编者按：
据悉，全球反刍动物每年产生约8×10吨甲烷，占人类活动全球甲烷排放量的28%。在反刍动物中，牛占甲烷排放量的大部分。通常，一头奶牛每年排放高达110.7公斤的甲烷。在全球范围内，每天有超过10亿头牛排放温室气体，因此对全球变暖的影响是可以预见的。
牛产生甲烷的机制主要取决于肿瘤胃中产生甲烷的微生物。那么，我们能否通过改进饲料来减少牛的甲烷排放呢？今天，我们专注于减少甲烷排放的饲料添加剂。希望这篇文章能给相关行业人士和读者带来一些启示。
（1）全球变暖完全是关于牛的吗？
为了养活70多亿人，需要大量的碳足迹：农业农业需要砍伐大片森林;然而，我们不知道的是，最大的罪魁祸首是看似无辜的因素 - 奶牛打嗝和放屁释放的甲烷。
甲烷是一种温室气体，它在大气中停留的时间比二氧化碳短得多，但对全球变暖的影响更大。
奶牛每次打嗝或放屁时都会排放甲烷。它们的粪便会释放甲烷和其他温室气体，如二氧化碳和一氧化二氮。一头奶牛每天产生多达500升甲烷，而全球则超过10亿升。
农业生产是甲烷排放的主要来源，而畜牧业生产占农业甲烷排放的大部分。那么，我们如何解决这个问题呢？为了找到答案，我们研究了牛的肠道，甲烷是通过发酵产生的。
反刍动物（如牛和山羊）的胃与人类的胃之间存在明显的区别：反刍动物（如牛和山羊）的胃有四个不同的隔间。第一个腔室称为肿瘤胃，是大部分活动发生的地方，其工作方式类似于发酵罐，微生物在其中分解复杂的碳水化合物，如淀粉和纤维素，并产生副产品甲烷。近年来，科学家们一直在研究如何控制这一过程以减少甲烷的产生。
（2）保守策略：植物生物素
Phytogenics是一种植物来源的化合物，可促进农场动物的生长，并且对抗生素不具有活性。该术语由奥地利公司Delacon于20世纪80年代创建。
这些化合物可以通过一种或多种机制减少甲烷的产生：抑制产生甲烷的微生物的生长和繁殖;抑制与产生甲烷的微生物一起生活的原始生物的生长和繁殖;并促进涉及使用氢气抑制甲烷产生的代谢途径。
反刍动物专家Delacon的Thierry Aubert说："我们公司的植物饲料添加剂利用了这三种机制，它们影响发酵过程，刺激肿瘤胃中的淀粉降解，直接影响原始动物和产生甲烷的细菌，并通过硫酸盐还原剂在一些植物提取物中利用二氢。
瑞士生物技术公司Agolin开发了一种精油混合物作为饲料添加剂，以减少甲烷排放。Agolin首席执行官Kurt Schaller说："当成年动物以每天1克的速度在牛和牛肉饲料中添加饲料添加剂时，研究表明，精油会影响胃中甲烷的产生，从而减少甲烷排放到环境中。然而，目前尚不清楚这种影响是由于其对牛肠道微生物的影响还是发酵反应的变化。
然而，最近的一项分析表明，Agolin的饲料添加剂很可能在肠道微生物和发酵过程中发挥作用。Schaller补充说："我们发现肿瘤胃微生物组在几周内发生了积极变化，即在喂养Agolin饲料添加剂后肿瘤数量显着增加，祖细胞数量减少。"
另一家瑞士生物技术公司Mootral在其饲料添加剂中添加了大蒜和柑橘类黄酮的生物活性提取物。这种饲料添加剂直接作用于产生甲烷的古老细菌，导致许多产生甲烷的菌株数量急剧下降，而不会对发酵过程产生负面影响。目前，Mootral的饲料添加剂正在等待商业用途的批准。
然而，值得注意的是，对于这些植物性添加剂，实践中的甲烷减少量与实验室中可用的数据之间存在显着差距。虽然提高饲料添加剂的有效性对于缩小这一差距至关重要，但我们仍然面临着动物行为的挑战：牛很挑剔，如果饲料没有味道，它们就不会吃东西。此外，不同的喂养模式会影响肠道微生物组的组成。
根据Mootral动物健康科学经理Ruchita Khurana的说法，"肿瘤胃及其微生物组仍然是一个需要充分探索的领域。我们致力于在不同的农场、牲畜品种和饲养模式下进行测试，以评估Mootral产品在不同农业实践中的影响。"
（3）双刃剑：海藻
几千年来，沿海地区的人们一直使用海藻作为牲畜的饲料。近年来，几项研究已经证明了这种方法在减少甲烷排放方面的潜力。一项研究表明，在动物饲料中添加红豆杉般的希捷冬季（一种红藻）可以减少高达99%的甲烷排放。这是因为海藻能够合成一种有效的甲基转移酶抑制剂，即溴仿制品，这是甲烷生产所必需的。
瑞典初创公司Volta Greentech使用红豆杉形状的希捷冬季为奶牛生产饲料。该公司使用陆基生产系统和垂直生物反应器来最大限度地提高这种藻类的产量。通过回收海水和利用附近工业的废热，该公司还减少了生产过程中的温室气体排放。
爱尔兰初创公司D'la Bio在其饲料添加剂中添加了当地海藻的混合物。该公司通过促进再生海藻养殖和农村生物伦理学进一步减少排放。
根据Volta Greentech和D'laBio的数据，两家公司都可以将农田的甲烷排放量减少近80%。虽然与之前研究中99%的减少相去甚远，但这远高于植物性研究的38%减少。然而，海藻面临的挑战是其大规模养殖的潜在经济和环境影响。
首先，为了解决牲畜的甲烷排放问题，海藻生产需要足够，这意味着需要扩大海藻生产系统的规模。
此外，高水平的碘可能会积聚在食藻的牛中，这对人类来说是一种安全风险，因为高水平的碘会影响甲状腺健康。这可能会阻碍一些生物技术公司创新海藻添加剂。
此外，海藻可以积累铅和汞等重金属，溴仿制品被列为可能的人类致癌物。"虽然红海藻具有减少甲烷排放的良好潜力，但在欧洲，有法规限制饮食中碘，重金属和溴的含量（减少甲烷的主要成分之一），"Aubert评论道。"
此外，随着时间的推移，自然选择会降低甲烷减排的效率。正如人类病原体在长期暴露于环境中时会产生抗药性一样，反刍动物微生物组可能会进化出防御策略来对抗减少其饲料添加剂的量。如果发生这种情况，生物技术公司将需要确定新的目标代谢机制作为应对策略。
（4）为什么农民需要关心？
与其他人类活动不同，农业对环境的影响不易察觉。此外，许多农民不相信主流媒体和环保团体的宣传。在大多数农民贫穷的发展中国家，减少温室气体排放的负担不应落在他们身上。那么，激励农民积极响应减少甲烷排放的呼吁的方法是什么呢？
首先，农民是受气候变化影响最大的群体。洪水、干旱和野火会对他们的农场造成严重破坏。但是，必须广泛推广饲料添加剂等特殊解决方案，为农民带来更明显的好处。
牛释放的甲烷量反映了能源的浪费。因此，减少甲烷排放的饲料添加剂有助于提高饲料利用率。如果生物技术公司能够将这些对牛生产和健康有重大好处的饲料添加剂推向市场，这将大大有助于减少农业甲烷排放。例如，通过减少氨排放和氮损失，Delacon饲料添加剂每天可将牛奶产量提高1.7升。
展望未来，这项技术的实施可能会受益于与农民互动的大型机构的碳计量解决方案。根据Mootral业务发展总监Eileen Rüter的说法，该公司正在开发一种碳信用模型，该模型可降低生产成本，同时实现完全可追溯的减排量。
"我们的第一个商业商业模式依赖于加工公司、零售商或政府的激励措施来支付他们的产品，"Eileen Rüter说。我们正在积极与这些公司和政府组织中的几家合作，希望它们能够联系在一起。"
链接：
https://www.labiotech.eu/in-depth/feed-additives-cattle-methane-emissions/
萨钦.拉瓦特.|报道
编译|张燕宁
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编辑|青青