氏 名 ベンソン ムエニヤ
Benson MWENYA
本籍(国籍) ザンビア
学位の種類 博士 (農学) 学位記番号 連研 第304号
学位授与年月日 平成17年3月23日 学位授与の要件 学位規則第4条第1項該当 課程博士
研究科及び専攻 連合農学研究科 生物生産科学専攻
学位論文題目 STUDIES ON RUMINAL MANIPULATION AND ENERGY RECYCLING IN RUMINANTS
(反芻家畜におけるルーメンマニピュレーション及びエネルギーリサイクリングに関する研究)
論文の内容の要旨

The aim of the studies was to investigate the effects of different feed additives on ruminal and namure derived methanogenesis, ruminal fermentation, and nitrogen and energy metabolism in ruminants. The ultimate goals of these studies were to identify which natural additive would be a potential alternative for ant microbial growth promoters such as monensin, and to comprehensively assess energy balance sheet in order to do some simulations on how much recycled energy can be obtained from a give amount of feed or acreage of pasture. Effects of lactic acid bacteria(lausonostoc mesenteroides subsp. Mesenteroides), yeast culture (Trichosporom sericeum) and β1-4 galacto- oligosaccharides on rumen methanogenesis, energy and N utilization in sheep were investigated. Methane emission was lowered in sheep receiving yeast culture or galacto-oligosaccharides. There was a tendency for higher energy retention in sheep receiving yeast culture and galacto-oligosaccharides compared to those receiving control diets. In the second experiment, four steers were offered a very high concentrate diets ad libitum with the addition of galacto-oligosaccharides, L-cysteine or monensin. Streets that received monensin and galacto-oligosaccharides had lower methane production while those receiving L-cysteine had higher fiber digestibility and energy retention. Monensin fed steers had higher concentrations of blood glucose while L-cysteine fed steers had higher in steers receiving monensin. Galacto-oligosaccharides fed steers also had higher oxidation-reduction potential similar to the sheep experiments. Ruminal ammonia concentration was significantly lower in steers receiving monensin added diets. Manure from steers receiving monensin had a delay in methane production in anaerobic digesters. In the third experiments four non-lactation Holstein cows equipped with ruminal fistulae were used to investigate the effects of yeast culture, galacto-oligosaccharides and the mixture of the two on ruminal fermentation and energy recycling. Cows receiving the mixture of the two additives had higher N retention and also increased the degradability of soluble fractions of oats straw DM and CP in concentrates. Numerical increase in recycled energy from cows fed a mixture of the galacto-oligosaccharides and yeast culture was also observed. Results from the three experiments reveals that yeast culture and galacto- oligosaccharides have the potential to be used as feed additives in ruminant production, and the mixed effect of the two when added together shows some synergistic effects. Natural additives such as L-cysteine, yeast culture and galacto-oligosaccharides have no detrimental effects on recycled biogas energy production unlike the ionophore, monensin.

<和文要約>
本研究の目的は反芻動物におけるルーメン及び糞からのメタン生成、ルーメン内発酵及び窒素やエネルギー代謝に及ぼす 異なる飼料添加剤の影響を検討することである。これらの研究の最終目的はモネンシンのような抗生物質の成長促進剤に 代わる機能を果たす天然の添加剤を開発することであり、給与飼料や放牧地から得られるエネルギーをどの程度 循環できるかを検討するためにエネルギー出納を総合的に評価することである。

実験1で、めん羊におけるルーメン メタン生成、エネルギー及び窒素利用に及ぼす乳酸菌(Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides)、 酵母(Trichosporom sericeum) 及びβ1-4ガラクトオリゴ糖の影響を検討した。 酵母(Trichosporom sericeum)及びβ1-4ガラクトオリゴ糖を投与しためん羊においてエネルギー蓄積率は対照区に比べ、 高くなる傾向がみられた。

実験2には去勢雄牛を用い、濃厚飼料多給で自由採食とした場合におけるβ1-4ガラクトオリゴ糖、 L-システイン及びモネンシンの投与効果を評価した。モネンシン及びβ1-4ガラクトオリゴ糖を投与した去勢雄牛に おけるメタン生成量は減少したが、繊維消化率及びエネルギー蓄積率はL-システインを投与した区が高くなった。 モネンシンを投与した去勢雄牛の血中グルコース濃度は高く、L-システインを投与した去勢雄牛では非エステル化 脂肪酸濃度が高くなった。VFAにおいてプロピオン酸濃度はモネンシンの投与で高くなった。β1-4ガラクトオリゴ糖を 投与した去勢雄牛の酸化還元電位はめん羊の実験と同様に高い値を示した。ルーメンアンモニア態窒素濃度は モネンシン添加飼料を給与した去勢雄牛で有意に低くなった。モネンシンを投与した去勢雄牛から回収した糞の 嫌気発酵によるメタン生成速度は遅かった。

実験3では4頭のルーメンフィステル装着ホルスタイン種乾乳牛を用い、 ルーメン発酵及びエネルギーリサイクルに及ぼす酵母(Trichosporom sericeum)、β1-4ガラクトオリゴ糖及び 酵母(Trichosporom sericeum)とβ1-4ガラクトオリゴ糖の併用添加の影響を検討した。2つの添加剤の 併用添加した乾乳牛において窒素蓄積は高まり、大麦乾草のDM中可溶性成分及び濃厚飼料のCP分解率も高くなった。 さらに、酵母(Trichosporom sericeum)とβ1-4ガラクトオリゴ糖の併用添加によってエネルギー回収率も 著しく増加した。

以上の3つの実験結果から、Sacharomyces cerevisiaeのように広く使われてはいないが Trichosporon sericium属の酵母はめん羊及び乳牛におけるルーメンpHを安定させる効果がみられたことから、 化学物質の添加剤の代替物になりうると考えられる。日本で人間に広く利用されているプレバイオティックスである β1-4ガラクトオリゴ糖は、めん羊においてルーメンメタン生成を抑制し、エネルギー出納を改善した。 このことから酵母(Trichosporom sericeum)及びβ1-4ガラクトオリゴ糖は家畜生産において有効な飼料添加剤となる 可能性が示され、また酵母(Trichosporom sericeum)とβ1-4ガラクトオリゴ糖の併用添加による相乗効果も示された。 L-システインや酵母(Trichosporom sericeum)及びβ1-4ガラクトオリゴ糖のような天然物質はモネンシン等の イオノフォアとは異なり、回収できるバイオガスエネルギー生産に不利な影響は及ぼさなかった。