Utilização de enzimas exógenas em dietas de confinamento: efeito sobre o consumo, digestibilidade dos nutrientes, parâmetros ruminais, balanço de nitrogênio e desempenho de bovinos Nelore

O objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos da suplementação com enzimas exógenas sobre o desempenho, digestibilidade de nutrientes, metabolismo do nitrogênio, fermentação e microbiota ruminal de bovinos de corte em sistemas de confinamento. Para isso, utilizou-se uma abordagem integrativa composta por uma metanálise (Cap. 2) e um experimento in vivo com animais canulados (Cap. 3). A metanálise estimou os efeitos da inclusão das enzimas exógenas sobre o desempenho, consumo, digestibilidade de nutrientes e parâmetros de fermentação ruminal de bovinos de corte em confinamento, além de identificar fatores que influenciaram esses resultados. Foi selecionado 94 artigos sendo que 23 estudos atenderam aos critérios de elegibilidade. A magnitude do efeito foi determinada utilizando a diferença média ponderada (DMP) entre os grupos tratados com enzimas e o controle (sem inclusão), através do pacote “metafor” no software R. A heterogeneidade das variáveis foi avaliada por meio de meta-regressão e análise de subgrupos. A inclusão das enzimas exógenas não afetou o peso corporal final (P ≥ 0,871), o consumo de matéria seca (CMS; P ≥ 0,467), o ganho médio diário (GMD; P ≥ 0,145) e a eficiência alimentar (EA; P ≥ 0,417). No entanto, a suplementação com enzimas proporcionou aumento no peso da carcaça quente (PCQ; P = 0,047; DMP = 2,21 kg), sem afetar os parâmetros ruminais (P ≥ 0,225) e a concentração de amônia ruminal (P = 0,143). A inclusão das enzimas melhorou a digestibilidade da MS (P < 0,01; DMP = 16,9 g/kg), proteína bruta (P = 0,003; DMP = 20,2 g/kg) e da fibra em detergente neutro (FDN; P = 0,003; DMP = 20,2), sem afetar a digestibilidade da matéria orgânica e do amido (P ≥ 0,388). Baixa heterogeneidade foi observada (I2 < 25%) para a maioria dos resultados de desempenho e digestibilidade de nutrientes; enquanto heterogeneidade moderada foi observada (P ≤ 0,057; I2 = 25–50%) para a digestibilidade da MS e da FDN, e alta para os parâmetros de fermentação ruminal (P < 0,01; I2 > 50%). A análise do gráfico de funil não revelou viés de publicação para a maioria das variáveis avaliadas (P ≥ 0,10). No segundo estudo, dez bovinos Nelore canulados no rúmen (543 ± 28,6 kg) foram distribuídos em baias individuais em um quadrado latino duplo (5 × 5). Os seguintes tratamentos foram testados: controle (CON, sem suplementação com enzimas exógenas), amilase [AML, 0,5 g/kg de matéria seca (MS) da dieta], xilanase (FBL, 0,9 g/kg de MS), combinação de meia dose (MD, 0,25 g de AML + 0,45 g de FBL/kg de MS) e combinação de dose completa de ambas as enzimas (DC, 0,5 g de AML + 0,90 g de FBL/kg de MS). O período experimental foi de 19 dias e incluiu coleta total de urina e fezes (dias 15 a 18) e iv amostragem de fluido ruminal (dia 19) para análise de amônia, ácidos graxos voláteis (AGV), pH, diversidade e riqueza microbiana. A suplementação com enzimas exógenas resultou em menor concentração de amônia ruminal (P = 0,040), maior proporção de acetato (P < 0,001), menor excreção de N fecal (P = 0,049) e urinária (P= 0,036), e maior retenção corporal de nitrogênio (P = 0,045). Além disso, apesar de não ter sido observado alterações significativas na diversidade alfa e beta da microbiota, a suplementação com enzimas exógenas provocou alterações em vários táxons microbianos a nível de família e gênero (P ≤ 0,10), o que possivelmente foi associado às alterações observadas na fermentação ruminal. Em conclusão, nossos resultados demonstraram que a suplementação com enzimas exógenas promoveu benefícios consistentes na digestibilidade dos nutrientes e na eficiência de utilização do nitrogênio, o que possivelmente pode ser associado ao aumento do peso de carcaça dos animais, sem que tenha sido observado efeito expressivo sobre os parâmetros ruminais. Sendo assim, a combinação de metodologias (metanálise e estudo in vivo) permitiu uma avaliação abrangente e robusta, contribuindo significativamente para o entendimento dos mecanismos de ação das enzimas exógenas em sistemas de confinamento, fornecendo subsídios para o uso estratégico visando aumentar a eficiência produtiva.

Resumo (inglês)

The objective of the present study was to evaluate the effects of exogenous feed enzyme (EFE) supplementation on performance, nutrient digestibility, nitrogen metabolism, ruminal fermentation, and rumen microbiota of beef cattle in feedlot. An integrative approach was adopted, combining a meta-analysis (Chapter 2) with an in vivo experiment using rumen-cannulated animals (Chapter 3). The meta-analysis estimated the effects of EFE inclusion on performance, intake, nutrient digestibility, and ruminal fermentation parameters in beef cattle, as well as identified factors influencing these outcomes. A total of 94 articles were screened, of which 23 studies met the eligibility criteria. The magnitude of the effect was determined using the weighted mean difference (WMD) between enzyme-treated and control (non-supplemented) groups, using the “metafor” package in R software. Heterogeneity among variables was assessed through meta-regression and subgroup analyses. EFE supplementation did not affect final body weight (P ≥ 0.871), dry matter intake (DMI; P ≥ 0.467), average daily gain (ADG; P ≥ 0.145), and feed efficiency (FE; P ≥ 0.417). However, EFE supplementation increased hot carcass weight (HCW; P = 0.047; WMD = 2.21 kg), without affecting ruminal parameters (P ≥ 0.225) or ruminal ammonia concentration (P = 0.143). EFE inclusion improved dry matter digestibility (P < 0.01; WMD = 16.9 g/kg), crude protein digestibility (P = 0.003; WMD = 20.2 g/kg), and neutral detergent fiber (NDF) digestibility (P = 0.003; WMD = 20.2 g/kg), without affecting organic matter and starch digestibility (P ≥ 0.388). Low heterogeneity was observed (I² < 25%) for most performance and nutrient digestibility outcomes, while moderate heterogeneity was found (P ≤ 0.057; I² = 25–50%) for dry matter and NDF digestibility, and high heterogeneity for ruminal fermentation parameters (P < 0.01; I² > 50%). Funnel plot analysis did not reveal publication bias for most variables assessed (P ≥ 0.10). In the second study, ten rumen-cannulated Nellore steers (543 ± 28.6 kg) were assigned to a replicated Latin-square design (5 × 5) in individual pens. The animals were assigned to the following treatments: control (CON, no EFE supplementation), amylase (AML, 0.5 g/kg of dietary dry matter [DM]), xylanase (FBL, 0.9 g/kg of DM), combination of half-dose (HD, 0.25 g AML + 0.45 g FBL/kg of DM), and combination of full dose of both enzymes (FD, 0.5 g AML + 0.90 g FBL/kg of DM). The experimental period lasted 19 days and included total urine and feces collection (days 15 to 18) and ruminal fluid sampling (day 19) for analysis of ammonia, volatile fatty acids (VFA), pH, and microbial diversity and richness. EFE supplementation resulted in lower ruminal ammonia concentration (P = 0.040), higher acetate proportion (P < 0.001), reduced fecal (P = 0.049) and urinary (P = 0.036) nitrogen excretion, and increased body nitrogen retention (P = 0.045). Additionally, although no significant changes were observed in alpha and beta diversity of the microbiota, EFE supplementation led to changes in several microbial taxa at the family and genus levels (P ≤ 0.10), which were possibly associated with the observed changes in ruminal fermentation parameters. In conclusion, our results demonstrated that EFE supplementation consistently improved nutrient digestibility and nitrogen utilization efficiency, which may have contributed to increased carcass weight, without significant effects on ruminal parameters. Overall, the combination of methodologies (meta-analysis and in vivo study) enabled a comprehensive and robust evaluation, significantly contributing to the understanding of the mechanisms of action of EFE in feedlot systems and providing support for their strategic use to enhance production efficiency.

Palavras-chave

Zootecnia, Produção Animal, Bovinos de Corte, Ciência de dados, Nutrição Animal

Idioma

Inglês

Citação

FERREIRA, I.M. Utilização de enzimas exógenas em dietas de confinamento: efeito sobre o consumo, digestibilidade dos nutrientes, parâmetros ruminais, balanço de nitrogênio e desempenho de bovinos Nelore. 2025. 85p. Tese (Doutorado em Ciência Animal) - Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", Jaboticabal, 2025