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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2023.tde-14032024-103051
Document
Author
Full name
Bruno Augusto Valverde Arthur
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2023
Supervisor
Committee
Nussio, Luiz Gustavo (President)
Morais, Greiciele de
Salvati, Gustavo Gonçalves de Souza
Title in English
Performance and metabolism of ruminants fed with Bacillus licheniformis and Bacillus subtilis
Keywords in English
Alternative to antibiotics
Animal health
Fiber digestibility
Somatic cell count
Use of starch
Abstract in English
The use of antibiotics as a feed additive for animals is gradually banned due to the risk of residue accumulation in animal products and the emergence of antibiotic-resistant bacterial strains. As an alternative to meeting the desire for greater sustainability in food production, probiotics emerge. This product's action is to modify the rumen environment by stimulating the growth of microorganisms, stabilizing pH, changes in the microbiota fermentation pattern and increasing digestibility and use of nutrients, especially the microorganisms evaluated in the current work that have the characteristic of greater use of nutrients, altering rumen fermentation towards greater propionate synthesis. The objective of this work was to evaluate the effect of probiotics based on Bacillus licheniformis (1.6x109 CFU/g) and Bacillus subitilis (1.6x109 CFU/g) on animal performance, ingestive behavior and apparent digestibility in the total tract in large ruminants. For the animal performance study, sixty Holstein cows were used; these animals were blocked by milk production (21.1 ± 4.5 kg/d), days in lactation (139.93 ± 72.5 days) and live weight (536.2 ± 58.6 kg) and whether they were primiparous or multiparous. The cows received the same silage-based diet, varying only the treatment (CON calcium carbonate or PROB probiotic) that was added to each cow's diet once a day in the morning (3 g/d), together with a solution of sugar to adhere the product and increase palatability for immediate consumption of the probiotic. Eighteen male Nelore animals were used to study nutrient digestibility, fistulated in the rumen, 16 of them in frame blocks and randomized in stalls for diet consumption. Thus, 8 animals were allocated per treatment (with or without probiotic). The other two animals were used to determine the iNDF of samples from the animal performance experiment. The bulls received the same diet and were fed in the same way as the animals in the previous experiment. Data were analyzed using the PROC MIXED procedure from SAS (SAS Inst., Inc., Cary, NC) for a randomized complete block design. The statistical model included the fixed effect of treatment and the random effect of blocking. The differences occurred in the reduction in dry matter consumption of PROB animals, without changing milk production, thus increasing feed efficiency. The composition of the milk was also modified, with an increase in fat (%) for PROB animals and a tendency towards a reduction in protein (%) for them, resulting in greater protein production (kg/d), still in terms of milk characteristics, PROB animals had lower MUN (mg/dL) compared to CON. Total dry matter digestibility was higher for PROB, as well as NDF and starch digestibility, with only crude protein digestibility being lower for PROB compared to CON. Plasma glucose was higher for PROB at all times collected after the first meal (0, 1, 2, 3, 6h) with the exception of 12h where the CON treatment showed higher plasma glucose. BUN was lower at all times collected after the first meal for PROB treatment (0, 1, 2, 3, 6 and 12h). In the data collected in the nutrient digestibility work with Nelore cattle, rumen ammonia values (mg/dL) were lower for PROB at 0h after the first meal and higher for PROB at 24h after the first meal and showed a tendency to be lower at other times for PROB after the first meal (12, 48 and 72h). Rumen pH was higher for PROB at all collection times after the first meal. In conclusion, the probiotic was effective in increasing the feed efficiency of lactating animals.
Title in Portuguese
Desempenho e metabolismo de ruminantes alimentados com Bacillus licheniformis e Bacillus subtilis
Keywords in Portuguese
Alternativa aos antibióticos
Aproveitamento do amido
Contagem de células somáticas
Digestibilidade de fibra
Saúde animal
Abstract in Portuguese
O uso de antibióticos como aditivo alimentar para animais é gradualmente banido devido ao risco de acúmulo de resíduos em produtos de origem animal e ao surgimento de cepas bacterianas resistentes a antibióticos. Como alternativa a atender os anseios por maior sustentabilidade na produção de alimentos, surgem os probióticos. Este produto tem como ação modificar o ambiente ruminal através do estímulo ao crescimento de microrganismos, estabilização do pH, mudanças no padrão de fermentação da microbiota e aumento da digestibilidade e utilização de nutrientes, principalmente os microrganismos avaliados no trabalho atual que possuem como característica maior utilização de nutrientes, alterando a fermentação ruminal para uma maior síntese de propionato. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de probiótico a base de Bacillus licheniformis (1.6x109 UFC/g) e Bacillus subitilis (1.6x109 UFC/g) sobre o desempenho animal, comportamento ingestivo e digestibilidade aparente no trato total em ruminantes de grande porte. Para o estudo de desempenho animal, foram utilizadas sessenta vacas holandesas, esses animais foram blocados pela produção de leite (21,1 ± 4,5 kg/d), dias em lactação (139,93 ± 72,5 dias) e peso vivo (536,2 ± 58,6 kg) e se eram primíparas ou multíparas. As vacas receberam uma mesma dieta à base de silagem, variando apenas o tratamento (carbonato de cálcio CON ou probiótico PROB) que foi adicionado à dieta de cada vaca uma vez ao dia pela manhã (3 g/d), juntamente com uma solução de açúcar para aderir o produto e aumentar a palatabilidade para consumo imediato do probiótico. Foram utilizados para o estudo de digestibilidade dos nutrientes 18 animais nelore machos, fistulados no rúmen, 16 deles em blocos de quadro e randomizados nas baias para consumo de dieta. Assim, foram alocados 8 animais por tratamento (com ou sem probiótico). Os outros dois animais foram usados para determinar o iFDN de amostras do experimento de desempenho animal. Os touros receberam a mesma dieta e foram alimentados da mesma maneira que os animais do experimento anterior. Os dados foram analisados usando o procedimento PROC MIXED da SAS (SAS Inst., Inc., Cary, NC) para um projeto de bloco aleatório completo. O modelo estatístico incluiu o efeito fixo do tratamento e o efeito aleatório do bloqueio. As diferenças ocorreram na redução do consumo de matéria seca dos animais PROB, sem alteração na produção de leite, aumentando assim a eficiência alimentar. A composição do leite também foi modificada, com aumento de gordura (%) para os animais PROB e tendência de redução de proteína (%) para os mesmos, resultando em maior produção de proteína (kg/d), ainda em características do leite, os animais PROB apresentaram menor MUN (mg/dL) em comparação CON. A digestibilidade total da matéria seca foi maior para PROB, assim como digestibilidade de FDN e de amido, sendo apenas a digestibilidade de proteína bruta menor para o PROB em comparação ao CON. A glicose plasmática foi maior para PROB em todos os horários coletados após a primeira refeição (0, 1, 2, 3, 6h) com exceção do horário 12h onde o tratamento CON apresentou maior glicose plasmática. BUN foi menor em todos os horários coletados após a primeira refeição para o tratamento PROB (0, 1, 2, 3, 6 e 12h). Já nos dados coletados no trabalho de digestibilidade dos nutrientes com os bois Nelore os valores de amônia ruminal (mg/dL) foi menor para PROB no horário 0h após a primeira refeição e maior para PROB no horário 24h após primeira refeição e apresentou tendência em ser menor nos demais horários para PROB após primeira refeição (12, 48 e 72h). O pH ruminal foi maior para PROB em todos os horários de coleta após a primeira refeição. Como conclusão, o probiótico foi eficaz em aumentar eficiência alimentar dos animais em lactação.
 
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Publishing Date
2024-03-14
 
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