編者按：
據悉，全球反刍動物每年産生約8×10噸甲烷，占人類活動全球甲烷排放量的28%。在反刍動物中，牛占甲烷排放量的大部分。通常，一頭奶牛每年排放高達110.7公斤的甲烷。在全球範圍内，每天有超過10億頭牛排放溫室氣體，是以對全球變暖的影響是可以預見的。
牛産生甲烷的機制主要取決于惡性良性腫瘤胃中産生甲烷的微生物。那麼，我們能否通過改進飼料來減少牛的甲烷排放呢？今天，我們專注于減少甲烷排放的飼料添加劑。希望這篇文章能給相關行業人士和讀者帶來一些啟示。
（1）全球變暖完全是關于牛的嗎？
為了養活70多億人，需要大量的碳足迹：農業農業需要砍伐大片森林;然而，我們不知道的是，最大的罪魁禍首是看似無辜的因素 - 奶牛打嗝和放屁釋放的甲烷。
甲烷是一種溫室氣體，它在大氣中停留的時間比二氧化碳短得多，但對全球變暖的影響更大。
奶牛每次打嗝或放屁時都會排放甲烷。它們的糞便會釋放甲烷和其他溫室氣體，如二氧化碳和一氧化二氮。一頭奶牛每天産生多達500升甲烷，而全球則超過10億升。
農業生産是甲烷排放的主要來源，而畜牧業生産占農業甲烷排放的大部分。那麼，我們如何解決這個問題呢？為了找到答案，我們研究了牛的腸道，甲烷是通過發酵産生的。
反刍動物（如牛和山羊）的胃與人類的胃之間存在明顯的差別：反刍動物（如牛和山羊）的胃有四個不同的隔間。第一個腔室稱為惡性良性腫瘤胃，是大部分活動發生的地方，其工作方式類似于發酵罐，微生物在其中分解複雜的碳水化合物，如澱粉和纖維素，并産生副産品甲烷。近年來，科學家們一直在研究如何控制這一過程以減少甲烷的産生。
（2）保守政策：植物生物素
Phytogenics是一種植物來源的化合物，可促進農場動物的生長，并且對抗生素不具有活性。該術語由奧地利公司Delacon于20世紀80年代建立。
這些化合物可以通過一種或多種機制減少甲烷的産生：抑制産生甲烷的微生物的生長和繁殖;抑制與産生甲烷的微生物一起生活的原始生物的生長和繁殖;并促進涉及使用氫氣抑制甲烷産生的代謝途徑。
反刍動物專家Delacon的Thierry Aubert說："我們公司的植物飼料添加劑利用了這三種機制，它們影響發酵過程，刺激惡性良性腫瘤胃中的澱粉降解，直接影響原始動物和産生甲烷的細菌，并通過硫酸鹽還原劑在一些植物提取物中利用二氫。
瑞士生物技術公司Agolin開發了一種精油混合物作為飼料添加劑，以減少甲烷排放。Agolin首席執行官Kurt Schaller說："當成年動物以每天1克的速度在牛和牛肉飼料中添加飼料添加劑時，研究表明，精油會影響胃中甲烷的産生，進而減少甲烷排放到環境中。然而，目前尚不清楚這種影響是由于其對牛腸道微生物的影響還是發酵反應的變化。
然而，最近的一項分析表明，Agolin的飼料添加劑很可能在腸道微生物和發酵過程中發揮作用。Schaller補充說："我們發現惡性良性腫瘤胃微生物組在幾周内發生了積極變化，即在喂養Agolin飼料添加劑後惡性良性腫瘤數量顯着增加，祖細胞數量減少。"
另一家瑞士生物技術公司Mootral在其飼料添加劑中添加了大蒜和柑橘類黃酮的生物活性提取物。這種飼料添加劑直接作用于産生甲烷的古老細菌，導緻許多産生甲烷的菌株數量急劇下降，而不會對發酵過程産生負面影響。目前，Mootral的飼料添加劑正在等待商業用途的準許。
然而，值得注意的是，對于這些植物性添加劑，實踐中的甲烷減少量與實驗室中可用的資料之間存在顯着差距。雖然提高飼料添加劑的有效性對于縮小這一差距至關重要，但我們仍然面臨着動物行為的挑戰：牛很挑剔，如果飼料沒有味道，它們就不會吃東西。此外，不同的喂養模式會影響腸道微生物組的組成。
根據Mootral動物健康科學經理Ruchita Khurana的說法，"惡性良性腫瘤胃及其微生物組仍然是一個需要充分探索的領域。我們緻力于在不同的農場、牲畜品種和飼養模式下進行測試，以評估Mootral産品在不同農業實踐中的影響。"
（3）雙刃劍：海藻
幾千年來，沿海地區的人們一直使用海藻作為牲畜的飼料。近年來，幾項研究已經證明了這種方法在減少甲烷排放方面的潛力。一項研究表明，在動物飼料中添加紅豆杉般的希捷冬季（一種紅藻）可以減少高達99%的甲烷排放。這是因為海藻能夠合成一種有效的甲基轉移酶抑制劑，即溴仿制品，這是甲烷生産所必需的。
瑞典初創公司Volta Greentech使用紅豆杉形狀的希捷冬季為奶牛生産飼料。該公司使用陸基生産系統和垂直生物反應器來最大限度地提高這種藻類的産量。通過回收海水和利用附近工業的廢熱，該公司還減少了生産過程中的溫室氣體排放。
愛爾蘭初創公司D'la Bio在其飼料添加劑中添加了當地海藻的混合物。該公司通過促進再生海藻養殖和農村生物倫理學進一步減少排放。
根據Volta Greentech和D'laBio的資料，兩家公司都可以将農田的甲烷排放量減少近80%。雖然與之前研究中99%的減少相去甚遠，但這遠高于植物性研究的38%減少。然而，海藻面臨的挑戰是其大規模養殖的潛在經濟和環境影響。
首先，為了解決牲畜的甲烷排放問題，海藻生産需要足夠，這意味着需要擴大海藻生産系統的規模。
此外，高水準的碘可能會積聚在食藻的牛中，這對人類來說是一種安全風險，因為高水準的碘會影響甲狀腺健康。這可能會阻礙一些生物技術公司創新海藻添加劑。
此外，海藻可以積累鉛和汞等重金屬，溴仿制品被列為可能的人類緻癌物。"雖然紅海藻具有減少甲烷排放的良好潛力，但在歐洲，有法規限制飲食中碘，重金屬和溴的含量（減少甲烷的主要成分之一），"Aubert評論道。"
此外，随着時間的推移，自然選擇會降低甲烷減排的效率。正如人類病原體在長期暴露于環境中時會産生抗藥性一樣，反刍動物微生物組可能會進化出防禦政策來對抗減少其飼料添加劑的量。如果發生這種情況，生物技術公司将需要确定新的目标代謝機制作為應對政策。
（4）為什麼農民需要關心？
與其他人類活動不同，農業對環境的影響不易察覺。此外，許多農民不相信主流媒體和環保團體的宣傳。在大多數農民貧窮的開發中國家，減少溫室氣體排放的負擔不應落在他們身上。那麼，激勵農民積極響應減少甲烷排放的呼籲的方法是什麼呢？
首先，農民是受氣候變化影響最大的群體。洪水、幹旱和野火會對他們的農場造成嚴重破壞。但是，必須廣泛推廣飼料添加劑等特殊解決方案，為農民帶來更明顯的好處。
牛釋放的甲烷量反映了能源的浪費。是以，減少甲烷排放的飼料添加劑有助于提高飼料使用率。如果生物技術公司能夠将這些對牛生産和健康有重大好處的飼料添加劑推向市場，這将大大有助于減少農業甲烷排放。例如，通過減少氨排放和氮損失，Delacon飼料添加劑每天可将牛奶産量提高1.7升。
展望未來，這項技術的實施可能會受益于與農民互動的大型機構的碳計量解決方案。根據Mootral業務發展總監Eileen Rüter的說法，該公司正在開發一種碳信用模型，該模型可降低生産成本，同時實作完全可追溯的減排量。
"我們的第一個商業商業模式依賴于加工公司、零售商或政府的激勵措施來支付他們的産品，"Eileen Rüter說。我們正在積極與這些公司和政府組織中的幾家合作，希望它們能夠聯系在一起。"
連結：
https://www.labiotech.eu/in-depth/feed-additives-cattle-methane-emissions/
薩欽.拉瓦特.|報道
編譯|張燕甯
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