Uso de inoculantes em silagens de milho (e sorgo): quais os benefícios?
Lucas Mari MilkPoint
De
forma geral, três parâmetros exercem grande influência na qualidade final da
silagem, quer sejam nos aspectos nutricionais, quer sejam etapas fermentativas,
são eles: teor de matéria seca (MS), teor de proteína bruta (PB) e teor de
carboidratos ou açúcares solúveis em água (CSA) da forragem. Dessa forma,
pode-se notar que algumas forragens têm a possibilidade de melhor se adaptarem
à ensilagem, enquanto outras deverão ser conservadas de forma alternativa,
feno, por exemplo.
Obviamente esses fatores não devem ser considerados isolados e são interdependentes. Por exemplo, o teor de MS tem influência direta nos outros dois fatores e essa inter-relação é importante em forragens tais como cereais, leguminosas, oleaginosas, capins temperados e capins tropicais.
Existe uma fórmula para chegar à capacidade fermentativa de uma forragem. Ela foi desenvolvida por Weissbach & Honig (1996) e leva em consideração dois dos três parâmetros anteriormente citados, além do poder tampão:
Onde:
CF = capacidade fermentativa;
MS = teor de matéria seca;
CSA = carboidratos solúveis em água;
PTp = poder tampão.
Pode-se verificar que ela é função direta do teor de matéria seca e do teor de carboidratos solúveis em água e função indireta do poder tampão da forragem. Em outras palavras, enquanto os teores de MS e de CSA ajudam o processo de ensilagem, o poder tampão o prejudica.
É fato que o milho colhido para ensilagem conjuga bons valores dos três fatores relacionados, portanto acaba sendo considerada a forragem-padrão para uso na forma ensilada. Esse cereal apresenta teor adequado de matéria seca (30-35%), teor de CSA suficiente para se garantir, em condições ideais, uma correta acidificação da massa por meio da produção de ácido lático e, em virtude do relativamente baixo percentual de PB (6-8%), traz consigo uma baixa capacidade de manter o pH inicial, ou seja, um baixo poder tampão (PTp). E o que se aplica ao milho é muito semelhante ao aplicado ao sorgo, nessas questões durante a ensilagem.
A ensilagem é um processo que depende da ação de microrganismos
A ensilagem é, didaticamente, subdividida por alguns autores em quatro fases de diferentes durações e intensidades, mas essas fases não podem ser separadas precisamente e estão na dependência de quão bem ou mal o processo é conduzido (McDonald et al., 1991). As fases são: inicial, fermentativa principal, estável e de fornecimento ou consumo.
O objetivo da produção de silagem é minimizar a degradação biológica e conservar o maior percentual de nutrientes digestíveis da forragem original. Mas esse não é o objetivo final, pois podem ocorrer perdas após a abertura do silo que devem ser consideradas e deve-se tentar reduzi-las. Essas perdas são medidas indiretamente por meio do aquecimento da massa e da variação do pH, por exemplo. Silagens estáveis têm aumento mínimo da temperatura após a abertura. Considera-se que a silagem é instável quando atingir, no máximo, dois graus Celsius acima da temperatura ambiental.
As fases da ensilagem são mais curtas ou mais extensas dependendo dos parâmetros citados anteriormente, mas também é dependente da população de bactérias presentes na planta (epifítica) e daquela população adicionada à forragem por meio dos inoculantes bacterianos.
É impossível controlar a população epifítica de microrganismos presentes inicialmente na forragem picada, a não ser que seja adicionado um inoculante para direcionar esta fermentação de maneira que ocorra mais em função de bactérias desejáveis (BAL – bactérias produtoras de ácido lático), em detrimento de microrganismos que possam levar a fermentações indesejáveis (Clostridium, Listeria, enterobactérias, leveduras) e, consequentemente, perdas fermentativas e de valor nutritivo da silagem confeccionada.
Em silagem de milho planta inteira ou grão úmido ou milho reidratado o ácido láctico é realmente muito importante na acidificação rápida da massa forrageira, levando a pH baixo, num curto espaço de tempo. Entretanto, outra fase do processo de ensilagem, o pós-abertura, que traz desafio ao material.
O ácido lático sozinho não consegue inibir o crescimento de leveduras e estas são as responsáveis pela primeira linha de crescimento de microrganismos deterioradores. Elas consomem o ácido lático, assim como os carboidratos remanescentes, e, com isso, elevam o pH da massa. Ao consumirem esses substratos, levam à produção de CO2, água e calor. Concomitantemente, o pH mais alto abre caminho para ação de outros microrganismos que ajudariam na deterioração aeróbia, formando um ciclo vicioso. Todo esse desencadeamento foi chamado por Kung (2005) como “efeito dominó” de leveduras. Daí a ideia do monitoramento da temperatura da silagem após a exposição aeróbia. Silagem quente é a resposta de consumo de nutrientes por microrganismos deterioradores.
Outros ácidos, produzidos por cepas de bactérias heteroláticas (ou bactérias heterofermentativas), tal como Lactobacillus buchneri, tem poder antifúngico. As cepas de bactérias heterofermentativas conseguem converter parte do ácido lático em ácidos acético e propiônico, reconhecidamente inibidores do crescimento de fungos e leveduras.
Inoculantes bacterianos usados em silagens
O conceito do uso de culturas de bactérias láticas para melhorar a fermentação iniciou-se no começo do século passado e esses cultivos tiveram pouco sucesso até que houvesse o desenvolvimento de técnicas de secagem a frio (freeze drying) e técnicas de encapsulação para que fosse mantida a viabilidade dessas bactérias benéficas (Weinberg & Muck, 1996).
Há diversas composições de inoculantes para silagens no mercado, os inoculantes tradicionais são compostos por bactérias homoláticas, ou seja, que produzem (quase que) exclusivamente ácido lático. Dentre elas, o Lactobacillus plantarum é uma das bactérias mais usadas, devido seu vigoroso crescimento, tolerância ao meio ácido e potencial elevado de produção de ácido lático. Depois dessa primeira geração de inoculantes, algumas bactérias com capacidade de ação mais rápida foram associadas ao L. plantarum, tais como: Pediococcus pentosaceus, Pediococcus acidilactici, Enterococcus faecium e Lactobacillus acidophilus (Weinberg & Muck, 1996).
Outros microrganismos são usados como inoculantes de silagem como bactérias do gênero Propionibacterium. Essas bactérias têm a capacidade de converter ácido lático e glicose em ácido propiônico e ácido acético, compostos antifúngicos.
Mais recentemente, iniciou-se a utilização do Lactobacillus buchneri como inoculante para melhorar a estabilidade aeróbia de silagens de milho, cana-de-açúcar e outras culturas cujo desafio nessa fase aeróbia de consumo é maior e, talvez, o principal obstáculo. O Lactobacillus buchneri atua convertendo açúcares solúveis e o próprio ácido lático em ácido acético e 1,2 propanodiol, resultando em inibição do crescimento de leveduras e fungos e silagens mais estáveis.
Linda Cooke (1995) é, provavelmente, a primeira pessoa a relatar que o L. buchneripoderia inibir o crescimento de fungos e leveduras ao publicar na revista Agricultural Research de Junho de 1995 as pesquisas do Dr. Richard Muck, membro do USDA-ARS (Centro de Pesquisas em Forragens do Departamento de Agricultura dos EUA). De acordo com o Dr. Muck, considerado um dos principais pesquisadores em conservação de forragens no Mundo, já em 2003 se considerava o Lactobacillus buchneri como o mais consistente dos inoculantes em melhorar a estabilidade aeróbia de silagens de milho.
Diversos estudos subsequentes confirmaram que o Lactobacillus buchneri 40788 melhorou a estabilidade aeróbia de diversos tipos silagens e não somente silagens de milho (Ranjit & Kung, 2000; Driehuis et al., 2001; Adesogan et al., 2003; Kleinschmit & Kung, 2006).
O que o aumento da temperatura da silagem quer dizer ao produtor e resultados da inoculação de silagens de milho com Lactobacillus buchneri.
O aumento de temperatura da massa ensilada está diretamente ligado às perdas elevadas de matéria seca que podem ocorrer. Essas, por sua vez, serão tão maiores, quanto mais elevada for a temperatura da silagem exposta ao ar e dependente também do teor de MS da silagem.
Exemplo disso está demonstrado na Tabela 1 que foi apresentada por Pahlow & Muck, durante a XV Conferência Internacional de Silagem em Madison (EUA) em 2009, mas refere-se a um estudo ainda mais antigo de Woolford, apresentado na III Conferência Internacional de Silagem em 1974.
Tabela 1 – Perdas diárias de MS em função do teor de matéria seca da silagem e da variação de temperatura da massa e ambiente.
Por meio dos dados apresentados na Tabela 1, verifica-se que há aumento das perdas de MS à medida que a diferença entre a temperatura da massa e do ambiente torna-se maior, assim como à medida que o teor de matéria seca diminui. Essa última relação remete ao discutido no início desse texto, com relação à capacidade fermentativa de uma forragem que é dependente do teor de MS de uma forragem, se a capacidade fermentativa é maior, há tendência de apresentar perdas menores.
Veja o exemplo de uma silagem com 30% de MS que tenha temperatura de 28°C e a temperatura ambiental do dia seja de 23°C. Diariamente haverá perda de mais de 1% de MS da massa, ou seja, principalmente nutrientes, sendo convertidos em CO2 (aqui se justifica as principais perdas de MS), água e calor (aqui se justifica o aquecimento da massa).
Kleinschmit & Kung (2006) publicaram uma metanálise, que corresponde a uma avaliação conjunta de diversos estudos (nesse caso 43 experimentos de 23 publicações distintas), e verificaram que a inoculação de Lactobacillus buchnerifavoreceu a estabilidade aeróbia de silagens de milho, com maior teor de ácido acético e menor população de leveduras. Os autores também verificaram boa correlação entre estas variáveis, isso está demonstrado na Figura 1.
Figura 1 – Relação entre teor de ácido acético e número de leveduras em silagens de milho. Fonte. Kleinschmit & Kung, 2006.
Os resultados também têm se mostrado consistentes no campo, em uma avaliação no ano de 2007 em fazendas nos Estados Unidos, Mari et al. (2009) avaliaram silagens de milho inoculadas ou não com Lactobacillus buchneri 40788. Foram visitadas e amostras coletadas em 31 propriedades (15 delas sem inoculação e 16 fazendas que usaramLactobacillus buchneri). Essas amostras foram processadas no laboratório da Universidade de Delaware e avaliadas quando à composição química, perfil fermentativo e estabilidade aeróbia.
Tabela 2 – População microbiana em silagens de milho inoculadas ou não com Lactobacillus buchneri 40788.
As silagens inoculadas com Lactobacillus buchneri 40788 apresentaram, conforme esperado, maior contagem de Lactobacillus buchneri e menor população de fungos e leveduras (Tabela 2). Como resultado final as silagens inoculadas com Lactobacillus buchneri 40788 apresentaram-se mais estáveis e demoraram 76 horas para que a temperatura atingisse 2°C acima da temperatura ambiental, enquanto que as silagens sem inoculante, esse tempo foi de apenas 46 horas (Figura 2).
Figura 2 – Efeito da inoculação com Lactobacillus buchneri 40788 sobre a estabilidade aeróbia de silagens de milho coletadas em fazendas comerciais nos EUA. Fonte. Mari et al., 2009.
Esse efeito pode ser observado também em silagens inoculadas no Brasil com a cepa de Lactobacillus buchneri CNCM I – 4323. As Figuras 3 e 4 demonstram a face exposta de um silo contendo silagem de milho inoculada, na Figura 3 somente a foto digital convencional e na Figura 4 a sobreposição da foto termográfica que mede a variação da temperatura da superfície da silagem.
Figura 3 – Face exposta de um silo contendo silagem de milho inoculada comLactobacillus buchneri CNCM I - 4323.
Na Figura 4 pode-se verificar que os pontos Sp2 e Sp3 apresentam-se com temperatura de cerca de 29°C, nas faixas nas quais a silagem foi escarificada. A temperatura ambiental do momento de amostragem que era de 30°C. Essa escarificação foi realizada para demonstrar ao produtor que a silagem estava estável e a temperatura no ponto Sp1 era tão somente a temperatura em função da incidência direta dos raios solares, uma temperatura apenas na superfície exposta.
Figura 4 - Face exposta de um silo contendo silagem de milho inoculada comLactobacillus buchneri CNCM I – 4323, com sobreposição de foto termográfica.
Considerações finais
Por meio dos dados apresentados, observa-se que os inoculantes também são necessários e efetivos em silagens de milho. Os resultados dos estudos demonstram que o principal entrave nesse tipo de forragem, a instabilidade aeróbia, pode ser diminuída (estabilidade aeróbia aumentada) com a inoculação de bactérias heteroláticas, tal como o Lactobacillus buchneri.
Obviamente esses fatores não devem ser considerados isolados e são interdependentes. Por exemplo, o teor de MS tem influência direta nos outros dois fatores e essa inter-relação é importante em forragens tais como cereais, leguminosas, oleaginosas, capins temperados e capins tropicais.
Existe uma fórmula para chegar à capacidade fermentativa de uma forragem. Ela foi desenvolvida por Weissbach & Honig (1996) e leva em consideração dois dos três parâmetros anteriormente citados, além do poder tampão:
Onde:
CF = capacidade fermentativa;
MS = teor de matéria seca;
CSA = carboidratos solúveis em água;
PTp = poder tampão.
Pode-se verificar que ela é função direta do teor de matéria seca e do teor de carboidratos solúveis em água e função indireta do poder tampão da forragem. Em outras palavras, enquanto os teores de MS e de CSA ajudam o processo de ensilagem, o poder tampão o prejudica.
É fato que o milho colhido para ensilagem conjuga bons valores dos três fatores relacionados, portanto acaba sendo considerada a forragem-padrão para uso na forma ensilada. Esse cereal apresenta teor adequado de matéria seca (30-35%), teor de CSA suficiente para se garantir, em condições ideais, uma correta acidificação da massa por meio da produção de ácido lático e, em virtude do relativamente baixo percentual de PB (6-8%), traz consigo uma baixa capacidade de manter o pH inicial, ou seja, um baixo poder tampão (PTp). E o que se aplica ao milho é muito semelhante ao aplicado ao sorgo, nessas questões durante a ensilagem.
A ensilagem é um processo que depende da ação de microrganismos
A ensilagem é, didaticamente, subdividida por alguns autores em quatro fases de diferentes durações e intensidades, mas essas fases não podem ser separadas precisamente e estão na dependência de quão bem ou mal o processo é conduzido (McDonald et al., 1991). As fases são: inicial, fermentativa principal, estável e de fornecimento ou consumo.
O objetivo da produção de silagem é minimizar a degradação biológica e conservar o maior percentual de nutrientes digestíveis da forragem original. Mas esse não é o objetivo final, pois podem ocorrer perdas após a abertura do silo que devem ser consideradas e deve-se tentar reduzi-las. Essas perdas são medidas indiretamente por meio do aquecimento da massa e da variação do pH, por exemplo. Silagens estáveis têm aumento mínimo da temperatura após a abertura. Considera-se que a silagem é instável quando atingir, no máximo, dois graus Celsius acima da temperatura ambiental.
As fases da ensilagem são mais curtas ou mais extensas dependendo dos parâmetros citados anteriormente, mas também é dependente da população de bactérias presentes na planta (epifítica) e daquela população adicionada à forragem por meio dos inoculantes bacterianos.
É impossível controlar a população epifítica de microrganismos presentes inicialmente na forragem picada, a não ser que seja adicionado um inoculante para direcionar esta fermentação de maneira que ocorra mais em função de bactérias desejáveis (BAL – bactérias produtoras de ácido lático), em detrimento de microrganismos que possam levar a fermentações indesejáveis (Clostridium, Listeria, enterobactérias, leveduras) e, consequentemente, perdas fermentativas e de valor nutritivo da silagem confeccionada.
Em silagem de milho planta inteira ou grão úmido ou milho reidratado o ácido láctico é realmente muito importante na acidificação rápida da massa forrageira, levando a pH baixo, num curto espaço de tempo. Entretanto, outra fase do processo de ensilagem, o pós-abertura, que traz desafio ao material.
O ácido lático sozinho não consegue inibir o crescimento de leveduras e estas são as responsáveis pela primeira linha de crescimento de microrganismos deterioradores. Elas consomem o ácido lático, assim como os carboidratos remanescentes, e, com isso, elevam o pH da massa. Ao consumirem esses substratos, levam à produção de CO2, água e calor. Concomitantemente, o pH mais alto abre caminho para ação de outros microrganismos que ajudariam na deterioração aeróbia, formando um ciclo vicioso. Todo esse desencadeamento foi chamado por Kung (2005) como “efeito dominó” de leveduras. Daí a ideia do monitoramento da temperatura da silagem após a exposição aeróbia. Silagem quente é a resposta de consumo de nutrientes por microrganismos deterioradores.
Outros ácidos, produzidos por cepas de bactérias heteroláticas (ou bactérias heterofermentativas), tal como Lactobacillus buchneri, tem poder antifúngico. As cepas de bactérias heterofermentativas conseguem converter parte do ácido lático em ácidos acético e propiônico, reconhecidamente inibidores do crescimento de fungos e leveduras.
Inoculantes bacterianos usados em silagens
O conceito do uso de culturas de bactérias láticas para melhorar a fermentação iniciou-se no começo do século passado e esses cultivos tiveram pouco sucesso até que houvesse o desenvolvimento de técnicas de secagem a frio (freeze drying) e técnicas de encapsulação para que fosse mantida a viabilidade dessas bactérias benéficas (Weinberg & Muck, 1996).
Há diversas composições de inoculantes para silagens no mercado, os inoculantes tradicionais são compostos por bactérias homoláticas, ou seja, que produzem (quase que) exclusivamente ácido lático. Dentre elas, o Lactobacillus plantarum é uma das bactérias mais usadas, devido seu vigoroso crescimento, tolerância ao meio ácido e potencial elevado de produção de ácido lático. Depois dessa primeira geração de inoculantes, algumas bactérias com capacidade de ação mais rápida foram associadas ao L. plantarum, tais como: Pediococcus pentosaceus, Pediococcus acidilactici, Enterococcus faecium e Lactobacillus acidophilus (Weinberg & Muck, 1996).
Outros microrganismos são usados como inoculantes de silagem como bactérias do gênero Propionibacterium. Essas bactérias têm a capacidade de converter ácido lático e glicose em ácido propiônico e ácido acético, compostos antifúngicos.
Mais recentemente, iniciou-se a utilização do Lactobacillus buchneri como inoculante para melhorar a estabilidade aeróbia de silagens de milho, cana-de-açúcar e outras culturas cujo desafio nessa fase aeróbia de consumo é maior e, talvez, o principal obstáculo. O Lactobacillus buchneri atua convertendo açúcares solúveis e o próprio ácido lático em ácido acético e 1,2 propanodiol, resultando em inibição do crescimento de leveduras e fungos e silagens mais estáveis.
Linda Cooke (1995) é, provavelmente, a primeira pessoa a relatar que o L. buchneripoderia inibir o crescimento de fungos e leveduras ao publicar na revista Agricultural Research de Junho de 1995 as pesquisas do Dr. Richard Muck, membro do USDA-ARS (Centro de Pesquisas em Forragens do Departamento de Agricultura dos EUA). De acordo com o Dr. Muck, considerado um dos principais pesquisadores em conservação de forragens no Mundo, já em 2003 se considerava o Lactobacillus buchneri como o mais consistente dos inoculantes em melhorar a estabilidade aeróbia de silagens de milho.
Diversos estudos subsequentes confirmaram que o Lactobacillus buchneri 40788 melhorou a estabilidade aeróbia de diversos tipos silagens e não somente silagens de milho (Ranjit & Kung, 2000; Driehuis et al., 2001; Adesogan et al., 2003; Kleinschmit & Kung, 2006).
O que o aumento da temperatura da silagem quer dizer ao produtor e resultados da inoculação de silagens de milho com Lactobacillus buchneri.
O aumento de temperatura da massa ensilada está diretamente ligado às perdas elevadas de matéria seca que podem ocorrer. Essas, por sua vez, serão tão maiores, quanto mais elevada for a temperatura da silagem exposta ao ar e dependente também do teor de MS da silagem.
Exemplo disso está demonstrado na Tabela 1 que foi apresentada por Pahlow & Muck, durante a XV Conferência Internacional de Silagem em Madison (EUA) em 2009, mas refere-se a um estudo ainda mais antigo de Woolford, apresentado na III Conferência Internacional de Silagem em 1974.
Tabela 1 – Perdas diárias de MS em função do teor de matéria seca da silagem e da variação de temperatura da massa e ambiente.
Por meio dos dados apresentados na Tabela 1, verifica-se que há aumento das perdas de MS à medida que a diferença entre a temperatura da massa e do ambiente torna-se maior, assim como à medida que o teor de matéria seca diminui. Essa última relação remete ao discutido no início desse texto, com relação à capacidade fermentativa de uma forragem que é dependente do teor de MS de uma forragem, se a capacidade fermentativa é maior, há tendência de apresentar perdas menores.
Veja o exemplo de uma silagem com 30% de MS que tenha temperatura de 28°C e a temperatura ambiental do dia seja de 23°C. Diariamente haverá perda de mais de 1% de MS da massa, ou seja, principalmente nutrientes, sendo convertidos em CO2 (aqui se justifica as principais perdas de MS), água e calor (aqui se justifica o aquecimento da massa).
Kleinschmit & Kung (2006) publicaram uma metanálise, que corresponde a uma avaliação conjunta de diversos estudos (nesse caso 43 experimentos de 23 publicações distintas), e verificaram que a inoculação de Lactobacillus buchnerifavoreceu a estabilidade aeróbia de silagens de milho, com maior teor de ácido acético e menor população de leveduras. Os autores também verificaram boa correlação entre estas variáveis, isso está demonstrado na Figura 1.
Figura 1 – Relação entre teor de ácido acético e número de leveduras em silagens de milho. Fonte. Kleinschmit & Kung, 2006.
Os resultados também têm se mostrado consistentes no campo, em uma avaliação no ano de 2007 em fazendas nos Estados Unidos, Mari et al. (2009) avaliaram silagens de milho inoculadas ou não com Lactobacillus buchneri 40788. Foram visitadas e amostras coletadas em 31 propriedades (15 delas sem inoculação e 16 fazendas que usaramLactobacillus buchneri). Essas amostras foram processadas no laboratório da Universidade de Delaware e avaliadas quando à composição química, perfil fermentativo e estabilidade aeróbia.
Tabela 2 – População microbiana em silagens de milho inoculadas ou não com Lactobacillus buchneri 40788.
As silagens inoculadas com Lactobacillus buchneri 40788 apresentaram, conforme esperado, maior contagem de Lactobacillus buchneri e menor população de fungos e leveduras (Tabela 2). Como resultado final as silagens inoculadas com Lactobacillus buchneri 40788 apresentaram-se mais estáveis e demoraram 76 horas para que a temperatura atingisse 2°C acima da temperatura ambiental, enquanto que as silagens sem inoculante, esse tempo foi de apenas 46 horas (Figura 2).
Figura 2 – Efeito da inoculação com Lactobacillus buchneri 40788 sobre a estabilidade aeróbia de silagens de milho coletadas em fazendas comerciais nos EUA. Fonte. Mari et al., 2009.
Esse efeito pode ser observado também em silagens inoculadas no Brasil com a cepa de Lactobacillus buchneri CNCM I – 4323. As Figuras 3 e 4 demonstram a face exposta de um silo contendo silagem de milho inoculada, na Figura 3 somente a foto digital convencional e na Figura 4 a sobreposição da foto termográfica que mede a variação da temperatura da superfície da silagem.
Figura 3 – Face exposta de um silo contendo silagem de milho inoculada comLactobacillus buchneri CNCM I - 4323.
Na Figura 4 pode-se verificar que os pontos Sp2 e Sp3 apresentam-se com temperatura de cerca de 29°C, nas faixas nas quais a silagem foi escarificada. A temperatura ambiental do momento de amostragem que era de 30°C. Essa escarificação foi realizada para demonstrar ao produtor que a silagem estava estável e a temperatura no ponto Sp1 era tão somente a temperatura em função da incidência direta dos raios solares, uma temperatura apenas na superfície exposta.
Figura 4 - Face exposta de um silo contendo silagem de milho inoculada comLactobacillus buchneri CNCM I – 4323, com sobreposição de foto termográfica.
Considerações finais
Por meio dos dados apresentados, observa-se que os inoculantes também são necessários e efetivos em silagens de milho. Os resultados dos estudos demonstram que o principal entrave nesse tipo de forragem, a instabilidade aeróbia, pode ser diminuída (estabilidade aeróbia aumentada) com a inoculação de bactérias heteroláticas, tal como o Lactobacillus buchneri.
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