Respostas de aditivos microbianos em silagens de milho armazenadas sob duas temperaturas durante a fermentação, e avanços no conhecimento da dinâmica de produção e fixação de gases

Orientador: Prof. Dr. Patrick SchmidtTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Zootecnia. Defesa : Curitiba, 16/04/2018Inclui referênciasResumo: Existe uma grande variedade de aditivos indicados para utilização em silagens e que atuam em diferentes fases do processo de produção desse volumoso. De maneira geral, os aditivos são usados para melhorar a recuperação de matéria seca (MS) e energia, aumentar a digestibilidade dos nutrientes e permitir maior estabilidade da silagem pós abertura do silo. No que se refere ao desenvolvimento de aditivos microbianos as pesquisas se concentram na seleção de bactérias especializadas na produção de determinados ácidos, visando os mesmos objetivos supracitados. A inconsistência na resposta desses produtos é devida a inúmeras variáveis envolvidas durante a condução dos experimentos que podem alterar completamente os resultados, sobretudo, quando inoculantes microbianos são utilizados. Em algumas regiões do mundo, particularmente em países de clima tropical, a produção de silagens apresenta os maiores desafios climáticos, principalmente pelas elevadas temperaturas associadas com alta umidade. Essa condição ambiental favorece a proliferação de micro-organismos durante o crescimento das plantas ainda lavoura aumentando a incidências de doenças. Quando essas plantas são ensiladas muitos desses patógenos podem afetar o perfil fermentativo da silagem, elevando as perdas de nutrientes e reduzindo a estabilidade aeróbia. Sabendo que os inoculantes utilizados no Brasil são derivados de cepas bacterianas selecionadas na Europa e Estados Unidos parte da variação dos resultados pode ser justificada. Raramente os estudos comparam o efeito da temperatura de armazenamento sobre a fermentação de silagens de milho tratadas com aditivos microbianos. Da mesma forma, pouca ou nenhuma discussão é realizada para diminuição do impacto ambiental, principalmente na emissão de carbono durante a fermentação de silagens. Não há relatos de estudos utilizando ou investigando bactérias capazes de aumentar a recuperação de MS e a concentração de ácidos orgânicos pela fixação biológica de CO2. Essa tese tem o objetivo de questionar a utilização de aditivos microbianos sem considerar os fatores ambientais envolvidos na produção de silagens de milho e fomentar a discussão na seleção de novos micro-organismos com conceitos nunca abordados em silagens. A seção revisão de literatura apresenta informações sobre as bactérias utilizadas como aditivos em silagens e o impacto do ambiente sobre a atividade desses organismos. A segunda parte, ainda na revisão de literatura, é uma investigação que tem o objetivo entender e explicar a pressão negativa no interior dos silos, que vem acontecendo com frequências em nossos experimentos. Com base nas informações até o momento tudo indica que esse efeito possa ser causado pela atividade de bactérias homoacetogênicas. Para responder os questionamentos dessa tese foram realizados dois experimentos. No Capitulo I é apresentado um experimento realizado em 2015 utilizando bactérias heteroláticas facultativas (aditivos comerciais) em silagens de milho armazenadas em sala com temperatura controlada com avaliação da produção de gases e pressão interna durante a fase de estocagem. O Capitulo II apresenta o segundo experimento realizado em 2016 que utilizou os mesmos aditivos, porém comparou duas temperaturas de armazenamento (ambientes quente e frio) sobre as caracteristicas fermentativas, produção de gases e pressão interna nos silos. Palavras-chaves: aditivo, armazenamento, fixação de carbono, temperatura.Abstract: There is a variety of additives that are recommended to ensiling forages, which work in a different phase of the production process. Overall, the objective of using additives is to increase the dry matter (DM) and energy recovery, improve the nutrients digestibility, and allows better aerobic stability after opening the silo. In relation to new microbial additives development, the focus of researchers is on select bacteria specialized in the production of specific acids to reach the same result mentioned before. However, the results variability and effectiveness do the silage additives recommendation questionable. The lack of data consistency of additives occurs by the many factors involved in the experiment conducting that can affect the end results, especially, when microbial inoculants are evaluated. In many parts of the world, notably in tropical weather conditions, the silage production faces several climatic challenges, mainly the factors related to a high temperature associated with high humid. This condition predisposes to the growth of microorganisms during the plant-growing season increasing the disease incidence. When these plants are ensiling those undesirable microorganisms can affect the fermentative profile, increasing the nutrient losses and reducing the aerobic stability. Brazilian bacterial inoculants are derived from strains isolated in Europe and North America, so part of this inconsistency result can be explained. Scarcely studies examined storage temperature effects on corn silage fermentation treated with bacterial additives. In the same way, little or nothing is known about the environmental impact reduction, especially carbon emission from silage fermentation, using or studying bacteria who has the ability to increase the DM recovery and acid concentration by the carbon dioxide sequestration. The aim of the present thesis is to open up the debate for the inoculants using without considering the environmental factors on the silage production, and also encourage the discussion about the microorganism selection, as inoculants, in the views never been mentioned before. In the literature review section is presented information about bacterias which are used to making silage and the environmental impact on this microorganisms. The second part, into the literature review section, is a survey that has the objective to comprehend and try to explain the negative internal pressure inside the experimental silos. This phenomenon has been occurring frequently in our studies. Based on the present information we suppose that this effects may happen by homoacetogenic bacteria activities. In order to answer the questions were conducted two experiment. In chapter I, is shown the results with facultative heterofermentative bacteria (commercial additive) on the corn whole-plant ensiling assessment. The silos were storage for 91 days in the controlled-temperature room and the gases production, and the internal pressure were measured. The chapter II, is shown the second experiment, ran in 2016, where the same group of bacterial (commercial additives) was evaluated, whereas the silos were kept in two different storage temperatures (hot and cool) and fermentative profile, gases production, and internal pressure were analized. Key-words: additive, carbon assimilation, temperature, storage

Composição de micotoxinas e bramatologia de silagens de milho em silos de grande porte utilizando imagens em infravermelho

Resumo: Objetivou-se avaliar o uso da termografia em infravermelho (TIV) como ferramenta indicadora da qualidade bromatológica e sanitária de silagens de milho em cinco regiões do Brasil. Foram visitadas 109 propriedades usuárias de silagem de milho nas bacias leiteiras de Castro (n = 32) e Toledo (n = 20) no Paraná, sudeste de Goiás (n = 14), sul de Minas Gerais (n = 23) e oeste de Santa Catarina (n = 20). Em cada propriedade, foram coletadas três amostras de silagem de milho, em pontos de diferentes temperaturas na face exposta do silo. Foram avaliadas a composição bromatológica e o teor das micotoxinas: aflatoxinas B1, B2, G1 e G2; zearalenona (ZEA); ocratoxina A (OTA); deoxinivalenol (DON) e fumonisinas B1 e B2 (FB B1, FB B2). As silagens se mostraram altamente variáveis em relação à composição bromatológica apresentando valores médios de 7,1%, 52,5%, e 65,2% para PB, FDN e NDT, respectivamente. Mais de 91% das amostras apresentaram algum tipo de micotoxina, sendo a maior incidência de ZEA (72,8%) e a menor de AFB1 (0,92%) das amostras positivas. A probabilidade de presença de micotoxina em cada ponto de temperatura foi estimada com base na razão entre probabilidades ajustadas (adjusted odds ratio). A probabilidade de detecção de ZEA em silagens produzidas em Castro foi maior do que nas demais localidades. Para a OTA a probabilidade de presença no ponto quente do painel do silo foi 66% maior que em relação ao ponto frio (P<0,02), no entanto a baixa incidência (6,1%) não permite atribuir o efeito do aquecimento sobre a produção dessa micotoxina. No caso da DON a probabilidade de ser encontrada no ponto de aquecimento médio foi 46% maior que na temperatura mais baixa. A termografia foi eficiente na identificação dos pontos de maior aquecimento no painel do silo em 54,1% das avaliações , porém a temperatura pontual não pode ser utilizada como indicador para predizer a qualidade bromatológica da silagem. A razão de probabilidade ajustada não permite afirmar que a temperatura no painel do silo está relacionada com a presença de micotoxinas em silagens de milho. As práticas agronômicas adotadas na condução da lavoura, do plantio até o fornecimento aos animais são determinantes para controlar a concentração final de micotoxinas na silagem

Composição de micotoxinas e bramatologia de silagens de milho em silos de grande porte utilizando imagens em infravermelho

Resumo: Objetivou-se avaliar o uso da termografia em infravermelho (TIV) como ferramenta indicadora da qualidade bromatológica e sanitária de silagens de milho em cinco regiões do Brasil. Foram visitadas 109 propriedades usuárias de silagem de milho nas bacias leiteiras de Castro (n = 32) e Toledo (n = 20) no Paraná, sudeste de Goiás (n = 14), sul de Minas Gerais (n = 23) e oeste de Santa Catarina (n = 20). Em cada propriedade, foram coletadas três amostras de silagem de milho, em pontos de diferentes temperaturas na face exposta do silo. Foram avaliadas a composição bromatológica e o teor das micotoxinas: aflatoxinas B1, B2, G1 e G2; zearalenona (ZEA); ocratoxina A (OTA); deoxinivalenol (DON) e fumonisinas B1 e B2 (FB B1, FB B2). As silagens se mostraram altamente variáveis em relação à composição bromatológica apresentando valores médios de 7,1%, 52,5%, e 65,2% para PB, FDN e NDT, respectivamente. Mais de 91% das amostras apresentaram algum tipo de micotoxina, sendo a maior incidência de ZEA (72,8%) e a menor de AFB1 (0,92%) das amostras positivas. A probabilidade de presença de micotoxina em cada ponto de temperatura foi estimada com base na razão entre probabilidades ajustadas (adjusted odds ratio). A probabilidade de detecção de ZEA em silagens produzidas em Castro foi maior do que nas demais localidades. Para a OTA a probabilidade de presença no ponto quente do painel do silo foi 66% maior que em relação ao ponto frio (P<0,02), no entanto a baixa incidência (6,1%) não permite atribuir o efeito do aquecimento sobre a produção dessa micotoxina. No caso da DON a probabilidade de ser encontrada no ponto de aquecimento médio foi 46% maior que na temperatura mais baixa. A termografia foi eficiente na identificação dos pontos de maior aquecimento no painel do silo em 54,1% das avaliações , porém a temperatura pontual não pode ser utilizada como indicador para predizer a qualidade bromatológica da silagem. A razão de probabilidade ajustada não permite afirmar que a temperatura no painel do silo está relacionada com a presença de micotoxinas em silagens de milho. As práticas agronômicas adotadas na condução da lavoura, do plantio até o fornecimento aos animais são determinantes para controlar a concentração final de micotoxinas na silagem

Respostas de aditivos microbianos em silagens de milho armazenadas sob duas temperaturas durante a fermentação, e avanços no conhecimento da dinâmica de produção e fixação de gases

Orientador: Prof. Dr. Patrick SchmidtTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Zootecnia. Defesa : Curitiba, 16/04/2018Inclui referênciasResumo: Existe uma grande variedade de aditivos indicados para utilização em silagens e que atuam em diferentes fases do processo de produção desse volumoso. De maneira geral, os aditivos são usados para melhorar a recuperação de matéria seca (MS) e energia, aumentar a digestibilidade dos nutrientes e permitir maior estabilidade da silagem pós abertura do silo. No que se refere ao desenvolvimento de aditivos microbianos as pesquisas se concentram na seleção de bactérias especializadas na produção de determinados ácidos, visando os mesmos objetivos supracitados. A inconsistência na resposta desses produtos é devida a inúmeras variáveis envolvidas durante a condução dos experimentos que podem alterar completamente os resultados, sobretudo, quando inoculantes microbianos são utilizados. Em algumas regiões do mundo, particularmente em países de clima tropical, a produção de silagens apresenta os maiores desafios climáticos, principalmente pelas elevadas temperaturas associadas com alta umidade. Essa condição ambiental favorece a proliferação de micro-organismos durante o crescimento das plantas ainda lavoura aumentando a incidências de doenças. Quando essas plantas são ensiladas muitos desses patógenos podem afetar o perfil fermentativo da silagem, elevando as perdas de nutrientes e reduzindo a estabilidade aeróbia. Sabendo que os inoculantes utilizados no Brasil são derivados de cepas bacterianas selecionadas na Europa e Estados Unidos parte da variação dos resultados pode ser justificada. Raramente os estudos comparam o efeito da temperatura de armazenamento sobre a fermentação de silagens de milho tratadas com aditivos microbianos. Da mesma forma, pouca ou nenhuma discussão é realizada para diminuição do impacto ambiental, principalmente na emissão de carbono durante a fermentação de silagens. Não há relatos de estudos utilizando ou investigando bactérias capazes de aumentar a recuperação de MS e a concentração de ácidos orgânicos pela fixação biológica de CO2. Essa tese tem o objetivo de questionar a utilização de aditivos microbianos sem considerar os fatores ambientais envolvidos na produção de silagens de milho e fomentar a discussão na seleção de novos micro-organismos com conceitos nunca abordados em silagens. A seção revisão de literatura apresenta informações sobre as bactérias utilizadas como aditivos em silagens e o impacto do ambiente sobre a atividade desses organismos. A segunda parte, ainda na revisão de literatura, é uma investigação que tem o objetivo entender e explicar a pressão negativa no interior dos silos, que vem acontecendo com frequências em nossos experimentos. Com base nas informações até o momento tudo indica que esse efeito possa ser causado pela atividade de bactérias homoacetogênicas. Para responder os questionamentos dessa tese foram realizados dois experimentos. No Capitulo I é apresentado um experimento realizado em 2015 utilizando bactérias heteroláticas facultativas (aditivos comerciais) em silagens de milho armazenadas em sala com temperatura controlada com avaliação da produção de gases e pressão interna durante a fase de estocagem. O Capitulo II apresenta o segundo experimento realizado em 2016 que utilizou os mesmos aditivos, porém comparou duas temperaturas de armazenamento (ambientes quente e frio) sobre as caracteristicas fermentativas, produção de gases e pressão interna nos silos. Palavras-chaves: aditivo, armazenamento, fixação de carbono, temperatura.Abstract: There is a variety of additives that are recommended to ensiling forages, which work in a different phase of the production process. Overall, the objective of using additives is to increase the dry matter (DM) and energy recovery, improve the nutrients digestibility, and allows better aerobic stability after opening the silo. In relation to new microbial additives development, the focus of researchers is on select bacteria specialized in the production of specific acids to reach the same result mentioned before. However, the results variability and effectiveness do the silage additives recommendation questionable. The lack of data consistency of additives occurs by the many factors involved in the experiment conducting that can affect the end results, especially, when microbial inoculants are evaluated. In many parts of the world, notably in tropical weather conditions, the silage production faces several climatic challenges, mainly the factors related to a high temperature associated with high humid. This condition predisposes to the growth of microorganisms during the plant-growing season increasing the disease incidence. When these plants are ensiling those undesirable microorganisms can affect the fermentative profile, increasing the nutrient losses and reducing the aerobic stability. Brazilian bacterial inoculants are derived from strains isolated in Europe and North America, so part of this inconsistency result can be explained. Scarcely studies examined storage temperature effects on corn silage fermentation treated with bacterial additives. In the same way, little or nothing is known about the environmental impact reduction, especially carbon emission from silage fermentation, using or studying bacteria who has the ability to increase the DM recovery and acid concentration by the carbon dioxide sequestration. The aim of the present thesis is to open up the debate for the inoculants using without considering the environmental factors on the silage production, and also encourage the discussion about the microorganism selection, as inoculants, in the views never been mentioned before. In the literature review section is presented information about bacterias which are used to making silage and the environmental impact on this microorganisms. The second part, into the literature review section, is a survey that has the objective to comprehend and try to explain the negative internal pressure inside the experimental silos. This phenomenon has been occurring frequently in our studies. Based on the present information we suppose that this effects may happen by homoacetogenic bacteria activities. In order to answer the questions were conducted two experiment. In chapter I, is shown the results with facultative heterofermentative bacteria (commercial additive) on the corn whole-plant ensiling assessment. The silos were storage for 91 days in the controlled-temperature room and the gases production, and the internal pressure were measured. The chapter II, is shown the second experiment, ran in 2016, where the same group of bacterial (commercial additives) was evaluated, whereas the silos were kept in two different storage temperatures (hot and cool) and fermentative profile, gases production, and internal pressure were analized. Key-words: additive, carbon assimilation, temperature, storage

<b>Additive containing homo and heterolactic bacteria on the fermentation quality of maize silage</b> - doi: 10.4025/actascianimsci.v35i4.18833

This trial evaluated the addition of <em>Lactobacillus plantarum</em>,<strong> </strong><em>L. brevis </em>and<em> Enterococcus faecium </em>combo additive against a control treatment. The silages were made in laboratory silos that were stored for 30, 60, 90 or 120 days before opening. We evaluated the chemical composition of the forage before and after ensiling and the fermentative losses of silages. The additive decreased (p < 0.01) effluent production (11.4 kg ton^-1) compared to control silage (14.0 kg ton^-1), but it increased (p < 0.01) the Neutral Detergent Fiber (NDF) and Acid Detergent Fiber (ADF) from 45.6% and 24.5% to 47.0 and 25.1% for control and additive silages, respectively. The storage periods affected (p < 0.01) effluent production, Dry Matter Losses (DML), NDF, ADF and pH variables. Fermentative losses were very low because of the adequate characteristics of maize for ensilage.<br /><p class="aresumo"><strong> </strong></p> <p class="akeyword"> </p><br /

Natamycin as a potential silage additive: A lab trial using sugarcane to assess greenhouse gas emissions

The objective of this study was to evaluate natamycin, Lactobacillus buchneri (LB), or their combination on the chemical composition, loss, fermentative profile, and aerobic stability as well as gas production and composition of sugarcane silages. The treatments were (wet basis): no additive (control), 10 g t−1 of natamycin (N10), 5 × 104 cfu g−1 of LB, and the combination of 4 g t−1 of natamycin and 2.5 × 104 cfu g−1 of LB (NLB). Sugarcane was chopped (10 mm), treated with the additives, and ensiled in experimental silos (four replicates). The silos remained stored for 51 days. The LB inoculation, alone or in combination with natamycin, increased the acetic acid content (by 105 and 78% respectively) and decreased ethanol content (by 83 and 71% respectively) when compared to N10 treatment and the control. A decrease in both dry matter and gas losses was observed in the LB (by 72 and 78%, respectively) and N10 (by 69 and 77%, respectively) silages compared with the control, but not the combination. The N10 treatment reduced greenhouse gas (GHG) emission by 86% compared with the control silage. Control and N10 silages deteriorated to the same extent with aerobic exposure, whereas LB and NLB presented higher aerobic stability. The use of natamycin alone is not recommended when ethanol and aerobic stability are concerns. However, natamycin may be considered for the composition of blend additives to decrease greenhouse gas emission and fermentative loss in silages. Further studies must be carried out to optimize doses of natamycin in blend additive

Methods of lab silos sealing and fermentation characteristics and aerobic stability of sugarcane silage treated with microbial additive

The present experimental assay evaluated the effect of lab silo sealing methods on the ensilage of the sugarcane, with or without microbial additives (Lactobacillus plantarum and Propionibacterium acidipropionici). Twenty-liter plastic buckets were used as experimental silos, which were sealed with either a polyethylene sheet (silo cover with a mesh size of 200 µm) or an appropriate plastic lid equipped with Bunsen valve. Silos were stored for 30, 60, or 90 days. Fermentative losses, chemical composition, organic acids, ethanol and aerobic stability were evaluated. The sealing method employed did not influence most of evaluated variables, showing a small decrease of effluent production in silos covered with polyethylene sheet. The microbial additive did not avoid dry matter (DM) fermentative losses in sugarcane silages (216 g kg-1), nor affected aerobic stability (44.6 hours). The levels of neutral and acid detergent fiber of fresh sugarcane increased after ensiling due to DM losses as gases and effluent. The ethanol content of silages was not influenced by treatments (mean 146 g kg-1 of DM). The sealing methods of experimental silos were not affected by the evaluated variables; polyethylene sheet and plastic lid show the same performance on the fermentative model and both methods represent well the conditions of large scale farm silos