Fermentação ruminal e produção de metano em bovinos alimentados com feno de capim-tifton 85 e concentrado com aditivos

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  The objective of this study was to evaluate the effect of monensin, yeast complex, unsaturated fatty acids and amino acids on dry matter and nutrient intake, total and partial digestibility and ruminal parameters of ruminal fermentation (pH, ammonia
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  Recebido em 20/1/2008 e aprovado em 23/3/2009.Correspondências devem ser enviadas para: duarte_juliana@hotmail.com  Fermentação ruminal e produção de metano em bovinos alimentados comfeno de capim-tifton 85 e concentrado com aditivos 1 Astrid Rivera Rivera 2 , Telma Teresinha Berchielli 2 , Juliana Duarte Messana 2 , Paula ToroVelasquez 2 , Ana Vera Martins Franco 3 , Lauriston Bertelli Fernandes 3 1 Pesquisa parcialmente financiada pela Premix. 2  Departamento de Zootecnia, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias – UNESP/ Campus Jaboticabal. Via de Acesso Profº Paulo Donato Castellane s/n. Jaboticabal, SP - CEP: 14884-900. 3  Premix. RESUMO - Objetivou-se avaliar o efeito do uso de monensina, complexo de leveduras, ácidos graxos poliinsaturados eaminoácidos no consumo de matéria seca e nutrientes, na estimativa da digestibilidade ruminal, nos parâmetros de fermentaçãoruminal (pH, concentração de nitrogênio amoniacal e de ácidos graxos de cadeia curta), na população de protozoários e naprodução de metano. Foram utilizados seis bovinos e com peso corporal de 530 ± 15 kg, recebendo complexo de leveduras,ácidos graxos poliinsaturados e aminoácidos (5 g/dia); monensina (5 g/dia); caulim (5 g/dia), usado como controle adicionadoà dieta composta de feno de capim-tifton 85 ( Cynodon spp.); e concentrado, na relação 80:20. O delineamento experimentaladotado para análise do consumo e da digestibilidade foi o de blocos completos casualizados e, para análise dos parâmetrosruminais e da produção de metano, o de parcelas subdivididas. O consumo foi influenciado pelo uso de monensina na dieta, masnão diferiu entre os aditivos. As digestibilidades da matéria seca e dos nutrientes não foram influenciadas pelo fornecimentodos aditivos. A relação acetato:propionato nos animais alimentados com a dieta com monensina foi menor que naqueles quereceberam o complexo de leveduras e ácidos graxos poliinsaturados e aminoácidos, diminuindo a perda de energia na formade metano. O pH e a concentração de nitrogênio amoniacal foram adequados para o crescimento bacteriano. A concentraçãode metano não é alterada pelo uso dos aditivos testados.Palavras-chave: ácidos graxos poliinsaturados, leveduras, metano, monensina Ruminal fermentation and methane production of cattle fed Tifton 85 grasshay and concentrate with additives ABSTRACT -   The objective of this study was to evaluate the effect of monensin, yeast complex, unsaturated fatty acidsand amino acids on dry matter and nutrient intake, total and partial digestibility and ruminal parameters of ruminal fermentation(pH, ammonia nitrogen concentration and short chain fatty acids), the protozoa population and methane production. Sixcastrated steers, body weight 530 ± 15 kg were used, receiving yeast complex, polyunsaturated fatty acids and amino acids(5 g/dia), monensin (5 g/dia), caulim (5g/dia, used as control), added to a diet consisting of Tifton 85 (Cynodon spp.) hay andconcentrate at 80:20. A randomized complete block design was used to analyze and a split-plot design was used to analyzeruminal fermentation and methane production. The intakes were influenced by monensin in the diet, and no difference wasobserved among the additives. The dry matter and nutrients digestibilities, were not influenced by supplementing with additives.The acetate:propionate ratio in the animals fed the diet with monensin was smaller than in those that received the yeastcomplex and polyunsaturated fatty acids and amino acids, decreasing the energy loss in the form of methane. The pH andammonia nitrogen concentration were adequate to microbial growth. The methane concentration was not altered with theuse of the amino acids tested.Key Words: insatured fatty acid, methane, monensin, yeast cells Revista Brasileira de Zootecnia  © 2010 Sociedade Brasileira de ZootecniaISSN 1806-9290www.sbz.org.br Introdução O metano caracteriza-se como um importante gás deefeito estufa que contribui com cerca de 15% do aquecimentoglobal, além de estar diretamente relacionado à eficiência dafermentação ruminal e à consequente perda de energia nossistemas de produção (Cotton & Pielke, 1995). Pode serconsiderado responsável por 6% a 18% da energia bruta dadieta que é perdida durante o processo fermentativo(Pedreira & Primavesi, 2006).O metano é eliminado por bovinos e sua produção éproveniente da fermentação ruminal, que está relacionada R. Bras. Zootec., v.39, n.3, p.617-624, 2010  Rivera et al.618R. Bras. Zootec., v.39, n.3, p.617-624, 2010 ao tipo de animal e ao consumo e à digestibilidade dealimento. Assim, existe a possibilidade da redução naprodução desse gás pela modificação da fermentaçãoruminal, obtida por alteração do volumoso, do tipo e daquantidade de carboidrato suplementado à dieta, pelaadição de lipídeos e pela manipulação da microbiota dorúmen com aditivos alimentares ou componentesnaturalmente presentes no alimento (Mohammed et al.,2004; Pedreira, 2004).Segundo Johnson & Johnson (1995), estratégiaspara aumentar a qualidade da forragem fornecida, o usode carboidratos não-estruturais e de aditivos como osionóforos, leveduras e ácidos graxos poliinsaturadosmelhoram a digestibilidade da dieta e a eficiência dometabolismo energético, diminuindo a emissão demetano.O ionóforo monensina têm sido utilizado na alimentaçãode bovinos de corte por mais de 20 anos para aumentar aeficiência alimentar (Goodrich et al., 1984; Russell & Strobel,1989). A monensina é mais eficiente contra bactériasgram-positivas – maiores produtoras de hidrogênio,precursor de metano – que contra as gram-negativas(Tedeschi et al., 2003; Morais et al., 2006).Outra forma de manipulação da fermentação ruminal éo uso da suplementação lipídica na dieta, uma estratégiapromissora para aumentar a eficiência no sistema deprodução animal e os benefícios ambientais decorrentesda redução na metanogênese. Logo, a suplementação dedietas com ácidos graxos reduz a digestibilidade da fibrae aumenta o conteúdo de ácidos graxos de cadeia curta,efeitos que podem estar relacionados às reduções nocrescimento de bactérias e protozoários (Tamminga &Doreau, 1991) e ao recobrimento físico da fibra com lipídeos(Jenkins & McGuire, 2006).Desta forma, avaliou-se o efeito do uso de aditivo noconsumo de matéria seca e dos nutrientes na digestibilidaderuminal, nos parâmetros de fermentação ruminal e naprodução de metano. Material e Métodos O trabalho foi conduzido na Fazenda Experimental daEmpresa Premix, em Patrocínio Paulista, e na UniversidadeEstadual Paulista (UNESP), Câmpus de Jaboticabal, SãoPaulo, utilizando-se seis bovinos mestiços, machoscastrados, canulados no rúmen, com peso corporal de530 ± 15 kg e idade média de 4,5 anos. Esses animais foramalojados em baias individuais cobertas, providas debebedouro e comedouro.Estudaram-se os efeitos da suplementação, no nível de5 g/dia, dos seguintes aditivos: complexo de leveduras,ácidos graxos poliinsaturados e aminoácidos (Tabela 1);monensina sódica 5%; caulim, usado como controle. Essesaditivos foram fornecidos com a dieta-base, composta defeno de capim-tifton 85 ( Cynodon spp.) e concentrado, narelação 80:20 (Tabela 2), balanceada para atender àsexigências de mantença dos animais (NRC, 1996).Para estimativa da produção fecal, foram coletadasamostras de fezes durante sete dias, duas vezes ao dia, às7h30 e às 16h30, que foram congeladas para, ao final doperíodo, formarem uma amostra composta. A estimativa daprodução fecal foi realizada utilizando-se fibra em detergenteneutro indigestível (FDNi) como indicador interno, combase na equação: Produção fecal (g/dia) = gramas deindicador ingerido/concentração do indicador nas fezes. Adeterminação de fibra em detergente ácido (FDA) foi realizadasegundo Van Soest et al. (1991) e o coeficiente dedigestibilidade no rúmen, por meio da equação: Coeficientede digestão da MS = 100 × [MS ingerida - MS fecal/ MSingerida].As amostras de líquido ruminal foram coletadas combomba de vácuo aspiradora NEVONI ®  Ref. 5005-BRmanualmente, filtrada em tecido duplo de algodão. Ascoletas foram realizadas antes do fornecimento da dieta e 2,4, 8 e 12 horas após a alimentação, para determinação do pH,das concentrações de nitrogênio amoniacal (N-NH 3 ) e dosácidos graxos de cadeia curta.A fermentação ruminal foi mensurada pela análise dopH e da concentração de N-NH 3 e ácidos graxos voláteis.A determinação do pH do líquido ruminal foi realizada logoapós a coleta, em potenciômetro digital. Uma alíquota de2 mL do fluido coletado foi acondicionada em frasco deplástico e congelada a -20 °C para posterior análise deácidos graxos de cadeia curta, segundo método adaptadode Erwin et al. (1961), utilizando-se cromatografia gasosa.Uma alíquota de 20 mL de fluido ruminal foi acidificadae congelada para posterior análise do nitrogênio amoniacal,realizada por destilação com hidróxido de potássio 2 N,conforme método descrito por Vieira (1980). Ácido oleico12 mg a Ácido linoleico12.000 mgMetionina2.400 mgLisina11.400 mgTirosina4.850 mgCrômio285 mgProbiótico (leveduras)0,3 × 10 8 b a  mg/kg, b  Unidades formadoras de colônia. Tabela 1 -Composição do complexo de leveduras, ácidos graxospoliinsaturados e aminoácidos, conforme níveis degarantia fornecido pelo fabricante  619Fermentação ruminal e produção de metano em bovinos alimentados com feno de capim-tifton 85 e concentrado com aditivosR. Bras. Zootec., v.39, n.3, p.617-624, 2010 As amostras dos alimentos, das sobras e das fezesforam encaminhadas ao Laboratório de Nutrição Animal(LANA) da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterináriasda Universidade Estadual Paulista (UNESP), Câmpus deJaboticabal, para determinação do conteúdo de matériaseca (MS), matéria mineral (MM), energia bruta (EB) eproteína bruta (PB), de acordo com AOAC (1990). A fibraem detergente neutro (FDN), a fibra em detergente ácido(FDA) foram determinadas e a lignina de acordo comVan Soest et al. (1991).As amostragens de conteúdo ruminal para contagem deprotozoários foram realizadas antes do fornecimento doalimento, no 5 o  e 6 o  dia de cada período experimental. Aamostra foi transferida para um recipiente junto com umasolução de formaldeído 40% na proporção de 1:1. O métodoutilizado para a avaliação quantitativa e qualitativa dosgêneros de ciliados foi o descrito por Dehority (1984).A produção de gás metano foi estimada pela técnicade produção de gases in vitro , de acordo commetodologia de Theodorou et al. (1994), modificada porMauricio et al. (1999).Estudaram-se os efeitos da adição de 0,1875 mg decomplexo de leveduras, ácidos graxos poliinsaturados eaminoácidos ou monensina ou caulin em 300 mg dosubstrato base composto de feno de capim-tifton 85 econcentrado, na relação 80:20. Cada dieta foi incubadaem frascos de vidro (100 mL) com três repetições e umaréplica por repetição. Foram usados três brancos e umsubstrato-padrão para um total de 22 frascos incubados.Em cada frasco foram adicionados o substrato-base, omeio de cultura (30 mL) e o inóculo (15 mL), sempremantendo 55 mL de espaço livre para acúmulo dos gasesproduzidos.O meio de cultura usado era composto por solução demacrominerais; solução de microminerais; solução tampão;solução de resarzurina; meio “B” e água destilada. Paraobtenção do inóculo, foram usados como doadores dolíquido ruminal três novilhos mestiços castrados, canuladosno rúmen, com peso corporal de 278 + 12 kg e média de 24meses de idade, adaptados durante 10 dias à dieta comvolumoso (feno de capim-tifton 85) e concentrado na relação80:20, balanceada para atender às exigências de mantençados animais (NRC, 1996).Foram realizadas três incubações, cada uma com 24horas de duração. Durante cada período de incubação, asleituras de pressão (psi) srcinadas dos gases acumuladosforam registradas no transdutor de pressão PressDATA800 ®  em períodos de leitura de 9, 12 e 24 horas. Adicional-mente, amostras dos gases produzidos foram coletadasem seringas e imediatamente transvazadas a tubos devacutainer de 5 mL, sem aditivo, para análises noLaboratório de Biomassa e Biodigestão Anaeróbia doDepartamento de Engenharia Rural da Faculdade deCiências Agrárias e Veterinárias da Universidade EstadualPaulista (UNESP). A leitura de CH 4  foi realizada emcromatógrafo de fase gasosa Finigan GC-2001, equipado   ItemAditivoComplexo de levaduras, ácidos graxosMonensinaCaulimpoliinsaturados e aminoácidosFeno capim-tifton 85808080Polpa cítrica5,985,9829,91Gérmen de milho6,006,006,00Levedura seca0,200,200,20Farelo de amendoim4,004,004,00Casca de soja1,201,201,20Farelo de algodão 38%0,190,190,19Farelo de trigo1,251,251,25Carbonato de cálcio0,560,560,56Ureia1,391,391,39Cloreto de sódio0,180,180,18Premix mineral1,471,471,47Leveduras, ácidos graxos poliinsarados e aminoácidos (g/dia)5,000,000,00Monensina (g/dia)0,005,000,00Sem aditivo0,000,000,00Nutricional (%MS)Matéria orgânica92,2392,2392,23Proteína bruta14,9014,9014,90Fibra em detergente neutro73,6173,6173,61Fibra em detergente ácido35,8635,8635,86Lignina5,095,095,09Energia bruta (Mcal/kgMS)4,104,104,10 Tabela 2 - Composição das dietas experimentais  Rivera et al.620R. Bras. Zootec., v.39, n.3, p.617-624, 2010 com as colunas Porapack Q e Peneira Molecular e detectorde condutividade térmica.O delineamento experimental utilizado para avaliar oconsumo e coeficiente de digestibilidade foi de blocosinteiramente casualizados, composto de seis animais, trêstratamentos e dois períodos de coleta. As análisesestatísticas dos parâmetros ruminais (pH, ácidos graxos decadeia curta e nitrogênio amoniacal) e da produção demetano foram realizadas em esquema de parcelassubdivididas, tendo na parcela os tratamentos e nassubparcelas o tempo de coleta. As análises de variânciaforam realizadas utilizando-se o procedimento GLM doprograma SAS ®  (Littell et al., 2002) e, em caso de diferençassignificativas (p< 0,05), as médias foram comparadas peloteste Tukey. Também foram ajustadas equações de regressãoentre os parâmetros ruminais, o pH e a concentração deamônia em cada tempo de colheita da amostra após ofornecimento dos suplementos. Resultados e Discussão A redução no consumo dos nutrientes da dieta contendomonensina (Tabela 3) pode ser parcialmente explicada peladiminuição na taxa de reciclagem de sólidos e líquidos norúmen e pelo consequente aumento do enchimento ruminal(Allen & Harrison, 1979), enquanto a reduzida motilidaderuminal induzida pela monensina pode ser causa dadiminuição da reciclagem ruminal (Deswysen et al., 1987).De modo semelhante, Medel et al. (1991) tambémverificaram que o fornecimento de monensina a bovinos emconfinamento reduziu o consumo sem alterar o ganho depeso, ocasionando redução na conversão alimentar. Essemenor consumo está relacionado também às mudanças nometabolismo energético e ao maior aporte de aminoácidosdietéticos no intestino delgado, em decorrência dadiminuição na deaminação da proteína no rúmen.As digestibilidades ruminais (Tabela 3) não diferiramentre os aditivos testados, mas sabe-se que alguns autores(Erasmus et al., 1992; Hegarty, 1999; Chaucheyras & Fonty2001) têm comprovado que esses aditivos melhoram ascondições ambientais no rúmen e estimulam o crescimentoda população bacteriana, principalmente de bactériascelulolíticas, aumentando a digestibilidade de carboidratosestruturais. Neste experimento, a monensina não influencioua digestibilidade de nenhum dos nutrientes avaliados (MS,MO, PB, FDN e FDA), portanto, apesar da diminuição noconsumo de MS nos animais alimentados com a dietacontendo monensina, a taxa de passagem possivelmentenão sofreu alteração significativa, o que está relacionado àrelação volumoso:concentrado utilizada, de 80:20 na MS.O pH ruminal é influenciado principalmente pelaprodução de saliva, por isso, animais alimentados comdietas contendo elevada porcentagem de alimentosvolumosos normalmente apresentam pH ruminal semprepróximo à neutralidade, em virtude do maior estímulo deprodução de saliva durante os processos de ingestão eregurgitação dos alimentos. Nesses casos, os efeitos damonensina sobre o pH são pouco expressivos. De acordocom de Veth et al. (2001), a digestibilidade da FDN reduzquando o pH ruminal permanece quatro horas em valoresabaixo de 6,0 e a síntese microbiana reduz quando o pHpermanece 12 horas abaixo desse valor. É possível, portanto,que o pH tenha se mantido na faixa considerada adequadapara atuação dos microrganismos ruminais. CV - coeficiente de variação.Médias seguidas de letras iguais, nas linhas, não diferem estatisticamente pelo teste Tukey (P>0,05). AditivoCV (%)Complexo de levaduras, ácidos graxosMonensinaCaulimpoliinsaturados e aminoácidosMatéria seca, %PC1,52A1,40B1,51A5,20Matéria seca kg /PC 0,75 73,45A67,43B73,04A4,69Matéria seca, kg/dia8,23A7,53B8,15A4,04Matéria orgânica, kg/dia7,59A6,95B7,51A4,13Fibra em detergente neutro, kg/dia6,06A5,54B5,99A4,18Fibra em detergente ácido, kg/dia2,95A2,70B2,92A4,32Proteína bruta, kg/dia1,17A1,06B1,15A4,43Digestibilidade (%)Matéria seca54,4055,0456,334,08Matéria orgânica52,023,2854,595,19Fibra em detergente neutro54,9355,3955,993,77Fibra em detergente ácido53,3453,8353,814,57Proteína bruta58,8761,1560,026,57 Tabela 3 - Consumo e digestibilidade de nutrientes em bovinos alimentados com volumoso, concentrado e aditivos  621Fermentação ruminal e produção de metano em bovinos alimentados com feno de capim-tifton 85 e concentrado com aditivosR. Bras. Zootec., v.39, n.3, p.617-624, 2010 A presença de monensina na dieta influenciou o pHruminal (Tabela 4). Embora não tenha diferido entre osaditivos estudados, o pH foi mais alto nos animais quereceberam monensina, provavelmente em virtude domecanismo proposto por Russel & Strobel (1989) de que amonensina atua no fluxo de íons na membrana celular dabactéria, aumentando o pH ruminal.De acordo com Schelling (1984), a monensina atuasobre o metabolismo de energia e de nitrogênio no rúmen,aumentando a concentração de propionato e diminuindo ade metano no rúmen (Tabela 4). A maior concentração deácido propiônico, e consequentemente menor relaçãoacético:propiônico, foi observada para a dieta commonensina (pH 6,81). Conforme descrito por Zhen-hu et al.(2004), valores de pH superiores ou iguais a 6,8, além deoutros fatores, favorecem o aumento de acetato:propionato.A alteração da concentração de acetato:propionatoobservada com o fornecimento de monensina, inferior àobtida com as outras dietas, se deve ao efeito indireto damonensina, que reduz a população de bactérias fibrolíticas,que produzem principalmente acetato, liberando hidrogênio.Desta forma, a monensina melhora a eficiência do metabolismoenergético, alterando as proporções dos ácidos graxosproduzidos no rúmen e diminuindo a perda de energia naforma de metano (Bergen & Bates, 1984; Bagg, 1997).Nas concentrações de N-NH 3  ruminal (Tabela 4), a dietacom monensina apresentou as menores concentrações deN-NH 3  ruminal, uma vez que inibe a atividade das bactériasfermentadoras de aminoácidos, entre outras, e adesaminação e o nível de amônia ruminal.Com o fornecimento da dieta com monensina, aconcentração de N-NH 3  ruminal foi menor que com asoutras dietas em todos os horários analisados, o queprovavelmente está relacionado à redução da degradaçãoda proteína dietética no rúmen, que está associada ao usode monensina (Lana & Russel, 2001). No entanto, não houvecurva de regressão que se ajustasse para as dietas contendomonensina e o complexo de leveduras, ácidos graxospoliinsaturados e aminoácidos. Duas horas apósalimentação, foi observada maior concentração de N-NH 3 ruminal (Figura 2), associada à degradação das fontesproteicas provenientes do concentrado. A menor concen-tração ocorreu 8 horas após alimentação, correspondendoa sua utilização pelos microrganismos.As concentrações de N-NH 3 ruminal foram suficientespara suportar o crescimento bacteriano, de acordo como valor mínimo ideal citado por Satter & Slyter (1974), de5 mg N-NH 3  /100 mL. Entretanto, de acordo com VanSoest (1994), teores de N-NH 3 inferiores a 13 mg/100 mLno rúmen podem afetar a disponibilidade de nitrogêniopara os microrganismos, comprometendo a ingestão edigestibilidade da fibra.Observaram-se altos coeficientes de variação médios(Tabela 5), entretanto, devido à dinâmica da populaçãomicrobiana no rúmen, coeficientes de variação elevadostêm sido observados em experimentos dessa natureza(Coleman, 1979; Veira, 1986). LAA =complexo de leveduras, ácidos graxos poliinsaturados e aminoácidos;MON= monensina; SA= caulin (controle, sem aditivos)pH LAA  = 6,80 - 0,036 T + 0,0112 T 2  – 0,00082 T 3 , r 2 = 0,51 e P=0,0003;pH MON  = 6,92 - 0,087 T + 0,0201 T 2  – 0,00124 T 3 , r 2 =0,49 e P=0,0004;pH SA  = 6,82 - 0,017 T + 0,0054 T 2  – 0,00047 T 3 , r 2 =0,47 e p= 0,0008.Em que t é o tempo após a alimentação da manhã, expresso em horas. Figura 1 - Variação diária do pH ruminal após a alimentação. CV - coeficiente de variação.Médias seguidas de letras iguais nas linhas não diferem (P>0,05) pelo teste Tukey. Parâmetro ruminalAditivoCV (%)Complexo de levaduras, ácidos graxosMonensinaCaulimpoliinsaturados e aminoácidospH6,75B6,81A6,76AB1,27N-NH 3  (mg/dL)7,386,617,6540,12Total de ácidos graxos de cadeia curta (mmol /L)90,35A81,16B88,40A7,13Acetato (mmol/ L)68,75A67,48A58,60B6,75Propionato (mmol /L)14,37B16,71A13,20B9,58Butirato (mmol /L)7,21A5,83B7,11A11,87Relação acetado:propionato3,78B3,05A3,62B7,50 Tabela 4 - Parâmetros ruminais de bovinos alimentados com volumoso, concentrado e aditivos
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