著者の所属・活動拠点の国は、ブラジルです。

掲載誌：Metabolites

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

ウシやヒツジなどの反すう動物は、ルーメン（第一胃）で微生物に繊維質の飼料を発酵させ、肉や乳に変えます。ただしこの発酵では、飼料のエネルギーの一部がメタンとして失われます。このメタンは温室効果ガスの排出にも大きく関わっています。そこでルーメンの発酵効率を高める方法が研究されてきました。モネンシンなどのイオノフォアと呼ばれる飼料添加物は、発酵の経路をプロピオン酸が多くなる方向へ変えることで利用されてきました。一方で、自然な畜産を求める消費者の声や、飼料に加える抗菌性物質への規制の目が強まっています。このため、植物由来の添加物を代わりに使う方法が探られています。

植物抽出物の働きは、含まれる成分によって大きく変わります。その成分は、抽出に使う溶媒の性質に左右されます。また、ルーメンの微生物群には、構成が変わっても全体の働きを保つ性質があります。このため研究チームは、pHやアンモニア態窒素、短鎖脂肪酸といった従来の指標だけでは、意味のある変化を見逃すおそれがあると指摘しています。

研究チームは以前、試験管内の実験で、熱帯牧草ウロクロア・ブリザンタ（Urochloa brizantha）の抽出物がルーメン発酵を変えうることを示していました。今回は生きたヒツジで、エタノール抽出物と含水エタノール抽出物を、モネンシン、および添加物なしの対照と比べました。比べた項目は、ルーメン発酵、メタンを作る古細菌（メタン菌）の多様性、ルーメン液に含まれる代謝物の全体像です。

何を、どのように調べたか

対象は、ルーメンに外から出し入れできる管（カニューレ）を付けた去勢雄ヒツジ8頭です（平均体重41.1kg）。試験にはラテン方格法を使いました。これは、どのヒツジも時期をずらして4つの処理すべてを順番に受ける設計です。各期間は28日で、0日目に処理前の試料を採ります。その後21日間添加物を与え、次の期間の前に7日間添加物を与えない期間を置きました。

比べた処理は4つです。添加物なしの対照、エタノール抽出物（1日50mL）、含水エタノール抽出物（1日80mL）、モネンシン（乾物摂取量1kgあたり25mg）です。2種類の抽出物は、どちらも加圧した液体で牧草から成分を取り出して作りました。違いは溶媒で、一方は99.5％のエタノール、もう一方は70％のエタノール水溶液です。抽出物は1日2回、カニューレからルーメンへ直接入れました。

抽出物には、ステロイドサポニンの一種であるプロトディオスチンが含まれています。研究チームはその量を測定しました。1日あたりの量は、エタノール抽出物で375.0mg、含水エタノール抽出物で598.4mgでした。エタノール抽出物の量が少ないのは、エタノールがルーメンを乱すおそれを避けるため、投与量を50mLに抑えたからです。

測定した項目は3種類です。1つ目はルーメン液のpH、アンモニア態窒素、短鎖脂肪酸などの発酵の指標です。2つ目はメタン菌の構成で、遺伝子の一部の配列を読んで調べました。3つ目はルーメン液に含まれる多数の代謝物で、核磁気共鳴（NMR）という分析法で網羅的に測りました。メタン菌と代謝物は、0日目と21日目の試料を分析しました。

主な報告結果

飼料の摂取量、ルーメンのpH、アンモニア態窒素、短鎖脂肪酸の総量に、処理による違いは見られませんでした。個別の比較では、いくつかの傾向が報告されています。たとえば、モネンシンでは抽出物よりプロピオン酸の割合が高い傾向がありました。ただし、いずれも統計的に確かな差には届いていません。

メタン菌では、メタノイミクロコッカス（Methanimicrococcus）という属だけに、処理による確かな差が見られました。この属はメチル基を持つ化合物を利用するタイプです。解析したメタン菌の中での割合は、エタノール抽出物で1.63％でした。対照は0.46％、含水エタノール抽出物は0.60％、モネンシンは0.07％で、エタノール抽出物が最も高い値でした。一方、メタン菌の中で最も多い属であるメタノブレビバクター（Methanobrevibacter）には、処理による差がありませんでした。多様性の指標（シャノン指数）は、抽出物を与えたヒツジのほうがモネンシンより低い値でした。

代謝物では、エタノール抽出物の群でのみ、0日目と21日目の全体像に部分的な分かれ方が見られました。ただし研究チームは、これを探索的な結果として扱っています。この群では、代謝物の大部分を占めるカルボン酸類の割合が、80.57％から85.57％へ有意に増えました。個別の物質を0日目と比べると、21日目にはコハク酸が54.0％、アスパラギン酸が49.4％、グルタミン酸が41.0％、フェニルアラニンが37.9％減っていました。ただし、多数の物質を同時に調べたことを考慮した補正の後では、これらの減少は統計的に確かな水準に届いていません。21日目の時点で処理どうしを比べても、主な代謝物の濃度に明確な差はありませんでした。

この報告が示すこと

研究チームが最も重視したのは、従来の発酵の指標とメタン菌・代謝物の分析とで、見える姿が食い違った点です。研究チームはエタノール抽出物の反応を、微生物を広く抑え込む作用ではなく、より選択的な反応に近いものと解釈しています。そして、発酵全体の働きは保たれたまま内部の代謝が組み替わるという、ルーメンの性質を示すものと位置づけています。

グルタミン酸やコハク酸の減少について、研究チームは発酵が弱まったとは限らないと述べています。微生物が速く使った結果である可能性もあるとの見方です。ただし、今回の分析はある一時点の量を測ったもので、代謝の流れそのものを直接測ってはいません。

研究チームは限界もいくつか挙げています。投与したプロトディオスチンの量は飼料乾物1kgあたり0.375〜0.598gで、メタン削減を目的とした生体での研究で一般に調べられる量（最大5.0g）よりかなり少なく、抽出物が持つ最大の効果は評価できていません。また、2種類の抽出物では溶媒だけでなく投与量とプロトディオスチン量も違っていたため、両者の差を溶媒の違いだけに帰すことはできません。

さらに、発酵の指標は給餌から4時間後の1時点でしか測っていません。発酵指標とメタン菌・代謝物との関連は、補正後には有意ではありませんでした。読み取った遺伝子領域が短いため、メタン菌を種のレベルまでは特定できませんでした。

著者らは本研究を、この牧草抽出物を生きた動物で評価した初期の研究の一つと位置づけ、結果は予備的な証拠として受け止めるべきだとしています。

原著論文の著者・所属：Janaina Silveira da Silva（Department of Animal Science, College of Animal Science and Food Engineering, University of São Paulo (FZEA/USP), Pirassununga 13.635-900, SP, Brazil）、Rafaela Scalise Xavier de Freitas（Department of Animal Science, College of Animal Science and Food Engineering, University of São Paulo (FZEA/USP), Pirassununga 13.635-900, SP, Brazil）、Jaqueline Fernandes Bruno（Department of Animal Science, College of Animal Science and Food Engineering, University of São Paulo (FZEA/USP), Pirassununga 13.635-900, SP, Brazil）、Guilherme Pegoraro Rissi（Department of Animal Science, College of Animal Science and Food Engineering, University of São Paulo (FZEA/USP), Pirassununga 13.635-900, SP, Brazil）、Eduardo Solano Pina dos Santos（Department of Animal Nutrition and Production, School of Veterinary Medicine and Animal Science, University of São Paulo (FMVZ/USP), Pirassununga 13.635-900, SP, Brazil）、Vinicius Laerte Silva Herreira（Department of Animal Nutrition and Production, School of Veterinary Medicine and Animal Science, University of São Paulo (FMVZ/USP), Pirassununga 13.635-900, SP, Brazil）、Nara Regina Brandão Cônsolo（Department of Animal Nutrition and Production, School of Veterinary Medicine and Animal Science, University of São Paulo (FMVZ/USP), Pirassununga 13.635-900, SP, Brazil）、Gabriel Henrique Ribeiro（Brazilian Agricultural Research Corporation (EMBRAPA) Instrumentation, São Carlos 13.561-206, SP, Brazil; Department of Chemistry, Federal University of São Carlos, São Carlos 13.565-905, SP, Brazil）、Luiz Alberto Colnago（Brazilian Agricultural Research Corporation (EMBRAPA) Instrumentation, São Carlos 13.561-206, SP, Brazil）、Ives Cláudio da Silva Bueno（Department of Animal Science, College of Animal Science and Food Engineering, University of São Paulo (FZEA/USP), Pirassununga 13.635-900, SP, Brazil）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Janaina Silveira da Silva, Rafaela Scalise Xavier de Freitas, Jaqueline Fernandes Bruno, et al. Ruminal Fermentation, Methanogenic Archaeal Diversity, and Metabolomic Responses to Urochloa brizantha Extracts in Sheep. Metabolites（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-02. DOI: 10.3390/metabo16090641. 原著ライセンス：CC BY.