Effect of increasing levels of Chlorella spp. on the in vitro fermentation and methane production of a corn silage-based diet

Abstract

Background: Generally, the forages used in cowcalf and backgrounding cattle operations have low crude protein and high fiber concentration, limiting animal performance and increasing greenhouse gas emissions. Chlorellaspp., a green microalga, shows promising potential to provide nutrients, especially nitrogen, to lowprotein diets. However, information is limited regarding the effects of Chlorellaspp. on the in vitrofermentation and methane (CH4) production of diets. Objective: To evaluate the effects of increasing inclusion levels of algae (Chlorellaspp.) on ruminal in vitrofermentation profile and CH4 production of a corn silagebased diet. Methods: Incubations were conducted on three separate days using corn silage and gin trash as substrate (70:30 ratio, respectively). Treatments were control (without algae) and 1, 5, and 10% of algae inclusion in the substrate replacing the basal diet. Ruminal fluid was collected from two ruminally cannulated Angus crossbred steers fed ad libituma corn silage and gin trash diet. Final pH, concentration of volatile fatty acids (VFA) and ammonia nitrogen (NH3N), in vitroorganic matter digestibility (IVOMD), total gas, and CH4 production were determined after 24 h of incubation. Variables were evaluated. using the MIXED procedure of SAS software, and means were compared using orthogonal polynomial contrasts. Results: Algae inclusion linearly increased (p<0.01) the IVOMD. However, the final pH and concentration of VFA and NH3N did not differ (p>0.05) among algae levels. Molar proportion of VFA and the acetate:propionate ratio was not affected (p>0.05) by increasing algae inclusion. Finally, total gas and CH4 production were not different (p>0.05) among treatments. Conclusion: The inclusion of Chlorellaspp. does not modify the ruminal in vitrofermentation profile nor the CH4 production of a corn silagebased diet.

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Antecedentes: Generalmente, los forrajes en los sistemas de producción de cría y levante de ganado tienen baja cantidad de proteína cruda y alta de fibra, limitando la productividad animal e incrementando la emisión de gases de efecto invernadero. Chlorellaspp., una microalga verde, presenta características promisorias para proveer nutrientes, especialmente nitrógeno, en dietas bajas en proteína. Sin embargo, existe información limitada relacionada con la inclusión de Chlorellaspp. sobre la fermentación y la producción de metano (CH4) in vitrode la dieta. Objetivo: Evaluar el efecto de incrementar la inclusión de alga (Chlorellaspp.) sobre el perfil de fermentación in vitroy la producción de CH4 de una dieta basada en ensilaje de maíz. Métodos: Las incubaciones fueron realizadas en tres días diferentes usando ensilaje de maíz y residuo de algodón como sustrato (en relación 70:30, respectivamente). Los tratamientos fueron: un tratamiento control (sin alga), e inclusiones de 1, 5 y 10% de alga en el sustrato. El fluido ruminal fue colectado de dos novillos mestizos Angus con cánula ruminal, alimentados con una dieta de ensilaje de maíz y residuo de algodón a voluntad. El pH final, la concentración de ácidos grasos volátiles (VFA) y nitrógeno amoniacal (NH3N), la digestibilidad in vitrode la materia orgánica (IVOMD), y la producción de gas total y CH4 fueron determinadas después de 24 h de fermentación. Las variables fueron evaluadas usando el procedimiento MIXED del software SAS y las medias fueron comparadas usando contrastes de polinomios ortogonales. Resultados: Niveles crecientes de alga incrementaron (p<0,01) linealmente la IVOMD. Sin embargo, el pH final y la concentración de AGV y NH3N no fueron diferentes (p>0,05) entre los niveles de alga. Además, las proporciones molares de VFA y la relación acetato:propionato no se afectaron con el incremento (p>0,05) en la concentración de alga. Finalmente, la producción de gas y de CH4 no fueron diferentes (p>0,05) entre tratamientos. Conclusión: La inclusión de Chlorellaspp. no modifica la fermentación in vitroni la producción de CH4 en una dieta basada en ensilaje de maíz.

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Antecedentes: Geralmente, as forrageiras utilizadas em sistemas de criação de bovinos de corte nas fases de cria e recria apresentam baixa concentração de proteína bruta e alta concentração de fibra, limitando a produtividade animal e aumentando o impacto ambiental. Chlorellaspp. apresenta características promissoras para fornecer nutrientes, especialmente nitrogênio, em dietas com baixo teor de proteína. No entanto, informações sobre a inclusão de Chlorellaspp. na fermentação e produção de metano (CH4) in vitroainda são escassas na literatura. Objetivo: Avaliar o efeito do aumento da inclusão de algas (Chlorellaspp.) no perfil de fermentação in vitroe na produção de CH4 em uma dieta à base de silagem de milho. Métodos: As incubações foram realizadas em três dias diferentes utilizando como substrato silagem de milho e resíduo de algodão (na proporção 70:30, respectivamente). Os tratamentos utilizados foram: controle (sem alga) e três diferentes níveis de inclusão de 1, 5 e 10% alga no substrato. O fluido ruminal foi coletado de dois novilhos Angus canulados no rúmen consumindo silagem de milho e resíduos de algodão ad libitum. O pH final, a concentração de ácidos graxos voláteis (VFA), nitrogênio amoniacal (NH3N), digestibilidade in vitroda matéria orgânica (IVOMD), produção total de gás e CH4 foram determinados após 24 h de fermentação. As variáveis foram avaliadas utilizando o PROC MIXED do software SAS e as médias comparadas por meio de testes polinomiais ortogonais. Resultados: O aumento dos níveis de algas aumentou linearmente (p<0,01) a IVOMD. No entanto, pH final, concentração de VFA e NH3N não diferiram (p>0,05) entre os níveis de algas. Além disso, as proporções molares de AGV e a relação acetato:propionato não foram afetadas pelo aumento (p>0,05) na concentração de algas. Adicionalmente, a produção total de gás e CH4 também não apresentaram diferenças (p>0,05) em função dos níveis crescentes de algas. Conclusão: A inclusão de Chlorellaspp. não modificou a fermentação in vitroou a produção de CH4 em dieta à base de silagem de milho.