In vitro evaluation of fibrolytic enzymes as additives for maize (Zea mays L.) silage - II. Effects on rate of acidification, fibre degradation during ensiling and rumen fermentation

A study was carried out to determine the influence of fibrolytic enzymes derived from mesophilic or thermophilic fungal sources, added at ensiling, on time-course fermentation characteristics and in vitro rumen degradation of maize silage. The mesophilic enzyme was a commercial product derived from Trichodenna reesei (L), whereas the thermophilic enzyme was a crude extract produced from Thermoascus aurantiacus (Ta) in this laboratory. The fungus was cultured using maize cobs as a carbon source. The resulting fermentation extract was deionised to remove sugars and characterised for its protein concentration, main and side enzymic activities, optimal pH, protein molecular mass and isoelectric point. In an additional study, both enzymes were added to maize forage (333.5 g DM/kg, 70.0, 469.8, 227.1 and 307.5 g/kg DM of CP, NDF, ADF and starch, respectively) at two levels each, normalized according to xylanase activity, and ensiled in 0.5 kg capacity laboratory minisilos. Duplicate silos were opened at 2, 4, 8, 15, and 60 days after ensiling, and analysed for chemical characteristics. Silages from 60 days were bulked and in vitro gas production (GP) and organic matter degradability (OMD) profiles evaluated using the Reading Pressure Technique (RPT), in a completely randomised design. The crude enzyme extract contained mainly xylanase and endoglucanase activities, with very low levels of exoglucanase, which probably limited hydrolysis of filter paper. The extract contained three major protein bands of between 29 and 55 kDa, with mainly acidic isoelectric points. Ensiling maize with enzymes lowered (P < 0.05) the final silage pH, with this effect being observed throughout the ensiling process. All enzyme treatments reduced (P < 0.05) ADF contents. Treatments including Ta produced more gas (P < 0.05) than the controls after 24 h incubation in vitro, whereas end point gas production at 96 h was not affected. Addition of Ta increased (P < 0.01) OMD after 12 h (410 and 416 g/kg versus 373 g/kg), whereas both L and Ta increased (P < 0.05) OMD after 24 h. Addition of enzymes from mesophilic or thermophilic sources to maize forage at ensiling increased the rate of acidification of the silages and improved in vitro degradation kinetics, suggesting an improvement in the nutritive quality. (C) 2003 Elsevier B.V All rights reserved.

Localisation studies of cell-wall degrading enzymes in soybean

Postembedding immunoelectron microscopy has been used to investigate the diffusibility of an endo-beta-1,4-glucanase and a xylanase from A. niger in soybean. The results showed more specific localisation of the enzymes into the protein and lipid bodies of soybean cells. This was against our hypothesis that suggested that the enzymes should be localised in the cell wall.

Anisotropic refinement of the structure of Thermoascus aurantiacusxylanase I

The isotropic crystallographic model of the structure of xylanase I from Thermoascus aurantiacus (TAXI) has now been refined anisotropically at 1.14 Å resolution to a standard residual of R = 11.1% for all data. TAXI is amongst the five largest proteins deposited in the Protein Data Bank to have been refined with anisotropic displacement parameters (ADPs) at this level of resolution. The anisotropy analysis revealed a more isotropic distribution of anisotropy than usually observed previously. Adding ADPs resulted in high-quality electron-density maps which revealed discrepancies from the previously suggested primary sequences for this enzyme. Side-chain conformational disorder was modelled for 16 residues, including Trp275, a bulky residue at the active site. An unrestrained refinement was consistent with the protonation of the catalytic acid/base glutamate and the deprotonation of the nucleophile glutamate, as required for catalysis. The thermal stability of TAXI is reinterpreted in the light of the new refined model.

Enzymatic hydrolysis of pretreated sugar cane bagasse using Penicillium funiculosum and Trichoderma harzianum cellulases

In this study, we investigated the enzymatic hydrolysis of pretreated sugarcane bagasse using eight different enzymatic blends obtained from concentrated crude enzyme extracts produced by Penicillium funiculosum and Trichoderma harzianum as well as from the extracts in combination with a commercial enzymatic cocktail. The influence of different levels of biomass delignification, degree of crystallinity of lignicellulose, composition of enzymatic activities and BSA on enzymatic hydrolysis yields (HYs) was evaluated. Our X-ray diffraction studies showed that crystallinity of lignocellulose is not a key determinant of its recalcitrance toward enzymatic hydrolysis. In fact, under the experimental conditions of our study, an increase in crystallinity of lignocellulosic samples resulted in increased glucose release by enzymatic hydrolysis. Furthermore, under the same conditions, the addition of BSA had no significant effect on enzymatic hydrolysis. The most efficient enzyme blends were obtained by mixing a commercial enzymatic cocktail with P. funiculosum or T. harzianum cellulase preparations (HYs above 97%) followed by the concentrated extract of P. funiculosum alone (HY= 88.5%). Increased hydrolytic efficiencies appeared to correlate with having an adequate level of both beta-glucosidase and xylanase activities in the blends. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Use of Experimental Design for the Optimization of the Production of New Secondary Metabolites by Two Penicillium Species

A fractional factorial design approach has been used to enhance secondary metabolite production by two Penicillium strains. The method was initially used to improve the production of bioactive extracts as a whole and subsequently to optimize the production of particular bioactive metabolites. Enhancements of over 500% in secondary metabolite production were observed for both P. oxalicum and P. citrinum. Two new alkaloids, citrinalins A (5) and B (6), were isolated and identified from P. citrinum cultures optimized for production of minor metabolites.

Desempenho de juvenis de tilápia-do-nilo alimentados com rações contendo complexo enzimático

Avaliou-se o efeito da inclusão de um complexo enzimático em dietas para tilápias-do-nilo (Oreochromis niloticus) sobre o desempenho, a composição química da carcaça e a qualidade da água. Foram utilizados 200 alevinos revertidos (4,57 ± 1,24 g), distribuídos em delineamento inteiramente casualizado em 20 tanques de 500 litros, com quatro tratamentos e cinco repetições, considerando a unidade experimental uma caixa com dez peixes. Os peixes foram alimentados com dietas contendo 0; 0,033; 0,066 ou 0,099% de complexo enzimático. As dietas foram processadas na forma peletizada e fornecidas quatro vezes ao dia, às 8, 11, 14 e 17 h. Os valores médios de pH, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, temperatura, fósforo total, amônia e nitrato da água de cultivo não foram influenciados pela dieta. A inclusão do complexo enzimático na dieta não afetou o ganho de peso, as taxas de sobrevivência e de crescimento específico, mas influenciou o consumo de ração e a conversão alimentar, cujos valores foram maiores nos peixes alimentados com a dieta com 0,066% de complexo enzimático. Não foram observadas diferenças nos teores de matéria seca, umidade, proteína bruta, matéria mineral, cálcio e fósforo na carcaça dos peixes, no entanto, o teor de extrato etéreo reduziu de forma linear com o aumento do nível de complexo enzimático. A utilização de complexo enzimático (amilase, protease, celulase, lipase, pectinase, xilanase, β-glucanase e fitase) no nível de 0,066% em dietas para juvenis de tilápia-do-nilo piora a conversão alimentar, mas não influencia o desempenho e a composição corporal dos peixes.

Degradabilidade in situ e observações microscópicas de volumosos em bovinos suplementados com enzimas fibrolíticas exógenas

Avaliou-se o efeito de enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre a degradabilidade in situ da MS, PB, FDN, FDA e hemicelulose do feno de Tifton-85 (Cynodon spp.) cortado aos 30 e 90 dias e do bagaço de cana, utilizando-se seis bovinos com cânula no rúmen. As enzimas foram extraídas dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum e fornecidas, na quantidade de 0,75 g/kgMS.dia, por meio da cânula ruminal. Os tempos de incubação ruminal foram de 0, 3, 6, 12, 24, 48, 72 e 96 horas. Os resíduos de incubação foram avaliados por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). O efeito da adição de enzimas sobre a degradação da MS e PB variou em função do volumoso estudado. A degradabilidade efetiva da MS do feno Tifton cortado aos 30 e 90 dias e do bagaço de cana sem a adição de enzimas foi de 61,85; 42,35 e 28,22%, respectivamente, e de 63,51; 40,64 e 31,43%, respectivamente, com a adição das enzimas. Não houve efeito das enzimas sobre a degradação da fibra. As observações ao MEV indicaram aumento da colonização bacteriana sobre a parede celular com a suplementação enzimática. A adição de enzimas fibrolíticas na dieta de ruminantes apresentou efeito pouco expressivo sobre os parâmetros de degradação ruminal dos volumosos estudados.

Enzimas exógenas em dietas de frangos de corte: desempenho

O experimento foi conduzido para avaliar a eficiência de enzimas exógenas em dietas sobre o desempenho de frangos de corte. Um total de 1440 pintos de corte machos (Cobb 500®) foram distribuídos em um delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 2x2 (duas dietas com diferentes densidades nutricionais; com e sem a adição enzimática) com 8 repetições de 45 aves em cada unidade experimental. As dietas com diferentes densidades nutricionais foram: controle positivo (níveis normais) e um controle negativo (com redução de 4,3 e 4,5% de energia metabolizável; 16,7 e 17,7% de cálcio e 35 e 42,7% de fósforo, nas fases inicial e de crescimento, respectivamente). A suplementação enzimática consistiu da combinação das enzimas fitase (100g t-1) e amilase, xilanase e protease (500g t-1). Foi avaliado o desempenho das aves nas fases de 1 a 21 e 1 a 42 dias de idade. Na fase total de criação, as aves alimentadas com a dieta controle negativo com adição enzimática tiveram consumo de ração (5,97%), peso médio (8,47%), ganho de peso (8,64%) e conversão alimentar (2,92%) melhores (P<0,05), comparados às aves alimentadas com dieta controle negativo, sem a suplementação de enzimas. Além disso, as aves alimentadas com a dieta controle negativo com adição enzimática apresentaram consumo de ração, peso vivo médio e ganho de peso similar (P>0,05) ao grupo alimentado com a dieta controle positivo com ou sem enzima. A adição de enzimas exógenas em dieta de frangos de corte com redução de energia metabolizável, cálcio e fósforo, proporciona um consumo de ração, peso vivo médio e ganho de peso similar a uma dieta com níveis nutricionais adequados.

Corn and soybean meal metabolizable energy with the addition of exogenous enzymes for poultry

Two metabolism assays were carried out to determine corn and soybean meal metabolizable energy when enzymes were added. In the first trial, 35 cockerels per studied feedstuff (corn and soybean meal) were distributed in a completely randomized experimental design with four treatments of seven replicates of one bird each. The evaluated treatments were: ingredient (corn and soybean meal) with no enzyme addition, with the addition of an enzyme complex (xylanase, amylase, protease - XAP), xylanase, or phytase. Precise feeding method was used to determine true metabolizable energy corrected for nitrogen balance (TMEn). The use of enzymes did not result in any differences (p>0.05) in soybean meal TMEn, but phytase improved corn TMEn in 2.3% (p=0.004). In the second trial, 280 seven-day-old broiler chicks were distributed in a completely randomized experimental design with seven treatments of five replicates of eight birds each. Treatments consisted of corn with no enzyme addition or with the addition of amylase, xylanase, phytase, XAP complex, XAP+phytase combination, or xylanase/ pectinase/β-glucanase complex (XPBG). Corn was supplemented with macro and trace minerals. Total excreta collection was used to determine apparent metabolizable energy corrected for nitrogen balance (AMEn). Differences were observed (p=0.08) in AMEn and dry matter metabolizability coefficient (p=0.03). The combination of the XAP complex with phytase promoted a 2.11% increase in corn AMEn values, and the remaining enzymes allowed increased between 0.86% and 1.66%.

Production of fibrolytic enzymes by Aspergillus japonicus C03 using agro-industrial residues with potential application as additives in animal feed

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Optimization of fibrolytic enzyme production by Aspergillus japonicus C03 with potential application in ruminant feed and their effects on tropical forages hydrolysis

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Taxa de passagem e parâmetros ruminais em bovinos suplementados com enzimas fibrolíticas

Avaliou-se o efeito da adição de enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre as taxas de passagem de partículas e de diluição e os parâmetros ruminais (pH e nitrogênio amoniacal) em animais consumindo dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 (Cynodon spp.) como volumoso. Oito bovinos com fístulas no rúmen e no duodeno foram distribuídos em dois quadrados latinos 4 x 4, com os tratamentos distribuídos em esquema fatorial 2 x 2 (duas fontes de volumoso e adição ou não de enzimas). O complexo enzimático foi proveniente de fonte comercial e extraído dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum, sendo fornecido na proporção de 12 g/animal/dia, misturado à ração total. Para as taxas de passagem, foram utilizados como marcadores das fases sólida e líquida o cromo-mordente e o cobalto-EDTA, respectivamente. Não houve efeito das enzimas sobre o pH e as concentrações de N-NH3, que apresentaram médias de 6,5 e 22,10 mg/100 mL, respectivamente. A taxa de passagem de partículas no rúmen não foi influenciada pela suplementação enzimática, com médias de 3,4 e 3,0%/h para as dietas contendo silagem de milho e feno de tifton, respectivamente. A taxa de diluição aumentou de 10,07 para 11,84%/h com a adição de enzimas. A suplementação com enzimas fibrolíticas em dietas formuladas com silagem de milho e feno de tifton como volumoso praticamente não alterou os parâmetros avaliados.

Eficiência de síntese microbiana e atividade enzimática em bovinos submetidos à suplementação com enzimas fibrolíticas

Avaliou-se o efeito da suplementação com enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre a eficiência de síntese microbiana e a atividade enzimática da beta-1,4-endoglucanase (celulase) em animais consumindo dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 (Cynodon spp.) como volumoso. Oito bovinos com fístulas no rúmen e no duodeno foram distribuídos em dois quadrados latinos 4 x 4, em esquema fatorial 2 x 2 (duas fontes de volumoso e adição ou não de enzimas). O complexo enzimático, proveniente de fonte comercial e extraído dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum, foi fornecido misturado à ração total na proporção de 12 g/animal/dia. A adição de enzimas às dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 aumentou a atividade da beta-1,4-endoglucanase no fluido ruminal. Não houve efeito das enzimas sobre a eficiência de síntese de proteína microbiana, o fluxo de nitrogênio microbiano (N-mic) e nitrogênio não-amoniacal (NNA), com valores médios de 31,8 e 33,9 g de N/kg de MODR; 0,40 e 0,41 g de N/Mcal de EDR; 78,2 e 52,5 g/dia; 89,6 e 76,3 g/dia, respectivamente, para as dietas contendo silagem de milho e feno de tifton. A adição de enzimas fibrolíticas não influenciou os parâmetros ruminais de bovinos alimentados com feno e silagem de milho.

Enzimas exógenas no desempenho e na digestibilidade ileal de nutrientes em frangos de corte

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da combinação de fitase e do complexo amilase, protease e xilanase, em dietas de milho e soja, formuladas com redução e sem redução dos níveis de energia, cálcio e fósforo sobre o desempenho e a digestibilidade ileal de nutrientes, em frangos de corte. Foi utilizado o delineamento inteiramente casualizado, com esquema fatorial 2x2, com duas dietas-controle: com redução e sem redução dos nutrientes, e duas suplementações das enzimas (sem adição e com adição de fitase e complexo enzimático), com dez repetições de 40 aves. A digesta ileal foi coletada aos 43 dias de idade, para determinação da energia digestível e dos coeficientes de digestibilidade da proteína bruta, matéria seca, cálcio e fósforo. O desempenho apresentou interação em todos os parâmetros analisados. As aves do tratamento com redução dos nutrientes mostraram pior desempenho em relação às aves da dieta sem redução dos nutrientes. Não houve efeito da matéria seca na digestibilidade e na retenção de cálcio. A adição da combinação enzimática melhorou a digestibilidade da proteína e a retenção de fósforo. Houve interação quanto à energia digestível, com efeito apenas nas dietas sem redução dos nutrientes, com maiores valores nas dietas suplementadas.

Consumo e digestibilidade aparente total em bovinos sob suplementação com enzimas fibrolíticas

Avaliou-se o efeito da suplementação com enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre o consumo e a digestibilidade aparente total dos nutrientes de dietas compostas de silagem de milho e feno de tifton 85 (Cynodon spp.) cortado aos 90 dias. Oito bovinos (340 kg de PV) fistulados no rúmen foram distribuídos em dois quadrados latinos 4 x 4, em esquema fatorial 2 x 2 (fonte de volumoso e adição ou não de enzimas). O complexo enzimático testado foi proveniente de fonte comercial e extraído dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum, sendo fornecido na quantidade de 12 g/animal/dia, misturado à ração total. Não houve efeito da suplementação enzimática sobre o consumo de nutrientes para ambos os volumosos, porém, a adição de enzimas aumentou a digestibilidade total de FDN, FDA e CEL de 36,87; 36,21 e 46,89%, respectivamente, para 41,19; 40,01 e 50,46%, respectivamente.