Биоактивные растительные соединения снижают образование аммиака в обогащённой культуре сильно аммиакопродуцирующих румино-бактерий

Почему это важно для фермеров и окружающей среды

Корм с высоким содержанием белка дорог, и у крупного рогатого скота и буйволов большая часть этого ценного белка расщепляется в желудке до побочных продуктов, которые загрязняют воздух и воду. В этом исследовании изучают, могут ли природные соединения из обычных растений и трав помочь животным лучше использовать белок и одновременно сократить образование отходов, вызывающих загрязнение — потенциально выгодное решение и для фермеров, и для окружающей среды.

Слишком много белка превращается в отходы

У животных, таких как буйволы, в первой камере желудка — рубце — обитает миллиардная популяция микробов, которые помогают расщеплять волокнистые корма. Некоторые из этих микроорганизмов — «сильно аммиакопродуцирующие» бактерии, которые очень быстро превращают белок корма в аммиак. Животное не может использовать весь этот аммиак, поэтому большая часть превращается в мочевину и выводится, что приводит к потерям азота на фермах и образованию газов, влияющих на качество воздуха и климат. Традиционные методы замедления этого разложения опираются на термическую обработку или антибиотики, которые могут быть дорогими или ограниченными в применении. Поэтому учёные ищут более мягкие растительные альтернативы, которые могли бы прицельно подавлять наиболее расточительных микробов, не вредя животному и остальному сообществу рубца.

Испытание натуральных растительных ингредиентов в лаборатории

Исследователи собрали содержимое рубца у фистулированных буйволов — то есть у животных с небольшим хирургически созданным доступом, который позволяет безопасно брать образцы желудочной жидкости. Затем они вырастили «обогащённую культуру», богатую сильно аммиакопродуцирующими бактериями, в бескислородных условиях, близких к рубцу. В эти контролируемые пробирки добавляли различные растительные материалы в нескольких дозах: эфирные масла чеснока, орегано (origanum), тимол (соединение из тимьяна) и эвгенол (из гвоздики), а также сапонин из коры квильяхи и водные экстракты гуавы, каннабиса и лука-резанца. В течение 12 и 24 часов измеряли образование аммиака, активность протеаз (ферментов, расщепляющих белок) и степень роста целевых бактерий.

Какие растительные соединения дали наибольший эффект

Некоторые растительные добавки уменьшали образование аммиака в этих лабораторных культурах, но они действовали по-разному и не одинаково эффективно. Чесночное масло и тимол снизили уровень аммиака уже в первые 12 часов инкубации, а все протестированные добавки в первом эксперименте уменьшили образование аммиака к 24 часам по сравнению с контролем без добавок. Однако изменения активности протеаз были скромными: только более высокие дозы сапонина квильяхи заметно снижали уровень протеаз спустя 24 часа, и во многих обработках влияние на эту ферментную активность было минимальным или отсутствовало. Во втором эксперименте особенно выделялось масло origanum: при всех дозах оно резко сокращало образование аммиака в обе временные точки и также сильно замедляло рост сильно аммиакопродуцирующих бактерий. Эвгенол из гвоздики помогал лишь при самой высокой дозе и преимущественно на ранней стадии. Водные экстракты гуавы, каннабиса и лука-резанца показали ограниченные и непоследовательные эффекты, что указывает либо на слишком малую концентрацию активных компонентов, либо на их распад в ходе инкубации.

Как растительные масла могут подавлять расточительных микробов

Результаты исследования согласуются с другими данными, показывающими, что некоторые растительные химические вещества могут нарушать мембраны бактерий и их энергетический обмен. Компоненты масла origanum, такие как карвакрол, известны тем, что влияют на поверхность бактериальных клеток, ослабляя микроорганизмы и снижая их способность превращать аминокислоты в аммиак. Чесночное масло содержит серосодержащие молекулы, которые также могут подавлять специфические микробы рубца; в других исследованиях им приписывали улучшение использования белка и даже снижение эмиссии метана. Тем не менее в этом эксперименте уровни аммиака не всегда соответствовали изменениям в активности протеаз, вероятно потому, что среда культивирования уже содержала свободные аминокислоты, позволяя бактериям производить аммиак без необходимости выделять дополнительные протеазы. Это объясняет, почему образование аммиака могло уменьшиться при некоторых обработках даже при незначительных изменениях показателей протеаз.

От лабораторных данных к живым животным

В целом работа показывает, что выбранные растительные соединения могут замедлять расточительное расщепление белка микробами рубца; масло origanum продемонстрировало наиболее явное и последовательное снижение как образования аммиака, так и роста ключевых бактерий. Для неспециалиста главный вывод таков: тщательно подобранные травяные ингредиенты, добавленные в корм буйволов, могут помочь животным извлечь больше питательных веществ из того же количества белка и при этом выделять меньше азота в окружающую среду. Авторы подчёркивают, однако, что эти многообещающие лабораторные результаты требуют проверки на живых животных с учётом фактического использования белка и потерь азота с навозом, прежде чем такие добавки можно будет уверенно рекомендовать для повседневного применения на фермах.

Цитирование: Chanu, Y.M., Paul, S.S., Dey, A. et al. Bioactive plant compounds reduce ammonia production in enrichment culture of ruminal hyper-ammonia producing bacteria. Sci Rep 16, 8210 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38231-1

Ключевые слова: микроорганизмы рубца, эфирные масла, питание буйволов, эмиссия аммиака, растительные кормовые добавки