Polysorbate 80 ve eugenolün in-vitro rumen fermentasyonuna etkileri
Effects of polysorbate 80 and eugenol on in-vitro rumen fermentation
Yazar: OĞUZ BERK GÜNTÜRKÜN
Danışman: PROF. DR. ADNAN ŞEHU
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Hayvan Besleme ve Beslenme Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Veteriner Hekimliği = Veterinary Medicine

Özet:
Yapılan çalışmalarda ruminantların tükettikleri brüt enerjinin yaklaşık olarak %8'i metan oluşumu ile kaybettikleri bildirilmiştir. Ruminantlarda ruminal fermentasyon etkinliğini arttırdığı bildirilen antibiyotik büyüme faktörlerinin kullanımının yasaklanması ile rumen fermentasyonunu daha verimli kılacak farklı yem katkı maddeleri arayışına gidilmiştir. Yapılan çalışmalarda bazı bitki ekstraktlarının antibiyotik büyüme faktörü benzeri etki gösterebileceği tespit edilmiştir. İyonik yapıda olmayan sürfaktanlar ile yapılan çalışmalarda ise bu tür bileşiklerin çeşitli yem maddelerinin rumen yıkımlanabilirliğini arttırabileceği yönünde bulgular mevcuttur. Daha önce gerçekleşmiş çalışmalarda sürfaktanların bitki ekstraktlarının antimikrobiyal etkisini güçlendirebilecekleri sonucuna varılmıştır.
Bu araştırma ile bir esansiyel yağ olan Eugenol ile sürfaktan olan Polysorbate 80'in in-vitro olarak rumen fermentasyonu ve yemlerin rumen sindirimine olan etkileri iki farklı teknik ile değerlendirilmiştir. Çalışmada yem olarak arpa ve arpa samanı 50:50 oranında kullanılmıştır. Araştırmada Ankom Daisy II inkübatörü ile dört farklı inkübasyon gerçekleştirilerek adı geçen katkıların yemlerin in-vitro kuru madde, organik madde ve NDF sindirilebilirliklerine etkileri değerlendirilmiştir.

İn-vitro gerçek kuru madde sindirilebilirliklerinin kontrol grubunda (K) diğer bütün gruplara göre daha yüksek şekillendiği tespit edilmiştir (p<0.001). Yalnızca sürfaktan uygulanan gruplarda (S1 ve S2) kuru madde sindirilebilirliği yalnızca eugenol uygulanan gruplara (E3 ve E6) göre daha yüksektir (p<0.001). Farklı dozlarda sürfaktan içeren S1 ve S2 grupları arasında kuru madde sindirilebilirliği açısından bir fark gözlenmemiştir, aynı durum farklı dozlarda eugenol içeren E3 ve E6 grupları için de geçerlidir. En düşük kuru madde sindirilebilirliği M3 grubunda şekillenmiştir.

İn-vitro organik madde sindirilelebilirliği kontrol grubunda (K) diğer bütün gruplara göre daha yüksek şekillendiği tespit edilmiştir (p<0.01). Yalnızca sürfaktan uygulanan gruplarda (S1 ve S2) organik madde sindirilebilirliği yalnızca eugenol uygulanan gruplara (E3 ve E6) ve farklı dozlarda eugenol ve sürfaktan karışımı içeren gruplara (M1, M2, M3, M4) göre daha yüksek şekillenmiştir (p<0.01). Farklı dozlarda sürfaktan içeren S1 ve S2 grupları arasında organik madde sindirilebilirliği açısından bir fark gözlenmemiştir, aynı durum farklı dozlarda eugenol içeren E3 ve E6 grupları için de geçerlidir. En düşük organik madde sindirilebilirliği M3 grubunda gözlenmiştir.

İn-vitro NDF sindirilebilirliğinin kontrol grubunda (K) diğer bütün gruplara göre daha yüksek şekillendiği tespit edilmiştir (p<0.001). Yalnızca sürfaktan uygulanan gruplarda (S1 ve S2) NDF sindirilebilirliği yalnızca eugenol uygulanan gruplara (E3 ve E6) göre daha yüksektir (p<0.001). En düşük NDF sindirilebilirliği M1, M3 ve E6 gruplarında şekillenmiştir. Farklı dozlardaki sürfaktan uygulamaları arasında (S1 ve S2) NDF sindirilebilirliği açısından bir fark gözlenmezken, farklı doz eugenol uygulamaları (E3 ve E6) arasında farklılık gözlenmiştir (p<0.001).

Araştırma dahilinde kullanılan bir diğer teknik ise in-vitro gaz üretim yöntemidir (Menke ve ark., 1979). Bu yöntem ile de ismi geçen katkılar ile in-vitro inkübasyona bırakılan yemlerin 24. Saat sonunda her gram yem kuru maddesi için açığa çıkardığı gaz miktarı ve metan gazı miktarı, üreyen gazda bulunan metan gazının yoğunluğu, fermentasyon ortam pH'sı, NH3-N yoğunluğu, uçucu yağ asiti konsantrasyonu ve bu yağ asitlerinin birbirlerine olan oranı değerlendirilmiştir.
Her gram yem kuru maddesi için açığa çıkan gaz miktarı en yüksek olarak K ve S2 gruplarında gözlenmiştir (p<0.001). S1 ve S2 grupları arasında gaz üretimi açısından bir farklılık gözlenmemiştir. En düşük gaz üretim miktarları E6, M2, M3 ve M4 gruplarında gözlenmiştir.

İn-vitro fermentasyon sonucu 6. saatte üreyen gazda metan yoğunluğu değerlendirilmiştir. En yüksek metan yoğunluğu S1 grubunda tespit edilmiş, K, E6, M1, M3 ve M4 gruplarında da benzer metan yoğunlukları tespit edilmiştir (p=0.004). 6-24 saat arasında üreyen gazdaki metan yoğunluklarına bakıldığında en yüksek seviye M4 grubunda gözlenmekle birlikte benzer seviyeler S2, E3, M1, M2 ve M3 gruplarında da gözlenmiştir (p<0.001).

Her gram yem kuru maddesi için 24 saat inkübasyon sonunda oluşan toplam net metan gazı miktarı en düşük seviyede M2 grubunda gözlenmekle birlikte E6, M3 ve M4 gruplarında da benzer sonuçlar gözlenmiştir (p<0.001). Her bir gram yem maddesinin fermentasyonu için en yüksek seviyede metan gazı üretimi K grubunda gözlenmiş ve S1 ile S2 gruplarında da benzer sonuçlar ortaya çıkmıştır.

Uçucu yağ asitlerine bakıldığında en düşük asetik asit seviyesi E6 grubunda gözlenmiştir (p<0.001). En yüksek asetik asit yoğunluğu ise K, S1 ve S2 gruplarında gözlenmiştir (p<0.001). Propiyonik asit yoğunluğuna bakıldığında en düşük seviye E6 ve M2 gruplarında gözlenmiştir (p<0.001). Diğer gruplardaki propiyonik asit seviyesinde bir fark bulunmamaktadır. Bütirik asit seviyesi en yüksek seviyede M4 grubunda gözlenmekle birlikte E3 grubu hariç diğer gruplar arasında bir fark bulunmamaktadır (p<0.001). Toplam uçucu yağ asidi yoğunluklarına bakıldığında en düşük seviye E6 grubunda gözlenmiştir ve bu sonuç E3 grubunda gözlenen sonuca benzerdir (p<0.001). Diğer gruplar arasında toplam uçucu yağ asidi yoğunluğu açısından bir fark tespit edilememiştir.

Fermentasyon sonu NH3-N seviyelerine bakıldığında en düşük yoğunluk E6 grubunda gözlenmiştir (p<0.001). Diğer gruplar arasında NH3-N yoğunluğu açısından bir farklılık bulunmamaktadır.

Fermentasyon sonu pH değerlerine bakıldığında en düşük seviye S1 grubunda gözlenmekle birlikte S2, E3 ve M1 gruplarında da benzer seviyeler gözlenmiştir (p<0.001). Diğer gruplar arasında pH değeri açısından bir farklılık gözlenmemiştir.

Bu araştırma bir sürfaktan olan Polysorbate 80 ve esansiyel yağ olan Eugenol'ün ayrı ayrı ve karışım halinde in-vitro rumen sindirilebilirliği ve in-vitro rumen fermentasyon parametreleri üzerine etkilerini değerlendirmek amacı ile gerçekleştirilmiştir. Polysorbate 80 ve Eugenolün in-vitro rumen fermentasyon parametreleri üzerine etkileri bulunduğu tespit edilmiştir. Polysorbate 80 ve Eugenol'ün karışım halinde kullanılmasının fermentasyon parametrelerine olan etkileri genel olarak istatistiksel anlamda tek başına kullanılmalarına göre bir fark yaratmamıştır. İn-vitro sindirilebilirlik parametrelerine bakıldığında Polsorbate 80 ya da Eugenolün kullanıldığı gruplarda genel olarak sindirilebilirlik olumsuz yönde etkilenmiştir. İn-vitro sindirilebilirlikte gözlenen olumsuz etki Eugenol içeren gruplarda daha da belirginleşmektedir. Bu durum denemede kullanılan dozlar ile ilişkilendirilmektedir.

Abstract:
Studies have revealed that 8 % of the gross energy consumed by ruminants is wasted as methane. Ban on the use of antibiotic growth promoters which increase the rumen fermentation efficiency has caused a quest for new substances which would improve the rumen fermentation efficiency. Studies have shown that some plant extracts would deliver an antibiotic growth prompoter-like effect and these compounds would improve the rumen fermentation efficiency. In addition, non-ionic surfactants have shown some positive effects on the rumen degradation of various feedstuffs. Researches in different domains has unveiled that surfactants would increase the antimicrobial effect of plant extracts.

This study aims to show the effects of an essential oil, Eugenol, and a surfactant, Polysorbate 80, on the rumen fermentation and rumen degradability of feeds by using two different techniques. In this study barley and barley straw was used with a proportion of 50 : 50. Ankom Daisy II incubator was used and four different incubations conducted in order to ascertain the effects of different additives on in-vitro true dry matter degradability, organic matter degradability and NDF degradability.

In-vitro true dry matter degradability were highest in the control group (K) compared to others (p<0.001). Only surfactant added groups (S1 and S2) had higher true dry matter degradability than the groups which contained only eugenol (E3 and E6) (p<0.001). There was no difference between groups contain only surfactants on different levels (S1 and S2) in terms of true dry matter degradability. There was no difference between groups contain only eugenol (E3 and E6). Lowest true dry matter degradability were seen in the M3 group.

In-vitro organic matter degradablity were highest in the control group (K) compared to others (p<0,01). Only surfactant added groups (S1 and S2) had higher organic matter degradability than the groups which contained only eugenol (E3 and E6) and different levels of eugenol and surfactants combinations (M1, M2, M3, M4) (p<0.001). No difference were observed between only surfactant containing groups (S1 and S2) in terms of organic matter degradability. Lowest organic matter degradability was observed in M3 group (p<0,001).
In-vitro NDF degradability were highest in the control group (K) compared to other groups (p<0.001). Solely surfactant containing groups (S1 and S2) had higher NDF degradability compared to only eugenol containing groups (E3 and E6) (p<0.001). Lowest NDF degradability was observed in the M1, M3 and M6 groups. Groups which contained different levels of surfactant had no difference in terms of NDF degradability. However, a difference was observed between E3 and E6 groups (p<0,001).

Another technique which was applied during the research was in-vitro gas production (Menke et al., 1979). The objective of the in-vitro gas production technique was to investigate the effects of different additives on the gas production per gram of dry matter fermentation in 24 hours, methane production, level of methane in the gas produced during fermentation, pH, NH3-N and some volatile fatty acid levels of the fermentation medium.

Highest gas production for the fermentation of each gram of feed dry matter for 24 hours was observed in K and S2 groups (p<0.001). No difference was seen between S1 and S2 groups. Lowest gas production was observed in the E6, M2, M3 and M4 groups.

Methane concentration in the gas which is produced by in-vitro rumen fermentation was measured at the 6 hours of fermentation. Highest methane concentration was observed in the S1 group and similar results was obtained from K, E6, M1, M3 and M4 groups (p=0.004). Methane level were also measured from gas sample obtained between 6-24 hours of fermentation. Highest methane concentration was observed in M4 group ans similar results were also observed in S2, E3, M1, M2 and M3 groups (p<0.001).

Lowest methane production for the fermentation of each gram of feed dry matter for 24 hours was observed in M2 group and similar results were also observed in E6, M3 and M4 groups (p<0.001). Highest methane production for the fermentation of each gram of feed dry matter for 24 hours was observed in K group and similar results were observed in S1 and S2 groups.

Considering volatile fatty acids, lowest level of acetic acid was observed in the E6 group (p<0.001). Highest acetic acid concentration was detected in the K, S1 and S2 groups. Lowest propionic acid level was observed in E6 and M2 groups (p<0.001). There was no difference in the other groups in terms of propionic acid concentration. Highest butyric acid concentration was observed in the M4 group and there was no difference between M4 and other groups but E3. Lowest total volatile fatty acid concentration was observed in E6 group and similar result were observed in E3 group (p<0.001). No difference was observed between other groups in terms of total volatile fatty acid (p<0.001).

Lowest NH3-N concentration was observed in E6 group (p<0.001). No difference was observed between other groups in terms of NH3-N concentration.

Lowest pH level was observed in S1 group and similar results were also observed in S2, E3 and M1 groups. No difference observed in other groups in terms of pH levels.

This study was conducted in order to ascertain the effects of Polysorbate 80 and Eugenol separately or in a combination on in-vitro rumen fermentation parameters and in-vitro rumen degradability of feeds. It was seen that Polysorbate 80 and Eugenol have impacts on in-vitro rumen fermentation parameters. Combining Polysorbate 80 and Eugenol generally did not give different results compared to the treatments which have only one of these compounds. Incorporation of Polysorbate 80 or Eugenol has resulted with reduced degradability levels in the groups containing these substances. Reduction in the degradability were more pronounced in the groups containing eugenol. This incorporated with the level of inclusion of these additives.