinde ve konsantre yem ağırlıklı besleme şartlarında rumen mikrobiyel fermantasyonu üzerine etkilerinin rumen simülasyon tekniği (Rusitec) kullanılarak belirlenmesi
Determination of the effects of capsaicin on rumen microbial fermentation at different PH values and concentrated feed weighted feeding conditions using rumen simulation technique (rusitec)
Yazar: FERHUNDE MELİS ÜNLER
Danışman: PROF. DR. HAKAN ÖZTÜRK
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı / Temel Bilimler Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizyoloji = Physiology ; Veteriner Hekimliği = Veterinary Medicine
Dizin: Antibakteriyel ajanlar = Anti-bacterial agents ; Antimikrobiyal aktivite = Antimicrobial activity ; Asetik asit bakterileri = Acetic acid bacteria ; Gram pozitif bakteriler = Gram positive bacteria ; Hidrojen iyon konsantrasyonu = Hydrogen-ion concentration ; Kapsaisin = Capsaicin ; Mikrobiyal fermentasyon = Microbial fermentation ; Rumen = Rumen ; Uçucu yağ asitleri = Volatile fatty acids

Özet:
Kapsaisin bibere acı lezzetini veren ve geniş bir yelpazede Gram pozitif ve negatif bakteriler üzerine antimikrobiyal etkinlik gösteren bir maddedir. Bu araştırmanın amacı, uzun süreli bir inkübasyon modeli olan rumen simülasyon tekniğini (Rusitec) kullanarak normal ve asidik rumen pH koşullarında kapsaisinin ruminal mikrobiyal fermantasyon üzerine in vitro etkilerini monensinle karşılaştırmalı olarak belirlemektir. Araştırma toplamda 18 gün olacak şekilde 3 faza ayrılmıştır. İlk 6 günlük faz adaptasyon süresini oluştururken ikinci 6 günlük faz normal koşullar, son 6 günlük faz ise asidoz fazını oluşturmaktadır. Çalışmada kapsaisinin 1, 5 ve 25 mg/l halinde fermenterlere uygulanan dozları farklı pH'larda ve konsantre yemden zengin besleme şartlarında monensin ile karşılaştırılmıştır.
Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre ruminal pH, kapsaisinin 1, 5 ve 25 mg/l dozlarında istatistiki olarak anlamlı bir düşüş göstermiştir. SARA koşulları 12. günden sonra deneyde başarılı bir şekilde uygulandığından dolayı tüm fermenterlerde pH miktarlarındaki düşüş uygulama gruplarından bağımsız olarak istikrarlı bir şekilde gerçekleşmiştir. Asidoz fazında kapsaisinin artan dozları kontrol grubuna göre anlamlı şekilde pH'yı değiştirmiştir. Uygulama gruplarının kendileri aralarında istatistiki olarak anlamlı bir fark bulunamamıştır.
Toplam UYA miktarı normal ve asidoz şartlarında monensin ve kapsaisin uygulamalarından istatistiki olarak etkilenmemiştir. Daha sonra oluşturulan asidoz koşullarında UYA üretimi tüm gruplarda kendi içlerinde azalmıştır.
Asetik asit miktarı normal ve asidik pH koşullarında kontrole nazaran hiçbir uygulama grubunda anlamlı bir değişiklik göstermemiştir. Asidoz koşullarında asetik asit üretimi tüm gruplarda kendi içlerinde azalmıştır.
Propiyonik asit üretimi, hem normal hem de asidik koşullarda, tüm kapsaisin ve kontrol gruplarında monensin grubuna nazaran istatistiki olarak düşük belirlenmiştir. Monensin grubu beklenildiği üzere kontrol grubuna nazaran propiyonat üretimini her iki koşulda da artırmıştır. Normal ve asidoz koşulları arasında ise hiçbir grup kendi içerisinde anlamlı değişiklik göstermemiştir.
Butirat konsantrasyonları, normal ve asidoz safhalarında kapsaisinin farklı dozlarından istatistiki olarak anlamlı şekilde etkilenmemiştir.
Monensin ilavesi metan gazı üretimini kontrole nazaran istenen düzeyde düşürse de istatistiki olarak anlamlı sonuç elde edilememiştir. Normal şartlarda kapsaisinin 5 mg/l ve 25 mg/l dozları metan gazı üretimini monensine nazaran olumsuz yönde etkilemiştir.
NH3-N miktarı yönünden gruplar arasında asidoz ve normal şartlarda fark bulunamamıştır. Çalışmanın 12. gününde oluşturulan asidoz koşullarıyla birlikte NH3-N miktarı tüm gruplarda kendi içlerinde azalma göstermiştir.
Protozoon sayısı normal ve asidoz koşullarında tüm gruplar arasında en düşük monensin grubunda çıkmıştır. Monensin grubu fermenterler incelendiğinde kontrolden farklı olarak her koşulda protozoon sayısı istatistiki olarak düşmüştür. Asidoz koşullarının etkin biçimde uygulanmasıyla her grup kendi içerisinde asidoz fazında normal faza kıyasla anlamlı olacak şekilde düşük protozoon sayısı vermiştir. Kapsaisinin farklı dozları protozoon sayısı yönünden negatif ve pozitif kontrolden farklı bulunmamıştır.
Yem kuru madde sindirilebilirliğinde ne normal ne de asidoz koşullarında gruplar arası değişiklik saptanmıştır. Kapsaisinin 25 mg/l dozu, monensine benzer şekilde KMS'yi artırmışsa da istatistiki yönden anlamlı bir sonuç elde edilememiştir. Asidoz safhasında normal faza nazaran tüm gruplarda KMS anlamlı olarak azalmıştır.
Sonuç olarak, bu araştırma koşullarında, 1, 5 ve 25 mg/l düzeylerinde kapsaisin ilaveleri, rumen mikroorganizmalarının fermentasyon aktivitesi üzerinde çok düşük düzeyde etki oluşturmuştur.
Anahtar Sözcükler: Kapsaisin, Metan, Rumen, Ruminal Fermantasyon, Rusitec.

Abstract:
Capsaicin is a substance that makes chili peppers taste hot and has wide spectrum antimicrobial activity against gram-positive and gram negative bacteria. The aim of this study was to determine the effects of capsaicin under normal and acidic pH conditions on in vitro ruminal fermentation using the long-term rumen simulation technique (Rusitec) by comparing its effects with those of monensin. The study has divided into 3 phases as 18 days in total. The first 6 day is the adaptation period while the second 6 day is the normal condition and the last 6 day is the acidosis phase. In the study, the doses of capsaicin applied to fermenters at 1, 5 and 25 mg/l were compared with monensin at different pHs and under concentrated feed conditions.
According to the results obtained from the study Ruminal pH showed a statistically significant decrease in the doses of capsaicin which administered to fermenters at 1, 5 and 25 mg/l. As the SARA (subacute rumen acidosis) conditions were successfully applied in the experiment after day 12, the pH-related decrease in all fermentors was consistently independent of the treatment groups. Increasing doses of capsaicin in the acidosis phase significantly changed the pH compared to the control group. There was no statistically significant difference between the treatment groups themselves.
The amount of VFA was not statistically affected by the application of monensin and capsaicin in normal and acidosis conditions. Afterwards, VFA production decreased under acidosis conditions in all groups individually.
The amount of acetic acid did not show a significant change in any treatment group compared to the control under normal and acidic pH conditions. Under acidosis conditions, acetic acid production decreased in all groups separately.
Propionic acid production was found to be statistically lower in all capsaicin and control groups compared to the monensin group in both normal and acidic conditions. As expected, the monensin group increased propionate production in both conditions compared to the control group. Between normal and acidosis conditions, no group showed significant difference within itself.
Butyrate concentrations were not statistically significantly affected by different doses of capsaicin in the normal and acidosis stages.
Although the addition of monensin decreased the methane gas production at the desired level compared to the control, statistically significant results could not be obtained. Under normal conditions, 5 mg/l and 25 mg/l doses of capsaicin negatively affected methane gas production compared to monensin.
There was no difference between the groups in terms of the amount of NH3-N in acidosis and normal conditions. With the acidosis conditions created on the 12th day of the study, the amount of NH3-N decreased in all groups individually.
The number of protozoa was the lowest in the monensin group among all groups under normal and acidosis conditions. When the Monensin group fermenters were examined, unlike the control, the number of protozoa decreased statistically in all conditions. With the effective application of acidosis conditions, each group gave significantly lower protozoan counts in the acidosis phase compared to the normal phase. Different doses of capsaicin were not different from the negative and positive controls in terms of the number of protozoa.
There was no difference between groups in feed dry matter digestibility (DMD) under either normal or acidosis conditions. Although the 25 mg/l dose of capsaicin increased DMD similar to monensin, no statistically significant results were obtained. In the acidosis phase, DMD was significantly reduced in all groups compared to the normal phase.
In conclusion, capsaicin additions at the levels of 1, 5 and 25 mg/l had a very low effect on the fermentation activity of rumen microorganisms under these research conditions.
Keywords: Capsaicin, Methane, Rumen, Ruminal Fermentation, Rusitec.