Processamento da cana-de-açúcar: efeitos sobre a digestibilidade, o consumo e a taxa de passagem

Effects of sugar cane processing on digestibility, intake and rate of passage

RUMINANTES

Processamento da cana-de-açúcar: efeitos sobre a digestibilidade, o consumo e a taxa de passagem¹

Effects of sugar cane processing on digestibility, intake and rate of passage

Jane Maria Bertocco Ezequiel^I; Mário Adriano Ávila Queiroz^II; Rosemary Laís Galati^III; Ana Rosália Mendes^III; Expedita Maria de Oliveira Pereira^IV; Cristian Faturi^IV; Virgílio Franco do Nascimento Filho^V; José Valmir Feitosa^VI

^IDocente do Departamento de Zootecnia da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Unesp/Jaboticabal. E.mail: [e-mail]

^IIMestre em Zootecnia pela FZEA/USP, Doutorado na ESALQ/Piracicaba. E.mail: [e-mail]

^IIIDoutoras em Zootecnia pela FCAV/Unesp

^IVPós-graduandos em Zootecnia pela FCAV/Unesp

^VPesquisador do CENA/USP, Piracicaba-SP

^VIEstatístico, Doutor em Zootecnia pela FCAV/Unesp

RESUMO

O objetivo neste trabalho foi estudar o efeito do tratamento alcalino da cana-de-açúcar com hidróxido de sódio (1,5 a 50% de NaOH) sobre a digestibilidade total e o consumo de matéria seca das dietas experimentais e as taxas de passagem das canas-de-açúcar. Foram utilizados quatro bovinos mestiços (Zebu x Holandês) alimentados com canas-de-açúcar in natura, hidrolisada, hidrolisada fenada e hidrolisada ensilada como fontes volumosas, constituindo 70% das dietas. O tratamento alcalino foi mais eficiente na fração fibra, proporcionando aumentos de pelo menos 45% na digestibilidade. Os aumentos de 25,0 e 16,7% no consumo das dietas contendo as cana-de-açúcar hidrolisada (1,5% PV) e hidrolisada fenada (1,4% PV) provavelmente foram influenciados pela maior digestibilidade da fibra. Os valores estimados de taxa de passagem ruminal no ceco-cólon e o tempo de retenção em cada compartimento não diferiram entre as cana-de-açúcar in natura, hidrolisada e hidrolisada fenada. Entretanto, para a cana-de-açúcar hidrolisada ensilada, observaram-se as menores taxas (1,5 e 7,4%/h) e o maior tempo de retenção (71,4 horas). Concluiu-se que o tratamento alcalino com hidróxido de sódio, com ou sem fenação, melhorou a digestão da fibra da cana-de-açúcar no trato digestivo total e proporcionou acréscimo do consumo de matéria seca da cana-de-açúcar hidrolisada, sem afetar a taxa de passagem. Entretanto, a posterior ensilagem pode não trazer esses benefícios.

Palavras-chave: bovinos, fibra, hidrólise, tratamento alcalino, volumoso

ABSTRACT

Four crossbred bovines (Zebu x Holstein) fed in nature, hydrolyzed, hydrolyzed sugar cane hay and silage as roughage sources constituting 70% of the diets were used to study the effect of alkali treatment of sugar cane (1.5% of NaOH at 50%) on dietary total digestibility and dry matter intake and rate of passage of sugar canes. The fiber was the most influenced fraction by the alkali treatment and increased at least by 45% of digestibility. The increases of 25.0 and 16.7% on intake of hydrolyzed- (1.5% BW) and hydrolyzed sugar cane hay-based diets (1.4% BW) were probably influenced by the higher fiber digestibility. The estimated values of ruminal and cecco-colon rate of passage and retention time in each treatment did not differ among in nature, hydrolyzed and hydrolyzed sugar cane hay-based diet, whereas the lowest rates (1.5 and 7.4%/h) and highest retention time (71.4 hours) were observed for the hydrolyzed silage. It was concluded that alkali treatment with sodium hydroxide, with or without sugar cane hay, increased fiber digestion of hydrolyzed sugar cane in total tract and increased intake, without effect on passage rate. However, post ensilage of hydrolyzed sugar cane could not show effects.

Key Words: alkali treatment, bovines, fiber, hydrolyzis, roughage

Introdução

A crescente demanda de alimentos de origem animal para a população tem levado produtores e pesquisadores à busca por novas alternativas de alimentação para os animais. Os animais de grande porte, em especial os ruminantes, necessitam de duas grandes fontes de alimentação, o volumoso e o concentrado. No entanto, o valor desses alimentos representa parcela significativa no custo de produção de carne e/ou de leite.

O fornecimento de cana-de-açúcar como suplemento volumoso no período de estiagem é uma das práticas mais interessantes, considerando-se a disponibilidade de forragem neste período crítico. Entre todas as gramíneas tropicais, a cana-de-açúcar detém a produção máxima, com aproximadamente 86 toneladas de MS/ha/ano (Franzolin Neto et al., 1989). As principais desvantagens quanto ao seu uso são os teores baixos de proteína e de minerais, além de seu elevado teor de fibra, rica em lignina.

Tanto a cana-de-açúcar in natura quanto o bagaço de cana são essencialmente materiais de alto teor lignocelulósico. Portanto, a viabilidade de sua utilização requer o desenvolvimento de métodos de tratamento que promovam o rompimento da estrutura da fração fibrosa, para torná-la mais digestível (Burgi, 1985). Com essa necessidade, o tratamento da cana-de-açúcar com aspersão de NaOH, a partir de dispositivo dosador acoplado à picadeira, seria uma alternativa.

De modo geral, o tratamento de volumosos com NaOH proporciona melhoria na digestibilidade, incremento na ingestão voluntária, aumento no consumo de água e prevenção da acidose. Andrade & Fukushima (1994) trataram bagaço de cana com soluções alcalinas de NH₄OH e observaram superioridade do NaOH em relação ao NH₄OH em deslignificar o bagaço, elevando sua digestibilidade. Possivelmente esta superioridade se deva ao fato de o NaOH ser um alcali mais forte que o NH₄OH. A justificativa para o emprego de álcalis reside no fato de a lignina de gramíneas ser particularmente susceptível ao ataque hidrolítico dos mesmos, nas ligações covalentes do tipo éster entre a lignina e a parede celular (Van Soest, 1994).

Um animal consumindo 10 kg de MS/dia estará ingerindo aproximadamente 126 g/dia de sódio a partir do tratamento da cana-de-açúcar com o NaOH. O nível de 1,5% de NaOH a 50% no tratamento da cana-de-açúcar foi recomendado por Queiroz et al. (2000), visando economicidade e efetividade do tratamento alcalino.

O objetivo neste trabalho foi estudar o efeito do tratamento alcalino com hidróxido de sódio sobre a digestibilidade total, o consumo e a taxa de passagem de dietas contendo cana-de-açúcar nas formas in natura, hidrolisada, hidrolisada fenada e hidrolisada ensilada.

Material e Métodos

O experimento foi conduzido nas dependências da Unidade Animal de Estudo Digestivos e Metabólicos e na Granja Leiteira, ambos pertencentes ao Departamento de Zootecnia da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias da UNESP, Campus de Jaboticabal.

O trabalho foi composto por quatro tratamentos, distribuídos em dietas contendo:

CAN - cana-de-açúcar in natura - foi utilizada cana de 3º corte, com adubação feita somente no plantio, em razão das boas características do solo, plantada no Campus da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Unesp/Jaboticabal, variedade RB825336;

CH – cana-de-açúcar hidrolisada - a mesma variedade do tratamento CAN foi picada e hidrolisada com NaOH 50% (1,5% PV) no momento em que a forragem era cortada pelas facas da picadeira hidrolisadora HIDROCANA. No momento em que as facas da picadeira picavam a cana-de-açúcar, a válvula dosadora de NaOH promovia o gotejamento e a velocidade das facas a pulverização do NaOH sobre a cana-de-açúcar picada. Com o tratamento alcalino, o valor do pH da cana-de-açúcar elevava-se para 13 sendo seu controle realizado com fita de tornasol. Após 24 horas, o pH era medido novamente e, se estivesse próximo a 9, era fornecido aos animais.

FEN - cana-de-açúcar hidrolisada fenada - logo após o mesmo tratamento de hidrólise, o material ficou exposto ao sol por aproximadamente 8 horas, disposto em camada fina (máximo 1 cm) em terreno cimentado, até atingir 85% de matéria seca. Este ponto ficou caracterizado pela ausência de material com aspecto grudento e presença de material quebradiço e solto.

SIL - cana-de-açúcar hidrolisada ensilada - logo após a hidrólise, o material foi compactado em silo tipo trincheira, que permaneceu fechado por 30 dias.

Foram utilizados quatro bovinos mestiços (Zebu x Holandês) com peso médio de 700 kg, providos de cânula ruminal, recebendo dieta composta de volumoso e concentrado na relação 70:30 na matéria seca, com o objetivo de maximizar o efeito das canas-de-açúcar. Todos os animais ingeriram o mesmo concentrado, composto por 51,0% de milho em grão moído, 17,0% de soja em grão moída e 31,9% de farelo de soja, totalizando 10,0% proteína bruta e 4,9% de extrato etéreo, ambos na matéria seca. Na Tabela 1 encontra-se a composição bromatológica das canas-de-açúcar utilizadas nas dietas. O alimento foi fornecido duas vezes ao dia (7 e 18 h) permitindo-se 10% de sobras.

A digestibilidade no trato gastrintestinal total foi estimada pela FDNi como indicador interno, utilizando a técnica de digestão in vitro por 144 horas. A porcentagem de FDNi foi calculada incubando-se 0,5 g de amostras das sobras das dietas e das fezes, de cada tratamento, utilizando-se saliva artificial e líquido ruminal na proporção 4:1, em único estágio de digestão, segundo o método de Tilley & Terry (1963), descrito por Silva & Queiroz (2002). Após a incubação, os tubos foram colocados a 5ºC, para interromper parcialmente a digestão, e seus conteúdos foram quantitativamente transferidos para os copos de Berzelius (600 mL). Foram adicionados 50 mL de solução de detergente neutro e realizada a extração, conforme o método de Goering & Van Soest (1970).

As coletas de fezes foram realizadas em quatro dias consecutivos, em quatro repetições, avançando-se duas horas a cada horário (2; 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22 e 24 h), sendo as amostras compostas por animal e por repetição. O consumo de matéria seca das dietas experimentais foi relativo aos quatros dias correspondentes ao ensaio de digestibilidade.

A estimativa dos coeficientes de digestibilidade aparente da matéria seca (MS) foi feita segundo a fórmula:

Digestibilidade da MS do trato digestivo total (DMSTDT)

DMSTDT = [1- ( % FDNi MS ingerida/% FDNi MS fezes) ] *100

A estimativa do coeficiente de digestibilidade aparente da proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA), celulose (CEL) e da hemicelulose (HEM), como variáveis estudadas, pela fórmula:

Dvariável estudadaTDT = 100 - [100 * (% FDNi ingerido/% FDNi fezes)*

(% variável estudada nas fezes/% variável estudada no ingerido)]

Os ingredientes da dieta, das sobras e das fezes foram pré-secos, quando necessário, em estufa de circulação e renovação de ar (55ºC) por 72 horas e processados em moinho tipo facas com peneira de crivos de 1 mm. As amostras foram submetidas à análise de matéria seca, proteína bruta, fibra em detergente neutro, fibra em detergente ácido, celulose, hemicelulose e lignina, de acordo com as metodologias descritas por Silva & Queiroz (2002).

Para determinação da taxa de passagem, as canas-de-açúcar in natura, hidrolisada, hidrolisada fenada e hidrolisada ensilada foram mordentadas com dicromato de sódio (Úden et al., 1980). As canas-de-açúcar mordentadas (100 g) foram adicionadas imediatamente antes da primeira alimentação do dia, via cânula ruminal. Os horários de coleta de amostras de fezes foram: 0, 3, 6, 12, 24, 36, 48, 72, 96 e 120 horas após a introdução do ingrediente mordentado no rúmen. As concentrações de cromo nas amostras de fezes e nas canas-de-açúcar mordentadas foram determinadas pelo EDXRF (fluorescência de raios X por dispersão de energia). Os espectros obtidos foram interpretados pelo aplicativo AXIL – Analysis of X-Ray Spectra by Interative Least-Squares (Van Espen et al., s/d) e, a partir dos raios X característicos, calcularam-se as concentrações. O modelo utilizado para determinar as variáveis da taxa de passagem foi o proposto por Grovum & Williams (1973).

O delineamento experimental utilizado para a análise estatística das digestibilidades, do consumo de matéria seca, das taxas de passagem e dos tempos de retenção e de trânsito foi em blocos casualisados (animais), com quatro tratamentos e quatro repetições, sendo os dados submetidos ao programa GLM do Statistical Analyses Systems (SAS, 1995) e as médias, comparadas pelo teste Tukey a 5% de probabilidade.

Resultados e Discussão

Os valores de digestibilidade da matéria seca, proteína bruta, fibra em detergente neutro, fibra em detergente ácido, celulose e hemicelulose das dietas no trato digestivo total encontram-se na Tabela 2.

Para todos os componentes nutritivos, foram observados valores de digestibilidade mais elevados (P<0,05) nas dietas que continham cana-de-açúcar tratada (CH, FEN ou SIL) em relação à cana-de-açúcar in natura (CAN). Oliveira et al. (2001) obtiveram média de 64,0% de digestibilidade da matéria seca (MS) de seis variedades de cana-de-açúcar in natura, o que está próximo aos 58,6% da CAN.

Com o tratamento alcalino, observou-se que o aumento na digestibilidade da MS foi de 36,8% para a CH enquanto, para a FEN e SIL, de 26,0%, em média. Avaliando a silagem de cana-de-açúcar tratada com 1% de NaOH, Andrade et al. (1999) observaram que o coeficiente de digestibilidade foi de 66,6% para a MS, enquanto para a FDN esse valor foi de 40,7%. Alves et al. (2001) obtiveram valor de 54,84% para a digestibilidade da MS da cana-de-açúcar in natura e, ao tratarem a cana-de-açúcar com 2 e 4% de NaOH, os aumentos foram de 12,6 e 8,6%, respectivamente.

O maior valor de digestibilidade protéica foi obtido quando a cana-de-açúcar foi submetida somente à hidrólise alcalina (74,3%), observando-se que os processamentos adicionais (fenação e ensilagem) foram menos expressivos.

Queiroz (2001), ao estudar a degradabilidade ruminal da proteína das canas-de-açúcar in natura e submetidas a tratamento químico com 1,5% a 50% de NaOH, observou que houve apenas solubilização protéica, com valores médios de 63,0% para a cana-de-açúcar in natura e 68,0% para as canas-de-açúcar hidrolisadas. Verificaram ainda que as relações NIDN/N total e NIDA/N total não foram influenciadas pela hidrólise. Dessa forma, não havendo a possibilidade de incremento na digestibilidade da proteína bruta da cana-de-açúcar por meio da hidrólise, inferiu-se que os aumentos de 42,9; 32,7 e 16,1% na digestibilidade das dietas contendo CH, FEN e SIL foram resultantes do aumento na digestibilidade dos demais constituintes (milho em grão moído, soja em grão moída e farelo de soja). O maior aumento foi observado na dieta contendo CH, ou seja, na cana-de-açúcar in natura submetida apenas ao processo de hidrólise. Na FEN, além da hidrólise, houve o processo de secagem ao sol, enquanto a SIL foi submetida à fermentação. Essas diferenças nos processos de obtenção dos volumosos também pode ter influenciado as digestibilidades. Sugere-se, portanto, um possível efeito associativo benéfico da cana-de-açúcar apenas tratada e do concentrado utilizado.

Alves et al. (2001) obtiveram aumentos de 8,6 e de 3,3% na digestibilidade da proteína bruta das dietas quando a cana-de-açúcar foi hidrolisada com 2 ou 4% de NaOH. As dietas eram compostas pela cana-de-açúcar hidrolisada e por 2 kg concentrado/dia. Esses aumentos estiveram associados ao evidente efeito da hidrólise e também ao aumento no consumo de MS.

A digestibilidade da FDN elevou 122,4; 88,1 e 71,8% para a CH, FEN e SIL, respectivamente, em relação a CAN, observando-se que o melhor efeito do tratamento alcalino ocorreu para a CH. Semelhantemente aos resultados obtidos para FDN, o tratamento alcalino proporcionou aumento na digestibilidade da FDA, o que pode ser atribuído à quebra das ligações lignocelulósicas, permitindo o ataque microbiano e, conseqüentemente, à melhor digestão da fração fibrosa das canas-de-açúcar hidrolisadas. A CH apresentou o melhor resultado para a digestibilidade da FDA, com aumento de 137,6%, enquanto a ensilagem foi o processamento de menor efeito (45,2%). Alves et al. (2001) também observaram que o tratamento alcalino com 2% de NaOH elevou a digestibilidade da FDN (23,8 vs 31,7%) e da FDA (26,4 vs 33,5%) quando comparada àquela obtida para a cana-de-açúcar in natura, embora em menor proporção.

O aumento na digestibilidade da celulose também foi mais expressivo para a CH, seguida da FEN e SIL, com aumento de 109,5; 80,7 e 69,2%, respectivamente, em relação à CAN. A digestibilidade da HCEL da dieta contendo SIL foi a mais influenciada, provavelmente em decorrência dos processos de hidrólise e de ensilagem. Houve aumento de 219,2; 44,3 e 68,7% para as digestibilidades de CAN, CH e FEN, respectivamente. Uma hipótese para explicar este resultado seria a utilização dos açúcares presentes na HCEL, fragilizada pelo tratamento alcalino e pelos microrganismos presentes no processo de ensilagem. Esses açúcares estariam mais disponíveis à digestão enzimática intestinal, aumentando a digestibilidade no trato digestivo total da HCEL.

Quanto à composição bromatológica, também notou-se que a HCEL foi a fração mais influenciada pela hidrólise, observando-se que o seu teor na CAN foi de 23,2%, enquanto na CH, FEN e SIL sua redução foi de 38,9; 56,8 e 314%, respectivamente; ou seja, além do efeito do tratamento alcalino, os processamentos posteriores também influenciaram a HCEL da cana-de-açúcar.

De modo geral, o tratamento alcalino influenciou positivamente a digestibilidade das frações fibrosas, proporcionando melhor aproveitamento da fibra da dieta, talvez disponibilizando mais energia para estímulo do crescimento microbiano, elevando o aporte de proteína para os intestinos.

O tratamento químico, especialmente com NaOH, tem aumentado a digestão da CEL e HCEL, podendo-se enfatizar como benefícios do tratamento a solubilização da hemicelulose (Queiroz, 2001), a não-redução da lignina com o tratamento (Klopfenstein & Kraus, 1972) e o aumento na digestão da fibra, em virtude da quebra nas ligações entre lignina e hemicelulose ou celulose sem remoção da lignina.

Na Tabela 3 encontram-se os consumos de matéria seca das dietas. A CH e o FEN proporcionaram os maiores (P>0,05) consumos de MS em relação à CAN e SIL.

O aumento no consumo de MS das dietas contendo CH e FEN provavelmente foi influenciado pela maior digestibilidade da fibra (Preston, 1982; Allen, 1991; Mendonça et al., 2004), visto que a qualidade da FDN e da FDA variou com o tratamento da cana-de-açúcar, devendo estar relacionado ao rompimento das ligações químicas com a lignina (Klopfenstein, 1978).

A hidrólise alcalina seguida da fermentação ocorrida durante o processo de ensilagem não proporcionou aumento no consumo de MS quando comparada à CAN. A hidrólise alcalina pode ser positiva, pois o consumo da silagem de cana-de-açúcar in natura pode ser limitado, em decorrência da elevada produção de álcool etílico durante o processo de fermentação (Alcântara et al., 1989). Andrade et al. (2001a) observaram que a porcentagem de álcool etílico produzido na silagem de cana-de-açúcar in natura foi de 7,8% enquanto a de ácido lático foi de 9,8%. Ao tratar a cana-de-açúcar com 0,25% de NaOH e 0,5% de uréia, Andrade et al (2001b) observaram que essas porcentagens foram de 2,1 e 19,7%, na mesma ordem, confirmando que a hidrólise alcalina possibilita que seja produzido ácido lático em detrimento do álcool etílico, possibilitando melhores consumos.

Comparativamente à FEN, havendo a necessidade de se armazenar a cana-de-açúcar para períodos com menor oferta de volumosos, a ensilagem de cana-de-açúcar hidrolisada poderia não ser o processamento mais vantajoso. Destaca-se, nesse caso, que a hidrólise seguida da ensilagem não melhorou o consumo da SIL, mas o tratamento alcalino, que diminui a produção de álcool etílico em favorecimento do ácido acético, possibilitaria melhor consumo. Os menores efeitos da hidrólise sobre as digestibilidades resultam em menores consumos de nutrientes digestíveis, podendo não atender às exigências nutricionais da categoria animal. Como implicação, seria necessária a associação da SIL com outra fonte volumosa, como a silagem de milho, além da utilização de concentrados de qualidade (Magalhães et al., 2004), o que poderia onerar a alimentação, diminuindo o benefício da hidrólise no caso da SIL.

Na Tabela 4 encontram-se os valores das estimativas de taxa de passagem ruminal (k1), taxa de passagem no ceco-cólon (k2), tempo de retenção retículo-ruminal (TRRR), tempo de retenção no ceco-cólon (TRCC), tempo médio de retenção (TMR=TRRR + TRCC) e tempo de trânsito (TT) das canas-de-açúcar estudadas. O TT é o tempo de latência para que o indicador apareça pela primeira vez nas fezes.

A taxa de passagem no rúmen determina o fluxo de digesta pelo trato gastrintestinal, que, no caso de forrageiras tropicais, apresenta baixos valores, em virtude, principalmente do alto teor de fibras de baixa degradabilidade, provocando o efeito de repleção ruminal (Fernandes et al., 2003).

O TRRR representa o tempo em que o alimento permanece no rúmen sofrendo a ação dos microrganismos, favorecendo a fermentação ruminal, sendo uma variável inversamente correlacionada à taxa de passagem no rúmen (Grovum & Williams, 1973; Preston, 1982), além de ser dependente do limite físico do animal (Jung & Allen, 1995). Destaca-se que o elevado TRRR observado na SIL correspondeu ao aumento de 88,9 e 63,0%, comparativamente à CH e FEN, respectivamente. Assim, o maior tempo de retenção, associado às menores digestibilidades, justificou o menor consumo obtido para SIL.

Conclusões

O tratamento alcalino com hidróxido de sódio melhorou a digestão da fibra da cana-de-açúcar, proporcionando maior consumo de matéria seca.

A fenação da cana-de-açúcar hidrolisada pode ser uma alternativa viável, se houver a necessidade de armazenamento desse volumoso.

O maior tempo de trânsito da cana-de-açúcar hidrolisada ensilada não refletiu em melhores resultados, comparativamente às demais canas-de-açúcar tratadas.

Literatura Citada

Recebido em: 02/07/04

Aceito em: 17/05/05

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Projeto Financiado pela FAPESP.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  30 Nov 2005
• Data do Fascículo
  Out 2005

Histórico

• Recebido
  02 Jul 2004
• Aceito
  17 Maio 2005