DEGRADAÇÃO RUMINAL DE COMPOSTOS FIBROSOS E
NITROGENADOS EM GRAMÍNEAS TROPICAIS
RENATA COGO CLIPES
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE
CAMPOS DOS GOYTACAZES - RJ
ABRIL - 2007
DEGRADAÇÃO RUMINAL DE COMPOSTOS FIBROSOS E
NITROGENADOS EM GRAMÍNEAS TROPICAIS
RENATA COGO CLIPES
Tese apresentada ao Centro de Ciências e
Tecnologias Agropecuárias da Universidade
Estadual do Norte Fluminense, como parte
das exigências para obtenção do título de
Doutor em Produção Animal.
Orientador: Ph.D. JOSÉ FERNANDO COELHO DA SILVA
CAMPOS DOS GOYTACAZES - RJ
Abril - 2007
2
DEGRADAÇÃO RUMINAL DE COMPOSTOS FIBROSOS E
NITROGENADOS EM GRAMÍNEAS TROPICAIS
RENATA COGO CLIPES
Tese apresentada ao Centro de Ciências e
Tecnologias Agropecuárias da Universidade
Estadual do Norte Fluminense, como parte
das exigências para obtenção do título de
Doutor em Produção Animal.
Aprovada em 02 de abril de 2007
Comissão Examinadora:
Prof. Pedro Antônio Muniz Malafaia (Doutor, Zootecnia) - UFRRJ
Prof. Hernán Maldonado Vásquez (Doutor, Zootecnia) - UENF
Prof. Edenio Detmann (Doutor, Zootecnia) – UFV
Prof. José Fernando Coelho da Silva (PhD, Nutrição de Ruminantes) - UENF
(Orientador)
i
A Deus, pela existência e luz;
Aos meus pais, Brás e Terezinha pelo amor;
Aos meus irmãos, Cássia e Alex pela paciência e compreensão;
Aos meus lindos sobrinhos, Allan e Melyna;
Ao meu cunhado Adolfo, pela amizade e carinho;
Aos professores José Fernando Coelho da Silva e Edenio Detmann;
Aos amigos Eva e Itaicy;
A todos os amigos.
DEDICO
ii
AGRADECIMENTOS
A Deus por sempre estar à minha frente, protegendo-me e guiando-me;
Ao professor José Fernando Coelho da Silva pelo grande exemplo que foi,
pela valiosa orientação, inestimáveis ensinamentos e dedicação com que me
acompanhou durante todo tempo;
Ao professor Edenio Detmann, pela amizade, pela importância fundamental
para a realização deste trabalho, pela confiança e paciência, desde o início;
Ao professor Hernán Maldonado Vásquez pelo apoio e esclarecimentos
prestados, pela amizade e ensinamentos durante o curso;
Ao professor Pedro Malafaia, pela amizade e participação nas bancas de
qualificação e defesa tese;
Aos amigos Lara, Ismail, Fábio e Érika pelas amostras concedidas para a
realização deste trabalho, além da amizade, convivência e atenção;
Aos professores do Laboratório de Zootecnia e Nutrição Animal pela
contribuição na minha formação específica;
À Universidade Estadual do Norte Fluminense que, através do CCTA, me
concedeu apoio acadêmico e, pela concessão da bolsa de estudos;
Ao amigo Cláudio Lombardi, técnico do LZNA, pela atenção e amizade;
Aos funcionários Detony, Sérgio e Antônio pela atenção e auxílios prestados
nos procedimentos de incubação;
A Etiene Marques Ambrósio e Jovana Campos secretárias do curso de pósgraduação, pela inestimável atenção e informações prestadas;
Às amigas Geni, Sílvia, Neuma, Alessandra, Mariana, Patrícia e Luciene,
que estiveram ao meu lado, escutando-me, muitas vezes por telefone;
Aos bolsistas Drieli Rossi e Tiago Rocha pela colaboração nas análises
laboratoriais ;
iii
A todos os amigos e colegas do LZNA e da UENF pela agradável
convivência;
A todas as pessoas que direta ou indiretamente contribuíram para
realização deste trabalho;
A todas as mães que são obrigadas a nos suportar, às vezes como um
“saco de pancadas”, mas mãezinhas, no final tudo dá certo. Para a minha, deixo um
recado;
Mãe amiga, mãe irmã
Mãe-pai: duas vezes mãe
Mãe lutadora e companheira
Mãe educadora, mãe mestra
Mãe analfabeta, sábia mãe
Mãe do silêncio, mãe comunicação
Mãe de quem magoou e de quem perdoou
Mãe rica, mãe pobre
Mãe dos guerreiros e dos guerreados
Mãe que sorri, mãe que chora
Mãe que abraça e afaga
Mãe presente, mãe ausente
MÃE, simplesmente MÃE!
Continue forte, guerreira e positiva, nos ensinando a cada dia, como levar a
vida numa boa.
Muito obrigada a todos.
iv
BIOGRAF IA
RENATA COGO CLIPES, filha de Brás Martins Clipes e Terezinha de Jesus
Cogo Clipes, nasceu em 2 de setembro de 1977, em Castelo-ES.
Concluiu o Curso de Graduação em Zootecnia em abril de 2000, pela
Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ), em Seropédica – RJ.
Concluiu o Curso de Pós-Graduação em Produção Animal, em nível de
mestrado, na área de Nutrição de Ruminantes, da Universidade Estadual do Norte
Fluminense (UENF), em Campos dos Goytacazes – RJ, obtendo o título de Mestre
no dia 2 de abril de 2003.
Em março de 2003, iniciou seu doutoramento em Produção Animal nesta
mesma instituição, submetendo-se à defesa de tese em 2 de abril de 2007.
v
CONTEÚDO
Página
RESUMO …………………………………………………………………………………...viii
ABSTRACT ………………………………………………………………………………… x
1. INTRODUÇÃO GERAL ………………………………………………………………... 1
2. REVISÃO DE LITERATURA …………………………………………………….……. 4
2.1. Fibra em Detergente Neutro…......……………………………………….... 4
2.2. Lignina..............................……………………………………………..……. 6
2.3. Fibra em Detergente Neutro Indigestível……………………………..….... 7
2.4. Sistema In Vitro de Produção Cumulativa de Gases..............................10
2.5. Degradação Ruminal dos Compostos Nitrogenados.............…….........11
3. REFERÊNCIAS BIBLIO GRÁFICAS …………………………………………….….. .13
4. TRABALHOS………………………………………………………………………….....18
TRABALHO 1. Predição da Fração Indegradável da Fibra em Detergente Neutro em
Forragens Tropicais a partir da Concentração de Lignina
Resumo …………………..…………………………………........................…...19
Abstract ……….…………..……………………………………………......…......20
Introdução …………………………………………………………………….......21
Material e Métodos ……………………………………………………………....22
Resultados e Discussão …………………………………………………….......26
Conclusões ………………………………………………………………………..33
Referências Bibliográficas …………………………………………………........33
vi
TRABALHO 2. Avaliação da Proteína Insolúvel em Detergente Ácido como
Estimador da Fração Protéica Indegradável no Rúmen em Forragens Tropicais
Resumo …………………..…………………………………………………….....37
Abstract….…….…………..…………………………………………………........38
Introdução ………………………………………………………………………....38
Material e Métodos ……………………………………………………….….......39
Resultados e Discussão ………………………………………………..…….....42
Conclusões ………………………………………………………………..….......50
Referências Bibliográficas ……………………………………………………....50
TRABALHO 3. Associações entre a cinética da degradação ruminal e os
constituintes da parede celular vegetal de quatro gramíneas tropicais em diferentes
idades de corte e doses de adubação nitrogenada
Resumo …………………..…………………………………………………….....54
Abstract ………..…………..……………………………………………………...55
Introdução ………………………………………………………………………....56
Material e Métodos ……………………………………………………………....57
Resultados e Discussão ………………………………………………………....60
Conclusões ……………………………………………………….……………....67
Referências Bibliográficas ……………………………………………………....67
CONCLUSÕES GERAIS ………………………………………………………………....69
vii
RESUMO
CLIPES, Renata C., Universidade Estadual do Norte Fluminense; abril de 2007;
Degradação Ruminal de Compostos Fibrosos e Nitrogenados em Gramíneas
Tropicais; Professor Orientador: José Fernando Coelho da Silva. Professores
Conselheiros: Edenio Detmann e Hérnan Maldonado Vásquez.
Objetivou-se validar a indigestibilidade potencial da fibra em detergente
neutro (FDN) predita por intermédio das equações adotadas pelos sistemas
nutricionais CNCPS e o NRC-2001, sendo este último com (NRCII) ou sem o fator de
correção empírico 0,85; avaliar as estimativas da fração nitrogenada indegradável no
rúmen (PIIDN) obtidas a partir dos compostos nitrogenados insolúveis em detergente
ácido (PIDA). Foram utilizadas 540 amostras obtidas através de simulação manual
do pastejo e extrusa esofágica, de fenos e de gramíneas tropicais submetidas a
diferentes níveis de adubação e épocas de corte, cultivadas no município de
Campos dos Goytacazes-RJ. Foi também avaliada a digestibilidade in vitro da
matéria seca (DIVMS) e cinética da degradação ruminal dos compostos fibrosos das
gramíneas (capim-setária (Setaria anceps Stapf), capim-hemarthria (Hemarthria
altissima [Poir] Stapf. & Hubbard), capim-angola (Brachiaria purpurascens [Raddi]
Henr.) e capim-acroceres (Acroceras macrum Stapf.)) adubadas com 0, 100, 200,
300 e 400 kg de N/ha e colhidos aos 28, 42, 56 e 70 dias de idade. A avaliação
comparativa com relação à eficiência de predição entre modelos foi realizada por
intermédio da avaliação e partição do quadrado médio dos erros de predição; por
outro lado a comparação entre valores preditos (PIDA) e observados (PIIDN) foi
realizada por intermédio do ajustamento de equação de regressão linear simples e
viii
os resultados referentes a digestibilidade e cinética da degradação ruminal das
quatro gramíneas submetidas a diferentes níveis de adubação e períodos de corte
foram avaliados por intermédio de análise de fatores. Dentre os modelos nutricionais
utilizados, os estudos revelaram que o NRC-2001 corrigido apresentou melhores
resultados em simulação, tanto quando se utilizou a LAS e também ao se utilizar
LPER. Por outro lado, os resultados entre os valores preditos e observados da
fração nitrogenada indegradável no rúmen permitiram evidenciar não-equivalência
(P<0,01) e total falta de associação (P<0,05), sugerindo dessa forma que a PIDA
não seja adotada como estimador da fração protéica indegradável, a qual deve ser
estimada por intermédio de métodos biológicos, indicando a utilização dos
protocolos adotados para obtenção das concentrações de PIIDN. A avaliação da
digestibilidade e cinética da degradação ruminal para as quatro gramíneas permitiu
verificar destaque do capim-hemarthria aos 42 dias de idade de corte quando
comparado às demais gramíneas, por apresentar maior DIVMS (69,39%) e maior
teor de fibra em detergente neutro potencialmente degradável (57,89%) e menor
volume de gás oriundo da fibra potencialmente degradável (0,186 mL/mg) conferindo
dessa forma, boas características de degradação e digestibilidade para esta
gramínea aos 42 dias de idade de corte.
Palavras-chave: gramíneas, lignina, fibra em detergente neutro indigestível,
digestibilidade in vitro da matéria seca, compostos nitrogenados
ix
ABSTRACT
CLIPES, Renata C., Universidade Estadual do Norte Fluminense; april
2007;
Potential Degradation of Fibrous and Nitrogenous Compounds in Tropical
Grasses; Advisor: José Fernando Coelho da Silva. Committee Members: Edenio
Detmann and Hernán Maldonado Vásquez.
The potential indigestibility of NDF predicted through the equations adopted
by the nutritional systems CNCPS and NRC-2001, were validated. The equation
recommended by NRC-2001 was used with (NRCII) or without the empiric correction
factor 0.85. It was also studied the estimates of the ruminal undegradable
nitrogenous fraction (RUDP) obtained through acid detergent insoluble protein
(ADIP). A total of 540 samples were used, obtained from manual grazing simulation
and esophageal extrusa, from hays and from tropical grasses submitted to different
fertilizing levels and cutting ages, cultivated in Campos dos Goytacazes-RJ, Brazil.
The in vitro dry matter digestibility (IVDMD) and kinetics of the ruminal degradation of
the fibrous components of the grasses (setária (Setaria anceps, Stapf), hemarthria
(Hemarthria altissima, [Poir] Stapf. & Hubbard), angola (Brachiaria purpurascens,
[Raddi] Henr.) and acroceres (Acroceras macrum, Stapf.)) fertilized with 0, 100, 200,
300 and 400 kg of N/ha and in the cutting ages of 28, 42, 56 and 70 days, were also
evaluated. The comparative evaluation regarding the prediction efficiency among the
nutritional models was done through the evaluation and partition of the mean square
errors; on the other hand the comparison among predicted and observed values of
ADIP was done through the adjustment of simple linear regression equation and the
results regarding digestibility and kinetics of ruminal fiber degradation of the grasses
submitted to different levels of fertilizer and cut periods were evaluated through the
factors analysis. The results showed that among the nutritional models examined, the
x
studies revealed that corrected NRC-2001 presented better results in simulation,
independent of using LAS or LPER. On the other hand, the results among the
predicted and observed values of the RUDP fraction allowed to evidence noequivalence (P <0.01) and total absence of association (P<0.05), suggesting in that
way that RUDP is not an estimator of the rumen undegradable protein fraction. This
fraction should be estimated through biological methods, like the protocols adopted
for obtaining the concentrations of NDFi. In the study of IVDMD and kinetics of
ruminal fiber degradation of the four tropical grasses it was found that the hemarthria
grass at 42 days old, when compared to the other grasses, presented higher values
for IVDMD (69.39%) and neutral detergent fiber potentially degradable (57.89%) and,
smaller production of gas volume from potentially degradable fiber (0,186 mL/mg),
therefore good degradation and digestibility characteristics for this grass 42 days old.
Key word: grass, lignin, indigestible neutral detergent fiber, in vitro dry mater
digestibility, nitrogenous compounds
xi
1. INTRODUÇÃO GERAL
A quantificação do valor nutricional dos alimentos utilizados para animais
ruminantes envolve estudos que avaliam, em conjunto, o consumo, a digestibilidade
e o metabolismo animal. Contudo, sendo o consumo fortemente influenciado por
inúmeros fatores alheios àqueles que caracterizam o alimento (MERTENS, 1994), a
avaliação da digestibilidade torna-se alvo principal de estudos em que se buscam
determinar as características inerentes ao alimento (CABRAL et al., 2004).
Dentre as diferentes formas para avaliação da digestibilidade dos
componentes fibrosos dos alimentos, vantagens têm sido apontadas sobre métodos
baseados em sistemas in vitro, em comparação a ambientes in situ ou in vivo. (OBA
e ALLEN, 1999). No entanto, em estudos recentes em regiões tropicais
demonstraram-se
vícios
substanciais
em
procedimentos
de
estimação
da
degradação fibrosa de forragens tropicais em sistemas in vitro (VIEIRA et al., 2000;
DETMANN, 2002).
De forma alternativa aos métodos biológicos, a utilização da composição
química dos alimentos como método de predição da digestão em ruminantes tem
sido sugerida por diversos autores (CONRAD et al, 1984; WEISS et al., 1992; VAN
SOEST, 1994; WEISS, 1994; e ROCHA Jr. et al., 2003). Como ponto inicial aos
principais métodos, destaca-se a estimação do potencial de degradação da fibra em
detergente neutro (FDN), expressa complementarmente com sua fração indigestível,
ou FDNi. Embora tal porção seja empregada como base na estimação da digestão
efetiva dos componentes fibrosos, seu estudo isolado mostra-se preponderante ao
entendimento dos efeitos de repleção física no ambiente ruminal (WALDO et al.,
1
1972; VIEIRA et al., 1997), sendo de elevada importância para o entendimento do
controle do consumo voluntário em ruminantes manejados em condições tropicais
(DETMANN et al., 2003a).
A lignina é geralmente aceita como a entidade primária responsável pela
limitação da digestão das forragens (SMITH et al., 1972; TRAXLER et al., 1998; VAN
SOEST, 1994), sendo adotada como base para a estimação do teor de FDNi por
dois dos principais sistemas nutricionais da atualidade: o Cornell Net Carbohydrate
and Protein System (CNCPS) (SNIFFEN et al., 1992) e o National Research Council
(NRC, 2001). No entanto, embora havendo propostas de avaliação das equações
estabelecidas por estes sistemas em condições nacionais (MALAFAIA et al., 1998;
VIEIRA et al., 2000; ROCHA Jr. et al., 2003; e DETMANN et al., 2004a), pouco se
conhece acerca do potencial preditivo de tais equações para gramíneas produzidas
em regiões tropicais.
Assim como os compostos fibrosos, que contribuem primariamente ao
metabolismo energético microbiano e animal, a avaliação da disponibilidade
potencial dos compostos nitrogenados dos alimentos tem recebido atenção especial
por parte dos pesquisadores e sistemas nutricionais. A fração dos compostos
nitrogenados ligada à porção insolúvel em detergente ácido da parede celular (PIDA)
tem sido empregada como preditor ou estimador do potencial de aproveitamento
protéico por alguns dos principais sistemas nutricionais, como o sistema britânico
(AFRC, 1993) e o sistema CNCPS (SNIFFEN et al., 1992), no sentido de, embora
formado em parte por componentes aminoacídicos (MUSCATO et al., 1983), não
apresentar disponibilidade aos microrganismos ruminais ou digestibilidade intestinal
(SNIFFEN et al., 1992).
Por outro lado, diversos estudos têm apontado controvérsias sobre a
disponibilidade do PIDA ao longo do trato gastrintestinal dos ruminantes, o qual tem
apresentado estimativas de digestibilidade substancialmente desviadas da nulidade
(WATERS et al. 1992; VAN SOEST, 1994; BRODERICK, 1995; NRC, 2001;
DETMANN et al. 2003b).
Desta forma, na ausência de um modelo de predição que possa considerar
ao menos os fatores de maior influência sobre a dimensão real da fração protéica
indegradável, DETMANN et al. (2004a) sugeriram a utilização de métodos biológicos
para a estimação da fração indegradável dos compostos nitrogenados. No entanto,
2
tais informações são ainda escassas e carecendo verificações e validações em
condições tropicais (DETMANN et al., 2003b).
Dentro do contexto apresentado, definem-se como principais objetivos deste
trabalho:
1. valiar e validar a fração indigestível da fibra em detergente neutro de
gramíneas tropicais, predita por intermédio das equações adotadas pelos
sistemas nutricionais Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS)
(SNIFFEN et al., 1992) e National Research Council (2001), com ou sem o
fator de correção empírico proposto por DETMANN et al. (2004a) a partir dos
teores de lignina em permanganato de potássio e em ácido sulfúrico;
2. verificar a validade dos compostos nitrogenados insolúveis em detergente
ácido como preditores do potencial de degradação ruminal da proteína bruta;
3. avaliar e quantificar as relações entre os teores de lignina e proteína, a
DIVMS, a fração indegradável da FDN e as taxas fracionais de degradação
dos carboidratos fibrosos obtidas por intermédio de sistema de produção
cumulativa de gás in vitro.
3
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 - Fibra em Detergente Neutro
Há muitas décadas a fibra vem sendo utilizada para caracterizar os
alimentos (VAN SOEST, 1994) e para estabelecer limites máximos de ingredientes
nas rações (MERTENS, 1992). Pode ser definida como o componente estrutural das
plantas, a fração do alimento que não é digerida por enzimas de mamíferos, fração
menos digestível dos alimentos ou a fração do alimento que promove a ruminação e
o bom funcionamento do rúmen (WEISS, 1993).
Em essência, a fibra corresponde a um termo meramente nutricional e sua
definição está vinculada ao método analítico empregado na sua quantificação, sendo
quimicamente um agregado de compostos e não uma entidade distinta. Dessa
forma, sua composição química é dependente da fonte e a forma como foi medida
(MERTENS, 1992) e, o método de obtenção deve estar de acordo com os princípios
biológicos ou com sua utilidade empírica.
Em adição, a fibra representa a fração dos carboidratos dos alimentos de
digestão lenta ou indigestível e, dependendo de sua concentração e digestibilidade,
impõe limitações sobre o consumo de matéria seca e energia. De acordo com
MERTENS (1992), a fibra afeta características dos alimentos que são importantes na
nutrição animal, como a relação da digestibilidade com seus valores energéticos, a
fermentação ruminal; podendo também estar envolvida no controle da ingestão de
alimentos.
4
O principal método para a quantificação da fibra e seus componentes está
baseado no uso de detergentes aniônicos e catiônicos, em que a solubilidade da
solução é influenciada pelo tipo de detergente e espécie iônica (VAN SOEST e
ROBERTSON, 1985). Estes autores relataram que alguns complexos de sais e
proteínas são insolúveis em detergente, e tais interferências devem ser evitadas.
Dessa forma, a fibra em detergente neutro (FDN) é considerada a melhor
representação da fração do alimento de lenta digestão ou indigestível e que ocupa
espaço no trato digestivo (MERTENS, 1997) sendo o seu teor normalmente utilizado
para cálculo do consumo de forragens (WALDO, 1986).
A fração dos alimentos solúvel em detergente neutro é constituída de pectina,
açúcares simples, amido, lipídios e parte de compostos nitrogenados e dos minerais,
enquanto a fração insolúvel em detergente neutro engloba a celulose, a
hemicelulose, a lignina e parte dos compostos nitrogenados e os minerais
associados a estes polímeros (VAN SOEST, 1994).
O procedimento original para estimação do teor de FDN de um alimento foi
desenvolvido na década de 60, com a referência clássica publicada por GOERING e
VAN SOEST (1975) em que, soluções tampões a base de borato e fosfato tem por
finalidade, manter o pH próximo de 7,0 buscando-se evitar a solubilização da
hemicelulose e lignina; o sulfito de sódio, que visa remover as proteínas e resíduos
de queratina; o sal etilenodiaminotetracético (EDTA) que tem como função, quelatar
o cálcio e auxiliar na solubilização das proteínas e pectinas e, na utilização do
sulfato láurico de sódio (detergente). Várias modificações foram realizadas com o
passar dos anos (VAN SOEST et al., 1991; MERTENS, 2002) resultando em
diferentes procedimentos de estimação dos teores de FDN, os quais dependem do
método empregado e do alimento analisado.
A contaminação com minerais pode variar de 0 a 4% na composição de FDN
(WEISS, 1993), sendo recomendado que esta seja quantificada livre de cinzas (VAN
SOEST et al., 1991; MERTENS, 2002). Na estimação do teor de FDN, parte dos
compostos nitrogenados é solubilizado, entretanto, uma outra porção permanece
como constituintes da mesma. No entanto, alguns autores mencionam que esta
contaminação por nitrogênio deve ser corrigida (VAN SOEST et al., 1991; WEISS et
al., 1992; MERTENS, 2002).
Outros compostos como a sílica, cutinas e taninos, estão presentes na parede
celular, associados ou não aos polissacarídeos estruturais. Embora presentes em
5
pequenas quantidades, estes compostos influenciam nas características físicoquímicas da parede celular e podem ter efeitos significativos nos processos de
digestão e absorção (VAN SOEST, 1994).
2.2 – Lignina
A lignina é um componente não-carboidrato da parede celular dos vegetais de
estrutura
não
totalmente
conhecida.
Composta
de
monômeros
fenólicos,
normalmente é considerada como um dos principais componentes responsáveis pela
queda da digestibilidade dos nutrientes das plantas forrageiras (VAN SOEST, 1994).
Sua composição, estrutura e quantidade variam de acordo com o tecido, a origem
botânica, os órgãos, a idade da planta e os fatores ambientais (AKIN, 1989).
As proporções relativas dos componentes da parede celular, em especial, o
teor de lignina e suas interações (químicas e estruturais) com celulose e
hemicelulose, são responsáveis pela porção da fibra que potencialmente pode
fornecer energia ao animal. O principal mecanismo de inibição da lignina seria como
uma barreira mecânica aos microrganismos ruminais (VAN SOEST, 1994). Dessa
forma, a estimação da concentração de lignina na parede celular de plantas
forrageiras torna-se essencial no estabelecimento do valor nutritivo destas.
Métodos analíticos como lignina em ácido sulfúrico a 72% (p/p) (LAS) e a
lignina permanganato de potássio (LPER) são amplamente empregados para a
mensuração do teor de lignina em plantas forrageiras, onde a amostra é previamente
tratada com solução de detergente ácido, resultando em fibra ou resíduo insolúvel
em detergente ácido (FDA).
O método LAS é baseado no princípio de que a lignina é insolúvel na solução
de ácido sulfúrico (72% p/p), enquanto que outros componentes celulares são
removidos pelos pré-tratamentos ou então hidrolisados pela solução ácida, no
entanto este método apresenta alguns inconvenientes, como mensurar em conjunto
cutina, uma vez que esta é resistente à hidrólise pelo ácido sulfúrico (GOERING e
VAN SOEST, 1975). Além disso, as amostras de LAS podem estar contaminadas
com artefatos de Maillard (JOHNSON, 1963) e parte da lignina é potencialmente
solúvel na solução de ácido sulfúrico (HATFIELD et al., 1994).
A LPER é estimada a partir de solução concentrada de permanganato de
potássio, que visa à oxidação da lignina, restando resíduo constituído de celulose,
6
cutina e cinzas, sendo a diferença em peso contabilizada como lignina (GOERING e
VAN SOEST, 1975). Porém, esta técnica também tem sido alvo de algumas críticas,
pois não trata uniformemente as partículas de tamanhos diversos (GOERING e VAN
SOEST, 1975); em gramíneas imaturas, a celulose pode ser, em parte, solubilizada
(VAN SOEST e WINE, 1968).
Avaliações comparativas do conteúdo de lignina em alimentos apresentaram
resultados de maior magnitude para o método do LPER (VAN SOEST, 1994) quando
comparada à técnica de LAS. Teores médios de 5,6 e 6,3%, como percentagem da
matéria seca para LAS e LPER, respectivamente, foram verificados por CLIPES et
al. (2004) em gramíneas tropicais, acrescentando que a razão média entre as
concentrações obtidas se aproximaram de relatos citados por VAN SOEST (1994).
Diferenças entre teores de lignina de espécies diferentes, de plantas jovens
ou de avançado estágio vegetativo decorrem de modificações nas suas estruturas,
principalmente à medida que a planta se desenvolve. A lignina presente em
leguminosas, geralmente é mais condensada e se encontra em maior quantidade
para um mesmo estádio de maturidade, do que as encontradas em gramíneas (VAN
SOEST, 1994).
Os teores de FDA e lignina têm sido muito utilizados para cálculo da
digestibilidade dos alimentos volumosos, principalmente de gramíneas (HARLAN,
1991). Contudo, o uso da FDA para cálculo da digestibilidade de alimentos, não
possui base teórica, mas somente associação estatística (VAN SOEST, 1994).
Dessa forma, deve-se considerar que qualquer estimador de digestibilidade precisa
ser avaliado quimicamente com níveis aceitáveis de precisão e exatidão.
2.3 - Fibra em Detergente Neutro Indigestível
Um simples esquema para predizer o consumo seria aquele que identificasse
o fator mais limitante do consumo e usasse uma medida quantitativa desse fator
para se fazer predições.
A diminuição na digestibilidade da fibra pode reduzir o consumo de fibra
quando o enchimento ruminal é o fator limitante. Além disso, com o aumento do
estádio de maturidade da forrageira, a repleção ruminal é aumentada linearmente,
principalmente devido ao aumento da fração indigestível da FDN (VIEIRA et al.,
1997). A repleção ruminal é a expressão do tempo que o alimento permanece no
7
rúmen sofrendo os efeitos físicos de passagem, decorrentes da mastigação durante
a ruminação e da digestão pelos microrganismos do rúmen (WALDO et al., 1971).
WALDO (1986) sugeriu que o limite físico do rúmen é variável, tornando-se
maior com a deficiência no atendimento das necessidades metabólicas. Em caso de
forrageiras de baixa qualidade, verifica-se menor taxa de passagem de partículas do
rúmen, acarretando redução do consumo de matéria seca (VAN SOEST, 1994).
Alguns pesquisadores, ao detectar que, após sete dias de incubação, parte da
celulose permanecia indegradável no rúmen, subdividiram-na em duas frações; uma
potencialmente degradável e outra indegradável, relacionando as taxas de
degradação e taxas de passagem desses componentes com o efeito de enchimento
ruminal (WALDO et al., 1972). Neste contexto, fatores como FDN indigestível,
interação com o limite do consumo e a taxa de degradação dos carboidratos,
tornam-se importantes no esclarecimento dos componentes fibrosos como fonte de
energia para ruminantes. Em adição, a taxa na qual a FDN potencialmente
disponível é degradada é outro fator que afeta a utilização da fibra (VARGA et al.,
1998).
Dentro de um tipo de forragem existe uma boa relação entre conteúdo de fibra
e a fração indigestível desta, entretanto, entre forragens ocorrem grandes diferenças
(TAMMINGA et al., 1990). No que se refere a digestibilidade ruminal da fibra de
volumosos, esta pode variar de forma muito ampla, de 13,5 a 78%. Estes mesmos
autores relataram que em menor tempo de retenção ruminal, as leguminosas podem
ter maior digestibilidade da matéria seca por apresentar conteúdo de FDN menor,
entretanto, menor digestibilidade da FDN pode ser detectada quando comparada
com as gramíneas (VARGA et al., 1998).
A concentração de lignina, com freqüência é usada como parâmetro para
avaliação da disponibilidade de fibra para ruminantes. O CNCPS utiliza a
concentração de lignina para calcular a disponibilidade de fibra, considerando que a
fração indisponível pode ser calculada como porcentagem de lignina x 2,4 (SNIFFEN
et al. 1992). Tal proposição foi construída empiricamente através de observações da
relação entre a massa residual de FDN após 120 dias de fermentação e a
concentração de lignina no alimento anteriormente à incubação, em experimento
conduzido por Chandler (1980), citado por TRAXLER et al. (1998).
Estimativas do teor de FDNi podem ser também obtidas pela equação
adotada pelo sistema NRC (2001) às quais baseiam-se nas proposições
8
teoricamente embasadas por CONRAD et al. (1984) e WEISS et al. (1992),
construídas segundo a Lei de Superfície. Segundo este princípio geométrico, a
superfície de qualquer objeto é igual ao quadrado da média de suas dimensões
lineares ou a sua massa elevada à potência de 2/3 (KLEIBER, 1975; CONRAD et al.,
1984). Desta forma, o suporte teórico apresentado por CONRAD et al. (1984)
pressupõe que o espaço de superfície digestível e disponível aos microrganismos
ruminais é determinado pelo fato de os tecidos da parede vegetal e a lignina estarem
localizados fisicamente superfície à superfície. Assim, a porção da FDN indisponível
aos microrganismos é proporcional à área superficial da massa de lignina e
inversamente proporcional à área superficial da massa de FDN.
Neste contexto, ROCHA Jr. et al. (2003), ao procederem à validação da
equação proposta por WEISS et al. (1992), e adotada pelo sistema nutricional NRC
(2001), para estimação da digestibilidade da FDN em animais ruminantes,
verificaram subestimação dos valores de digestibilidade em comparação a um banco
de dados constituído por observações realizadas in vivo.
DETMANN et al. (2004b) procederam à validação das equações adotadas
pelos sistemas CNCPS (SNIFFEN et al., 1992) e NRC (2001) para predição do teor
de FDNi em gramíneas tropicais, encontrando vícios substanciais no processo de
estimação por ambos os modelos. Estes autores sugeriram, em adição, um fator de
correção empírico sobre a equação adotada pelo sistema NRC (2001) o qual
ampliou a acurácia do processo preditivo, afirmando, no entanto, que mais estudos
se fazem necessários para avaliação da verdadeira relação entre lignina e a fração
indigestível da FDN em gramíneas tropicais.
Em recente estudo, NUNES et al. (2004a) ao conduzir a validação do teor
de FDNi sugerida pelo CNCPS em gramíneas tropicais, observaram quadro de falta
de ajustamento com sub e superestimação dos teores de FDNi para as
concentrações de lignina, inferiores e superiores a 10,3% da FDN, respectivamente,
sugerindo
que este comportamento evidencia inadequação do modelo em
descrever o fenômeno estudado, e que tal comportamento pode estar comprometido
pela não-consideração de um parâmetro associado a relações curvilíneas como o
principal elemento de deficiência preditiva desta equação.
NUNES et al. (2004b) ao estimar os teores de FDNi utilizando os métodos
de lignina em ácido sulfúrico (LAS) e em permanganato (LPER) conforme o sistema
NRC (2001) observaram predições viesadas positivamente dos teores de FDNi,
9
ressaltando ainda, que a substituição empírica do fator 0,667 por 0,85 sugerida por
DETMANN et al. (2004a) permitiu a obtenção de estimativas similares aos valores
observados para lignina em LAS e LPER.
2.4 - Sistema In Vitro de Produção Cumulativa de Gases
Os atuais sistemas de exigências nutricionais requerem estimativas
confiáveis das taxas de degradação dos alimentos (PELL et al., 1994). Dessa forma,
a busca de um método simples, acurado e rápido para estimar a qualidade de
forrageiras, com base em sua digestibilidade, tem sido o objetivo de muitos estudos.
Ensaios de digestão in situ e in vitro são amplamente utilizados. O primeiro
permite o contato íntimo do alimento avaliado com o ambiente ruminal, sendo a
melhor forma de simulação deste meio, embora o alimento não esteja sujeito a todos
os eventos digestivos, como a ruminação, a mastigação e a taxa de passagem (VAN
SOEST, 1994). No entanto, segundo VAN SOEST (1994) existem problemas
relacionados com a porosidade das bolsas, o tempo de incubação, o tamanho de
partículas e a contaminação bacteriana.
A avaliação do produto final a partir de técnicas metabólicas permite a
quantificação das taxas de degradação dos carboidratos, estimando de forma mais
aprimorada os parâmetros cinéticos. A técnica in vitro de produção cumulativa de
gases vem sendo utilizada há alguns anos a fim de detectar o comportamento da
degradação da fibra em função do gás produzido durante a incubação do alimento a
ser testado, acrescido de líquido de rúmen e meio de cultura tamponado, em frascos
hermeticamente fechados, medindo-se a pressão por meio de sensores conectados
aos frascos, monitorando-se as leituras ao longo do tempo de incubação. A relação
entre o desaparecimento de FDN incubada e a produção de gás, variáveis
independentes e dependentes, respectivamente, indica que a técnica pode ser
utilizada para a estimação da taxa de degradação do substrato, como sugerido por
PELL e SCHOFIELD (1993).
Dessa forma, vantagens na utilização da técnica baseiam-se na uniformidade
físico-química do microambiente de fermentação, rapidez e, a não destruição da
amostra em cada tempo, o que torna a técnica menos laboriosa, não necessitando
de grandes quantidades de amostras.
10
A significância biológica dos valores de predição de gás obtido fica
confirmada pela alta correlação linear encontrada entre o gás produzido pela
fermentação de diferentes amostras de forragens, e o correspondente ao
desaparecimento de matéria seca, dentro de cada período de fermentação (CABRAL
et al., 2000).
2.5 - Degradação Ruminal dos Compostos Nitrogenados
A degradação ruminal dos compostos nitrogenados fornece subsidio aos
sistemas de exigências nutricionais quanto ao balanceamento da dieta para os
animais ruminantes.
O controle da degradação da proteína no ambiente ruminal pode ser utilizado
na tentativa de sincronizar a liberação de amônia e peptídeos com a disponibilidade
de esqueletos de carbono e energia, obtendo-se a máxima eficiência de síntese
microbiana (RUSSELL et al., 1992).
Os métodos empregados para estimar as taxas de degradação das proteínas
possuem determinadas limitações que restringem sua utilização como rotina
laboratorial (BRODERICK, 1995). Os métodos tradicionais como o AFRC (1993)
classificam os compostos nitrogenados em três frações: A, representada pela fração
solúvel; B, que compreende a fração insolúvel, potencialmente degradável; e C,
representada pelo nitrogênio indisponível no trato gastrintestinal. Dessa forma, tornase importante à quantificação acurada destas frações, assim como suas taxas de
degradação, para que se consiga maximizar a eficiência de utilização dos compostos
nitrogenados pelos microrganismos e pelo próprio animal, reduzindo as perdas
nitrogenadas acarretadas pela fermentação ruminal. Em adição, a extensão da
degradação dos compostos nitrogenados depende da fração indigestível e da
relação entre a taxa de degradação, que em conjunto, determinará o potencial do
alimento para a produção animal.
O Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS) caracteriza os
compostos nitrogenados insolúveis em detergente ácido (PIDA), como fração C ou
fração indigestível durante sua permanência no trato gastrintestinal (SNIFFEN et al.,
1992). Inicialmente, sua quantificação segue os mesmos protocolos para a obtenção
da fibra em detergente ácido (FDA) descritos por GOERING e VAN SOEST (1975),
11
onde após a obtenção da FDA, segue-se os mesmos protocolos para a
quantificação do nitrogênio total (AOAC, 1990).
Embora considerado como indigestível durante sua permanência no trato
gastrintestinal dos ruminantes, sua disponibilidade tem apresentado estimativas de
digestibilidade substancialmente desviadas da nulidade, sendo este comportamento
ressaltado em alimentos ricos em taninos (WATERS et al., 1992) ou que sofreram
danos por calor (VAN SOEST, 1994), implicando no fato de esta fração poder
apresentar, em parte, potencialmente digestível (BRODERICK, 1995; DETMANN et
al., 2003b). Este comportamento indica que o PIDA, embora sendo um indicador do
teor total de compostos nitrogenados não-utilizáveis pelo animal, não possa ser
empregado para estimação da digestibilidade potencial dos compostos nitrogenados
(NRC, 2001).
As análises laboratoriais de plantas forrageiras são necessárias para estimar
a qualidade nutritiva e, conseqüentemente, predizer a extensão da degradação
biológica; entretanto, a fração indegradável dos componentes protéicos carece
considerações quanto aos efeitos químicos, fisiológicos, anatômicos e ambientais,
os quais interagem de forma a limitar potencialmente o acesso microbiano,
impedindo sua degradação (DETMANN et al., 2004b). Estes mesmos autores
ressaltaram que, na ausência de um modelo de predição que possa considerar ao
menos os fatores de maior influência sobre a dimensão real da fração protéica
indegradável, a utilização de métodos biológicos produziriam estimativas mais
acuradas.
12
3 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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17
4. TRABALHOS
Os trabalhos a seguir foram elaborados segundo as normas do Arquivo Brasileiro de
Medicina Veterinária e zootecnia (Brazilian Journal of Veterinary and Animal
Sciences).
18
Trabalho 1.
Predição da Fração Indegradável da Fibra em Detergente Neutro em Forragens
Tropicais a partir da Concentração de Lignina
RESUMO
Objetivou-se avaliar a indigestibilidade potencial da fibra indetergente neutro (FDN)
de gramíneas tropicais predita por intermédio das equações adotadas pelos sistemas
nutricionais CNCPS e o NRC-2001, sendo este último com (NRCII) ou sem o fator de
correção empírico proposto por Detmann et al. (2004). Foram utilizadas 540 amostras obtidas
de pastagens através da simulação manual do pastejo e da extrusa esofágica, de feno e de
gramíneas tropicais submetidas a diferentes níveis de adubação e períodos de corte, cultivadas
no município de Campos dos Goytacazes-RJ. O processamento das amostras e as análises
laboratoriais foram realizados no Laboratório de Zootecnia e Nutrição Animal da
Universidade Estadual do Norte Fluminense. As amostras foram submetidas à quantificação
dos teores de matéria seca, de FDN, de lignina em ácido sulfúrico (LAS), de lignina em
permanganato de potássio (LPER), de FDN indisponível (FDNi) sendo este último, realizado
por intermédio de procedimentos de incubação in situ. O procedimento estatístico utilizado
para a avaliação comparativa com relação à eficiência de predição entre modelos, foi a
partição do quadrado médio dos erros de predição. Dentre os modelos nutricionais utilizados,
os estudos mostraram que o NRC-2001 corrigido apresentou melhores resultados em
simulação, tanto quando se utilizou a LAS e também ao se utilizar a LPER. Recomenda-se
utilizar os métodos biológicos de avaliação de componentes indigestíveis visando obter
resultados mais verossímeis.
Palavras-chave: gramíneas tropicais, lignina, fibra em detergente neutro indigestível, sistemas
nutricionais
19
Estimation of the undegradable fraction of neutral detergent fiber tropical forages from
lignin concentration
ABSTRACT
The potential NDF indigestibility of tropical grasses predicted through the equations
adopted by the nutritional systems CNCPS and NRC-2001, were validated. The equation
recommended by NRC-2001 was used with (NRCII) or without the empiric correction factor
proposed by Detmann et al. (2004). A total of 540 samples were used, obtained from manual
grazing simulation and esophageal extrusa, from hays and from tropical grasses submitted to
different fertilizing levels and cutting ages, cultivated in Campos dos Goytacazes-RJ, Brazil.
The samples were analyzed for dry mater, LAS, LPER, FDNi, the last one was done by rumen
in situ incubation of the samples for 240 hours. The data were analyzed by the Pearson’s
linear correlation method, while, the comparative evaluation regarding the prediction
efficiency among the nutritional models was done through the evaluation and partition of the
mean square errors. Among the examined nutritional models, it shown that corrected NRC2001 presented better results in the simulation, independent of using LAS or LPER. This
suggest the fact that gravimetric estimates of lignin levels present in the feed don't allow to
predict potentially with accuracy the dimension of the fraction digestible or indigestible of the
neutral detergent fiber.
Key word: tropical grass, lignin, indigestible neutral detergent fiber
20
INTRODUÇÃO
Os carboidratos constituem a principal fonte de energia disponível para os
microrganismos do rúmen, os quais, depois de fermentados, disponibilizam ácidos graxos
voláteis para o metabolismo energético do animal ruminante.
Entre estes compostos, destacam-se em termos quantitativos, notadamente em
condições tropicais, aqueles de origem fibrosa, os quais se apresentam concentrados na parede
celular vegetal. Contudo, elevada heterogeneidade química é verificada nos compostos
formadores da parede celular vegetal (Van Soest, 1994). Este comportamento justifica o fato
de que modelos acurados de predição do potencial e/ou da efetividade de disponibilização
energética devam suportar-se em associações concretamente estabelecidas e entendidas entre
os diferentes componentes da parede celular de plantas forrageiras.
Com isso, a utilização da composição química dos alimentos como método de
predição da digestão em ruminantes tem sido sugerida por diversos autores (Conrad et al.,
1984; Van Soest, 1994). Entre os principais parâmetros estimados com este embasamento
destaca-se o potencial de degradação da fibra em detergente neutro (FDN), expresso
complementarmente como sua fração indegradável, ou FDNi. Tal porção é empregada como
base indireta para a estimação da degradação efetiva dos componentes fibrosos, sendo, no
entanto, seu estudo isolado preponderante ao entendimento dos efeitos de repleção física ao
ambiente ruminal.
A lignina é geralmente aceita como a entidade primária responsável pela limitação
da degradação ruminal das forragens, por ser considerada indegradável e agir na redução da
fração fibrosa potencialmente degradável da parede celular (Van Soest, 1994), sendo adotada
como base para a estimação do teor de FDNi pelos principais sistemas nutricionais da
atualidade, entre estes o Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS) (Sniffen et
al., 1992) e o National Research Council (NRC), em sua versão direcionada a bovinos
leiteiros (NRC, 2001).
O primeiro sistema utiliza a concentração de lignina para calcular a disponibilidade
de fibra considerando que a fração indisponível pode ser calculada como porcentagem de
lignina x 2,4 (Sniffen et al., 1992). Tal proposição foi construída empiricamente através de
observações da relação entre a massa residual de FDN após 120 dias de fermentação e a
concentração de lignina no alimento anteriormente à incubação, em experimento conduzido
por Chandler (1980), citado por Traxler et al. (1998).
21
No segundo sistema admite-se como base para o processo de estimação que a ação
dos compostos fenólicos da matriz orgânica da parede celular em inibir a degradação ruminal
obedeça à “lei geométrica de superfície”. Neste contexto, a superfície protegida da
degradação da parede celular seria considerada proporcional à massa total de lignina elevada à
potência de 2/3 (Conrad et al., 1984). Contudo, em recente trabalho demonstrou-se ser este
princípio possivelmente inadequado a forragens cultivadas em condições tropicais, sugerindose possíveis correções empíricas para o processo de estimação (Detmann et al., 2004).
Dessa forma, objetivou-se validar a fração indigestível da fibra em detergente neutro
predita por intermédio das equações adotadas pelos sistemas nutricionais CNCPS (Sniffen et
al., 1992) e o NRC (2001), sendo este último com ou sem o fator de correção empírico
proposto por Detmann et al. (2004) a partir dos teores de LAS e LPER em gramíneas tropicais
cultivadas na Região Norte Fluminense.
MATERIAL E MÉTODOS
O banco de dados avaliado foi constituído por amostras de gramíneas tropicais
empregadas na alimentação de animais ruminantes implantadas na região de Campos dos
Goytacazes-RJ, oriundas dos estudos conduzidos por Clipes (2003), Lista (2003), Ornelas
(2003), Henriques (2004), Haddade (2004), totalizando 540 amostras.
As informações obtidas a partir do estudo de Henriques (2004) basearam-se em
amostras originadas de parcelas cultivadas com as gramíneas capim-acroceres (Acroceras
macrum Stpf.), capim-angola (Brachiaria purpurascens), capim-hemarthria (Hermathria
altíssima) e capim-setária (Setaria anceps, Stapf. Ex. Massey), sob diferentes níves de
adubação nitrogenada (0, 100, 200, 300 e 400 kg/ha) coletadas por intermédio de cortes a 15
cm do solo realizados aos 28, 42, 56 e 72 dias após corte de uniformização das culturas,
totalizando-se 240 amostras.
As amostras pr ovenientes de Ornelas (2003) foram originárias de forragem verde, do
feno sem armazenamento e do feno com 28, 56 e 84 dias de armazenamento das gramíneas
capim-acroceres (Acroceras macrum), capim-angola (Brachiaria purpurascens), capim-
22
hemarthria (Hemarthria altíssima) e capim-setaria (Setaria anceps cv. Kazungula), com 35
dias de rebroção, perfazendo um total de 60 amostras.
Por sua vez, as amostras oriundas de estudos de Haddade (2004) foram provenientes
de experimento conduzido para a avaliação de capim-elefante (Pennisetum purpureum,
Schum) dos cultivares Napier e Cameroon, e clones CNPGL–91–F 27–1 (cv. Pioneiro) e
CNPGL–91–F 27–5, manejados em função de três sistemas de produção: convencional sem o
uso da irrigação, irrigado com o uso de adubação em cobertura manual, e irrigado, com
adubações em cobertura via água de irrigação aos 20, 40, 60 e 80 dias pós-unifor mização,
cortadas a 30 cm do solo, totalizando-se 144 amostras.
As amostras obtidas por Clipes (2003) e Lista (2003) constituíram coletas realizadas
em sistemas de produção animal sob pastejo rotacionado com as gramíneas capim-elefante
(Pennisetum purpureum Schum. cv. Napier) e capim-mombaça (Pannicum maximum cv.
Mombaça), sendo tomadas em diferentes piquetes e em diferentes dias de ocupação animal
por intermédio de amostras de extrusa esofágica e simulação manual de pastejo, totalizando
96 amostras.
O processamento das amostras e as análises laboratoriais foram realizados no
Laboratório de Zootecnia e Nutrição Animal da Universidade Estadual do Norte Fluminense.
As amostras encontravam-se congeladas (-200C), sendo submetidas a pré-secagem em estufa
de ventilação forçada (60ºC – 72 horas) e processadas em moinho de facas (2 mm), sendo
acondicionadas e armazenadas em frascos de polietileno à temperatura ambiente.
As amostras foram submetidas à quantificação dos teores de matéria seca (AOAC,
1990); de fibra em detergente neutro, fibra em detergente ácido, lignina em ácido sulfúrico
72% (LAS) e lignina em permanganato (LPER), adaptando-se os protocolos de Goering e
Van Soest, (1975), Van Soest et al. (1991) e Mertens (2002), nitrogênio insolúvel em
detergente neutro (NIDN) e nitrogênio insolúvel em detergente ácido (NIDA), conforme
recomendações de Licitra et al. (1996).
Os teores de fibra em detergente neutro indigestível (FDNi) foram obtidos por
intermédio de procedimentos de incubação in situ , em adaptação aos procedimentos descritos
por Detmann et al. (2001).
As amostras foram acondicionadas em duplicata em sacos de náilon com porosidade
de 50 µm e dimensões 3,5 x 5,0 cm na proporção de 25 mg/cm² de superfície, sendo
incubadas no rúmen de um bovino alimentado com dieta contendo alimento volumoso (feno
de gramínea) e concentrado, na proporção de 70:30, com base na matéria seca. Após 240
horas, os sacos foram retirados, lavados em água corrente até o total clareamento da água,
23
submetidos ao tratamento com detergente neutro (Mertens, 2002), na proporção de 50
mL/saco, secos em estufa de ventilação forçada (60°C – 72 horas) e posteriormente,
colocados em estufa 105° durante quinze minutos, sendo colocados em dessecador até que
atingissem a temperatura ambiente e em seguida pesados.
O teor de FDNi estimado a partir dos teores de LAS e LPER foi obtido por
intermédio das equações adotadas pelos sistemas CNCPS (Sniffen et al., 1992) e NRC (2001),
sendo a esta última incorporada à avaliação de uma variação com fator de correção empírico
buscando adaptação a gramíneas produzidas em regiões tropicais, conforme sugestão de
Detmann et al. (2004).
Para o primeiro caso, a estimação da fração indegradável foi baseada nos protocolos
descritos por Sniffen et al. (1992), sendo adotada como equação preditiva para o potencial de
degradação da FDN em alimentos para bovinos pelos sistemas CNCPS (Sniffen et al., 1992):
FDNi % FDN = 2,4 × Lignina% FDN
(1);
As estimativas do teor de FDNi obtidas pela equação adotada pelo sistema NRC
(2001) basearam-se nas proposições teoricamente embasadas sumarizadas por Conrad et al.
(1984) e Weiss et al. (1992), as quais foram construídas segundo a Lei de Superfície.
Em função do método originalmente proposto fornecer estimativas do potencial de
degradação da FDN, alguns artifícios matemáticos foram empregados para possibilitar a
estimação direta da fração indegradável dos componentes fibrosos da parede celular. Segundo
a equação originalmente proposta:
FDNd % MS = ( FDN '% MS − LIG % MS ) × [1 − ( LIG % MS / FDN '% MS ) 0 , 667 ]
(2);
em que: FDNd = fibra em detergente neutro potencialmente digestível; LIG = teor de lignina;
e FDN’ = fibra em detergente neutro corrigida para nitrogênio, sendo:
FDN '% MS = FDN % MS − PIDN % MS
(3);
em que: PIDN = proteína bruta insolúvel em detergente neutro.
Sendo complementares os teores de FDNd e FDNi, fez-se:
FDNi % MS = FDN % MS − FDNd % MS
(4);
FDNi % MS = FDN % MS − ( FDN '% MS − LIG % MS ) × [1 − ( LIG % MS / FDN '% MS ) 0, 667 ]
(5);
Convertendo-se os teores da fração indigestível como percentual da fibra em
detergente neutro total, faz-se:
FDNi % FDN = 100 −
{( FDN ' % MS − LIG % MS ) × [1 − ( LIG% MS / FDN '% MS ) 0, 667 ]}
( FDN % MS / 100 )
24
(6);
Segundo relatos de Detmann et al. (2004), o fator exponencial 0,667 estruturado à
equação anterior não permite boa estimação dos teores de FDNi em gramíneas tropicais.
Sendo assim, estes autores propuseram a correção empírica deste fator, tornando a equação
(4) diferenciada para gramíneas tropicais e, portanto, população-dependente. Tal equação, a
qual será empregada em adição àquelas descritas anteriormente para estimação do teor de
FDNi, assume a forma:
FDNi% FDN
{( FDN '% MS − LIG% MS ) × [1 − ( LIG% MS / FDN '% MS ) 0, 85 ]}
= 100 −
( FDN % MS / 100 )
(7);
A avaliação comparativa com relação à eficiência de predição entre modelos foi
realizada por intermédio da avaliação e partição do quadrado médio dos erros de predição
(QMEP), segundo protocolos descritos por Kobayashi e Salam (2000), conforme as equações:
QMEP = QV + MaF + MoF = 1 ? (xi - yi)2
(8);
n i=1
2
QV = ( ¯x - y¯)
(9);
MaF = ( Sx - S y )
(10);
MoF = 2sxsy (1-r)
(11).
em que: x = valores preditos; y = valores observados; QMEP = quadrado médio dos erros de
predição; QV = quadrado do vício; MaF = componente relativo à magnitude de flutuação
aleatória; MoF = componente relativo ao modelo de flutuação aleatória; S x e S y = desviospadrão para valores preditos e observados, respectivamente; e r = correlação linear de Pearson
entre valores preditos e observados.
Por se tratar de avaliação de erro de predição, para todos os cálculos de variâncias
empregou-se como divisor o total de observações (n).
As demais análises foram realizadas por intermédio de técnicas de estatística
descritiva, de análise de correla ção linear e regressão linear (Myers, 1990). Para todos os
procedimentos estatísticos fixou-se em 0,05 o nível crítico de probabilidade para o erro tipo I
e todos os procedimentos estatísticos descritos foram realizados por intermédio do programa
SAS (Statistical Analysis System).
25
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As estatísticas descritivas para os teores observados e preditos e as informações acerca
da avaliação e decomposição do quadrado médio do erro de predição para as diferentes
equações ava liadas são mostradas nas Tab. 1, 2 e 3. As médias mais próximas ao teor de
FDNi observado (27,70%) foi obtida a partir do modelo do NRC (II) equivalente a 26,69 e
26,45% a partir da LAS e LPER, respectivamente.
Tabela 1 - Estatísticas descritivas para os teores de fibra em detergente neutro indigestível
(FDNi) (% da fibra em detergente neutro) observados (OBS) e preditos pelos
modelos CNCPS, NRC (2001) e NRC (2001) com a modificação de Detmann et
al. (2004) a partir dos teores de lignina em ácido sulfúrico (LAS) ou em
permanganato de potássio (LPER)
LÃS
LPER
Estatística
OBS
CNCPS NRC(I) NRC(II)
CNCPS NRC(I) NRC(II)
Média
23,70
18,60
32,40
26,69
18,09
32,12
26,45
Mediana
23,53
18,21
32,02
26,01
17,19
32,09
26,39
Máximo
37,74
36,43
51,55
45,26
37,55
51,29
45,53
Mínimo
11,04
6,14
16,16
12,04
6,24
16,13
12,09
Desvio-padrão¹
4,91
5,79
7,02
6,80
5,44
6,93
6,73
N
540
540
540
540
540
540
540
¹/ Desvio-padrão ponderado em função do total de observações. ²/ Coeficiente de correlação
linear de Pearson entre valores preditos e observados.
Verificou-se boa capacidade de predição do modelo linear adotado pelo NRC (II) a
partir dos teores de LAS para o banco de amostras avaliado (Tab. 2 e Fig. 1), cujo erro médio
de predição foi de +3,04 pontos percentuais. Observou-se também, melhor distribuição
acumulada dos erros de predição, quando comparado aos demais modelos. Menor
contribuição do MaF ao QMEP também pode ser observado para o modelo NRC (II)
utilizando a LAS, demonstrando menor afastamento de uma observação a partir da média
aritmética de todas as observações (Kobaiashy e Salam, 2000), indicando melhor eficiência
do modelo em simulação.
De acordo com Vieira et al. (2000) e Detmann et al. (2004), a aplicação de uma
relação linear simples para predição do teor de FDNi a partir das concentrações de compostos
fenólicos na parede celular vegetal seria inconveniente, pois se assumiria que diferenças
associadas a espécies e condições de crescimento das forrageiras não exerceriam influência
sobre a dimensão da porção indigestível da FDN. No entanto, tais colocações parecem
26
constituir influência significativa em termos de avaliação comparativa frente aos dados
apresentados neste trabalho (Tab. 1, 2 e 3).
Tabela 2 - Erro médio de predição (EMP), quadrado médio do erro de predição (QMEP),
quadrado do vício (QV), componentes relativos à magnitude de flutuação
aleatória (MaF) e modelo de flutuação aleatória (MoF) e distribuição dos erros de
predição para os valores preditos de fibra em detergente neutro indigestível (% da
fibra em detergente neutro) a partir dos teores de lignina em ácido sulfúrico (n =
540) de acordo com os modelos CNCPS, NRC (2001) (NRC-I) e NRC (2001)
com modificações (NRC-II) propostas por Detmann et al. (2004)
Modelos
Item
CNCPS
NRC-I
NRC-II
EMP (MPE)
-5,04
8,76
3,04
QMEP (MSPE)
71,99
122,66
56,53
QV (SB)
25,37
76,72
9,26
MaF
0,79
4,45
3,55
MoF
50,52
49,48
47,41
Distribuição
Acumulada dos Erros
de Predição (%)¹
42,69
14,60
49,41
≤1s
71,74
53,15
78,35
≤2s
90,51
76,82
89,57
≤3s
97,83
89,96
94,09
≤4s
¹/ Distribuição calculada com base no desvio-padrão para os valores observados.
Por outro lado, a inspeção detalhada dos erros de predição obtidos pelo modelo NRC
(2001) permite evidenciar a tendência de superestimação dos teores de FDNi (Fig. 2),
enquanto que, a Fig. 3 mostra a dispersão dos erros de predição em função dos teores
observados de FDNi para o modelo CNCPS utilizando-se LAS, verificando-se total falta de
similaridade, além de uma tendência de subestimação para com os teores de FDNi
observados.
Embora os métodos baseados na extração por ácido sulfúrico e permanganato de
potássio sejam comumente relatados na literatura como opções para avaliação dos teores de
lignina em alimentos para animais (Van Soest e Robertson, 1985; Van Soest, 1994), o método
do ácido sulfúrico tem sido recomendado como padrão em diferentes sistemas e publicações
relacionados à avaliação de alimentos para animais ruminantes (Weiss et al., 1992; Van Soest,
1994; e NRC, 2001), o que reflete, possivelmente, suas vantagens no tocante a rapidez, menor
custo e menores danos ambientais a partir dos resíduos químicos obtidos.
27
10
8
Erro de predição relativo
6
4
2
0
0
10
20
30
40
-2
-4
-6
-8
-10
FDNi observada (% da FDN)
Figura 1 - Dispersão dos erros de predição relativos (em unidades de desvio-padrão para
valores observados) para o modelo NRC (2001) corrigido aplicado à lignina em
ácido sulfúrico em função dos teores observados de fibra em detergente neutro
indigestível (FDNi).
10
8
Erro de predição relativo
6
4
2
0
0
10
20
30
40
-2
-4
-6
-8
-10
FDNi observada (% da FDN)
Figura 2 - Dispersão dos erros de predição relativos (em unidades de desvio-padrão para
valores observados) para o modelo NRC (2001) aplicado à lignina em ácido
sulfúrico em função dos teores observados de fibra em detergente neutro
indigestível (FDNi).
28
10
8
Erro de predição relativo
6
4
2
0
0
10
20
30
40
-2
-4
-6
-8
-10
FDNi observada (% da FDN)
Figura 3 - Dispersão dos erros de predição relativos (em unidades de desvio-padrão para valores
observados) para o modelo CNCPS aplicado à lignina em ácido sulfúrico em função
dos teores observados de fibra em detergente neutro indigestível (FDNi).
Em primeira instância, embora a recomendação mútua possa parecer conveniência à
disponibilidade de recursos ou outros elementos logísticos, deve-se ressaltar que a base
química dos modelos supracitados são distintas (Van Soest, 1994), podendo, desta forma,
interferir diretamente sobre as estimativas de FDNi obtidas.
A ação do ácido sulfúrico, em função de sua concentração e, em menor plano, das
condições ambientais da análise, reside sobre a solubilização dos componentes celulósicos da
parede celular vegetal após prévia extração com detergente ácido (Van Soest e Robertson,
1985), mantendo os componentes fenólicos como resíduo, enquanto que, a ação do
permanganato de potássio se baseia na solubilização dos compostos fenólicos da parede
celular vegetal, também após tratamento prévio com detergente ácido, produzindo resíduo no
qual se concentram os compostos celulósicos.
Embora, em uma visão simples de conceito, os métodos possam parecer perfeitamente
complementares, problemas residem sobre a definição exata do limite de ação de cada um dos
reagentes (Van Soest, 2004), fazendo com que as estimativas dos teores de lignina obtidas por
ambos os métodos não sejam similares (Van Soest, 1994; Clipes et al., 2004). A maior
diferença entre a ação do ácido sulfúrico e do permanganato de potássio parece ser percebida
nas regiões-limites entre os compostos celulósicos e fenólicos, região esta na qual se espera
que haja maior ação inibitória da lignina sobre a degradação microbiana no ambiente ruminal.
29
Desta forma, especula -se que a ação diferenciada dos reagentes supracitados possa
levar a diferenciações qualitativas associadas às estimativas gravimétricas dos teores de
lignina dos alimentos. Ou seja, a ação inibitória associada aos compostos fenólicos retidos
como lignina, e suas particularidades de extração nas regiões limítrofes com os carboidratos
da parede celular, poderiam apresentar diferentes associações com a fração indegradável da
FDN.
Utilizando-se a LPER, verificou-se para o modelo corrigido (NRC II) grande
contribuição do modelo de flutuação aleatória (Mof) ao quadrado médio do erro de predição
(QMEP) (Tab. 3 e Fig. 4), destacando-se similaridade para com os teores de FDNi
observados. Foi verificado erro médio de predição de + 2,75 pontos percentuais para o
modelo NRC (II) e + 8,42 para o modelo NRC (I) (Tab. 3 e Fig. 5). Este comportamento
relaciona-se à tentativa do modelo em simular a direção do afastamento de uma observação a
partir da média aritmética de todas as observações do conjunto de dados avaliados (Kobayashi
e Salam, 2000), apresentando-se maior eficiência para o modelo corrigido. Por outro lado, a
Fig. 6 mostra a dispersão dos erros de predição em função dos teores observados de FDNi
para o modelo CNCPS utilizando-se LPER, verificando-se total falta de similaridade, além de
uma tendência de subestimação para com os teores de FDNi observados.
Tabela 3 - Erro médio de predição (EMP), quadrado médio do erro de predição (QMEP),
quadrado do vício (QV), componentes relativos à magnitude de flutuação
aleatória (MaF) e modelo de flutuação aleatória (MoF) e distribuição dos erros de
predição para os valores preditos de fibra em detergente neutro indigestível (% da
fibra em detergente neutro) a partir dos teores de lignina em permanganato de
potássio (n = 540) de acordo com os modelos CNCPS, NRC (2001) e NRC
(2001) com modificações propostas por Detmann et al. (2004)
Modelos
Item
CNCPS
NRC(I)
NRC(II)
EMP (MPE)
-5,61
8,42
2,75
QMEP (MSPE)
72,78
120,77
55,36
QV (SB)
31,50
70,94
7,54
MaF
0,28
4,06
3,30
MoF
41,01
45,77
44,51
Distribuição
Acumulada dos Erros
de Predição (%)¹
38,3
32,6
53,1
≤1s
71,7
66,9
81,7
≤2s
93,7
83,0
93,5
≤3s
99,4
92,2
98,7
≤4s
¹/ Distribuição calculada com base no desvio-padrão para os valores observados.
30
A adoção de uma associação exponencial, conforme verificado no modelo adotado
pelo NRC (2001), implica no fato de uma unidade de lignina causar maior refração à
degradação em forragens com grau reduzido de lignificação quando em comparação àquelas
com elevada concentração de lignina (Detmann et al., 2004).
Neste contexto, segundo Detmann et al. (2004) a correção empírica permite evidenciar
o fato de a proteção causada pela presença de compostos fenólicos na parede celular de
forrageiras tropicais ser menos intensa que aquelas inicialmente proposta pela adoção da Lei
de Superfície, base para o modelo adotado pelo NRC (2001) (Conrad et al., 1984; Weiss et al.,
1992). Em outras palavras, a taxa de proteção da lignina, representada pela derivação do teor
de FDNi em função da concentração de lignina (d(FDNi)/d(Lignina)), é de menor dimensão
em forrageiras tropicais do que aquela regida de forma pura pela Lei de Superfície.
10
8
Erro de predição relativo
6
4
2
0
0
10
20
30
40
-2
-4
-6
-8
-10
FDNi observada (% da FDN)
Figura 4 - Dispersão dos erros de predição relativos (em unidades de desvio-padrão para
valores observados) para o modelo NRC (2001) corrigido aplicado à lignina em
permanganato de potássio em função dos teores observados de fibra em detergente
neutro indigestível (FDNi).
Por outro lado, o grau de interação ou imposição de indigestibilidade da lignina sobre
a parede celular depende primariamente de interação química dos compostos fenólicos e
glicosídicos. Segundo Jung e Deetz (1993), tal interação seria amplamente afetada pela razão
entre precursores guaracil:siringil no estabelecimento da cadeia polifenólica do complexo
lignina. Neste contexto, as ligações cruzadas observadas com as moléculas derivadas de
guaiacil (não observadas em siringil) incrementariam o efeito deletério da lignina sobre a
31
degradabilidade dos componentes fibrosos (Van Soest, 1994). Sendo a composição básica do
complexo lignina amplamente afetada por fatores edafo-climáticos e pela espécie forrageira, a
adoção do fator empírico e correção sugerido por Detmann et al. (2004) parece realmente
atribuir maior verossimilhança à adoção do modelo exponencial implementado pelo sistema
NRC (2001) em condições tropicais, principalmente, quando se utilizou o método
gravimétrico LPER.
Segundo Traxler et al. (1998), melhores estimativas da fração indigestível da FDN são
obtidas a partir dos teores de LPER. No entanto, Detmann et al. (2004), ao inferirem que
modelos de natureza não-linear produzem estimativas menos tendenciosas dos teores de FDNi
a partir das concentrações de lignina, o fizeram também com base no método de extração
baseado em permanganato de potássio.
10
8
Erro de predição relativo
6
4
2
0
0
10
20
30
40
-2
-4
-6
-8
-10
FDNi observada (% da FDN)
Figura 5 - Dispersão dos erros de predição relativos (em unidades de desvio-padrão para
valores observados) para o modelo NRC (I) aplicado à lignina em permanganato
de potássio em função dos teores observados de fibra em detergente neutro
indigestível (FDNi).
De forma comum a todas as equações avaliadas, a decomposição do quadrado médio
do erro de predição permite evidenciar participação e limitação similar entre estes no tocante
ao comportamento relativo ao MoF. Tal comportamento indica diretamente a deficiência de
modelos em simular a direção do afastamento de um valor simulado tendo como base a média
aritmética do conjunto de valores observados empregado no processo de validação
(Kobayashi e Salam, 2000). Em outras palavras, tal limitação reside sobre a fraca associação
32
(ou correlação) entre as variáveis independentes do modelo e a variável resposta a ser predita
ou simulada.
10
8
Erro de predição relativo
6
4
2
0
0
10
20
30
40
-2
-4
-6
-8
-10
FDNi observada (% da FDN)
Figura 6 - Dispersão dos erros de predição relativos (em unidades de desvio-padrão para
valores observados) para o modelo CNCPS aplicado à lignina em permanganato
de potássio em função dos teores observados de fibra em detergente neutro
indigestível (FDNi).
CONCLUSÃO
Dentre os modelos dos sistemas nutricionais preditos, o NRC-2001 corrigido
apresentou melhores resultados em simulação quando se utilizou a LAS e a
LPER na
predição da FDNi.
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36
Trabalho 2.
Avaliação da Proteína Insolúvel em Detergente Ácido como Estimador da Fração
Protéica Indegradável no Rúmen em Forragens Tropicais
RESUMO
Objetivou-se avaliar as estimativas da fração protéica indegradável no rúmen obtidas
a partir dos compostos nitrogenados insolúveis em detergente ácido (PIDA). Foram utilizadas
amostras de pasto obtidas por simulação manual do pastejo e extrusa esofágica, de feno, de
gramíneas tropicais submetidas a diferentes níveis de adubação e períodos de corte,
totalizando-se 540 amostras. Todo o material utilizado foi cultivado no município de Campos
dos Goytacazes-RJ. As amostras foram submetidas à quantificação dos teores de matéria seca,
de fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA), lignina em
permanganato (LPER), proteína insolúvel em detergente neutro (PIDN) e proteína insolúvel
em detergente ácido (PIDA). A fração protéica indegradável no rúmen foi obtida por
intermédio de incubação ruminal das amostras por 240 horas, seguida de tratamento em
detergente neutro e posteriormente foi realizada a quantificação do teor de nitrogênio no
resíduo após incubação, sendo denominada proteína indegradável insolúvel em detergente
neutro (PIIDN). A comparação entre valores preditos e observados foi realizada por
intermédio do ajustamento de equação de regressão linear simples de valores preditos (PIDA)
sobre valores observados (PIIDN). Os resultados permitiram evidenciar não-equivalência
(P<0,01) e total falta de associação (P>0,05) entre os valores preditos e observados da fração
protéica indegradável. Sugere-se que a PIDA não seja adotada como estimador da fração
protéica indegradável, a qual deve ser estimada por intermédio de métodos biológicos,
conforme os protocolos adotados para obtenção das concentrações de PIIDN. Desta forma,
como nem sempre é possível obter os teores de PIIDN sugere-se uma equação que permite a
conversão
dos
teores
de
PIDA
em
teores
de
PIIDN
assumindo
a
forma
PIIDN = 1,1557 + 0,0255 × PIDA 2, 3388 .
Palavras-chave: composto nitrogenado, degradação de proteína, gramíneas tropicais, proteína
insolúvel.
37
Evaluation of Acid Detergent Insoluble Protein as Estimator of Rumen
Undegradable Protein in Tropical Forages
ABSTRACT
The rumen undegradable protein fraction estimated from neutral detergent insoluble
protein (NDIP) was studied. A total of 540 samples were used, obtained from manual grazing
simulation and esophageal extrusa, from hays and from tropical grasses submitted to different
fertilizing levels and cutting ages, cultivated in Campos dos Goytacazes-RJ, Brazil. The
samples were analyzed for dry mater, lignin in sulfuric acid (LAS), lignin permanganate
(LPER), neutral detergent insoluble protein (NDIP) and acid detergent insoluble protein
(ADIP). The rumen undegradable nitrogenous fraction was done by incubating the samples
for 240 hours in the rumen, followed by the treatment with neutral detergent and finally the
nitrogen in the residue was quantified to get undegradable protein insoluble in neutral
detergent (UPIND). The results allowed to evidence no-equivalence (P <0.01) and total
absence of association (P>0.05), between predicted and observed values of the undegradable
protein fraction. It is suggested that ADIP may not be used as an estimator of undegraded
protein fraction; this fraction should be estimated by biological methods like the protocol
adopted to get the concentrations of UPIND. Since it is not very ease to get values for UPIND
it
is
suggested
the
following
equation
to
convert
ADIP
to
UPIND:
UPIND = 1,1557 + 0,0255 × ADIP 2 ,3388 .
Key Words: insoluble protein, protein degradation, tropical grass, nitrogenous compound
38
INTRODUÇÃO
A fração dos compostos nitrogenados ligados à porção insolúvel em detergente ácido
da parede celular (PIDA) tem sido empregada como preditor ou estimador do potencial de
aproveitamento protéico por alguns dos principais sistemas nutricionais, como o sistema
britânico (Agricultural and Food Research Council - AFRC, 1993) e o sistema americano
Cornell Net Carbohydrate and Protein System - CNCPS (Sniffen et al., 1992), no sentido de,
embora formado em parte por componentes aminoacídicos (Muscato et al., 1983), não
apresentar disponibilidade aos microrganismos ruminais ou digestibilidade intestinal (Sniffen
et al., 1992).
Por outro lado, em diversos estudos têm-se apontado controvérsias sobre a
disponibilidade do NIDA ao longo do trato gastrintestinal dos ruminantes, o qual tem
apresentado estimativas de digestibilidade substancialmente desviadas da nulidade (Waters et
al., 1992; Van Soest, 1994; Broderick, 1995; NRC, 2001; Detmann et al., 2003).
Detmann et al. (2004a) relataram não haver verossimilhança suficiente que suporte a
adoção dos compostos nitrogenados insolúveis em detergente ácido como estimadores da
fração protéica indegradável no rúmen, sugerindo que a fração indegradável dos componentes
protéicos de um alimento deve ser considerada, em essência, um conceito biológico, no qual
efeitos químicos, fisiológicos, anatômicos e ambientais interagem de forma a limitar
potencialmente o acesso microbiano, impedindo o processo de degradação. Neste contexto,
torna-se impossível utilizá-los como preditores simples e diretos de um conceito biológico
sujeito a todas as interações descritas anteriormente, as quais deveriam ser consideradas para
que se aproxime ao máximo do conceito de exatidão.
Desta forma, na ausência de um modelo de predição que possa considerar ao menos os
fatores de maior influência sobre a dimensão real da fração protéica indegradável, estes
mesmos pesquisadores sugeriram a utilização de métodos biológicos para a estimação da
fração indegradável dos compostos nitrogenados. No entanto, tais informações são ainda
escassas e carecendo verificações e validações em condições tropicais (Detmann et al.,
2004a).
Dentro do contexto apresentado, define-se como objetivo deste trabalho verificar a
validade dos compostos nitrogenados insolúveis em detergente ácido como preditores do
potencial de degradação ruminal da proteína bruta.
39
MATERIAL E MÉTODOS
O banco de dados foi constituído por amostras de gramíneas tropicais empregadas na
alimentação de animais ruminantes referentes a estudos conduzidos por Clipes (2003), Lista
(2003), Ornelas (2003), Henriques (2004), Haddade (2004), os quais foram implantados na
região de Campos dos Goytacazes, RJ.
As informações obtidas a partir do estudo de Henriques (2004) foram obtidas de
amostras originadas de parcelas cultivadas com as gramíneas capim-acroceres (Acroceras
macrum Stpf.), capim-angola (Brachiaria purpurascens), capim-hermathria (Hemathria
altíssima) e campim-setária (Setaria anceps, Stapf. Ex. Massey), sob diferentes níveis de
adubação nitrogenada (0, 100, 200, 300 e 400 kg/ha) coletadas por intermédio de cortes a 15
cm do solo realizados aos 28, 42, 56 e 70 dias após corte de uniformização das culturas,
totalizando 240 amostras.
As amostras provenientes de Ornelas (2003) foram originárias de forragem verde, do
feno sem armazenamento e do feno com 28, 56 e 84 dias de armazenamento das gramíneas
capim-acroceres (Acroceras macrum), capim-angola (Brachiaria purpurascens), capimhemartria (Hemarthria altíssima) e capim-setaria (Setaria anceps cv. Kazungula), com idade
de corte aos 35 dias, perfazendo um total de 60 amostras.
As amostras oriundas de estudos de Haddade (2004) foram provenientes de
experimento conduzido para a avaliação de capim-elefante (Pennisetum purpureum, Schum)
dos cultivares Napier e Cameroon, e clones CNPGL–91–F 27–1 (cv. Pioneiro) e CNPGL–91–
F 27–5, manejados em função de três sistemas de produção: convencional sem o uso da
irrigação, irrigado com o uso de adubação em cobertura manual, e irrigado, com adubações
em cobertura via água de irrigação aos 20, 40, 60 e 80 dias pós-uniformização, cortadas 30 cm
ao nível do solo, totalizando-se 144 amostras.
As amostras obtidas por Clipes (2003) e Lista (2003) constituíram coletas realizadas
em sistemas de produção animal sob pastejo rotacionado com as gramíneas capim-elefante
(Pennisetum purpureum Schum. cv. Napier) e capim-mombaça (Pannicum maximum cv.
Mombaça), sendo tomadas em diferentes piquetes e em diferentes dias de ocupação animal
por intermédio de amostras de extrusa esofágica e simulação manual de pastejo, totalizando
48 amostras por estudo.
Todas as amostras (n=540) foram processadas e analisadas no Laboratório de
Zootecnia e Nutrição Animal da Universidade Estadual do Norte Fluminense. Estas foram
40
congeladas (-20ºC), posteriormente submetidas à pré-secagem em estufa de ventilação
forçada (60ºC – 72 horas), sendo processadas em moinho com peneira de 2mm,
acondicionadas e armazenadas em frascos de polietileno à temperatura ambiente.
As amostras foram submetidas à quantificação dos teores de matéria seca (AOAC,
1990); de fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA), lignina em
permanganato (LPER), adaptando-se os protocolos de Goering e Van Soest (1975), Van Soest
et al. (1991) e Mertens (2002) e quantificou-se também, a proteína bruta (PB), a proteína
insolúvel em detergente neutro (PIDN) e insolúvel em detergente ácido (PIDA), conforme
recomendações de Licitra et al. (1996).
As estatísticas descritivas para os teores de PB, FDN e lignina como porcentagem da
matéria seca encontram-se na Tab. 1.
Tabela 1 - Estatísticas descritivas para os teores (% da matéria seca) de proteína bruta (PB),
fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA) e lignina
(LIG)
Estatística
Média
Moda
Mediana
Máximo
Mínimo
Desvio-padrão
N
Variável
FDN
68,98
69,68
69,07
83,26
52,08
5,60
540
PB
12,98
10,67
12,33
26,25
7,48
3,22
540
LIG
5,19
3,49
4,89
11,08
1,94
1,61
540
Os teores de fibra em detergente neutro indigestível (FDNi) foram obtidos por
intermédio de procedimentos de incubação in situ , em adaptação aos procedimentos descritos
por Detmann et al. (2001) e Clipes et al. (2006).
As amostras foram acondicionadas em duplicatas em sacos de nylon com porosidade
de 50 µm e dimensões 3,5 x 5,0 cm na proporção de 25 mg/cm² de superfície, sendo
incubadas no rúmen de um bovino alimentado com dieta contendo alimento volumoso (feno
de gramínea) e concentrado, na proporção de 70:30, com base na matéria seca. Após 240
horas, os sacos foram retirados, lavados em água corrente até o total clareamento da água,
submetidos ao tratamento com detergente neutro (Mertens, 2002), na proporção de 50
mL/saco, secos em estufa de ventilação forçada (65°C – 72 horas) em seguida, colocados em
estufa a 105° e após em dessecador por 15 minutos até que atingisse a temperatura ambiente e
depois pesados.
41
Posteriormente, parte do resíduo obtido (FDNi) foi avaliado pelo método de Kjeldahl
(AOAC, 1990) para quantificação do teor de nitrogênio, o qual foi considerado como o teor
de compostos nitrogenados indegradáveis no rúmen. O teor obtido, multiplicado pelo fator
6,25, foi denominado de proteína indegradável insolúvel em detergente neutro (PIIDN), sendo
considerada como a fração protéica indegradável observada ou real.
A avaliação da efetividade do teor de nitrogênio insolúvel em detergente ácido como
preditor do potencial de degradação protéico foi conduzido por intermédio do ajustamento de
equação de regressão linear simples, considerando os teores de PIDA como variável
dependente e os teores de PIIDN como variável independente, conforme Mayer et al. (1990)
sendo avaliadas as hipóteses (Equação 1):
H0:β0 = 0 e β1 =1 vs. Ha : não H0
(1)
A não-rejeição das hipóteses de nulidade indica similaridade entre valores preditos e
observados, ao passo que a não-aceitação implica dissimilaridade entre tais valores.
Foi realizado um teste para a obtenção do tempo crítico (tc), tempo necessário para que
as estimativas dos resíduos indigestíveis da PIIDN sejam obtidas, onde foram utilizadas cinco
amostras obtidas aleatoriamente a partir do banco de amostras (n=540), objetivando-se
descrever o perfil do resíduo não-degradado em função dos tempos de permanência no
ambiente ruminal (0, 48, 72, 96, 128, 144, 192, 240). As amostras foram incubadas seguindo
os mesmos procedimentos de incubação e laboratoriais descritos anteriormente para a
obtenção do PIIDN, porém com tempos determinados.
O tempo necessário para se obter a estimativa adequada do resíduo indigerível, tc foi
estimado por intermédio das propriedades dos intervalos de confiança assintóticos para o
parâmetro I (Equação 2), sendo os perfis residuais interpretados segundo o modelo (Van
Milgen et al., 1991):
Rt = B.(1+k.t)*exp(-k.t)+I em que:
(2)
Rt = resíduo não-digerido de PIIDN (%); B = fração insolúvel potencialmente degradável da
PIIDN (%); I = fração indegradável (%), a qual representa os teores de PIIDN; k = taxa
relativa à dinâmica de degradação ruminal da fração solúvel potencialmente degradável (h-1);
e t = tempo de permanência no ambiente ruminal (h).
As demais análises foram realizadas por intermédio de correlação e regressão linear
(Myers, 1990) e regressão não-linear (Souza, 1998). Para todos os procedimentos estatísticos
fixou-se em 0,05 o nível crítico de probabilidade para o erro tipo I. Todos os procedimentos
estatísticos descritos foram realizados por intermédio do programa SAS (Statistical Analysis
System).
42
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Fig. 1 pode-se observar o perfil ajustado para a descrição do resíduo nãodegradado da PIIDN em função do tempo estimado, obtido a partir da equação Rt =
72,67(1+0,0173t)exp(-0,0173t)+27,33 (R2 = 0,9490), indicando tc de 140,05 horas.
100
Resíduo Não-degradado (% PIDN)
Resíduo Não-degradado
Limite Superior IC
80
Assíntota
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
300
Tempo (h)
Figura 1 – Perfil ajustado para a descrição do resíduo não-degradado em função do tempo.
Dessa forma, ressalta-se que, a utilização de tempos de incubação de 240 horas
obtém estimativas próximas das frações indigestíveis, conforme sugestão de Detmann et al.
(2004b). A utilização de tempo de incubação de 240 horas de acordo com estes autores é
baseada no pressuposto de que a fração protéica residual após este tempo de submissão à
degradação ruminal aproxime-se com grande intensidade da verdadeira fração indegradável
constituindo um conceito assintótico, sendo a fração protéica residual mensurada, em termos
teóricos, em uma escala infinita de tempo.
A estimação do t c foi obtida por procedimentos iterativos, sendo consideradas
equivalentes ao tempo em que a estimativa do resíduo não-degradado torna-se numericamente
idêntica ao limite superior do intervalo de confiança assintótico (1-∝ = 95) para o parâmetro I
(Equação 2).
43
De acordo com Mertens (1993) a fração indigestível constitui um conceito
assintótico, ou seja, constitui a fração incapaz de ser aproveitada pelos sistemas enzimáticos
microbiano e animal em situação em que não há limitação em tempo de exposição à ação
destes sistemas. Contudo, os procedimentos in situ são baseados em escalas finitas de tempo,
assumindo-se intervalo temporal relativamente elevado de forma que as estimativas obtidas
(resíduo indigerido) aproximem-se com grande intensidade do conceito assintótico (resíduo
indigestível) (Casali, 2006).
Clipes et al. (2006) ao estudarem a fração indegradável dos compostos nitrogenados
associados à parede celular em gramíneas tropicais, sugeriram tempos de incubação in situ de
240 horas como medida da maior aproximação da fração não-degradada ao seu real valor.
Segundo Casali (2006) a adoção de tempo único para todas as amostras obtidas em um
experimento propiciará maior padronização dos protocolos e melhores comparações dos
valores obtidos em diferentes experimentos. Este mesmo autor reforça ainda a utilização de
tempos de incubação de 240 horas para que se obtenham estimativas exatas da fração
indegradável da FDN.
Na Tab. 2 são expressas as estatísticas descritivas para as concentrações de PIDA e
PIIDN, com base na matéria seca (MS) e proteína bruta (PB), respectivamente. Observaramse médias de 1,98 e 1,76 para os teores de PIDA e PIIDN, respectivamente, para as amostras
do banco de dados em estudo (Tab. 2), enquanto que, como porcentagem de PB, verificaramse 15,43 e 13,93, respectivamente (Tab. 3).
A discrepância entre as médias aritméticas de PIDA e PIIDN (Tab. 2 e 3) de ambas
concentrações permite, já de forma inicial, pressupor possível ausência de similaridade entre
valores preditos e observados para os compostos nitrogenados indegradáveis no ambiente
ruminal.
A PIDA embora considerada indigestível durante sua permanência no trato
gastrintestinal
dos
ruminantes,
tem
apresentado
estimativas
de
digestibilidade
substancialmente desviadas da nulidade, sendo este comportamento ressaltado em alimentos
ricos em taninos (Waters et al., 1992) ou que sofreram danos por calor (Van Soest, 1994),
implicando no fato de esta fração poder ser subdividida em duas subfrações distintas, sendo
uma potencialmente digestível e outra indigestível (Broderick, 1995; Detmann et al., 2003).
44
Tabela 2 - Estatísticas descritivas para os teores (% da matéria seca) de proteína insolúvel em
detergente neutro (PIDN), proteína insolúvel em detergente ácido (PIDA) e
proteína indegradável em detergente neutro (PIIDN)
Estatística
Média
Moda
Mediana
Máximo
Mínimo
Desvio-padrão
N
Variável
PIDA
1,98
--2,03
4,04
0,39
0,88
540
PIDN
6,08
4,84
5,25
14,10
1,88
2,80
540
PIIDN
1,76
--1,68
4,29
0,29
0,67
540
Tal fato pode ser mais concretamente verificado pela elevada dispersão dos pares
ordenados nos gráficos que descrevem a relação entre PIDA e PIIDN (Fig. 2 e 3), o que
confirma a prévia avaliação exploratória das estatísticas descritivas mostradas nas Tab. 2 e 3.
Tabela 3 - Estatísticas descritivas para os teores (% da proteína bruta) de proteína insolúvel
em detergente ácido (PIDA) e proteína indegradável em detergente neutro
(PIIDN)
Variável
Estatística
Média
Moda
Mediana
Máximo
Mínimo
Desvio-padrão
N
PIDA
15,43
--15,69
32,31
3,24
6,41
540
PIIDN
13,92
--13,41
35,18
2,74
5,18
540
Segundo Van Soest (1994) a utilização do resíduo em detergente ácido como preditor
da digestibilidade não está fundamentada sobre qualquer base teórica sólida, mas somente
sobre eventuais associações estatísticas, as quais podem ser amplamente influenciadas por
fatores ambientais.
Sendo a PIDA componente do resíduo em detergente ácido, sua utilização como
estimador
da
fração
protéica
indegradável
suportar-se-ia
somente
em
evidências
observacionais, sem necessariamente estabelecerem-se relações casuísticas de seus
componentes com aqueles inacessíveis aos microrganismos ruminais. Deve-se ressaltar que o
resíduo em detergente ácido deve ser considerado apenas como passo preparatório para a
avaliação de alguns componentes da parede celular, não devendo ser considerado como um
45
conceito biologicamente válido de fibra dietética (Van Soest, 1994), reiterando que predições
de digestibilidade a partir deste não são adequadas.
A fração indegradável dos componentes protéicos de um alimento deve ser
considerada, em essência, um conceito biológico, no qual efeitos químicos, fisiológicos,
anatômicos e ambientais interagem de forma a limitar potencialmente o acesso microbiano,
impedindo sua degradação (Detmann et al., 2004b).
5
Y=X
PIDA (% da matéria seca)
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
PIIDN (% da matéria seca)
Figura 2 - Relação entre teores de proteína indegradável insolúvel em detergente neutro
(PIIDN) e proteína insolúvel em detergente ácido (PIDA), com base na matéria
seca (a linha tracejada corresponde à reta de quadrados mínimos).
Desta forma, à semelhança do resíduo em detergente ácido, a PIDA não representa
um conceito biológico, mas apenas uma aproximação química da definição de
inacessibilidade microbiana. Neste contexto, torna-se impossível utilizá-lo como preditor
simples e direto de um conceito biológico sujeito a todas as relações de interação descritas
anteriormente, as quais deveriam ser consideradas para que se aproxime ao máximo do
conceito de exatidão.
Na ausência de um modelo de predição que possa considerar ao menos os fatores de
maior influência sobre a dimensão real da fração protéica indegradável, sugere-se a utilização
de métodos biológicos para a estimação da mesma. O método utilizado neste trabalho baseiase no pressuposto de que a fração protéica residual após 240 horas de submissão à degradação
46
ruminal aproxime-se com grande intensidade da verdadeira fração indegradável, a qual
constitui um conceito assintótico.
40
PIDA (% da proteína bruta)
Y=X
30
20
10
0
0
10
20
30
40
PIIDN (% da proteína bruta)
Figura 3 - Relação entre teores de proteína indegradável insolúvel em detergente neutro
(PIIDN) e proteína insolúvel em detergente ácido (PIDA), com base na proteína
bruta (a linha tracejada corresponde à reta de quadrados mínimos).
O tratamento com detergente neutro posteriormente à incubação ruminal visa tão
somente a retirada de restos microbianos aderidos aos componentes fibrosos, os quais
poderiam levar à superestimação da fração protéica residual.
Dados oriundos de estudos com indicadores permitem evidenciar que as
concentrações do resíduo fibroso em alimentos resultante de tempos longos de incubação
ruminal são superiores com o tratamento com detergente neutro em relação ao tratamento com
detergente ácido (Detmann et al., 2007); no entanto, em ambos os tratamentos os resíduos são
ditos indigestíveis. Desta forma, ao optar-se pelo tratamento com detergente ácido sobre o
resíduo pós-incubação poder-se-ia estar descartando parte indegradável dos compostos
nitrogenados solúveis em baixo pH, podendo levar à subestimação da fração indegradável
total. Tais possibilidades justificam a utilização do tratamento em detergente neutro nos
protocolos pós-incubação sugeridos e adotados neste trabalho para a estimação da fração
protéica indegradável em forragens tropicais.
A falta de um padrão definido entre os valores de PIDA e PIIDN, pode ser
confirmada também pela “fraca” estimativa da correlação linear de Pearson (r=0,3892),
embora significativa (P<0,05) (Tab. 4). Apesar de atingir patamares biologicamente
47
incondizentes para um processo de estimação e acurado, os teores de PIDA apresentam
correlação relativamente mais forte com os teores de PIIDN em comparação a outros
compostos indegradáveis da parede celular vegetal (Tab. 4).
Tabela 4 - Correlações parciais entre os teores (% da matéria seca) de lignina (LIG), fibra em
detergente neutro indigestível (FDNi), proteína insolúvel em detergente ácido
(PIDA) e proteína indegradável insolúvel em detergente neutro (PIIDN)
Variável¹
Variável
LIG
1,0000
-
FDNi
0,2502
<0,0001
1,0000
-
PIDA
0,0995
0,0208
0,0949
0,0275
1,0000
-
PIIDN
-0,0535
LIG
0,2144
0,3991
FDNi
<0,0001
0,3892
PIDA
<0,0001
1,0000
PIIDN
¹/ Os valores subscritos correspondem aos níveis críticos de probabilidade para o erro tipo I
associados à hipótese de nulidade: H0 : ρ = 0.
A relação entre PIIDN e PIDA confirma essa deficiência de similaridade entre
valores preditos e observados podendo ser confirmado pela não-aceitação da hipótese de
nulidade inicialmente proposta (P<0,05) (Tab. 5). A equação apresentada na Tab. 5 reforça a
falta de associação biológica entre PIDA e PIIDN, pois mesmo se a PIDA for igual a zero,
haverá PIIDN. A soma de tais fatos suporta os argumentos apresentados por Detmann et al.
(2004a), que evidenciaram o fato de não haver verossimilhança suficiente que suporte a
adoção dos compostos nitrogenados insolúveis em detergente ácido como estimadores da
fração protéica indegradável no rúmen em gramíneas tropicais.
Contudo, sendo a PIDA não coincidente com a verdadeira fração indegradável dos
compostos nitrogenados, maiores esforços deveriam ser destinados ao entendimento da real
composição do PIIDN e sua relação com os diferentes componentes nitrogenados dispostos na
parede celular vegeta l como pode ser observado em estudos conduzidos por Henriques et al.
(2007). Estes autores ao quantificar as frações indegradáveis dos compostos nitrogenados
associados aos componentes da parede celular de algumas forragens tropicais verificaram que
parte de todos os compostos é potencialmente degradável no rúmen, como frações da celulose
e lignina, contrariando dessa forma, os pressupostos que a PIDA não apresentaria
disponibilidade ruminal. Os mesmos sugerem a consideração dos teores de lignina corrigidos
para os compostos nitrogenados, uma vez que esta última, caso corrigida, concentraria com
48
maior intensidade os componentes com efeitos deletérios sobre a degradação ruminal dos
carboidratos fibrosos, auxiliando dessa forma no incremento das correlações entre FDNi e
lignina.
Tabela 5 - Estimativas de parâmetros de regressão e nível descritivo de probabilidade para o
erro tipo para a relação entre proteína indegradável insolúvel em detergente neutro
(PIIDN – variável independente) e proteína insolúvel em detergente ácido (PIDA variável dependente) (n= 540)
Base
Matéria Seca
Proteína Bruta
¹/ H0: β0 = 0 e β1 = 1.
Estimativas de Parâmetros de Regressão
Intercepto
Coef. de Inclinação
0,8765
0,6292
8,9711
0,4642
Valor-P¹
<0,0001
<0,0001
Para que os procedimentos corretos de predição sejam realizados sugere-se a adoção
de métodos biológicos em detrimento da utilização simples de componentes quimicamente
avaliados, o que pode ser obtido a partir do conceito de PIIDN (Detmann et al., 2004a).
Desta forma, como nem sempre é possível obter os teores de PIIDN, por intermédio
de aproximações não-lineares constituiu-se equação que permite a conversão dos teores de
PIDA em teores de PIIDN (com base na matéria seca), a qual assume a forma:
PIIDN = 1,1557 + 0,0255 × PIDA 2, 3388
A relação entre os teores de PIDA e PIIDN expressos pela equação sugerida pode ser
verificada na Fig. 4. Ressalta-se que a transformação raiz quadrada aplicada sobre os teores de
PIIDN visou tão somente a estabilização da variação aleatória, a qual comprometeria
diretamente o estabelecimento de relações funcionais confiáveis entre estas variáveis (Fig. 2).
49
Raíz Quadradra PIIDN (% da matéria seca)
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0
1
2
3
4
5
PIDA (% da matéria seca)
Figura 4 - Comportamento descritivo e reta indicadora de valores preditos pela equação (X)
para a raiz quadrada dos teores de proteína indegradável insolúvel em detergente
neutro (PIIDN) como função dos teores de proteína insolúvel em detergente ácido
(PIDA).
CONCLUSÃO
A fração protéica indegradável no rúmen não é corretamente predita a partir dos
compostos nitrogenados insolúveis em detergente ácido. Sugere-se a adoção de métodos
biológicos para que procedimentos mais acurados de predição sejam realizados.
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53
Trabalho 3.
Associações entre parâmetros da cinética de degradação ruminal e os constituintes da
parede celular de quatro gramíneas tropicais em diferentes períodos de rebrotação e
doses de adubação nitrogenada
RESUMO
Objetivou-se avaliar a associação entre constituintes digestíveis e indigestíveis da
parede celular, a digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS) e, a taxa de digestão (Kd),
latência (L) e volume relativo de gás produzido a partir da fibra em detergente neutro
potencialmente digestível (VRG) de amostras obtidas de capins setária (Setaria anceps Stapf),
hemarthria (Hemarthria altissima [Poir] Stapf. & Hubbard), angola (Brachiaria purpurascens
[Raddi] Henr.) e acroceres (Acroceras macrum Stapf.) adubados com 0, 100, 200, 300 e 400
kg de N/ha e colhidos aos 28, 42, 56 e 70 dias de idade, implantados no setor de
Forragicultura da Universidade Estadual do Norte Fluminense, em Campos dos Goytacazes –
RJ. Os resultados foram avaliados por intermédio de análise de fatores. Após redução e
avaliação da variação conjunta total das variáveis, optou-se pela adoção de três fatores, os
quais englobaram 73,81% da variação total, onde, o primeiro fator (Fator 1) associou-se
intimamente com a DIVMS, com a fibra em detergente neutro potencialmente digestível
(FDNpd), com a L e com o VRG; o segundo fator (Fator 2), associou-se com a fibra em
detergente neutro indigestível (FDNi) e com a Kd; o terceiro fator (Fator 3), por sua vez,
associou-se à lignina (LIG). A FDNpd apresentou correlação positiva (0,5294) com a DIVMS
(P<0,01), o que pode ser verificado para o capim-hemarthria aos 42 dias de idade de corte, o
qual se destacou neste experimento quando comparado às demais gramíneas, por apresentar
maior DIVMS (69,39%) e maior teor de FDNpd (57,89%) e, por outro lado, verificou-se
também menor VRG (0,186 mL/mg) onde, quanto menor o volume de gás, pode-se inferir em
melhor característica de fermentação e utilização dos carbonos para produção de energia e,
conseqüentemente menores perdas destes na forma de gases, conferindo dessa forma, boas
características de degradação e digestibilidade para esta gramínea aos 42 dias de idade de
corte.
Palavras -chave: capim-setária, capim-acroceres, capim-angola, capim-hemarthria, taxa de
degradação, produção de gás
54
Association between kinetics of ruminal degradation parameters and cell wall
constituents of four tropical grasses in different growth stages and levels of nitrogenous
fertilization
ABSTRACT
The association of digestible and indigestible cell wall contents, the in vitro dry
mater digestibility (IVDMD), the digestion rate (Kd), lag phase (L) and the relative gas
volume produced from neutral detergent fiber potentially digestible (RGV) were evaluated in
tropical grasses samples. The samples were from setaria grass (Setaria anceps, Stapf),
hemarthria grass (Hemarthria altissima, [Poir] Stapf. & Hubbard), angola grass (Brachiaria
purpurascens, [Raddi] Henr.) and acroceres grass (Acroceras macrum, Stapf.) fertilized with
0, 100, 200, 300 and 400 kg of N/ha and in the cutting ages of 28, 42, 56 and 70 days. The
experiment was carried out in the Forage Section of the Universidade Estadual do Norte
Fluminense (UENF), Campos dos Goytacazes-RJ, Brazil. The results were submitted to a
factor analysis. After reduction and evaluation of the combined variation from the total
variables it was opted toward the adoption of three factors comprising 73,81% % of the total
variation, where, the first factor (Factor 1) was strongly associated with the in vitro dry matter
digestibility (IVDMD), neutral detergent fiber potentially digestible (NDFpd), L and with
RGV; the second factor (Factor 2), was connected to the indigestible neutral detergent fiber
(NDFi) and with Kd; the third factor (Factor 3) was related to lignin. The NDFpd showed
positive correlation (0.5294) with IVDMD (P<0.01), for hermarthria grass at 42 days old.
This grass showed better results when compared to the other grasses, it presented higher
values for IVDMD (69.39%) and NDFpd (57.89%) and, smaller production of RGV (0,186
mL/mg), that means better fermentation characteristics and utilization of carbon for energy
production, therefore less gas lost that results in good degradation and digestibility
characteristics for this grass at 42 days old.
Key Words : setaria grass, california grass, limpo grass, nilo grass, degradation rate, gas
production
55
INTRODUÇÃO
As gramíneas tropicais são plantas extremamente eficientes no processo
fotossintético, acumulando grandes quantidades de biomassa, de forma muito rápida;
entretanto, esse crescimento vem acompanhado de rápida maturação, com queda precoce no
valor nutritivo da forragem produzida. Além disso, estas gramíneas apresentam elevado
conteúdo de constituintes de parede celular associado a aspectos de natureza anatômica das
espécies em razão da alta proporção de tecido vascular característico das plantas C4 (Van
Soest, 1994).
As pastagens constituem a base da dieta dos ruminantes na grande maioria dos
sistemas de produção em regiões tropicais, representando a forma mais prática e econômica
de sustentação da bovinocultura no Brasil. Portanto, faz-se necessário estudar o
estabelecimento das mesmas e seus componentes estruturais juntamente com o
comportamento fermentativo do ambiente ruminal, visando elucidar características
relacionadas ao consumo das mesmas.
O processo digestivo das forrageiras consumidas pelos ruminantes é inicializado pela
retenção no rúmen. Neste processo, os componentes solúveis são rapidamente fermentados
pelos microrganismos; entretanto, os componentes estruturais dos alimentos que ali
permanecem representam barreira física para que o animal volte a se alimentar. Os processos
de digestão e conseqüentemente a absorção dos produtos derivados, resultam na remoção das
partículas alimentares do rúmen.
Em adição, é sabido que os atuais sistemas de exigências nutricionais requerem
estimativas confiáveis sobre as taxas de degradação dos alimentos (Pell et al., 1994; Van
Soest, 1994). Dessa forma, os ensaios que visam avaliar os parâmetros cinéticos de
degradação dos alimentos além de serem realizados através de técnicas como a digestibilidade
in vitro e in situ, podem também ser realizados através da técnica de produção cumulativa de
gases (Pell et al., 1994; Malafaia et. al., 1997). Essa técnica vem sendo utilizada há alguns
anos a fim de detectar o comportamento da degradação da fibra em função do gás produzido
durante incubação in vitro, monitorando-se as leituras ao longo do tempo de incubação.
Estes processos de digestão e passagem podem ser descritos por modelos
matemáticos (Van Soest, 1994), dessa forma, através de associações destes com os
constituintes da parede celular vegetal, poderão constituir ferramenta na elaboração de
práticas de consumo de forrageirais.
56
Neste contexto, objetivou-se avaliar a associação entre os constituintes digestíveis e
indigestíveis da parede celular, a digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS) e, a taxa de
digestão (Kd), latência (L) e volume relativo de gás (VRG) produzido a partir da fibra em
detergente neutro potencialmente digestível observados em gramíneas tropicais com
diferentes níveis de adubação e idades de corte.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido no Laboratório de Zootecnia e Nutrição Animal
(LZNA) no Centro de Ciências e Tecnologias Agropecuárias (CCTA), e no setor de
Forragicultura localizado nas dependências da Escola Estadual Agrícola Antônio Sarlo,
ambos pertencentes à Universidade Estadual do Norte Fluminense (UENF), Campos dos
Goytacazes-RJ, entre outubro de 2000 e junho de 2001. Foram utilizados os capins setária
(Setaria anceps Stapf), hemarthria (Hemarthria altissima [Poir] Stapf. & Hubbard), angola
(Brachiaria purpurascens [Raddi] Henr.) e acroceres (Acroceras macrum Stapf.) adubados
com 0, 100, 200, 300 e 400 kg de N/ha na forma de sulfato de amônio, e colhidos aos 28, 42,
56 e 72 dias de rebrotação.
O estabelecimento do experimento foi em área de baixada, no total de 2100 m2 , onde
as parcelas mediam 150 m2 com 1,00 m de espaçamento entre essas, as subparcelas 3 m2 e as
sub-subparcelas 6 m2. Efetuou-se adubação de correção do solo em outubro de 2000, antes do
plantio das gramíneas, conforme resultado de análise de solo, sendo corrigida a acidez por
efeito de calagem baseada na elevação de saturação de bases a 50%, de acordo com
recomendações de Werner et al. (1986).
O plantio das gramíneas foi realizado em dezembro de 2000 com mudas enraizadas
dispostas em sulco, com 0,50 m de espaçamento entre sulcos e 0,5 m entre plantas. Nos sulcos
efetuou-se adubação de 100 kg/ha de P2O5 e 30 kg de K2O, na forma de superfosfato simples
e cloreto de potássio, respectivamente. Em março de 2001 foi realizado o corte de
uniformização, na altura de 20 cm do solo para o capim-setária e 10 cm para as demais
espécies. Após o corte de uniformização, a cada 14 dias foram aplicados em cobertura, 20%
da dose total do adubo nitrogenado na forma de sulfato de amônio, nos cinco níveis, que
corresponderam a 0, 100, 200, 300 e 400 kg de N/ha, e a adubação potássica que também foi
57
fracionada da mesma forma consistiu de 60 kg de K2O/ha. As gramíneas foram irrigadas e os
tratos culturais feitos mecanicamente sempre que se fez necessário.
O experimento foi instalado segundo um delineamento em blocos casualizados (3
blocos), em esquema de parcela sub-subdivididas, sendo as gramíneas alocadas às parcelas, a
adubação nitrogenada às subparcelas e os períodos de rebrotação às sub-subparcelas, segundo
o modelo:
Y ijkl = µ + Gi + B j + e ij + Nk + GN ik + Eijk + Cl + GC il + NC kl + GNCikl + ε ijkl ;
em que: Y ijkl = observação geral relativa gramínea i, bloco j, nível de adubação k e idade l; µ
= constante geral; Gi = efeito da gramínea i, sendo i =1, 2, 3 e 4; B j = efeito do bloco j, sendo
j = 1, 2 e 3; e ij = efeito residual das parcelas; N k = efeito do nível de adubação k, sendo k = 1,
2, 3, 4 e 5; GNij = efeito da interação da gramínea i e o nível de adubação k; Eijk = efeito
residual das subparcelas; Cl = efeito do período de rebrotação l, sendo l = 1, 2, 3 e 4; GCil =
efeito da interação da gramínea i e a idade de corte l; NCkl = efeito da interação do nível de
adubação k e a idade de corte l; GNCikl = efeito da interação da gramínea i, o nível de
adubação k e a idade de corte l; ε ijkl = erro aleatório, associado a cada observação, pressuposto
NID (0; σ2).
Os cortes para coleta das amostras foram feitos a 20 e 10 cm do solo para o capimsetária e as demais gramíneas, respectivamente. Após o corte, as amostras foram pré-secas em
estufa de ventilação forçada (60±5oC - 72 horas) e moídas em moinho de faca com peneira de
malha de 2 mm. No decorrer do experimento, cinco amostras foram perdidas.
As amostras foram quantificadas quanto aos teores de proteína bruta (PB) e lignina
em permanganato de potássio (LIG) segundo métodos descritos por Silva e Queiroz (2004).
As avaliações da fibra insolúvel em detergente neutro (FDN) seguiram os protocolos de Van
Soest e Robertson (1985) e Van Soest et al. (1991).
Os teores de fibra em detergente neutro indigestível (FDNi) foram obtidos por
intermédio de procedimentos de incubação in situ , em adaptação aos procedimentos descritos
por Detmann et al. (2001) e Clipes et al. (2006). As amostras foram acondicionadas em sacos
de nylon com porosidade de 50 µm e dimensões 3,5 x 5,0 cm na proporção de 25 mg/cm² de
superfície, sendo incubadas no rúmen de um bovino alimentado com dieta contendo alimento
volumoso (feno de gramínea) e concentrado, na proporção de 70:30, com base na matéria
seca. Após 240 horas, os sacos eram retirados, lavados em água corrente até o total
clareamento da água, submetidos ao tratamento com detergente neutro (Mertens, 2002), na
proporção de 50 mL/saco, secos em estufa de ventilação forçada (60±5 oC – 72 horas), em
58
seguida, colocados em estufa a 105° e após em dessecador por 15 minutos até que atingisse a
temperatura ambiente e depois pesados.
Os teores de fibra em detergente neutro potencialmente degradável (FDNpd) foram
obtidos a partir da fórmula: FDN (%MS) - FDNi (%MS), enquanto que, a digestibilidade in
vitro da matéria seca (DIVMS) foi determinada após incubação por 48 horas com inóculo
ruminal, conforme Tilley e Terry (1963).
As taxas de digestão (Kd), latência (L) e volume relativo de gás produzido a partir da
FDNpd (VRG – Ml/mg) foram estimadas pela técnica de produção cumulativa de gases,
conforme Pell e Schofield (1993).
As amostras foram incubadas em frascos com capacidade de 50 mL, onde foram
pesados, aproximadamente, 100 mg de substrato, aos quais, foram adicionados 8 mL de
solução tampão de McDougall (pH 6,9-7,0) e 2 mL de inóculo ruminal, e mantidas sob
condições anaeróbicas a 39oC. Os frascos foram fechados hermeticamente, sendo os gases que
se acumularam entre a tampa e a superfície do meio de cultura, mensurados por intermédio de
um transdutor acoplado a um multímetro. A pressão formada pelo acúmulo dos gases, que
inicialmente foi medida em unidades elétricas (mV), foi convertida posteriormente em
volume de gás (mL), de acordo com procedimento descrito por Pell e Schofield (1993). As
leituras de pressão foram realizadas nos seguintes tempos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 18, 24,
30, 36, 48, 60, 72, 96, 120 e 144 horas. A cinética da produção cumulativa de gases foi
analisada empregando-se o modelo logístico bicompartimental (Schofield et al., 1994):
Vt = Vf 1 {1 + exp[ 2 + 4
µm1
µm
(L − t )]}−1 + Vf 2{1 + exp[ 2 + 4 2 (L − t )]}−1
Vf 1
Vf 2
em que: Vt = volume acumulado do tempo t (mL); Vf, = volume total de gases produzido em
t ? 8 (mL); µm = taxa máxima de produção de gases (mL. h-1); L = a latência (h); t = o
tempo após o início da incubação (h); e "1" e "2" (sub-escritos) = indicadores referentes à
cinética de produção de gases a partir de CF e CNF, respectivamente. A razão µm/Vf
representa a taxa específica de digestão (k) do substrato (Schofield et al., 1994).
Após as análises químicas e biológicas, os resultados foram reduzidos às médias de
tratamentos (combinações dos níveis dos fatores alocados às parcelas, subparcelas e subsubparcelas), sendo analisados por intermédio de análise de fatores (“factor analysis”),
empregando-se o método Varimax de rotação e ortogonalização de fatores. Adotaram-se
como critérios de seleção de fatores as cargas fatoriais e a fração retida da variação total
(comunalidade) (Johson e Wichern, 1994).
59
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Nas Tab. 1, 2 e 3 são apresentados os teores médios de proteína bruta (PB), de fibra
em detergente neutro (FDN), de fibra em detergente neutro potencialmente digestível (FDNpd),
de fibra em detergente neutro indigestível (FDNi), lignina (LIG) e a digestibilidade in vitro da
matéria seca (DIVMS - %), a taxa de digestão (Kd – h-1), de latência (L - h) e o volume
relativo de gás produzido a partir da FDNpd (VRG – mL/mg) observados nas gramíneas em
função dos diferentes níveis de adubação (kg N/ha) e períodos de rebrotação (dias).
Tabela 1 - Teores médios de proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), fibra em
detergente neutro potencialmente digestível (FDNpd), fibra em detergente neutro
indigestível (FDNi), lignina (LIG), em % da MS, observados nos capim-setária e
capim-hemarthria em função dos diferentes níveis de adubação (kg N/ha) e períodos
de rebrotação (dias)
Nível
Capim-setária
FDN FDNpd FDNi
LIG
PB
13,75
15,02
18,75
21,32
25,24
18,82
61,99
61,43
61,76
58,84
53,96
59,60
49,99
48,92
50,28
47,81
43,75
48,15
12,00
12,52
11,48
11,03
10,20
11,45
4,90
5,72
4,34
3,82
4,10
4,57
10,66
12,13
11,48
17,40
18,17
63,41
67,09
64,60
62,98
68,03
49,82
53,63
50,48
51,13
53,90
13,59
13,47
14,12
11,85
14,13
Média 13,97 65,22
51,79
PB
Capim-hemarthria
FDN
FDNpd FDNi
LIG
13,44
14,30
13,95
15,91
17,09
14,94
71,31
70,45
76,13
71,08
71,09
72,01
54,68
54,90
58,32
54,06
53,89
55,17
16,63
15,56
17,81
17,02
17,20
16,85
6,37
8,01
8,36
5,30
7,26
7,06
6,08
6,37
7,09
5,46
6,05
9,82
10,09
11,19
10,68
73,99
75,65
74,42
72,16
73,99
59,37
59,58
56,51
56,10
14,62
16,07
17,91
16,06
7,25
6,08
6,45
5,44
13,43
6,21
10,45
74,06
57,89
16,17
6,30
28 dias
0
100
200
300
400
Média
42 dias
0
100
200
300
400
56dias
0
100
200
300
400
Média
10,48
12,08
11,82
16,02
17,08
13,50
65,22
63,17
61,22
60,27
61,57
62,29
50,46
48,26
47,70
47,77
47,98
48,43
14,75
14,91
13,52
12,50
13,59
13,86
3,53
2,99
4,25
3,35
3,69
3,56
10,95
10,27
12,33
10,53
11,75
11,17
71,93
71,06
72,79
74,06
71,54
72,28
49,45
49,62
51,30
54,87
51,31
51,31
22,47
21,43
21,49
19,19
20,23
20,96
5,04
5,46
5,02
4,87
5,52
5,18
10,68
12,49
11,89
17,94
16,87
71,27
69,15
65,48
66,24
67,79
53,61
52,35
49,76
49,30
51,36
17,66
16,79
15,72
16,94
16,43
4,41
3,68
3,55
3,85
3,57
10,75
11,84
13,09
12,61
13,22
77,22
73,88
73,96
69,64
70,42
55,27
51,52
52,48
48,60
50,04
21,95
22,36
21,48
21,04
20,38
5,24
5,55
5,23
6,32
5,80
Média 13,97 67,98
51,28
16,71
3,81
12,30
69,71
51,58
21,44
5,63
72dias
0
100
200
300
400
60
Tabela 2 - Teores médios de proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), fibra em
detergente neutro potencialmente digestível (FDNpd), fibra em detergente neutro
indigestível (FDNi), lignina (LIG), em % da MS, observados nos capim-angola e
capim-acroceres em função dos diferentes níveis de adubação (kg N/ha) e períodos
de rebrotação (dias)
Nível
Capim-angola
Capim-acroceres
PB
FDN
FDNpd
FDNi
LIG
PB
FDN
FDNpd
FDNi
LIG
16,97
17,56
20,60
21,74
21,28
66,18
63,67
63,76
64,99
61,06
49,96
47,09
46,41
48,50
45,91
16,22
16,58
17,35
16,48
15,15
5,07
4,06
4,61
3,69
4,92
16,33
18,34
19,74
20,40
66,57
64,84
67,35
61,52
48,52
46,59
45,98
43,47
18,05
18,25
21,37
18,05
6,27
6,33
7,06
6,48
19,63 63,63
47,57
16,36
4,47
18,70
65,07
46,14
18,93
6,54
10,39
12,58
12,70
13,13
14,09
12,58
69,36
68,46
68,18
65,07
67,12
67,64
50,95
49,67
48,83
47,50
48,92
49,18
18,40
18,78
19,35
17,57
18,19
18,46
4,98
5,72
7,35
6,92
8,07
6,61
12,95
15,30
15,70
14,65
69,31
70,22
68,39
69,31
53,95
52,19
52,05
52,73
15,36
18,03
16,34
16,58
5,90
5,20
5,98
5,70
13,27
13,95
15,98
17,64
63,79
64,30
62,91
62,03
44,47
45,78
43,91
43,69
19,32
18,52
19,01
18,34
4,80
5,58
4,61
4,17
13,15
16,45
18,09
18,40
18,09
65,54
64,49
65,15
64,57
70,59
47,21
45,10
47,72
45,57
47,67
18,33
19,39
17,43
19,01
22,92
4,38
3,72
4,64
4,39
4,64
Média 16,84 66,07
44,46
18,80
4,79
16,84
66,07
46,65
19,41
4,36
46,15
44,94
44,12
45,56
47,14
45,58
19,17
19,52
19,00
20,61
19,18
19,50
4,52
4,82
7,05
7,29
7,60
6,26
12,66
14,59
16,88
16,46
19,06
15,93
65,10
65,40
64,35
66,62
66,71
65,63
44,18
44,79
44,74
44,04
44,64
44,48
20,91
20,62
19,61
22,57
22,07
21,16
4,81
5,56
6,41
5,09
4,49
5,27
28
0
100
200
300
400
Média
42
0
100
200
300
400
Média
56dia
0
100
200
300
400
72
0
100
200
300
400
Média
12,61
13,59
17,21
16,21
17,70
15,46
65,32
64,47
63,12
66,17
66,32
65,08
61
Tabela 3 - Digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS - %), taxa de digestão (Kd – h-1),
latência (L - h) e volume relativo de gás produzido a partir da FDNpd (VRG –
mL/mg) observados nas gramíneas em função dos diferentes níveis de adubação
(kg N/ha) e períodos de rebrotação (dias)
Nível
Capim-setária
DIVMS
Kd
L
VRG
Capim-hemarthria
DIVMS Kd
L
Capim-angola
VRG
DIVMS Kd
L
VRG
Capim-acroceres
DIVMS Kd
L
VRG
28 dias
0 62,49 0,0126 10,70 0,252
100 57,52 0,0149 6,45 0,256
59,57 0,0146 7,34
60,42 0,0154 6,91
0,194
0,220
61,14 0,0094 10,20 0,259
55,50 0,0108 9,59 0,254
57,48 0,0130
57,34 0,0119
14,06
14,93
0,323
0,328
200 60,92 0,0129 9,97
300 57,51 0,0139 7,91
400 59,42 0,0129 8,02
0,243
0,264
0,288
56,71 0,0140 7,45
53,95 0,0137 7,14
52,01 0,0129 7,14
0,172
0,194
0,203
53,70 0,0098
54,08 0,0098
54,04 0,0105
6,19 0,252
8,16 0,214
8,49 0,257
53,36 0,0128
55,35 0,0125
14,69
13,93
0,352
0,265
Média 59,57 0,0134 8,61
0,261
59,57 0,0141 7,19
0,197
55,69 0,0101 8,52 0,247
55,88 0,0126
14,40
0,317
42 dias
0
100
200
300
400
66,12
61,89
61,96
64,23
63,55
0,0152
0,0179
0,0171
0,0177
0,0154
6,19
5,61
6,12
6,25
6,90
0,224
0,217
0,221
0,227
0,186
70,28
67,32
67,98
71,97
0,0135
0,0118
0,0127
0,0138
6,18
4,75
6,10
5,82
0,190
0,187
0,186
0,182
62,26
54,12
60,43
63,17
56,68
0,0142
0,0132
0,0125
0,0131
0,0120
5,15
5,72
7,45
3,76
5,87
0,238
0,188
0,189
0,242
0,188
65,06 0,0131 10,66
60,73 0,0128 9,68
60,80 0,0131 10,47
0,342
0,255
0,257
Média 63,55 0,0167 6,21
0,215
69,39 0,0130 5,71
0,186
59,33 0,0130 5,59 0,209
62,20 0,0130 10,27
0,285
56 dias
0 64,99 0,0163 6,97
100 62,38 0,0158 7,21
200 59,85 0,0158 7,55
0,232
0,239
0,240
63,64 0,0109 9,89 0,219
59,85 0,0089 8,79 0,187
63,40 0,0095 10,20 0,181
57,06 0,0116 10,20 0,279
55,72 0,0140 8,89 0,245
55,02 0,0117 11,29 0,265
55,27 0,0131 15,17
56,91 0,0129 12,12
57,31 0,0131 11,62
0,306
0,317
0,314
300 61,22 0,0164 7,66
400 59,31 0,0145 8,33
0,234
0,230
65,66 0,0099 10,04 0,161
58,91 0,0096 7,18 0,191
52,00 0,0102 10,44 0,269
54,94 0,0131 13,74
55,72 0,0126 13,66
0,300
0,282
Média 61,55 0,0158 7,54
0,235
62,29 0,0098 9,22
54,96 0,0119 10,20 0,265
56,03 0,0130 13,26
0,304
48,71
46,62
44,85
47,44
50,73
12,80
11,75
12,35
12,30
10,86
0,391
0,322
0,359
0,313
0,239
47,67 0,0123 12,01
0,325
0,188
72 dias
0
100
200
300
400
51,61
51,19
53,32
54,15
54,37
0,0154
0,0157
0,0154
0,0148
0,0143
7,36
6,61
7,02
6,31
6,97
0,270
0,271
0,253
0,270
0,245
56,97
57,04
59,96
57,66
59,57
0,0130
0,0114
0,0102
0,0105
0,0094
8,12
8,61
9,87
8,43
8,43
0,244
0,205
0,195
0,223
0,193
47,43
50,06
47,73
51,87
61,14
0,0116
0,0131
0,0129
0,0127
0,0138
9,71
14,83
11,38
14,03
10,14
0,301
0,368
0,372
0,325
0,334
Média 52,93 0,0151 6,85
0,262
58,24 0,0109 8,69
0,212
51,65 0,0128 12,02 0,340
0,0133
0,0128
0,0133
0,0120
0,0103
Após avaliação da variação conjunta total das variáveis, optou-se pela adoção de três
fatores, os quais englobaram 73,81% da variação total (Tab. 4). Deste modo, como pode ser
observado na Tabela 4, o primeiro fator correlacionou-se de forma negativa com a DIVMS e
com a fibra em detergente potencialmente degradável (FDNpd), enquanto que, para a latência
(L) e volume relativo de gás produzido a partir da FDNpd (VRG) a associação foi positiva,
portanto, convencionou-se que esse fator refletiria para o “desproveito no padrão de
degradação” (Fator 1-DPD); o segundo fator correlacionou-se fortemente de forma negativa
com a fibra em detergente neutro indigestível (FDNi) e positivamente com a taxa de
degradação da FDNpd (Kd) indicando que este fator estaria associado à “taxa e extensão de
degradação” (Fator 2-TED); quanto ao terceiro fator, pela sua elevada correlação positiva com
62
a lignina (LIG), este foi denominado fator “lignificação” (Fator 3-L), conforme demonstram
suas cargas fatoriais (Tab. 4).
Tabela 4 - Escores fatoriais para os fatores associados aos teores de proteína bruta (PB), de
fibra em detergente neutro (FDN), de fibra em detergente neutro potencialmente
digestível (FDNpd), de fibra em detergente neutro indigestível (FDNi) e de
lignina (LIG), e a digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS - %), a taxa de
digestão (Kd – h-1), latência (L - h) e volume relativo de gás produzido a partir da
FDNpd (VRG – mL/mg) das gramíneas nos diferentes níveis de adubação (kg
N/ha) e idades de corte (dias)
Nível
Capim-setária
Capim-hemarthria
Capim-angola
Fator 1a Fator 2b Fator 3c
Fator 1a Fator 2b
Fator 3c
0
100
200
300
400
-0,3047 0,5596
0,0053 1,4797
-0,1601 0,8343
-0,6569
-0,0492
-1,4682
-0,7803
-0,4499
-0,7888
0,5654
1,2066
0,3333
0,8615
1,8366
2,1831
0,2757 1,3908
0,6989 1,3766
-1,9893
-2,5500
-0,5016
-0,1389
0,2657
0,2125
-0,0214
0,9967
Média
0,1030 1,1282
-1,3427
-0,5319
0,5167
1,1713
Fator 1a
Capim-acroceres
Fator 2b
Fator 3c
Fator 1a
Fator 2b
Fator 3c
-0,2657
0,1655
0,1150
-0,8670
-0,5468
-0,6836
-0,9087
-1,4288
-1,5881
-0,1534
0,4582
-0,7912
-0,2018
-2,2608
-1,4842
1,2881
1,4168
1,8352
-
0,0457
-0,3019
-0,3279
-
0,8675
0,4984
1,2109
-
1,2159
-0,2253
0,0470
0,0639
-0,6181
-1,5341
1,4390
-0,2023
0,6559
-0,9039
-0,5691
-0,6005
-0,6322
-0,4581
0,2048
-0,1994
-0,4912
0,2579
-0,2856
0,2330
0,3110
1,1211
0,6808
1,2746
0,6097
-
0,6327
-
0,9834
-
-0,2474 -0,1402
-0,0370 0,2389
0,0015
0,3641
-0,6328
-0,1027
0,7241
0,1084
0,2438
0,4497
0,4074
0,3438
0,6681
-
-0,7590
0,1068
-0,7157
-
-0,3262
0,2566
-0,6999
-
0,7295
1,0488
0,9074
-0,3347
-0,3219
0,1674
-0,1039
-0,8226
-0,4855
0,5117
-0,9971
-1,4068
1,1036
0,9917
-0,2458
-0,9974
-0,6237
-0,1061
0,4827
-0,5913
-0,5441
0,9562
-0,3465
-0,4284
28 dias
42 dias
0
100
200
300
400
Média
-0,9063
-0,6805
-0,4516
-0,4145
-0,8212
1,1812 0,4633
2,1152 1,0767
1,7773 1,3785
2,3455 -0,2269
1,2452 -0,0234
-0,6548 1,7329
0,5336
-1,9622 0,5310
-2,1736 -0,1905
-
1,3967
0,5768
-
-1,7512 -0,2419
-2,0553 0,2496
0,8340
0,1584
-1,9856
0,7415
0,0870
56 dias
0
100
200
300
400
-0,9137 1,1492
-0,5875 0,9896
-0,2814 1,2773
-0,6820
-1,2365
-0,5427
-0,7930 -1,6653
-1,0629 -2,1235
-1,1705 -2,0218
0,1165
0,0172
-0,3009
-0,2450 1,6236
-0,1728 0,9192
-1,5085
-1,5093
-1,7384 -1,6585
-1,3465 -1,6090
-0,2843
-0,1140
Média
-0,4401 1,1918
-1,0958
-1,2222 -1,8156
-0,1131
70 dias
0
100
200
300
400
Média
0,0007
0,0659
-0,0663
0,2445
-0,1174
0,7254
0,9706
0,9032
0,8074
0,5895
0,4943
-0,2181
-0,5846
-0,9609
-1,0896
-0,6759
-0,6181
-0,7057
-0,4837
-0,7542
-0,7155
-1,3754
-1,6708
-1,3401
-1,6629
0,8972
0,5335
0,0607
0,5378
-0,0052
0,6420
2,0721
2,0578
1,9938
1,5624
-0,6345
-0,1913
0,2335
-0,3336
0,4689
-0,2045
0,5419
1,2507
1,6500
1,6144
1,7082
1,1354
1,8120
1,2906
0,5595
-0,2374
-0,4267
0,1060
-0,9889
-1,5674
0,5970
0,5038
0,9716
0,0992
-1,0262
0,0255 0,7992
-0,4718
-0,6475 -1,3529
0,4048
1,6656
-0,0914
0,9705
1,3012
-0,6229
0,2291
Cargas Fatoriais
Fator 1 a
Fator 2 b
Fator 3 c
Comunalidade
DIVMS
LIG
FDNi
FDNpd
PB
Kd
L
VRG
Variância explicada por
cada fator
-0,7596
-0,0421
0,2314
-0,7757
0,5643
-0,0086
0,7586
0,9109
2,9578
0,1262
-0,0097
-0,8259
0,1630
0,1004
0,9067
-0,3757
0,0762
1,7038
0,0146
0,8558
0,3481
0,3541
-0,4767
0,1870
0,0280
0,0272
1,2430
0,5932
0,7343
0,8570
0,7536
0,5558
0,8572
0,7174
0,8364
a
Desproveito no Padrão de Degradação (DIVMS, FDNpd, L, VRG)
Taxa e Extensão de Degradação (FDNi, Kd)
c
Lignificação (LIG)
b
63
Os escores médios relacionados às quatro gramíneas, aos diferentes níveis de
adubação (kg N/ha) e idades de corte (dias) encontram-se na Tab. 5.
Ao analisar o comportamento dos escores fatoriais dentro dos fatores na avaliação
das diferentes gramíneas em estudo, observou-se que o maior escore para o Fator 1-DPD foi
verificado para o capim-acroceres indicando pior qualidade de fermentação, uma vez que as
DIVMS foram menores, com maiores VRG (Tab. 3). Esta última característica indica maior
produção de gases por unidade de massa de FDNpd em função da qualidade inferior da
referida gramínea, apresentando maior perda de carbono na forma de metano e gás carbônico,
o qual deixa de ser utilizado na síntese microbiana e na produção de energia. Além disso,
menor digestibilidade aumenta o tempo de ruminação e tempo de permanência do alimento no
rúmen o que, conseqüentemente, devido ao efeito de repleção ruminal, podendo acarretar
redução na ingestão de alimento. Por outro lado, o capim-hemartria ao apresentar menor
escore fatorial para o Fator 1-DPD (Tab. 5), demonstrou maior eficiência no padrão de
degradação, uma vez que apresentou maiores DIVMS e menores VRG (Tab. 3), acarretando
desta forma, em menores perdas de carbono em função da menor produção de gases por
unidade de massa de FDNpd.
Avaliando-se
o
Fator
2-TED,
verificou-se
para
o
capim-setária
melhor
comportamento, uma vez que foram observados menores teores de FDNi e LIG (Tab.1) e
maiores Kd (Tab.3), o que conseqüentemente, favorece maior taxa e maior extensão de
degradação no ambiente ruminal. Enquanto isso, as demais gramíneas apresentaram escores
fatoriais inferiores para o Fator 2-TED (Tab.5).
Quanto ao fator referente à lignificação maior escore foi verificado para o capimhemarthria, enquanto que, menor escore foi observado para o capim-setária (Tab. 5). Em
contra partida, pode-se considerar que este último ao apresentar menores teores de lignina
(Tab. 1), por outro lado, apresentou melhor TED que corresponde ao Fator 2, enquanto que, o
capim-hemarthria apresentou maiores teores de lignina (Tab. 1) e pior escore para o Fator 2TED, o que pode indicar que a lignina é uma barreira na degradação ruminal, influenciando
diretamente na taxa de passagem da forragem pelo rúmen. Em adição, segundo Van Soest
(1994) o principal mecanismo de inibição da lignina seria como uma barreira mecânica aos
microrganismos ruminais.
Com relação aos escores fatoriais médios relacionados aos níveis de adubação,
verificou-se para o Fator 1-DPD, melhor escore fatorial em doses de 200 kg de N/ha e pior
quando se utilizou dose zero de adubação nitrogenada (Tab.5). Enquanto que, para o fator 2TED, que reflete na extensão e taxa de degradação, pior escore foi verificado em doses
64
maiores de adubação (400 kg de N/ha) como pode ser observado na Tab. 5. Quanto ao Fator
3-L verifica-se uma diminuição dos escores fatoriais (Tab. 5) à medida que as doses de N
aumentaram. Este último comportamento se associa com o processo de formação da lignina
que deve ser acelerado quando se tem disponibilidade menor de nitrogênio.
Tabela 5 - Escores fatoriais médios relacionados às diferentes gramíneas, aos diferentes níveis
de adubação (kg N/ha) e idades de corte (dias)
Fator
a
b
1
2
Gramínea
Capim-setária
-0,2416
1,2130
Capim-hemarthria
-1,0500
-0,6795
Capim-angola
0,3902
-0,3382
Capim-acroceres
1,0216
-0,2897
Adubação (kg/há)
0
-0,1325
0,0238
100
0,0075
0,0794
200
0,2265
-0,0199
300
-0,0899
0,0679
400
-0,0401
-0,2415
Idade de Corte (dias)
28
0,2332
0,2884
42
-0,8268
0,5430
56
-0,0842
-0,3798
72
0,5862
-0,3170
a
Desproveito no Padrão de Degradação (DIVMS, FDNpd, L, VRG)
b
Taxa e Extensão de Degradação (FDNi, Kd)
c
Lignificação (LIG)
3c
-0,5942
0,5411
-0,0723
0,1751
0,2518
0,1598
0,1790
-0,2909
-0,1540
-0,2775
0,6237
-0,5454
0,2831
Ao se relacionar às idades de corte, verificou-se maior escore fatorial (Fator 1-DPD)
aos 72 dias (Tab. 5), indicando pior qualidade de fermentação para esta idade, o que pode ser
comprovado pela menor DIVMS (Tab.4). Em adição, para o Fator 2-TED, observou-se aos 42
dias de idade de corte, menores teores de FDNi (Tab. 4) verificando-se um acréscimo a estes
teores, para as idades acima de 56 dias. Os resultados obtidos anteriormente reforçam relatos
de Vieira et al. (1997), os quais concluíram que o aumento do estádio de maturidade da
forrageira aumenta linearmente a repleção ruminal, principalmente devido ao aumento da
fração indigestível da FDN.
O Fator 3-L referente à lignificação demonstrou elevados escores aos 42 e 72 dias e
menores aos 28 e 56 dias (Tab. 5) apresentando, dessa forma, certa irregularidade em seu
comportamento, não seguindo um padrão definido, com o desenvolvimento das gramíneas
avaliadas. Segundo Akin (1989) a composição da lignina, sua estrutura e quantidade variam
65
de acordo com o tecido, a origem botânica, os órgãos, a idade da planta e os fatores
ambientais. Dessa for ma, ressalta-se ainda que o comportamento observado no Fator-L pode
estar associado com relatos de Van Soest (2004), o qual destacou os efeitos ambientais como
preponderantes no maior ou menor acúmulo dos compostos fenólicos na planta.
A síntese dos compostos fenólicos precursores na formação da lignina encontra-se
associada à rota do ácido chiquímico (Taiz e Zeiger, 2004). Com isso, a classe mais
abundante de compostos fenólicos em plantas é derivada da fenilalanina através da eliminação
de uma molécula de amônia na formação do ácido cinâmico (composto precursor dos
fenilpropanóides constituintes da lignina). Esta última reação é acelerada por fatores
ambientais, como luz e temperatura, formando maiores quantidades de precursores
intermediários na síntese da lignina. Com isso, a formação da lignina, assim como sua
associação aos constituintes da parede celular, talvez tenha maior influência a mudanças
ambientais do que com o desenvolvimento da forragem.
As correlações parciais entre a DIVMS e os teores de LIG, de FDNpd, de PB, e Kd,
L e VRG são apresentadas na Tab. 6.
Tabela 6 - Correlações parciais entre digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS), os
teores de lignina (LIG), fibra em detergente neutro potencialmente digerível
(FDNpd), proteína bruta (PB), e as taxas de digestão (Kd), a latência (L) e volume
de gás da fibra potencialmente digerível (VRG)
Variável
DIVMS
LIG
FDNi
FDNpd
PB
Kd
L
Variável
FDNpd
PB
0,5294
-0,4130
LIG
0,0893
FDNi
-0,3240
0,4464
0,0046
<0,0001
-
0,1746
0,2811
0,1341
-
-
-
Kd
0,1141
L
-0,4168
VRG
-0,5792
0,0002
0,3297
0,0002
<0,0001
-0,1493
0,0031
-0,0538
-0,1151
0,0146
0,2012
0,9786
0,6467
0,3256
-0,2018
-0,1962
-0,5618
0,4415
0,1596
0,0824
0,0916
<0,0001
<0,0001
0,1713
-
-0,5156
0,1979
-0,5649
-0,6544
<0,0001
0,0888
<0,0001
<0,0001
-
-0,1386
0,3394
0,3682
0,2356
0,0029
0,0012
-
-0,3156
0,0641
0,0058
0,5848
-
-
-
-
-
-
0,6987
<0,0001
Observou-se correlação significativa (P<0,01) para a DIVMS com o teor de FDNi (0,3240), com a latência (-0,4168) e com o VRG (-0,5792), todas negativas (Tab. 6),
corroborando no entendimento de realmente haver um aumento da eficiência da degradação
66
ruminal. Em adição, o teor de FDNpd apresentou correlação significativa (P<0,01) com o
VRG (-0,6544), onde se pode deduzir que o decréscimo no volume de gás, propicia melhor
característica de fermentação e utilização dos carbonos para produção de energia e,
conseqüentemente menores perdas destes na forma de gases.
Por outro lado, o teor de FDNpd também apresentou correlação significativa com a
DIVMS (P<0,01), porém positiva (0,5294), indicando que à medida que a DIVMS aumenta, é
aumentada também a FDNpd, o que pode ser observado para o capim-hemarthria aos 42 dias
de idade de corte, o qual se destacou neste experimento quando comparado às demais
gramíneas, por apresentar maior DIVMS (69,39%) e maior teor de FDNpd (57,89%) e,
menor VRG (0,186 mL/mg) (Tab. 1) conferindo dessa forma, boas características de
degradação e digestibilidade para esta gramínea aos 42 dias de idade de corte.
CONCLUSÃO
Em adição, o capim-hemarthria neste estudo se destacou aos 42 dias de idade de
corte por apresentar melhores características de cinética de degradação e maior
digestibilidade.
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67
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calagem para o Estado de São Paulo. 2a ed. Campinas, Instituto Agronômico de
Campinas, p. 263-273, 1996.
68
CONCLUSÃO GERAL
Dentre os modelos dos sistemas nutricionais avaliados, o NRC-2001 corrigido
apresentou melhores resultados em simulação ao se utilizar a LAS e a LPER na predição da
FDNi.
A fração protéica indegradável no rúmen não é corretamente predita a partir dos
compostos nitrogenados insolúveis em detergente ácido. Para que os procedimentos corretos
de predição sejam realizados sugere-se a adoção de métodos biológicos em detrimento à
utilização simples de componentes quimicamente avaliados, ou mesmo, a utilização de
propostas de equações de conversão a partir de estudos com PIIDN para os alimentos nas
condições de Brasil, com intuito de converter os teores de PIDA, uma vez que, nem sempre é
possível a obtenção de PIIDN.
A degradação ruminal dos componentes fibrosos e a digestibilidade são
imprescindíveis no estabelecimento de forrageiras tropicais e seu consumo na alimentação de
animais ruminantes. Dessa forma, modelos matemáticos que simulam a dinâmica dos
nutrientes no trato gastrintestinal dos ruminantes, utilizando dados de cinética de digestão e
absorção de nutrientes, necessitam de informações que associam parâmetros que limitam a
degradação e digestibilidade, buscando estabelecer sistemas nutricionais e forrageiras mais
adequados. No presente trabalho, o capim-hemarthria se destacou aos 42 dias de idade de
corte por apresentar melhores características de cinética de degradação e maior
digestibilidade.
69