• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
• /
• 제28권4호
• /
• pp.530-537
• /
• 2015

The objective of this study was to evaluate the in vitro effects of flavonoid-rich plant extracts (PE) on ruminal fermentation characteristics and methane emission by studying their effectiveness for methanogenesis in the rumen. A fistulated Holstein cow was used as a donor of rumen fluid. The PE (Punica granatum, Betula schmidtii, Ginkgo biloba, Camellia japonica, and Cudrania tricuspidata) known to have high concentrations of flavonoid were added to an in vitro fermentation incubated with rumen fluid. Total gas production and microbial growth with all PE was higher than that of the control at 24 h incubation, while the methane emission was significantly lower (p<0.05) than that of the control. The decrease in methane accumulation relative to the control was 47.6%, 39.6%, 46.7%, 47.9%, and 48.8% for Punica, Betula, Ginkgo, Camellia, and Cudrania treatments, respectively. Ciliate populations were reduced by more than 60% in flavonoid-rich PE treatments. The Fibrobacter succinogenes diversity in all added flavonoid-rich PE was shown to increase, while the Ruminoccocus albus and R. flavefaciens populations in all PE decreased as compared with the control. In particular, the F. succinogenes community with the addition of Birch extract increased to a greater extent than that of others. In conclusion, the results of this study showed that flavonoid-rich PE decreased ruminal methane emission without adversely affecting ruminal fermentation characteristics in vitro in 24 h incubation time, suggesting that the flavonoid-rich PE have potential possibility as bio-active regulator for ruminants.

• 유기물자원화
• /
• 제19권2호
• /
• pp.49-54
• /
• 2011

본 연구는 혐기성 수소 발효 반응조의 유출수를 기질로 이용하여 anaerobic baffled reactor (ABR) 및 anaerobic sequencing batch reactor (ASBR) 형태에 따른 혐기성 메탄 발효 성능을 평가하였다. 두 개의 반응조는 유기물 부하율 $1.0kg\;COD/m^3{\cdot}d$와 수리학적 체류시간 20일에서 운전을 수행하였다. ABR과 ASBR의 초기 운전 기간에서 메탄 발생량은 각각 0.04 L/L/d와 0.19 L/L/d로 나타났으며, ABR과 ASBR의 최대 메탄 발생량은 각각 0.25 L/L/d와 0.31 L/L/d로 나타났다. ABR과 ASBR의 초기 운전 기간에서 COD 제거율은 각각 89%와 92%로 나타났다. 정상 상태에 도달한 후에는 ABR과 ASBR의 COD 및 VS의 제거율은 각각 90% 이상 유지되었다. 비메탄 활성도는 미생물이 기질에 적응함에 따라 반응조에 상관없이 증가하였다.

• 생명과학회지
• /
• 제21권9호
• /
• pp.1315-1322
• /
• 2011

본 연구는 반추동물에 있어서 결명자, 계피, 산초 및 감초 등의 한약재 추출물의 첨가가 메탄생성에 미치는 영향을 구명하고자 수행되었다. In vitro 반추위 발효기질로는 대두박을 사용하였으며, 한약재 추출물 첨가수준은 기질의 10%로 하여 시간대별(0, 3, 6, 9, 12, 24 hr)로 $39^{\circ}C$에서 발효시켰다. In vitro 반추위 배양액의 pH는 6.46~6.89 수준으로서 시간이 경과함에 따라 감소하는 경향이었다. 총 가스발생량은 감초, 산초, 계피, 결명자 처리구 순으로 감초 추출물 첨가구에서 가장 많았으며, 모든 한약재 추출물 첨가구가 대조구에 비해 유의적(p<0.05)으로 많았다. 메탄생성 비율은 3시간 발효 시, 감초 추출물 처리구가 타 처리구에 비해 낮았으나 시간이 경과함에 따라 비율이 오히려 높아졌으며, 한약재 추출물 첨가구가 대조구에 비해 유의적으로 높았다(p<0.05). 수소가스의 생성비율은 6시간 발효 시까지는 처리구간에 차이가 없었으나 12시간 발효 시에는 한약재 추출물 첨가구가 대조구에 비해 유의적(p<0.05)으로 높게 나타났다. 암모니아 생성량은 발효 3시간대에는 산초 추출물 첨가구와 감초추출물 첨가구가 대조구에 비해 높았으나, 발효 12시간대에는 감초 추출물 첨가구가 대조구에 비해 유의적으로 낮았다(p<0.05). 이상의 결과에서 본 시험에 사용된 한약재 추출물은 가스 생성량을 비롯한 메탄 생성량을 증가시키고, 메탄 발효를 촉진시키는 것으로 나타났다.

• Journal of Animal Science and Technology
• /
• 제45권6호
• /
• pp.997-1006
• /
• 2003

본 연구는 우리나라에서 가축 장내발효에 의한 메탄배출 통계 기반을 구축하기 위해 수행되었다. 메탄 배출량을 추정하기 위해 가축은 소, 돼지, 가금, 면양, 산양으로 대분류하였고, 소는 한우와 젖소로 분류하여 각각 한우 송아지, 한우 비육우, 한우 번식우, 젖소 송아지, 젖소 비육우, 착유우로 세분류하였다. Tier 2 방법에 의한 메탄 배출계수는 각 세분류 집단의 가축의 생산성, 생체중, 도체중, 일당 증체량, 소화율을 근거로 하여 산출되었다. 한우의 배출계수는 39～49kg/head/year 정도로 IPCC에서 제시한 Tier 1의 47kg/head/year과 유사한 수준이었고, 젖소의 배출계수는 107 kg/head/year로 Tier 1 배출계수, 118kg/head/ year 보다 다소 낮게 나타났다. Tier 2 방법으로 추정한 가축 장내발효에 의한 메탄 배출량은 2001년, 총 126.8톤이었고 각 세분류별 메탄 배출량은 한우, 젖소, 돼지, 면양, 산양, 말에서 각각 61.70, 47.76, 13.08, 2.25, 0.17, 0.01 톤으로 나타났다. 본 연구에서 온실가스 배출추정 방법으로, Tier 1을 Tier 2로 대체하므로써 우리나라 가축 장내발효에 의한 메탄배출 통계의 정확성과 신뢰성이 개선된 것으로 사료된다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.171-176
• /
• 2000

조건성연못의 메탄발효 환경조건은 용존산소가 없고, 혐기성 및 중성 pH가 유지되어야 하며, 온도변화가 적어야 한다. 분석결과 실험 조건성연못의 바닥은 이러한 조건들을 충족시키고 있어 설계인자가 비교적 적절하다고 본다. 조건성연못의 수심이 2.4m일 경우도 강한 바람이 불면 상충의 용존산소가 바닥으로 이동하여 연못바닥의 메탄발효를 일시적으로 저하시키는 현상이 있을 수 있다. 용존산소의 바닥침투를 완화하기 위해 수심을 깊게 설계할 수 있으나 수심이 깊어지면 연못바닥의 수온이 낮아져 메탄발효의 효율이 저하된다. 실험결과 조건성연못의 수심은 2.4m 정도가 적합하다고 본다. 최근에는 용존산소의 연못바닥 침투를 차단하기 위해 연못바닥에 Pit를 설치하는 방법이 연구되고 있으나 시설비용이 추가되는 단점이 있다. 실험 조건성연못의 슬러지층의 온도가 $16^{\circ}C$ 이상에서 메탄발효가 원활히 일어나고 있다. 기존 조건성연못의 메탄발효 연구에 의하면 연못바닥 슬러지충의 온도가 $19^{\circ}C$에서 슬러지 분해량과 침전량이 같아진다고 보고되고 있다. 실험 조건성연못에서는 $19^{\circ}C$보다 $3^{\circ}C$ 낮은 온도에서도 메탄발효가 원활히 일어나고 있다. 실험 조건성연못의 바닥온도 분석결과 메탄발효가 거의 정지되는 $14^{\circ}C$이하가 되는 기간이 약 7 개월이 되어, 매년 어느 정도의 슬러지는 바닥에 쌓이게 된다. 1997년 1월부터 9월까지 9개월 동안 연못바닥에 형성된 슬러지 깊이가 1.3cm였다. 따라서 연간 약 1.7cm가 쌓일 것으로 예측된다. 실험 조건성연못처럼 연못의 수심을 2.4m로 유지하고, 연못바닥에 슬러지 퇴적을 위해 여분의 0.3m 깊이를 두어 15 - 20년에 한번 슬러지를 제거할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다고 사료된다. 메탄발생이 왕성한 기간에 연못상충에서 포집한 가스의 83%가 메탄으로 구성되어 있어 축산폐수를 처리하면서 메탄가스를 회수하여 연료로 사용하는 것이 가능하다. Parker(1979)의 연구에 의하면 슬러지층이 형성되지 않은 연못이 슬러지층이 형성된 연못의 BOD제거수준에 이르는데는 약 1년이 소요된다.$^{24)}$ 메탄박테리아 활동이 슬러지층의 표면에서 훨씬 높기 때문이다. 본 연구는 조건성연못의 초기 메탄발효를 분석한 것으로 조건성연못이 생태적으로 적용하면 초기단계보다 메탄발효의 효율이 증가할 것으로 예측된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
• /
• 제20권8호
• /
• pp.1196-1200
• /
• 2007

Eight feeds (mixture of wheat straw and oil seed cakes in 3:1 ratio) were evaluated for methane emission and fermentation pattern with buffalo rumen liquor as inoculum in an in vitro gas production test. The cakes tested were groundnut cake (GNC), soybean cake (SBC), mustard seed cake (MSC), cotton seed cake (CSC), karanj seed cake expeller extracted (KCEE), karanj seed cake solvent extracted (KCSE), caster bean cake expeller extracted (CBCEE) and caster bean cake solvent extracted (CBCSE). The gas production (ml/g dry matter) was significantly higher with SBC and MSC followed by CSC, GNC, KCSE, KCEE, CBCSE and was the lowest with CBCEE. Methane emission was significantly lower with KCEE, KCSE, CBCEE, CBCSE (20.32- 22.43 ml/g DM) than that with SBC, GNC, CSC (27.34-31.14 ml/g DM). Mustard seed cake was in-between the two groups of oil cakes in methane production. In vitro true digestibility was highest with SBC followed by GNC, CSC, MSC, KCSE, KCEE, CBCSE and CECEE. Ammonia nitrogen level was positively correlated with the amount of protein present in the cake. Total holotrich protozoa were significantly higher with SBC, whereas, large spirotrich protozoa tended to be lower than with other cakes. The counts of small spirotrich and total protozoa were similar with all the cakes. Total volatile fatty acid production and acetate to propionate ratio were significantly higher with SBC and significantly lower with KCEE as compared to the other cakes. Among the conventional oil cakes tested in the present experiment (GNC, SBC, MSC and CSC), mustard seed cake-based feed produced the minimum methane without affecting other fermentation characteristics adversely.

• 한국유기농업학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.605-614
• /
• 2020

This study was conducted to investigate the effects of TMR on in vitro rumen fermentation and methane production of goat with different forage sources. The experiment was arranged 4×2 factorial design. The different forage sources were rice straw (RS), Italian rye grass (IR), timothy (TI) and alfalfa (AL), respectively. There were two different forage : concentrate ratios such as 20:80 (20) and 50:50 (50), respectively. Therefore, totally 8 treatments were used: 1) RS20, 2) RS50, 3) IR20, 4) IR50, 5) TI20, 6) TI50, 7) AL20, and 8) AL50, respectively. The rumen fluid of goat was collected from the slaughterhouse. For fermentation parameters, ruminal pH, total gas, methane, hydrogen, ammonia nitrogen, and volatile fatty acid were determined. The pH values were within an optimal range across all treatments. Total gas productions at TI20 and AL50 were significantly greater than others (p<0.05). Methane production was significantly lower in TI and AL compared with other treatments (p<0.05). The relatively high dietary NDF content in treatments showed significantly lower methane production (p<0.05). Significant alterations treatments were detected at ammonia nitrogen concentration according to the ratio of forage : concentrate (p<0.05). AL treatment showed greater total volatile fatty acid production compared with other treatments (p<0.05). Therefore, the present study suggests that both Timothy and Alfalfa could be recommendable forage sources for goat based on results with volatile fatty acid as an energy source and methane as an index for energy loss and environmental issues. Also, the 50:50 (forage : concentrate) ratio would prefer to 20:80.

• 한국유기농업학회지
• /
• 제27권4호
• /
• pp.529-540
• /
• 2019

The present study investigated the effect of forage sources and their inclusion levels in diet on the rumen fermentation of Korea traditional goat. Timothy and alfalfa were used as forage sources. Forages were mixed with concentrate diet in different ratios. The ratios of forage to concentrate diets were varied to 1:9, 5:5 and 9:1. The rumen fluid of goat was gathered from slaughter house. Dry matter digestibility was decreased and methane production was increased as forage levels in diet was increased. When forage sources, timothy and alfalfa, were compared, groups with timothy showed greater methane production than the groups of alfalfa. Molar ratio of produced acetate and valerate were increased when forage level in diet was increased. In the case of propionate and butyrate, they were decreased as elevated forage levels in diet. The result of this study provided a basic information for rumen fermentation of Korean traditional goat and these information could be applied in the development of nutritional and feeding strategy.

• Animal Bioscience
• /
• 제35권9호
• /
• pp.1367-1378
• /
• 2022

Objective: The present study was conducted to examine the gas production, fermentation characteristics, nutrient degradation, and methanogenic community composition of a rumen fluid culture with Broussonetia papyrifera (B. papyrifera) subjected to ensiling or steam explosion (SE) pretreatment. Methods: Fresh B. papyrifera was collected and pretreated by ensiling or SE, which was then fermented with ruminal fluids as ensiled B. papyrifera group, steam-exploded B. papyrifera group, and untreated B. papyrifera group. The gas and methane production, fermentation characteristics, nutrient degradation, and methanogenic community were determined during the fermentation. Results: Cumulative methane production was significantly improved with SE pretreatment compared with ensiled or untreated biomass accompanied with more volatile fatty acids production. After 72 h incubation, SE and ensiling pretreatments decreased the acid detergent fiber contents by 39.4% and 22.9%, and neutral detergent fiber contents by 10.6% and 47.2%, respectively. Changes of methanogenic diversity and abundance of methanogenic archaea corresponded to the variations in fermentation pattern and methane production. Conclusion: Compared with ensiling pretreatment, SE can be a promising technique for the efficient utilization of B. papyrifera, which would contribute to sustainable livestock production systems.

• 한국유기농업학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.775-787
• /
• 2018

본 연구는 반추동물의 메탄 감소에 효과가 있는 합성첨가제를 대체 할 수 있는 천연첨가제를 찾고자 연구를 실시하였다. 첨가제인 MRA-1(파), MRA-2 (SLS), MRA-3 (SDS), MRA-4(파+탄닌산)를 만들어 발효시간대별(3, 6, 9, 12, 24 및 48 h) in vitro 시험을 실시하였다. pH는 발효시간동안 적정범위였으며, 건물소화율은 모든 발효시간대별 모든 처리구에서 대조구와 유의적(P>0.05)인 차이를 보이지 않았고, 미생물성장량에도 부정적인 영향을 미치지 않았다. 메탄 발생량은 발효 24시간대 MRA-1구를 제외한 나머지 처리구에서 대조구에 비해 유의적(P<0.05)으로 낮게 측정되었으며, 특히 이산화탄소 발생량은 MRA-4 첨가구에서 발효 9, 24, 48시간대에서 유의적(P<0.05)으로 낮았다. 메탄생성량 감소에 영향이 있는 프로피온산 함량은 발효 24시간대 MRA-4구에서 대조구에 비해 유의적(P<0.05)으로 높았다. Ciliate-associated methanogens은 발효 24시간대 MRA-1, MRA-3 및 MRA-4구에서 대조구에 비해 유의적(P<0.05)으로 낮게 측정되었다. 따라서 파와 탄닌산은 반추위 내 메탄 저감 효과가 있는 합성첨가제를 대체 할 수 있어 반추동물용 천연 메탄 저감제로서의 활용 가능성이 있을 것으로 사료된다.