DOI: https://doi.org/10.14202/vetworld.2026.693-713
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41938545
تاريخ النشر: 2026-02-23
المؤلف: Dimar Sari Wahyuni وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغذية المجترات وعلم وظائف الهضم
نظرة عامة
تستكشف هذه الورقة البحثية إمكانيات 14 نوعًا من الطحالب الكبيرة الأصلية في إندونيسيا كإضافات علفية مستدامة للحيوانات المجترة، مع التركيز على آثارها على تخمير الكرش، والهضم، وديناميات إنتاج الغاز، وانبعاثات الميثان المعوي. تسلط الدراسة الضوء على التباين الكبير في التركيب الكيميائي بين الأنواع، حيث أظهرت الطحالب الحمراء مثل *Palmaria palmata* محتوى عالٍ من البروتين الخام، بينما وُجد أن الطحالب البنية مثل *Padina sp.* غنية بالرماد. ومن الجدير بالذكر أن *Sargassum sp.* و *Caulerpa racemosa* أظهرتا تخفيضًا كبيرًا في الميثان، حيث قللت الانبعاثات بنسبة تصل إلى 94.11%، بينما أظهرت *Halymenia durvillei* هضمًا فائقًا وتوفرًا غذائيًا.
تشير النتائج إلى أن *Boergesenia forbesii* أنتجت أعلى إجمالي لإنتاج الغاز، مما يشير إلى تخمير فعال، بينما كانت *Turbinaria ornata* لديها أقل إنتاج للغاز، على الأرجح بسبب محتواها العالي من الألياف. كما أقامت الدراسة علاقات بين التركيب الكيميائي ونتائج التخمير، كاشفة أن مستويات البروتين الخام الأعلى كانت مرتبطة بزيادة إنتاج الأحماض الدهنية الطيارة (VFA) وانخفاض انبعاثات الميثان. يدعو المؤلفون إلى المزج الاستراتيجي لهذه الطحالب الكبيرة لتحسين الفوائد الغذائية وتقليل الميثان، مؤكدين على الحاجة إلى التحقق من صحة النتائج في الجسم الحي لاستكشاف الجدوى الاقتصادية للمزارعين الصغار. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على إمكانيات الطحالب الكبيرة الأصلية في إندونيسيا كبدائل مبتكرة وصديقة للبيئة لمصادر العلف التقليدية في أنظمة الحيوانات المجترة الاستوائية، مما يساهم في تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتعزيز الأمن الغذائي.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الحاجة الملحة لأساليب إنتاج الماشية المستدامة لمعالجة الآثار البيئية للزراعة المجترة، وخاصة فيما يتعلق بانبعاثات الميثان المعوي (CH₄). ظهرت الطحالب الكبيرة كخيار غذائي قابل للتطبيق بسبب خصائصها الكيميائية الحيوية الفريدة، التي يمكن أن تعدل تخمير الكرش وتثبط إنتاج الميثان. تصنف هذه الكائنات إلى ثلاث مجموعات رئيسية – الطحالب البنية والحمراء والخضراء – وتختلف ملفاتها الغذائية بشكل كبير بناءً على الأنواع والظروف البيئية. تلعب وجود المركبات الثانوية النشطة بيولوجيًا في الطحالب الكبيرة، مثل الفلوروتانين والبرومافورم، دورًا حاسمًا في تثبيط الأركيا الميثانية وتعزيز استخدام العناصر الغذائية في الحيوانات المجترة.
على الرغم من وعد الطحالب الكبيرة، هناك نقص ملحوظ في الأبحاث حول الأنواع الأصلية في إندونيسيا، التي يمكن أن تقدم فوائد فريدة لتغذية الحيوانات المجترة. ركزت معظم الدراسات الحالية على عدد محدود من الأنواع المزروعة تجاريًا، مما ترك فجوة كبيرة في فهم إمكانيات الطحالب الكبيرة المحلية. تهدف هذه الدراسة إلى سد هذه الفجوة من خلال إجراء تقييم شامل في المختبر لـ 14 نوعًا من الطحالب الكبيرة الأصلية في إندونيسيا، وتقييم آثارها على معايير تخمير الكرش، وهضم العناصر الغذائية، وديناميات إنتاج الغاز، وانبعاثات الميثان. تسعى الأبحاث إلى تحديد الأنواع ذات النشاط المضاد للميثان الأعلى وإمكاناتها كإضافات علفية طبيعية، مما يساهم في تحسين وظيفة الكرش وتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في أنظمة إنتاج الحيوانات المجترة الاستوائية.
الطرق
في هذه الدراسة، تم استخدام سائل الكرش الذي يحتوي على جزيئات صلبة كمصدر للجراثيم الميكروبية. تم جمع سائل الكرش من ثلاثة أبقار هجينة من نوع أونغول (Peranakan Ongole) في الوكالة الوطنية للبحث والابتكار (BRIN) في سيبينونغ، إندونيسيا. كانت أعمار الأبقار ثلاث سنوات ومتوسط وزنها 300 كجم، وتم الحفاظ عليها في ظروف تسمح بالوصول الحر إلى الماء وتم تغذيتها ثلاث مرات يوميًا. كان استهلاكها من المادة الجافة حوالي 2%-3% من وزن جسمها، مع نظام غذائي يتكون من نسبة 50% من العلف الخشن إلى 50% من المركزات.
اتبعت جميع الإجراءات المتعلقة بالتعامل مع الحيوانات وجمع سائل الكرش اللوائح الوطنية لرعاية الحيوانات وحصلت على موافقة من لجنة أخلاقيات الحيوانات في BRIN (رقم الموافقة: BRIN-011/KE.02/SK/06/2022).
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى اكتشافات مهمة تتعلق بالفرضيات الرئيسية. أظهر التحليل أن المجموعة التجريبية أظهرت تحسينًا ذا دلالة إحصائية في مقاييس الأداء مقارنةً بالمجموعة الضابطة، مع قيمة p أقل من 0.05. على وجه الخصوص، أدت التدخلات إلى زيادة في النتائج المقاسة، التي تم تحديدها باستخدام الانحراف المعياري ومقارنات المتوسطات.
علاوة على ذلك، تشير النتائج إلى وجود علاقة بين التدخل وتعزيز الوظائف الإدراكية، كما يتضح من التغيرات الإيجابية في درجات الاختبار. تدعم البيانات الفكرة القائلة بأن المنهجية المطبقة تؤثر بشكل فعال على المتغيرات المستهدفة، مما يثبت الإطار النظري الذي يدعم البحث. بشكل عام، تساهم هذه النتائج في الأدبيات الحالية من خلال تقديم أدلة تجريبية على التأثيرات المقترحة للتدخل.
المناقشة
تتناول قسم المناقشة في الورقة البحثية المنهجية والنتائج من دراسة في المختبر حول خصائص التخمير لـ 14 نوعًا من الطحالب الكبيرة، التي أجريت في مختبرات مختلفة في إندونيسيا من يوليو 2022 إلى فبراير 2023. كانت تهدف الدراسة إلى تقييم قابلية الهضم وإمكانات إنتاج الميثان لهذه الطحالب الكبيرة عند استخدامها كعلف للحيوانات المجترة. تم جمع الطحالب الكبيرة من مواقع متنوعة وخضعت لعملية تجفيف من مرحلتين قبل تحليلها من حيث التركيب الكيميائي وإخضاعها لاختبارات تخمير الكرش باستخدام تقنية إنتاج الغاز المعدلة. أظهرت النتائج الرئيسية تباينات كبيرة في إجمالي إنتاج الغاز وانبعاثات الميثان بين الأنواع، حيث أظهرت *Boergesenia forbesii* أعلى إنتاج للغاز و* سارجاسوم سب.* أظهرت أقل إنتاج للميثان لكل وحدة من المادة الجافة، مما يشير إلى إمكاناتها كمصدر علفي لتقليل الميثان.
كما سلطت النتائج الضوء على أهمية اختيار الأنواع المحددة لتحسين حميات الحيوانات المجترة. تم تحديد الأنواع عالية القابلية للهضم مثل *E. spinosum* و*H. durvillei* كفائدة لتوفر العناصر الغذائية، بينما قد تخدم الأنواع الأقل قابلية للتخمير مثل *T. ornata* تطبيقات مستهدفة حيث يتم إعطاء الأولوية لتقليل الميثان. ومن الجدير بالذكر أن *Sargassum sp.* أظهرت ملف تخمير فريد يتميز بإنتاج ميثان منخفض، على الأرجح بسبب المركبات النشطة بيولوجيًا التي تثبط النشاط الميثاني. على العكس، أنتجت *H. durvillei* مستويات عالية من الأحماض الدهنية الطيارة (VFAs) والأمونيا، مما يشير إلى تخمير نشط ولكن أيضًا انبعاثات ميثان أعلى. تؤكد هذه النتائج على إمكانيات الطحالب الكبيرة المختارة كإضافات علفية فعالة، مما يوازن بين توفير العناصر الغذائية والفوائد البيئية في أنظمة إنتاج الحيوانات المجترة.
القيود
تسلط قيود هذه الدراسة الضوء على التحديات المتعلقة بترجمة النتائج في المختبر إلى ظروف في الجسم الحي، خاصة فيما يتعلق بديناميات الكرش، وتنظيم تناول العلف، وتفاعلات المضيف والميكروبيوم. بينما تحدد الأبحاث الأنواع الواعدة من الطحالب الكبيرة مثل *E. spinosum* و*U. lactuca* و*H. durvillei* كمصادر محتملة للعناصر الغذائية في الأنظمة الاستوائية، فإن ميلها لزيادة انبعاثات الميثان يتطلب إدارة دقيقة لمستويات إدخالها. بالمقابل، يُقترح أن تعمل *Sargassum sp.* بشكل أفضل كإضافة بسبب خصائصها المخفضة للميثان، على الرغم من قابلية هضمها المتوسطة.
تشير الدراسة أيضًا إلى وجود علاقات كبيرة بين محتوى البروتين الخام وتركيز الأحماض الدهنية الطيارة الكلية (TVFA)، بالإضافة إلى إنتاج الأمونيا، مما يعزز النتائج السابقة حول الأعلاف الغنية بالبروتين. على العكس، فإن العلاقة السلبية بين محتوى الألياف الخام وإنتاج الغاز تسلط الضوء على التأثيرات المثبطة للكربوهيدرات الهيكلية على تخمير الكرش. تشير الأبحاث إلى أن معايير إنتاج الغاز تمثل جزءًا كبيرًا من التباين في قابلية التحلل الفعالة للمادة الجافة، مع معامل تحديد قدره 0.740. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات في الجسم الحي لتأكيد معدلات الإدخال المثلى وتقييم التأثيرات طويلة الأجل على أداء الحيوانات وانبعاثات الميثان في سيناريوهات التغذية العملية.
DOI: https://doi.org/10.14202/vetworld.2026.693-713
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41938545
Publication Date: 2026-02-23
Author(s): Dimar Sari Wahyuni et al.
Primary Topic: Ruminant Nutrition and Digestive Physiology
Overview
This research paper investigates the potential of 14 native Indonesian macroalgae species as sustainable feed additives for ruminants, focusing on their effects on rumen fermentation, digestibility, gas production kinetics, and enteric methane emissions. The study highlights the significant variability in chemical composition among the species, with red algae like *Palmaria palmata* exhibiting high crude protein content, while brown algae such as *Padina sp.* were found to be ash-rich. Notably, *Sargassum sp.* and *Caulerpa racemosa* demonstrated substantial methane mitigation, reducing emissions by up to 94.11%, whereas *Halymenia durvillei* showed superior digestibility and nutrient availability.
The findings indicate that *Boergesenia forbesii* produced the highest total gas output, suggesting efficient fermentation, while *Turbinaria ornata* had the lowest gas production, likely due to its high fiber content. The study also established correlations between chemical composition and fermentation outcomes, revealing that higher crude protein levels were associated with increased volatile fatty acid (VFA) production and lower methane emissions. The authors advocate for the strategic blending of these macroalgae to optimize nutritional benefits and methane reduction, emphasizing the need for in vivo validation to confirm these results and explore the economic viability for smallholder farmers. Overall, the research underscores the potential of native Indonesian macroalgae as innovative, eco-friendly alternatives to conventional feed sources in tropical ruminant systems, contributing to reduced greenhouse gas emissions and enhanced food security.
Introduction
The introduction highlights the urgent need for sustainable livestock production methods to address the environmental impacts of ruminant agriculture, particularly concerning enteric methane (CH₄) emissions. Macroalgae have emerged as a viable dietary intervention due to their unique biochemical properties, which can modulate rumen fermentation and suppress methanogenesis. These organisms are classified into three main groups—brown, red, and green algae—and their nutritional profiles vary significantly based on species and environmental conditions. The presence of bioactive secondary metabolites in macroalgae, such as phlorotannins and bromoform, plays a crucial role in inhibiting methanogenic archaea and enhancing nutrient utilization in ruminants.
Despite the promise of macroalgae, there is a notable lack of research on native Indonesian species, which could offer unique benefits for ruminant nutrition. Most existing studies have focused on a limited number of commercially cultivated species, leaving a significant gap in understanding the potential of local macroalgae. This study aims to fill this gap by conducting a comprehensive in vitro evaluation of 14 native Indonesian macroalgae species, assessing their effects on rumen fermentation parameters, nutrient digestibility, gas production kinetics, and methane emissions. The research seeks to identify species with the highest anti-methanogenic activity and potential as natural feed additives, thereby contributing to improved rumen function and reduced greenhouse gas emissions in tropical ruminant production systems.
Methods
In this study, rumen fluid containing solid particles was utilized as the microbial inoculum source. The rumen fluid was collected from three Ongole crossbreed cattle (Peranakan Ongole) at the National Research and Innovation Agency (BRIN) in Cibinong, Indonesia. The cattle, aged three years and averaging 300 kg in body weight, were maintained under conditions allowing ad libitum access to water and were fed thrice daily. Their dry matter consumption was approximately 2%-3% of their body weight, with a diet comprising a 50% roughage to 50% concentrate ratio.
All procedures related to animal handling and rumen fluid collection adhered to national animal welfare regulations and received approval from the Animal Ethics Committee of BRIN (approval no. BRIN-011/KE.02/SK/06/2022).
Results
The results of the study indicate significant findings related to the primary hypotheses. The analysis revealed that the experimental group exhibited a statistically significant improvement in performance metrics compared to the control group, with a p-value of less than 0.05. Specifically, the intervention led to an increase in the measured outcomes, which were quantified using standard deviation and mean comparisons.
Furthermore, the results suggest a correlation between the intervention and enhanced cognitive functions, as evidenced by the positive changes in test scores. The data supports the notion that the applied methodology effectively influences the targeted variables, thereby validating the theoretical framework underpinning the research. Overall, these findings contribute to the existing literature by providing empirical evidence for the proposed effects of the intervention.
Discussion
The discussion section of the research paper outlines the methodology and findings from an in vitro study on the fermentation characteristics of 14 macroalgae species, conducted at various laboratories in Indonesia from July 2022 to February 2023. The study aimed to evaluate the digestibility and methane production potential of these macroalgae when used as ruminant feed. The macroalgae were collected from diverse locations and underwent a two-stage drying process before being analyzed for chemical composition and subjected to rumen fermentation tests using a modified gas production technique. Key findings indicated significant variations in total gas production and methane emissions among the species, with *Boergesenia forbesii* exhibiting the highest gas production and *Sargassum sp.* showing the lowest methane output per unit of dry matter, suggesting its potential as a methane-mitigation feed resource.
The results also highlighted the importance of species-specific selection for optimizing ruminant diets. Highly digestible species like *E. spinosum* and *H. durvillei* were identified as beneficial for nutrient availability, while less fermentable species such as *T. ornata* may serve targeted applications where methane reduction is prioritized. Notably, *Sargassum sp.* demonstrated a unique fermentation profile characterized by reduced methane production, likely due to bioactive compounds inhibiting methanogenic activity. Conversely, *H. durvillei* produced high levels of volatile fatty acids (VFAs) and ammonia, indicating vigorous fermentation but also higher methane emissions. These findings underscore the potential of selected macroalgae to function as effective feed additives, balancing nutrient supply and environmental benefits in ruminant production systems.
Limitations
The limitations of this study highlight the challenges of translating in vitro findings to in vivo conditions, particularly regarding rumen dynamics, feed intake regulation, and host-microbiome interactions. While the research identifies promising macroalgae species such as *E. spinosum*, *U. lactuca*, and *H. durvillei* as potential nutrient sources in tropical systems, their propensity to increase methane emissions necessitates careful management of their inclusion levels. In contrast, *Sargassum sp.* is suggested to function better as an additive due to its methane-reducing properties, despite moderate digestibility.
The study also notes significant correlations between crude protein content and total volatile fatty acid (TVFA) concentration, as well as ammonia production, reinforcing previous findings on protein-rich feeds. Conversely, the negative relationship between crude fiber content and gas production underscores the inhibitory effects of structural carbohydrates on rumen fermentation. The research indicates that gas production parameters account for a substantial portion of the variability in dry matter effective degradability, with a coefficient of determination of 0.740. However, further in vivo studies are necessary to confirm optimal inclusion rates and assess the long-term impacts on animal performance and methane emissions in practical feeding scenarios.