Strategies to enhance corn utilization in dairy cows
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Universidade Federal de Viçosa
Abstract
Corn grain is the primary energy source in dairy cow diets, but its digestibility is influenced by processing and preservation methods. The main processing methods include grinding, rolling, and steam flaking, with the latter being a thermal treatment. Ensiling also affects starch digestibility, with the impact dependent on fermentation duration. Additionally, the maturity stage at harvest influences starch availability, which is higher in grains harvested at greater moisture due to reduced complexation with zein proteins. To ensure silage quality, ensiling high-moisture corn or rehydrating dry grains requires the use of additives and/or inoculants. Given this context, this study aimed to evaluate, in three stages, the effects of processing and ensiling duration on dry matter intake (DMI), ruminal fermentation, and productive performance in dairy cows. In the first stage, three treatments were compared: ensiled rolled high-moisture corn, finely ground dry corn, and ensiled rehydrated corn. Higher DMI was observed for high-moisture corn compared to dry ground corn, with rehydrated corn showing intermediate values. Ruminal digestibility was similar among treatments, as was total tract digestibility, except for protein digestibility, which was higher for ensiled treatments compared to dry ground corn. Ruminal volatile fatty acid (VFA) proportions did not differ among treatments. However, ruminal ammonia tended to be lower for dry ground corn. Regarding production parameters, a trend was observed for greater milk yield and energy-corrected milk (ECM) in cows fed high-moisture corn compared to dry ground corn. Fat yield was also higher for high-moisture corn than for dry corn. Urea excretion was greater for ensiled treatments compared to dry ground corn. Among blood metabolites, only non- esterified fatty acids (NEFA) differed, with higher values for ensiled treatments than for dry ground corn. The results indicated similarities among treatments for most response variables, with a slight advantage for ensiled rolled high-moisture corn in terms of productive performance. In the second stage, the effects of ensiling duration and the addition of a propionic acid-based chemical additive on silage quality and ruminal degradability were investigated. Ensiling periods of 180 days or longer improved digestibility and silage quality parameters. Furthermore, the propionic acid- based additive at 0.25% of dry matter (DM) did not provide additional benefits compared to the 0.5% DM dosage. Conversely, increasing the additive dosage reduced ruminal degradability of high- moisture corn. Finally, in the third stage, a meta-regression was conducted using literature data on different corn processing methods and their effects on dairy cows. The results indicated that dry ground corn, compared to other processing methods, may impair ruminal fermentation and starch digestibility, leading to lower productive performance. However, particle size effects on these parameters should be considered before partially or completely replacing this type of corn with alternatives. In contrast, ensiled high-moisture corn reduced DMI and negatively affected ruminal pH but did not compromise milk yield or total solids synthesis, suggesting the need for dietary formulation adjustments to mitigate its impacts on ruminal health and potential production issues. The findings of this study enhance the understanding of the effects of corn processing and ensiling on dairy cow performance. Keywords: Additive; Corn grain; Dairy cows; Degradability; Digestibility; Ensiling; Meta-regression; Production.
O milho grão é a principal fonte energética nas dietas de vacas leiteiras, mas sua digestibilidade é influenciada pelo processamento e método de conservação. Os principais processamentos incluem moagem, laminação e floculação, sendo esta última um método térmico. A ensilagem também afeta a digestibilidade do amido, com impacto dependente do tempo de fermentação. Além disso, o estádio de maturação na colheita influencia a disponibilidade de amido, sendo maior em grãos colhidos com maior umidade devido à menor complexação com as proteínas zeínas. Para garantir a qualidade da silagem, a ensilagem do milho úmido ou a reidratação de grãos secos requerem o uso de aditivos e/ou inoculantes. Diante disso, este estudo teve como objetivo avaliar, em três etapas, os efeitos do processamento e do tempo de ensilagem sobre o consumo de matéria seca, a fermentação ruminal e o desempenho produtivo de vacas leiteiras. Na primeira etapa, foram comparados três tratamentos: milho úmido laminado ensilado, milho seco moído finamente e milho reidratado ensilado. Foi observado maior consumo de matéria seca para milho úmido em relação a milho seco moído, com reidratado ficando com valores intermediários. As digestibilidades ruminais foram similares entre os tratamentos, assim como as digestibilidades do trato total, com exceção da digestibilidade da proteína, que foi maior para os tratamentos ensilados comparado ao milho seco e moído. As proporções dos ácidos graxos voláteis ruminais foram similares entre os tratamentos. Já para amônia ruminal houve uma tendência de menor concentração para o milho seco moído. Relativo aos quesitos de produção, tendência foi observada para maiores produções de leite e de leite corrigido para energia para o milho úmido em relação ao milho seco moído. Foi também observada maior produção de gordura para o tratamento de milho úmido em relação ao milho seco. A excreção de ureia foi maior para os tratamentos ensilados comparativamente ao milho seco moído. Com relação aos metabolitos sanguíneos, o único a apresentar diferença foi o NEFA, maiores valores para os tratamentos ensilados comparado ao milho seco moído. Os resultados indicaram semelhança entre os tratamentos para as principais variáveis de resposta, com uma leve vantagem para o milho úmido laminado ensilado em termos de desempenho produtivo. Na segunda etapa, investigou-se o efeito do tempo de ensilagem e da adição de um aditivo químico à base de ácido propiônico sobre a qualidade da silagem e a degradabilidade ruminal. Observou-se que períodos de ensilagem iguais ou superiores a 180 dias melhoraram a digestibilidade e os parâmetros de qualidade da silagem. Além disso, a dose do aditivo a base de ácido propiônico na dosagem de 0.25% da matéria seca não apresentou benefícios adicionais quando comparada à dose de 0.5% da matéria seca. Pelo contrário, o aumento da dose do aditivo reduziu a degradabilidade ruminal do milho úmido. Por fim, na terceira etapa, foi conduzida uma meta-regressão com dados da literatura sobre diferentes tipos de processamento do milho e seus efeitos sobre vacas leiteiras. Os resultados indicaram que o milho seco moído, em comparação a outros métodos de processamento, pode comprometer a fermentação ruminal e a digestibilidade do amido, resultando em menor desempenho produtivo, contudo é importante considerar o efeito de tamanho de partícula sobre esses parâmetros antes da substituição parcial ou completa desse tipo de milho por outro. Em contrapartida, o milho úmido ensilado reduziu o consumo de matéria seca e afetou negativamente o pH ruminal, mas não prejudicou a produção de leite e a síntese de sólidos totais, o que sugere a necessidade de ajustes na formulação da dieta para mitigar seus impactos sobre a saúde ruminal, e possíveis problemas na produção. Os achados deste estudo contribuem para a compreensão dos efeitos do processamento e da ensilagem do milho sobre o desempenho de vacas leiteiras. Palavras-chave: Aditivo; Degradabilidade; Digestibilidade; Ensilagem; Meta-regressão; Milho grão; Produção; Vacas leiteiras.
O milho grão é a principal fonte energética nas dietas de vacas leiteiras, mas sua digestibilidade é influenciada pelo processamento e método de conservação. Os principais processamentos incluem moagem, laminação e floculação, sendo esta última um método térmico. A ensilagem também afeta a digestibilidade do amido, com impacto dependente do tempo de fermentação. Além disso, o estádio de maturação na colheita influencia a disponibilidade de amido, sendo maior em grãos colhidos com maior umidade devido à menor complexação com as proteínas zeínas. Para garantir a qualidade da silagem, a ensilagem do milho úmido ou a reidratação de grãos secos requerem o uso de aditivos e/ou inoculantes. Diante disso, este estudo teve como objetivo avaliar, em três etapas, os efeitos do processamento e do tempo de ensilagem sobre o consumo de matéria seca, a fermentação ruminal e o desempenho produtivo de vacas leiteiras. Na primeira etapa, foram comparados três tratamentos: milho úmido laminado ensilado, milho seco moído finamente e milho reidratado ensilado. Foi observado maior consumo de matéria seca para milho úmido em relação a milho seco moído, com reidratado ficando com valores intermediários. As digestibilidades ruminais foram similares entre os tratamentos, assim como as digestibilidades do trato total, com exceção da digestibilidade da proteína, que foi maior para os tratamentos ensilados comparado ao milho seco e moído. As proporções dos ácidos graxos voláteis ruminais foram similares entre os tratamentos. Já para amônia ruminal houve uma tendência de menor concentração para o milho seco moído. Relativo aos quesitos de produção, tendência foi observada para maiores produções de leite e de leite corrigido para energia para o milho úmido em relação ao milho seco moído. Foi também observada maior produção de gordura para o tratamento de milho úmido em relação ao milho seco. A excreção de ureia foi maior para os tratamentos ensilados comparativamente ao milho seco moído. Com relação aos metabolitos sanguíneos, o único a apresentar diferença foi o NEFA, maiores valores para os tratamentos ensilados comparado ao milho seco moído. Os resultados indicaram semelhança entre os tratamentos para as principais variáveis de resposta, com uma leve vantagem para o milho úmido laminado ensilado em termos de desempenho produtivo. Na segunda etapa, investigou-se o efeito do tempo de ensilagem e da adição de um aditivo químico à base de ácido propiônico sobre a qualidade da silagem e a degradabilidade ruminal. Observou-se que períodos de ensilagem iguais ou superiores a 180 dias melhoraram a digestibilidade e os parâmetros de qualidade da silagem. Além disso, a dose do aditivo a base de ácido propiônico na dosagem de 0.25% da matéria seca não apresentou benefícios adicionais quando comparada à dose de 0.5% da matéria seca. Pelo contrário, o aumento da dose do aditivo reduziu a degradabilidade ruminal do milho úmido. Por fim, na terceira etapa, foi conduzida uma meta-regressão com dados da literatura sobre diferentes tipos de processamento do milho e seus efeitos sobre vacas leiteiras. Os resultados indicaram que o milho seco moído, em comparação a outros métodos de processamento, pode comprometer a fermentação ruminal e a digestibilidade do amido, resultando em menor desempenho produtivo, contudo é importante considerar o efeito de tamanho de partícula sobre esses parâmetros antes da substituição parcial ou completa desse tipo de milho por outro. Em contrapartida, o milho úmido ensilado reduziu o consumo de matéria seca e afetou negativamente o pH ruminal, mas não prejudicou a produção de leite e a síntese de sólidos totais, o que sugere a necessidade de ajustes na formulação da dieta para mitigar seus impactos sobre a saúde ruminal, e possíveis problemas na produção. Os achados deste estudo contribuem para a compreensão dos efeitos do processamento e da ensilagem do milho sobre o desempenho de vacas leiteiras. Palavras-chave: Aditivo; Degradabilidade; Digestibilidade; Ensilagem; Meta-regressão; Milho grão; Produção; Vacas leiteiras.
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Citation
MARTINS, Bernardo Magalhães. Strategies to enhance corn utilization in dairy cows. 2025. 141 f. Tese (Doutorado em Zootecnia) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2025.