Biodegradação do bagaço de cana-de-açúcar por microrganismos ruminais de caprinos e ovinos / Biodegradation of sugarcane bagasse by ruminal microorganisms from sheep or goats

RESUMO

No presente estudo objetivou-se avaliar a degradação do bagaço de cana-de-açúcar (BCA) integral (BIN) ou hidrolisado (BH) pela microbiota ruminal de caprinos e ovinos de raças naturalizadas do Nordeste brasileiro e o potencial desses animais como fontes de microrganismos e/ou enzimas celulolíticas para degradação da fibra do BCA. Para hidrólise do BCA foi utilizada uma solução de NaOH a 50%, 30% na matéria seca (MS). Foram determinadas as concentrações de MS, proteína bruta (PB), cinzas (CZ), fibra detergente neutro (FDN), fibra detergente ácido (FDA), celulose (Cel), hemicelulose (Hcel) e lignina (Lig). A degradação in situ da FDN do BH foi determinada pela incubação ruminal em sacos de náilon nos tempos: 0, 6, 24 e 96 horas. A técnica de duas etapas preconizada por Tilley e Terry foi utilizada para determinar a digestibilidade in vitro da MS (DIVMS). Foi coletado conteúdo ruminal dos animais quatro horas após a infusão de 100g de BIN via fístula ruminal para a separação de microrganismos associados às fases líquida e sólida, utilizando filtragem e extração com tampão fosfato de sódio 50 mM e pH 6,9, respectivamente. A fração sólida foi submetida ao cultivo in vitro com o substrato BIN, por 96 horas, para determinação da taxa de degradação da MS, FDN e atividade celulolítica. O pH foi determinado nos tempos de cultivo de 24, 48 e 96 horas. O pré-tratamento com NaOH aumentou a DIVMS (P<0,05). Não houve efeito de espécie sobre a DIVMS (P>0,05). A inclusão de NaOH aumentou a degradação in situ da FDN, apresentando os ovinos menor tempo de colonização (TC). Houve solubilização da Hcel, da Cel e da Lig no BCA pré-tratado com NaOH. A atividade celulolítica se concentrou na fração sólida independente da espécie doadora do inóculo, sendo observado crescimento microbiano no cultivo in vitro do BIN a partir dessa fração. O pH aumentou com o tempo de cultivo in vitro. Microrganismos ruminais de caprinos e ovinos naturalizados do Nordeste brasileiro colonizaram e degradaram o BIN e BH. O NaOH pode ser utilizado no pré-tratamento alcalino do BCA.

ABSTRACT

The purpose of this study was to evaluate the biodegradation of sugar cane bagasse (SCB), whole (WB) or hydrolyzed (HB) by ruminal microorganisms from Brazilian naturalized goat and sheep breeds, and the animals' potential as a source of microorganisms and/or cellulolytic enzymes for the biodegradation of SCB fiber. SCB hydrolysis was performed using 50% sodium hydroxide solution on 30% of dry matter (DM). The concentrations of DM, crude protein (CP), ether extract (EE), ash, neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF), cellulose (Cel), hemicellulose (Hcel) and lignin (Lig) were determined in the WB and HB. For the in situ biodegradation of NDF, the HB was placed in nylon bags and incubated in rumen for 0, 6, 24 and 96 hours. The two-step technique recommended by Tilley and Terry was used to determine the in vitro digestibility of DM (IVDDM). Four hours after infusion of WB (100 g) through the ruminal fistula, the rumen content was collected from the animals and the microorganisms associated with the liquid and solid phases were separated, the former by filtration and the latter by extraction with 50 mM sodium phosphate buffer, pH 6.9. The solid fraction was subjected to in vitro culture with WB substrate for 96 hours to determine the biodegradation rate of DM, NDF and cellulolytic activity. The pH was measured after culture times of 24, 48 and 96 hours. Pretreatment with NaOH increased the IVDDM (P <0.05). No species effect on the IVDDM was detected (P> 0.05). The addition of NaOH increased the in situ biodegradation rate of NDF, with sheep showing a lower lag time (LT). There was a solubilization of Hcel, Cel and Lig in SCB pretreated with NaOH. Cellulolytic activity was higher in the solid phase, irrespective of the inoculum source, and microbial growth was observed in in vitro cultures using microorganisms from the solid phase and WB as substrate. The pH of the in vitro culture increased over time. Ruminal microorganisms from Brazilian naturalized goat and sheep breeds successfully colonized and biodegraded both WB and HB. Sodium hydroxide proved useful as an alkaline pretreatment for SCB.