Effect of three species of herbage (Medicago sativa, Lolium multiflorum, Avena sativa) on in vitro ruminal production of conjugated linoleic and vaccenic acids

Abstract

Little information is available about the effect of different forage species on the rumen biohydrogenation process. The aim of the present work is to compare the in vitro production of CLA and C18:1 isomers after incubation of three different herbage species in rumen liquor from sheep. Pasture herbage samples of lucerne (Medicago sativa; MS), ryegrass (Lolium multiflorum; LM) and oats (Avena sativa; AS) were submitted to in vitro fermentation with sheep rumen inoculum. Samples were collected at 2, 4, 6 and 8 hours of fermentation. The fatty acid profile of MS was characterised by 11.62 (g/100 g of lipid extract) of linoleic acid (LA) and 27.08 (g/100 g of lipid extract) of α-linolenic acid (LNA), whereas LA in the other two herbages was 6.60 (g/100 g of lipid extract) and 6.95 (g/100 g of lipid extract) in AS and LM, respectively; LNA was 52.20 (g/100 g of lipid extract) and 54.49 (g/100 g of lipid extract) in AS and LM, respectively. The crude fat content of botanical species was respectively 11.90 (g/100g DM) for AS, and 15.77 (g/100g DM) for LM and 26.17 (g/100g DM) for MS. Rumenic acid (RA, cis-9, trans-11 CLA) was the predominant CLA isomer and the maximum yield was attained with AS after 6 hours of fermentation (0.81 g/100 g of lipid extract); RA concentration remained quite low with the other two herbages. The concentration of the other isomer (trans-10, cis-12 CLA) was always very low; the maximum yield (0.09 g/100 g of lipid extract) was reached after 6 hours with AS. The maximum yield of vaccenic acid (VA, trans-11 C18:1) was reached after 8 hours with MS (2.64 g/100 g of lipid extract). This herbage also produced the highest amount of trans-10 C18:1 at 6 and 8 hours (0.17 g/100 g of lipid extract). AS appeared to have induced the highest amounts of RA relative to the other two forages. The differences in conjugated dienes and C18:1 isomers content during fermentation could be due not only to different amounts of LA or LNA in the herbage, but also to different releasing times of FA from the plant substrate.

Riassunto

Le specie botaniche presenti nel pascolo sono caratterizzate da una composizione chimica differente compreso il contenuto in acido linoleico (LA) e linolenico (LNA), importanti precursori ruminali dell’acido rumenico (RA, cis-9, trans-11 C18:2) e vaccenico (VA, trans-11 C18:1). In letteratura sono poche le informazioni disponibili sul comportamento delle singole specie foraggiere a livello delle bioidrogenazioni degli acidi grassi polinsaturi. Campioni freschi di Erba Medica (Medicago sativa; MS), di Lolium (Lolium multiflorum; LM) e di Avena (Avena sativa; AS) sono stati fermentati in vitro con liquido ruminale ovino. I campionamenti sono stati effettuati a 2, 4, 6 ed 8 h dall’inizio della fermentazione. Il profilo in acidi grassi di MS era caratterizzato da 11,62 (g/100 g di estratto lipidico) di LA e da 27,08 (g/100 g di estratto lipidico) di LNA mentre il contenuto di LA in AS e LM era rispettivamente 6,60 (g/100 g di estratto lipidico) e 6,95 (g/100 g di estratto lipidico). Il contenuto di LNA era invece 52,20 (g/100 g di estratto lipidico) per AS e 54,49 (g/100 g di estratto lipidico) per LM. Le tre specie botaniche erano, inoltre, caratterizzate da un tenore lipidico grezzo pari a 11,90 (g/100g SS) per AS, 15,77 (g/100g SS) per LM e 26,17 (g/100g SS) per MS. Il processo fermentativo delle tre specie botaniche è stato caratterizzato da un andamento crescente del contenuto in grasso. Durante la fermentazione di tutte e tre le essenze foraggere, l’isomero preminente dei CLA è stato RA che ha raggiunto la massima concentrazione dopo 6 h. La percentuale più elevata di RA è stata raggiunta con AS (0,81 g/100g di estratto lipidico), mentre con gli altri due foraggi è rimasta bassa. La fermentazione di MS, invece, è stata caratterizzata da una maggior produzione di VA (2,64 g/100 g di estratto lipidico, 8 h) e di trans-10 C18:1 (0,17 g/100 g di estratto lipidico, 6 h e 8 h). AS, pertanto, risulta favorire la produzione ruminale di RA rispetto agli altri due foraggi. L’efficienza delle bioidrogenazioni ruminali sembra dipendere dalla composizione chimica del foraggio, con particolare riferimento al contenuto in NDF, NSC. Le differenze nel contenuto degli isomeri del C18:1 e del CLA sembrano essere influenzate dal differente contenuto in LA o LNA delle singole specie botaniche, ma si può supporre che anche la differente capacità di rilascio degli acidi grassi dalla matrice possa avere una notevole importanza.

Key words:

• Forage herbage species
• Conjugated linoleic acid
• In vitro rumen fermentation

Parole chiave::

• Specie foraggere
• Acido linoleico coniugato
• Fermentazioni ruminali in vitro