Visceral metabolism and efficiency of energy use by ruminants

The visceral system (liver and portal-drained viscera) represents an interface between diet and the animal, and it acts as the main site of regulation of nutrients that are used for maintenance, growth, lactation, reproduction, and physical activities of animals. However the functions carried out by visceral organs have, however, a significant energetic cost and are influenced by a variety of factors, such as the level of feed intake and diet composition, among others. As a result, variable quantities of substances are metabolized by them and, thus, the pattern and the quantity of nutrients available to the peripheral tissues can be quite different from those absorbed at the intestinal lumen. Probably, the major source of variation in the efficiency of utilization of metabolizable energy among feeds is associated mainly with visceral metabolism and it is unlikely that the ratio ketogenic/glucogenic of absorbed substances has determinant effect under physiological conditions.

O sistema visceral (fígado e vísceras drenadas pela veia porta) representa uma interface entre a dieta e o animal e atua como o principal local de regulação dos nutrientes utilizados para a manutenção, crescimento, lactação, reprodução e atividades físicas dos animais. Contudo, as funções desenvolvidas por estes órgãos têm um custo energético significativo e são influenciadas por uma série de fatores, como o nível de consumo de alimento e a composição da dieta, entre outros. Como resultado, uma quantidade variável de substâncias são metabolizadas por eles e, deste modo, o padrão e a quantidade de nutrientes disponível aos tecidos periféricos pode ser amplamente diferente daquele absorvido do lúmen intestinal. Provavelmente a maior parte da variação na eficiência de utilização da energia metabolizável entre os alimentos está associada com o metabolismo visceral e é improvável que a relação entre as substâncias cetogênicas/glicogênicas absorvidas tenha um efeito determinante em condições fisiológicas.

Visceral metabolism and efficiency of energy use by ruminants

The visceral system (liver and portal-drained viscera) represents an interface between diet and the animal, and it acts as the main site of regulation of nutrients that are used for maintenance, growth, lactation, reproduction, and physical activities of animals. However the functions carried out by visceral organs have, however, a significant energetic cost and are influenced by a variety of factors, such as the level of feed intake and diet composition, among others. As a result, variable quantities of substances are metabolized by them and, thus, the pattern and the quantity of nutrients available to the peripheral tissues can be quite different from those absorbed at the intestinal lumen. Probably, the major source of variation in the efficiency of utilization of metabolizable energy among feeds is associated mainly with visceral metabolism and it is unlikely that the ratio ketogenic/glucogenic of absorbed substances has determinant effect under physiological conditions.

O sistema visceral (fígado e vísceras drenadas pela veia porta) representa uma interface entre a dieta e o animal e atua como o principal local de regulação dos nutrientes utilizados para a manutenção, crescimento, lactação, reprodução e atividades físicas dos animais. Contudo, as funções desenvolvidas por estes órgãos têm um custo energético significativo e são influenciadas por uma série de fatores, como o nível de consumo de alimento e a composição da dieta, entre outros. Como resultado, uma quantidade variável de substâncias são metabolizadas por eles e, deste modo, o padrão e a quantidade de nutrientes disponível aos tecidos periféricos pode ser amplamente diferente daquele absorvido do lúmen intestinal. Provavelmente a maior parte da variação na eficiência de utilização da energia metabolizável entre os alimentos está associada com o metabolismo visceral e é improvável que a relação entre as substâncias cetogênicas/glicogênicas absorvidas tenha um efeito determinante em condições fisiológicas.

Energia e sustentabilidade em agroecossistemas

Food production systems presenfly practiced in Brazil anã m lhe worid are being subjected to questioning due to several factors, such as those associated to energy use. The objective of this review is to show some data about source and efficiency of energy use in animal and plant production and, moreover, about distribution ofits use in lhe wortd, relating this aspects to lhe sustainability of predominam food systems in the wortd and in Brazil. The main energy source presentty used in the productive process and in the ove rall food chain is derivedfrom petroleum, which worid reserves are limüed and estimated to exhaust around the middie ofthe next century. Moreover, the use of most part of the energy, and consequentiy most offood in the worid is produced and consumed by a small population in afew regions of the Northem Hemisphere. Finally, intensive production systems of animais and plants are more productive, but, on the other hand, are less efficient in te mis of energy use as comparta to less intensive systems. In Brazil, the greater part of plant and animal production come from intensive production systems and, moreover, plant systems are predominanfly of commercial and/or industrial character, m detrimental of alimentary systems. Thus, due to the great dependence of externai inputs, which are energy-expensive and exhaustíble. and to the food dependence and insecurity in Brcail, it is possible to consider Brazilian agroecosystems as fragile and unsustainable, needing a short temi revaluation as to public policies for this sector as well as to research objectives.

Os sistemas de produção de alimentos atualmente predominantes no país e no mundo têm sido frequentemente questionados em função de vários faiares, destacando-se entre eles, aqueles associados ao uso da energia. O objetivo desta revisão é apresentar alguns dados sobre a origem e eficiência da utilização de energia na produção animal e vegetal, assim como sobre a distribuição do seu uso no mundo, relacionando estes aspectos com a sustentabilidade dos sistemas alimentares predominantes no mundo e no Brasil. A principal fonte de energia atualmente utilizada, mundialmente, no processo produtivo e na cadeia alimentar total é derivada do petróleo, cujas reservas mundiais são limitadas e com estimativas de esgotamento até meados do próximo século. Além disso, a utilização da maior parte da energia e. conseqüentemente, a produção e consumo da maior parle dos alimentos no mundo é feita por uma minoria da população existente em algumas poucas regiões do Hemisfério Norte. Finalmente, os sistemas intensivos de produção animal e vegetal são mais produtivos mas, de outra parte, são energeticamente mais ineficientes que sistemas menos intensivos. No Brasil, a maior parte da produção agropecuária deriva de sistemas intensivos de produção e, além disso, os cultivos são, predomi nantemente, de natureza comercial e/ou industrial, em detrimento dos cultivos alimentares. Dessa maneira, por um lado, face à grande dependência por insumos externos, energeticamente onerosos e esgotáveis e, por outro, face à dependência e inseguridade alimentar do país, pode-se considerar que os agroecossistemas brasileiros são frágeis e insustentáveis, necessitando serem reavaliados num curto prazo, tanto em relação às políticas públicas para o setor como também em relação ao direcionamento da pesquisa.

Energia e sustentabilidade em agroecossistemas

Food production systems presenfly practiced in Brazil anã m lhe worid are being subjected to questioning due to several factors, such as those associated to energy use. The objective of this review is to show some data about source and efficiency of energy use in animal and plant production and, moreover, about distribution ofits use in lhe wortd, relating this aspects to lhe sustainability of predominam food systems in the wortd and in Brazil. The main energy source presentty used in the productive process and in the ove rall food chain is derivedfrom petroleum, which worid reserves are limüed and estimated to exhaust around the middie ofthe next century. Moreover, the use of most part of the energy, and consequentiy most offood in the worid is produced and consumed by a small population in afew regions of the Northem Hemisphere. Finally, intensive production systems of animais and plants are more productive, but, on the other hand, are less efficient in te mis of energy use as comparta to less intensive systems. In Brazil, the greater part of plant and animal production come from intensive production systems and, moreover, plant systems are predominanfly of commercial and/or industrial character, m detrimental of alimentary systems. Thus, due to the great dependence of externai inputs, which are energy-expensive and exhaustíble. and to the food dependence and insecurity in Brcail, it is possible to consider Brazilian agroecosystems as fragile and unsustainable, needing a short temi revaluation as to public policies for this sector as well as to research objectives.

Os sistemas de produção de alimentos atualmente predominantes no país e no mundo têm sido frequentemente questionados em função de vários faiares, destacando-se entre eles, aqueles associados ao uso da energia. O objetivo desta revisão é apresentar alguns dados sobre a origem e eficiência da utilização de energia na produção animal e vegetal, assim como sobre a distribuição do seu uso no mundo, relacionando estes aspectos com a sustentabilidade dos sistemas alimentares predominantes no mundo e no Brasil. A principal fonte de energia atualmente utilizada, mundialmente, no processo produtivo e na cadeia alimentar total é derivada do petróleo, cujas reservas mundiais são limitadas e com estimativas de esgotamento até meados do próximo século. Além disso, a utilização da maior parte da energia e. conseqüentemente, a produção e consumo da maior parle dos alimentos no mundo é feita por uma minoria da população existente em algumas poucas regiões do Hemisfério Norte. Finalmente, os sistemas intensivos de produção animal e vegetal são mais produtivos mas, de outra parte, são energeticamente mais ineficientes que sistemas menos intensivos. No Brasil, a maior parte da produção agropecuária deriva de sistemas intensivos de produção e, além disso, os cultivos são, predomi nantemente, de natureza comercial e/ou industrial, em detrimento dos cultivos alimentares. Dessa maneira, por um lado, face à grande dependência por insumos externos, energeticamente onerosos e esgotáveis e, por outro, face à dependência e inseguridade alimentar do país, pode-se considerar que os agroecossistemas brasileiros são frágeis e insustentáveis, necessitando serem reavaliados num curto prazo, tanto em relação às políticas públicas para o setor como também em relação ao direcionamento da pesquisa.

Local e extensão da digestão em terneiros desmamados alimentados "Ad Libitum" com dietas ricas em concentrado contendo diferentes fontes de proteína suplementar

Nine weaned Holstein calves (139 ± 2.4kg) fitted with duodenal cannulas were used in a completly ramdomized design to study the effects of supplemental protein sources (2% of urea or 10% of meat meal) of high concentrate diets (corn and soybean meal) on site and extent of digestion of feed, in ad libitum feeding conditions. The forage:concentrate ratio was 30:70. The ruminal and total digestibility of dry matter, organic matter and nitrogen, as well as microbial and feed residual nitrogen duodenal flow, and the microbial protein synthesis efficiency were similar for both treatments (P>0.10). The ruminal digestibility of starch was also similar, but total digestibility was lower for urea treatment (P 0.10). However, this is probably due more to the limited capacity of ruminants to digest starch in the intestines than to an effect of the protein supplement. The use of urea or meat meal, as supplemental protein sources for corn and soybean meal based diets, formulated to supply the growth requirements of calves fed ad libitum, did not affect the digestion process.Thus, the choise of the protein supplement do not depend on nutritionals reasons.

Foram utilizados nove terneiros da raça Holandesa (139 ± 2,4kg), fistulados no duodeno, em um delineamento experimental completamente casualizado para estudar o efeito da suplementação com diferentes fontes protéicas (2% de uréia ou 10% de farinha de carne na dieta total) de dietas ricas em concentrado (milho e farelo de soja) sobre o local e extensão da digestão do alimento, em condições de consumo ad libitum. A relação volumoso:concentrado das dietas foi de 30:70. A digestibilidade ruminal e total da matéria seca, matéria orgânica e nitrogênio, assim como o fluxo duodenal de nitrogênio microbiano e residual do alimento, e a eficiência da síntese protéica microbiana foram semelhantes nos dois tratamentos (P>0,10). A digestibilidade ruminal do amido também foi semelhante, mas a digestibilidade total foi menor no tratamento com uréia (P 0,10). No entanto, é provável que isso seja devido mais a limitações dos ruminantes em digerir amido no intestino delgado do que a uma influência do suplemento protéico. O uso de uréia ou de farinha de carne, como fontes de proteína suplementar de dietas à base de milho e farelo de soja, balanceadas para suprir a demanda de crescimento de terneiros jovens e fornecidas ad libitum, não influencia significativamente o processo de digestão nestes animais. Deste modo, a escolha por um outro suplemento depende mais de outros critérios do que dos nutricionais.

Local e extensão da digestão em terneiros desmamados alimentados "Ad Libitum" com dietas ricas em concentrado contendo diferentes fontes de proteína suplementar

Nine weaned Holstein calves (139 ± 2.4kg) fitted with duodenal cannulas were used in a completly ramdomized design to study the effects of supplemental protein sources (2% of urea or 10% of meat meal) of high concentrate diets (corn and soybean meal) on site and extent of digestion of feed, in ad libitum feeding conditions. The forage:concentrate ratio was 30:70. The ruminal and total digestibility of dry matter, organic matter and nitrogen, as well as microbial and feed residual nitrogen duodenal flow, and the microbial protein synthesis efficiency were similar for both treatments (P>0.10). The ruminal digestibility of starch was also similar, but total digestibility was lower for urea treatment (P 0.10). However, this is probably due more to the limited capacity of ruminants to digest starch in the intestines than to an effect of the protein supplement. The use of urea or meat meal, as supplemental protein sources for corn and soybean meal based diets, formulated to supply the growth requirements of calves fed ad libitum, did not affect the digestion process.Thus, the choise of the protein supplement do not depend on nutritionals reasons.

Foram utilizados nove terneiros da raça Holandesa (139 ± 2,4kg), fistulados no duodeno, em um delineamento experimental completamente casualizado para estudar o efeito da suplementação com diferentes fontes protéicas (2% de uréia ou 10% de farinha de carne na dieta total) de dietas ricas em concentrado (milho e farelo de soja) sobre o local e extensão da digestão do alimento, em condições de consumo ad libitum. A relação volumoso:concentrado das dietas foi de 30:70. A digestibilidade ruminal e total da matéria seca, matéria orgânica e nitrogênio, assim como o fluxo duodenal de nitrogênio microbiano e residual do alimento, e a eficiência da síntese protéica microbiana foram semelhantes nos dois tratamentos (P>0,10). A digestibilidade ruminal do amido também foi semelhante, mas a digestibilidade total foi menor no tratamento com uréia (P 0,10). No entanto, é provável que isso seja devido mais a limitações dos ruminantes em digerir amido no intestino delgado do que a uma influência do suplemento protéico. O uso de uréia ou de farinha de carne, como fontes de proteína suplementar de dietas à base de milho e farelo de soja, balanceadas para suprir a demanda de crescimento de terneiros jovens e fornecidas ad libitum, não influencia significativamente o processo de digestão nestes animais. Deste modo, a escolha por um outro suplemento depende mais de outros critérios do que dos nutricionais.

Caracterização de método laboratorial específico para volumosos tratados com álcalis

The specific method for alkali-treated roughages described by LAU & VAN SOEST (1981) was evaluated, using wheat straw and in vitro digestibility (DIVMO) as reference method, aiming the characterization of its attributes. The estimated phenolic compounds dissociated during the alkali treatment (ABS-REF), titrable groups (GT) and residual lignin that remained in the cell wall after chemical treatment (ABS-TIT) showed, in this sequence, decreasing repeatability. The precision of the GT and ABS-TIT measurements with treated straw (NaOH 4%) were lower than with untreated straw, and results obtained in different batches can exhibit significant differences. The accuracy estimates of ABS-REF and GT measurements, obtained by correlation analysis between the values of 0 to 4 % NaOH treated straw and DIVMO, were high, rABS-REF = 0.96 (P 0.01) and rGT = -0.83 (P 0.01), and were reduced when the values obtained with urea treated straw was introduced in the analysis. The ABS-TIT values showed high imprecision and no significant relationship was found between them and DIVMO. GT measurements can be used to screen straws before alkali-treatments and, together with ABS-REF measurements, to predict straw-treated digestibility.

O método específico para volumosos tratados com álcalis, descrito por LAU & VAN SOEST (1981), foi avaliado, com palha de trigo, para caracterizar seus atributos, utilizando-se a digestibilidade in vitro (DIVMO) como método referência. As estimativas de compostos fenólicos dissociados pelo tratamento com álcali (ABS-REF), de grupos tituláveis (GT) e de lignina residual associada à parede celular de materiais tratados (ABS-TIT) apresentaram, nesta ordem, repetibilidade decrescente. A precisão das medidas de GT e de ABS-TIT é mais baixa para palha tratada (NaOH 4%) em relação à não tratada, e resultados obtidos em diferentes corridas laboratoriais podem diferir significativamente. As estimativas da exatidão das medidas de ABS-REF e GT, dada pela correlação entre seus valores e os de DIVMO obtidos com palha tratada com 0 a 4% de NaOH, foram altas, rABS-REF = 0,96 (P 0,01) e rGT = -0,83 (P 0,01), sendo reduzidas quando analisada em conjunto, palha tratada com uréia. Os resultados de ABS-TIT apresentaram alta imprecisão e não foram correlacionados com a DIVMO. Medidas de GT podem ser usadas para a seleçâo de palhas a serem submetidas a tratamentos com álcalis, e junto com medidas de ABS-REF, para estimar a digestibilidade de palhas tratadas.

Caracterização de método laboratorial específico para volumosos tratados com álcalis

The specific method for alkali-treated roughages described by LAU & VAN SOEST (1981) was evaluated, using wheat straw and in vitro digestibility (DIVMO) as reference method, aiming the characterization of its attributes. The estimated phenolic compounds dissociated during the alkali treatment (ABS-REF), titrable groups (GT) and residual lignin that remained in the cell wall after chemical treatment (ABS-TIT) showed, in this sequence, decreasing repeatability. The precision of the GT and ABS-TIT measurements with treated straw (NaOH 4%) were lower than with untreated straw, and results obtained in different batches can exhibit significant differences. The accuracy estimates of ABS-REF and GT measurements, obtained by correlation analysis between the values of 0 to 4 % NaOH treated straw and DIVMO, were high, rABS-REF = 0.96 (P 0.01) and rGT = -0.83 (P 0.01), and were reduced when the values obtained with urea treated straw was introduced in the analysis. The ABS-TIT values showed high imprecision and no significant relationship was found between them and DIVMO. GT measurements can be used to screen straws before alkali-treatments and, together with ABS-REF measurements, to predict straw-treated digestibility.

O método específico para volumosos tratados com álcalis, descrito por LAU & VAN SOEST (1981), foi avaliado, com palha de trigo, para caracterizar seus atributos, utilizando-se a digestibilidade in vitro (DIVMO) como método referência. As estimativas de compostos fenólicos dissociados pelo tratamento com álcali (ABS-REF), de grupos tituláveis (GT) e de lignina residual associada à parede celular de materiais tratados (ABS-TIT) apresentaram, nesta ordem, repetibilidade decrescente. A precisão das medidas de GT e de ABS-TIT é mais baixa para palha tratada (NaOH 4%) em relação à não tratada, e resultados obtidos em diferentes corridas laboratoriais podem diferir significativamente. As estimativas da exatidão das medidas de ABS-REF e GT, dada pela correlação entre seus valores e os de DIVMO obtidos com palha tratada com 0 a 4% de NaOH, foram altas, rABS-REF = 0,96 (P 0,01) e rGT = -0,83 (P 0,01), sendo reduzidas quando analisada em conjunto, palha tratada com uréia. Os resultados de ABS-TIT apresentaram alta imprecisão e não foram correlacionados com a DIVMO. Medidas de GT podem ser usadas para a seleçâo de palhas a serem submetidas a tratamentos com álcalis, e junto com medidas de ABS-REF, para estimar a digestibilidade de palhas tratadas.