Avaliação de alimentos para ruminantes por intermédio de métodos in vivo e in vitro - Cabral, Luciano da Silva (Universidade Federal de Viçosa, 2002)
O presente trabalho teve os seguintes objetivos: (1) determinar as alterações na composição químico-bromatológica e nas frações protéicas e de carboidratos, determinar as taxas de digestão das frações de carboidratos e avaliar o valor nutricional de silagens de milho e de sorgo, com diferentes proporções de grãos e panículas, respectivamente, por meio da técnica de produção de gases e da digestibilidade in vitro da matéria seca e, estimar o teor em nutrientes digestíveis totais (NDT); (2) determinar o consumo e a digestibilidade aparente total e parcial dos nutrientes em bovinos alimentados com dietas à base de silagens de milho e de capim-elefante e feno de capim tifton-85; (3) determinar a eficiência microbiana e parâmetros ruminais em bovinos alimentados com dietas à base de silagens de milho e de capim-elefante e feno de capim tifton-85; (4) determinar as taxas de digestão das frações protéicas e de carboidratos para as silagens de milho e de capim-elefante, o feno de capim tifton-85 e o farelo de soja; (5) validar as estimativas relativas à digestão total da matéria seca, à digestão ruminal dos carboidratos totais, digestão total e ruminal dos carboidratos fibrosos e do fluxo de compostos nitrogenados (N) microbianos no abomaso pela utilização da técnica de produção de gases e (6) determinar a digestibilidade e a excreção fecal em bovinos por intermédio de indicadores internos e externos. As silagens de milho e de sorgo foram confeccionadas em silos de PVC com proporções de zero, 15, 30, 45 e 60% de grãos e, zero, 20, 40, 60, 80 e 100% de panículas, respectivamente. Foram determinados nas silagens de milho e sorgo, bem como nos alimentos avaliados na experimentação in vivo, os teores de matéria seca (MS), proteína bruta (PB), extrato etéreo (EE), matéria mineral (MM), carboidratos totais (CT), fibra em detergente neutro (FDN), FDN corrigida para cinzas e proteínas (FDNcp), lignina, compostos nitrogenados não protéicos (NNP), proteína solúvel em detergente neutro (B1+B2), nitrogênio insolúvel nos detergentes neutro (NIDN) e ácido (NIDA), carboidratos não fibrosos (CNF), FDN potencialmente digestível (fração B2) e indigestível (fração C). As taxas de digestão das frações dos carboidratos foram estimadas por intermédio da técnica de produção de gás in vitro, a digestibilidade in vitro da matéria seca por meio da técnica de dois estágios, o NDT por meio das equações do NRC (2001) e, as taxas de digestão das frações protéicas dos alimentos utilizados na experimentação in vivo foram estimadas pela incubação com proteases ruminais. A experimentação in vivo foi realizada por meio da utilização de seis bovinos, fistulados no rúmen e abomaso, distribuídos em delineamento em quadrado latino 3x3 duplo, para avaliação de dietas à base de silagens de silagem de milho e de capim-elefante e feno de capim tifton-85, as quais foram suplementadas com 10% de farelo de soja. Cada período experimental constou de 18 dias, sendo os 10 primeiros destinados à adaptação dos animais às dietas, seis dias para determinação do consumo e digestibilidade aparente total e parcial dos nutrientes, onde foram coletadas amostras de sobras, digesta abomasal e de fezes; no 17 0 dia foi determinado pH ruminal e coletadas amostras de fluido ruminal antes da alimentação e 2, 4 e 8 horas após, para a determinação da concentração N-NH 3 ; e no último dia de cada período, foi coletado conteúdo ruminal para isolamento e determinação da composição microbiana. A excreção fecal e o fluxo de matéria seca no abomaso foram determinados pela utilização da FDN indigestível (FDNI) como indicador, a qual foi determinada nas amostras dos alimentos, sobras, fezes e de digesta abomasal e, o fluxo de compostos microbianos no abomaso foi determinado pela utilização das bases purinas como indicador microbiano. Para avaliação da FDN indigestível (FDNI), da fibra em detergente ácido indigestível (FDAI) e do cromo como indicadores da excreção fecal e da digestibilidade aparente, a FDNI e a FDAI foram determinadas in vitro após 144 horas de incubação, tendo como referência, a coleta total, realizada durante três dias nos dois últimos períodos do experimento. Os dados relativos às silagens de milho e sorgo com diferentes proporções de grãos e panículas, respectivamente, foram avaliados por meio de análise de regressão; os dados de consumo, digestibilidade aparente total e parcial dos nutrientes e eficiência microbiana foram avaliados por meio de análise de variância; os dados relativos ao pH e à concentração de N-NH 3 ruminal foram analisados pelo esquema de parcelas subdivididas, tendo nas subparcelas o tempo de coleta; a validação das predições relativas à degradação ruminal dos carboidratos totais, da digestão total da matéria seca, da digestão total e ruminal dos carboidratos fibrosos e do fluxo de compostos nitrogenados microbianos no abomaso, obtidos por intermédio das estimativas oriundas da técnica de produção de gases, foi feita pela regressão dos valores preditos sobre os observados, sendo as estimativas dos parâmetros da regressão β 0 e β 1 testados de modo a identificar se as estimativas foram subestimadas ou superestimadas, por intermédio de análise de regressão linear simples; a comparação dos indicadores foi feita por meio de análise de regressão dos valores preditos sobre os observados e análise de variância pelo teste de Dunnett. O acréscimo de grãos à silagem de milho aumentou linearmente a MST, PB e CNF e, reduziu a MM, FDN, FDA e lignina. O NNP e as frações B 3 e C da PB da silagem de milho variaram de 34,04 a 54,62%, de 6,63 a 2,61 e de 7,83 a 1,32% da PB. Os teores dos CNF e das frações B 2 e C dos carboidratos totais foram influenciados linearmente pela adição de grãos à silagem de milho, as quais variaram de 153,55 a 585,10, 489,57 a 203,29 e de 233,50 a 85,51 g/kg de MS, respectivamente. As taxas de digestão dos CNF e da fração B 2 foram quadraticamente afetadas, apresentando valores máximos de 0,2723 e 0,02771 h - , para as silagens com 40,08 e 14,57% de grãos, respectivamente. O volume final de gás, a DIVMS e o NDT aumentaram linearmente em função da porcentagem de grãos à silagem de milho, os quais variaram de de 20,03 a 28,47 ximL, de 62,19 a 83,21% e de 56,08 a 81,40%, respectivamente. O acréscimo de panículas à silagem de sorgo aumentou linearmente os teores de MS, PB, CNF, EE e lignina e reduziu os teores de MM e FDN. O NNP e as frações B1+B2, B 3 e C variaram de 9,19 a 21,24, de 67,63 a 75,98, de 3,85 a 6,09 e de 5,09 a 10,98% do N total. Os teores dos CNF aumentaram linearmente e da fração B 2 dos carboidratos totais foram reduzidos pela adição de panículas à silagem de sorgo, os quais variaram de 208,18 a 564,07 e de 381,29 a zero g/kg de MS, respectivamente. As taxas de digestão dos CNF e da fração B 2 variaram de 0,1358 a 0,1563h- 1 e de 0,0247 a 0,0294 h- 1 . O volume final de gás não foi influenciado pela adição de panículas, variando de 23,09 a 25,26 mL e, a DIVMS máxima de 69,52% foi obtida com 60,10% de panículas. Embora o NDT estimado tenha aumentado linearmente com o acréscimo de panículas, considerando a não alteração da produção de gás e o comportamento quadrático da DIVMS, pode-se inferir que a utilização destas estimativas não parecem ser adequadas. Na experimentação in vivo, embora as dietas à base de silagem de milho e de feno de capim tifton-85 não tenham apresentando diferenças quanto à ingestão de matéria seca, a primeira permitiu maior ingestão de nutrientes digestíveis totais. A dieta de feno de capim tifton-85 apresentou maior consumo de FDN (4,52 kg/dia), enquanto a dieta de silagem de milho resultou em maior ingestão de carboidratos não fibrosos (1,95 kg/dia). A dieta de silagem de milho apresentou maior digestão aparente total da matéria seca (66,3%), da matéria orgânica (68,9%), da fibra em detergente neutro (55,7%) e dos carboidratos totais (68,2%). O rúmen foi o principal local de digestão dos carboidratos totais e da FDN para todas as dietas. Foi verificada uma relação inversa entre a digestibilidade total da matéria seca e a ingestão de FDNI e, desta forma, pode-se inferir que essa fração possa ser utilizada na estimação da digestibilidade de gramíneas tropicais. As dietas à base de silagem de milho e feno de capim tifton- 85 proporcionaram maior fluxo de compostos nitrogenados no abomaso. As bactérias isoladas do rúmen apresentaram em média 8,89% de N total e 18,40 para a relação N-RNA:N-total. A dieta à base de silagem de milho proporcionou maior degradação ruminal da matéria orgânica (2,96 kg/dia) e dos carboidratos totais (3,07 kg/dia) e maior fluxo de massa microbiana no abomaso (788,28 g/dia). As dietas à base de feno de capim tifton-85 e de silagem de capim- elefante apresentaram maior eficiência microbiana, cujos valores foram 28,10 e 30,39 g de N microbiano/kg de carboidratos degradados no rúmen. A dieta à base de silagem de milho proporcionou menores concentrações de N-NH 3 e pH ruminal em função do tempo após a alimentação o que, possivelmente, afetou negativamente a eficiência microbiana. As silagens de milho e de capim-elefante destacaram-se pela maior proporção dos seus compostos nitrogenados (N) na forma de NNP, o feno de capim tifton-85 destacou-se pela elevada proporção de PSDN e de fração B3 e, o farelo de soja pela elevada proporção de PSDN (B1+B2). Quanto às frações dos carboidratos (% dos CT), a silagem de milho e o farelo de soja destacaram-se pela elevada proporção de CNF (37,05 e 75,75%), e o feno de capim tifton-85 e a silagem de capim-elefante pelo elevado teor das frações B2 (51,20 e 51,70%) e C (41,77 e 33,56%). As taxas de digestão das frações PSDN (B1+B2) e B3 da PB variaram de 0,0469 a 0,1512 h -1 para o farelo de soja e silagem de capim-elefante e de 0,0081 a 0,0757 h -1 para o feno de capim tifton-85 e silagem de capim-elefante, respectivamente. As taxas de digestão estimadas para os CNF e a fração B2 variaram de 0,1294 a 0,1905 h -1 e de 0,0254 a 0,0300 h -1 para o feno de capim tifton-85 e a silagem de milho, respectivamente. As estimativas foram acuradas na predição da digestão ruminal dos carboidratos totais, da digestão total e ruminal dos carboidratos fibrosos e do fluxo de N microbiano no abomaso. A digestão aparente total da matéria seca também foi acuradamente predita pela diferença entre o gás da dieta e das fezes. A excreção fecal e a digestibilidade aparente da matéria seca foram acuradamente preditas a partir do cromo e da FDNI, entretanto, com a utilização da FDAI, houve subestimação da digestibilidade e superestimação da excreção fecal para a dieta contendo feno de capim tifton-85.

The present work had the following objectives: (1) to determine the chemical composition and protein and carbohydrates fractions alteration, to determine the digestion rate of carbohydrate fractions and to evaluate the nutritional value of corn and sorghum silages with different grains and steam+leaf/head proportions, respectively, by in vitro gas production technique and in vitro dry matter digestibility and to estimate the content of total digestible nutrients (TDN); (2) to determine the intake and the total apparent and partial digestibility of nutrients in cattle fed diets based on corn silage, tifton-85 bermudagrass hay and elephant-grass silage; (3) to determine the microbial efficiency and ruminal parameters of cattle fed diets based with corn silage, tifton-85 bermudagrass hay and elephant-grass silage; (4) to determine the digestion rates of protein and carbohydrates fractions for the corn silage, the tifton-85 bermudagrass hay, elephant-grass silage and soybean meal; (5) to validate the estimates of total dry matter digestion, ruminal digestion of total carbohydrate, total and ruminal digestion of fiber carbohydrates and microbial nitrogen compounds in the abomasum by the gas production technique and (6) to determine the digestibility and faecal excretion in cattle by internal and external markers. The corn and sorghum silages were done in silos of PVC with zero, 15, xiv30, 45 and 60% of grains and zero, 20, 40, 60, 80 and 100% of steam+leaf/head, respectively. The content of dry matter (DM), crude protein (CP), ether extract (EE), ash, total carbohydrates (TC), neutral detergent fiber (NDF), NDF corrected for ash and protein (NDFcp), lignin, non-protein nitrogen compounds (NPN), neutral detergent soluble protein (NDSP), neutral and acid detergent insoluble protein (NDIN and ADIN), non fiber carbohydrates, potentialy digestible (B2) and indigestible (C) NDF were determined in corn and sorghum silages, as well in the feeds evaluated in in vivo experimentation. The digestion rate of carbohydrate fractions were estimated by in vitro gas production technique, the in vitro dry matter digestibility (IVDMD) by two-stage technique, the TDN by NRC (2001) equations and the digestion rate of protein fractions of feeds utilized in the in vivo experimentation by ruminal proteases incubation. The in vivo experimentation was realized by utilization of six rumen and abomasum fistulated cattle arranged in a double 3x3 latin square, in order to evaluate diets based on corn silage, tifton-85 bermudagrass hay and elephant-grass silage supplemented with 10% of soybean meal (in dry matter). Each experimental period had duration of 18 days, in which the 10 first days were destinated for animal adaptation to the diets, the next six days for determination of intake and apparent total and partial digestibilities of nutrients by collection of orts, abomasal digesta and faecal samples; in 17th day for determination of ruminal pH and samples collection of ruminal fluid before and 2, 4 and 8 hours after feeding for N-NH 3 concentration determination; and in the 18th day of each period for collection of ruminal content for isolation and microbial composition determination. The fecal excretion and the dry matter flow in the abomasum were determined by the utilization of indigestible NDF (INDF) as marker, being determined in samples of feeds, orts, faeces and abomasal digesta, and the microbial compounds flow in the abomasum was determined by utilization of purinas as microbial marker. For evaluation of INDF, IADF and chrome as markers of faecal excretion and apparent digestibility, the INDF and IADF were determined in vitro after 144 hours of incubation, having as reference the total collection, realized during three days in the last two periods. The data related to xvcorn and sorghum silage with different grains and steam+leaf/proportions were evaluated by regression analysis; the intake, total apparent and partial digestibilities of nutrients and microbial efficiency were evaluated by variance analysis; the data related to pH and ruminal N-NH 3 concentration were evaluated by split plot design, with time of sampling as subplot; the validation of preditions related to total carbohydrates ruminal degradation, total dry matter digestion, total and ruminal digestion of fiber carbohydrates and microbial nitrogen compounds flow in the abomasum obtained by estimatives from in vitro gas production technique was realized by regression of predicted values over the observed values. The estimative of the regression parameters β 0 and β 1 were tested for identifying if the estimatives were under or overestimated by analysis of simple linear regression. The comparation of markers was realized by regression analysis of predicted values over the observed values and by variance analysis using Dunnett test. The addition of grains in the corn silage increased linearly the total DM, CP and NFC and reduced the ash, NDF, ADF and lignin. The NPN and the B3 and C protein fractions of corn silage ranged from 34.04 to 54.62%, from 6.63 to 2.61 and from 7.83 to 1.32% of CP. The content of NFC and of B2 and C fractions of TC were linearly influenced by grains addition in the corn silage, that ranged from 153.55 to 585.10, from 489.57 to 203.29 and from 233.50 to 85.51g/kg of DM, respectively, for silage with zero and 60% of grains. The digestion rates of NFC and B2 fraction of TC were quadraticaly affected, presenting maximum values of 0.2723 and 0.02771 h -1 , for corn silage with 40.08 and 14.57% of grains, respectively. The total gas production, IVDMD and estimated TDN linearly increased in function of grains porcentage in the corn silage, that ranged from 20.03 to 28.47 mL, from 62.19 to 83.21% and from 56.08 to 81.40%, respectively. The addition of steam+leaf/head in the sorghum silage increased linearly the amounts of DM, CP, NFC, EE and lignin and reduced the ash and NDF. The NPN and B1+B2, B3 and C nitrogen fractions ranged from 9.19 to 21.24, from 67.63 to 75.98, from 3.85 to 6.09 and from 5.09 to 10.98% of total N. The contents of NFC increased linearly and of B 2 fraction of total carbohydrates reduced by addition of steam+leaf/head in sorghum silage, xvithat ranged from 208.18 to 564.07 and from 381.29 to zero g/kg of DM, respectively. The digestion rates of NFC and of B 2 fraction ranged from 0.1358 to 0.1563h- 1 and from 0.0247 to 0.0294 h- 1 . The total gas production was not affected by steam+leaf/head addition ranging from 23.09 to 25.26 mL, and the maximum IVDMD from 69.52% was obtained with 60.10% of steam+leaf/head. Even though he estimated TDN had increased linearly with the steam+leaf/head addition, considering the non alteration in total gas production and the quadratical behaviour for IVDMD, it can be infered that the utilization of these estimatives are not correct. In the in vivo experimentation, despite of the corn silage and tifton-85 bermudagrass hay diets had not presented differences for the dry matter intake, the first allowed higher intake of total digestive nutrients. The tifton-85 bermudagrass hay diet presented the highest NDF intake (4.52 kg/day), while corn silage diet resulted in the highest NFC intake (1.95 kg/day). The corn silage diet presented the highest total apparent digestibility of dry matter (66.3%), organic matter (68.9%), NDF (55.7%) and total carbohydrates (68.2%). The rumen was the main site of digestion of total carbohydrates and NDF for all diets. It was verified a inverse relationship between the total dry matter digestibility and the INDF intake, and therefore, it can be infered that this fraction may be utilized in the digestibility estimation of tropical grasses. The corn silage and tifton-85 bermudagrass hay diets provided the highest nitrogen compounds flow in the abomasum. The isolated rumen bacteria presented average of 8.89% of total N and 18.40 for the N-RNA:N-total relation. The corn silage diet provided the highest ruminal degradation of organic matter (2.96 kg/day) and total carbohydrate (3.07 kg/day) and the highest microbial mass flow in the abomasum (788.28 g/day). The tifton-85 bermudagrass hay and elephant- grass silage diets presented the highest microbial efficiency, with values of 28.10 and 30.39 g of microbial N/kg of rumen degraded carbohydrate. The corn silage diet provided the smallest N-NH 3 concentration and ruminal pH in function of time after feeding, possible affecting negatively the microbial efficiency. The corn silage and the elephant-grass silage presented the highest NPN proportions in the CP, the tifton-85 bermudagrass hay presented the highest NDSP proportion xviiand B3 fraction and the soybean meal the highest NDSP proportion. For the carbohydrate fractions, the corn silage and the soybean meal presented the largest NFC proportion, whose values were 37.05 and 75.75%, and the tifton-85 bermudagrass hay and the elephant-grass silage presented the highest content of B2 and C fractions, whose values were 51.20 and 51.70% and 41.77 and 33.56%, respectively. The digestion rates of NDSP and of B3 fraction of CP ranged from 0.0469 to 0.1512 h -1 for the soybean meal and elephant-grass silage and from 0.0081 to 0.0757 h -1 for the tifton-85 bermudagrass hay and elephant-grass silage, respectively. The estimated digestion rate of NFC and B2 fraction of TC ranged from 0.1294 to 0.1905 h -1 and from 0.0254 to 0.0300 h -1 for the tifton-85 bermudagrass hay and corn silage, respectively. The estimates were accurate in predition of ruminal digestion of total carbohydrates, total and ruminal digestion of fiber carbohydrates and microbial nitrogen flow in the abomasum. The total apparent dry matter digestion also was predicted accurately by difference between diet and faeces gas production. The fecal excretion and the apparent digestibility of dry matter were predicted accurately by chrome and INDF, however, with the IADF utilization, there was underestimation of digestibility and overestimation of faecal excretion for the tifton-85 bermudagrass hay diet.
Evaluation of feeds for ruminants by in vivo and in vitro procedures
Keywords: Ruminantes; Métodos in vivo; Ciências Agrárias