Obtenção e identificação de grânulos de polihidroxialcanoatos (PHA) presentes em biomassa de um reator descontínuo sequencial (SBR) com tratamento de águas residuais

As implicações ambientais dos plásticos convencionais, produzidos através de combustíveis fósseis, não permitem a sua utilização de forma sustentável pela sociedade devido aos seus problemas de degradabilidade e à sua dependência de matérias-primas não renováveis. Surgem então os polihidroxialcanoatos (PHA) como uma alternativa ambientalmente sustentável, já que conseguem reproduzir grande parte das aplicações dos plásticos ditos normais, tendo as grandes vantagens de serem biodegradáveis e produzidos a partir de uma fonte de carbono renovável. Mais recentemente, de forma a tornar a produção do PHA mais sustentável, tem-se desenvolvido o conceito de associar a produção destes polímeros ao tratamento de efluentes líquidos através do processo de lamas ativadas. Apesar destas vantagens todo o processo que envolve a produção do PHA é ainda dispendioso. Esta dissertação insere-se na estratégia de tentar minorar esses custos. Uma das formas de o fazer será na otimização de técnicas de quantificação do PHA em culturas mistas. Neste trabalho o principal objetivo reside na avaliação da capacidade da metodologia de análise de imagem, acoplada a microscopia de fluorescência, como método de quantificação de PHA. Pretende-se também explorar a produção de PHA a partir da simulação de um sistema de tratamento de águas residuais implementado num reator descontínuo sequencial (SBR) em regimes cíclicos de feast/famine, aliando assim a função de tratamento de efluentes líquidos com a produção de um produto de valor acrescentado como é o PHA. Deste modo, foi montada uma instalação com um sistema de lamas ativadas num SBR cujo principal objetivo era produzir PHA. Este objetivo de produzir PHA através do regime de alimentação dinâmica aeróbia com uma alimentação com acetato como fonte de carbono, e sem controlo do pH foi conseguido, atingindo-se um máximo de concentração mássica de 0,37 mg PHA/mg SST e de concentração volumétrica de 1785 mg PHA/L. Em relação à capacidade de tratamento, comprovou-se a adequabilidade do sistema utilizado para a remoção da carga orgânica devido a uma elevada captação de nutrientes do afluente pela biomassa. Foram encontradas algumas limitações na metodologia de análise de imagem ao nível da transformação da bidimensionalidade da área projetada dos grânulos de PHA nas imagens para a sua tridimensionalidade real, na gama de concentração de PHA na qual a metodologia é válida e na amostragem relativamente curta. Contudo, foi possível comprovar a potencialidade deste método obtendo-se um R2 de 0,80 para o modelo de previsão da concentração mássica de PHA. Deste modo, pode-se concluir que esta é uma metodologia promissora para quantificar PHA em amostras de licor misto.

The effect of different levels of dietary crude protein on urea metabolism of rusa deer (Cervus timorensis)

Two experiments were conducted to measure urea recycling and rumen flow dynamics in young rusa deer fed low (LP) or high (HP) protein diets. Pool size and flux rate of labelled urea. into and out of the blood pool were measured using single intravenous (i.v.) injection solutions containing [C-14] - and [N-15]-urea. A curve peeling technique was used to fit the enrichment of N-15 or specific radioactivity (SRA) of C-14 to exponential equations. Body urea-N pool size was significantly greater (P < 0.05) when a HP, compared to a LP diet, was fed. Urea space, expressed as a percent of live weight, total flux rate of urea through the blood pool and the irreversible loss of urea was similar for both diets. The mean (+/- S.E.M.) concentration of plasma urea-N was greater when animals were fed the HP diet compared to the LP diet (2 1.1 +/- 0.3 versus 14.4 +/- 1.4 mg/100 ml, respectively). Voluntary feed intake and digestibility of dietary components were also measured. Daily dry matter intakes were not affected by the crude protein (CP) content of the diet, although apparent DM digestibility was significantly greater for HP diet fed in both experiments. An intraruminal infusion of CrEDTA was used to determine rumen flow dynamics. Ruminal mean retention time, relative net outflow rate of water and passage rate constant (k(w)) were significantly greater (P < 0.05) when the HP diet was fed compared to the LP diet. The extent of urea metabolism and flux rates of urea between the blood and secondary pools appear similar to those previously reported for other ruminants fed diets contrasting in CP content. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Vitamines B, éléments clés de l'efficacité métabolique : Effets de la nature de la diète sur les apports

Les travaux sur la nutrition en vitamines B des ruminants montrent des résultats très variés sur les quantités de ces nutriments disponibles pour l’animal selon la nature de la ration. Ces divergences sont dues à des changements des populations microbiennes dans le rumen, causées par les facteurs physico-chimiques de la ration. Une amélioration de la compréhension des effets de la nature de la diète sur la synthèse et l’utilisation des vitamines B dans le rumen pourrait aider à identifier les conditions sous lesquelles une supplémentation en ces vitamines serait bénéfique pour la vache. Le but de ce travail de thèse est donc d’améliorer la compréhension des effets de l’espèce fourragère, de la maturité et de la longueur des particules de fourrage sur les apports en vitamines B chez la vache laitière. Pour évaluer chacune de ces variables, les concentrations de thiamine, riboflavine, niacine, vitamine B6, folates et vitamine B12 ont été mesurées dans les échantillons d’aliments et de digesta duodénal recueillis lors de trois projets réalisés à l’Université du Michigan par l’équipe du Dr. M. Allen. Dans la première étude, l’effet de l’espèce fourragère des ensilages a été évalué au cours de deux expériences similaires durant lesquelles les vaches recevaient une diète à base d’ensilage de luzerne ou de dactyle. Les diètes à base de luzerne ont été associées à une augmentation de la dégradation de la thiamine et de la vitamine B6 dans le rumen par rapport aux diètes à base d’ensilage de dactyle. La deuxième étude visait à évaluer les effets de la maturité des plantes lors de la mise en silo sur les quantités de vitamines B disponibles pour la vache; les deux expériences se différenciaient par l’espèce fourragère étudiée, soit la luzerne ou le dactyle. Une récolte à un stade de maturité plus élevé a augmenté les flux duodénaux de thiamine, de niacine et de folates lorsque les vaches recevaient des diètes à base d’ensilage de luzerne mais n’a diminué que le flux duodénal de riboflavine chez les animaux recevant des diètes à base d’ensilage de dactyle. La troisième étude a comparé les effets de la longueur de coupe (10 vs. 19 mm) d’ensilages de luzerne et de dactyle sur le devenir des vitamines B dans le système digestif de la vache laitière. Cette étude a permis de constater qu’une augmentation du temps de séchage au champ diminuait les concentrations de vitamines B dans les ensilages. Cependant, la taille des particules des ensilages de luzerne et de dactyle n’a pas affecté les quantités des vitamines B arrivant au duodénum des vaches. En général, les résultats de ces études montrent qu’il existe une corrélation négative entre la synthèse de riboflavine, de niacine et de vitamine B6 et leur ingestion, suggérant une possible régulation de la quantité de ces vitamines B par les microorganismes du rumen. De plus, l’ingestion d’amidon et d’azote a été corrélée positivement avec la synthèse de thiamine, de folates et de vitamine B12, et négativement avec la synthèse de niacine. Ces corrélations suggèrent que les microorganismes qui utilisent préférentiellement l’amidon jouent un rôle majeur pour la synthèse ou la dégradation de ces vitamines. De plus, la présence d’une quantité suffisante d’azote semble avoir un impact majeur sur ces processus. La suite de ces travaux devrait viser la modélisation de ces données afin de mieux appréhender la physiologie de la digestion de ces vitamines et permettre la création de modèles mathématiques capables de prédire les quantités de vitamines disponibles pour les vaches. Ces modèles permettront, lorsqu’intégrés aux logiciels de formulation de ration, d’élaborer une diète plus précise, ce qui améliorera la santé du troupeau et la performance laitière et augmentera les profits du producteur.

Responses to various protein and energy supplements by steers fed low-quality tropical hay. 1. Comparison of response surfaces for young steers

Response curves were established for different supplements, offered at intakes ranging from 0 to 20 g/kg liveweight (W).day to young Bos indicus crossbred steers fed low-quality Rhodes grass (Chloris gayana) hay ad libitum in two pen experiments. Supplements included protein meals of varying rumen-degradability (cottonseed meal (CSM) or fishmeal), as well as ‘energy sources’ comprising grains of high and low ruminal starch degradability (barley and sorghum) and a highly fermentable sugar source (molasses), with all diets adjusted for rumen-degradable nitrogen and mineral content. Unsupplemented steers gained 0.08 and 0.15 kg/day, in Experiments 1 and 2, respectively. Growth of steers increased linearly with intake of ‘energy source’ supplements in increasing order of molasses, sorghum and barley (all differences P < 0.05). Steer growth rate also increased linearly with fishmeal, albeit over a narrow intake range (0–4.1 g/kg W.day), whereas the response with CSM was asymptotic, showing a steep response at low intake before levelling at ~1.2 kg/day. All supplement types were associated with a linear reduction in hay intake by the steers (energy substitution) where the reduction was greater (P < 0.05) for barley and molasses (not different) than for sorghum (P < 0.05), and for fishmeal compared with CSM (P < 0.05). In concurrent metabolism studies with the same rations, organic matter digestibility of the total ration (561–578 g/kg DM, unsupplemented) was increased linearly by barley and molasses (both P < 0.05) but was unaffected by CSM and sorghum supplements. The efficiency of microbial protein synthesis in steers increased linearly, from 91 g microbial crude protein/kg digestible organic matter (unsupplemented), in both molasses and CSM-supplemented steers, with the trend for a higher response to molasses (P = 0.05), and appeared most closely related to digestible organic matter intake. The response curves from these studies provide the practical framework upon which to formulate rations for cattle grazing low-quality forages.

Aditivos químicos e biológicos na ensilagem de cana-de-açúcar: 1. composição química das silagens, ingestão, digestibilidade e comportamento ingestivo

Avaliou-se o efeito da inclusão de aditivos na ensilagem de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) sobre a composição químico-bromatológica das silagens, o comportamento ingestivo, o consumo voluntário e a digestibilidade em bovinos de corte. Utilizaram-se cinco novilhos da raça Nelore providos de cânula ruminal, alocados em delineamento quadrado latino 5 ´ 5 e alimentados com dietas com 65% de volumoso na MS. Foram avaliadas cinco silagens (base úmida): controle - cana-de-açúcar sem aditivos; uréia - cana-de-açúcar + 0,5% uréia; benzoato - cana-de-açúcar + 0,1% de benzoato de sódio; LP - cana-de-açúcar inoculada com Lactobacillus plantarum (1 ´ 10(6) ufc/g MV); LB - cana-de-açúcar inoculada com L. buchneri (3,6 ´ 10(5) ufc/g forragem). A forragem foi armazenada em silos do tipo poço por 90 dias antes do fornecimento aos animais. A composição químico-bromatológica da cana-de-açúcar foi alterada após a ensilagem, em relação à cana-de-açúcar original, com redução no teor de carboidratos solúveis e na digestibilidade in vitro e elevação relativa nos teores de FDN e FDA. Os teores de etanol (0,30% da MS) e ácidos orgânicos (0,99% de ácido lático e 2,31% de acético) foram baixos e semelhantes entre as silagens. Os aditivos aplicados na ensilagem não promoveram alterações no consumo e na digestibilidade aparente da MS (7,2 kg/dia e 63,6%, respectivamente). O comportamento ingestivo dos animais também não foi alterado, com tempos médios de 230,6; 519,6 e 672,8 minutos/dia despendidos com ingestão de ração, ruminação e ócio, respectivamente. Os aditivos acrescidos à cana-de-açúcar promoveram pequenas alterações na maioria das variáveis avaliadas.

Usefulness of clinical observations and blood chemistry values for predicting clinical outcomes in dairy goats with pregnancy toxaemia

Background Pregnancy toxaemia (PT) is a disease that affects pregnant goats during their last month of gestation and is characterized by a high case fatality rate. This study involved 32 does maintained on a commercial dairy goat farm that were diagnosed with PT. A physical examination was performed on and haematology parameters obtained from each doe, at the time of diagnosis. The data from the 24 PT goats that died was compared with the corresponding data from the 8 PT goats that survived. Results Polypnea, swollen limbs, anorexia with absence of ruminal motility, recumbency, nervous signs and drooping ears were the most frequently observed clinical manifestations. Nineteen out of 21 recumbent goats died. Sixteen out of 17 goats with anorexia and absence of ruminal motility died. Mean beta-hydroxybutyric acid (BHBA) values in the goats that died were not significantly different from those in goats that survived. The blood values for pH and pCO2 (p < 0.005) as well as for HCO3 −, BE and K+ (p < 0.001) were significantly lower in the goats that died than in those that survived. Conclusions The clinical signs most indicative of a poor prognosis are anorexia with absence of ruminal motility and recumbency. Among the blood parameters to be considered, hypokalaemia and metabolic acidosis are the most relevant. Goats with PT have a high mortality and their condition can deteriorate very fast. Based on the authors’s experience, a good strategy to minimize the economic losses caused by PT is to focus on the offspring survival rate since an early decision (induction of kidding or caesarian surgery) can increase the number of alive kids.

Avaliação histopatológica do fígado de bovinos mantidos em pastagens de Brachiaria spp. provenientes de abatedouros no Brasil

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Saúde Animal, 2016.

Composição botânica e qualidade do pasto selecionado por ovelhas em caatinga raleada e enriquecida.

Resumo: O presente estudo foi conduzido com o objetivo de determinar a composição botânica e a qualidade da dieta selecionada por ovelhas, através da técnica de micro-histologia fecal, em caatinga raleada e enriquecida com capim massai (Panicum maximum cv. Massai), recebendo diferentes quantidades de concentrado (0; 200; 350 e 500 g de concentrado por dia), e em diferentes períodos do ano (águas, transição água-seca e seca). Foram estimados também o consumo e digestibilidade dos nutrientes, bem como a degradabilidade de espécies forrageiras ingeridas pelas ovelhas. Os experimentos foram realizados na Fazenda Crioula do Meio, pertencente a Embrapa Caprinos e Ovinos em Sobral, CE no período de março a novembro de 2013. No Experimento 1, para a determinação da composição botânica e qualidade da dieta selecionada, foram utilizadas dezesseis ovelhas Somalis brasileira, gestantes, multíparas e peso médio de 30,58+2,48 kg. O acompanhamento da ingestão do pasto pelas ovelhas foi feito em três períodos (águas, transição água-seca e seca), referentes aos meses de abril, junho e agosto de 2013, respectivamente. Amostras das plantas foram coletadas para o preparo das lâminas de referência, e posterior identificação e caracterização dos descritores epidérmicos. O mesmo foi feito para as fezes coletadas nas ovelhas. Com base na proporção de cada espécie identificada nas lâminas fecais que compuseram a dieta, e na composição química das forrageiras identificadas, foi possível determinar a qualidade da dieta ingerida. De 76 espécies observadas no pasto, 33 foram identificadas na dieta das ovelhas, destacando as espécies sabiá (Mimosa caesalpiniaefolia), centrosema (Centrosema sp.), ervanço (Alternanthera brasiliana), massai (Panicum maximum cv Massai) e paco-paco (Wissadula rostrata) como as mais selecionadas pelos animais ao longo dos períodos, chegando a compor mais de 50% da dieta selecionada. Com a chegada do período seco, espécies indesejáveis como o marmeleiro (Croton sonderianus) e o mofumbo (Combretum lepreosum), também fizeram parte das plantas selecionadas. Quanto ao valor nutritivo da dieta selecionada, os animais selecionaram uma dieta com valor nutritivo superior ao amostrado no pasto. No Experimento 2, na mesma condição do experimento anterior, trinta e duas ovelhas Somalis brasileira foram utilizadas para determinação do consumo e digestibilidade dos nutrientes, realizado em três ensaios (abril - terço final de gestação; junho - lactação e agosto - desmame). Para predição do consumo, o indicador LIPE® foi utilizado. Pesagens quinzenais foram realizadas para avaliação do desempenho das ovelhas e dos cordeiros nascidos. O concentrado oferecido favoreceu a maior ingestão e digestibilidade da MS e PB, com efeito substitutivo em relação ao consumo de pasto (P<0,05). Para o período seco, menores consumos foram observados em relação aos períodos das águas e de transição água-seca (P<0,05). Maiores consumos e digestibilidades dos constituintes fibrosos foram observados para as ovelhas não suplementados (P<0,05). Na avaliação do desempenho, a suplementação oferecida determinou os maiores pesos verificados durante a lactação, ao desmame e para os pesos ao nascer e ao desmame dos cordeiros (P<0,05). No Experimento 3, dois ovinos Morada Nova foram utilizados para determinação da degradabilidade da matéria seca (MS), proteína bruta (PB) e fibra em detergente neutro (FDN) de cinco das forrageiras selecionadas pelas ovelhas no Experimento 1: M. caesalpiniaefolia, A. brasiliana, P. maximum cv. Massai, jurema-preta (Mimosa tenuiflora), C. leprosum, nos tempos 0, 6, 24, 48, 72 e 96 horas de incubação. Para cada forrageira, foram determinadas equações para o desaparecimento da MS, PB e FDN. Também foi feito o fracionamento da proteína em suas porções degradáveis e não degradáveis no rúmen. Foi observado maior desaparecimento da MS, PB e FDN, além dos melhores níveis de proteína efetivamente degradada no rúmen para A. brasiliana, seguido pelo P. maximum cv. Massai e M. caesalpiniaefolia. Com as informações obtidas, conclui-se que a micro-histologia fecal apresenta-se como uma técnica viável para avaliações da composição botânica da dieta selecionada por ovinos na caatinga. Ovelhas na caatinga possuem uma grande habilidade de selecionar a dieta, modificando-a ao longo das fases fenológicas, sempre na tentativa de estabelecer uma dieta com melhor valor nutritivo. Forrageiras como A. brasiliana, M. caesalpiniaefolia e o P. maximum cv. Massai, podem ser consideradas um interessante recurso alimentar, em virtude de seu valor nutricional e aproveitamento por ovelhas criadas na caatinga. Abstract: This study was conducted in order to determine the botanical composition and diet quality selected by sheep through fecal micro-histological technique, in thinned and enriched caatinga with Massai grass (Panicum maximum cv Massai.), receiving different amounts of concentrate (0; 200; 350 and 500 g of concentrate per day) at different periods (wet, transition wet-dry and dry). Were also estimated the intake, digestibility, as well as the degradability of forage species eaten by sheep. The experiments were performed in the "Fazenda Crioula do Meio", owned by Embrapa Goats and Sheep, in Sobral, Ceará State, Brazil, from march to november 2013. In Trial 1, sixteen female, pregnant, multiparous, with average body weight of 30,58+2,48 kg Somalis brasileira breed sheep were used to determine the botanical composition and the quality of the selected diet. The monitoring of pasture intake of sheep were conducted in three phenological periods of the caatinga's pasture (wet season, transition wet-dry and dry season). Plant samples were collected for the preparation of the reference slides, with subsequent identification and characterization of epidermal descriptors. The same was done for the feces collected in sheep. Considering the proportion of each species identified in fecal slides which composed the diet, and the chemical composition of forage identified, it was possible to determine the quality of the selected diet. From 76 species observed in the pasture, 33 species was identified in the sheep selected diet, emphasizing the Sabiá (Mimosa caesalpiniaefolia), centrosema (Centrosema sp.), ervanço (Alternanthera brasiliana), massai (Panicum maximum cv Massai) e paco-paco (Wissadula rostrata) as the most selected species by sheep during the study, composing more than 50% of the selected diet. In the Dry Season, undesirable species like marmeleiro (Croton sonderianus) and mofumbo (Combretum leprosum), were also constituent of the diet. Regarding to the nutritional value of selected diet, the sheep selected a diet with more protein than the sampled in the pasture. In the final late gestation, the sheep without supplementation ate a diet above 16% of CP, higher than the selected diet by treatments 350 and 500 g of concentrate per day (P<0.05). Were also observed to the non supplemented sheep, less fiber content intake (P<0.05). In the Trial 2, in the same condition of the first Trial, thirty two Somalis brasileira female sheep were used to determine the intake and digestibility, conducted in three assays (April - third late pregnancy; June - lactation and August - weaning). To predict the intake, the marker LIPE was used. Sheep and lambs were weighted every two weeks to performance evaluation. The concentrate offered to sheep favored to higher intake and digestibility of DM and CP than non supplemented sheep, with inverse relationship to the pasture intake (P<0.05). For the Dry Season, lower intake were observed than for Wet Season and Transition Wet-Dry (P<0.05). Higher intakes and digestibility of the fiber constituents were verified to non supplemented sheep (P<0.05). To performance evaluation, the offered supplementation determined the higher weights observed during lactation and weaning of sheep, and to birth and weaning weights of lambs (P<0.05). In Trial 3, two male sheep were used to determine the degradability of dry matter (DM), crude protein (CP) and neutral detergent fiber (NDF) of five forages selected by sheep in Trial 1: M. caesalpiniaefolia, A. brasiliana, P. maximum cv. Massai, jurema-preta (Mimosa tenuiflora) and C. lepreosum, at zero, 6, 24, 48, 72 and 96 hours of incubation. For each forage, were determined equations for the disappearance of DM, CP and NDF. It was also realized the protein fractions in their degradable and non-degradable in the rumen parts. Was detected a higher disappearance of DM, CP and NDF, as also better proportion of the rumen degradable protein to A. brasiliana, followed by P. maximum cv. Massai and M. caesalpiniaefolia. With the information obtained, it is concluded that the fecal micro histological technique presents as a viable technique to evaluate the selected diet by sheep in caatinga's pasture. On this pasture, the sheep are skilled to select the diet, changing during the phenological phases, trying to form a diet of better nutritive value. Forages as A. brasiliana, P. maximum cv. Massai and M. caesalpiniaefolia, can be considered an interesting food source to ewes kept in the caatinga.