A new approach about the digestion of fibers by ruminants

The decisive role of metallic cations in the formation of supramolecular clusters involving lignin, cellulose, and hemi-cellulose and its relationship to energy losses in ruminants associated with fibrous feed resources is still not well understood. Indeed, interactions between lignin, cellulose and metallic cations generate highly stable clusters that significantly decrease the capability of cellulase to break bonds between sugar units in order to facilitate the absorption of a great quantity of cellulose, which is ingested by ruminants as forage. Furthermore, several metallic cations cannot be absorbed as a consequence of the formation of coordinated ligations with the oxygen atoms of the lignocellulosic cluster. The loss of lignocellulose-metal clusters by ruminants is responsible for a substantial waste of nutrients, which is a significant problem in animal science. Moreover, the chemical structure of these relevant supramolecular systems is poorly understood. In the present review, we discussed this topic in detail in reference to relevant literature from the chemical and animal sciences in order to analyze the perspectives associated with the improvement of nutritional absorption from feed resources by ruminants.

O papel decisivo de cátions metálicos na formação de cluster supramoleculares envolvendo lignina, celulose e hemi-celulose and sua relação a perdas energéticas em ruminantes associadas com fontes de alimentação fibrosas não é ainda bem compreendida. De fato, interações entre lignina, celulose e cátions metálicos geram clusters altamente estáveis diminuem significativamente a capacidade da celulase quebrar ligações entre unidades sacarídicas com o objetivo de facilitar a absorção de uma grande quantidade de celulose, a qual é ingerida por ruminantes na forma de forragem. Além disso, diversos cátions metálicos não podem ser absorvidos como uma conseqüência da formação de ligações coordenadas com os átomos de oxigênio do cluster lignocelulósico. A perda de clusters lignocelulósico-metálicos por ruminantes é responsável por um substancial desperdício de nutrientes, o que é um problema significativo em zootecnia. Ademais, a estrutura química destes relevantes sistemas supramoleculares é pobremente compreendida. No presente artigo, nós discutimos esse tópico em detalhes, em concordância com relevante literatura química e zootécnica, objetivando analisar as perspectivas relacionadas com a melhoria com a absorção nutricional a partir de fontes alimentares por ruminantes.

INTAKE, DIGESTIBILITY AND PLASMA UREA NITROGEN IN HEIFERS FED SUPPLEMENTS WITH DIFFERENT RUMINAL UNDEGRADABLE PROTEIN LEVELS / CONSUMO, DIGESTIBILIDADE E N-URÉICO PLASMÁTICO EM NOVILHAS RECEBENDO SUPLEMENTOS COM DIFERENTES NÍVEIS DE PROTEÍNA NÃO-DEGRADÁVEL NO RÚMEN

The effects of supplements with different levels (high, medium, low) of ruminal undegradable protein (RUP) by Brown-Swiss heifers grazing Brachiaria brizantha cv. Marandu on the intake, digestibility and plasma N-urea concentrations were evaluated. The experiment lasted 90 days, divided in three periods of 30 days, corresponding to May, June and July 2000. Fifteen purebred Brown Swiss heifers (five by treatment), averaging 19.7 months and 394 kg live weight (LW), were used. The pasture availability was monitored to maintain offer of 6% LW, in green dry matter (GDM). The dry matter (DM) availability, GDM and leaf:stem ratio were evaluated. The heifers were fed 2.5 kg/head/day of concentrate supplement, offered twice a day (8 a.m. and 4 p.m.). Extrusa was collected in oesophagus fistulated animals. Indigestible neutral detergent fiber (NDF) in the feeds and feces was used to determine the intake and digestibility. There were no effects of supplements on the pasture, however there were differences among periods, because, as dry season progressed, the forage availability decreased and leaf/stem ratio and senescent material proportion increased. There was no effect of treatments on forage intake or forage + supplement. DM, organic matter (OM) and CP digestibility, and total digestible nutrients (TDN) content were lower for the diets with high RUP content. It was observed interaction

Avaliaram-se os efeitos de suplementos com diferentes níveis (alto, médio e baixo) de proteína não-degradável no rúmen (PNDR) para novilhas Pardo-Suíças em Brachiaria brizantha (cv. Marandu) sobre o consumo, a digestibilidade e as concentrações de N-uréico plasmático. O experimento teve a duração de noventa dias, divididos em três períodos iguais, correspondendo aos meses de maio, junho e julho de 2000. Utilizaram-se quinze novilhas (cinco por tratamento), com média de 19,7 meses e 394 kg de peso vivo (PV). A disponibilidade da pastagem foi monitorada para manter a oferta de 6% do PV, em matéria seca verde (MSV). Avaliaram-se a disponibilidade de matéria seca (MS) e a relação folha/colmo. As novilhas consumiram 2,5 kg/cab/dia de suplemento, duas vezes ao dia (às 8 e 16 horas). Foi coletada extrusa em animais fistulados no esôfago. Avaliou-se a fibra em detergente neutro (FDN) indigerível nos alimentos e nas fezes,para determinação do consumo e da digestibilidade. Não houve efeitos dos suplementos sobre a pastagem, porém registraram-se diferenças entre períodos, pois, com o avanço da estação seca, decaiu a disponibilidade de forragem e elevaram-se a relação folha/colmo e a proporção de material senescente. Não houve efeito dos tratamentos sobre o consumo de forragem ou de forragem mais suplemento. A digestibilidade da MS, MO e proteína bruta (PB) e o teor de nutrientes digestíve

Intake, digestibility and plasma urea nitrogen in heifers fed supplements with different ruminal undegradable protein levels / Consumo, digestibilidade e n-uréico plasmático em novilhas recebendo suplementos com diferentes níveis de proteína não-degradável no rúmen

The effects of supplements with different levels (high, medium, low) of ruminal undegradable protein (RUP) by Brown-Swiss heifers grazing Brachiaria brizantha cv. Marandu on the intake, digestibility and plasma N-urea concentrations were evaluated. The experiment lasted 90 days, divided in three periods of 30 days, corresponding to May, June and July 2000. Fifteen purebred Brown Swiss heifers (five by treatment), averaging 19.7 months and 394 kg live weight (LW), were used. The pasture availability was monitored to maintain offer of 6% LW, in green dry matter (GDM). The dry matter (DM) availability, GDM and leaf:stem ratio were evaluated. The heifers were fed 2.5 kg/head/day of concentrate supplement, offered twice a day (8 a.m. and 4 p.m.). Extrusa was collected in oesophagus fistulated animals. Indigestible neutral detergent fiber (NDF) in the feeds and feces was used to determine the intake and digestibility. There were no effects of supplements on the pasture, however there were differences among periods, because, as dry season progressed, the forage availability decreased and leaf/stem ratio and senescent material proportion increased. There was no effect of treatments on forage intake or forage + supplement. DM, organic matter (OM) and CP digestibility, and total digestible nutrients (TDN) content were lower for the diets with high RUP content. It was observed interaction

Avaliaram-se os efeitos de suplementos com diferentes níveis (alto, médio e baixo) de proteína não-degradável no rúmen (PNDR) para novilhas Pardo-Suíças em Brachiaria brizantha (cv. Marandu) sobre o consumo, a digestibilidade e as concentrações de N-uréico plasmático. O experimento teve a duração de noventa dias, divididos em três períodos iguais, correspondendo aos meses de maio, junho e julho de 2000. Utilizaram-se quinze novilhas (cinco por tratamento), com média de 19,7 meses e 394 kg de peso vivo (PV). A disponibilidade da pastagem foi monitorada para manter a oferta de 6% do PV, em matéria seca verde (MSV). Avaliaram-se a disponibilidade de matéria seca (MS) e a relação folha/colmo. As novilhas consumiram 2,5 kg/cab/dia de suplemento, duas vezes ao dia (às 8 e 16 horas). Foi coletada extrusa em animais fistulados no esôfago. Avaliou-se a fibra em detergente neutro (FDN) indigerível nos alimentos e nas fezes,para determinação do consumo e da digestibilidade. Não houve efeitos dos suplementos sobre a pastagem, porém registraram-se diferenças entre períodos, pois, com o avanço da estação seca, decaiu a disponibilidade de forragem e elevaram-se a relação folha/colmo e a proporção de material senescente. Não houve efeito dos tratamentos sobre o consumo de forragem ou de forragem mais suplemento. A digestibilidade da MS, MO e proteína bruta (PB) e o teor de nutrientes digestíve

Variação anual da composição bromatológica de duas forrageiras cultivadas nas baixadas litorâneas do Estado do Rio de Janeiro, Brasil

Chemical analyses of grasses from three farms located in the coastal lowland region of Rio de Janeiro were made. Elephant-grass (Pennisetum purpureum) used as chopped fresh forage and in rotational grazing, and the limpo-grass (Hemarthria altissima), were sampled monthly. The values of dry matter (DM), crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF), lignin (LIG) and the carbohydrate and nitrogen fractions were compared throughout the year. There were effects of the season on the grass and between grasses in a season of the year. Crude protein ranged from 37,2g kg-1 of DM in the elephant-grass from the daily cut forage system to 131,5g kg-1 of DM in the rotational grazing system. The limpo-grass showed values that ranged from 69,8g kg-1 of DM to 99,7g kg-1 of DM. The values of NDF varied between 702,9 and 811,6g kg-1 of DM through the year, and the lowest means were obtained from the rotational grazing system of the elephant-grass. The daily chopped elephant-grass gave the highest values of lignin (55,3 to 81,3g kg-1 of DM ). The non fibrous carbohydrate fraction (A+B1) ranged from 20,9 to 85,5g kg-1 of DM. The fibrous fraction, containing fractions B2 and C, presented means between 673,6 and 794,5g kg-1 of DM. The limpo-grass showed the highest values of the B2 fraction, and the lowest values of fraction C, during the year. The values of fraction C of elephant-grass from the two systems of exploration ranged between 126,1 and 135,3g kg-1 of DM, and 149,2 and 177,7g kg-1 of DM, while the limpo-grass ranged from 84,0 to 107,8g kg-1 of DM. The nitrogen fractions varied between seasons and between species and types of exploration. Fractions ranged from 9,8 to 36,4g kg-1 DM (A), 0,73 to 12,6g kg-1 of DM (B1), 11,1 to 44,1g kg-1 of DM (B2), 2,2 to 34,5g kg-1 of DM (B3) and from 6,7 to 12,8g kg-1 of DM (C).

Análises de matéria seca (MS), proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), lignina (LIG), frações de carboidratos e de compostos nitrogenados foram realizadas em capins provenientes de três propriedades rurais da região das baixadas litorâneas do Estado do Rio de Janeiro. Amostras do capim hemártria (HEM) (Hemarthria altissima) e do capim elefante (Pennisetum purpureum), utilizado como capineira (CEC) e sob pastejo rotacionado (CEP) foram coletadas mensalmente, ao longo das estações do ano agrícola de 1997 e 1998. Foram observados efeitos da estação do ano sobre a forrageira e entre forrageiras dentro de uma estação do ano. A quantidade de PB variou de 37,2g kg-1 de MS no CEC a 131,5g kg-1 de MS no CEP. O capim hemártria apresentou valores de PB que variaram de 69,8g kg-1 de MS no verão à 99,7g kg-1 de MS no inverno. A quantidade de FDN variou de 702,9 até 811,6 g kg-1 de MS ao longo do ano; os valores mais baixos foram verificados no CEP. Os valores de lignina no CEC foram os maiores entre os capins (55,3 a 81,3g kg-1 de MS). A fração de carboidratos não estruturais variou de 20,9 a 85,5g kg-1 de MS. A quantidade de FDNcp variou de 673,6 até 794,5g kg-1 de MS. O capim hemártria teve os maiores valores da fração B2 e os menores valores da fração C de carboidratos durante todo o ano. Os valores da fração C de carboidratos variaram de 126,2 a 135,3g kg-1 de MS para o CEP, 149,2 a 177,7g kg-1 de MS para o CEC e 84,0 a 107,8g kg-1 de MS para o capim hemártria. As frações nitrogenadas A, B1, B2, B3 e C tiveram valores entre 9,8 e 36,4; 0,73 e 12,6; 11,1 e 44,1; 2,2 e 34,5 e 6,7 e 12,8g kg-1 de MS, respectivamente.

Variação anual da composição bromatológica de duas forrageiras cultivadas nas baixadas litorâneas do Estado do Rio de Janeiro, Brasil

Chemical analyses of grasses from three farms located in the coastal lowland region of Rio de Janeiro were made. Elephant-grass (Pennisetum purpureum) used as chopped fresh forage and in rotational grazing, and the limpo-grass (Hemarthria altissima), were sampled monthly. The values of dry matter (DM), crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF), lignin (LIG) and the carbohydrate and nitrogen fractions were compared throughout the year. There were effects of the season on the grass and between grasses in a season of the year. Crude protein ranged from 37,2g kg-1 of DM in the elephant-grass from the daily cut forage system to 131,5g kg-1 of DM in the rotational grazing system. The limpo-grass showed values that ranged from 69,8g kg-1 of DM to 99,7g kg-1 of DM. The values of NDF varied between 702,9 and 811,6g kg-1 of DM through the year, and the lowest means were obtained from the rotational grazing system of the elephant-grass. The daily chopped elephant-grass gave the highest values of lignin (55,3 to 81,3g kg-1 of DM ). The non fibrous carbohydrate fraction (A+B1) ranged from 20,9 to 85,5g kg-1 of DM. The fibrous fraction, containing fractions B2 and C, presented means between 673,6 and 794,5g kg-1 of DM. The limpo-grass showed the highest values of the B2 fraction, and the lowest values of fraction C, during the year. The values of fraction C of elephant-grass from the two systems of exploration ranged between 126,1 and 135,3g kg-1 of DM, and 149,2 and 177,7g kg-1 of DM, while the limpo-grass ranged from 84,0 to 107,8g kg-1 of DM. The nitrogen fractions varied between seasons and between species and types of exploration. Fractions ranged from 9,8 to 36,4g kg-1 DM (A), 0,73 to 12,6g kg-1 of DM (B1), 11,1 to 44,1g kg-1 of DM (B2), 2,2 to 34,5g kg-1 of DM (B3) and from 6,7 to 12,8g kg-1 of DM (C).

Análises de matéria seca (MS), proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), lignina (LIG), frações de carboidratos e de compostos nitrogenados foram realizadas em capins provenientes de três propriedades rurais da região das baixadas litorâneas do Estado do Rio de Janeiro. Amostras do capim hemártria (HEM) (Hemarthria altissima) e do capim elefante (Pennisetum purpureum), utilizado como capineira (CEC) e sob pastejo rotacionado (CEP) foram coletadas mensalmente, ao longo das estações do ano agrícola de 1997 e 1998. Foram observados efeitos da estação do ano sobre a forrageira e entre forrageiras dentro de uma estação do ano. A quantidade de PB variou de 37,2g kg-1 de MS no CEC a 131,5g kg-1 de MS no CEP. O capim hemártria apresentou valores de PB que variaram de 69,8g kg-1 de MS no verão à 99,7g kg-1 de MS no inverno. A quantidade de FDN variou de 702,9 até 811,6 g kg-1 de MS ao longo do ano; os valores mais baixos foram verificados no CEP. Os valores de lignina no CEC foram os maiores entre os capins (55,3 a 81,3g kg-1 de MS). A fração de carboidratos não estruturais variou de 20,9 a 85,5g kg-1 de MS. A quantidade de FDNcp variou de 673,6 até 794,5g kg-1 de MS. O capim hemártria teve os maiores valores da fração B2 e os menores valores da fração C de carboidratos durante todo o ano. Os valores da fração C de carboidratos variaram de 126,2 a 135,3g kg-1 de MS para o CEP, 149,2 a 177,7g kg-1 de MS para o CEC e 84,0 a 107,8g kg-1 de MS para o capim hemártria. As frações nitrogenadas A, B1, B2, B3 e C tiveram valores entre 9,8 e 36,4; 0,73 e 12,6; 11,1 e 44,1; 2,2 e 34,5 e 6,7 e 12,8g kg-1 de MS, respectivamente.