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Microbioma de silagens de grãos reidratados de milho e sorgo tratados com inoculantes microbianos em diferentes períodos de fermentação

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Microbioma de silagens de grãos reidratados de milho e sorgo tratados com inoculantes microbianos em diferentes períodos de fermentação

Relatórios Científicos volume 12, Número do artigo: 16864 (2022) Citar este artigo 1331 Acessos 5 citações 6 Detalhes das métricas altmétricas Devido aos relacionamentos intrincados co-evoluídos e à influência mútua

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 16864 (2022) Citar este artigo

1331 Acessos

5 citações

6 Altmétrico

Detalhes das métricas

Devido às intrincadas relações co-evoluídas e à influência mútua entre as mudanças no microbioma e na qualidade da fermentação da silagem, exploramos os efeitos dos inoculantes Lactobacillus plantarum e Propionibacterium acidipropionici (Inoc1) ou Lactobacillus buchneri (Inoc2) na diversidade e na sucessão da comunidade bacteriana e fúngica de grãos reidratados de milho (CG) e sorgo (SG) e suas silagens utilizando sequenciamento Illumina Miseq após 0, 3, 7, 21, 90 e 360 ​​dias de fermentação. Os efeitos dos inoculantes na sucessão bacteriana e fúngica diferiram entre os grãos. As espécies Lactobacillus e Weissella foram as principais bactérias envolvidas na fermentação da silagem de grãos reidratados de milho e sorgo. Aspergillus spp. o mofo foi predominante na fermentação CG reidratada, enquanto a levedura Wickerhamomyces anomalus foi o principal fungo nas silagens SG reidratadas. O Inoc1 foi mais eficiente que CTRL e Inoc2 na promoção do crescimento acentuado de Lactobacillus spp. e manutenção da estabilidade da comunidade bacteriana durante longos períodos de armazenamento em ambas as silagens de grãos. Entretanto, as comunidades bacterianas e fúngicas das silagens de grãos reidratados de milho e sorgo não permaneceram estáveis ​​após 360 dias de armazenamento.

Os grãos de milho e sorgo têm sido utilizados em concentrados oferecidos a ruminantes para fornecer energia principalmente a partir do seu teor de amido1. O endosperma do grão contém a maior quantidade de amido e determina o valor econômico e nutricional do grão, pois a estrutura e composição do amido e sua interação física com a proteína do grão podem alterar sua digestibilidade2. O efeito do endosperma na digestibilidade pode ser manipulado pelo processamento de grãos3. A silagem de grãos reidratados é uma técnica promissora para melhorar o valor nutritivo dos grãos4, e dentre os grãos, o sorgo apresenta o maior ganho de digestibilidade após esse processo, seguido pelo grão de milho e outros cereais5.

Durante o processo de ensilagem, o aumento na digestibilidade do amido dos grãos pode ser devido à degradação parcial da matriz hidrofóbica de amido-proteína que envolve os grânulos de amido por proteólise6, resultando em maior solubilização da prolamina e aumento da área superficial dos grânulos de amido para potencial ataque por bactérias ruminais7.

Estudos têm demonstrado que as condições climáticas afetam todas as etapas de produção e utilização da silagem, principalmente em áreas quentes e úmidas, pois a proliferação microbiana é fortemente influenciada pela temperatura8. Estes factores climáticos não só afectam o crescimento das culturas forrageiras e a incidência de doenças, mas também influenciam a fermentação da silagem e a estabilidade aeróbica9.

Foi relatado que Lactobacillus plantarum é o inoculante de silagem mais comumente usado10. Esta espécie produz ácido láctico, que reduz rapidamente o pH e melhora a fermentação11. Contudo, grandes quantidades de silagem têm sido perdidas e o custo de produção pode sofrer consequências negativas devido à deterioração aeróbica; portanto, bactérias propiônicas e bactérias heterofermentativas produtoras de acetato têm sido estudadas para reduzir a deterioração de silagens após exposição ao ar4,12.

A inoculação bacteriana pode influenciar as características de fermentação e o valor nutricional da silagem de forma diferente, dependendo das bactérias epífitas presentes na matéria-prima13 e das cepas nos diferentes materiais de silagem14. Segundo Si et al.13, a silagem e sua microbiota desenvolveram relações intrincadas e existe influência mútua entre as mudanças no microbioma e nos parâmetros de fermentação da silagem, como a correlação positiva entre Lactobacillus plantarum e o teor de ácido láctico. Geralmente, a composição dos microrganismos antes e depois da ensilagem sofre alterações significativas15. O monitoramento dessas mudanças durante a ensilagem seria útil para compreender e melhorar completamente o processo de ensilagem16.

 3.0 × 1010 CFU g−1, Propionibacterium acidipropionici > 3.0 × 1010 CFU g−1, and sucrose (Lalsil Milho, Lallemand Animal Nutrition); Inoc2—Lactobacillus buchneri CNCM-I 4323 1.0 × 1011 CFU g−1 and sucrose (Lalsil AS, Lallemand Animal Nutrition) at an application rate of 105 CFU g−1./p>

 80%) of Proteobacteria was observed in both grains at the beginning of the fermentation (day 0), except in CG-CTRL and CG-Inoc1, which had 51% of Proteobacteria and 61% of Actinobacteria, respectively. In all CG silages, Firmicutes phylum dominated (> 84%) the fermentation from 3 to 90 days after ensiling. There was a tendency in the bacterial community to return to its initial diversity at 360 days of fermentation, with the replacement of Firmicutes by Proteobacteria and Actinobacteria./p> 80%) of Lactobacillus from 3 to 90 days of fermentation./p> 85%) of Lactobacillus, as observed in CG-Inoc1 during the initial stages of fermentation, occurred only in SG-Inoc1 silages from 90 days onwards. SG-Inoc2 had similar bacterial succession as SG-CTRL from 90 days onwards, with the presence of different genera in the bacterial community. As observed in CG at 360 days, there were changes in the bacterial taxonomic composition, mainly the replacement of Lactobacillus by Weissella in SG-CTRL silages and Weissella and Kosakonia in SG-Inoc2. However, the changes in SG were mainly at the family level, whereas in the CG silages, substitutions were also observed at the phylum level. The SG-Inoc1 sample presented the greatest stability of the bacterial composition at 360 days, with 93% represented by Lactobacillus./p> 80%) was extended up to 360 days. Dothideomycetes accounted for 56–92% of the initial population in SG samples. Tremellomycetes were also present in significant amounts prior to fermentation in the SG-Inoc1 silage. The initial populations were replaced by Saccharomycetes, with dominance extending up to 90 days in all silages. At 360 days, influential amounts of Eurotiomycetes replaced the Saccharomycetes microorganisms in the SG-CTRL and SG-Inoc1 silages./p> 4.2–4.5)47, which was observed in our study, mainly in SG silages. The absence of this genus in all samples was unexpected, particularly in the recently inoculated samples (day 0)./p>