Utilização de compostos secundários de plantas para mitigação de metano em ruminantes

Abstract

Objetivou-se com esse trabalho avaliar o efeito in vitro de metabólitos secundários de plantas no volume de metano (VCH4), degradabilidade in vitro da matéria seca (DIVMS), volume de metano por grama de matéria seca degradada (VCH4/DIVMS), concentração de nitrogênio amoniacal (N-NH3) e ácidos graxos voláteis (AGV). Foram realizados três experimentos, conduzidos no Laboratório Química Analítica de Plantas (LQAP) da Embrapa Cerrados. O meio de cultura foi preparado seguindo-se as recomendações de Theodorou et al. (1994). A mensuração dos gases produzidos foi realizada às 6 e às 24 horas após o início dos experimentos, pelo deslocamento de água medido pelo aparato de vasos comunicantes. DIVMS foi determinada às 24 h. Amostras de Brachiaria brizantha cv. Marandu e concentrado foram pesadas na relação 80:20 em sacos F57 da Ankom ® e foram usadas como tratamento controle (TC) para os experimentos 1 e 2. Para o experimento 3, somente amostras de B. brizantha cv. Marandu foram usadas como controle (TC). O delineamento foi inteiramente casualizado com cinco tratamentos e três repetições e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. No experimento 1 foi avaliado duas doses (0,3 e 0,6 mL/L de solução) de óleo essencial de alho (A3, A6), canela (C3, C6) e orégano (O3, O6) e duas doses (300 e 600 mg/L de solução) de timol (T3, T6) e resveratrol (R3, R6) em pó. Para VCH4 todos os tratamentos diferiram (P<0,05) de TC, reduzindo o volume produzido. R6 não diferiu (P>0,05) de TC para DIVMS, sendo que todos os outros tratamentos aumentaram (P<0,05) DIVMS. A relação VCH4/DIVMS foi reduzida (P<0,05) com a adição dos metabólitos. A concentração de N-NH3 não foi alterada por nenhum dos metabólitos avaliados. As concentrações dos ácidos acético, propiônico e soma AGV não foram alteradas pelo tratamento R3, tendo todos os outros reduzido (P<0,05) a concentração de ambos os ácidos, o que evidencia o efeito antimicrobiano dos óleos essenciais sobre os micro-organismos ruminais. No experimento 2 foram avaliadas as combinações entre 300 e 600 mg/L de resveratrol com 0,6 mL/L dos óleos essenciais de alho (R3A6, R6A6), canela (R3C6, R6C6) e orégano (R3O6, R6O6), e 600 mg/L de timol (R3T6, R6T6). Também foi avaliada a dose de 0,6 mL/L de todos os metabólitos sem associação com resveratrol (A6, C6, O6, T6, R6) e a menor dose de resveratrol (R3). O VCH4 e a DIVMS reduziram (P<0,05) em relação à TC para todos os tratamentos combinados ou não com o resveratrol, mas não houve efeito (P>0,05) para os tratamentos R3 e R6. O VCH4/DIVMS também foi reduzido (P<0,05) em relação à TC para todos os tratamentos. A concentração de N-NH3 foi reduzida (P<0,05) para os tratamentos R6, R6A6 e R6T6. Os tratamentos A6, C6, O6 e R3C6 aumentaram (P<0,05) a concentração de N-NH3. Não houve efeito, em relação à TC, na concentração de acetato, butirato e soma de AGV para os tratamentos combinados com o resveratrol, à exceção de R3C6, indicando que tais aditivos podem ser usados para melhorar a eficiência do uso da dieta de ruminantes com efeito tóxico sobre os micro-organismos metanogênicos. O experimento 3 avaliou o efeito de extratos de plantas do cerrado, barbatimão e sucupira, nos mesmo parâmetros citados acima. Amostras de Brachiaria brizantha foram usadas como controle (Br). As doses avaliadas foram 100, 200, 300, 400 e 600 mg/L de solução para barbatimão (B100, B200, B300, B400 e B600) e para sucupira (S100, S200, S300, S400 e S600). Para VCH4, B300, B600, S300 e S400 mg/L, diferiram (P<0,05) de Br. Nenhum tratamento teve influência na DIVMS. A relação VCH4/DIVMS aumentou (P<0,05) em 33,8% para S300. A concentração de N-NH3 aumentou (P<0,05) para S400 e S600 Em relação a concentração do AGV, B100 e S300 mg/L reduziram (P<0,05) a concentração de ácido acético, porém S400 aumentou (P<0,05) em 21% a concentração desse ácido. Os tratamentos não diferiram estatisticamente de Br para o ácido propiônico. Os tratamentos reduziram (P<0,05) a concentração de ácido butírico entre 37,6 e 76,4%. A soma de AGV também reduziu significativamente (P<0,05) para todos os tratamentos com extrato de barbatimão e sucupira, a exceção do tratamento S400. Os tratamentos com extrato de barbatimão provocaram queda na produção de CH4, porém reduziram a SAGV, o que mostra que tal extrato, nas doses avaliadas, não é recomendado para melhorar a eficiência de uso da dieta por bovinos. Os tratamentos com extrato de sucupira apresentaram variação nos resultados dos parâmetros avaliados nesse experimento. Mais estudos devem ser realizados para elucidar os efeitos desse extrato sobre os parâmetros de fermentação ruminal. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The objective of this study was to evaluate in vitro effect of plant secondary metabolites on the volume of methane (VCH4), in vitro dry matter degradability (IVDMD), volume of methane per gram of degraded dry matter (VCH4/IVDMD), ammonia concentration (N-NH3) and volatile fatty acids (VFA). The incubation medium was prepared following the recommendations of Theodorou et al. (1994). In vitro gas production was performed by the use of a simple apparatus for measuring gas production through communicating vessels and methane concentration was determined by gas chromatography. IVDMD were determined at 24 h. Samples of Brachiaria brizantha and concentrate were weighed in the ratio 80:20 into Ankom® filter bags (F57) and were used as the control treatment (TC) for experiments 1 and 2. For experiment 3 only B. brizantha was used as control (Br). In Experiment 1 it was evaluated two doses (0.3 and 0.6 mL/L solution) of cinnamon (C3, C6), garlic (A3, A6) and oregano (O3, O6) essential oils and two doses (300 and 600 mg/L solution) of, thymol (T3, T6) and resveratrol (R3, R6) powder. All treatments differed (P<0.05) from TC for VCH4, reducing the volume produced. R6 did not differ (P>0.05) for IVDMD compared to TC, but all the others treatments increased (P<0.05) IVDMD. The VCH4/IVDMD ratio was reduced (P<0.05) with the addition of the secondary metabolites. N-NH3 concentration was not altered by any of the metabolites evaluated. The concentrations of acetic, propionic and total VFA acids were not altered by treatment R3, while all others reduced (P<0.05) the concentration of both acids, which shows the antimicrobial effect of essential oils on rumen microorganisms. In experiment 2, the combinations between 300 and 600 mg/L of resveratrol with 0.6 mL/L of cinnamon (R3C6, R6C6), garlic (R3A6, R6A6) and oregano (R3O6, R6O6) essential oils and with 600 mg/L thymol (R3T6, R6T6) were evaluated. 0.6 mL/L of all metabolites without association with resveratrol (A6, C6, O6, T6, R6) and the lowest dose of resveratrol (R3) were also evaluated. The VCH4 and IVDMD decreased (P<0.05) compared to TC for all treatments combined or not with resveratrol, but there was no effect (P>0.05) for R3 and R6 treatments The VCH4/IVDMD was also reduced (P<0.05) compared to TC for all treatments. The N-NH3 concentration was reduced (P<0.05) for R6, R6A6 and R6T6 treatments. The C6, A6, O6 and R3C6 treatments increased (P<0.05) the concentration of N-NH3. Compared to TC, there was no effect in acetate, butyrate and the sum of VFA concentrations combined with resveratrol, with the exception of R3C6 treatments, indicating that such additives can be used to improve efficiency of feed utilization by ruminants, with toxic effect on the methanogenic microorganisms. Experiment 3 tested doses were 100, 200, 300, 400 and 600 mg/L of solution for barbatimão (B100, B200, B300, B400 and B600) and sucupira (S100, S200, S300, S400 and S600). Treatments B300, B600, S300 and S400 mg/L differed (P<0.05) from Br to VCH4. IVDMD was not affected. The VCH4/DIVMS ratio increased (P<0.05) in 33.8% for S300. The N-NH3 concentration increased (P<0.05) to S400 and S600. S300 and B100 reduced (P<0.05) acetic concentration, however S400 increased (P<0.05) in 21% the concentration of this acid. The treatments did not differ statistically from Br to propionic acid. The treatments reduced (P<0.05) butyric acid concentration from 37.6 to 76.4%. The sum of VFA also reduced (P<0.05) for both barbatimão and sucupira treatments, except to S400 treatment. Treatments with barbatimão extract caused decreased in CH4 production, but reduced SVFA, which shows that this extract in the doses evaluated, it is not recommended to improve the efficiency of use of the diet for cattle. Treatment with extract sucupira showed variation in the results of the parameters evaluated in this experiment. More studies should be conducted to elucidate the effects of this extract on ruminal fermentation.