بررسی مقایسه‌ای تاثیر افزودن عصاره شیرین بیان (Glycyrrhiza glabra)و عصاره نانولیپوزومال شیرین بیان در جیره‌های اسیدوزی بر فراسنجه‌های شکمبه ای در شرایط آزمایشگاهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه بیماری های داخلی دام های بزرگ دانشکده دامپزشکی دانشگاه ارومیه ارومیه ایران

2 گروه علوم دامی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه

3 گروه بیماری های داخلی دام های بزرگ دانشکده دامپزشکی دانشگاه رازی کرمانشاه ایران

10.22069/ejrr.2026.24350.2033

چکیده

سابقه و هدف:اسیدوز شکمبه یکی از اختلالات تغذیه‌ای شایع در نشخوارکنندگان است که با کاهش pH شکمبه، آسیب اپیتلیوم، کاهش عملکرد هضم و جذب مواد مغذی و افزایش تولید متان همراه بوده و پیامدهای اقتصادی و زیست‌محیطی قابل توجهی ایجاد می‌کند. به‌ویژه اسیدوز تحت حاد (Subacute ruminal acidosis, SARA) در گاوهای شیری و پرواری شایع بوده و موجب کاهش تولید شیر، رشد ضعیف، افزایش هزینه‌های درمان و اتلاف انرژی خوراک می‌شود. استفاده از افزودنی‌های خوراکی گیاهی مانند عصاره شیرین‌بیان (Glycyrrhiza glabra) به دلیل خواص ضدالتهابی، ضدمیکروبی و توانایی کاهش تولید متان، به عنوان جایگزین مناسبی برای آنتی‌بیوتیک‌ها در کنترل SARA مطرح است. هدف از این مطالعه بررسی اثر عصاره خالص و نانولیپوزومال شیرین‌بیان بر شاخص‌های تخمیری شکمبه، پیشگیری از اسیدوز و کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای بود.
مواد و روش‌ها:مطالعه به‌صورت آزمایشگاهی روی مایع شکمبه گاوهای نر هلشتاین فیستوله‌دار انجام شد. نانولیپوزوم‌های حاوی عصاره شیرین‌بیان با روش هیدراتاسیون لایه نازک سنتز شدند. جیره پایه با نسبت علوفه به کنسانتره 70:30 تنظیم و سه تیمار شامل جیره پایه، جیره به همراه عصاره خالص و جیره به همراه نانولیپوزوم عصاره در نظر گرفته شد. مایع شکمبه با بزاق مصنوعی مخلوط و تحت جریان CO₂ در شرایط 39°C انکوبه شد. تولید گاز در زمان‌های مختلف، pH، جمعیت پروتوزوآ، اسیدهای چرب فرار (Volatile fatty acids, VFA)، میزان متان، انرژی متابولیسمی و تجزیه‌پذیری خوراک پس از 24 ساعت تعیین شدند. همچنین آزمون اسیدوز القایی با تزریق دکستروز به نمونه‌های شکمبه انجام شد. داده‌ها با مدل‌های مختلط در نرم‌افزار SAS و آزمون توکی تحلیل شدند.
یافته‌ها:نانولیپوزوم‌ها دارای ذرات یکنواخت با قطر هیدرودینامیکی 2/122 نانومتر و PDI برابر با 013/0 بودند و SEM اشکال کروی پایدار نشان داد. هر دو تیمار عصاره خالص و نانولیپوزومال موجب کاهش زمان تأخیر تخمیر (Lag time) و افزایش نرخ تولید گاز در ساعات اولیه شدند، در حالی که در ساعات دیررس (۴۸ تا ۱۲۰ ساعت) تولید گاز کاهش یافت(05/0>P). استفاده از عصاره‌ها موجب افزایش بوتیرات و کاهش استات و پروپیونات، کاهش کل VFA و کاهش تولید متان شد(05/0>P). جمعیت پروتوزوآها در تیمار نانولیپوزومال کاهش بیشتری نشان داد و pH شکمبه بالاتر از عصاره خالص حفظ شد(05/0>P). همچنین ازت آمونیاکی و تجزیه‌پذیری خوراک در محدوده مطلوب باقی ماند. در شرایط اسیدوز القایی، تیمار نانولیپوزومال توانست pH را در سطح بالاتر حفظ کرده و شدت اسیدوز را کاهش دهد، در حالی که تولید گاز همچنان امکان فعالیت میکروبی مطلوب را نشان داد(05/0>P).
نتیجه‌گیری:نتایج این مطالعه نشان داد که عصاره شیرین‌بیان، به ویژه در فرم نانولیپوزومال، می‌تواند مسیر تخمیر شکمبه را به سمت الگوی پایدارتر هدایت کرده، تولید گاز و متان را کاهش دهد، جمعیت پروتوزوآ را تعدیل کند و pH شکمبه را در شرایط اسیدوز حفظ نماید. فناوری نانولیپوزوم با افزایش پایداری و رهایش آهسته ترکیبات فعال، اثر طولانی‌مدت و کارآمدتری نسبت به عصاره خالص ارائه می‌دهد و می‌تواند به عنوان ابزار مؤثری در مدیریت اسیدوز تحت حاد و بهبود بهره‌وری تغذیه‌ای و زیست‌محیطی نشخوارکنندگان مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparison of the effect of adding licorice extract (Glycyrrhiza glabra) and nanoliposomal licorice extract to acidotic diets on rumen parameters in vitro

نویسندگان [English]

  • Milad Maghsoudi-Parsa 1
  • Ghader Jalilzadeh 1
  • Bahram Dalirnaghadeh 1
  • Ehsan Anasori 1
  • Behzad Asadnezhad 2
  • Masoud Ahmadnejad 3
1 Department of Large Animal Internal Medicine, Faculty of Veterinary Medicine, Urmia University, Urmia, Iran
2 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, University of Urmia, Urmia, Iran
3 Department of Large Animal Internal Medicine, Faculty of Veterinary Medicine, Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Background and Objective:Rumen acidosis is one of the most important nutritional disorders in ruminants, characterized by a decline in ruminal pH, epithelial damage, disruption of fermentative pathways, reduced nutrient absorption, and increased methane emissions. Subacute ruminal acidosis (SARA) is highly prevalent in dairy and feedlot cattle and results in significant economic losses due to reduced milk yield, poor growth performance, veterinary costs, and energy lost through inefficient fermentation. With increasing restrictions on the use of antibiotic feed additives, plant-based additives such as Glycyrrhiza glabra (licorice) have gained attention due to their antimicrobial, anti-inflammatory, and fermentation-modulating properties. However, many plant extracts have limitations such as low solubility, instability, and poor bioavailability. Nanoliposome technology offers a promising strategy to improve stability, controlled release, and bioefficacy of bioactive compounds. This study aimed to evaluate the effects of free and nanoliposome-encapsulated licorice extract on ruminal fermentation parameters, methane production, protozoal population, and pH stabilization under normal and acidosis-induced conditions.
Materials and Methods:This in vitro study was conducted using rumen fluid collected from fistulated Holstein bulls. Nanoliposomes were synthesized via thin-film hydration and loaded with standardized commercial licorice extract containing 19–24% glycyrrhizin. A basal diet with a forage-to-concentrate ratio of 70:30 was used, with three treatments: basal diet alone, basal diet plus free licorice extract, and basal diet plus nanoliposome-encapsulated extract. Buffered rumen fluid was incubated at 39 °C under continuous CO₂. Gas production was recorded at multiple intervals up to 120 h. After 24 h of incubation, ruminal pH, protozoal counts, volatile fatty acids (VFA), methane production, digestibility, fermentable organic matter, and metabolizable energy were measured. An acidosis challenge test was performed by adding dextrose to induce rapid fermentation. Data were analyzed using the mixed model procedure of SAS and Tukey’s test for mean comparison.
Findings:Nanoliposomes exhibited a uniform spherical morphology with a hydrodynamic diameter of 122.2 nm and a low PDI (0.013), indicating high stability and homogeneity. Both free and nanoliposome licorice extract reduced lag time and increased early-stage fermentation rate, while decreasing gas production during late fermentation (48–120 h). Treatments increased butyrate concentration while decreasing acetate and propionate, resulting in a lower total VFA concentration and reduced methane production. The nanoliposome treatment caused a greater reduction in protozoal population compared with free extract and maintained a significantly higher ruminal pH, particularly under acidosis-induced conditions. Ammonia-nitrogen concentrations and substrate degradability remained within optimal ranges, indicating no adverse effects on overall microbial activity. In the acidosis challenge, nanoliposome licorice extract more effectively prevented severe pH decline and showed superior buffering and stabilization capacity, while supporting adequate microbial fermentation.
Conclusion:Encapsulation of licorice extract in nanoliposomes enhanced its functionality in modulating rumen fermentation, reducing methane emission, lowering protozoal counts, and maintaining ruminal pH during acidosis. Controlled release and improved stability of the encapsulated extract provided more sustained biological effects compared with the free form. These findings suggest that nanoliposome-encapsulated licorice extract can serve as an effective natural additive for mitigating SARA, improving nutrient utilization, enhancing environmental sustainability, and potentially reducing reliance on antibiotic feed additives in ruminant nutrition.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rumen acidosis
  • nanoliposome
  • methane