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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2024.tde-18032024-102319
Documento
Autor
Nome completo
Larissa Maniero Nazato
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2024
Orientador
Banca examinadora
Nussio, Luiz Gustavo (Presidente)
Morais, Greiciele de
Sousa, Dannylo Oliveira de
Título em inglês
Whole-plant corn silage treated with Azospiriullum sp., Bradyrhizobium sp. or Bacillus sp. compared with commercial inoculants
Palavras-chave em inglês
Aditive
Aerobic stability
Silage
Yeast
Resumo em inglês
Investigating non-traditional microorganisms utilized in agricultural contexts for diverse productive and health-related objectives, and their adaptability to a silage setting, offers a route to advance conservation technologies in silage production. Therefore, two trials were conducted to evaluate the fermentation patterns in corn silages treated Bacillus sp., Azospirillum sp., and Bradyrhizobium sp., in contrast to control silages or those treated with commercially available inoculants containing homo or heterolactic Lentilactobacillus strains. In Phase 1, the harvested forage was divided into seven parts for each of the seven treatments in Experiment 1 and eight parts for each of the eight treatments in Experiment 2. Each part was subdivided into four piles and treated separately with the inoculant to create four replicates for each treatment. From each pile, two silos of 20 liters were produced (each designated for a specific opening time of 45 days or 90 days), and 3 mini-bags of approximately 500g each were prepared to study the silage acidification dynamics over time (6,12 and 24 hours). The silos were labeled R1 to R4, and the mini-bags R1 to R3. For Phase 2, the harvest forage was divided in the same way, but into eight parts for each of the eight treatments. Each part was subdivided into three piles and treated separately with the inoculant to create three replicates for each treatment. From each pile, two silos of 20 liters were produced (each designated for a specific opening time of 45 days or 90 days), and three mini-bags. The silos were labeled R1 to R3, and the mini-bags R1 to R3. The chemical composition, fermentation characteristics, chromatography, microbial count and aerobic stability were analyzed. Data were analyzed using the MIXED procedure of SAS and the Tukey-Kramer significance test (P<0.05) was applied for Treatment, Time, and Treatment*Time interaction. In this experiment, in the first 6 hours, the control has the highest pH and the strains resemble LP and LB treatments, the last one with the lowest value. Chemical composition, fermentation characteristics and chromatography, microbial count, and aerobic stability were analyzed. In phase 1, the experiment was conducted over two days, designated as Experiment 1 and Experiment 2. In Experiment 1 were utilized the Azospirillum brasiliense (ABV5, ABV6) and Bradyrhizobium elkanii semia (BV36, BV27) and in Experiment 2, the Bacillus subitilis (BV02, BV09, BV30, BV31) and Bacillus sp. (BV26) and in both experiments, the inoculants were compared with a control treatment (CONT) and with Lactiplantibacillus plantarum (LP) and Lentilactobacillus buchneri (LB). In Experiment 1, after 45 days of storage, the LB treatment showed the highest pH compared to the other treatments (3.85 vs 3.70% DM). The same pattern was observed after 90 days of storage, with ABV5, ABV6, BV36, and BV37 also exhibiting similarly high pH concentrations. Among the bacterial populations, the LB treatment revealed the highest count for LAB (8.20 vs. 6.10 log cfu.g-1), followed by LP (7.29 vs. 6.25 log cfu.g-1). The Bradyrhizobium and Azospiriullum treatments did not differ from the control treatment for other fermentation characteristics and aerobic stability. In Experiment 2, lactic acid (LA) contents demonstrated an interaction between additives and storage time. When considering time within additives, all treatments exhibited an increase in LA contents, except for LB treatment which remained unchanged. Examining additives within time, at 90 days, new strains BV09 and BV26 had the highest contents, with BV02, BV30, BV31, and LP displaying similarities to them, as well as to the Control treatment, and LB treatment had the lowest content. The LEV displayed a decline in the count when considering the impact of time (4.04 to 3.44 log cfu.g-1). The LP treatment yielded the highest count (5.03 vs 3.55 log cfu.g-1), while the lowest was observed in the LB treatment (<2.00 vs 3.99 log cfu.g-1). The remaining treatments exhibited similarities to the Control. Regarding ethanol, a significant interaction was observed (P value < 0.001). Considering time within additives, Control and LP exhibited an increase, while the other treatments remained consistent. Analyzing additives within time, at 45 days, LP displayed the highest content (0.68 vs. 0.11 % of DM correction), with the others being lower and similar among themselves. At 90 days, LP again showed the highest content, followed by Control, while BV09 and BV30 exhibited the lowest contents. The aerobic stability increased from 45 days to 90 days (38.5 vs. 49.0 hours). Among the additives, LB exhibited the longest duration (64.4 vs. 40.7 hours), followed by LP (50.8 vs. 42.7 hours). BV09, BV26, and BV30 showed similarity in stability to LP and Control treatments. However, BV02 and BV31 were only comparable to the control, which demonstrated the lowest aerobic stability. The aerobic stability of the silages did not differ from the control treatment; however, the Bacillus strains showed promise in controlling yeast metabolism. In phase 2, the harvested forage was treated with Bacillus sp. inoculants (BV02, BV09, BV26, BV30, and BV31) and commercial lactobacillus-based inoculants (Lentilactobacillus buchneri LB and Lactiplantibacillus plantarum LP). For LA variable, the additives treatments showed differences only inside 12h and the highest contents were found for LP (0.29 vs. 0.87 % of MScorr). For 90d of storage, the treatments BV02, BV09, BV26 and BV30 had the highest values for LA (5.09, 4.94, 5.19, 5.05 vs. 2.58 % of DMcorr, respectively). The growth of BAL was favored because the Bacillus trial counts were greater than 4 log cfu/g for the treatments. Strains BV02 (166h) and BV30 (174h) had similar aerobic stability as LB treatment (216h), and strain BV09 (140h) presented longer aerobic stability than the Control (70.3h). LB treatment in 45 days of storage presented the highest acetic acid contents (1.08 % of DMcorr) and bacillus treatment had the same behavior as the control, except by BV31 equalized as LP. For 90 days of storage, BV09 was statistically equal to LB treatment (0.8 vs 1.08 % DM Corr) but the other bacillus treatments had similar values as the Control and LP. LB treatment had the highest quantities of propionic acid (0,1% DMcorr) and LP, the lowest (0.009% DM). The other treatments had intermediate contents but the bacillus rehearsals that showed similar aerobic stability as LB, such as BV02, BV09, and BV30 demonstrated high quantities of this acid (0.04, 0.06, and 0.01% DMcorr, respectively). The silages produced under inoculation with Bacillus strains integrated desirable quality fermentation characteristics and aerobic deterioration control.
Título em português
Inoculação de silagem de milho planta inteira com Azospiriullum sp., Bradyrhizobium sp. ou Bacillus sp. comparada com inoculação de aditivos biológicos comerciais
Palavras-chave em português
Aditivo
Estabilidade aeróbica
Levedura
Silagem
Resumo em português
Investigar microorganismos não tradicionais utilizados em contextos agrícolas para diversos objetivos produtivos e relacionados à saúde, bem como sua adaptabilidade a ambientes de ensilagem, oferece uma rota para avançar as tecnologias de conservação na produção de silagem. Portanto, dois experimentos foram conduzidos para avaliar os padrões de fermentação em silagens de milho tratadas com Bacillus sp., Azospirillum sp. e Bradyrhizobium sp., em contraste com silagens controle ou aquelas tratadas com inoculantes comercialmente disponíveis, contendo cepas de Lentilactobacillus homo ou heterolácticas. Na Fase 1, a forragem colhida foi dividida em sete partes para cada um dos sete tratamentos no Experimento 1 e em oito partes para cada um dos oito tratamentos no Experimento 2. Cada parte foi subdividida em quatro pilhas e tratada separadamente com o inoculante para criar quatro replicatas para cada tratamento. De cada pilha, foram produzidos dois silos de 20 litros cada (cada um designado para um tempo específico de abertura de 45 dias ou 90 dias), e três mini bags de aproximadamente 500g cada foram preparados para estudar a dinâmica de acidificação da silagem ao longo do tempo (6, 12 e 24 horas). Os silos foram rotulados de R1 a R4, e os mini sacos de R1 a R3. Para a Fase 2, a forragem colhida foi dividida da mesma forma, mas em oito partes para cada um dos oito tratamentos. Cada parte foi subdividida em três pilhas e tratada separadamente com o inoculante para criar três replicatas para cada tratamento. De cada pilha, foram produzidos dois silos de 20 litros cada (cada um designado para um tempo específico de abertura de 45 dias ou 90 dias), e três mini bags. Os silos foram rotulados de R1 a R3, e os mini sacos de R1 a R3. A composição química, características de fermentação, cromatografia, contagem microbiana e estabilidade aeróbica foram analisadas. Os dados foram analisados usando o procedimento MIXED do SAS e o teste de significância de Tukey-Kramer (P<0,05) foi aplicado para Tratamento, Tempo e Interação Tratamento*Tempo. A composição química, características de fermentação e cromatografia, contagem microbiana e estabilidade aeróbica foram analisadas. Na fase 1, o experimento foi conduzido ao longo de dois dias, designados como Experimento 1 e Experimento 2. No Experimento 1, foram utilizados Azospirillum brasiliense (ABV5, ABV6) e Bradyrhizobium elkanii semia (BV36, BV27), e no Experimento 2, Bacillus subtilis (BV02, BV09, BV30, BV31) e Bacillus sp. (BV26). Em ambos os experimentos, os inoculantes foram comparados com um tratamento de controle (CON) e com as Lactiplantibacillus plantarum (LP) e Lentilactobacillus buchneri (LB). No Experimento 1, após 45 dias de armazenamento, o tratamento LB apresentou o maior pH em comparação com os outros tratamentos (3,85 vs 3,70% MS). O mesmo padrão foi observado após 90 dias de armazenamento, com ABV5, ABV6, BV36 e BV37 também exibindo concentrações de pH elevadas de forma semelhante. Entre as populações bacterianas, o tratamento LB revelou a contagem mais alta para LAB (8,20 vs. 6,10 log cfu.g-1), seguido por LP (7,29 vs. 6,25 log cfu.g-1). Os tratamentos de Bradyrhizobium e Azospirillum não diferiram do tratamento de controle para outras características de fermentação e estabilidade aeróbica. No Experimento 2, os conteúdos de ácido lático (AL) demonstraram uma interação entre aditivos e tempo de armazenamento. Ao considerar o tempo dentro dos aditivos, todos os tratamentos apresentaram um aumento nos conteúdos de AL, exceto o tratamento LB, que permaneceu inalterado. Ao examinar os aditivos dentro do tempo, aos 90 dias, as novas cepas BV09 e BV26 tiveram os maiores conteúdos, com BV02, BV30, BV31 e LP apresentando semelhanças com eles, assim como o tratamento de Controle, e o tratamento LB teve o menor conteúdo. O LEV apresentou uma queda na contagem ao considerar o impacto do tempo (4,04 para 3,44 log cfu.g-1). O tratamento LP produziu a contagem mais alta (5,03 vs 3,55 log cfu.g-1), enquanto a mais baixa foi observada no tratamento LB (<2,00 vs 3,99 log cfu.g-1). Os tratamentos restantes apresentaram semelhanças com o Controle. Em relação ao etanol, uma interação significativa foi observada (valor de P <0,001). Ao considerar o tempo dentro dos aditivos, Controle e LP apresentaram aumento, enquanto os outros tratamentos permaneceram consistentes. Ao analisar os aditivos dentro do tempo, aos 45 dias, LP apresentou o maior conteúdo (0,68 vs 0,11 % de correção de MS), com os outros sendo mais baixos e semelhantes entre si. Aos 90 dias, LP novamente mostrou o maior conteúdo, seguido pelo Controle, enquanto BV09 e BV30 exibiram os menores conteúdos. A estabilidade aeróbica aumentou de 45 dias para 90 dias (38,5 vs 49,0 horas). Entre os aditivos, LB apresentou a maior duração (64,4 vs 40,7 horas), seguido por LP (50,8 vs 42,7 horas). BV09, BV26 e BV30 mostraram similaridade na estabilidade em relação aos tratamentos LP e Controle. No entanto, BV02 e BV31 foram apenas comparáveis ao controle, que demonstrou a menor estabilidade aeróbica. A estabilidade aeróbica das silagens não diferiu do tratamento de controle; no entanto, as cepas de Bacillus mostraram promessa no controle do metabolismo de leveduras. Na fase 2, a forragem colhida foi tratada com inoculantes de Bacillus sp. (BV02, BV09, BV26, BV30 e BV31) e inoculantes comerciais à base de lactobacilos (Lentilactobacillus buchneri, LB e Lactiplantibacillus plantarum, LP). Para a variável de AL, os tratamentos com aditivos mostraram diferenças apenas dentro de 12h e os maiores conteúdos foram encontrados para LP (0,29 vs 0,87% de correção de MS). Para 90 dias de armazenamento, os tratamentos BV02, BV09, BV26 e BV30 tiveram os maiores valores de AL (5,09, 4,94, 5,19, 5,05 vs 2,58% de correção de DM, respectivamente). O crescimento de BAL foi favorecido porque as contagens dos ensaios de bacilos foram superiores a 4 log cfu/g para os tratamentos. As cepas BV02 (166h) e BV30 (174h) tiveram estabilidade aeróbica semelhante ao tratamento LB (216h), e a cepa BV09 (140h) apresentou maior estabilidade aeróbica do que o Controle (70,3h). O tratamento LB, aos 45 dias de armazenamento, apresentou os maiores conteúdos de ácido acético (1,08% de correção de DM), e o tratamento de bacilos teve o mesmo comportamento que o controle, exceto BV31, igualado a LP. Para 90 dias de armazenamento, BV09 foi estatisticamente igual ao tratamento LB (0,8 vs 1,08% de correção de DM), mas os outros tratamentos de bacilos tiveram valores semelhantes ao Controle e LP. O tratamento LB teve as maiores quantidades de ácido propiônico (0,1% de correção de DM) e LP, as menores (0,009% de DM). Os outros tratamentos tiveram teores intermediários, mas os ensaios de bacilos que mostraram estabilidade aeróbica semelhante ao LB, como BV02, BV09 e BV30, demonstraram altas quantidades deste ácido (0,04, 0,06 e 0,01% de correção de DM, respectivamente). As silagens produzidas sob inoculação com cepas de Bacillus integraram características de fermentação de qualidade desejável e controle da deterioração aeróbica.
 
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Data de Publicação
2024-03-18
 
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