Otimização do método lignina brometo de acetila na determinação do teor de lignina em plantas forrageiras e comparação com os métodos lignina detergente ácido e lignina Klason

RESUMO

Técnicas analíticas empregadas para a quantificação do teor de lignina em plantas forrageiras, atualmente em uso, são questionáveis quanto às suas acurácias. O método lignina detergente ácido (LDA), que é um dos métodos mais utilizado em Ciência Animal e Agronomia, apresenta algumas falhas, particularmente devido à parcial solubilização da lignina durante a preparação da fibra em detergente ácido (FDA). A lignina Klason (LK), outro método muito usado, apresenta o inconveniente de mensurar a proteína da parede celular como sendo lignina. Em ambos os procedimentos recomenda-se também mensurar cinzas nos resíduos de lignina. A quantificação da concentração de lignina pelo método espectrofotométrico lignina brometo de acetila (LBA) vem ganhando interesse de pesquisadores no Brasil e no exterior. Nesta metodologia, a lignina da planta contida na preparação parede celular (PC) é solubilizada numa solução a 25% de brometo de acetila em ácido acético e a absorbância mensurada é com luz UV a 280 nm. O valor da absorbância é inserido numa equação de regressão e a concentração de lignina é obtida. Para que esta técnica analítica seja mais aceita pelos pesquisadores, ela deve ser, obviamente, convincente e atrativa. O presente trabalho analisou alguns parâmetros relacionados à LBA em 7 gramíneas e 6 leguminosas, em dois estádios de maturidade. Dentre as diferentes temperaturas de pré-secagem, os resultados indicaram que os procedimentos de 55ºC com ventilação e liofilização podem ser utilizados com a mesma eficácia. As temperaturas de 55ºC sem ventilação e 80ºC sem ventilação não são recomendadas, pois aumentaram os valores de FDA e LDA, possivelmente devido ao surgimento de artefatos de técnica como os compostos de Maillard. No método LBA os valores menores das amostras de leguminosas chamaram a atenção e colocaram em questão se a lignina destas plantas seria menos solúvel no reagente brometo de acetila. Dentre algumas alterações na metodologia da técnica LBA, a utilização do moinho de bolas (para diminuir o tamanho particular) nas amostras de PC não mostrou efeito; a hipótese era melhorar a solubilização da lignina usando partículas menores. O uso de um ultrasonicador, que aumenta a vibração das moléculas e assim, facilitaria a solubilização da lignina no reagente brometo de acetila, melhorou a solubilização da lignina em cerca de 10%, tanto nas gramíneas como nas leguminosas. Foi acoplado um ensaio biológico como referência, a degradabilidade in vitro da matéria seca (DIVMS); e como a lignina está intimamente associada à estrutura fibrosa da parede celular, também foi feito um ensaio de degradabilidade in vitro da fibra em detergente neutro (DIVFDN). Os resultados confirmaram o efeito da maturidade, reduzindo a degradabilidade nas plantas mais maduras, e que o teor de lignina de leguminosas é realmente inferior ao de gramíneas. Os resultados de degradabilidade apresentaram coeficientes de correlação mais elevados com o método LBA, quando foi empregada a técnica do ultrasom; o método LK mostrou os menores coeficientes. Também testou-se, com sucesso, a utilização da FDN, como preparação fibrosa, ao invés de PC. A razão é simples enquanto que a FDN é amplamente conhecida, a preparação PC não o é. Inquestionável que esta manobra facilitará substancialmente a divulgação desse método, tornando-a mais aceitável pela comunidade científica.

ABSTRACT

Analytical techniques employed to quantify lignin content in forages, currently in use, are questionable as to their accuracies. The method acid detergent lignin (ADL), which is one of the most used method in Animal Science and Agronomy, has some flaws, due to the partial lignin solubilization during the preparation of acid detergent fiber (ADF). The Klason lignin method (KL), another analytical procedure commonly used, has the drawback of measuring the cell wall protein as lignin. In both procedures also are recommended to measure ash content in the lignin residues. Quantification of lignin concentration by the spectrophotometric acetyl bromide lignin method (ABL) has been gaining interest from researchers in Brazil and abroad. In this methodology, the lignin contained in the plant cell wall preparation (CW) is solubilized in a 25% acetyl bromide in acetic acid solution and the absorbance is measured with UV light at 280 nm. The absorbance value is inserted in a regression equation and the concentration of lignin is obtained. For this analytical technique be better accepted by researchers, it must be, obviously, convincing and attractive. This study analyzed some LBA-related parameters in 7 grasses and 6 legumes in two stages of maturity. Among the different temperatures of pre-drying, the results indicated that the procedures at 55ºC with ventilation and lyophilization can be used just as effectively. Temperatures of 55 and 80 both without ventilation are not recommended because they increased ADF and ADL values, possibly due to the emergence of technical artifacts such as the compounds of Maillard. The ABL method yielded lower values for legume samples which called into question if the lignin of these plants is less soluble in the acetyl bromide reagent. Among some changes studied in the ABL technique it was the utilization of ball milling in the PC samples, which showed no effect; the hypothesis was to reduce the particle size and thus improve the solubilization of lignin. The use of an ultrasonicator, which increases the vibration of molecules and possibly allowing better solubilization of lignin in the acetyl bromide reagent improved lignin solubilization by about 10%, both in grasses. As a reference, an in vitro dry matter degradability (IVDMD) was conducted. Because lignin is closely linked to the fibrous structure of the cell wall, an in vitro neutral detergent fiber degradability (IVNDFD) test of. Results confirmed the effect of maturity, reducing degradability as the plants matured, and that concentration of lignin is lower in legumes than in grasses. The degradability results showed higher correlation coefficients with the ABL method when the ultrasonicator was used; the KL method showed the lowest coefficients. We also tested, successfully, the use of NDF as a fiber preparation, instead of crude CW. While NDF is widely known, CW preparation is not. This maneuver will substantially facilitate the dissemination of this method, making it more acceptable to the scientific community.