Anim. Res. 51 (2002) 269-277
DOI: 10.1051/animres:2002023

In vitro investigation into the nutritive value of Lolium perenne bred for an elevated concentration of water-soluble carbohydrate and the added effect of sample processing: freeze-dried and ground vs. frozen and thawed

Michael R.F. Lee^a, Alison E. Brooks^a, Jonathan M. Moorby^a, Mervyn O. Humphreys^a, Michael K. Theodorou^a, John C. Macrae^b and Nigel D. Scollan<sup>a

a</sup>  Institute of Grassland and Environmental Research, Plas Gogerddan, Aberystwyth, SY23 3EB, UK
^b  Rowett Research Institute, Greenburn Road, Bucksburn, Aberdeen, AB21 9SB, UK

(Received 6 September 2001; accepted 18 July 2002)

Abstract
A novel Lolium perenne variety bred for an elevated concentration of water-soluble carbohydrate (WSC) Ba11353 (high WSC; HWSC), which when grazed exhibited higher liveweight gains in lambs compared with a control (AberElan), was analysed in vitro to determine its relative nutritive value. The effect of sample preparation was also investigated: frozen and thawed (FT) vs. freeze-dried and ground (FDG). The nutritive value of the grasses was determined by in vitro measurements of gas production, which allowed assessment of both the rate and extent of fermentation of the grasses. Five FT and FDG samples of the two grasses (HWSC and control; n = 20) were suspended in an anaerobic medium, inoculated with rumen digesta and incubated at 39 °C for 120 h, with readings of gas pressure and volume made at regular intervals. At the end of the experimental period samples of liquid phase were taken to determine ammonia nitrogen and volatile fatty acid (VFA) concentrations. The WSC concentration of the HWSC was greater than the control ( P = 0.03) whereas fibre concentrations were higher in the control ( P = 0.002 and P = 0.01 for acid and neutral detergent fibres, respectively). The gas produced from the HWSC forages (both FT and FDG) had lower half-lives (the time at which half the total gas pool was produced), lag-times ( P < 0.001) and a greater predicted asymptote gas yield ( P = 0.003) when compared to the corresponding control forage. For both grass varieties, the FDG treatment significantly reduced gas production half-life and lag-time and increased the gas yield and degradability compared to the FT treatment. Liquid phase ammonia-N concentrations were lower with HWSC ( P = 0.04) compared to control. The FDG treatment of the grass led to a further reduction in ammonia-N concentration compared to the FT samples ( P < 0.001). Total VFA production was greater ( P < 0.001) for both HWSC treatments compared to the control, but no significant differences were noted between FT and FDG treatments. The glucogenic/lipogenic acid ratios (propionate/(acetate + butyrate)) were greater with HWSC ( P < 0.001). The FDG treatment further increased this ratio compared to the FT treatment ( P = 0.002). This study helped to determine the nutritive value of high WSC grass through an evaluation of its fermentation properties when incubated in vitro with inoculated anaerobic media; it also provided evidence of how preparation of the samples can influence the results.

Résumé
Détermination in vitro de la valeur nutritive de Lolium perenne sélectionnée pour sa concentration élevée en glucides hydrosolubles et effet de la préparation de l'échantillon: lyophilisé et broyé vs. congelé et décongelé. Une nouvelle variété de Lolium perenne, sélectionnée pour sa concentration élevée en glucides hydrosolubles (Ba11353, HWSC) et qui permet des gains de poids vifs plus importants chez les agneaux lorsqu'elle est comparée à un témoin (AberElan), a été étudiée in vitro pour estimer sa valeur nutritive. L'effet de la préparation des échantillons a été également examiné : congelés et décongelés (FT) vs. lyophilisés et broyés (FDG). La valeur nutritive de l'herbe a été déterminée par des mesures in vitro de la production de gaz, qui ont permis d'évaluer la vitesse et le potentiel de fermentation du fourrage. Cinq échantillons FT et FDG de deux variétés de ray-grass anglais (HWSC et témoin ; n = 20) ont été mis en suspension dans un milieu anaérobie, inoculé avec des digesta de rumen, et incubés à 39 °C pendant 120 h. La lecture de la pression et du volume de gaz s'est faite à intervalles réguliers. À la fin de la période expérimentale, des échantillons de phase liquide ont été prélevés pour déterminer les concentrations en azote ammoniacal et en acides gras volatils (VFA). La concentration en WSC de HWSC était plus importante que celle du témoin ( P = 0,03) tandis que les concentrations en fibres étaient plus élevées chez le témoin (ADF, P = 0,002 et NDF, P = 0,01). Le gaz produit à partir des fourrages HWSC (FT et FDG) a eu un T50 inférieur (temps correspondant à la moitié de la production totale de gaz), un temps de latence inférieur ( P < 0,001) et une plus grande production de gaz à l'asymptote ( P = 0,003) comparativement au fourrage témoin correspondant. Pour les deux variétés de ray-grass, le traitement FDG a diminué significativement le T50 et le temps de latence et a augmenté la production de gaz et la dégradabilité des fourrages comparés au traitement FT. Les concentrations en azote ammoniacal dans la phase liquide ont été inférieures avec HWSC ( P = 0,04) comparées au témoin. Le traitement FDG de l'herbe a conduit à une réduction supplémentaire de la concentration en azote ammoniacal comparativement aux échantillons FT ( P < 0,001). La production d'acides gras volatils totaux a été plus importante ( P < 0,001) pour les deux traitements HWSC comparativement au témoin, mais aucune différence significative n'a été notée entre les traitements FT et FDG. Les ratios acides glucogéniques/acides lipogéniques (propionate/(acétate + butyrate)) étaient plus élevés avec HWSC ( P < 0,001). Le traitement FDG a encore augmenté ce rapport comparé au traitement FT ( P = 0,002). Cette étude a permis de déterminer la valeur nutritive du fourrage HWSC par une évaluation de ses propriétés de fermentation lors de l'incubation in vitro dans des milieux anaérobies inoculés ; elle a également mis en évidence la façon dont la préparation des échantillons peut influer sur les résultats.

Key words: water soluble carbohydrate / gas production / nutritive value / grass / fermentation rate

Mots clés : glucide hydrosoluble / production de gaz / valeur nutritive / herbe / taux de fermentation

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