通过替代氢汇减少瘤胃中的肠道产甲烷

气候变化和迫切需要减少农业温室气体（GHG）排放，给畜牧业带来了巨大的压力，推动其采用更具环保可持续性的先进做法。畜牧业通过肠道发酵负责超过15％的人为甲烷（CH4）排放，因此，改善减少肠道CH4产量的策略代表了减少农业温室气体整体贡献的一个有前景的目标。瘤胃中的CH4是由产生甲烷的古菌生成的，它结合了CO2和氢气（H2）。去除H2是至关重要的，因为它的积累会抑制许多维持健康瘤胃生态系统所需的生物功能。尽管瘤胃中还发生其他几种途径，包括还原性乙酸发酵、丙酸发酵、硝酸盐和硫酸盐还原，但产甲烷似乎是H2去除的主要途径。全球变暖并不是与反刍动物释放CH4相关的唯一问题，所释放的温室气体也代表了动物损失的宝贵代谢能量，而这些能量需要通过食物补充。因此，减少肠道CH4排放不仅有利于环境，还是实现高质量动物蛋白高效生产的重要一步。在过去的几十年里，已经测试了几种依赖多种生物和化学化合物的策略，以其能够可靠地抑制瘤胃产甲烷而没有对反刍动物的负面影响。尽管这些策略初看似乎很有前景，但在工业规模上实施时，结果却不如预期，并且在长期实施中表现出不够可持续。长期解决方案的发展最有可能受到我们对负责维持和决定瘤胃功能的微生物过程仍不完善理解的阻碍。由于针对瘤胃微生物组整体结构的调控仍是一个重大挑战，因此针对肠道产甲烷的关键中间体，例如H2，以及维持瘤胃H2平衡的种群，可能是更为直接的方法。能够进行非产甲烷H2封存或还原当量的微生物的添加是将分子H2转移出产甲烷途径的潜在途径，因此能够减少肠道CH4。然而，为了达到最佳效果，需要对瘤胃微生物学有详细理解。在这里，我们讨论一些与替代途径相关的问题和益处，例如还原性乙酸发酵、丙酸发酵和硫酸盐及硝酸盐还原，这些途径将使我们能够绕过瘤胃中的H2产生和积累。