Modificación de la fermentación ruminal in vitro para mitigación de metano mediante la adición de aceites esenciales de plantas y compuestos terpenoides

Lucía Delgadillo-Ruiz, Rómulo Bañuelos-Valenzuela, Perla Gallegos-Flores, Francisco Echavarría-Cháirez, Carlos Meza-López, Norma Gaytán-Saldaña

Resumen

Los aceites esenciales de plantas son compuestos aromáticos volátiles, principalmente terpenoides, fenilpropanoides; monoterpenos, sesquiterpernos y alcoholes, estos presentan una amplia gama de actividad antimicrobiana y antioxidante, por lo que la adición de aceites esenciales de clavo, eucalipto, menta, romero, orégano y canela pueden modificar la fermentación ruminal al disminuir la población de bacterias productoras de metano y así tener una reducción de la producción de este gas. El objetivo fue evaluar diferentes aceites esenciales y compuestos terpenoides para mejorar la fermentación ruminal y la producción de ácidos grasos volátiles, atenuando la generación de metano. Se determinó la composición química (terpenoides) de los aceites, así como ácidos grasos volátiles (AGVs) por cromatografía de gases. Para la digestibilidad in vitro, se empleó la técnica de producción de gas in vitro y se utilizó líquido ruminal. El metano se infirió a partir de la concentración de AGVs. Se encontró que todos los aceites esenciales presentaron cada uno de los terpenoides en diferentes concentraciones, reportando la mayor concentración de carvacrol en el aceite esencial de clavo (303 mg mL-1) y en orégano (1.20 mg mL-1); el terpineno se presentó en mayor cantidad en el aceite esencial de menta (4.83 mg mL-1); para el aceite de menta y romero, linalol fue más elevado y para el limoneno la mayor concentración fue en el aceite de eucalipto (449 mg mL-1) y romero (12.42 mg mL-1). Para la producción de gas en las digestibilidades el aceite esencial de eucalipto a dosis de 0.3 presentó 176 mL g-1 MS. Para digestibilidad in vitro el aceite de romero en dosis alta (0.6 mL), presentó la mejor fermentación ruminal ya que tuvo mejor mitigación de metano (716.83 mM/L) sin afectar de manera negativa la concentración de AGVs (acetato, 1892.2; propiónico, 526.14; butírico, 24.99 mM/L), así como los terpenoides timol, linalol y limoneno en dosis alta. Se concluye que la mejor fermentación ruminal in vitro con mitigación de metano se observó con el aceite de romero y para los compuestos terpenoides fueron timol, linalol y limoneno en la dosis alta.

Palabras clave

plantas; compuestos terpenoides; ácidos grasos volátiles; metano

Referencias

ALBADO PE, Sáez FG, S. Grabiel AS. 2001. Composición química y actividad antibacteriana del aceite esencial del Origanum vulgare (orégano). Revista Medica Herediana. 12(1):16-19. ISSN: 1729-214X. http://www.scielo.org.pe/pdf/rmh/v12n1/v12n1ao3.pdf

BAKKALI F, Averbeck S, Averbeck D, Idaomar M. 2008. Biological effects of essential oils-a review. Food and Chemical Toxicology. 46(2):446-475. https://doi.org/10.1016/j.fct.2007.09.106

BAÑUELOS VR, Delgadillo RL, Echavarría CF, Delgadillo RO, Meza LC. 2018. Composición química y FTIR de extractos etanólicos de Larrea tridentata, Origanum vulgare, Artemisa ludoviciana y Ruta graveolens. Agrociencia. 52(3): 309-321. ISSN 2521-9766. http://www.scielo.org.mx/pdf/agro/v52n3/2521-9766-agro-52-03-309.pdf

BEJAOUI A, Boulila A, Boussaid M. 2013. Chemical composition and biological activities of essential oils and solvent extracts of Origanum vulgare subps. Glandulosum Desf. From Tunisia. Journal of Medicinal Plants Research. 7 (32): 2429-2435. https://doi.org/10.5897/JMPR11.902

BROWN K, Uwiera RRE, Kalmokoff ML, Brooks SPJ, Inglis GD. 2017. Antimicrobial growth promoter use in livestock: a requirement to understand their modes of action to develop effective alternatives. International Journal Antimicrobiology Agents. 49(1):12–24. https://doi.org/10.1016 / j.ijantimicag.2016.08.006

CHOUHAN S, Sharma K, Guleria S. 2017. Antimicrobial activity of some essential oils—present status and future perspectives. Medicines. 4(3):58. https://doi.org/10.3390/medicines4030058

CONDO C, Anacarso I, Sabia C, Iseppi R, Anfelli I, Forti L, Niederhäusern S, Bondi M, Messi P. 2018. Antimicrobial activity of spice essential oils and their effectiveness in mature biofilms of human pathogens. Natural Product Research. 34(4):567-574. https://doi.org/10.1080/14786419.2018.1490904

CRUZ MC, Diaz-Gómez M, Sook-Oh M. 2017. Use of traditional herbal medicine as an alternative in dental treatment in Mexican dentistry: A review. Pharmaceutical Biology. 55(1): 1992-1998. https://doi.org/10.1080/13880209.2017.1347188

CYTEL SOFTWARE. 2010. Statxact 9 with Cytel studio. Statistical software for exact nonparametric inference. User manual. Cytel Software, New York, USA. Pp. 1345.

DHAKAD AK, Pandey VV, Beg S, Rawat JM. 2017. Biological, medicinal and toxicological significance of Eucalyptus leaf essential oil: a review. Journal of the Science of Food and Agriculture. 98(3):833-848. https://doi.org/10.1002/jsfa.8600

ESTÉVEZ RRM, Cutuli SMT. 2011. Alternativas en promoción del crecimiento tras la prohibición de los antibióticos I: Modificadores metabólicos y modificadores inmunológicos. Información Veterinaria, Revista de la Organización Colegial Veterinaria Española. 04:18-23. ISSN 1130-5436. http://www.colvet.es/sites/default/files/2015-12/2011_04_informacion_veterinariaabril_2011.pdf

FIRMINO D, Cavalcante T, Gomes GA, Firmino N, Rosa L, Carvalho M, Catunda F. 2018. Antibacterial and Antibiofilm Activities of Cinnamomum Sp. Essential Oil and Cinnamaldehyde: Antimicrobial Activities. Scientific World Journal. 2018:1-9. https://doi.org/10.1155 / 2018/7405736

FRIEDMAN M. 2014. Chemistry and Multibeneficial Bioactivities of Carvacrol (4-Isopropyl-2-methylphenol), a Component of Essential Oils Produced by Aromatic Plants and Spices: Review. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 62, 7652−7670. https://doi.org/10.1021/jf5023862|J

GALLEGOS-FLORES PI, Bañuelos-Valenzuela R, Delgadillo-Ruiz L, Meza-López C, Echavarría-Cháirez F. 2019. Actividad antibacteriana de cinco compuestos terpenoides: carvacrol, limoneno, linalool, α-terpineno y timol. Tropical and Subtropical Agroecosystems. 22(2):241-248. ISSN: 1870-0462. https://www.revista.ccba.uady.mx/ojs/index.php/TSA/article/view/2838

GARCÍA-GARCÍA R, López-Malo A, Palou E. 2011. Bactericidal action of binary and ternary mixtures of carvacrol, thymol, and eugenol against Listeria innocua. Journal of Food Science. 76(2):M95-M100. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2010.02005.x

KIM E, Guan L, Lee SJ, Lee SM, Lee SS, Lee ID, Lee SK, Lee SS. 2015. Effects of Flavonoid-rich Plant Extracts on In vitro Ruminal Methanogenesis, Microbial Populations and Fermentation Characteristics. Asian-Australasian. Journal of Animal Sciences. 28(4):530-537. https://doi.org/10.5713/ajas.14.0692

KURNIAWATI A, Yusiati LM, Widodo W, Artama WT. 2020. Study of Local Herb Potency as Rumen Modifier: Red Ginger (Zingiber officinale Var. Rubrum) Addition Effect on In Vitro Ruminal Nutrient Digestibility. Animal Production. 21(1):30-37. https://doi.org/10.20884/1.jap.2019.21.1.713

MOSS AR, Jouany JP, Newbold J. 2000. Methane production by ruminants: Its contribution to global warming. Annales de zootechnie. 49(3):231-253. https://doi.org/10.1051/animres:2000119

NILE SH, Nile AS, Keum YS. 2017. Total phenolics, antioxidant, antitumor, and enzyme inhibitory activity of Indian medicinal and aromatic plants extracted with different extraction methods. 3 Biotech. 7(1):76. https://doi.org/10.1007/s13205-017-0706-9

RODRÍGUEZ-GARCÍA I, Silva-Espinoza B, Ortega-Ramírez L, Leyva J, Siddiqui Md, Cruz-Valenzuela M, González-Aguilar G, Ayala-Zavala J. 2015. Oregano Essential Oil as an Antimicrobial and Antioxidant Additive in Food Products. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 56(10):1717-1727. https://doi.org/10.1080/10408398.2013.800832

SEJIAN V, Bhatta R, Soren NM, Malik PK, Ravindra JP, Prasad CS, Lal R. 2015. Introduction to Concepts of Climate Change Impact on Livestock and Its Adaptation and Mitigation. En: Sejian V, Gaughan J, Baumgard L, Prasad C. (eds) Climate Change Impact on Livestock: Adaptation and Mitigation. Springer, New Delhi. Pp. 1-25. ISBN: 978-81-322-2265-1. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2265-1_1

SORENTINO S, Landmesser U. 2005. Nonlipid-lowering effects of statins. Current Treatment Options Cardiovascular Medicine. 7(6):459-66. https://doi.org/10.1007/s11936-005-0031-1

TEIXEIRA B, Marques A, Ramos C, Serrano C, Matos O, Neng N. 2013. Chemical composition and bioactivity of different oregano (Origanum vulgare) extracts and essential oil. Journal of Science of Food and Agriculture. 93:2707-2714. https://doi.org/10.1002/jsfa.6089

THEODOROU MK, Williams BA, Dhanoa MS, McAllan AB, France J. 1994. A simple gas production method using a pressure transducer to determine the fermentation kinetics of ruminant feeds. Animal feed science and technology. 48: 185-197. https://doi.org/10.1016/0377-8401(94)90171-6

UGBOGU EA, Elghandour MM, Ikpeazu VO, Buendía GR, Molina OM, Arunsi UO, Salem AZ. 2019. The potential impacts of dietary plant natural products on the sustainable mitigation of methane emission from livestock farming. Journal of Cleaner Production. 213:915-925. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.12.233

WANG J, Liu M, Wu Y, Wang L, Liu J, Jiang L, Yu Z. 2016. Medicinal herbs as a potential strategy to decrease methane production by rumen microbiota: a systematic evaluation with a focus on Perilla frutescens seed extract. Applied Microbiology and Biotechnology. 100(22):9757-9771. https://doi.org/10.1007/s00253-016-7830-z

YUAN H, Ma Q, Ye L. y Piao G. 2016. The Traditional Medicine and Modern Medicine from Natural Products. Molecules. 21(5):559. https://doi.org/10.3390/moléculas21050559

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