Utilização de enzimas industriais na avaliação da fibra insolúvel em detergente neutro em amostras com alto teor de amido

Foram realizados dois experimentos com o objetivo de avaliar o uso de enzimas industriais na avaliação da fibra em detergente neutro (FDN) de materiais ricos em amido. No primeiro experimento verificou-se a exatidão das estimativas dos teores de FDN obtidas com a utilização de diferentes enzimas industriais (Termamyl 2X, Liquozyme Supra 2.2X e Amylase AG 300L) em diferentes volumes (50, 100, 250 ou 500 µL/amostra). Foram produzidas amostras contendo amido nas concentrações de 0, 100, 300, 500 e 1000 g/kg, utilizando celulose e amido purificados (n = 240). No segundo experimento foram avaliadas amostras de milho e sorgo, considerando-se os três tipos e os quatro volumes de enzimas utilizados no primeiro experimento, sendo adicionada a avaliação de alíquotas sem a utilização de enzimas (n = 104). Para amostras simuladas com concentração de amido menor ou igual a 300 g/kg não foram verificados vícios significativos sobre a recuperação da FDN, não havendo diferenças entre enzimas. Houve redução mais acentuada do teor de FDN por volume de enzima na amostra de milho em comparação ao sorgo. Para a avaliação dos teores de fibra em detergente neutro recomenda-se o uso das α-amilases Termamyl 2X e Liquozyme 2.2X com atividades de 240 e 300 KNU/g, respectivamente, em volumes de 250 mL para amostras de massa variando de 0,7 a 1,0 g.It were performed two experiments to evaluate the utilization of industrial enzymes in the evaluation of NDF contents in high-starch materials. In the first experiment, it was verified the accuracy of estimates of neutral detergent fiber (NDF) obtained with the utilization of three industrial enzymes (Termamyl 2X, Liquozyme Supra 2.2.X, and Amylase AG 300L) at different volumes (50, 100, 250 or 500 mL/ sample). Samples were simulated to contain starch at 0, 100, 300, 500 and 1000 g/kg using purified cellulose and starch (n = 240). In the second experiment, samples of corn grain and sorghum grain were evaluated considering the same enzyme types and volumes used in the first experiment adding aliquots without using enzyme (n = 104). There was no significant bias of NDF recovery for simulated samples containing starch up to 300 g/kg. Considering those samples, none difference among enzymes was observed. It was observed a more intense decrease in NDF content according to each enzyme unit added on corn when compared to sorghum. Considering NDF evaluation in samples with mass of 0.7 to 1.0 g, it can be recommended the utilization of 250 mL the α-amylases Termamyl 2X and Liquozyme 2.2X with activities of 240 and 300 KNU/g, respectively

Estudos sobre as propriedades do crescimento corporal e sobre a dinâmica da fibra no trato gastrointestinal de caprinos leiteiros: uma abordagem quantitativa

Esta tese foi desenvolvida a partir de quatro estudos. O primeiro estudo teve por objetivo avaliar o uso da abordagem de modelos não lineares mistos na comparação de curvas de crescimento de dois genótipos de caprinos leiteiros (Alpina e Sannen). Os modelos não lineares avaliados foram Brody, Von Bertalanffy, Richards, Logístico e Gompertz. Efeitos aleatórios (u1, u2 e u3) foram vinculados aos parâmetros que representam o peso assintótico (β1), constante de integração (β2) e taxa de crescimento (β3), respectivamente. Quatro combinações de efeitos aleatórios foram avaliadas, além da abordagem tradicional considerando todos os parâmetros da função fixos. Uma correlação dos erros foi identificada a partir da analise de resíduos e uma modelagem da estrutura do erro foi necessária. A função de Richards (u1 e u3) com uma estrutura de erro do tipo SP(MATERN) apresentou melhor ajuste. Existe diferença no padrão de crescimento para os dois genótipos avaliados. A metodologia de modelos não lineares mistos é uma eficiente ferramenta para lidar com características intrínsecas de curvas de crescimento como correlação de erros e heterogeneidade de variância. O segundo estudo foi realizado com o objetivo de estudar a estratificação da fibra no rúmen e desenvolver uma abordagem matemática para estimação do tempo médio de retenção (TMR) de concentrados e forragens no rúmen de caprinos que considerasse tal estratificação. Para isto, um banco de dados que continha informações a respeito do consumo e da massa ruminal de NDF e lignina, bem como informações a respeito da cinética de passagem de forragem e concentrados através de indicadores foi montado. Utilizaram-se os pressupostos do Teste de Lucas para identificar compartimentos heterogêneos para a fibra e lignina no rúmen. Foi utilizada regressão stepwise para identificar variáveis preditoras significativas, posteriormente, uma metanálise foi realizada de forma a retirar o efeito de experimento na regressão. Foi realizada também uma avaliação da relação entre taxa de passagem de volumoso e concentrado através de simulação de Monte Carlo. A abordagem de um único compartimento ruminal para lignina não se aplica, uma vez que foi detectada uma significativa (intercepto ≠ 0) porção metabólica para tal entidade. A regressão ixstepwise para estimativa do TMR para forragens considerando os dois compartimentos ruminais rendeu um coeficiente de determinação aproximado (R2) e uma raiz do quadrado médio do erro (RQME) de 0.53 e 9.78 h, respectivamente e para concentrado de 0.49 e 5.86 h, respectivamente. A taxa de passagem de forragens e concentrado em caprinos é relacionada. A estratificação da fibra ruminal deve ser assumida quando cabras são alimentadas com altos conteúdos de fibra. O terceiro estudo teve por objetivo avaliar a inserção das equações anteriormente desenvolvidas em um modelo nutricional mecanicista para caprinos (Small Ruminant Nutrition System SRNS) e comparar com a atual abordagem de um único compartimento de fibra ruminal. Além disso, uma abordagem alternativa para estimação do consumo de matéria seca (CMS) foi avaliada. Um banco de dados (n = 327) que continha informações necessárias para as predições foi levantado. As variáveis avaliadas predição do consumo de energia metabolizável (CEM) e produção de leite (PL). A abordagem alternativa para estimação do consumo de matéria seca é baseada em métodos de otimização. O CMS estimado desta forma foi comparado com CMS do observado no banco de dados. O modelo adotando o compartimento heterogêneo de fibra ruminal teve o mesmo poder de predição da abordagem considerando um único compartimento, entretanto, ambos os cenários apresentaram um viés médio ao estimar a produção de leite. O CMS estimado pelo o método alternativo apresentou boas estimativas e pode ser utilizado em formulação de rações para ruminantes. É necessário o desenvolvimento de um submodelo que considere a mobilização de reservas corporais a ser introduzido no SRNS de forma a tornar as predições de PL mais verossímil. O quarto estudo teve por objetivo comparar dois sistemas que são usados para determinar a cinética de fermentação de alimentos para ruminantes através da técnica de produção de gases in vitro. Os sistemas avaliados foram o ANKOMRF Gas Production Systems® (aIVGP) que utiliza um sistema se fio; e o outro foi sistema foi o descrito por Pell e Schofield (1993) (tIVGP). As variáveis utilizadas para comparar os sistemas foram a concentração de hidrogênio e metano no gás acumulado, o pH da solução após a fermentação, o total de gás produzido e a taxa de produção de gás. Não foi encontrado significativa concentração de hidrogênio no tIVGP, portanto não foi comparado entre os sistemas. Os sistemas apresentam similares resultados para produção total de gás, concentração de metano e pH da solução, entretanto, as taxas de produção de gás foram diferentes. Os resultados sugerem que os sistemas apresentam similar padrão de fermentação. A diferença na taxa de produção de gás pode se dar devido a diferentes composições iniciais na fase gasosa dos sistemas.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoThis thesis was composed of four studies. The first study aimed to use nonlinear mixed-model methodology to compare the growth curves of two dairy goat genotypes (Alpine and Saanen). The nonlinear functions evaluated included the Brody, Von Bertalanffy, Richards, Logistic, and Gompertz functions. First, the random effects u1, u2, and u3 were linked to the asymptotic body weight (β1), constant of integration (β2), and rate constant of growth (β3) parameters, respectively. In addition to a traditional fixed- effects model, we evaluated four combinations of models using random variables. Second, we refined the fit of the best adjusted model by using the power variance and modeling the error structure. The Richards (u1 and u3) function had the best fit to the data. Different Richards growth-curve parameters should be used for the predominantly Alpine and Saanen genotypes. The nonlinear mixed-model methodology is an efficient tool to address growth-curve features. The second study aimed to evaluate rumen-fiber stratification and to develop a mathematical approach for predicting the mean retention time (MRT) of forage and concentrates considering this stratification for goats. A dataset from three studies was used that contained information regarding fiber and lignin intake as well as rumen content and the kinetics of fiber passage for forage and concentrates. The heterogeneous fiber pools in the rumen were evaluated using the Lucas test assumptions. The equations used to predict the MRT for forage and concentrate fiber were developed using stepwise regression. A sensitivity analysis was conducted using a Monte Carlo simulation to investigate the relationships between the dependent and independent variables and between the forage- and concentrate-passage rates. The homogeneous fiber- pool approach could not be applied once that was detected a metabolic portion (intercept ≠ 0) for lignin content. The stepwise regression model for MRT for forage estimation had an approximate coefficient of determination and a root mean square error (RMSE) for the forage of 0.53 and 9.78 h, respectively, and for the concentrate of 0.49 and 5.86 h, respectively. The rates of passage of forage and concentrate in goats overlap and are closely related. A heterogeneous rumen fiber pool should be assumed for goats fed diets with high fiber contents. The objectives of the third study were to evaluate the use of the viiequations previously estimated in a mechanistic nutritional model for goats (Small Ruminant Nutrition System SRNS) and to compare with the homogeneous fiber-pool approach adopted currently. Moreover, an alternative approach to predict the dry matter intake (DMI) based on optimization process was evaluated. The metabolizable energy intake (MEI) and milk yield (MY) estimated using these scenarios were compared with the results of an independent dataset (n = 327). The alternative method to estimate DMI was compared with the results observed in the independent dataset. The evaluated scenarios presented the same ability to predict the MEI and MY. However, both of the scenarios presented a mean bias in the MY prediction. The alternative approach to estimate the DMI is reasonable and can be used to formulate diets. It is necessary to develop a submodel that accounts for tissue mobilization to be inserted in the SRNS model. The fourth experiment aimed to compare two computerized systems used for determining the fermentation kinetics, through pressure sensors, of in vitro anaerobic gas incubation of feedstuffs commonly fed to ruminant animals. The evaluated systems were the ANKOMRF Gas Production Systems® (aIVGP), which uses a wireless system, and the in vitro anaerobic fermentation system (tIVGP) as described by Pell and Schofield (1993). The total gas production, fractional production rate of gas, pH of the solution, and hydrogen and methane concentrations in the bottle s headspace were used to compare the systems. A significant concentration of hydrogen was not found in the headspace of the tIVGP. The IVGP systems had similar values for total gas production, methane concentration, and solution pH. However, the estimated values of the fractional production rate of gas were different. The results suggest that both of the IVGP systems had similar fermentation patterns. The difference in the fractional production rate of gas between these IVGP systems may be due to differences in the headspace gas composition

Variations among animals when estimating the undegradable fraction of fiber in forage samples

Objetivou-se avaliar a variabilidade entre animais em procedimento in situ em relação ao tempo crítico (tc) necessário para se estimar a fração indegradável da fibra. Foram utilizados cinco novilhos Nelore fistulados no rúmen para se estimar o perfil de degradação da fibra. Os animais foram alimentados com dieta padrão com relação volumoso: concentrado de 80:20. Foram avaliadas amostras de canade-açúcar, feno de capim-braquiária, silagem de milho e capim-elefante in natura. As amostras foram acondicionadas em sacos F57 Ankom® e incubadas no rúmem dos animais por: 0, 6, 12, 18, 24, 48, 72, 96, 120, 144, 168, 192, 216, 240 e 312 horas. Os perfis de degradação foram interpretados usando um modelo misto não linear com um efeito aleatório associado com a taxa fracional de degradação. Para cana, feno de braquiária e silagem de milho não foram verificadas variações significativas entre animais com relação à taxa de degradação da fibra em detergente neutro ou ácido. Isto significa que o tc para se estimar a fração indegradável não variou entre animais para estas forragens. Contudo, variação significativa entre animais foi encontrada para o capim-elefante. Estes resultados parecem sugerir que a variabilidade entre animais referente à taxa de degradação da fibra pode ser significativa.The objective of this study was to assess the variability among animals regarding the critical time to estimate the undegradable fraction of fiber (ct) using an in situ incubation procedure. Five rumenfistulated Nellore steers were used to estimate the degradation profile of fiber. Animals were fed a standard diet with an 80:20 forage:concentrate ratio. Sugarcane, signal grass hay, corn silage and fresh elephant grass samples were assessed. Samples were put in F57 Ankom® bags and were incubated in the rumens of the animals for 0, 6, 12, 18, 24, 48, 72, 96, 120, 144, 168, 192, 216, 240 and 312 hours. The degradation profiles were interpreted using a mixed non-linear model in which a random effect was associated with the degradation rate. For sugarcane, signal grass hay and corn silage, there were no significant variations among animals regarding the fractional degradation rate of neutral and acid detergent fiber; consequently, the ct required to estimate the undegradable fiber fraction did not vary among animals for those forages. However, a significant variability among animals was found for the fresh elephant grass. The results seem to suggest that the variability among animals regarding the degradation rate of fibrous components can be significant

Variations among animals when estimating the undegradable fraction of fiber in forage samples

The objective of this study was to assess the variability among animals regarding the critical time to estimate the undegradable fraction of Fber (ct) using an in situincubation procedure. Five rumen-Fstulated Nellore steers were used to estimate the degradation proFle of Fber. Animals were fed a standard diet with an 80:20 forage:concentrate ratio. Sugarcane, signal grass hay, corn silage and fresh elephant grass samples were assessed. Samples were put in ±57 Ankom® bags and were incubated in the rumens of the animals for 0, 6, 12, 18, 24, 48, 72, 96, 120, 144, 168, 192, 216, 240 and 312 hours. The degradation proFles were interpreted using a mixed non-linear model in which a random effect was associated with the degradation rate. For sugarcane, signal grass hay and corn silage, there were no signiFcant variations among animals regarding the fractional degradation rate of neutral and acid detergent Fber; consequently, the ct required to estimate the undegradable Fber fraction did not vary among animals for those forages. However, a signiFcant variability among animals was found for the fresh elephant grass. The results seem to suggest that the variability among animals regarding the degradation rate of Fbrous components can be signiFcant.Objetivou-se avaliar a variabilidade entre animais em procedimento in situ em relação ao tempo crítico (tc) necessário para se estimar a fração indegradável da fibra. ±oram utilizados cinco novilhos Nelore fistulados no rúmen para se estimar o perfil de degradação da fibra. Os animais foram alimentados com dieta padrão com relação volumoso: concentrado de 80:20. Foram avaliadas amostras de cana-de-açúcar, feno de capim-braquiária, silagem de milho e capim-elefante in natura. As amostras foram acondicionadas em sacos ±57 Ankom® e incubadas no rúmem dos animais por: 0, 6, 12, 18, 24, 48, 72, 96, 120, 144, 168, 192, 216, 240 e 312 horas. Os perfis de degradação foram interpretados usando um modelo misto não linear com um efeito aleatório associado com a taxa fracional de degradação. Para cana, feno de braquiária e silagem de milho não foram verificadas variações significativas entre animais com relação à taxa de degradação da Fbra em detergente neutro ou ácido. Isto significa que o tc para se estimar a fração indegradável não variou entre animais para estas forragens. Contudo, variação signifcativa entre animais foi encontrada para o capim-elefante. Estes resultados parecem sugerir que a variabilidade entre animais referente à taxa de degradação da fibra pode ser signifcativa

Eficência e interações entre nutrientes na produção de grãos de algodão, feijão, soja e trigo

A Digital Object Identifier (DOI) não foi disponibilizada pela revistaObjetivou-se explicar as possíveis interações entre nutrientes (nitrogênio, fósforo e potássio) na eficiência de uso na produção de grãos de algodão, feijão, soja e trigo. Utilizou-se o modelo de Lineweaver- Burk para se obter as constantes cinéticas k max (desempenho máximo teórico) e k s (quantidade de nutriente para atingir metade do desempenho máximo teórico). Avaliou-se o efeito de um segundo fator (calcário, nitrogênio ou fósforo) na mudança de k max e k s do primeiro nutriente sob avaliação. O segundo nutriente aumentou a eficiência de uso do primeiro nutriente, ao aumentar o k max sem ou com aumento do k s . Em ambas as situações, a mais alta eficiência de uso de nutrientes acontece em baixo nível de fertilização. Embora a produtividade máxima de grãos seja sempre desejável, há elevada demanda de nutrientes, mas a eficiência de uso de nutrientes diminui drasticamente à medida que aumenta o nível de nutrientes, especialmente quando k s é baixo. Neste contexto, elevados níveis de fertilizantes na agricultura levam à exaustão de recursos naturais não renováveis e à poluição ambiental.This research aimed to evaluate saturation kinetic models of plant responses to fertilization, and to understand possible interactions among nutrients in the efficiency of nutrient use in crop production. Data of soybean (Glycine max), wheat (Triticum aestivum), cotton (Gossipium hirsutum), and bean (Phaseolus vulgaris) responses to nitrogen, phosphorus or potassium fertilization showed hyperbolic curves and followed a Michaelis-Menten relationship. The data were evaluated by Lineweaver-Burk to obtaining the kinetic constants k max (theoretical maximum performance) and k s (amount of nutrient to reach half theoretical maximum performance). The effect of a second factor (limestone, nitrogen or phosphorus) in changing the k max and k s of the first nutrient under evaluation. A second nutrient increases the efficiency of the first nutrient under evaluation, by increasing k max without or with increase in k s . In both situations, the highest efficiency of use of nutrient happens at low-level fertilization. Although maximum crop productivity is always desirable, it demands elevated levels of nutrients, but the efficiency of nutrient use decreases drastically as the level of the nutrient increases, especially when k s is low. In addition, elevated levels of fertilizers in agriculture leads to exhaustion of nonrenewable natural resources and environmental pollution

Consumo de nutrientes e comportamento ingestivo de cordeiros da raça Santa Inês alimentados com rações com diferentes níveis de energia metabolizável

Objetivou-se avaliar o consumo de nutrientes e o comportamento ingestivo de cordeiros da raça Santa Inês na fase de cria alimentados com diferentes níveis de energia metabolizável (EM). Foram utilizados 20 cordeiros não-castrados, com idade e peso corporal médio de 50 dias e 13,00 ± 0,56 kg, respectivamente, distribuídos em quatro tratamentos experimentais com diferentes níveis de energia metabolizável (2,08; 2,28; 2,47 e 2,69 Mcal de EM/kg de matéria seca), em delineamento em blocos casualizados, com cinco repetições. Como volumoso utilizou-se feno de capim-tifton adicionado à ração concentrada. Os níveis de energia metabolizável (EM) tiveram efeito linear sobre os consumos de matéria seca, matéria orgânica, proteína bruta, extrato etéreo, carboidratos não-fibrosos e nutrientes digestíveis totais, expressos em g/dia. O consumo de FDN, expresso em %PV e kg/PV0,75, decresceu linearmente com o aumento dos níveis de energia nas rações, devido à redução no teor de FDN na matéria seca total das rações. Os tempos de alimentação e mastigação total, expressos em hora/dia, diminuíram linearmente com os níveis energéticos das rações experimentais. Em compensação, o tempo de ócio aumentou linearmente e o de ruminação não foi influenciado pelos níveis energéticos das rações. O número de bolos ruminais, de mastigações merícicas e de mastigações merícicas por bolo ruminal e o tempo de mastigações merícicas por bolo ruminal não foram influenciados pelos níveis de energia metabolizável nas rações. O aumento dos níveis de energia metabolizável das rações influencia o consumo de nutrientes e o comportamento ingestivo de cordeiros da raça Santa Inês na fase de cria.The objective of this work was to evaluate the nutrient intake and ingestive behavior of growing Santa Inês lambs fed different levels of metabolizable energy (ME). It was used 20 non-castrated lambs at 50 days of age and with 13.00 ± 0.56 kg of body weight. The animals were distributed into four experimental treatments with different levels of metabolizable energy (2.08, 2.28, 2.47 and 2.69 Mcal/kg of dry matter) in a randomized block design with five replications. It was used as roughage tifton hay added to concentrate diet. Levels of metabolizable energy (ME) linearly affected intakes of dry matter, organic matter, crude protein, ether extract, no-fiber carbohydrates, and total digestible nutrients, expressed in g/day. The NDF intake, expressed as % BW and kg/BW0.75, decreased linearly with the increase of levels of energy in the diet due to the reduction in NDF content in the total dietary dry matter. Feeding and total chewing time, expressed in hour/day, decreased linearly with the energy levels of the experimental diets. However, idle time increased linearly, whereas rumination was not influenced by energy levels of the diets. Number of ruminate boli, of ruminating chews, of ruminating chews per bolus and time of chewing per bolus were not influenced by levels of metabolizable energy in the diets. Increase in metabolizable energy levels of diets affects intake of nutrients and ingestive behavior of growing Santa Inês lambs

Características e rendimentos de carcaça e de cortes em ovinos Santa Inês, alimentados com diferentes concentrações de energia metabolizável = Characteristics and yields of carcass and cuts in Santa Ines sheep fed with different concentrations of metabolizable energy

O objetivo do estudo foi avaliar o ganho de peso (GMD), conversão alimentar (CA), eficiência alimentar (EA), características de carcaça e dos cortes comerciais de ovinos Santa Inês, alimentados com diferentes concentrações de energia metabolizável (2,08; 2,28; 2,47 e 2,69 Mcal de EM kg-1 de MS). Vinte cordeiros, com idade e peso corporal médio de 50 dias e 13,00 . 0,56 kg, respectivamente, foram distribuídos em blocos casualizados, com cinco repetições. Verificou-se efeito linear crescente (p 0,05) pelosníveis energéticos das rações. No entanto, os pesos de carcaça quente e fria, e o peso do corpo vazio, expressos em kg, apresentaram efeito quadrático (p This study evaluated the weight gain (ADG), feed conversion (FC), feed efficiency (FE), characteristics of carcass and retail cuts of Santa Inês sheep fed different levels of metabolizable energy (2.08, 2.28, 2.47 and 2.69 Mcal kg-1 of DM). Twenty lambs, with age and mean body weight of 50 days and 13 . 0.56 kg, respectively, were distributed in randomized block design with five replications. We verified a linear increase effect (p 0.05) by the energy levels of the rations. Nevertheless, the weights of hot and cold carcass and theempty body , expressed in kg, presented quadratic effect (p < 0.05), as we increase the levels of metabolizable energy in experimental diets. The energy levels influenced the yield of rib and shoulder, as the loin eye area (p < 0.05). In conclusion, themanipulation of the energy level of the ration changes the ADG, the hot and cold carcass weight, the shoulder yield, the rib weight and the loin eye area of Santa Ines sheep