Estudo sobre variações em métodos de análise de compostos fibrosos em alimentos | Study on variations in methods for analysis of fibrous compounds in feeds

A presente tese foi elaborada com base quatro artigos científicos. No primeiro artigo objetivou-se avaliar os teores de fibra insolúvel em detergente neutro (FDN) e de fibra insolúvel em detergente ácido (FDA) em alimentos volumosos e concentrados e em fezes bovinas utilizando-se sacos filtrantes sob dois diferentes ambientes físicos de extração: pressurizado e não pressurizado. Vinte amostras de cada material foram utilizadas. Os conteúdos obtidos em diferentes ambientes foram comparados por meio de regressão linear. Para todos os materiais avaliados, foram observadas diferenças entre ambientes de extração, sendo as maiores estimativas de FDN e FDA obtidas em ambiente não pressurizado. O uso de ambientes não pressurizados mostra-se incompatível com a avaliação dos teores de compostos fibrosos em alimentos e fezes bovinas utilizando-se sacos filtrantes. Portanto, a utilização de ambiente pressurizado é recomendada para evitar acumulo de gás nos sacos, os quais podem comprometer a ação detergente. No segundo artigo objetivou-se avaliar o conteúdo de compostos fibrosos em gramíneas e leguminosas de acordo com a utilização de sulfito de sódio na solução de detergente neutro ou utilizando procedimento para a correção da proteína contaminante. Amostras de dez gramíneas e dez leguminosas foram utilizadas. Os teores de FDN foram reduzidos com a utilização de sulfito de sódio, com maiores reduções em leguminosas. O sulfito de sódio reduziu os teores de FDA em ambos os grupos de forrageiras. Os teores de proteína insolúvel em detergente neutro, proteína insolúvel em detergente ácido e lignina em leguminosas foram reduzidos com uso de sulfito de sódio, mas nenhum efeito foi observado em gramíneas no que diz respeito para estas variáveis. A diminuição do conteúdo de fibra em leguminosas poderia ser explicada pela solubilização de lignina e redução dos compostos nitrogenados insolúveis. No entanto, a redução da fibra em gramíneas não pode ser unicamente explicada pela diminuição da proteína contaminante e/ou solubilização da lignina, ocorrendo, provavelmente, perda de outros compostos fibrosos. A utilização de sulfito de sódio compromete a acurácia das estimativas dos teores dos compostos fibrosos em forragens tropicais. A precisão das estimativas não foi relevantemente ampliada ao se utilizar sulfito de sódio. A correção dos compostos fibrosos insolúveis para a proteína é sugerida, em comparação ao uso de sulfito de sódio, pois não acarreta modificações na solução de detergente neutro ou promove a solubilização indesejável de compostos fibrosos. No terceiro artigo foram realizados dois experimentos com o objetivo de avaliar o uso de enzimas industriais na avaliação da FDN em materiais rico em amido. No primeiro experimento verificou-se a exatidão das estimativas dos teores de FDN obtidas com a utilização de diferentes enzimas industriais (Termamyl 2X, Liquozyme Supra 2.2X e Amylase AG 300L) em diferentes volumes (50, 100, 250 ou 500 μL/amostra). Foram produzidas amostras contendo 0, 100, 300, 500 e 1000 g de amido/kg de matéria seca, utilizando celulose purificada como padrão analítico para aferição dos teores de FDN. Foram avaliados quatro repetições para cada combinação de tipo e volume de enzima e concentração de amido, totalizando 240 avaliações. No segundo experimento foram utilizadas amostras de milho e sorgo como matrizes amiláceas. Foram avaliados os três tipos e os quatro volumes de enzimas utilizados no primeiro experimento sobre cada matriz. Adicionalmente, foram avaliadas alíquotas sem a utilização de enzimas. Foram avaliados quatro repetições para cada combinação, totalizando 104 avaliações. Para amostras simuladas com concentração de amido menor ou igual a 300 g/kg não foram verificados vícios significativos sobre a recuperação da FDN, não havendo diferenças entre enzimas. Houve redução mais acentuada do teor de FDN por volume de enzima na amostra de milho em comparação ao sorgo. Para a avaliação dos teores de FDN recomenda-se o uso das enzimas α-amilases Termamyl 2X e Liquozyme 2.2X com atividades de 240 e 300 KNU/g, respectivamente, em volumes de 250 μL para amostras de massa variando de 0,7 a 1,0 g. No quarto artigo objetivou-se avaliar a variabilidade entre animais sobre o tempo crítico necessário para estimação da fração indegradável da fibra em procedimento de incubação in situ em bovinos. Para obtenção do perfil de degradação da fibra insolúvel foram utilizados cinco bovinos fistulados no rúmen com peso corporal médio de 350 kg. Os animais foram alimentados com dieta padrão com relação volumoso:concentrado de 80:20, com base na matéria seca. Os animais foram adaptados à dieta e às condições experimentais por 12 dias previamente à incubação. Foram avaliadas amostras de cana-de-açúcar in natura, feno de capim-braquiária, silagem de milho e capim-elefante in natura. As amostras processadas foram acondicionadas em sacos F57 (Ankom®). Os sacos foram incubados no rúmen dos animais utilizando-se os seguintes tempos: 0, 6, 12,18, 24, 48, 72, 96, 120, 144, 168, 192, 216, 240 e 312 horas. Em cada tempo foi incubado um saco de cada amostra em cada animal, totalizando 350 avaliações. Não foram verificadas variações significativas entre animais quanto à taxa fracional de degradação da FDN e da FDA para a silagem de milho, feno de capim-braquiária e para a cana-de-açúcar. Contudo, variabilidade significativa foi verificada sobre a amostra de capim-elefante in natura. Os resultados deste estudo parecem sugerir que a variabilidade entre animais quanto à taxa de degradação de componentes fibrosos é significativa. Contudo, devido ao tamanho limitado da amostra utilizada (n=5), sugere-se a condução de novos estudos para confirmação desta hipótese e, em caso afirmativo, para a definição de estratégias experimentais para obtenção da concentração de componentes indegradáveis em alimentos de forma exata e precisa.

This thesis consists of four different scientific papers. The first one was carried out to evaluate the neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) contents in concentrates, forages and cattle feces using filter bags under pressured or non-pressured physical environments. Twenty samples of each material were used. The contents obtained under different environment were compared using a linear regression analysis. The NDF and ADF estimates were found different between physical environments for all materials (P<0.01) being the higher estimates obtained under non pressured environment. The utilization of pressured environment is recommended to avoid gas accumulation in the bags, which may compromise the detergent action. In the second paper the objective was to evaluate the contents of fibrous compounds in tropical grasses and legumes according to utilization of sodium sulfite in the neutral detergent solution or using a procedure for contaminant protein correction. Samples of ten grasses and ten legumes were used. The contents of neutral detergent fiber were decreased when sodium sulfite was used; however, more prominent reductions were verified in legumes. Sodium sulfite decreased the acid detergent fiber contents in both forage groups. The contents of neutral and acid detergent insoluble protein and lignin were reduced by sodium sulfite in legumes but no effect was observed in grasses with regard these variables. The decrease in fiber contents in legumes could be explained by the solubilization of lignin and decrease in insoluble nitrogen. However, the decreases in fiber in grasses could not be solely explained by the decrease in contaminant protein and solubilization of lignin, and loss of other fibrous compounds probably occurred. The utilization of sodium sulfite compromises the accuracy of the estimates of fibrous compounds contents in tropical forages. The precision of the estimates were not relevantly increased by sodium sulfite. The correction of insoluble fibrous compounds for protein is suggested instead of using sodium sulfite because there are no modifications on neutral detergent solution or undesirable solubilization of fibrous compounds. The third paper was based on two experiments that were performed to evaluate the utilization of industrial enzymes in the evaluation of NDF contents in high-starch materials. In the first experiment, it was verified the accuracy of estimates of NDF obtained with the utilization of three industrial enzymes (Termamyl 2X, 2.2X and Liquozyme Supra Amylase AG 300L) at different volumes (50, 100, 250 or 500 &#956;L/sample). Samples were simulated to contain 0, 100, 300, 500 and 1000 g of starch/kg dry matter, using purified cellulose as analytical standard of NDF and purified starch. It were evaluated four replications for each combination of type and amount of enzyme and starch concentration, totalizing 240 evaluations. In the second experiment, samples of corn grain and sorghum grain were used as high-starch organic matrixes. One were evaluated the enzymes and volumes used in the first experiment on each feed matrix. In addition, aliquots were evaluated without the use of enzymes. It were evaluated four replications for each combination, totalizing 104 aliquots. There was no significant bias of NDF recovery for simulated samples containing starch up to 300 g/kg. Considering those samples, none difference among enzymes was observed. It was observed a more intense decrease in NDF content according to each enzyme unit added in corn when compared to sorghum. Considering NDF evaluation in samples with mass of 0.7 to 1.0 g, it can be recommended the utilization of 250 &#956;L the &#945;-amylases Termamyl and 2X Liquozyme 2.2X with activities of 240 and 300 KNU/g, respectively. In the fourth paper, it was evaluated the variability among animals on the critical time needed to estimate the undegradable fraction of fiber using in situ incubation procedures in cattle. Five animals fitted with ruminal canullae and averaging 350 kg of body weight were used. The animals were fed a basal diet with a 80:20 forage to concentrate ratio. The diet consisted of fresh elephant grass and commercial concentrate. Animals were adapted to the diet and experimental conditions for 12 days prior to incubation. Samples of fresh sugarcane, signal grass hay, corn silage and elephant grass. The samples were put in F57 bags (Ankom®). The bags were incubated in the rumen of the animals using the following times: 0, 6, 12.18, 24, 48, 72, 96, 120, 144, 168, 192, 216, 240, and 312 hours. It was considered one bag of each sample for each animal, totalizing 300 bags. There was no significant difference among animals with regard fractional degradation rate of NDF and ADF of corn silage, signal grass hay and sugarcane. However, significant variability among animals was observed for fresh elephant grass. The results of this study seem to suggest that the variability among animals concerning degradation rate of fibrous compounds could be significant. Nevertheless, due to the limited sample size used (n=5), further studies are suggested looking for confirmation of this hypothesis, and if so, define experimental strategies for obtaining the content of undegradable compounds with accuracy and precision.

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