Resumo
Esta tese foi desenvolvida com base em quatro estudos. No primeiro estudo, os objetivos foram 1) verificar a influência dos métodos de ensilagem de milho duro no consumo; cinética da digestão ruminal; eficiência microbiana; pH ruminal; e digestibilidades ruminal, intestinal e do trato total em touros Nelore; e 2) determinar se o snaplage (SNAP) mais um suplemento mineral-proteico pode ser usado com sucesso para fornecer energia, fibra e proteína em uma dieta final sem causar acidose ruminal. Cinco touros Nelore canulados no rúmen (265 ± 18,2 kg, 8 ± 1,0 meses de idade) foram distribuídos em um delineamento em quadrado latino 5 × 5. Cinco dietas diferentes foram avaliadas. Três dietas experimentais [base de matéria seca (MS)] consistiam em 600 g/kg de grão de milho seco (DCG), milho úmido (HMC) ou silagem de grão de milho reconstituído (RCG) mais 300 g/kg de silagem de milho de planta inteira e 100 g/kg de suplemento proteico-mineral. O SNAP foi incluído em duas dietas experimentais, ou seja, 900 g/kg de SNAP (SNAP-90) ou 800 g/kg de SNAP + 100 g/kg de stalklage (SNAP-80) e 100 g/kg de suplemento mineral-proteico. O experimento teve duração de 115 d, com cinco períodos de 23 d. Esses períodos foram divididos em dois subperíodos de 14 dias para adaptação alimentar e 9 dias para esvaziamento ruminal, coleta de amostras omasal, urinária e fecal. As análises estatísticas foram realizadas usando o procedimento MIXED no SAS 9.4. A dieta à base de DCG tendeu (P = 0,07) a aumentar a ingestão de MS e matéria orgânica (MO). As dietas baseadas em HMC, RCG, SNAP-80 e SNAP-90 aumentaram (P <0,05) a digestão intestinal e total de MS, MO e amido em comparação com a dieta baseada em DCG. Houve maior (P <0,05) proteína microbiana bruta sintetizada por kg de proteína bruta para touros alimentados com dieta baseada em HMC em comparação com touros alimentados com dietas baseadas em DCG, SNAP-80 ou SNAP-90. As taxas de ingestão e passagem de amido foram menores (P <0,05) e a taxa de digestão do amido tendeu a ser menor (P = 0,06) para a dieta à base de DCG em comparação com as outras dietas. O pH ruminal foi afetado (P < 0,05) pelas dietas. No entanto, o pH ruminal ficou acima de 6,2 para todas as dietas avaliadas. Além disso, não houve efeito dos métodos de processamento de milho duro na digestibilidade ruminal, intestinal e do trato total da fibra. Em conclusão, dietas baseadas em HMC, RCG, SNAP-80 e SNAP-90 podem ser usadas para melhorar a disponibilidade de amido sem afetar negativamente os parâmetros ruminais. HMC e RCG são métodos de processamento viáveis para milho duro e podem substituir o DCG para melhorar a digestibilidade dos nutrientes. Além disso, o SNAP pode ser usado como fonte exclusiva de fibra e energia exclusiva para touros Nelore terminados em confinamento. Os objetivos do segundo estudo foram 1) avaliar os efeitos dos métodos de processamento de milho duro na estimativa da fração prontamente solúvel (a), a fração potencialmente degradável (b) e a taxa de degradação de b (c) para seca matéria (MS), matéria orgânica (MO) e amido no rúmen; e 2) verificar se duas diferentes aplicações da técnica in situ podem ser usadas para estimar as digestibilidades in vivo da MS, MO e amido. Os animais e dietas usados no segundo artigo foram os mesmos do primeiro artigo. As digestibilidades foram estimadas usando procedimento in vivo (primeiro artigo) ou previstas a partir da técnica in situ usando um único ponto de incubação de 24 horas, ou uma equação proposta anteriormente na literatura. As dietas à base de grãos ensilados apresentaram maior (P < 0,05) fração a e c, e menor (P <0,05) fração b de MS, MO e amido em relação à DCG. O uso alternativo da técnica in situ estimou com precisão (P> 0,05) as digestibilidades in vivo de MS, MO e amido. Os resultados sugerem que o processo de ensilagem pode aumentar a disponibilidade de nutrientes. As duas diferentes aplicações da técnica in situ mostraram precisão e exatidão para estimar a digestibilidade in vivo. O terceiro estudo teve como objetivo (1) verificar os efeitos dos níveis de proteína bruta (PB) na dieta de bezerros desmamados precocemente; e (2) a influência dos métodos de processamento de milho duro sobre o consumo, digestibilidades de nutrientes no trato total e desempenho de novilhas Nelore. Foram utilizadas 19 bezerras Nelore desmamadas precocemente (4 ± 0,5 meses; 108 ± 21,0 kg). Na fase 1, os animais foram alimentados com uma das seguintes dietas por 112 dias: 130, 145 ou 160 g PB/kg de matéria seca (MS). Na fase 2, os animais receberam uma das duas dietas durante 84 d: 0,60 grão de milho moído seco, 0,30 silagem de milho de planta inteira + 0,10 mineral e suplemento proteico, ou 0,90 snaplage + 0,10 mineral e suplemento proteico. Na fase 1, o consumo e a digestibilidade da MS, matéria orgânica, fibra em detergente neutro e amido não foram afetados (P > 0,05) pelo aumento dos níveis de PB na dieta. O N urinário total diário e o N-ureia urinário aumentaram (P < 0,05) em resposta ao aumento dos níveis de PB na dieta. O desempenho dos animais não foi afetado (P > 0,05) pelo conteúdo de PB da dieta. Na fase 2, os métodos de processamento do milho não afetaram (P > 0,05) o consumo e a digestibilidade dos componentes da dieta, bem como o desempenho animal, características de carcaça e a composição da carcaça. Portanto, concluímos que concentrações de PB na dieta de 130 g/kg de MS podem ser indicadas para bezerros Nelore desmamados precocemente. No entanto, mais estudos são recomendados para validar esse resultado e avaliar níveis abaixo de 130 g PB/kg de MS para bezerros Nelore desmamados precocemente. Além disso, o snaplage pode ser utilizado como fonte exclusiva de fibra e energia para bovinos terminados em confinamento. O quarto estudo foi desenvolvido para (1) estimar as necessidades de energia e proteína de fêmeas Nelore; (2) testar as equações de predição da composição química e física da carcaça e composição química do corpo vazio propostas pelo sistema BR-Corte; (3) verificar se a composição química e física da carcaça e a composição química do corpo vazio podem ser estimadas com sucesso a partir da composição das seções da carcaça; e (4) avaliar um método para predizer a composição da carcaça e do corpo vazio por meio de equações empíricas usando absorciometria de raios-X de dupla energia (DXA). Foram utilizadas 19 bezerras Nelore de desmame precoce (idade inicial de 4 ± 0,5 meses; peso corporal inicial de 108 ± 21,0 kg) nascidas de vacas primíparas. Quatro bezerros foram usados como animais referência e foram abatidos no início do experimento. O experimento consistiu em duas fases. Na fase 1, os animais foram distribuídos aleatoriamente (n = 5/tratamento) em 3 grupos de desempenho. Na fase 2 os animais foram divididos aleatoriamente em 2 grupos: mantença (n = 3) e desempenho (n = 12, sendo n = 6/tratamento). No final da fase 2, os animais foram abatidos e os componentes não-carcaça foram amostrados. A meia carcaça esquerda de cada animal foi dividida em sete seções. As seções foram escaneados pelo DXA, totalmente dissecados em músculo, gordura e osso e amostrados. Equações de regressão não linear foram desenvolvidas para prever a produção de calor a partir da ingestão de energia metabolizável (EM) e energia retida (ER). Os requisitos de energia líquida (El) para mantença e EM para mantença foram 72,5 e 103,4324 kcal/PCVZ0,75/d, respectivamente. A eficiência de utilização do EM para manutenção foi de 70%. A equação obtida para El para ganho (Elg) foi: Elg (Mcal/EBW0,75/d) = 0,0726 × PCVZeq0,75 × GPCVZ0,6845, onde GPCVZ é o ganho peso de corpo vazio, e a eficiência de utilização de EM para ganho foi 44,46%. A exigência líquida de proteína para ganho (Plg) foi: Plg (g/d) = 241 × GPCVZ - 18,0939 × ER. A composição das seções da carcaça e as medições DXA das seções da carcaça podem ser usadas para estimar a composição da carcaça inteira e do corpo vazio. No entanto, mais estudos são necessários para validar esse resultado. As equações propostas pelo sistema BR-CORTE são recomendadas para estimar a composição química da carcaça e do corpo vazio e a composição física da carcaça de novilhas Nelore.
This thesis was developed based on four studies. In the first manuscript the objective were to (1) verify the influence of flint corn ensiling methods on intake; rumen digestion kinetics; microbial efficiency; rumen pH; and ruminal, intestinal, and total tract digestibilities in Nellore bulls; and (2) determine whether snaplage (SNAP) plus a mineralprotein supplement could be used successfully to supply energy, fiber, and protein in a finishing diet without causing ruminal acidosis. Five rumen-cannulated Nellore bulls (265 ± 18.2 kg, 8 ± 1.0 mo old) were distributed in a 5 × 5 Latin square design. Five different diets were evaluated. Three experimental diets [dry matter (DM) basis] comprised 600 g/kg dry ground corn grain (DCG), highmoisture corn (HMC), or reconstituted corn grain silage (RCG) plus 300 g/kg whole-plant corn silage and 100 g/kg mineralprotein supplement. SNAP was included in two experimental diets, namely 900 g/kg SNAP (SNAP-90) or 800 g/kg SNAP + 100 g/kg stalklage (SNAP-80) plus 100 g/kg mineralprotein supplement. The experiment lasted 115 d, with five periods of 23 d. These periods were divided into two subperiods of 14 d for dietary adaptation and 9 d for ruminal emptying, omasal, urinary, and fecal sample collection. Statistical analyses were performed using the MIXED procedure in SAS 9.4. DCG-based diet tended (P = 0.07) to increase DM and organic matter (OM) intake. Diets based on HMC, RCG, SNAP-80, and SNAP-90 increased (P < 0.05) intestinal and total digestion of DM, OM, and starch compared with the diet based on DCG. There was greater (P < 0.05) microbial crude protein synthesized per kg of crude protein for bulls fed HMC-based diet compared with bulls fed DCG-, SNAP-80-, or SNAP-90-based diets. Intake and passage rates of starch were lower (P < 0.05) and digestion rate of starch tended to be lower (P = 0.06) for DCG-based diet compared with the other diets. The rumen pH was affected (P < 0.05) by diets. However, rumen pH was above 6.2 for all evaluated diets. Also, there was no effect of flint corn processing methods on ruminal, intestinal, and total tract digestibility of fiber. In conclusion, diets based on HMC, RCG, SNAP-80, and SNAP-90 can be used to improve starch availability without negatively affecting ruminal parameters. HMC and RCG are viable processing methods for flint corn and can replace DCG to improve nutrient digestibilities. In addition, SNAP could be used as an exclusive fiber and energy source for feedlot-finished Nellore bulls. The objectives of the second manuscript were to 1) evaluate the effects of flint maize processing methods on the estimation of the readily soluble fraction (a), the potentially degradable fraction (b), and the rate of degradation of b (c) for dry matter (DM), organic matter (OM), and starch in the rumen; and 2) verify whether two different applications of in situ technique can be used to estimate in vivo DM, OM, and starch digestibilities. Animals and diets used in the second manuscript were the same as in the first manuscript. Digestibilities were estimated using in vivo procedure (first manuscript) or predicted from in situ technique using a single 24 h incubation point, or an equation proposed in previous literature. Diets based on ensiled grains presented greater (P < 0.05) fraction a and c and lower (P < 0.05) fraction b of DM, OM, and starch compared to DCG. Both alternative use of in situ technique accurately estimated (P > 0.05) in vivo DM, OM, and starch digestibilities. The results suggest that ensilage process may increase availability of nutrients. The two different applications of in situ technique showed precision and accuracy to estimate in vivo digestibility. The third study aimed to (1) verify the effects of dietary crude protein (CP) levels of early-weaned calves; and (2) the influence of flint maize processing methods on intake, total tract nutrient digestibilities, and performance of Nellore heifers. Nineteen early-weaned Nellore calves (4 ± 0.5 mo; 108 ± 21.0 kg) were used. In phase 1, animals were fed one of the following diets for 112 d: 130, 145, or 160 g CP/kg dry matter (DM). In phase 2, animals received one of two diets during 84 d: 0.60 dry ground maize grain, 0.30 whole-plant maize silage plus 0.10 mineral and protein supplement, or 0.90 snaplage plus 0.10 mineral and protein supplement. In phase 1, intake and digestibility of DM, organic matter, neutral detergent fiber, and starch were not affected (P > 0.05) by increasing dietary CP levels. Daily total urinary N and urinary urea N increased (P < 0.05) in response to increasing dietary CP levels. Animal performance was not affected (P > 0.05) by dietary CP content. In phase 2, maize processing methods did not affect (P > 0.05) intake and digestibility of dietary components as well as animal performance, carcass characteristics, and carcass composition. Therefore, we conclude that dietary CP concentrations of 130 g/kg DM can be indicated for early-weaned Nellore calves. However, more studies are recommended to validate this result and to evaluate levels below 130 g CP/kg DM for earlyweaned Nellore calves. Moreover, snaplage could be used as an exclusive fiber and energy source for cattle finished in feedlot. The fourth manuscript was developed to (1) estimate energy and protein requirements of Nellore female; (2) test the prediction equations of carcass chemical and physical composition and empty body chemical composition proposed by BR-Corte system; (3) verify whether chemical and carcass physical composition and empty body chemical composition could be successfully estimated from the composition of carcass sections; and (4) evaluate a method to predict the carcass and empty body composition through empirical equations using dual energy X-ray absorptiometry (DXA). Nineteen early-weaning Nellore female calves (initial age of 4 ± 0.5 mo; initial BW of 108 ± 21.0 kg) born from primiparous cows were used. Four calves were used as baseline reference animals and were slaughtered at the beginning of the experiment. The experiment consisted of two phases. In phase 1 animals were randomly assigned (n = 5/treatment) into 3 performance groups. In phase 2 animals were randomly divided into 2 groups: maintenance (n = 3) and performance (n = 12, being n = 6/treatment). At the end of phase 2, animals were slaughtered, and non-carcass components were sampled. The left half-carcass of each animal was divided into seven sections which were scanned using DXA, totally dissected into muscle, fat, and bone, and sampled. Nonlinear regression equations were developed to predict heat production from metabolizable energy (ME) intake and retained energy (RE). The net energy (NE) requirements for maintenance and ME for maintenance were 72.5 and 103.4324 kcal/EBW0.75/d, respectively. The efficiency of ME utilization for maintenance was 70%. The equation obtained for NE for gain (NEg) was: NEg (Mcal/ EBW0.75/d) = 0.0726 × EBW0.75 × EBG0.6845, where EBG is the empty body gain, and the efficiency of ME utilization for gain was 44.46%. Net protein requirement for gain (NPg) was: NPg (g/d) = 241 × EBG 18,0939 × RE. The composition of carcass sections and DXA measurements of carcass sections can be used to estimate the composition of the whole carcass and empty body. However, more studies are necessary to validate this result. Equations proposed by BR-CORTE system are recommended for estimating carcass and empty body chemical composition and carcass physical composition of Nellore heifers.
Resumo
Objetivou-se avaliar a digestão ruminal e intestinal de amido e demais constituintes em bovinos alimentados com dietas contendo milho em diferentes granulometrias ou grão de sorgo moído; verificar o efeito do processamento do milho sobre o pH, concentrações de nitrogênio amoniacal ruminal (NAR) e ácidos graxos voláteis (AGV); e avaliar as perdas de amido nas fezes em bovinos. Foram utilizados cinco bovinos machos não castrados da raça Nelore, fistulados no rúmen e no íleo, com peso médio inicial de 348±39,3 kg e idade média de 20±1 meses, distribuídos em delineamento experimental quadrado latino 5×5, sendo cinco dietas e cinco períodos. As dietas experimentais foram: 85% de grão de milho inteiro e 15% de pellet (MI); as demais foram compostas de 30% de silagem de milho, 10% de proteínado e 60% de milho quebrado (MQ); ou moído grosso (MG); ou moído fino (MF) ou sorgo moído fino (SF). Cada período teve duração de 21 dias, sendo 15 para adaptação e 6 dias de coleta. Do 16º ao 18º dia foi realizada coleta total de fezes e mensurado o pH ruminal, utilizando-se um bolus inserido no rúmen do animal, via fístula. Do 19º ao 21º dia foram realizadas oito coletas de digesta ruminal, omasal, ileal e fezes spot com intervalo de 9 horas, sendo o pH imediatamente mensurado. Os fluxos de matéria seca (MS) e dos constituintes das digestas omasal e ileal foram estimados utilizando o sistema de indicador duplo, sendo utilizados a fibra insolúvel em detergente neutro indigestível (FDNi) como indicador da fase sólida e o Co-EDTA para fase líquida e de pequenas partículas. Os dados foram analisados utilizando o procedimento MIXED do SAS. Todas as médias foram comparadas utilizando-se o teste Fisher, considerando 5% como nível crítico de probabilidade. Para os dados de pH ruminal, realizou-se a média pelo método de quadrados mínimos por intermédio do procedimento MIXED do SAS, estimando a área abrangida, obtendo-se o tempo e intensidade em que o pH ruminal situou-se abaixo do patamar mínimo requerido para a atividade adequada dos microrganismos ruminais. Os consumos (kg/dia) de MS, matéria orgânica (MO), fibra insolúvel em detergente neutro (FDNcp) e amido foram menores (P<0,05) para a dieta de MI e não diferiram (P>0,05) entre as demais. O consumo de proteína bruta (kg/dia) foi menor (P<0,05) para a dieta MI e maior para as dietas de MF e SF em relação às dietas de MQ e MG. As quantidades degradadas (kg/dia) no rúmen de MS foram menores (P<0,05) para a dieta de MI em relação às dietas contendo milho e sorgo moídos fino e aumentaram quantitativamente à medida que os grãos de milho foram mais processados. Quanto a MO, foram menores (P<0,05) para a dieta do MI, que não diferiu da dieta do MQ, também não houve diferença (P>0,05) entre as dietas em que o milho ou sorgo foram processados. Para o amido, não houve efeito do processamento (P>0,05) e para FDNcp foi menor (P<0,05) para a dieta MI e não diferiu (P>0,05) entre as demais. A digestibilidade aparente total (kg/dia) da MS, MO, amido e FDNcp foi menor (P < 0,05) para a dieta MI e não diferiu entre as demais formas de processamento. O valor médio de eficiência microbiana foi de 132,2 g de PBmic/kg de NDT. Não houve efeito (P>0,05) da granulometria sobre as concentrações de NAR (mg/dL) e AGV (mmol/dL), porém a granulometria alterou as proporções molares de AGV. A relação acetato:propionato foi reduzida, quando o milho é fornecido inteiro ou quando os cereais são mais intensamente processados, promovendo redução do pH ruminal, porém, não alterou significativamente o teor de amido fecal em relação aos demais processamentos. Conclui-se que a granulometria da dieta, exceto quando o milho é fornecido inteiro, não altera os consumos e a digestibilidade aparente total da maioria dos constituintes das dietas. A granulometria da dieta altera o pH ruminal, sendo menor à medida que ocorre maior processamento dos grãos. No entanto, granulometrias menores resultam em maiores digestões total e ruminal do amido e maior síntese de proteína bruta microbiana.
An experiment was developed aiming (1) to evaluate ruminal and intestinal digestion of starch and other nutrients in bulls fed diets containing corn in different grain sizes or finely ground sorghum; (2) to verify the effect of corn processing on pH, rumen ammonia nitrogen concentrations (RAN) and volatile fatty acids (VFA); (3) and to evaluate fecal starch losses of Nellore bulls. Five Nellore young bulls, fitted in the rumen and ileum, weighing, on average, 348±39.3 kg and age of 20±1 months were used. The animals were distributed in a 5×5 Latin square design, with five diets and five periods. The experimental diets were: 85% whole corn grain and 15% pellet (WC), while the other diets were composed of 30% corn silage, 10% protein supplement and 60% cracked corn (CC); or largely ground corn (CGC); or finely ground corn (FGC) or finely ground sorghum (FGS). Each period lasted 21 days, being 15 days for acclimation and 6 days for data collection. From the 16th to 18th days, total fecal collection was performed and ruminal pH was measured using a bolus inserted to ruminal fistula. From the 19th to 21th day, eight samples of ruminal, omasal, and ileal digesta were performed in a 9-h interval as well as spot samples of feces and the pH was immediately measured. The dry matter (DM) and digestible nutrients from omasal and ileal digesta were estimated using the double marker system, with indigestible neutral detergent fiber (iNDF) as solid phase marker and Co-EDTA for liquid phase and small particles. Data were analyzed using the MIXED procedure of SAS. Means were compared using Fisher test, considering 5% as the critical probability level. For the data of ruminal pH, the minimum square method was performed using the MIXED SAS procedure, estimating the area covered below the line represented by the time and intensity at which the ruminal pH was below the required minimum level for proper ruminal microorganism activity. The DM, organic matter (OM), neutral detergent fiber (NDF) and starch (kg/day) intake were lower (P<0.05) for the WC diet and they did not differ (P>0.05) among the others. The crude protein intake (kg/day) was lower (P<0.05) for the WC diet and greater for the FGC and FGS diets in relation to the BC and CGC diets. The DM degraded amount (kg/day) in the rumen was lower (P<0.05) for the WC diet in relation to diets containing corn and finely ground sorghum and it increased quantitatively as corn was processed. For OM, the degraded amount was lower (P<0.05) for WC diet, that it did not differ from the CC diet. Also, there was not difference (P>0.05) among diets which corn or sorghum were processed. For starch, there was not effect of corn processing (P>0.05) while for NDFap it was lower (P<0.05) for the WC diet and it did not differ (P>0.05) among other diets. Total apparent digestibility (kg/day) of DM, OM, starch, and NDFap was lower (P<0.05) for the WC diet and they did not differ among corn processing. The mean value of microbial efficiency was 132.2 g MCP/kg TDN. There was no effect (P>0.05) of the corn processing on the RAN (mg/dL) and VFA (mmol/dL) concentrations, but corn size altered molar VFA proportions. The acetate:propionate ratio was reduced when corn was provided as whole or when cereals were finely processed causing reduction on ruminal pH, which did not significantly alter the fecal starch content in the diets with more processed cereals. Therefore, we concluded that corn size, except for whole corn, does not alter intake and total apparent digestibility of the majority of the constituents of the diets. Also, corn processing changes ruminal pH, being smaller with greater corn processing. However, smaller grain size results in larger total and rumen starch digestion and greater microbial crude protein synthesis.