أ Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 78-93.

This study examined the effects of three natural feed additives—sodium bentonite (B), Moringa oleifera (M), and red seaweed (Sw)—administered individually and in pairwise combinations (Moringa + bentonite [M+B], seaweed + bentonite [Sw+B], and seaweed + Moringa [Sw+M]) on in vitro rumen fermentation parameters, methane mitigation, enzyme activity, and microbial dynamics in Baladi sheep. Rumen fluid was collected and incubated for 24 hours in gas- tight syringes with additive supplemented basal feed. Assessed parameters included total gas and methane production, pH, ammonia nitrogen concentration, total and individual volatile fatty acids (VFAs), extracellular cellulase activity, microbial biomass production, fermentation efficiency, and relative abundances of total bacteria, cellulolytic bacteria, and methanogenic archaea quantified via quantitative PCR.
Individual supplementation revealed distinct modulatory effects: red seaweed markedly suppressed methane production (~34%) and methanogenic archaea abundance (0.38-fold relative to control) but reduced total VFAs and cellulase activity; Moringa oleifera enhanced gas production, microbial yield, cellulase activity, and acetate proportions, indicative of stimulated microbial proliferation; sodium bentonite improved fermentation efficiency and propionate production with moderate methane reduction. All individual additives increased cellulolytic bacterial abundance, though discrepancies with enzyme activities suggested bioactive-mediated functional inhibition.
Pairwise combinations amplified or balanced these outcomes: M+B elevated gas production, microbial yield, acetate levels, and cellulase activity while achieving ~15% methane suppression; Sw+B yielded the greatest methane reduction (~39%) and archaeal suppression (0.25-fold) but diminished VFAs and cellulase; Sw+M provided ~30% methane mitigation alongside high substrate digestibility and fermentation efficiency, emerging as the most balanced for overall rumen function. Across treatments, additives generally enhanced propionate dominance and reduced ammonia, optimizing nitrogen utilization and energy partitioning despite variable impacts on total VFAs.
In conclusion, these natural additives, particularly in combinations, offer promising strategies for modulating ruminal metabolism, enhancing microbial efficiency, and mitigating enteric methane emissions, thereby supporting sustainable ruminant production systems while addressing environmental concerns related to greenhouse gas contributions.

تهدف هذه الدراسة إلى تقييم تأثير ثلاثة من إضافات الأعلاف الطبيعية، وهي البنتونيت الصوديوم ، والمورينجا أوليفيرا، والأعشاب البحرية الحمراء )جانيا جرانيفيرا(، سواء عند استخدامها بصورة منفردة أو في تراكيب مزدوجة )مزيج المورينجا مع البنتونيت، مزيج الأعشاب البحرية مع البنتونيت، ومزيج الأعشاب البحرية مع المورينجا(، على خصائص تخمر الكرش خارج الجسم الحي، والحد من إنتاج الميثان، ونشاط الإنزيمات، وديناميكية الكائنات الدقيقة في الخراف البلدي .
تم جمع سائل الكرش ووضعه في الحضانة لمدة أربعٍّ وعشرين ساعة في محاقن محكمة الإغلاق تحتوي على العليقة الأساسية مضافًا إليها الإضافات محل الدراسة. وقد شملت القياسات التي تم تقييمها كلاً من إنتاج الغاز الكلي والميثان، ودرجة الحموضة، وتركيز النيتروجين في صورة أمونيا، وإجمالي الأحماض الدهنية الطيّارة ونسبها الفردية، بالإضافة إلى نشاط إنزيم السليوليز خارج الخلايا، وإنتاج البروتين الميكروبي، وكفاءة التخمر، والنسب النسبية للبكتيريا الكلية والبكتيريا المحللة للألياف والأركيا المولدة للميثان باستخدام تقنية تفاعل البلمرة المتسلسل الكمي .
أظهرت النتائج أن الإضافات الفردية أحدثت تأثيرات تنظيمية مميزة؛ حيث أدت الأعشاب البحرية الحمراء إلى انخفاض ملحوظ في إنتاج الميثان بنسبة تقارب 34 % وانخفاض أعداد الأركيا المنتجة له بنسبة 0.38 مقارنة بالمجموعة الضابطة، إلا أنها أدت الي إنخفاض إنتاج الأحماض الدهنية الطيارة الكلية ونشاط إنزيم السليولوز. في المقابل، حفزت المورينجا أوليفيرا إنتاج الغاز وزيادة الكتلة الميكروبية ونشاط إنزيم السليولوز ونسبة الأسيتات، مما يعكس تعزيزًا في نمو الميكروبات. أما الصوديوم بنتونيت فقد أدي الي تحسين كفاءة التخمر و إرتفاع إنتاج البروبيونات مع إحداث انخفاض متوسط في إنتاج الميثان. كما لوحظ أن جميع الإضافات الفردية زادت من وفرة البكتيريا المحللة للألياف، رغم أن التفاوت في نشاط الإنزيمات أشار إلى احتمالية وجود تأثيرات مثبطة ناتجة عن المركبات النشطة حيويًا .
أما التركيبات المزدوجة فقد حققت توازنًا بين هذه التأثيرات؛ إذ أدى مزيج المورينجا مع البنتونيت إلى زيادة إنتاج الغاز والكتلة الميكروبية ومستويات الأسيتات ونشاط السليولوز مع خفض إنتاج الميثان بنسبة تقارب 15 %. بينما أظهر مزيج الأعشاب البحرية مع البنتونيت أعلى قدرة على إنخفاض الميثان و الأركيا المولدة له بنسبة حوالي 39 % و 0.25 علي التوالي مقارنة بالضابطة، لكنه ارتبط بانخفاض إنتاج الأحماض الدهنية الطيارة ونشاط السليولوز. أما مزيج الأعشاب البحرية مع المورينجا فقد أدي الي إنخفاض في الميثان بنحو 30 % مع ارتفاع في قابلية الهضم وكفاءة التخمر، مما جعله الأكثر توازنًا من حيث تحسين وظائف الكرش الكلية .
يستخلص من هذه الدراسة أن جميع المعاملات أدت إلى:
1 . تعزيز إنتاج البروبيونات وخفض تركيز الأمونيا، مما ساهم في تحسين كفاءة استخدام النيتروجين وتوزيع الطاقة داخل الكرش، رغم التباين في التأثير على إجمالي الأحماض الدهنية الطيارة .
2 . تشير النتائج إلى أن هذه الإضافات الطبيعية، خاصةً عند استخدامها في تراكيب مزدوجة، تمثل استراتيجيات واعدة لتنظيم عمليات الأيض داخل الكرش، وتعزيز كفاءة الكائنات الدقيقة، والحد من انبعاثات الميثان الناتجة من الحيوانات المجترة، وبذلك تسهم في تحقيق إنتاج حيواني دائم يواكب الجهود العالمية للحد من الغازات الدفيئة.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.