DOI: 10.5216/cab.v14i4.18096
POTENCIAL DE PRODUÇÃO DE GÁS
METANO E DIÓXIDO DE CARBONO IN VITRO DOS INGREDIENTES UTILIZADOS EM
DIETAS PARA OVINOS
Eliane da Silva Morgado1, Jane Maria Bertocco Ezequiel2,
Antônio Carlos Homen Júnior3, Leandro Galzerano4
1Pós-Doutoranda da Universidade Estadual
Paulista, Jaboticabal, SP, Brasil. eliane_morgado@hotmail.com
2Professora Doutora da Universidade Estadual Paulista,
Jaboticabal, SP, Brasil.
3Pós-Graduando da Universidade Estadual Paulista,
Jaboticabal, SP, Brasil.
4Pós-Doutorando da Universidade Federal de Uberlândia,
Uberlândia, MG, Brasil.
RESUMO
Objetivou-se avaliar o potencial de
produção dos gases CH4 e CO2 in vitro dos
ingredientes casca de soja, farelo de girassol, milho, polpa cítrica e
silagem de milho. Quatro ovinos canulados no rúmen foram alimentados com
dietas contendo os ingredientes avaliados na proporção
volumoso:concentrado de 40:60. Os gases produzidos na incubação das
amostras em líquido ruminal foram mensurados pela injeção em cromatógrafo
gasoso equipado com detector de ionização de chama. O delineamento
utilizado foi o inteiramente ao acaso em medidas repetidas no tempo, com
três repetições para cada alimento avaliado em quatro diferentes períodos.
Nas condições experimentais deste trabalho, foram verificados diferentes
potenciais para produção de gases entre os ingredientes. A polpa cítrica
foi o ingrediente de maior potencial de produção de CO2. A
silagem de milho e casca de soja foram os ingredientes de maior potencial
e a polpa cítrica e o farelo de girassol os de menor potencial para
produção de CH4 em relação à matéria seca degradada, podendo
ser considerados, entre os ingredientes avaliados, os de menores impactos
ao ambiente.
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PALAVRAS-CHAVE: Alimentos; CH4; CO2; degradação;
ruminantes.
POTENTIAL OF METHANE AND CARBON DIOXIDE IN
VITRO PRODUCTION OF INGREDIENTS USED IN DIETS FOR SHEEP
ABSTRACT
This study aimed to evaluate the
potential of CH4 and CO2 in vitro
production of soybean hulls, sunflower meal, corn, citrus pulp and
corn silage. Four rumen-cannulated sheep were fed diets containing the
evaluated ingredients at 40:60 forage:concentrate ratio. The gases
produced by samples incubation were measured by injection into a gas
chromatograph equipped with flame ionization detector. The experimental
design was completely randomized with repeated measures, with three
replicates for each evaluated food at four different periods. Under the
experimental conditions, we verified different potential gas production
among the ingredients. The citrus pulp meal was the ingredient with the
greatest potential for CO2 production. Corn silage and
soybean hulls showed the greatest potential while citrus pulp and
sunflower meal showed the least potential for CH4 production,
when expressed in mL/g of degraded dry matter; therefore, they can be
considered, among the evaluated ingredients, those with the lowest
environmental impact.
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KEYWORDS: CH4; CO2; degradation; feed; ruminant.
INTRODUÇÃO
A fermentação dos alimentos no rúmen é
uma grande fonte de produção de CH4, pois este é um subproduto
da fermentação anaeróbica (MOSS et al., 2000; BEAUCHEMIN et al., 2008) e
representa perdas de 2 a 12% da energia consumida dos alimentos pelos
ruminantes (JOHNSON & JOHNSON, 2005), além de contribuir para o
aquecimento global.
A emissão de CH4 pelos ruminantes depende de vários fatores
como espécie animal, composição e quantidade de concentrado na dieta
(SEJIAN et al., 2011), nível de consumo, tipo de carboidratos na dieta,
processamento das rações, adição de lipídios ou ionóforos na dieta e
alteração da microflora ruminal (JOHNSON & JOHNSON, 2005).
As diferenças na composição nutricional dos alimentos podem acarretar
padrões fermentativos distintos, resultando em diferentes proporções dos
produtos finais da fermentação como os ácidos graxos acético, propiônico e
butírico, que representam uma importante fonte de energia para o
metabolismo dos ruminantes. Juntamente com esses processos fermentativos
há produção de CO2 e CH4, em maior ou menor
quantidade, dependendo da proporção individual dos ácidos produzidos que é
influenciada pela composição da matéria orgânica das dietas,
principalmente pela natureza e taxa de fermentação dos carboidratos (MOSS
et al., 2000).
Devido às diferenças nutricionais entre os ingredientes e consequentemente
as diferenças nas taxas de fermentação, objetivou-se avaliar o potencial
de produção dos gases CO2 e CH4 in vitro dos
ingredientes casca de soja, farelo de girassol, milho, polpa cítrica e
silagem de milho utilizados na formulação de dietas para ovinos.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido na Unidade
Animal de Estudos Digestivos e Metabólicos pertencente ao Departamento de
Zootecnia da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Unesp, Campus
de Jaboticabal.
Foram utilizados quatro ovinos ½ Santa Inês ½ Dorper com peso corporal
médio de 47,3 kg, canulados no rúmen, alojados em baias com piso cimentado
com comedouros e bebedouros individuais, alimentados duas vezes por dia
com dieta contendo 40% de volumoso e 60% de concentrado.
As amostras dos ingredientes casca de soja, farelo de girassol, milho,
polpa cítrica e silagem de milho, pré-seca em estufa a 55°C por 72 horas,
foram moídas em moinho de facas, com peneira com crivo de 1 mm para as
determinações dos teores de matéria seca (MS), cinzas e extrato etéreo
(EE), de acordo com AOAC (1995), fibra em detergente neutro (FDN) segundo
VAN SOEST et al. (1991), fibra em detergente ácido (FDA) segundo VAN SOEST
& ROBERTSON (1985), sequencialmente à FDN, fibra solúvel em detergente
neutro (FSDN), quantificada conforme metodologia descrita por HALL (2000),
e amido estimado segundo método descrito por HENDRIX (1993), para a
extração e para a leitura colorimétrica utilizou-se o ácido
dinitrosalisílico (DNSA), segundo metodologia descrita por MILLER (1959).
A composição químico-bromatológica dos ingredientes avaliados pode ser
verificada na
Tabela 1.
Para avaliação da taxa de desaparecimento ruminal dos ingredientes, foram
confeccionados sacos de nylon 100% poliamida, não resinados, com
porosidade de 50 µm, medindo 14 cm de comprimento por 7 cm de largura,
selados em seladora automática. Os sacos receberam aproximadamente 4 g de
amostra, mantendo relação de 20 mg matéria seca do alimento por centímetro
quadrado de tecido, conforme proposto por NOCEK (1988) como ideal para
avaliação da degradabilidade in situ. Os sacos foram incubados no rúmen
dos ovinos por 12 horas, para que fossem feitas comparações com a produção
de gases. Após esse período, os sacos forma retirados do rúmen e imersos
em água fria com gelo por 30 minutos para cessar a atividade microbiana,
sendo em seguida lavados em água corrente até a observação da água limpa e
sem sólidos. Os sacos com os resíduos foram secos em estufa de circulação
forçada de ar a 55°C por 72 horas e pesados. A taxa de desaparecimento da
matéria seca foi calculada pela fórmula:
em que DMS% é o porcentual de
degradabilidade da MS; PSI é o peso do saco depois da incubação ruminal;
PSV é o peso do saco vazio e PSA é o peso do saco antes da incubação
ruminal. O cálculo do percentual de degradabilidade de cada nutriente foi
efetuado por meio da fórmula acima e as diferenças (PSI - PSV) e (PSA -
PSV) foram multiplicadas pelas respectivas porcentagens de cada nutriente.
Os teores dos nutrientes dos resíduos foram obtidos utilizando-se as
mesmas técnicas para a análise da composição químico-bromatológica dos
ingredientes.
As determinações das produções dos gases CH4 e CO2
foram repetidas durante quatro períodos (dias) para cada ingrediente,
utilizando-se a metodologia proposta por GASTALDI (2003) adaptada para
ovinos que consiste em três etapas. A primeira etapa consiste no preparo
da amostra: antes da alimentação foram coletados aproximadamente 500 mL do
conteúdo ruminal de cada animal, filtrados em tecido de náilon (100 µm) e
misturados, formando, assim, um ambiente homogêneo. Em erlenmeyer com
capacidade de 250 mL, foram adicionados 150 mL do líquido ruminal contendo
2,1 g de amostras de cada ingrediente previamente adicionada para servir
como substrato para a fermentação microbiana, mantendo-se a relação de
1,25 g de MS/100 mL de líquido ruminal, sendo realizadas também a
incubação de três bancos, contendo apenas o líquido ruminal, sem amostra
de ingrediente. A segunda etapa é a de produção e armazenamento dos gases:
os erlenmeyer contendo as amostras e o líquido ruminal foram mantidos por
12 horas em banho-maria à temperatura de 39ºC, em ambiente escuro, e os
gases produzidos foram armazenados em um recipiente plástico tipo pet
adaptado ao sistema, com volume interno de 600 mL. A terceira etapa é a da
análise qualitativa e quantitativa do gás produzido: foi colhida uma
alíquota diretamente dos recipientes plásticos com o auxílio de uma
seringa plástica com válvula, com capacidade de 1,0 mL, sendo
imediatamente injetada em cromatógrafo gasoso Trace GC Ultra da Thermo
Scientific, equipado com detector de ionização de chama, utilizando-se o
argônio como gás de arraste com fluxo de 25 mL por minuto e a temperatura
do forno de 70ºC. A calibração foi realizada com uma mistura padrão de
gases CH4 e CO2. As áreas dos picos foram integradas
utilizando-se o software Chromquest 5.0.
A quantidade total de gás produzido foi mensurada pela determinação do
volume ocupado pelo gás produzido dentro dos recipientes plásticos após 12
horas de fermentação. Esse tempo foi considerado devido à frequência de
alimentação a que os animais experimentais foram submetidos de duas
refeições diárias, com intervalo de 12 horas entre elas.
Para as avaliações e comparações da produção de CH4 e CO2
entre os ingredientes, foi utilizado o delineamento inteiramente
casualizado em medidas repetidas no tempo, com três repetições para cada
alimento avaliado (tratamentos) em quatro diferentes períodos (tempos),
utilizando-se modelos mistos do SAS (2008) (Statistical Analysis System).
A comparação das médias foi feita pelo teste de Tukey, considerando-se o
nível de significância de 5%.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os valores médios das taxas de
desaparecimento da MS, PB, FDN e amido após 12 horas de incubação in situ
podem ser verificados na
Tabela 2.
As altas taxas de degradação da PB, FDN e amido da polpa cítrica,
juntamente com o alto teor de fibra solúvel em detergente neutro (49,81%)
que é rapida e extensivamente degradada pelos microrganismos ruminais
(HALL, 2000), podem explicar a maior taxa de degradação da MS deste
ingrediente após 12 horas de fermentação. Segundo HALL (2000), 85% da FDN
da polpa cítrica é fermentada em 24 horas, com semelhante taxa de
fermentação da fibra solúvel em detergente neutro (FSDN), constituída por
frutosanas, β-glucanas e substâncias pécticas.
A degradação do amido foi variável entre os ingredientes avaliados com
praticamente completa degradação do amido da silagem de milho após 12
horas de incubação e a menor degradação foi verificada para o milho.
Segundo OFFER et al. (2003), a degradabilidade da silagem de milho é
afetada pelo genótipo e maturidade da planta, sendo influenciada
grandemente pelo teor de matéria seca da silagem. ROONEY & PFLUGFELDER
(1986) inferiram que a digestibilidade do amido dos alimentos pode sofrer
variações, dependendo de fatores como relação amilose/amilopectina na
estrutura do amido, tipo de endosperma (córneo ou farináceo), tipo de grão
de cereal, método de processamento e forma física utilizada.
O teor de nutrientes do farelo de girassol varia segundo o processo da
extração do óleo e da quantidade de casca presente, o que lhe confere alto
teor de fibra. O alto teor de proteína bruta é a principal referência para
o emprego desse farelo na alimentação animal e, como foi verificado, a PB
é rapidamente degradada no rúmen (86,99% com 12 horas de incubação), o que
pode explicar a alta degradação da matéria seca deste ingrediente.
O alto percentual de FDN (73,11%) da casca de soja e a menor degradação
deste componente em comparação à polpa cítrica, ao milho e ao farelo de
girassol no período de incubação de 12 horas podem ter levado à menor
degradação da MS da casca de soja no tempo de incubação estabelecido.
Segundo BACH et al. (1999), a casca de soja é um ingrediente com alto teor
de FDN altamente digestível, com alto teor de celulose e baixo teor de
lignina, fazendo com que seja altamente degradável no rúmen com elevada
produção de ácidos graxos de cadeia curta, em razão da elevada fermentação
da fibra no rúmen. A baixa degradação da FDN da silagem de milho pode ser
atribuída ao reduzido tempo de incubação de 12 horas, uma vez que a fração
fibrosa dos alimentos possui lenta taxa de fermentação ruminal.
Os valores médios do potencial de produção dos gases CH
4, CO
2
e volume total de gás dos ingredientes podem ser observados na
Tabela 3.
Não foram observadas diferenças para a produção de CH
4,
expressa em mL/g MS incubada, entre os ingredientes avaliados. Porém,
quando expressa em mL/g de MS degradada, a silagem de milho e a casca de
soja foram os ingredientes de maior potencial para produção de CH
4,
enquanto a polpa cítrica e o farelo de girassol os de menor potencial. LEE
et al. (2003) avaliaram a produção de CH
4 in vitro de diversos
ingredientes em 24 horas de incubação e verificaram que a casca de soja
foi o ingrediente de maior produção de metano entre os farelos e cascas
dos subprodutos avaliados. Esses autores inferiram que alimentos com alto
teor de proteína bruta tendem a produzir menor quantidade de metano, pois
o NH
4 resultante da degradação de fontes proteicas como farelo
de oleaginosas podem combinar com o CO
2 que é o substrato para
a produção de CH
4, resultando em menor produção, o que pode
explicar a baixa produção de metano para o farelo de girassol.
Potencial médio para produçãode CH
4/g de matéria seca
fermentada, entre os ingredientes avaliados, foi verificado para o milho,
pois a produção foi superior à polpa cítrica e ao farelo de girassol e
inferior à silagem de milho e à casca de soja. Segundo MOSS et al. (2000),
altos teores de amido nas dietas favorecem a produção de propionato e
diminui a produção de CH
4/matéria orgânica fermentada no rúmen,
pois bactérias que fermentam o amido podem competir com as metanogênicas
pelo hidrogênio livre para a produção de propionato.
Foi observada correlação negativa (-0,9) entre a degradação da MS e a
produção de CH
4 em mL/g de MS degradada (
Tabela 4), explicando a menor
produção de CH
4 em mL/g de MS degradada para a polpa cítrica e
o farelo de girassol que obtiveram maior degradação da matéria seca entre
os ingredientes avaliados no tempo de incubação de 12 horas.
A alta correlação positiva entre a degradação da MS e a produção total de
gás e entre a degradação da MS e a produção de CO
2 pode
explicar o maior potencial de produção total de gás e CO
2 da
polpa cítrica e o menor potencial para a casca de soja, que apresentaram
maior e menor degradação da matéria seca, respectivamente.
Segundo SANTOSO et al. (2009), o alto teor de FDN dos alimentos está
relacionado com a alta produção de CH4, devido à alta correlação positiva
observada entre a produção de metano e o teor de FDN dos alimentos, em 24
horas de incubação. MOSS et al. (2000) verificaram correlação positiva
entre a produção de CH4/g MO degradada e o teor de FDN da dieta em 24
horas de incubação. No presente estudo não foi verificada correlação entre
o teor de FDN dos ingredientes e a produção de CH
4, o que pode
ser explicado pelo limitado tempo de incubação de 12 horas, que
proporcionou baixa taxa de fermentação da FDN dos alimentos, uma vez que a
FDN é a fração lentamente degradável. Os ingredientes com alto teor de
fibra, como a casca de soja e a silagem de milho, apresentaram as menores
taxas de desaparecimento da FDN, esses ingredientes apresentaram também
maiores potenciais para a produção de CH
4/g de MS degradada em
comparação aos ingredientes com alta taxa de desaparecimento da FDN, como
a polpa cítrica e o milho que foram os ingredientes de maior degradação da
FDN, concordando com os resultados obtidos por PEREIRA et al. (2006) em
avaliação com bovinos em 12 horas de fermentação in vitro. Segundo ALUWONG
et al. (2011), quanto maior a digestibilidade dos alimentos menor será o
tempo de permanência do alimento no rúmen e menor será a conversão de CO
2
a CH
4 pelas arqueias metanogênicas que utilizam o H
2
para reduzir o CO
2.
CONCLUSÕES
Os diferentes potenciais para produção de
CH4 e CO2 estão relacionados com a composição
bromatológica dos alimentos, em que ingredientes rapidamente fermentáveis
tendem a produzir menor quantidade de CH4/g de matéria seca
fermentada em comparação aos ingredientes com maior teor de fibra, podendo
ser considerados na formulação de dietas visando o menor impacto ao
ambiente.
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Protocolado em: 18 abr. 2012. Aceito
em 09 ago. 2013.