Rumen microorganisms and fermentation

Abstract

RESUMENEl rumen es un ecosistema complejo donde los nutrientes consumidos por los rumiantes son digeridos mediante un proceso de fermentación realizado por los microorganismos ruminales (bacterias, protozoos y hongos). Dichos microorganismos están en simbiosis, debido a su capacidad de adaptación e interacción, y mientras el rumiante proporciona el ambiente necesario para su establecimiento estos proporcionan energía al animal, la que proviene de los productos finales de la fermentación. Dentro del rumen, los microorganismos coexisten en un entorno reducido y a un pH cercano a la neutralidad. Estos microorganismos fermentan los sustratos presentes en la dieta del rumiante (azúcares, proteínas y lípidos). Sin embargo, el proceso de fermentación no es 100% eficaz, ya que durante la fermentación existen pérdidas de energía, principalmente en forma de gas metano (CH 4 ), el que representa un problema medioambiental, ya que es un gas de efecto invernadero. Por consiguiente, para mejorar la eficiencia de los sistemas de producción de rumiantes se han establecido estrategias nutricionales que tienen como objetivo manipular la fermentación ruminal mediante el uso de aditivos en la dieta, como monensina, sebo, tampones, compuestos de nitrógeno, probióticos, etc. Estos aditivos permiten cambiar el proceso de fermentación y mejorar la eficiencia animal, además disminuyen la pérdida de energía. El objetivo de este trabajo es revisar los procesos fermentativos que tienen lugar en el rumen y aplicar los fundamentos de estos en el desarrollo de nuevas estrategias nutricionales que pudieran ayudar a mejorar los procesos de digestión, de manera que se alcance una máxima producción.Palabras clave: aditivos, microorganismos ruminales, simbiosis. SUMMARYThe rumen consists of a complex ecosystem where nutrients consumed by ruminants are digested by fermentation process, which is executed by diverse microorganisms such as bacteria, protozoa, and fungi. A symbiotic relationship is found among different groups of microorganisms due to the diverse nature of these microbial species and their adaptability and interactions also coexist. The ruminant provides the necessary environment for the establishment of such microorganisms, while the microorganisms obtain energy from the host animal from microbial fermentation end products. Within the ruminal ecosystem, the microorganisms coexist in a reduced environment and pH remains close to neutral. Rumen microorganisms are involved in the fermentation of substrates contained in thedietof the animals (carbohydrates, proteins and lipids). However, the fermentation process is not 100% effective because there are energy losses mainly in the form of methane gas (CH 4 ), which is a problem for the environment since it is a greenhouse gas. In order to improve the efficiency of ruminant production systems, nutritional strategies that aim to manipulate ruminal fermentation using additives in the diet such as monensin, tallow, buffers, nitrogen compounds, probiotics, and others have been used. These additi...

Betaine addition as a potent ruminal fermentation modulator under hyperthermal and hyperosmotic conditions in vitro

“…The SCFAs and microbial protein meet the majority of a ruminant's energy and protein demands. Within the rumen ecosystem, osmolality and temperature are important physicochemical parameters that impact the activity, survival, and balance among the ruminal microbial population . It has been shown that high‐concentrate feeding, which results in increased dry matter intake and is rapidly fermented, elevates the temperature and osmolality of the rumen content .…”

Use of biochar as feed supplements for animal farming

“…About 36% of methane emissions came from agricultural manure management (10%) and enteric fermentation in livestock such as cattle, buffalo, sheep and goats (26%) (US Environmental Protection Agency (USEPA), 2016). These ruminants gain energy from fibrous feed, relying on symbiotic relationships with bacteria, fungi and protozoa in their rumen (Castillo-Gonz alez et al, 2014). Microbial populations play an important role in releasing energy by digesting the fiber and producing fermentation acids.…”

Aspects of Acidosis in Ruminants with a Focus on Nutrition: A Review

“…The use of living or dead yeast cultures, such as certain strains of Saccharomyces cerevisiae, favors ruminal fiber digestion, which increases the population of microorganisms that utilize lactic acid and reduce the pH fluctuation of ruminal fluid (Gonzalez et al, 2014).…”