Paula Pereira Ribeiro de Moura1, Larissa Gomes dos Reis2, Ellen Almeida Moreira3,
Carollina Banni Alevato4, Fernanda Samarini Machado5, Mariana Magalhães Campos5,
Fernando Cesar Ferraz Lopes6, Heloisa Carneiro5, Alexandre Vieira Chaves7, Luiz Gustavo
Ribeiro Pereira5
1Graduanda do Curso de Farmácia UFJF – Bolsista PIBIC –Fapemig; 2 Graduanda do Curso
de Farmácia - UFJF – Bolsista PIBIC - CNPq; 3Biomédica - Bolsista DTI3 - CNPq ; 4Biomédica - Bolsista ATP - CNPq; 5Pesquisador da Embrapa Gado de Leite; 6Analista da
Embrapa Gado de Leite; 7Professor da Universidade de Sydney
Resumo: Nos últimos anos vem ocorrendo uma crescente utilização de coprodutos do
biodiesel nas dietas dos ruminantes. O objetivo deste estudo foi determinar os efeitos da adição de coprodutos do biodiesel na fermentação ruminal in vitro e produção de metano para o feno de Brachiaria brizantha isoladamente (controle) e em combinação com sete coprodutos do biodiesel (farelo de soja, farelo de moringa, farelo de mamona, torta de algodão, torta de pinhão manso, torta de girassol, torta de nabo forrageiro e glicerina) nas relações de 9:1 8:2 e 6:4 para cada tratamento, em 48 h de incubação in vitro. O volume de gases produzido foi mensurado após 6, 12, 24 e 48 h e a produção de metano às 6 e 12 h após o início da fermentação. Mensurou-se as concentrações de ácidos orgânicos e a digestibilidade in vitro da matéria seca apos 48 h de fermentação. O nível de inclusão dos coprodutos influenciou positivamente os valores de DIVMS (P<0,05). A inclusão da torta de moringa permitiu a redução na produção de metano, enquanto a adição de glicerina aumentou a produção de metano.
Palavras–chave: fermentação ruminal, metano, sementes oleaginosas, suplementação Abstract: In recent years has been occurring an increasing use of biodiesel co-products in
ruminant diets. The objective of this study was to determine the effects of co-products addition on in vitro rumen fermentation and methane production for Brachiaria brizantha hay incubated alone (control) and in combination with seven biodiesel co-products (soy bean meal, moringa meal, castor bean meal, cotton cake, Jatropha cake, sunflower cake, radish cake and glycerin) at the ratios 9:1, 8:2 and 6:4 for each treatment, with 48 hours of incubation. Samples of each treatment were collected at 6, 12, 24 and 48 h for determining the cumulative gas production. The methane production was measured at 6 and 12 h. The VFA (volatile fatty acid) and in vitro digestibility of dry matter (IVDDM) was measured at 48h. The inclusion of by-products increased the IVDDM. The inclusion of
moringa oil seed allowed a reduction in methane production while the addition of glycerin increased production of methane.
Keywords: methane, press oil seeds, ruminal fermentation, supplementation.
Introdução
O metano é o principal gás de efeito estufa produzido a partir de atividades relacionadas à pecuária, respondendo por 37% do total das emissões mundiais de CH4 antropogênico e de 3 a 5% de todos os gases relacionado ao efeito estufa em
equivalentes CO2 (MACHADO et al., 2011). A produção de metano entérico pelos
microrganismos ruminais é essencial para a degradação efetiva da matéria orgânica, mas também representa perda energética pelo ruminante em relação a energia bruta consumida. Conseqüentemente, estratégias de mitigação, não só beneficiam o meio ambiente, mas também a eficiência de produção do animal.
A produção de biodiesel gera dois importantes coprodutos: as tortas e farelos de oleaginosas e a glicerina. Tais coprodutos vêm tornando-se uma fonte promissora de
proteína e ou energia na alimentação dos ruminantes, apresentando potencial como estratégia de mitigação de metano entérico, seja pela melhoria das características fermentativas ou pela presença de óleo residual. O objetivo do presente trabalho foi estudar os efeitos da adição de coprodutos do biodiesel na fermentação ruminal in vitro e na produção de metano no feno de Brachiaria brizantha.
Material e Métodos
O substrato utilizado nas incubações in vitro foi o feno de Brachiaria brizantha (controle) com ou sem a adição de 100, 200 ou 400 mg de sete diferentes coprodutos do biodiesel (kg-1 de matéria seca, MS): farelo de soja, farelo de moringa, farelo de mamona,
torta de algodão, torta de pinhão manso, torta de girassol, torta de nabo forrageiro e glicerina. Os ingredientes da ração foram secos a 55 oC por 24 horas, moídos e
misturados para obter os 24 tratamentos. Os substratos foram preparados nas proporções 10:0, 9:1, 8:2 e 6:4 (de Brachiaria brizantha: coprodutos, base MS) para cada tratamento. Em cada saco de incubação foi pesado 0,5 g de MS, em triplicata, e posteriormente foram colocados em frasco âmbar (50 mL). O procedimento de incubação foi repetido duas vezes, resultando em um total de 6 frascos por tratamento. O inóculo foi obtido de três vacas fistuladas, sendo preparado pela mistura de líquido ruminal e um tampão mineral em uma proporção de 1:3. O inóculo (25 mL) foi então transferido para o frasco sob fluxo de nitrogênio livre de oxigênio. Os frascos foram então vedados com rolhas de borracha e lacrados com anilhas de aluminio, e permaneceram sob agitação em agitador orbital a 39oC. Após 6, 12, 24 e 48h de incubação foi realizada a medição da produção de gases e
após 6 e 12h a coleta para análise de metano. A produção de gases foi medida em aparato vaso comunicante e a coleta de metano foi realizada com o auxílio de uma seringa de 20 mL que permitiu a transferência dos gases produzidos para exetainers, para posteriormente ser analisado por meio de cromatografia gasosa (FEDORAK E HRUDEY, 1983). Os sacos com os resíduos foram lavados com água destilada e secos a 55 °C por 48 h, até peso constante para estimar o desaparecimento in vitro da matéria seca (DIVMS).
A composição bromatológica dos tratamentos encontra-se na Tabela 1. Destacaram-se os coprodutos do algodão, da moringa e da soja pelos elevados teores de proteína bruta. Alguns coprodutos (nabo forrageiro, pinhão manso e girassol) apresentaram elevados teores de extrato etéreo, evidenciando possível ineficiência no processo de extração do óleo para produção de biodiesel. A torta de mamona apresentou elevado teor de cinzas, o que provavelmente está relacionada ao processo de destoxificação utilizado, que envolveu a aplicação de cal virgem (óxido de cálcio).
Tabela 1. Matéria Seca e composição química do feno de B. brizantha e coprodutos do
biodiesel.
MS, matéria seca; PB, proteína bruta; FDN e FDA, fibra em detergente neutro e ácido; LDA, lignina em detergente ácido; EE, extrato etério; NIDA, nitrogênio insolúvel em detergente; DP, desvio padrão.
MS, g kg-1
MS (g kg-1)
PB FDN NFC FDA LDA Cinza EE NIDA Feno de B. brizantha 903.4 121.1 652.2 92.1 354.6 41.1 111.2 23.4 1.8 Farelo de Soja 869.9 528.4 234.9 152.4 243.8 125.9 66.0 18.3 23.8 Farelo de Mamona 912.6 320.2 467.4 58.6 383.4 154.4 110.0 43.8 20.3 Torta de Algodão 922.8 549.9 277.0 64.5 247.7 109.9 68.3 40.3 13.5 Farelo de Moringa 905.2 577.1 202.7 85.6 80.5 33.3 49.8 84.8 3.0 Torta de Pinhão Manso 928.7 356.9 391.4 61.6 364.5 167.5 79.5 110.6 8.9 Torta e Nabo forrageiro 935.6 393.7 279.7 4.9 154.2 69.6 41.3 280.4 5.6 Torta de Girassol 914.5 329.4 439.7 27.6 384.0 120.4 41.3 162.0 7.6 DP 20.18 151.79 149.98 44.35 114.70 49.97 27.92 89.31 8.01
Foi utilizado procedimento univariado por meio do software SAS para testar a distribuição normal dos dados. Os dados foram analisados considerando delineamento inteiramente casualizado usando o PROC MIXED. A interação ensaio x nível x suplemento foi usada para testar o efeito do tratamento. Diferenças entre as médias foram testadas utilizando o teste de hipótese linear dos quadrados míninos (P<0,05).
Resultados e Discussão
Para a produção de gases 48 h (mL g-1 MSD) a interação nível x coproduto não foi
significativa (P> 0,05) (Tabela 2). A DIVMS (g kg-1 MS) foi influenciado pela interação
nível x suplemento (P <0,01). Em cada nível de substituição, glicerina e farelo de manona apresentaram a maior e a menor DIVMS, respectivamente (P <0,01).
A inclusão de farelo de moringa propiciou a menor quantidade de gás (P <0,05), quando comparado com os demais tratamentos.
Tabela 2. Erro padrão e níveis de significância do nível de inclusão do coproduto, do
coproduto e da interação nível x coproduto.
EP Nível Coproduto Nível x coproduto
Gás 48h, mL g-1 MSD 36,42 0,01 <0,01 0,43 Metano 6h, mg g-1 MSD 0,2 0,23 <0,01 0,11
Metano 12h, mg g-1 MSD 0,57 0,57 <0,01 0,07 DIVMS, g kg-1 MS 11,69 0,03 <0,01 <0,01
O tratamento envolvendo a inclusão de farelo de moringa apresentou a menores produções de gases (mL g-1 MSD) às 48 h (Tabela 3). Geralmente, a produção de gases é
um reflexo da eficiência e grau de degradabilidade, sugerindo que os suplementos que apresentaram alta degradabilidade ruminal de matéria seca devem também apresentar alta produção de gases. No entanto, no presente estudo, o farelo de moringa apresentou baixa produção de gases e elevada degradabilidade da MS, conforme pode ser observado no trabalho complementar a esse de autoria de Reis et al., (2012a).
Tabela 3 – Efeitos da adição de coprodutos do biodiesel sobre as características de
fermentação ruminal in vitro.
Coproduto Gas 48h, mL g-1 MSD Metano, mg g
-1 MSD 6 h 12 h Torta de Mamona 141.9 b 1.8d 4.2cd Torta de Algodão 158.5 ab 2.3bc 5.6d Glicerina 147.3 ab 2.7 a 7.9a Farelo de Moringa 116.4 c 1.7d 3.5d Torta de Pinhão 142.5 b 2.2c 4.9bc Torta de nabo 148.0 ab 2.6ab 5.6b Farelo de Soja 149.1 ab 2.3bc 5.4b Torta de Girassol 142.1 b 2.3c 5.2b Erro Padrão 35.60 0.12 0.42
a-d Médias com letras distintas diferem pelo teste de quadrados mínimos (P<0.05); MSD, matéria seca digestível.
Houve efeito de coproduto sobre a produção de CH4 (P<0,05) com
glicerina produzindo a maior quantidade de CH4 nas 6 e 12 h de incubação, já o
tratamento envolvendo o farelo de moringa e mamona exibiram a menor (P <0,05) produção de CH4. O farelo de mamona, apesar de ter apresentado menores produções de
CH4, obtiveram valores de degradabilidade da MS e PB muito baixos (REIS et al., 2012a;
REIS et al., 2012b), compatíveis com os valores comumente encontrados para alimentos de baixo valor nutritivo. A baixa produção de metano obtida para os tratamentos com farelo de moringa, pode ser explicada pela presença de polieletrólito catiônico que
apresenta propriedades antibacterianas. É amplamente aceito que alimentos que têm maior DIVMS também tendem a ter maiores emissões de CH4. Neste estudo, os
suplementos com o valor de DIVMS maior (glicerina) e menor (farelo de mamona) DIVMS (g kg-1 MS) apresentaram a maior e a menor produção de CH
4 (mg g-1 MSD),
respectivamente, nas 6 e 12 h de incubação. Variações nas emissoes de CH4 refletem a
diferença na composição das dietas como o allto conteudo de carboidratos soluveis que favorece a produção de propionato e, o processo de competição na metanogênese, reduzindo assim a produção de metano por unidade de materia organica fermentavel (BEAUCHEMIN AND MCGINN, 2005). No entanto, vias de fermentação que favorecem o aumento da produção de acetato resultam em maiores perdas de energia na forma de CH4
(Alexander et al., 2008). No presente estudo o farelo de moringa apresentou a menor produção de CH4 (mg g-1 MS), apesar da proporção acetato:propionato ser semelhante aos
demais tratamentos. A inlusao de glicerina apresentou os menores valores de proporção A:P apesar de apresentar a maior produção de CH4, ou seja a relação acetato:propionato
nao teve efeito direto sobre o aumento da produção de metano.
Conclusões
Este estudo forneceu uma avaliação dos efeitos das sementes oleaginosas sobre as características da fermentação in vitro e a produção de CH4. Foram observadas
interações entre o tipo de suplemento e o nível de suplementação de DIVMS. O tipo de suplemento apresentou um efeito significativo sobre os parâmetros de fermentação ruminal e produção de CH4. A adição de sementes oleaginosas de moringa proporcionaram
a menor produção de CH4 sem comprometer a degradação de nutrientes, indicando que
este subproduto de biodiesel poderia ser incluído na dieta de ruminantes, como uma estratégia para mitigar as emissões de CH4.
Agradecimentos
A Fapemig
Literatura Citada
BEAUCHEMIN, K. A., MCGINN, S. M. Methane emissions from feedlot cattle fed barley or corn diets. Journal of Animal Science, v. 83, p. 653-661, 2005.
MACHADO, F. S.; PEREIRA, L. G. R.; GUIMARÃES JÚNIOR, R.; LOPES, F. C. F.; CHAVES, A. V.; CAMPOS, M. M.; MORENZ, M. J. F. Emissões de metano na pecuária:
conceitos, métodos de avaliação e estratégias de mitigação. Juiz de Fora: Embrapa Gado
de Leite, 2011. 92 p. (Embrapa Gado de Leite. Documentos 147).
REIS, L.G. et al. Degradabilidade in situ da matéria seca de coprodutos do biodiesel. In: Workshop de Iniciação Científica da Embrapa Gado de Leite, 11., 2012, Juiz de Fora.
Anais... Juiz de Fora: Embrapa Gado de Leite, 2012a.
REIS, L.G. et al. Degradabilidade in situ de proteína bruta de coprodutos do biodiesel. In: Workshop de Iniciação Científica da Embrapa Gado de Leite, 11., 2012, Juiz de Fora.