Cinética ruminal da degradação de nutrientes da silagem de milho em ambiente ruminal inoculado com diferentes aditivos

Ruminal degradation kinetics of corn silage in bulls inoculated with different additives in the rumen

RUMINANTES

Cinética ruminal da degradação de nutrientes da silagem de milho em ambiente ruminal inoculado com diferentes aditivos¹

Ruminal degradation kinetics of corn silage in bulls inoculated with different additives in the rumen

Pedro Andrade Katsuki^I; Ivone Yurika Mizubuti^II; Elzânia Sales Pereira^II; Bruno Mazzer de Oliveira Ramos^I; Edson Luis de Azambuja Ribeiro^II; Fernanda Barros Moreira^II; Marco Antonio da Rocha^II; Andréa Pereira Pinto^I; Teresa Cristina Alves^III

^IDoutorando em Ciência Animal da Universidade Estadual de Londrina (UEL)

^IIDocente do Programa de Pós-graduação em Ciência Animal da UEL

^IIIMestrando em Zootecnia, USP

RESUMO

Objetivou-se avaliar a cinética ruminal da degradação de MS, PB e FDN da silagem de milho em ambiente ruminal inoculado com diferentes aditivos. Utilizou-se um delineamento em quadrado latino 4 x 4, com quatro bovinos holandeses e quatro períodos de incubação, em ambiente ruminal adaptado ou não com diferentes aditivos alimentares. Foram testados os seguintes tratamentos: SCL - silagem de milho em ambiente ruminal sem inoculação de aditivo; SBL - silagem de milho em ambiente ruminal inoculado com 5 g de produto comercial contendo bactérias ruminais e intestinais liofilizadas (Ruminobacter amylophilum: 3,0 x 10¹¹ ufc/kg; Fibrobacter succinogenes: 3,0 x 10¹¹ ufc/kg; Succinovibrio dextrinsolvens: 4,4 x 10¹¹ ufc/kg; Bacillus cereus: 3,5 x 10¹¹ ufc/kg; Lactobacillus acidophilus: 3,5 x 10¹¹ ufc/kg e Streptococcus faecium: 3,5 x 10¹¹ ufc/kg); SEC - silagem de milho em ambiente ruminal inoculado com 15 g de produto comercial contendo enzimas celulolíticas (xilanase 10%); e SMS - silagem de milho em ambiente ruminal inoculado com 3 g de produto comercial contendo monensina sódica. Os tratamentos SBL e SEC não afetaram a fração potencialmente degradável (b) dos nutrientes avaliados da silagem de milho. A monensina sódica reduziu a fração (b) da MS (51,01%) e a degradabilidade potencial da silagem de milho (72,33%). Entre os aditivos estudados, a monensina sódica proporcionou a maior fração não-degradável da FDN (45,57%), reduzindo o desaparecimento desta fração a partir de 48 horas de incubação intra-ruminal. Os diferentes aditivos, nas concentrações estudadas, não proporcionaram melhora na degradabilidade efetiva da MS, PB e FDN da silagem de milho.

Palavras-chave: bactérias liofilizadas, degradabilidade, enzimas celulolíticas, monensina sódica

ABSTRACT

Four bulls fitted with ruminal cannula were used in a 4 x 4 Latin square design to evaluate the effects of different ruminally inoculated additives on the degradation kinetics of DM, CP, and NDF of corn silage (CS). The treatments were: control CS incubated in rumen with no additive; LB - CS incubated in rumen inoculated with five grams of dehydrated and lyophilized ruminal and intestinal bacteria (Ruminobacter amylophilum: 3.0 x 10¹¹ ufc/kg; Fibrobacter succinogenes: 3.0 x 10¹¹ ufc/kg; Succinovibrio dextrinsolvens: 4.4 x 10¹¹ ufc/kg; Bacillus cereus: 3.5 x 10¹¹ ufc/kg; Lactobacillus acidophilus: 3.5 x 10¹¹ ufc/kg and Streptococcus faecium: 3.5 x 10¹¹ ufc/kg); CE - CS incubated in rumen inoculated with 15 grams of cellulolytic enzymes (xylanase; 10%); and SM - CS incubated in rumen inoculated with three milligrams of sodium monensin. The LB and CE treatments did not affect the potentially degradable "b" fraction of CS nutrients. However, the SM treatment reduced the DM "b" fraction (51.01%) and the potential degradability of CS (72.33%). Use of SM resulted in the greatest NDF indigestible fraction reducing NDF disappearance after 48 hours of ruminal incubation. It can be concluded that the different additives did not improve the effective degradability of CS DM, CP, and NDF.

Key Words: cellulolytic enzymes, degradability, lyophilized bacteria, sodium monensin

Introdução

Nos trópicos, a existência de duas estações distintas (águas e seca) determina a abundância na produção de MS em uma época e escassez extrema em outra, o que limita o desempenho do rebanho pela falta de oferta de alimentos na época seca do ano. O armazenamento do excesso de forragem na época das águas para ser utilizado no período da seca constitui-se em alternativa na atividade pecuária. Nessas instâncias, a ensilagem é ferramenta fundamental na conservação de alimentos, principalmente no Brasil, onde a fenação é limitada por variáveis climáticas. Entretanto, o valor nutricional do produto final é função, além das técnicas de ensilagem, da qualidade do material ensilado. Normalmente, a adequação de dietas é feita considerando-se a composição química dos alimentos descrita em tabelas. No caso da silagem de milho, esta estratégia pode conduzir a sérios equívocos, pois a porcentagem de grãos não é constante. Nos diferentes sistemas de produção animal, em confinamento ou não, o principal volumoso utilizado é a silagem de milho, de sorgo ou de gramíneas. A silagem de milho possui boas características nutricionais e seu valor nutricional depende das técnicas de ensilagem, da qualidade do material ensilado e da proporção de grãos (Harrison et al.,1996; Nussio & Manzano, 1999).

A melhoria na utilização de volumosos pelos ruminantes pode ser obtida por meio de tratamentos físicos e químicos (Mpofu & Ndlovu, 1994), de suplementação dietética que atende os requerimentos de microrganismos fibrolíticos (Leng, 1993) e pelo uso de aditivos microbianos que favoreçam a digestão dos componentes fibrosos dos alimentos (Newbold et al., 1995). O uso de aditivos microbianos tem sido objeto de interesse para maximização da degradação da parede celular dos alimentos. Entretanto, os resultados disponíveis na literatura são inconsistentes, em virtude da grande variação no nível de adição, nas espécies de microrganismos, nas dietas e nos tipos de aditivos microbianos utilizados (Martin & Nisbet, 1992). Entre esses aditivos, destacam-se os ionóforos, as enzimas celulolíticas e as bactérias ruminais liofilizadas. A utilização destes suplementos microbianos dietéticos promove melhoria no desempenho produtivo, possivelmente em razão de seus efeitos nos processos digestivos, da degradação da parede celular, da manutenção de níveis adequados de amônia no rúmen e da estabilização do pH ruminal (Huhtanen & Khalili, 1991; Yoon & Stern, 1995; Doreau & Jouany, 1998). Supõe-se ainda que a manipulação de enzimas fibrolíticas aumente a taxa e a extensão da digestão de forragem pelos ruminantes (Forsberg, 1995; Lewis et al., 1996).

Produtos compostos de microbiota ruminal e intestinal desidratada também têm sido estudados. Os microrganismos são mantidos vivos, em estado latente, e, quando adicionados à alimentação, podem proporcionar maior consumo de alimentos e melhor desempenho dos animais. Resultados positivos sobre o desempenho produtivo, o desenvolvimento e a economicidade com a adição de microbiota ruminal foram observados por Miranda et al. (1999) em novilhas leiteiras. Porém, poucas informações estão disponíveis na literatura sobre os efeitos destes aditivos na degradação dos nutrientes, especialmente os efeitos das enzimas fibrolíticas e das bactérias ruminais e intestinais liofilizadas.

Este estudo foi realizado com objetivo de avaliar o efeito da inoculação ruminal com diferentes aditivos sobre a degradação da MS, PB e FDN da silagem de milho no rúmen.

Material e Métodos

O experimento foi realizado no setor de Metabolismo Animal do Departamento de Zootecnia da Universidade Estadual de Londrina (UEL). Para determinação da degradação da MS, PB e FDN da silagem de milho, utilizaram-se quatro bovinos holandeses (machos castrados) fistulados no rúmen, pesando em média 700 kg. Os animais foram mantidos em pastagem de coastcross e receberam suplementação com silagem de milho (25,0 kg/animal/dia) durante todo o período experimental. O delineamento experimental utilizado foi o quadrado latino 4 x 4, com quatro animais, quatro períodos de incubação e quatro tratamentos. Para cada período experimental, foram utilizados dez dias de adaptação e seis para incubação, totalizando 16 dias em cada período experimental. Os produtos comerciais contendo os aditivos foram inoculados diariamente, nas dosagens indicadas pelos fabricantes, diretamente no rúmen, através da cânula ruminal.

Foram utilizados os seguintes tratamentos: SCL - silagem de milho em ambiente ruminal sem inoculação de aditivo; SBL - silagem de milho em ambiente ruminal inoculado com 5 g de produto comercial contendo bactérias ruminais e intestinais desidratadas e liofilizadas (Ruminobacter amylophilum: 3,0 x 10¹¹ ufc/kg; Fibrobacter succinogenes: 3,0 x 10¹¹ ufc/kg; Succinovibrio dextrinsolvens: 4,4 x 10¹¹ ufc/kg_;Bacillus cereus: 3,5 x 10¹¹ ufc/kg; Lactobacillus acidophilus: 3,5 x 10¹¹ ufc/kg; e Streptococcus faecium: 3,5 x 10¹¹ ufc/kg); SEC - silagem de milho em ambiente ruminal inoculado com 15 g de produto comercial contendo enzimas celulolíticas (xilanase, 10%); SMS - silagem de milho em ambiente ruminal inoculado com 3 g de produto comercial contendo monensina sódica (10%).

As amostras de silagem de milho para compor os diferentes tratamentos foram secas em estufa de circulação forçada a 55 + 5°C por 48 horas e moídas em peneiras de 5 mm. As amostras dos diferentes tratamentos foram pesadas, acondicionadas (aproximadamente 7 g de MS) em sacos de náilon (4 x 7 cm) com abertura de 50 mm e incubadas na parte ventral do rúmen de cada animal durante 0, 6, 12, 24, 48, 72, 96 e 144 horas.

Depois de cada período de incubação, os sacos foram lavados em água corrente e submetidos à secagem em estufa de 55ºC por um período de 24 horas. Finalmente, os sacos foram colocados em dessecador até o completo resfriamento, sendo pesados novamente. Os sacos referentes ao tempo zero utilizados para determinação da fração solúvel foram lavados em água corrente e, posteriormente, foram submetidos aos mesmos procedimentos adotados para os demais tempos. Os resíduos remanescentes nos sacos foram analisados quanto aos teores MS, PB e FDN, em porcentagem, obtidos pela diferença de peso de cada componente antes e após a incubação ruminal.

Os teores de MS, PB e FDN da silagem de milho e dos conteúdos residuais de cada tempo de incubação foram analisados no Laboratório de Nutrição Animal da Universidade Federal do Paraná utilizando-se um equipamento de espectrofotometria de refletância no infravermelho proximal (NIRS), marca Berstorp Analytical Company, modelo 4500. As análises foram realizadas com base na utilização de curvas espectrais dos materiais analisados, cujos espectros foram obtidos por meio de radiações das amostras no infravermelho proximal, entre comprimento de onda de 1.300 a 2.400 nm (AOAC, 1990).

A silagem de milho utilizada na alimentação dos animais apresentou 32,50% de MS; 93,90% de MO; 8,00% de PB e 46,30% de FDN, em base seca.

Os dados obtidos nos diferentes tempos de incubação (variável independente) para MS e PB foram ajustados para uma regressão não-linear pelo método de Gauss-Newton, contido no pacote ocupacional SAEG - Sistema de Analises Estatísticas e Genéticas (UFV, 1988), conforme a equação proposta por Orskov & Mcdonald (1979): Y = a+b(1-e^-ct), em que: Y = degradação acumulada do componente nutritivo analisado, após o tempo t; a = intercepto de curva de degradação quando t = 0, que corresponde à fração solúvel em água do componente nutritivo analisado; b = potencial da degradação da fração insolúvel em água do componente nutritivo analisado; a+b = degradação potencial do componente nutritivo analisado quando o tempo não é fator limitante; c = taxa de degradação por ação fermentativa de b; t = tempo de incubação.

Depois de calculados, os coeficientes a, b e c foram aplicados à equação proposta por Orskov & Mcdonald (1979): P = a+bxc / c+k, em que: P = degradação ruminal efetiva do componente nutritivo analisado; k = taxa de passagem do alimento.

Assumiu-se uma taxa de passagem da digesta para o duodeno de 5%/hora, conforme sugerido pelo AFRC (1993).

Para o estudo da cinética de degradação de FDN, utilizou-se o modelo assintótico exponencial decrescente de primeira ordem proposto por Mertens (1993):

Y= b* exp (-c* t) + I, em que: Y é o resíduo no tempo t; b, a fração potencialmente degradável; c, a taxa de degradação; t equivale aos tempos de incubação; e I, a fração não-degradável.

Os dados obtidos de degradação da MS, PB e FDN foram submetidos à análise de variância (Anova), conforme o seguinte modelo matemático:

em que: Y_ijk = degradação potencial e efetiva dos componentes da silagem de milho no período i, no animal j, no tratamento k; µ = média geral; P_i = efeito do período i (i = 1, 2, 3, 4); A_j = efeito do animal j (j = 1, 2, 3, 4); T_k = efeito do tratamento k (k = T₀, T₁, T₂, T₃); e e_ijk = erro aleatório associado a cada observação.

As diferenças entre médias foram comparadas pelo teste Tukey a 5% utilizando-se o pacote computacional SAS (2001).

Resultados e Discussão

Os valores da fração solúvel (a) e potencialmente degradável (b), da taxa de degradação da fração potencialmente degradável (c), das degradabilidades potencial (DP) e efetiva (DE) da MS e PB da silagem de milho com diferentes aditivos alimentares estão na Tabela 1. A fração a da MS foi de 21,97%, próximo ao valor observado por Rossi Jr. et al. (1997), que registraram 20,02%.

A fração b da MS do tratamento controle (SCL) apresentou valor de 54,64%, similar aos observados por Martins et al. (1999) e Rossi Jr. et al. (1997), de 54,80 e 56,06%, respectivamente. Os aditivos microbianos, nas concentrações utilizadas, nos tratamentos SBL e SEC não proporcionaram diferença (P>0,05) na fração b da MS quando comparados ao tratamento SCL. No entanto, a fração b da MS do tratamento SMS diferiu (P<0,05) da obtida nos demais tratamentos, sugerindo que a monensina sódica interferiu negativamente na atividade microbiana ruminal, conforme descrito por Slyter (1976) e Forsberg (1995), reduzindo a DP da MS.

A DP da MS observada no tratamento SEC não diferiu (P>0,05) da obtida no tratamento SCL (Tabela 1) e foi inferior aos valores observados por Beauchemin et al. (2002), que avaliaram a DP da MS da silagem de milho, in vitro, adicionada de produtos contendo enzimas fibrolíticas. Esses autores verificaram incrementos de 5,6 a 10,9% na DP em relação ao tratamento controle. Não foram detectadas diferenças significativas (P>0,05) para degradação efetiva da MS entre os tratamentos experimentais. Provavelmente, a ação da monensina sódica ou sua concentração não foram suficientes para proporcionar diferença na taxa de degradação (c), visto que a taxa de passagem foi constante entre os tratamentos.

As taxas de degradação (c) da MS e PB não diferiram entre os tratamentos, indicando que os aditivos avaliados não interferiram na velocidade de degradação da silagem de milho (Tabela 1). As taxas de degradação (c) da MS e PB do tratamento controle foram semelhantes às observadas por Rossi Jr. et al. (1997), que registraram valores de 2,96 e 3,32%/h, respectivamente, para MS e PB.

Os valores da fração potencialmente degradável (b), da taxa de degradação da fração potencialmente degradável (c) e da fração não-degradável ou resíduo indigerido (I) da FDN da silagem de milho com diferentes aditivos alimentares podem ser observados na Tabela 2. Não foram registradas diferenças (P>0,05) para a fração (b), a taxa de degradação (c), a fração I e a degradação efetiva (DE) de FDN dos tratamentos experimentais. Os valores de b, c e I obtidos para FDN no tratamento controle, sem aditivo (SCL), foram de 57,83%; 2,0%/h; e 36,16%, respectivamente, semelhantes aos observados por Malafaia et al. (1998) para FDN da silagem de milho, de 58,4%; 2,3%/h; e 43,1%, respectivamente.

As taxas de degradação da fração (b) (c%/h) para FDN da silagem de milho dos diferentes tratamentos não diferiram estatisticamente entre si, apresentando valores de 1,5 a 2,1%/h (Tabela 2). Estes resultados indicaram que os aditivos avaliados não interferiram na velocidade de degradação da FDN da silagem de milho. Segundo Wilson et al. (1989), a taxa de fermentação da fração potencialmente degradável influencia o consumo de MS, pois, se os alimentos forem degradados lentamente no rúmen, ocorre aumento do efeito de repleção ruminal. Da mesma forma, a fração I influencia o consumo de MS, em decorrência do espaço ocupado no rúmen. A fração I para FDN foi crescente nos tratamentos SBL, SEC, SCL e SMS. Observou-se que a fração I da FDN no tratamento SBL (29,46%) diferiu (P<0,05) em relação à do tratamento SMS (45,57%). No tratamento SBL, observou-se tendência de o desaparecimento da FDN ser mais lento que nos demais tratamentos até 48 horas de incubação, semelhante ao tratamento SMS. Após este tempo, os desaparecimentos de FDN foram semelhantes para todos os tratamentos, com exceção do tratamento SMS.

A importância da adesão das bactérias celulolíticas à parede celular para que ocorra a degradação da FDN tem sido descrita em diversos trabalhos (Kudo et al., 1987; Morris & Cole, 1987; Cheng et al., 1991). Esta adesão pode estar sujeita ao processo de adaptação (Mcallister et al., 1994). Roger et al. (1990) demonstraram a perda de capacidade de adesão das Fibrobacter succinogenes à celulose em cultivos sucessivos em meio de celobiose como único substrato.

O tratamento SMS permaneceu com menores níveis de desaparecimento da FDN após 48 horas de incubação intra-ruminal, o que pode estar relacionado à interferência da monensina na atividade degradativa de bactérias proteolíticas (Slyter, 1976) ou à ação do aditivo reduzindo a concentração de amoníaco (Newbold et al., 1990) e, conseqüentemente, inibindo a atividade das bactérias fibrolíticas. Estas bactérias requerem amoníaco, ácidos graxos ramificados, vitaminas e minerais para seu crescimento e sua ótima atividade fibrolítica (Scott & Dehority, 1965).

Conclusões

Os diferentes aditivos utilizados para adaptação do ambiente ruminal não influenciaram a degradação efetiva da MS e da PB da silagem de milho.

A degradação efetiva da FDN da silagem de milho incubada em ambiente ruminal inoculado com monensina sódica foi menor que em ambiente ruminal inoculado ou não com bactérias ruminais liofilizadas ou enzimas celulolíticas.

Literatura Citada

Recebido: 07/06/05

Aprovado: 11/07/06

Projeto financiado pelo CNPq.

Correspondências devem ser enviadas para: [e-mail]

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1

Parte da dissertação de Mestrado do primeiro autor.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  29 Jan 2007
• Data do Fascículo
  Dez 2006

Histórico

• Aceito
  11 Jul 2006
• Recebido
  07 Jun 2005