小袋鼠粪便可能有助于为奶牛产生的甲烷的环境问题提供不太可能的解决方案。在华盛顿州立大学的一项研究中,从袋鼠粪便发展而来的微生物培养物抑制了牛胃模拟器中的甲烷产生。
研究人员将小袋鼠培养物和已知的甲烷抑制剂添加到模拟胃中后,它产生了乙酸而不是甲烷。与牛因肠胃胀气而丢弃的甲烷不同,醋酸对奶牛有益,因为它有助于肌肉生长。研究人员在《生物催化与农业生物技术》杂志上发表了他们的工作。
“奶牛的甲烷排放是温室气体的主要贡献者,与此同时,人们喜欢吃红肉,”该论文的通讯作者,WSU三城校区生物产品,科学和工程实验室教授Birgitte Ahring说。“我们必须找到一种方法来缓解这个问题。
减少牛的甲烷排放打嗝和放屁不是笑话。甲烷是第二大温室气体贡献者,在加热大气方面的效力是二氧化碳的30倍。释放到大气中的甲烷中有一半以上被认为来自农业部门,反刍动物,如牛和山羊,是最重要的贡献者。此外,生产甲烷的过程需要多达10%的动物能量。
研究人员尝试改变奶牛的饮食,并给它们化学抑制剂以阻止甲烷的产生,但产生甲烷的细菌很快就会对化学物质产生抗药性。他们也试图开发疫苗,但奶牛的微生物组取决于它在哪里吃东西,而且全世界产生甲烷的细菌种类太多了。这些干预措施也会对动物的生物过程产生负面影响。
WSU的研究人员研究发酵和厌氧过程,并之前设计了一种人工瘤胃,这是反刍动物中发现的最大胃隔间,以模拟奶牛的消化。由于许多酶能够分解天然材料,瘤胃具有“惊人的能力”,Ahring说,他也是Gene和Linda Voiland化学工程与生物工程学院以及生物系统工程的教授。
为了研究如何战胜反应堆中产生甲烷的细菌,Ahring了解到袋鼠的前肠中有产生乙酸而不是产生甲烷的细菌。她的学生追踪了一些袋鼠,采集了样本,了解到专门的醋酸产生过程只发生在小袋鼠身上,而不是成年人身上。由于无法分离出可能产生乙酸的特定细菌,研究人员使用了从小袋鼠粪便中发育出来的稳定混合培养物。
在最初用一种特殊的化学物质减少反应器中产生甲烷的细菌后,乙酸菌能够在几个月内以与产生甲烷的微生物相似的生长速度取代产生甲烷的微生物。
虽然研究人员已经在模拟瘤胃中测试了他们的系统,但他们希望在未来的某个时候在真正的奶牛身上尝试一下。
“这是一种非常好的文化。我毫不怀疑这是有希望的,“阿林说。“看看这种文化是否可以运行很长时间可能会很有趣,所以我们只需要不时抑制甲烷的产生。然后,它实际上可能是一种实践。