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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2019.tde-20191218-134946
Document
Author
Full name
Humberto Maciel Franca Madeira
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 1992
Supervisor
Title in Portuguese
Validação da técnica de simulação ruminal (RUSITEC) e seu uso para estudo de manipulação da fermentação
Keywords in Portuguese
FERMENTAÇÃO
NUTRIÇÃO ANIMAL
RÚMEN
SIMULAÇÃO
Abstract in Portuguese
Um estudo de validação da Técnica de Simulação Ruminal, bem como da sua utilização para manipulação da fermentação ruminal, foi conduzido no Laboratório de Nutrição Animal do Departamento de Zoologia da ESALQ/USP, em Piracicaba, S.P. Um sistema de fermentação contínua contendo quatro fermentadores foi utilizado. A eles foi fornecida diariamente, por 6 dias, uma dieta única contendo (100% MS) 5,95 g de bagaço de cana-de-açúcar auto-hidrolisado, 2,94 g de farelo de algodão, 2,03 g de grão de sorgo moído, 0,30 g de mistura mineral e 0,11 g de uréia. Esta dieta era incubada nos fermentadores dentro de sacolas de nylon. Este período pré-tratamento foi chamado de Fase I. Após este período, os fermentadores passaram a receber 3 doses do ionóforo lasalocida, fornecido junto à mistura mineral, nas quantidades de 1,5 µg/ml, 3,0 µg/ml e 6,0 µg/ml, aos frascos 2, 3 e 4, respectivamente. O frasco 1 foi mantido como controle. O período em que os fermentadores receberam ionóforo foi de 9 dias, sendo este chamado de Fase II. Após esta o aparelho foi desmontado. Durante todo o período experimental (fases I e II) foi infundida continuamente saliva artificial, contendo tampões, na quantidade suficiente para promover a renovação de um volume de fermentador (850 ml) por dia, com uso de uma bomba peristáltica. Durante as duas fases foram medidas as seguintes variáveis: pH, produção de nitrogênio amoniacal (NH3), contagem de protozoários, produção individual dos ácidos acético e (C2), propiônico (C3) e butírico (C4), produção total de AGV e proporção de ácido acético/propiônico (C2/ C3). Estas variáveis foram tomadas a partir de análises do fluido efluente diário dos fermentadores. A partir do resíduo de digestão da dieta contido em sacola de náilon, após 48 horas, foi tomada a variável degradação in situ da fração insolúvel da matéria seca da dieta (DISI). O volume de saliva infundido (VS) foi medido indiretamente pelo volume de efluente obtido para cada fermentador, diariamente. A primeira parte do estudo, aquela de validação do sistema RUSITEC, consistiu da análise dos resultados das variáveis no período pré-tratamento (6 dias), bem como os relativos a segunda fase para o frasco controle (frasco 1). Uma vez que os resultados se mostraram semelhantes entre si, bem como semelhantes àqueles contidos em literatura, obtidos com animais recebendo dietas semelhantes, principalmente com relação as variáveis pH, degradação da matéria seca e relação acético/propiônico, o sistema foi considerado validado. O estudo de manipulação da fermentação pela adição do ionóforo lasalocida foi feito sobre os dados da fase II, onde os fermentadores receberam 3 doses de lasalocida. Para a análise estatística dos dados, feita confrontando-se os valores das variáveis dois a dois entre fermentadores, se utilizou o procedimento GLM do programa SAS (1985), por meio de análise de variância por mínimos quadrados. Devida a alta correlação entre os valores de VS e as demais variáveis, esta entrou no modelo como covariável. A inesperada variação no VS foi causada por problemas no funcionamento da bomba peristáltica. A adição de lasalocida aos fermentadores promoveu alteração no pH somente em um fermentador, porém devido ao pequeno volume de saliva proporcionado àquele frasco. Não houve efeito também sobre a variável NH3 (p = 0,12), porém havendo uma tendência de aumento do nível de NH3 com aumento da dose. Para a variável DISI se observou um acentuado efeito da adição do ionóforo (p = 0,0001), diminuindo a degradação com o aumento da dose. A diferença entre o frasco controle e a maior dosagem atingiu 27% (61,54% e 45,23% respectivamente). O fornecimento de ionóforo promoveu também um decréscimo crescente na produção de C2 e C4, concomitante ao aumento da dose (p = 0,0001). Um aumento na produção de C3 também ocorreu (p = 0,0001), porém não em quantidade suficiente para, em termos de número de moles totais, compensar a queda no C2 e C4, de forma que a variável Total foi significativamente diferente entre o controle e os tratamentos (p = 0,0001), sendo os valores de 44,48 mmoles, 36,18 mmoles, 35,03 mmoles e 32,94 mmoles, para o frasco controle, dose 1, dose 2 e dose 3, respectivamente. Houve diferença também entre os valores de C2/C3 do controle e dos frascos tratados (p = 0,0001), sendo os mesmos de 2,33, 1,31, 1,12 e 1,03. Os valores de contagem de protozoários não sofreram efeito de tratamento (p = 0,11), porém houve diferença entre períodos, considerando os quatro frascos em conjunto (1°s 6 dias vs. últimos 9 dias). O que se observou foi uma diminuição da ordem de três vezes (12 x 103 para 5 x 103). A análise em conjunto destes dados mostram que os efeitos da adição de lasalocida à fermentações conduzidas no RUSITEC são semelhantes àquelas obtidas in vivo, vindo a reforçar a validação do sistema, sendo ele uma interessante ferramenta para estudos de fermentação ruminal.
Title in English
The rumen simulation technique (RUSITEC) validation and its use for a study on manipulation of fermentation
Abstract in English
To validate the Rumen Simulation Technique (RUSITEC) as well as to test its use for the manipulation of fermentation a study was conducted at the Laboratório de Nutrição Animal, Departamento de Zoologia, ESALQ/USP, in Piracicaba, state of São Paulo, Brazil. A four-vessel continuous fermentation apparatus was used. Each fermentor was fed the same diet consisting of 5.95 g steam-treated sugarcane bagasse, 2.54 g cottonseed meal, 2.03 g sorghum grain, 0.30 g mineral mixture and 0.11 urea, dry-matter basis. The diet was incubated daily in the vessels for a 48 h period, for 6 days. On the 7th day, 3 increasing doses of lasalocid (1.5 µg/ml, 3.0 µg/ml and 6.0 µg/ml) were added to the mineral mixture of three vessels and the remaining was kept as control. The ionophore was added daily for 9 days. During the entire experimental period artificial saliva was infused continuously by a peristaltic pump into the fermentors (0.85 l each), with a dilution rate of 1/day. The effluent aliquots were analyzed for pH, ammonia-N (NH3), acetic acid (C2), propionic acid (C3), butyric acid (C4), total VFA (Total), C2/ C3 ratio and total protozoa. The substrate residue was analyzed for in situ dry-matter disappearance (DISI). The saliva volume (VS) was measured indirectly from effluent total volume, for each vessel. The first part of the study or the validation phase consisted of the analyses of data collected for the first 6 days from the 4 fermentors as well as those collected from the control vessel during the second period. Since the data collected were similar among treatments and to those obtained in vivo reported in the literature, the technique was considerated validated. The manipulation of fermentation study by the use of the ionophore lasalocid consisted of the analyses of data collected for the last 9 days when 3 doses were added to fermentors. For the statistical analysis, with the use of mean confrontation 2 by 2 for all variables, the SAS (1985) GLM procedure was used. Due to the high correlation values between VS and other variables, VS was included in the model as a covariate. The VS unexpected variation was caused by mechanical problems of the peristaltic pump. Lasalocid addition to fermentors promoted a pH change in one fermentor only but it was due to the low saliva volume infused into that vessel. There was no effect upon the NH3 variable (0.12), although a tendency of increase in its value occurred with increasing doses. For the variable DISI, it was observed a large effect of ionophore addition (p = 0.0001), i.e., a linear decrease in degradation with increasing doses. The difference between the control fermentor and that with the highest dose was 27% (61.54% and 45.23%, respectively).The use of lasalocid also promoted a decrease in C2 and C4 production concomitant to dose increasement (p = 0.0001). An increase in C3 production was also observed (p = 0.0001) but it did not offset. the decrease in C2 and C4, when results were expressed as total number of moles. This fact led to a marked difference (p = 0.0001) among the control Total value and treatment values (44.48 mmoles, 35.18 mmoles, 35.03 mmmoles and 32.94 mmoles for control, dose 1, dose 2 and dose 3 vessels, respectively. There was also a difference between C2/C3 means for control and treatment vessels (p = 0.0001) (2.33, 1.31, 1.12 and 1.03). Protozoal total count was not affected by lasalocid addition (p = 0.11), but there was a difference between periods when the four vessels were taken together (first 5 days compared with last. 9 days). A three-fold decrease was observed: 12 x 103 for the validation period and 5 x 103 for the treatment period. A global analysis of data shows that the effects of lasalocid addition to RUSITEC fermentors are similar to those obtained in vivo, reinforcing its validation and making it a powerful tool for rumen fermentation studies.
 
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Publishing Date
2019-12-19
 
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