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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2019.tde-20191218-135536
Documento
Autor
Nome completo
Jose Almiro da Paixao
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 1990
Orientador
Título em português
Avaliação de matéria seca digestível e carboidratos estruturais disponíveis em forragens por sistemas microbiológico e enzimático
Palavras-chave em português
ATIVIDADE ENZIMÁTICA
CARBOIDRATOS
CELULASE
DIGESTIBILIDADE
FORRAGENS
FUNGOS
HIDRÓLISE
MATÉRIA SECA
Resumo em português
Com o objetivo de estudar as técnicas microbiológica (Tilley & Terry) e enzimática para avaliação de forragens, procedeu-se inicialmente a um estudo de comportamento cinético de celulase de Trichoderma reesei e Aspergillus niger visando fixar as condições ótimas de hidrólise. Os referidos sistemas enzimáticos foram então aplicados às diferentes forragens, na tentativa de compatibilizar sistemas enzimáticos com os substratos forrageiros (forragens conservadas, gramíneas, leguminosas e resíduos agrícolas) que melhor se correlacionassem com o procedimento microbiológico. O estudo foi conduzido em duas fases, a primeira com substratos puro (celulose em pó) e específico (carboximetilcelulose e salicina), em condições padronizadas foram analisados os açúcares redutores pelo DNS (ácido dinitrosalicílico) e o teor de solubilização como indicativo da atividade enzimática. A relação enzima/substrato e o tempo de reação mostraram-se como fatores determinantes de atividade e o estudo revelou-se o potencial hidrolítico máximo nos distintos sistemas enzimáticos, maximizando os efeitos inibitórios e inativadores nos sítios modulardores dos respectivos componentes bioquímicos. Ainda foi determinado como outros fatores (pH, temperatura, tampão e concentração molar de sódio) atuam sobre o referido potencial. Na segunda fase, os substratos forrageiros com teores de parede celular de 50-90%, pelo sistema detergente neutro, foram submetidos a um estudo de correlação e regressão com o procedimento enzimático (insolubilização em HC1-pepsina). Foram aplicados três modelos de equações (linear, M1; logaritmo, M2 e quadrático, M3) para selecionar efeitos de tratamentos. Os resultados mostram coeficientes de determinação de 0,6821 (M3); 0,5317 (M1); 0,6340 (M1) e 0,8368 (M1) para forragens conservadas, gramíneas, leguminosas e resíduos agrícolas, respectivamente. A parede celular tomada como covariável nas avaliações de matéria seca disgestível e carboidratos estruturais disponíveis revelu a heterogeneidade e especificidade dos materiais em estudo (parede celular e sistemas enzimáticos). O método alternativo de remoção de conteúdo celular foi adotado como pré-tratamento nas avaliações da técnica enzimática. O procedimento enzimático apresenta algumas vantagens em relação ao microbiológico, além de aferir matéria seca digestível pode se detectar com certa especificidade os carboidratos estruturais disponíveis nos alimentos, assumindo-se o modelo de WALDO, 1972. Os resultados mostram coeficientes de determinacao de 0,60 a 0,90 entre as técnicas avaliadas para os grupos de forragens e os sistemas celulolíticos do estudo, nas avaliações gravimétricas (matéria seca digestível). Sendo a E1 (de Trichoderma reesei) mais indicada para leguminosas e forragens conservadas e a E2 (de Aspergilus niger) recomendada para os grupos de gramíneas e resíduos agrícolas. Os modelos de equações aplicados mostraram-se efetivos sem comprometer os objetivos do trabalho. Principalmente, na detecção de matéria seca digestível, o modelo quadrático ajustou-se melhor para as forragens conservadas, gramíneas e resíduos agrícolas. Por outro lado, o grupo de leguminosas apresentou equação com coeficiente de determinação ≃ 0,90 nos três modelos estudados. Numa análise global, o modelo logaritmo apresentou melhores ajustes, corroborando com as análises do referido teste no estudo de parede celular. A análise da covariável parede celular não foi procedente para as leguminosas, onde conseguiu-se maior coeficiente de determinação para as técnicas avaliadas. Os modelos escolhidos para explicar os dados de matéria seca digestíivel, em geral também se aplicavam para carboidratos estruturais disponiveis. A questão de especificidade enzima-substrato pode ser melhor evidenciada ao se estudar correlações e modelos entre os procedimentos gravimétricos e colorimétricos, considerando a técnica enzimática. Neste caso, o sistema celulolítico (de Aspergillus niger) parece ser mais especifico para os substratos em estudo e o model o quadrático mostrou-se melhor, o que já havia sido sugerido no grupo de leguminosas. nas análises de correlação e regressão com a técnica microbiológica.
Título em inglês
Evaluation of digestible dry matter and available structural carbohydrates in forages by systems microbiological and enzymatic
Resumo em inglês
With the objectives of studying the microbiological (Tilley & Terry) and enzymatic techniques for forage evaluation, a study of the cellulose kinetics behaviour of Trichoderma reesei and Aspergillus niger was conducted, in order to establish the best conditions for hydrolysis. These enzymatic systems were applied to the different forage trying to compatilize the enzymatic systems with the forage substrates (preserved forages, grasses, legumes and agriculture by-products) that correlate best with the microbiological procedure. The study was conducted in two phases. The first with pure (powder cellulose) and specific (carboxymethylcellulose and salicin) substrates, in standardized conditions, analyzing the reducing sugars by DNS (dinitrosalycilic acid) and the solubilization content as indicative of the enzymatic activity. The relation enzyme/substrate and the time for the reaction appeared as determinant factors of activity. The study showed the maximum hydrolitic potential the inhibiting and inactivating effects in the modulators sites in its respective biochemical components. The other factors that acted upon the referred potential (pH, temperature, buffer and sodium molar concentration) were also determined. On the second phase, the forages substrates with cellular wall contents varying from 50 to 90% by the neural detergent system, were submitted to a study of correlation and regression with the enzymatic procedure (insolubilization in HC1-pepsin). The equation models (linear, M1; logarithmic, M2 and quadratic, M3) were used to select the effects of treatments. The results show determination coefficients of 0,6821 (M3); 0,5317 (M1); 0,6340 (M1) and 0,8368 (M1) for the preserved forages, grasses, legumes and agriculture by-products, respectively. The cellular wall taken as covariate in the evaluations of digestible dry matter anda available structural carbohydrates, showed heterogeneity and specificity of the materials studied (cellular wal and enzymatic systems). The alternative procedure to remove cell content was adapted as a pre-treatment in the gravimetric and colorimetric evaluations on the enzymatic technique. The enzymatic procedure presents some advantages over the microbiological one, as besides checking the digestible dry matter, it can detect with a certain specificity the available structural carbohydrates of food, according to the model proposed by WALDO, 1972. The results show determination coefficients ranging from 0,60 to 0,90 on the gravimetric evaluations (digestible dry matter) for the forage groups and the enzymatic systems studied.The enzymatic systems of Trichoderma reesei. E1 were the most indicated for legumes and preserved forages and the systems of Aspergillus niger, E2 were most appropriated for grasses and agriculture by-products. The equation models used in the presented studies were effective without compromising the work´s objectives. The quadratic model was functional at the adjustment of the digestible dry matter, mainly for preserved forages, grasses and agriculture by-products. On the other hand, the legume´s group presented an equation with determination coefficient around 0,90 in three models studied. In general, the logarithmic model showed better adjustment, corroborating with the analyses in the same test for the cellular wall study. The analysis of the cellular wall covariate was not effective for legumes, where a better substitution among the techniques evaluated was achieved. The models chosen to explain the digestible dry matter data, in general, were also applied to the available structural carbohydrates. The specificity of enzyme-substrate can be better shown by studying correlations and models among the gravimetric and colorimetric procedures, considering the enzymatic technique. In these cases the enzymatic systems of Aspergillus niger seem to be more specific for the substrate studied. Also, the quadratic model presented better results, which had already been suggested in the legume's group, by the correlation and regression analyses with the microbiological technique.
 
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Data de Publicação
2019-12-19
 
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