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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.64.2013.tde-22052013-104727
Document
Author
Full name
Alessandra de Cassia Romero
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2013
Supervisor
Committee
Abdalla, Adibe Luiz (President)
Bueno, Ives Cláudio da Silva
d'Arce, Marisa Aparecida Bismara Regitano
Ferreira, Evandro Maia
Mendonça, Simone
Title in Portuguese
Resíduos da produção de biodiesel: Avaliação de moléculas bioativas e potencial de aplicação na alimentação animal
Keywords in Portuguese
Alimentação animal
Coprodutos do biodiesel
Moléculas bioativas
Sustentabilidade
Toxicidade
Abstract in Portuguese
A crescente demanda por fontes de energia limpas e sustentáveis tem impulsionado a busca por matérias-primas alternativas para a produção de biocombustíveis. Dentre as fontes vegetais não utilizadas para a alimentação, a mamona, o pinhão-manso e o caroço de algodão apresentam elevados teores de óleo para produção de biodiesel e potencial para utilização dos resíduos na alimentação de ruminantes. Entretanto, para que esses "resíduos" adquiram status de coprodutos, é necessário avaliar sua toxicidade, para administrá-los em níveis seguros ou realizar sua destoxificação. Este estudo teve por objetivo mensurar o teor das moléculas biotivas gossipol, ricina e ésteres de forbol em tortas de caroço de algodão, mamona e pinhão-manso, respectivamente, a fim de avaliar o potencial de utilização desses subprodutos na alimentação de ruminantes, considerando a ação dessas biomoléculas na fermentação ruminal in vitro em diferentes níveis de substituição ao farelo de soja do concentrado. O delineamento experimental foi totalmente casualizado, utilizando três níveis de adição de biomoléculas extraídas das tortas, simulando a substituição da soja do concentrado em 33,3 66,6 e 100% e adicionadas sobre uma dieta base (controle), e um nível de torta em substituição a 22,2% ao farelo de soja do concentrado da mesma dieta base dos demais tratamentos, a fim de avaliar possíveis diferenças de ação da biomolécula in natura na torta ou extraída. Os dados foram analisados por regressão linear e quadrática, ANOVA e teste de Dunnett para comparação das médias dos tratamentos em relação ao controle. As metodologias em CLAE (HPLC) para quantificação das biomoléculas foram adaptadas e validadas. As concentrações das biomoléculas nas tortas analisadas estiveram dentro da faixa citada pela literatura, sendo que o gossipol e a ricina poderiam ser adicionados na alimentação de ruminantes nos teores propostos neste estudo, proporcionando níveis de ingestão inferiores aos citados como tóxicos pela literatura. Da mesma forma, a produção de gases na fermentação ruminal in vitro não demonstrou ocorrência de efeitos destas biomoléculas sobre a microbiota ruminal. Os níveis de adição de pinhão-manso propostos poderiam ocasionar toxicidade pela ingestão de ésteres de forbol. No bioensaio com pinhão-manso, foram observados efeitos com 22,2% de adição de torta sobre a taxa de eficiência de conversão do metano, sugerindo que os ésteres de forbol estejam bioativos apenas na torta in natura ou ainda que a presença de outro composto tóxico, sozinho ou sinergia com os ésteres de forbol, possa ter interferido na microbiota ruminal. A viabilidade da inclusão das tortas de caroço de algodão e mamona in natura não foi negada por este estudo, entretanto, é necessário considerar a concentração de suas biomoléculas e o manejo animal correto. Para a utilização de pinhão-manso in natura em qualquer nível de adição, ainda são necessários novos estudos sobre a toxicidade dos ésteres de forbol nas tortas e sua possível sinergia com outros compostos tóxicos. A identificação e quantificação dos ésteres de forbol antes e após o tratamento de destoxificação constituem os principais entraves para que a utilização da torta de pinhão-manso se torne um coproduto da alimentação animal
Title in English
Residues from biodiesel production: evaluation of bioactive molecules and potential application in animal nutrition
Keywords in English
Animal feed
Bioactives molecules
Co-products of biodiesel
Sustainability
Toxicity
Abstract in English
The growing demand for sustainable and clean energy sources has increased the search of alternative raw materials for the production of biofuels. Castor-oil plant, jatropha and cotton seeds are among the plant resources that are not used for food although they have high level of oil for biodiesel production and might have considerable potential to use their residues to feed ruminants. However, for these "residues" to achieve status of co-products it is necessary to evaluate its toxicity before using them at safe levels or to perform its detoxification. This study aimed to measure the content of gossypol, ricin and phorbol esters bioactives molecules in cottonseed, castor and jatropha meals respectively in order to evaluate the potential of the use of these co-products to feed ruminants, considering the action of these biomolecules in ruminal fermentation in vitro into different substitution levels of soybean meal in the concentrate. The experimental design was completely randomized; one level of a meal by replacing 22,2% of soy in its concentrate and three levels by adding biomolecules extracted from meals simulating the replacement of 33,3, 66,6 and 100% of soy in its concentrate in the same diet base (control) of others treatment in order to evaluate differences of effects of biomolecules in natura both in a meal or extracted. The results were analyzed by linear and quadratic regression, ANOVA and Dunnett´s test for comparison of averages of treatments compared to control. The HPLC methodologies to quantify the biomolecules were adapted and validated. The biomolecules' concentrations were within the values were quoted in the literature and both the gossypol as ricin could be added in the feeding of ruminants at the levels proposed in this report, providing intake levels below those quoted as toxic in literature. Likewise, the gas production in rumen fermentation in vitro showed no effects of biomocules on rumen microbial. According to the literature, the jatropha levels proposed could cause toxicity by the content of phorbol esters ingested. In the bioassay with jatropha, effects on methane efficiency rate were observed when 22,2% of meal were added, suggesting that phorbol esters are bioactives only in meal in natura or even the presence of other toxic compound, alone or in synergy with phorbol esters, might have affected the ruminal microflora. The viability of cottonseed and castor meal in natura inclusion was not denied by this report, however, it is extremely necessary to consider their concentration of biomolecules and correct animal handling. For the use of jatropha in natura at any level of addition further studies are still needed on the toxicity of phorbol esters in meal in natura and its possible synergy with other toxic compounds. The identification and quantification of phorbol esters before and after detoxification treatment has still being a main barrier to jatropha meal becomes a co-product of animal nutrition
 
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Publishing Date
2013-05-29
 
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