In vitro fermentation parameters of processed or unprocessed Brachiaria straw and by-products of potato and cassava processing
DOI:
https://doi.org/10.5433/1679-0359.2023v44n5p1895-1908Keywords:
Briquetting, Cassava starch, In vitro gas production, Potato starch, Straw processing.Abstract
Our objective was to characterize the degradation kinetics of fibrous and starchy agro-industrial wastes that can be used as feed for ruminants. Unprocessed Brachiaria straw hay (UBH), processed (briquetting) Brachiaria straw hay (PBH), a starchy by-product from potato processing (SBP), and cassava starch (CST) were evaluated. Two diets were formulated: one including UBH and CST (UBH-CSTd); and the other PBH and SBP (PBH-SBPd). For the study of degradation kinetics, the in vitro cumulative gas production fermentation technique was used, in which the two-compartment Monomolecular-G3G1 model provided a more likely fit. The cumulative gas volumes produced were 23.2 (UBH), 29.6 (PBH), 39.1 (SBP), 36.6 (CST), 27.9 (UBH-CSTd), and 28.5 (PBH-SBPd) mL per 0.1 g of dry matter. The starchy feedstuffs showed more intense fermentation in the first hours. This agile fermentation occurs because this is a soluble and/or rapidly degradable feedstuff that contains a very small amount of fibrous matter. As for the fibrous feedstuffs, UBH and PBH, fermentation occurred more slowly in the first hours, releasing less gas. Because fiber has a slowly degradable and insoluble part, the asymptotic phase takes longer to be reached. The diets, on the other hand, exhibited fermentation intermediate to those of the starchy and fibrous feedstuffs, what faithfully followed the gas production profile of their ingredients. Both diets showed lower k1 values and higher k2 values when compared to corn silage. This result confirms the real possibility of using the studied wastes in ruminant feeding. That is, in addition to being ingredients with potential use in ruminant production, the use of by-products in animal feed can eliminate a substantial pollution problem for the industry.References
Agricultural and Food Research Council AFRC (1993). Energy and protein requirements of ruminants. CAB International.
Akaike, H. (1974). A new look at the statistical model identification. IEEE Transactions on Automatic Control, 19(6), 716-723. doi: 10.1109/tac.1974.1100705 DOI: https://doi.org/10.1109/TAC.1974.1100705
Association of Official Analytical Chemists (1990). Official methods of analysis (15nd ed.). AOAC International.
Association of Official Analytical Chemists AOAC (1977). Official Method 973.18, Fiber (Acid Detergent) and Lignin in Animal Feed, in: Official Methods of Analysis of AOAC International, 16th edition (1997), Chapter 4, pp. 28-29, AOAC International, Arlington, VA.
Bendia, L. C. R., Oliveira, J. G. de., Azevedo, F. H. V., Nogueira, M. A. dos R., Silva, L. V. da, Aniceto, E. S., Sant’Anna, D. F. D., Crevelari, J. A., Pereira, M. G., & Vieira, R. A. M. (2021). A two-location trial for selecting corn silage hybrids for the humid tropic: forage and grain yields and in vitro fermentation characteristics. Revista Brasileira de Zootecnia, 50, e20200110. doi: 10.37496/rbz5020200110 DOI: https://doi.org/10.37496/rbz5020200110
Burnham, K. P., & Anderson, D. R. (2004). Multimodel inference: understanding AIC and BIC in model selection. Sociological Methods & Research, 33(2), 261-304. doi: 10.1177%2F0049124104268644 DOI: https://doi.org/10.1177/0049124104268644
Cabral, L. S., Valadares, S. C., Fº., Detmann, E., Zervoudakis, J. T., Pereira, O. G., Veloso, R. G., & Pereira, E. S. (2002). Cinética ruminal das frações de carboidratos, produção de gás, digestibilidade in vitro da matéria seca e NDT estimado da silagem de milho com diferentes proporções de grãos. Revista Brasileira de Zootecnia, 31(6), 2332-2339. doi: 10.1590/S1516-35982002000900023 DOI: https://doi.org/10.1590/S1516-35982002000900023
Catuchi, T. A., Soratto, R. P., Francisquini, A., Jr., Aranda, E. A., Guidorizzi, F. V. C., & Tiritan, C. S. (2017). Nitrogen management, nitrogen use efficiency, and seed yield and quality of creeping signalgrass. Crop Science, 57(5), 2865-2874. doi: 10.2135/cropsci2017.02.0096 DOI: https://doi.org/10.2135/cropsci2017.02.0096
Cheng, K. J., Fay, J. P., Howarth, R. E., & Costerton, J. W. (1980). Sequence of events in the digestion of fresh legume leaves by rumen bacteria. Applied Environment Microbiology, 40(3), 613-625. doi: 10.1128/ EM.40.3.613-625 DOI: https://doi.org/10.1128/aem.40.3.613-625.1980
Goering, H. K., & Van Soest, P. J. (1970). Forage fiber analysis (apparatus reagents, procedures and some applications). Agriculture Handbook. United States Department of Agriculture.
Hall, M. B., & Mertens, D. R. (2008). In vitro fermentation vessel type and method alter fiber digestibility estimates. Journal of Dairy Science, 91(1), 301-307. doi: 10.3168/jds.2006-689 DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2006-689
Malafaia, P. A. M., Valadares, S. C., Fº., Vieira, R. A. M., Coelho da Silva, J. F., & Pereira, J. C. (1998). Cinética ruminal de alguns alimentos investigada por técnicas gravimétricas e metabólicas. Revista Brasileira de Zootecnia, 27(2), 370-380.
Malafaia, P. A. M., Valadares, S. C., Fº., & Vieira, R. A. M. (1999). Kinetic parameters of ruminal degradation estimated with a non-automated system to measure gas production. Livestock Production Science, 58(1), 65-73. doi: 10.1016/S0301-6226(98)00183-3 DOI: https://doi.org/10.1016/S0301-6226(98)00183-3
Marques, J. A., Prado, I. N., Zeoula, L. M., Alcalde, C. R., & Nascimento, W. G. (2000). Avaliação da mandioca e seus resíduos industriais em substituição ao milho no desempenho de novilhas confinadas. Revista Brasileira de Zootecnia, 29(5), 1528-1536. doi: 10.1590/S1516-35982000000500035 DOI: https://doi.org/10.1590/S1516-35982000000500035
Nikolaisen, L. S., & Jensen, P. D. (2013). 3 - Biomass feedstocks: categorisation and preparation for combustion and gasification. In L. Rosendahl (Ed.), Biomass combustion science, technology and engineering (pp. 36-57). Cambridge, UK. DOI: https://doi.org/10.1533/9780857097439.1.36
Nkosi, B. D., & Meeske, R. (2010). Effects of whey and molasses as silage additives on potato hash silage quality and growth performance of lambs. South African Journal of Animal Science, 40(3), 229-237. doi: 10.4314/sajas.v40i3.7 DOI: https://doi.org/10.4314/sajas.v40i3.7
Pen, B., Iwama, T., Ooi, M., Saitoh, T., Kida, K., Iketaki, T., Takahashi, J., & Hidari, H. (2006). Effect of potato by-products based silage on rumen fermentation, methane production and nitrogen utilization in Holstein steers. Asian-Australasian Journal of Animal Science, 19(9), 1283-1290. doi: 10.5713/ajas. 006.1283 DOI: https://doi.org/10.5713/ajas.2006.1283
Pinheiro, J. C., & Bates, D. M. (2000). Mixed-effects models in S and S-PLUS. Springer-Verlag Inc. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0318-1
Processi, E. F., Fontes, C. A. A., Vieira, R. A. M., Bendia, L. C. R., Rocha, T. C., & Fernandes, A. M. (2016). Degradability and kinetics of fibrous particles in cattle fed diets based on corn silage and concentrates with or without addition of lipids. Revista Brasileira de Zootecnia, 45(12), 773-780. doi: 10.1590/S1806-92902016001200007 DOI: https://doi.org/10.1590/s1806-92902016001200007
Rangel, A. H. N., Leonel, F. P., Braga, A. P., Pinheiro, M. J. P., & Lima, D. M., Jr. (2008). Utilização da mandioca na alimentação de ruminantes. Revista Verde, 3, 1-12.
Senger, C. C. D., Mühlbach, P. R. F., Sanchez, L. M. B., Kozloski, G. V., Kist, G. P., Lima, L. D., & Perez, D., Netto. (2007). Comparação entre os métodos químicos, in situ e in vivo para estimativa do valor nutritivo de silagens de milho. Ciência Rural, 37(3), 835-840. doi: 10.1590/S0103-84782007000300036 DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-84782007000300036
Silva, J. S., Borges, A. L. C. C., Silva, R. R., Duque, A. C. A., Souza, A. S., Ferreira, A. L., & Borges, I. (2013). Utilização de batata inglesa na dieta de ruminantes. PUBVET, 7(7), 549-618. doi: 10.22256/pubvet.v7n7.1523 DOI: https://doi.org/10.22256/pubvet.v7n7.1523
Souza, F. H. D. (2001). Produção de sementes de gramíneas forrageiras tropicais. EMBRAPA Pecuária Sudeste. (Documento, 30).
Souza, F. H. D., & Cardoso, E. G. (2003). Alternativa para o descarte de palhada resultante da produção de sementes de capim. (Comunicado Técnico, 39). EMBRAPA Pecuária Sudeste.
Sugiura, N. (1978). Further analysis of the data by Akaike's information criterion and the finite corrections. Communications in Statistics. Theory and Methods, 7(1), 13-26. doi: 10.1080/03610927808827599 DOI: https://doi.org/10.1080/03610927808827599
Theodorou, M. K., Williams, B. A., Dhanoa, M. S., McAllan, A. B., & France, J. (1994). A simple gas production method using a pressure transducer to determine the fermentation kinetics of ruminant feeds. Animal Feed Science and Technology, 48(3-4), 185-197. doi: 10.1016/0377-8401(94)90171-6 DOI: https://doi.org/10.1016/0377-8401(94)90171-6
Vieira, R. A. M., Tedeschi, L. O., & Cannas, A. (2008). A generalized compartmental model to estimate the fibre mass in the ruminoreticulum: 1. Estimating parameters of digestion. Journal of Theoretical Biology, 255(4), 345-356. doi: 10.1016/j.jtbi.2008.08.014 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2008.08.014
Zeoula, L. M., & Caldas, S. F., Neto. (2001). Recentes avanços em amido na nutrição de vacas leiteiras. In: Simpósio Internacional em Bovinocultura de Leite, 2., 2001, Lavras. Anais... Lavras: Universidade Federal de Lavras, 2001. p. 249-284.
Zeoula, L. M., Caldas, S. F., Neto, Branco, A. F., Prado, I. N. do, Dalponte, A. O., Kassies, M., & Fregadolli, F. L. (2002). Mandioca e resíduos das farinheiras na alimentação de ruminantes: pH, concentração de N-NH3 e eficiência microbiana. Revista Brasileira de Zootecnia, 31(3), 1582-1593. doi: 10.1590/S151635982002000600030 DOI: https://doi.org/10.1590/S1516-35982002000600030
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2023 Semina: Ciências Agrárias
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
O Copyright dos manuscritos publicados pertence ao periódico. Como são publicados em um periódico de acesso aberto, eles estão disponíveis gratuitamente, para uso privado ou para fins educacionais e não comerciais.
A revista tem o direito de fazer, no documento original, alterações referentes às normas lingüísticas, ortografia e gramática, com o objetivo de garantir as normas padrão do idioma e a credibilidade da revista. No entanto, respeitará o estilo de escrita dos autores.
Quando necessário, alterações conceituais, correções ou sugestões serão encaminhadas aos autores. Nesses casos, o manuscrito deve ser submetido a uma nova avaliação após revisão.
A responsabilidade pelas opiniões expressas nos manuscritos é inteiramente dos autores.
