Impact of different levels of low-fat dried distillers grains in finishing diets on performance, nutrient intake and digestibility, in situ degradability and on protein and energy intake and retention and estimation of protein and energy requirements of young Nellore bulls

Abstract

This study was developed in two experiments, one with performance animals and the other with cannulated animals. Each of the two experiments originated two chapters of this thesis, totaling four chapters. In the first chapter, the effect of including low-fat dried distillers grains (DDG) on young Nellore bulls performance, nutritional parameters and nitrogen metabolism was evaluated. Thirty-five Nellore cattle were randomly divided into four diets: without DDG (D0) or with the inclusion of DDG at 150 g/kg (D150), 300 g/kg (D300), or 450 g/kg (D450). The evaluation period lasted 126 days and three periods of collection of feces and urine were carried out. Final body weight (P = 0.099) and average daily gain (P = 0.097) tended to decrease linearly; the digestibility of dry matter (DM, P < 0.001), organic matter (OM, P < 0.001), ether extract (EE, P < 0.001) and non-fiber carbohydrates (NFC, P < 0.001), and intakes of total digestible nutrients (TDN, P < 0.001) decreased linearly. The increase in crude protein intake (CP, P < 0.001) did not result in an increase in the amount of nitrogen retained (N, P = 0.540). In the second chapter, the effect of including low-fat DDG in finishing diets on protein and energy intake and retention and to estimate the protein and energy requirement of young Nellore bulls was evaluated. Thirty-five animals were used: baseline (n = 4), maintenance (n = 4), and ad libitum intake (n = 27). Ad libitum animals were divided into four groups: diets with the inclusion of DDG at the levels of 0, 150, 300 and 450 g/kg (DM basis). At the end of the experiment all animals were slaughtered. There was a linear reduction with increasing DDG levels in the TDN (P = 0.008), metabolizable energy (ME) intake (P < 0.010), in total retained energy (P = 0.065), and in heat production (P < 0.065). Metabolizable protein (MP) intake increased linearly (P < 0.010), but retained protein did not differ (P = 0.499). Daily net energy and ME requirement for maintenance was 75.9 and 122 kcal/kg 0.75 EBW, respectively. Daily MP for maintenance was 3.6 g/kg 0.75 shrunk body weight. In the third chapter it was evaluated the effect of including levels of low-fat DDG in high-concentrate diets on intake and digestibility. Four rumen-cannulated Nellore cattle received four dietary treatments in a 4×4 Latin square experimental design. Treatments included diets without DDG (D0) and varying inclusion levels of DDG at 150 g/kg (D150), 300 g/kg (D300), and 450 g/kg (D450). Four periods of total feces and urine collection were performed to estimate nutrient intake and digestibility and estimate nitrogen balance. Collections of omasum digesta were used to estimate ruminal degradability. The ruminal emptying technique was performed to estimate the ruminal rates of ingestion, passage, and digestion (kd). The inclusion of DDG reduced the intake of TDN (P < 0.010), DM (P = 0.020), OM (P = 0.020), NFC (P < 0.010) and EE (P = 0.060). The intake of neutral detergent fiber (NDF) increased linearly (P < 0.01), whereas CP had a quadratic pattern (P = 0.020). The total digestibility in kg/d of DM (P < 0.010), OM (P < 0.010), NFC (P < 0.010) and EE (P = 0.020) decreased linearly. The total digestibility in kg/d of the NDF increased linearly (P < 0.010) and the CP had a quadratic pattern (P = 0.010). The kd of DM (P = 0.010), OM (P < 0.010) decreased linearly and NDF increased linearly (P < 0.010). The amount of N retained did not change (P = 0.720), but the intake of MP increased (P = 0.03). And in the fourth chapter, it was evaluated ruminal in situ degradation of diets containing different levels of DDG replacing soybean meal, urea and corn and the effect of these diets on in situ ruminal degradation of DDG, and to propose alternative methods to estimate in vivo digestibility of diets. Four rumen-cannulated Nellore bulls were used in a 4×4 Latin square design, for both in situ incubation and in vivo digestibility. We evaluated the following treatments: diet without DDG (D0) or containing 150 (D150), 300 (D300), or 450 g/kg (D450) of inclusion. For in situ evaluation, DDG was incubated in all animals, and diets only in those fed with the same diet that would be incubated. To estimate in vivo digestibility, three days of total feces collection were performed in each period. Data was analysed in PROC MIXED, PROC NLIN and PROC REG of SAS (version 9.4, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). There was no effect of diet on the in situ degradation parameters of the DDG (P > 0.050). However, for the diets, the readily soluble fraction (parameter "a") (P < 0.010), and the rate constant for degradation (parameter kd) of the potentially degradable fraction in the rumen (parameter “b”) (P = 0.050) of DM, decreased linearly. On the other hand, the parameter "b" (P < 0.01) and kd rate (P = 0.03) of NDF of the diets increased linearly. The in situ incubation time to estimate the in vivo DM digestibility ranged from 27.2-h to 37.7-h. For the NDF, the time was 60-h for all diets. In addition, to estimate the in vivo digestibility of DM (DMD), and the residual NDF (RNDF) of diets, two equations were suggested for each one: DMD = 804.8 - 0.092 × level, and DMD = 658 + 0.468 × a; RNDF = 393.9 - 0.138 × level, and RNDF = 874.3 - (0.602 × b) - (0.805 × I) + (1,662 × kd), where I = indigestible NDF. Therefore, the inclusion of low-fat DDG in finishing diets reduces performance, nutrient digestibility and energy intake. Keywords: Dried distillers grains. Finishing diet. Nellore.

Este estudo foi desenvolvido em dois experimentos, um com animais em desempenho e outro com animais canulados. Cada um dos dois experimentos originou dois capítulos desta tese, totalizando quatro capítulos. No primeiro capítulo, avaliou-se o efeito da inclusão de grãos secos de destilaria com baixo teor de gordura (DDG) sobre o desempenho, parâmetros nutricionais e metabolismo de nitrogênio de bovinos Nelore machos não-castrados superprecoces. Trinta e cinco bovinos Nelore foram divididos aleatoriamente em quatro dietas: sem DDG (D0) ou com inclusão de DDG a 150 g/kg (D150), 300 g/kg (D300) ou 450 g/kg (D450) . O período de avaliação durou 126 dias e foram realizados três períodos de coleta de fezes e urina. O peso corporal final (P=0,099) e o ganho médio diário (P = 0,097) tenderam a diminuir linearmente; a digestibilidade da matéria seca (MS, P < 0,001), matéria orgânica (MO, P < 0,001), extrato etéreo (EE, P<0,001) e carboidratos não fibrosos (CNF, P < 0,001), e os consumos de nutrientes digestíveis totais (NDT, P < 0,001) diminuíram linearmente. O aumento da ingestão de proteína bruta (PB, P < 0,001) não resultou em aumento da quantidade de nitrogênio retido (N, P = 0,540). No segundo capítulo, avaliou-se o efeito da inclusão de DDG em dietas de terminação sobre a ingestão e retenção de proteína e energia e estimou-se a exigência de proteína e energia de bovinos Nelore machos não-castrados superprecoces. .Trinta e cinco animais foram utilizados: referência (n = 4), manutenção (n = 4) e ingestão ad libitum (n = 27). Os animais ad libitum foram divididos em quatro grupos: dietas com inclusão de DDG nos níveis de 0, 150, 300 e 450 g/kg (base MS). Ao final do experimento todos os animais foram abatidos. Com o aumento dos níveis de DDG na dieta, houve redução linear no consumo de NDT (P = 0,008), consumo de energia metabolizável (EM) (P < 0,010), na energia total retida (P = 0,065) e na produção de calor (P < 0,065). A ingestão de proteína metabolizável (PM) aumentou linearmente (P < 0,010), mas a proteína retida não diferiu (P = 0,499). A exigência de energia líquida e a exigência de EM para mantença foram de 75,9 e 122 kcal/kg 0,75 PCV, respectivamente. A exigência de PM diária para manutenção foi de 3,6 g/kg 0,75 do peso corporal em jejum. No terceiro capítulo avaliou-se o efeito da inclusão de DDG em dietas de alto concentrado sobre o consumo e a digestibilidade dos nutrientes. Quatro bovinos Nelore canulados no rúmen receberam quatro tratamentos dietéticos em um delineamento experimental tipo quadrado latino 4×4. Os tratamentos incluíram dietas sem DDG (D0) e níveis variados de inclusão de DDG em 150 g/kg (D150), 300 g/kg (D300) e 450 g/kg (D450). Foram realizados quatro períodos de coleta total de fezes e urina para estimar a ingestão e digestibilidade dos nutrientes e estimar o balanço de nitrogênio. Coletas de digesta omasal foram usadas para estimar a degradabilidade ruminal. A técnica de esvaziamento ruminal foi realizada para estimar as taxas ruminais de ingestão, passagem e digestão (kd). A inclusão de DDG reduziu o consumo de NDT (P < 0,01), MS (P = 0,02), MO (P = 0,02), CNF ( P < 0,01) e EE (P = 0,06). A ingestão de fibra em detergente neutro (FDN) aumentou linearmente (P < 0,01), enquanto a PB apresentou padrão quadrático (P = 0,02). A digestibilidade total em kg/d de MS (P < 0,01), MO (P < 0,01), NFC (P < 0,01) e EE (P = 0,02) decresceram linearmente. A digestibilidade total em kg/d da FDN aumentou linearmente (P < 0,01) e a PB apresentou padrão quadrático (P = 0,01). O kd de MS (P = 0,01), MO (P < 0,01) diminuiu linearmente e o da FDN aumentou linearmente (P < 0,01). A quantidade de N retida não se alterou (P = 0,72), mas a ingestão de proteína metabolizável aumentou (P = 0,03). E no quarto capítulo, avaliou-se a degradação ruminal in situ de dietas contendo diferentes níveis de DDG em substituição ao farelo de soja, uréia e milho e o efeito dessas dietas na degradação ruminal in situ do DDG, e foram propostos métodos alternativos para estimar a digestibilidade in vivo de dietas. Quatro touros Nelore canulados no rúmen foram utilizados em delineamento quadrado latino 4×4, tanto para incubação in situ quanto para digestibilidade in vivo. Foram avaliados os seguintes tratamentos: dieta sem DDG (D0) ou contendo 150 (D150), 300 (D300) ou 450 g/kg (D450) de inclusão. Para avaliação in situ, o DDG foi incubado em todos os animais, e as dietas apenas naqueles alimentados com a mesma dieta que seria incubada. Para estimar a digestibilidade in vivo, foram realizados três dias de coleta total de fezes em cada período. Os dados foram analisados em PROC MIXED, PROC NLIN e PROC REG do SAS (versão 9.4, SAS Institute Inc., Cary, NC, EUA). Não houve efeito da dieta sobre os parâmetros de degradação in situ do DDG (P > 0,05). No entanto, para as dietas, a fração prontamente solúvel (parâmetro "a") (P < 0,01), e a constante de velocidade para degradação (parâmetro kd) da fração potencialmente degradável no rúmen (parâmetro "b") (P = 0,05) de MS, diminuiu linearmente. Por outro lado, o parâmetro "b" (P < 0,01) e a taxa kd (P = 0,03) da FDN das dietas aumentaram linearmente. O tempo de incubação in situ para estimar a digestibilidade da MS in vivo variou de 27,2 horas a 37,7 horas. Para a FDN, o tempo foi de 60 horas para todas as dietas. Além disso, para estimar a digestibilidade in vivo da MS (DMS) e o resíduo de FDN (RFDN) das dietas, foram sugeridas duas equações para cada uma: DMS = 804,8 - 0,092 × nível (DDG), e DMS = 658 + 0,468 × a; RFDN = 393,9 - 0,138 × nível (DDG), e RFDN = 874,3 - (0,602 × b) - (0,805 × I) + (1.662 × kd), onde I = FDN indigestível. Portanto, a inclusão de DDG com baixo teor de gordura nas dietas de terminação reduz o desempenho, a digestibilidade dos nutrientes e o consumo de energia. Palavras-chave: Grãos secos de destilaria. Dietas de terminação. Nelore.