Uso do 15 N para estimar a contaminação microbiana e a degradação proteica de alimentos concentrados e o efeito da redução dos níveis de proteína bruta na dieta de machos Nelore não castrados sobre a emissão de metano e excreção de nitrogênio

This study was developed based on two experiments conducted on the feedlot and Animal Laboratory of Animal Science Department of Universidade Federal de Viçosa, and the results are shown in two chapters. The aim of the first study was to use 15 N to estimate the microbial contamination (MC) of crude protein (CP) fractions that were soluble (a) as well as insoluble but potentially degradable (b), and the digestion rate of fraction b (kd), as well as to determine the incubation time necessary to estimate the rumen degradable protein (RDP) of energy and protein feeds when considering two outflow rates (0.05 h -1 and 0.08 h -1 ). Twelve types of feeds were evaluated, with six energy concentrates: wheat bran, rice meal, ground corn, ground sorghum, ground corn cob, and soybean hulls; and six protein concentrates: cottonseed meal 38% CP, soybean meal, ground bean, peanut meal, sunflower meal, and corn gluten meal. The feeds were divided into 4 groups and were incubated in the rumens of 4 crossbred bulls. The feed samples were incubated for 0, 2, 4, 8, 16, 24, 48, and 72 h. To determine the MC of the incubated residues, ruminal bacteria were labeled with 15 N via continuous intraruminal infusion of 15 (NH 4 ) 2 SO 4 . Ruminal digesta were collected for the isolation of bacteria before the first infusion of 15 N during the acclimation period, and after the infusion of 15 N during the collection period. There was no difference (P > 0.05) in the parameters a, b, and kd, corrected and uncorrected, for all feeds that were evaluated. All of the feed tests followed an exponential model of degradation and the model fitted well to the data, except for corn gluten meal, probably because the maximum incubation time that was used (72 h) was not long enough to allow for an accurate estimation of the degradation profile. The cluster analysis (R2 = 0.944) allowed for the grouping of feeds into three different groups according to the necessary incubation time to estimate RDP. The first was formed by the high-starch energy concentrates (15.4 ± 0.46 h), the second by the low-starch energy concentrates (6.8 ± 0.60 h), and the third by the protein concentrates (9.9 ± 0.41) while considering a kp of 0.05h -1 . In conclusion, the microbial contamination was low and non-significant; therefore, correction of ruminal protein degradation is irrelevant with regards to the concentrate that was studied. However, the chemical composition of this feeds resulted in different incubation times to estimate RDP content, and this has to be taken into account in the techniques that are used to determine CP digestibility in the rumen and intestines. The aim of the second experiment was to evaluate whether a reduction in dietary crude protein (CP) content affects animal performance, energy and protein requirements, N losses, and enteric methane emission in finishing Nellore bulls. Twenty-six animals, with an average age of 20 ± 1.0 months and initial body weight (BW) of 296 ± 8.1 kg were used in this experiment. Four animals were used as baseline reference animals and were slaughtered at the beginning of the experiment. Four animals were fed at maintenance level (MAIN), whereas 18 bulls were divided into 3 groups (n = 6 in each group) and were randomly assigned to the treatments consisting of three levels of CP in the diets: 10, 12, and 14% of CP. At the end of the experiment, all animals were slaughtered to evaluate their chemical body composition, energy and protein requirements, and carcass characteristics. A linear effect was observed for dietary CP level on CP intake and digestibility, while greater values were obtained for animals that were fed 14% CP. Nitrogen metabolism was affected by CP levels, where animals that were fed 12 and 14% CP had greater urinary N losses than those that were fed 10% CP. There was no effect of CP level on retained N, animal performance, and carcass characteristics among diets, and there was no effect of CP level on microbial efficiency and CH 4 emissions. Thus, this study showed that for finishing bulls, the level of dietary CP did not interfere with muscle deposition and greenhouse gas emissions. The reduction of CP content in diets does not affect DM intake, animal performance, and carcass characteristics, thereby suggesting that the use of 10% of CP in diets for finishing bulls reduces their environmental impact due to a lower urinary N excretion than 12 and 14% CP-based diets. Animals that were fed 10, 12, and 14% CP diets had emissions equivalent to 3,893; 3,755; and 4,255 g d -1 of CO 2 , respectively, and no difference was observed among diets. Furthermore, methane emission is not affected by CP levels ranging between 10 to 14% which, on average, is 16.3 g kg -1 of DM intake. Our study found that a decreased CP level did not influence animal performance, but it did decrease N losses in manure without affecting methane emissions. However, it is important to highlight that more studies are necessary to confirm these results.Este trabalho foi desenvolvido baseado em 2 experimentos conduzidos no confinamento experimental do laboratório animal do Departamento de Zootecnia da Universidade Federal de Viçosa, e os resultados são mostrados em dois capítulos. O objetivo do primeiro experimento foi utilizar o 15 N para estimar a contaminação microbiana (CM) das seguintes frações da proteína bruta (PB): fração solúvel (a), insolúvel potencialmente degradável (b) e a taxa de digestão da fração b (kd). Assim como determinar os tempos de incubação necessários para estimar a proteína degradável no rúmen (PDR) de concentrados energéticos e proteicos, considerando duas taxas de passagem (0,05 h -1 e 0,08 h -1 ). Doze alimentos foram avaliados, sendo seis concentrados energéticos (farelo de trigo, farelo de arroz, fubá de milho, sorgo moído, milho desintegrado com palha e sabugo e casca de soja) e seis concentrados proteicos (farelo de algodão 38% PB, farelo de soja, feijão moído, farelo de amendoim, farelo de girassol e farelo de glúten de milho). Os alimentos foram divididos e quatro grupos e incubados no rúmen de quatro touros fistulados. Os alimentos foram incubados por 0, 2, 4, 8, 16, 24, 48 e 72 horas. Para determinar a CM dos resíduos incubados, as bactérias ruminais foram marcadas com 15 N através de infusões ruminais contínuas de 15 (NH 4 ) 2 SO 4 . Digesta ruminal foi coletada para isolamento de bactéria antes da primeira infusão de 15 N, durante o período de adaptação, e após a infusão de 15 N nos períodos de coleta. Não foi observada diferença (P > 0,05) nos parâmetros a, b e kd corrigidos e sem correção para todos os alimentos avaliados. Todos os alimentos seguiram um modelo exponencial de degradação, exceto o glúten de milho. Provavelmente porque o tempo máximo de incubação utilizado (72 horas) não foi longo o suficiente para permitir uma estimativa acurada do perfil de degradação. A análise cluster (R2 = 0.944) permitiu agrupar os alimentos em três diferentes grupos de acordo com o tempo necessário parra estimar a PDR. O primeiro grupo foi formado por concentrados energéticos com alto teor de amido (15.4 ± 0.46 h), o segundo por concentrados energéticos com baixo teor de amido (6.8 ± 0.60 h) e o terceiro por concentrados proteicos (9.9 ± 0.41), considerando taxa de passagem de 0,05 h -1 . Como conclusão, a contaminação microbiana foi baixa e não significativa, assim a correção da degradação proteica torna-se irrelevante para os concentrados utilizados neste estudo. No entanto a composição química dos alimentos resultou em diferentes tempos de incubação para estimar o conteúdo de PDR, e isto precisa ser levado em consideração nas técnicas utilizadas para estimar a digestibilidade ruminal e intestinal da PB. O objetivo do segundo experimento foi avaliar se a redução nos níveis de proteína bruta (PB) da dieta afeta o desempenho animal, exigências de energia e proteína, perdas nitrogenadas e emissão de metano entérico em machos Nelore não castrados na fase de terminação. Vinte e seis animais com idade média de 20 ± 1 mês e peso corporal inicial de 296 ± 8,1 kg foram utilizados neste experimento. Quatro animais foram designados ao grupo referência, sendo abatidos ao início do experimento. Quatro animais foram alimentados a nível de mantença, enquanto dezoito animais foram divididos em três grupos (n = 6 em cada grupo), e foram aleatoriamente designados a tratamentos consistindo de três níveis de PB na dieta: 10, 12 e 14% de PB. Ao final do experimento todos os animais foram abatidos para determinação de sua composição química corporal, exigências de energia e proteína e características de carcaça. Foi observado efeito linear do nível de PB da dieta sobre o consumo e digestibilidade da PB, onde os maiores valores foram obtidos para animais alimentados com 14%PB. O metabolismo do nitrogênio foi afetado pelos níveis de PB, onde animais alimentados com 12 e 14 % PB tiveram maior excreção urinaria de N que aqueles alimentados com 10% PB. Não houve efeito do nível de PB dietético sobre retenção de N, desempenho animal e características de carcaça, e também não foi observado efeito do nível de PB da dieta sobre a eficiência microbiana e emissão de CH 4 . Este estudo mostrou que para bovinos em terminação o nível de PB da dieta não influencia a deposição muscular e a emissão de gases do efeito estufa. A redução do nível de PB das dietas não afetou o consumo de MS, desempenho e características de carcaça, sugerindo que o uso de 10% PB em dietas de terminação reduz o impacto ambiental devido a menor excreção urinária de N que dietas de 12 e 14% PB. Animais alimentados com 10, 12 e 14% de PB nas dietas tiveram emissões de 3.893, 3.755 e 4.255 g/d de equivalente CO 2 respectivamente e não foram observadas diferenças entre as dietas. Além disso a emissão de metano não foi afetada por níveis de PB da dieta variando entre 10 e 14%, sendo em média igual a 16,3 g/kg do consumo de MS. Este estudo mostrou que a redução do nível de PB da dieta não influenciou o desempenho animal e reduziu as perdas nitrogenadas nas fezes e urina sem afetar a emissão de metano. Porém é importante destacar que mais estudos são necessários para confirmar esses resultados.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic

Balanço de nitrogênio e exigências nutricionais de machos Nelore super precoces não castrados alimentados com níveis estáticos ou oscilantes de proteína bruta, e comportamento alimentar e exigências de bovinos Nelore de diferentes consumos alimentar residual

Our objectives with this study were 1) to evaluate the effects of dietary crude protein (CP) supply on intake, digestibility, performance, N balance, and requirements of young Nellore bulls, and 2) to determine feeding behavior, water intake, and requirements of high and low residual feed intake (RFI) Nellore bulls. 42 young bulls (initial BW of 260 ± 8.1 kg; age of 7 ± 1.0 mo) were fed ad libitum and were randomly assigned to receive one of six diets with different CP concentrations for 140 d: 105 (LO), 125 (MD), or 145 g CP /kg DM (HI), and LO to HI (LH), LO to MD (LM), or MD to HI (MH) oscillating CP at a 48-h interval for each feed. The bulls were housed in a feedlot in group pens that contained electronic feeders, waterers, and a scale connected to the waterers. At the end of the experiment, bulls were slaughtered to evaluate carcass characteristics. There was no alteration in the performance of growing Nellore bulls fed with oscillating CP diets versus a static level of 125 g CP/kg DM, nor static LO and HI levels; however, there may be undesirable increases in environmental N excretion when the average dietary CP content is increased. The results suggest that dietary CP concentrations of 105, 125 g/kg DM, or within this range can be indicated for finishing young Nellore bulls, since it reaches the requirements, reduces the environmental footprint related to N excretion, and may save on costs of high-priced protein feeds. Regarding requirements, the net energy requirements for maintenance and metabolizable energy (ME) for maintenance were 77 and 122.75 Kcal/EBW0.75/d, respectively. The efficiency of ME utilization for maintenance was 62.7%. The equation obtained for net energy for gain (NEg) was: NEg (Mcal/EBW0.75/d) = 0.0535 × EBW0.75 × EBG0.7131, where EBG is the empty body gain, and the efficiency was 24.25%. Net protein for gain (NPg) was: NPg (g/d) = 227.372 × EBG – 19.479 × RE. There was a linear increase for carcass, CP, and water present in the EBW as the animal grew. The EE deposition exponentially increased as EBW increased. Low RFI bulls had lower DMI intake than high RFI bulls, and no differences were observed between the two groups regarding performance and feeding behavior measurements. The net energy requirements for maintenance, metabolizable energy for maintenance, and efficiency of metabolizable energy utilization were 63.4, 98.6 kcal/EBW0.75/d, and 64.3%, respectively for low RFI bulls, and 78.1, 123.9 kcal/EBW0.75/d, and 63.0% for high RFI bulls. We did not observe any difference regarding the composition of gain in terms of protein or fat deposition between the two groups. Both groups presented also similar carcass and non-carcass traits. Therefore, our study shows that low RFI Nellore bulls eat less, grow at a similar rate, and have lower maintenance energy requirements than high RFI bulls. We also suggest that the lower feed intake did not compromises the carcass traits of more efficient animals, which would reduce production costs and increase the competitiveness of the Brazilian beef sector on the world market. Keywords: Nellore. Nitrogen. Performance. Requirements. Residual Feed Intake.Os objetivos deste estudo foram 1) avaliar os efeitos da suplementação dietética de proteína bruta (PB) sobre o consumo, digestibilidade, desempenho, balanço de N e exigências de machos Nelore não castrados super precoces; e 2) determinar o comportamento alimentar, o consumo de água e as exigências nutricionais de touros Nelore com alto e baixo consumo alimentar residual (CAR). 42 machos Nelore não castrados (PC inicial de 260 ± 8,1 kg; idade de 7 ± 1,0 mês) foram alimentados ad libitum e aleatoriamente distribuídos para receber uma das seis dietas com diferentes concentrações de PB por 140 d: 105 (LO), 125 (MD) ou 145 g CP / kg de MS (HI), e oscilando de LO para HI (LH), LO para MD (LM) ou MD para HI (MH) a cada 48 horas. Os animais foram alojados em um confinamento em baias em grupo que continham alimentadores eletrônicos, bebedouros e uma balança conectada aos bebedouros. Ao final do experimento os touros foram abatidos para avaliar as características da carcaça. Não foi observada alteração no desempenho de animais alimentados com dietas oscilantes de PB versus um nível estático de 125 g CP / kg MS, nem níveis estáticos LO e HI; no entanto, pode haver aumentos indesejáveis na excreção ambiental de N quando o teor médio de PB na dieta é aumentado. Os resultados sugerem que concentrações de PB na dieta de 105, 125 g / kg de MS ou dentro dessa faixa podem ser indicadas para bovinos Nelore super precoces em crescimento, pois atendem às exigências, reduzem a pegada ambiental relacionada à excreção de N e podem economizar os altos custos relacionados à alimentos proteicos. Com relação às exigências nutricionais, as exigências de energia líquida e energia metabolizável (EM) de mantença foram 77 e 122,75 Kcal/PCVZ0,75/d, respectivamente. A eficiência da utilização de EM de mantença foi de 62,7%. A equação obtida para a energia líquida para ganho (ELg) foi: ELg (Mcal/PCVZ0,75/d) = 0,0535 × PCVZ0,75 × GPCVZ0,7131, em que GPCVZ é o ganho de corpo vazio, e a eficiência foi de 24,25%. A proteína líquida para ganho (PLg) foi: PLg (g/d) = 227.372 × GPCVZ - 19.479 × ER. Foi observado um aumento linear para carcaça, PB e água presentes no PCVZ à medida que o animal crescia, já a deposição de gordura aumentou exponencialmente à medida que o PCVZ aumentou. Touros com baixo CAR apresentaram menor consumo de MS que touros com alto CAR, e não foram observadas diferenças entre os dois grupos quanto ao desempenho e comportamento alimentar. As exigências de energia líquida de mantença, energia metabolizável de mantença e eficiência da utilização de energia metabolizável foram 63,4, 98,6 kcal/PCVZ0,75/d e 64,3%, respectivamente, para touros com baixo CAR e 78,1, 123,9 kcal/PCVZ0,75/d e 63,0% para touros com alto CAR. Com relação à composição do ganho não foi observada nenhuma diferença entre os dois grupos, assim como também não foi observada nenhuma diferença com relação aos componentes carcaça e não carcaça. Nosso estudo mostra que animais baixo CAR comem menos, apresentam mesmo ganho e tem menor exigência de energia para mantença que animais alto CAR. Nós também sugerimos que o menor consumo de matéria seca não compromete negativamente características de carcaça de animais mais eficientes, o que pode resultar em redução dos custos de produção e aumento da competitividade do Brasil no mercado internacional. Palavras-chave: Consumo Alimentar Residual. Desempenho. Exigências. Nelore. Nitrogênio

Effect of phase-feeding crude protein on performance and carcass characteristics of crossbred beef bulls: an application to reduce nitrogen compounds in beef cattle diets

Beef cattle (24) with an average initial body weight of 417 ± 54 kg were assigned in a 2 × 2 factorial design with six repetitions. The factors studied were two levels of CP: 11 (low CP) or 13 % (high CP) in the initial feedlot phase (days 1–36) and in the final phase (days 37–72). After 36 days, half of the bulls fed with each level of CP were selected to reverse the CP level. No interaction was observed (P > 0.05) between the level of protein in the initial and final phases on the intake of the nutrients evaluated. There was no effect (P > 0.05) of the protein levels in the initial and final phases on intake of dry matter, organic matter, CP, non-fiber carbohydrates, and total digestible nutrients. No differences were observed among treatments (P > 0.05) for average daily gain (X = 1.99 kg/day) and carcass traits. We conclude that it is possible to feed Holstein-Zebu crossed bulls with an average daily gain of approximately 2 kg using a fixed level of 11 % CP during the entire feedlot period, and this diet is economically viable and environmentally sound