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Nutrição Animal U N I V E R S I D A D E F E D E R A L D O P A R A N Á Lorenna Nicole Araújo Santos¹, Eduarda Lorena Fernandes¹, Heloísa Lara Silva¹, Laiane da Silva Lima¹, Renata Bacila M. S. Souza², Alex Maiorka³, Ananda Portella Félix³, Chayane da Rocha³, Simone Gisele de Oliveira³. ¹ Mestranda em Ciências Veterinárias - UFPR ² Doutoranda em Ciências Veterinárias - UFPR ³ Professor do departamento de Zootecnia - UFPR AUTORES: Lorenna Nicole Araújo Santos lorenna.araujo@ufpr.br Eduarda Lorena Fernandes eduardalorenafernandes@gmail.com Heloísa Lara Silva heloisalara@ufpr.br Laiane da Silva Lima laianesilva@ufpr.br Renata Bacila M. S. Souza renata.bacila@ufpr.br Alex Maiorka amaiorka@ufpr.br Ananda Portella Félix apfelix@ufpr.br Chayane da Rocha chayane.rocha@ufpr.br Simone Gisele de Oliveira sgoliveira@ufpr.br É permita a reprodução e divulgação desde que citada a fonte Nutrição Animal Sumário 1. INTRODUÇÃO 08 1.1 Resumo de particularidades anatômicas e fisiológicas do sistema gastrointestinal ........................................................................................................................ 1.2 Pirâmide alimentar para a maioria dos animais onívoros ........................................... 1.3 Conceito s .................................................................................................................................. 1.4 Classificação digestiva ........................................................................................................... 2. FISIOLOGIA DA DIGESTÃO 13 2.1 Consumo ................................................................................................................................... 2.2 Centro da fome e saciedade ................................................................................................ 2.3 Regulação do consumo ......................................................................................................... 2.4 Sistema digestório .................................................................................................................. 2.5 Processo de digestão e a bsorção ...................................................................................... 2.5.1 Apreensão ............................................................................................................................ 2.5.2 Mastigação ........................................................................................................................... 2.5.3 Saliva ...................................................................................................................................... 2.5.4 Estômago .............................................................................................................................. 2.5.5 Principais enzimas estomacais ........................................................................................ 2.5.6 Fígado, pâncreas e duodeno ............................................................................................ 2.5.7 Superfície interna do intestino ......................................................................................... 2.5.8 Movimentos intestinais ...................................................................................................... 2.5.9 Suco biliar .............................................................................................................................. 2.6 Capacida de do trato digestório ........................................................................................... 2.7 Sistema digestório das aves ................................................................................................. 2.8 Sistema digestório dos suínos ............................................................................................. 2.9 Sistema digestório do cã o ..................................................................................................... 2.10 Sistema diges tório dos equinos ........................................................................................ 2.11 Sistema digestó rio dos peixes ........................................................................................... 2.12 Sistema digestório dos ruminantes ................................................................................. 2.12.1 Fatores que tornam o rúmen e retículo uma câmara de fermentação .............. 2.12.1 Fatores que determinam a densidade de microrganismos no rúmen ............... 3. PROTEÍNAS 27 3.2 Funções das proteínas .......................................................................................................... 08 10 10 11 13 13 14 14 14 14 15 15 17 17 17 19 20 20 20 21 22 22 22 23 23 25 25 27 Sumário 3.3 Proteína simples ...................................................................................................................... 3.4 Proteínas conjugadas ............................................................................................................. 3.5 Derivados de proteínas .......................................................................................................... 3.6 Proteínas desnaturadas ......................................................................................................... 3.7 Estrutura das proteínas .......................................................................................................... 3.8 Aminoácidos .............................................................................................................................. 3.8.1 Aminoácidos essenciais ...................................................................................................... 3.8.2 Aminoácidos não essenciais ............................................................................................. 3.8.3 Aminoácidos limitantes ...................................................................................................... 3.9 Digestão e absorção ............................................................................................................... 3.10 Metabolismo ........................................................................................................................... 3.10.1 Degradação de aminoácidos .......................................................................................... 3.10.2 Biossíntese de aminoácidos ........................................................................................... 3.11 Aminação ................................................................................................................................ 3.12 Transaminação ...................................................................................................................... 3.13 Desaminação ......................................................................................................................... 3.14 Descarboxilação .................................................................................................................... 3.15 Proteína ideal ......................................................................................................................... 3.16 Proteína na dieta de ruminantes ...................................................................................... 3.16.1 Proteína by pass ................................................................................................................. 3.17 Deficiência de aminoácidos ................................................................................................ 3.18 Desbalanço de aminoácidos ..............................................................................................3.19 Avaliação da qualidade da proteína ................................................................................. 3.20 Determinação do teor de proteína .................................................................................. 3.21 Valor biológico das proteínas ............................................................................................ 4. CARBOIDRATOS 4.1 Funções ..................................................................................................................................... 4.2 Classificação dos carboidratos ............................................................................................ 4.3 Amido ......................................................................................................................................... 4.3.1 Amilose ................................................................................................................................... 4.3.2 Amilopectina ......................................................................................................................... 4.3.3 Amido ...................................................................................................................................... 27 27 28 28 28 29 30 30 30 31 31 34 34 34 34 35 35 35 35 36 36 37 37 37 37 39 39 40 40 41 41 39 Sumário 4.3.4 Gelatinização do amido ...................................................................................................... 4.3.5 Retrogradação do amido ................................................................................................... 4.3.6 Classificação do amido de acordo com a digestão ..................................................... 4.3.7 Amido resistente .................................................................................................................. 4.4 Polissacarídeo não amiláceo (fibra) .................................................................................... 4.4.1 Função .................................................................................................................................... 4.4.2 Classificação da fibra de acordo com a solubilidade em água ................................ 4.5 Digestão e efeitos fisiológicos dos carboidratos ............................................................ 4.5.1 Carboidratos para ruminantes ........................................................................................ 4.5.2 Digestibilidade do amido ................................................................................................... 4.5.3 Metabolismo da glicose ..................................................................................................... 5. LIPÍDIOS 5.1 Funções no organismo .......................................................................................................... 5.2 Funções na dieta ..................................................................................................................... 5.3 Classificação dos lipídios ....................................................................................................... 5.4 Ácidos graxos ........................................................................................................................... 5.4.1 Isômeros geométricos ........................................................................................................ 5.4.2 Classificação dos ácidos graxos ....................................................................................... 5.4.3 Ácido graxo poli-insaturado .............................................................................................. 5.5 Lipídios na nutrição animal ................................................................................................... 5.6 Digestão de lipídios ................................................................................................................. 5.7 Lipídios na dieta de ruminantes .......................................................................................... 5.8 Metabolismo ............................................................................................................................. 5.9 Alimentos funcionais .............................................................................................................. 6. VITAMINAS 6.1 Vitaminas lipossolúveis .......................................................................................................... 6.2 Vitaminas hidrossolúveis ....................................................................................................... 6.3 Estabilidade vitamínica .......................................................................................................... 6.4 Premix ........................................................................................................................................ 41 42 42 42 43 43 43 43 44 46 48 50 50 50 51 51 51 52 52 53 55 55 56 58 60 64 65 50 58 Sumário 7. MINERAIS 7.1 Macrominerais ............................................................................................................................... 7.1.1 Equilíbrio catio aniônico ........................................................................................................... 7.1.2 Relação Na+K+Cl ........................................................................................................................ 7.2 Microminerais ................................................................................................................................ 7.3 Premix Mineral ............................................................................................................................... 7.4 Mistura mineral - sal mineral ..................................................................................................... 7.5 Minerais complexados ................................................................................................................. 7.6 Suplementação .............................................................................................................................. 7.6.1 O que são minerais orgânicos? .............................................................................................. 7.6.2 Definição de suplementos minerais ..................................................................................... 8. INGREDIENTES 8.1 Pirâmide alimentar ....................................................................................................................... 8.2 Principais preocupações com os ingredientes ..................................................................... 8.3 Fracionamento dos alimentos ................................................................................................... 8.4 Volumosos ...................................................................................................................................... 8.5 Energético (grãos de cereais) ..................................................................................................... 8.6 Energético (grãos de oleaginosas) ............................................................................................ 8.7 Óleos de origem vegetal ............................................................................................................. 8.8 Proteicos de origem vegetal ....................................................................................................... 8.9 Óleo de origem animal ................................................................................................................ 8.10 Proteicos de origem animal ..................................................................................................... 8.11 Produtos lácteos .........................................................................................................................8.12 Outras alternativas ..................................................................................................................... 9. ADITIVOS 9.1 Requisitos gerais (IN 13/2004) ................................................................................................... 9.2 Categoria de aditivos .................................................................................................................... 9.3 Classificação ................................................................................................................................... 9.4 Considerações finais .................................................................................................................... 69 71 71 72 74 74 75 75 75 75 78 78 80 80 80 83 83 84 85 85 88 88 90 90 90 95 68 78 90 Sumário 10. PROCESSAMENTO DE RAÇÕES 10.1 Formulação .................................................................................................................................. 10.2 Recepção ...................................................................................................................................... 10.3 Armazenamento dos ingredientes ......................................................................................... 10.4 Moagem ou pré moagem ......................................................................................................... 10.5 Dosagem ....................................................................................................................................... 10.6 Mistura .......................................................................................................................................... 10.7 Peletizadora ................................................................................................................................. 10.8 Resfriamento ............................................................................................................................... 10.9 Remoagem ................................................................................................................................... 10.10 Extrusão ...................................................................................................................................... 10.11 Secagem ..................................................................................................................................... 10.12 Recobrimento ........................................................................................................................... 10.13 Embalagem ................................................................................................................................ 10.14 Implicações ................................................................................................................................ 11. FORMULAÇÃO DE RAÇÕES 11.1 Consultar as exigências nutricionais ..................................................................................... 11.2 Critérios para a formulação ..................................................................................................... 11.3 Cálculo pelo quadrado de Pearson ....................................................................................... 11.4 Formulando com mais de dois ingredientes ....................................................................... 11.5 Formulando pelo método algébrico ...................................................................................... 12. BROMATOLOGIA 12.1 Categorias dos nutrientes ........................................................................................................ 12.2 Categorias de alimentos ........................................................................................................... 12.3 Importância da bromatologia .................................................................................................. 12.4 Métodos de análises .................................................................................................................. 12.5 Amostragem ................................................................................................................................ 12.6 Identificação ................................................................................................................................. 12.7 Estocagem .................................................................................................................................... 98 98 98 98 99 100 100 100 100 100 100 101 101 101 103 103 103 105 106 108 109 109 110 110 111 111 97 103 108 Sumário 12.8 Pré-secagem ................................................................................................................................ 12.9 Moagem ........................................................................................................................................ 12.10 Análises ....................................................................................................................................... 12.11 Método de Weende ................................................................................................................. 12.12 Método de Van Soest .............................................................................................................. 12.13 Análise por método físico - NIRS .......................................................................................... 12.14 Energia dos alimentos ............................................................................................................ 12.15 Digestibilidade dos alimentos ............................................................................................... 111 111 112 113 114 116 116 117 1.Introdução 1.1 Resumo de particularidades anatômicas e fisiológicas do sistema gastrointestinal: Herbívoros não ruminantes: Grandes herbívoros, como os equinos, possuem o cólon bem desenvolvido. Essa adaptação anatômica é devido à digestão celulolítica. Dessa forma, o órgão tem como função ser a primeira câmara de fermentação (KONING e LIEBICH, 2004). Equinos têm o comportamento de ingerir pequenas quantidades de alimento distribuídas ao longo do dia. Ao confiná-lo ou fornecer grandes quantidades de alimento em um curto período de tempo, pode-se induzir a flexura pélvica, causando cólica. Ainda, pequenos herbívoros (coelhos, por exemplo) geralmente possuem o ceco bem desenvolvido. Cecotrofos (cecotrofia): coelhos produzem cecotrofos, e se alimentam destes diretamente do ânus para maior aproveitamento nutricional da dieta. Os cecotrofos são ricos em ácidos graxos de cadeia curta, vitaminas e aminoácidos. Herbívoros ruminantes: Figura 1: Steven e Humes (1995) Figura 2: Steven e Humes (1995) Figura 3: Steven e Humes (1995) Animais ruminantes possuem diversas particularidades. Dentre elas há o estômago pluricavitário, composto por quatro compartimentos: retículo, rúmen, omaso e abomaso. 08 Onívoro: Apesar do suíno e do humano serem considerados onívoros, o trato digestório dos suínos é mais adaptado para o consumo de alimentos in natura. Imagem: Pinterest Figura 4: Steven e Humes (1995) Figura 5: Steven e Humes (1995) Os frangos são animais onívoros, e possuem um estômago mecânico (moela) e um químico (pró-ventrículo), que auxiliam no melhor aproveitamento dos nutrientes. Figura 6: Steven e Humes (1995) Carnívoros: Animais carnívoros, como os cães e gatos, possuem o trato digestório curto, estômago relativamente grande, e tendem a ingerir pouca fibra. Figura 7: Steven e Humes (1995) Figura 8: Steven e Humes (1995) Embora cães e gatos sejam classificados como carnívoros, há certas diferenças entre eles, devido a seu histórico evolutivo. Cães são classificados como carnívoros oportunistas ou não-estritos, tendo em vista sua melhor adaptação com dietas onívoras. E os gatos são classificados como carnívoros estritos. Cão Gato 09 1.2 Pirâmide alimentarpara a maioria dos animais onívoros: A base da pirâmide alimentar é constituída por grãos, principalmente o milho, que são fontes de amido. A utilização de outros de grãos, como o arroz, pode ter um custo elevado devido à competição com a alimentação humana. Em segundo lugar encontram-se as fontes proteicas. Como fontes de proteína são utilizadas, principalmente, a soja e farinhas de origem animal, como a farinha de vísceras. Os óleos e gorduras estão em terceiro lugar. E, por último, estão os aditivos, vitaminas e minerais. Carboidrato Proteína Lipídios Aditivos, vitaminas e minerais 1.3 Conceitos: Nutrição: conjunto de processos físicos, químicos e biológicos, mediante os quais o organismo utiliza o alimento para reparar os tecidos gastos, manter sua fisiologia, promover crescimento e produção. Ciência que estuda a manutenção da vida e as substâncias capazes de cumprir este fim. Alimentação: é o ato de fornecer o alimento ao animal para saciar a fome. Estudo dos alimentos e dos padrões de exigências nutritivas dos animais, a fim de alimentá- los de forma econômica e eficiente. O animal somente está alimentado se, além de nutrido, está saciado de sede e de fome. Nutriente: componente do alimento, substância química com estrutura definida que auxilia no processo de manutenção da vida e da produção. O conceito atual é mais amplo, pois inclui outras substâncias que não são componentes dos alimentos, como vitaminas sintéticas, sais inorgânicos quimicamente puros e aminoácidos sintéticos. Nem sempre o nutriente está contido no alimento. Nutriente essencial: São aqueles exigidos pelo animal e que não são sintetizados pelo organismo, ou, se sintetizados, a velocidade de síntese não é suficiente para atender as necessidades diárias. Nutriente não-essencial: São aqueles igualmente exigidos pelo animal, mas que são sintetizados pelo organismo em quantidades suficientes para atender as necessidades diárias. Figura 9: Pirâmide alimentar 10 Alimento: toda substância que contém um ou mais nutrientes (geralmente um grupo), que tem a propriedade de fornecer o nutriente ou saciar a sensação de fome e de sede do animal. Não possui fórmula química definida. Dieta: refere-se aos alimentos que compõem uma ração. Não indica, necessariamente, alimentação equilibrada. Ração: total de alimento consumido por um indivíduo em 24 horas. Concentrado: mistura de ingredientes de reconhecido valor biológico, que, ao ser adicionado a outros ingredientes determinados, transforma a mistura final em uma ração balanceada nutricionalmente. 1.4 Classificação digestiva: A digestão de animais carnívoros é principalmente enzimática, como em cães e gatos. Em animais onívoros, como os suínos e frangos, embora se alimentem tanto de produtos de origem animal como vegetal, a digestão principal é enzimática. Já em animais herbívoros há diferença entre ruminantes e não ruminantes: Ruminantes: a fermentação microbiana ocorre em uma região especializada antes da digestão enzimática (fermentação cranial), como ocorre em bovinos, ovinos e caprinos; Não Ruminantes: a fermentação microbiana ocorre depois da digestão enzimática (fermentação caudal), como em equinos e coelhos. 11 ANOTAÇÕES 2. Fisiologia da Digestão 2.1 Consumo: Teorias de regulação do consumo: 1) Glicostática: esta teoria sugere que o animal sentirá fome ou estará saciado de acordo com o nível de glicose no sangue. Por exemplo: quando o nível de glicose está baixo, ocorre a ativação da fome. 2) Aminostática: depende do teor e quais são os aminoácidos circulantes. Por exemplo, o triptofano, precursor da serotonina, ativará a saciedade. Termogênese: além dos aminoácidos circulantes e da termogênese, a proteína contribui para a saciedade, reduzindo a taxa de esvaziamento gástrico e estimulando a produção de colecistoquinina. 3) Lipostática: o lipídio é a fração nutricional de maior densidade energética. Energostática (química): os animais consomem até ingerir a energia necessária. É a principal teoria do consumo, e a mais geral. A palatabilidade pode interferir nessa teoria, pois o animal pode estar saciado e continuar comendo, dificultando a mensuração da fome e da saciedade. 4) Teoria física: o volume do alimento no estômago/rúmen ativa a saciedade no hipotálamo. Todas as teorias atuam juntas, mas depende do animal e do alimento. 5) Fatores extrínsecos: fatores externos, como competição por alimento e estresse, podem afetar a regulação do consumo. 2.2 Centro da fome e saciedade: Sistema nervoso (hipotálamo): a área lateral e o núcleo dorsomedial controlam a fome. O núcleo ventromedial e núcleo paraventricular controlam a saciedade e a área anterior controla a temperatura corporal. Figura 10: www.sistemanervoso.com/images/anatomia/cerb_01 13 2.3 Regulação do consumo: O primeiro a sinalizar o centro da saciedade é o eixo trato digestório hipotálamo, através do hormônio grelina. Depois que os nutrientes chegam ao fígado, ocorre a oxidação, e o nervo vago ativa o centro da saciedade no hipotálamo, a médio prazo. A longo prazo, quando em balanço energético positivo, ocorre o acúmulo de tecido adiposo, e, através da leptina, estímulo da saciedade. 2.4 Sistema digestório: O sistema gastrointestinal é a via de entrada de alimento e, também, onde ocorrem os processos de digestão e a absorção seletiva de nutrientes. Esta função demanda alto aporte nutricional, utilizando em torno de 23-36% do total de energia e entre 23-38% de toda a proteína absorvida pelo organismo. A principal função do sistema gastrointestinal é selecionar o fluxo de entrada e saída de nutrientes e transformar moléculas complexas (proteínas, lipídios e carboidratos) em simples. Este processo ocorre através da ingestão, digestão, absorção, secreção e excreção. Figura 11: Adaptado de Vander, Sherman & Luciano (2002), enquanto disponível em: http://www.biocourse.com 2.5 Processo de digestão e absorção: 2.5.1 Apreensão: Equinos: lábios móveis e sensíveis que em pastejo são retraídos, o que permite que os dentes incisivos cortem o alimento pela base. Bovinos e ovinos: a língua é o principal órgão de apreensão. Ela se curva ao redor das ervas, que são puxadas entre os incisivos inferiores e arrancadas por brusco movimento da cabeça. Suínos: o alimento é levado à boca pela ação do lábio inferior. Aves: o alimento é levado à boca por meio de bicadas. Peixes: varia com o tamanho e anatomia do animal e seu hábito alimentar. 14 Boca superior Peixes carnívoros Ex.: Traíra Boca terminal Planctófagos, herbívoros, frugívoros e onívoros Ex.: Tilápia Boca inferior Peixes iliófagos Ex.: Cascudo 2.5.2 Mastigação: A mastigação pode ser definida como o fracionamento dos alimentos, para deixá-los com maior superfície de contato. Além dos dentes, a língua também é um importante órgão, que auxilia no deslocamento do alimento de um lado para o outro, juntamente com presença de saliva. Essa exceção ocorre nas aves, que não exercem a mastigação, este processo mecânico é realizado pela moela. 2.5.3 Saliva: A saliva (muco) tem como função umedecer e lubrificar os alimentos, iniciando a formação do bolo alimentar com certa homogeneização que, quando atinge determinada consistência, é transportada para região mais posterior da faringe, onde ocorre a deglutição. Foto: G1 - Globo Foto: Engepesca Foto: Projeto Douradinho Glândulas salivares Papilas da língua Figura 12: Koning e Liebich, 2016. Figura 13: Adaptado de Vieira, 2010. 15 Espécie Número de papilas Coelho 17.000 Suíno 15.000 Bezerro 25.000 Pato 200 Galinha 24 Gato 473 Cachorro 1.706 Homem 9.000 Número de papilas gustativas Rastros branquiais Funções: Filtrar alimentos Proteger as brânquias Prevenir o refluxo dos alimentos Auxiliar na deglutição Em peixes planctófagos, há maior número de rastros branquiais. Além disso, são posicionados mais próximos um do outro. Nos peixes carnívoros são encontrados em menor número e são mais afastados. Figura 14: http://zootecniae10.blogspot.com/2011/07/tilapias.html 16 Cél.G gastrina Cél. G gastrina 2.5.5 Principais enzimas estomacais: Pepsinogênio: é secretado pelas células principais, como pró-enzima que é ativada pela ação ácida e convertida em pepsina. Está envolvido na hidrólise de moléculas proteicas. Lipase gástrica: envolvida no desdobramento de gorduras. 2.5.6 Fígado, pâncreas e duodeno: 2.5.4 Estômago: O estômago é um órgão oco que funciona como reservatório. É nele que ocorrem as secreções ácidas. A região proximal na extremidade esofágica tem a função de armazenamento, retendo o alimento. No estômago ocorre a secreção de ácidos (HCl) e enzimas. O HCl, secretado pelas células parietais, funciona como antisséptico estomacal e ativador enzimático. Controle da secreção gástrica Fase cefálica (30-40% da secreção) Fase gástrica (50-60% da secreção) Fase intestinal (10% da secreção) Odor, sabor, visão do alimento, horário de alimentação Estímulos mecânicos (alimentos no estômago) Entrada do quimo no duodeno (pH ácido, proteína, lipídios) Nervo vago (ACh) Reflexo local (ACh) Enteroglucagon; Secretina; Colecistoquinina A colecistoquinina (CCK) estimula a secreção de bicarbonado pelo pâncreas para neutralizar o pH, possibilitando, assim, a atuação das enzimas pancreáticas no duodeno. Pâncreas Vesícula biliar Fígado Figura 15: O Autor, 2024 17 Enzimas pancreáticas: o suco pancreático chega próximo ao pH alcalino e é enviado ao duodeno pelos ductos pancreáticos (com exceção dos ovinos, onde são lançados na vesícula biliar). Todas as proteases são produzidas na forma inativa, e para sua ativação, a enteroquinase hidrolisa o tripsinogênio, ativando a tripsina, que ativa as outras proteases. A exopeptidase digere de fora para dentro, e a endopeptidase do meio para fora. Lipase digere proteínas emulsificadas, desdobrando lipídios até formação de glicerol + ácido graxo. Amilase realiza o desdobramento do amido até formação de maltose. Enteroquinase Tripsinogênio Tripsina Tripsina Quimotripsinogênio Pró-elastase Pró-Carboxipeptidase A Pró-Carboxipeptidase B Quimotripsina Elastase Carboxipeptidase A Carboxipeptidase B Endopeptidases Exopeptidases Tripsina = Arg, Lys Quimotripsina = Tyr, Phe, Trp, Leu Elastase = Ala, Gly, Ser Carboxipeptidase A = Val, Leu, ILE, Ala Carboxipeptidase B = Arg, Lys 18 As vilosidades e microvilosidades do intestino delgado aumentam a superfície de absorção. Elas estão em contato com o alimento, produzindo enzimas na borda em escova para finalizar a digestão. Além disso, os músculos presentes na camada muscular auxiliam no processo de movimentar o alimento pelo trato gastrointestinal. Dessa forma, o músculo longitudinal atua nos movimentos de propulsão da digesta, e o circular nos movimentos de mistura da digesta. 2.5.7 Superfície interna do intestino: Tecido epitelial Figura 17: http://www.biocourse.com/mhhe/bcc/domains/quad/topic.xsp?id=000270 Figura 16: O Autor, 2024 Células absortivas Células caliciformes Capilares sanguíneos Vaso linfático Lúmen 19 http://www.biocourse.com/mhhe/bcc/domains/quad/topic.xsp?id=000270 2.5.8 Movimentos intestinais Funções: Deslocar o bolo alimentar de um ponto para outro; Misturar as enzimas produzidas na borda em escova com os alimentos; Aproximar os alimentos desdobrados à parede intestinal para que ocorra a absorção. 2.5.9 Suco biliar: O suco biliar é produzido pelo fígado e armazenado pela vesícula biliar. Os equinos, como exceção, não possuem vesícula biliar e, por isso, a secreção é constante. Assim, deve-se evitar a oferta de alimentos com grande quantidade de gordura a estes animais. O suco biliar é composto por pigmentos biliares, sais biliares, colesterol, lecitina, e seu pH é próximo ao alcalino. Ele é lançado no duodeno através do ducto biliar. Pigmentos biliares: biliverdina e bilirubinas (responsáveis pela coloração das fezes). Sais biliares: utilizados na emulsificação das gorduras, reabsorvidos pela circulação entero-hepática e lançados no fígado para reutilização. OBS.: animais jovens possuem circulação entero-hepática imatura e por isso não utilizam eficientemente a gordura nos primeiros dias de vida. Animal Comprimento intestinal: comprimento do corpo Cão 6:1 Gato 4:1 Porco 14:1 Cavalo 12:1 2.6 Capacidade do trato digestório: 20 Adaptado de Swenson e Reece 1993 Capacidade do trato gastrointestinal Animal Parte do trato Capacidade relativa (%) Capacidade absoluta (L) Cavalo Estômago Intestino delgado Ceco Cólon maior Cólon menor e reto 8,5 30,2 15,9 38,4 7,0 17,96 63,82 33,54 81,25 14,77 Bovino Compartimento poligástrico Intestino delgado Ceco Cólon e reto 70,8 18,5 2,8 7,9 252,5 66,0 9,9 28,0 Caprino e Ovino Compartimento poligástrico Intestino delgado Ceco Cólon e reto 66,9 20,4 2,3 10,4 29,6 9,0 1,0 4,6 2.7 Sistema digestório das aves: O trato digestório das aves é curto para que possam voar. Assim, possuem o papo e a moela para aumentar o tempo de passagem do alimento. Figura 18: adaptado de www.poultryhub.org/anatomy-and-physiology/body-systems/digestive-system Esôfago RinsDivertículo de Meckel Vesícula biliar Fígado Papo Proventrículo Moela Pâncreas Duodeno Jejuno Íleo Cólon Cloaca Ceco 21 2.8 Sistema digestório dos suínos: 2.9 Sistema digestório do cão: 2.10 Sistema digestório dos equinos: Figura 19: adaptado de Holman, 2017 Figura 20: Koning e Liebich, 2016 Figura 21: http://amazonacarioca.blogspot.com/2014/04/nutricao-seu-cavalo-come-o-necessario.html Estômago Duodeno Jejuno Íleo Ceco Cólon Fezes 22 2.11 Sistema digestório dos peixes: 2.12 Sistema digestório dos ruminantes: Figura 23: www.educaplay.com/printablegame/3432178-sistema_digestivo_da_vaca.html Figura 22: https://pt.slideshare.net/annasmaciel/biologia-os-peixes-completo E = esôfago L = fígado G = vesícula biliar P = pâncreas PA = cecos 23 Rúmen: Líquido ruminal microrganismos Fungo Bactéria Protozoário Digestão dos carboidratos estruturais e não estruturais Caracterização do ambiente ruminal: Movimentos de contração e distensão; Responsável pela ruminação; Responsável pela mistura de alimento recém ingerido com o alimento ingerido há mais tempo, resultando na hidratação e colonização das novas partículas. Anaerobiose: Condição para que ocorra a fermentação O no rúmen é reduzido a H O Poucas bactérias são capazes de crescer sob condições aeróbicas pH Depende do substrato (alimento) e frequência de alimentação Queda após alimentação Temperatura: 39 a 40°C Volume ruminal Ovinos: 5,3 L ou 13% do PV Bovinos: 48 L ou 15-21% PV Composição dos gases: CO = 60-70% CH = 30-40% N = <7% H = <0,2% O = <0,6% Animais ruminantes necessitam da ingestão de fibras, cuja fermentação pelos microrganismos fornece ácidos graxos de cadeia curta, que são as principais fontes de energia para estes animais. Além disso, é importante o fornecimento de nitrogênio para as bactérias. Contudo, deve-se limitar o fornecimento de plantas velhas, que são altamente lignificadas, pois a lignina não é fermentada pelas bactérias. Atenção, também, com o fornecimento de lipídeos, em excesso podem ser tóxicos para microrganismos, pois os ácidos graxos não possuem o pH ideal para as bactérias. 2 2 2 2 2 2 4 24 2.12.1 Fatores que tornam o rúmen e retículo uma câmara de fermentação: Alta porcentagem do conteúdo em líquidos; Alta capacidade tamponante (pH se mantém entre 5 a 7); Constante chegada de substrato pela ingestão dos alimentos; Constante eliminação dos produtos da decomposição microbiana; Ambiente anaeróbico; Alta densidade de bactérias; Alta densidade de protozoários; Temperatura propícia ao desenvolvimento microbiano; Perfeita simbiose entre o hospedeiro e os agentes microbianos. 2.12.1 Fatores que determinam a densidade de microrganismos no rúmen: Teor de nitrogênio e energia do alimento; Qualidade dos alimentos; Regime alimentar - frequência e quantidade; Estado de saúde do animal. Condições do rúmen 25 ANOTAÇÕES 3. Proteínas 3.1 Proteínas: As proteínas são compostos orgânicosde alto peso molecular, encontrados em todas as células, que participam de inúmeras reações químicas vitais do metabolismo animal. Formam a parte estrutural dos tecidos moles do corpo, como os músculos, tecido conjuntivo, pele, pelo e penas. Compostos à base de C, H, O e N, e em alguns casos pode conter S, Fe e P; Polímeros complexos de aminoácidos; A ligação entre dois aminoácidos é chamada de ligação peptídica (COOH de um aminoácido + NH de outro aminoácido). 3.2 Funções das proteínas: Estrutural: membrana celular, tecidos musculares e de suporte (pele, pelos, unhas); Transporte (hemoglobina); Hormônios; Enzimas; Anticorpos; Energia; Reserva (restrito, pois o excesso de aminoácidos não são armazenados). 3.3 Proteína simples: O resultado da hidrólise é apenas aminoácido. Como, por exemplo, as albuminas, globulinas, glutelinas e prolaminas. 3.4 Proteínas conjugadas: As proteínas conjugadas são proteínas simples, combinadas com alguma substância não proteica ("grupo prostético"). Como, por exemplo, as nucleoproteínas, glicoproteínas, fosfoproteínas e lipoproteínas. C N C+CCH3 H NH2 O OH Alanina H H C H C O OH H Glicina H O2 CH3 H NH2 C O N H CH2 C OH O Alanilglicina 2 Os aminoácidos compõem as proteínas através da ligação peptídica do grupo carboxílico com o grupo amino, e toda ligação irá liberar H O metabólica.2 27 3.5 Derivados de proteínas: Formados a partir de proteínas simples e conjugadas. Como, por exemplo, os peptídeos. 3.6 Proteínas desnaturadas: São mais suscetíveis às proteases, o que as torna mais digestíveis. Porém, proteínas funcionais, como as imunoglobulinas, não devem ser desnaturadas para que não ocorra a perda da sua função. 3.7 Estrutura das proteínas: Primária: sequência de aminoácidos na cadeia polipeptídica. Forma linear de sequência de aminoácidos aberta, eletricamente carregadas, que, ao interagir com outros aminoácidos, começa a se dobrar. Secundária: envelopamento de partes da cadeia polipeptídica. Para formarem a alfa hélice, os átomos hidrofílicos se ligam, formando pontes de hidrogênio entre os aminoácidos e a água. Porém, a maioria são hidrofóbicos, formando a estrutura terciária. Terciária: é o envelopamento da cadeia polipeptídica como um todo. Ocorrem ligações entre os átomos dos radicais dos aminoácidos da molécula. Nessa estrutura há muitos aminoácidos hidrofóbicos, que formarão um novelo e permanecerão no interior da estrutura protegidos. Quaternária: associação de mais de uma cadeia polipeptídica. São estruturas mais complexas, estabilizadas e unidas por pontes dissulfeto. É formada quando a quantidade de aminoácidos hidrofóbicos constitui mais de 30% da cadeia polipeptídica. Figura 24: escolaeducacao.com.br/estrutura-das-proteinas/ 28 3.8 Aminoácidos: Aminoácidos são unidades base das proteínas. São moléculas que contêm nitrogênio, resultado da hidrólise das proteínas. Podem ter configuração D ou L: Aminoácidos que compõem as proteínas são todos L; Aminoácidos D são transformados em L por transaminação. Estrutura do aminoácido Grupo carboxilaGrupo amino Grupo amina = básico Grupo carboxila = ácido O grupo R é a cadeia que irá diferenciar os aminoácidos, que variam em estrutura, tamanho, carga elétrica, solubilidade, etc. Aminoácidos formadores de proteínas Tirosina Asparagina Glutamina Aspartato Glutamato Arginina Lisina Histidina Triptofano Metionina Tyr Asn Gln Asp Glu Arg Lys His Trp Met Glicina Alanina Leucina Valina Isoleucina Prolina Fenilalanina Serina Treonina Cisteina Gly Ala Leu Val Ile Pro Phe Ser Thr Cys Aminoácidos Intermediários Cistina Cis Oxi-Lisina OH-Lis Oxi-Prolina OH-Pro Figura 25: adaptada Wikipedia 29 3.8.1 Aminoácidos essenciais: Aminoácidos essenciais são aqueles que não são sintetizados em quantidades suficientes para atender as exigências dos animais, e, obrigatoriamente, precisam estar presentes nas dietas: Histidina Isoleucina Lisina Leucina Metionina Arginina Fenilalanina Triptofano Treonina Valina Taurina (para felinos) 3.8.2 Aminoácidos não essenciais: Os aminoácidos não essenciais são sintetizados em quantidades suficientes para atender as exigências dos animais: Alanina Ácido aspártico Asparagina Ácido glutâmico Cisteína 3.8.3 Aminoácidos limitantes: São exigidos pelos animais em quantidades que os ingredientes da dieta não conseguem suprir, necessitando, assim, de suplementação com aminoácidos sintéticos. Para qualquer animal, sempre existirá ao menos um aminoácido limitante. Por exemplo, a metionina é aminoácido limitante para as aves, ligada à queratina para o empenamento; a lisina é limitante para suínos, ligada à deposição de músculo; e a metionina é limitante para cães e gatos. Pode haver mais de um aminoácido limitante. Treonina e triptofano tendem a ser o 3º e 4º limitantes. Há 3 formas de suprir essas exigências: 1) Adicionar aminoácido sintético; 2) Aumentar o teor de proteína; 3) Encontrar ingredientes que supram a exigência do aminoácido. Para definir a quantidade a ser incluída, utiliza-se de variáveis como, por exemplo, ganho de peso e número de posturas, até atingir o considerado ponto ótimo. H I L L M A Fe Tri Tre Va + Taurina Glicina Glutamina Prolina Serina Tirosina 30 3.9 Digestão e absorção: 3 etapas: 1) Fase gástrica: HCl (pH<2,0) pepsinogênio pepsina Remoção de 46 aminoácidos por autoativação Representa em média 20% do total digerido 2) Fase pancreática 3) Fase intestinal: digestão final de dipeptídeos e oligopeptídeos Enzimas: ribonuclease, desoxirribonuclease, enteropeptidase, aminopeptidase, dipeptidases Enzima Origem Precursor Ação Produto Pepsina Mucosa gástrica Pepsinogênio Endopeptidase Polipeptídeos Quimosina Mucosa gástrica Quimosinogênio Endopeptidase Polipeptídeos Tripsina Pâncreas Tripsinogênio Endopeptidase Peptídeos Elastase Pâncreas Pró-elastase Endopeptidase Peptídeos Quimotripsina Pâncreas Quimotripsinogênio Endopeptidase Peptídeos Carboxipeptidase A Pâncreas Pró-carboxipeptidase A Exopeptidase Peptídeos, aminoácidos Carboxipeptidase B Pâncreas Pró-carboxipeptidase B Exopeptidase Peptídeos, aminoácidos Enzimas proteolíticas do sistema digestório Adaptado de Cunningham, 1999 3.10 Metabolismo: Parte da proteína é absorvida como aminoácido e o que não é absorvido (excesso) segue para o intestino grosso e, então, ocorre a fermentação. Quando fermentadas por microrganismos proteolíticos, as proteínas não digeridas produzem substâncias tóxicas como amônia, aminas biogênicas, fenóis e indóis. Dos aminoácidos absorvidos, parte seguirá para a síntese proteica no fígado, mas, caso haja alguma deficiência de aminoácido, a síntese não ocorre. O excesso vai sofrer degradação, o que pode virar esqueleto carbônico, que vira energia ou NH que tem que ser excretado na urina. Proteína na alimentação Aminoácidos Pool de aminoácidos Digestão Absorção Fezes 4 31 Idade Taxa de crescimento animal Fígado Músculo Aminoácidos absorvidos Circulação sistêmica Filhotes requerem maior quantidade de proteína, para o crescimento. Intestino Ureia 57% Proteínas hepáticas 14% Proteínas plasmáticas 6% Aminoácidos plasmáticos Oxidação ou liberação Estoque intracelular de aminoácidos Proteína muscular Degradação proteica Síntese proteica Figura 26: O autor, 2024 Figura 27: Adaptado de Owens et al. (1993). 32 Origem e destino dos aminoácidos Amoniotelítico Amônia Ureia Ácido úrico Ureolíticos Uricotélico Aminoácidos em excesso: existem 3 formas de excreção dos produtos finais do metabolismo proteico. Proteína corporal Aminoácidos Adaptado de Murray et al., 1990 1 - 2% Degradação das proteínas Reutilização para síntese de novas proteínas 75 - 80% Catabolismo 20 - 25% 33 Animal mg N/kg /dia Homem 62 Suíno 163 Cão 210 Gato 360 mg N/kg /dia 0,75 0,75 Animais que utilizam as proteínas como principal fontede energia são menos eficientes em armazenar aminoácidos no fígado, pois o que chega é degradado. Como, por exemplo, os carnívoros, o que explica a maior exigência de proteína. 3.10.1 Degradação de aminoácidos: Ocorre em caso de jejum (em que nutrientes energéticos são insuficientes) ou excesso de aminoácidos, devido à sua limitada capacidade de armazenamento. Parte dos aminoácidos que chegam no fígado sofrem desaminação (remoção do grupo amino) e entram na via de metabolismo dos carboidratos. Desaminação corpos cetônicos e glicose = energia 3.10.2 Biossíntese de aminoácidos: Ocorre quando o organismo dispõe de grupos amino (degradação de outros aminoácidos), cadeias de carbono (intermediárias do metabolismo de carboidratos) e enzimas específicas. 3.11 Aminação: A aminação consiste em colocar o grupamento amino em um grupamento existente. 3.12 Transaminação: Transferência do grupamento amino. 34 Hendriks et al., 1997 3.13 Desaminação: É a reação que resulta na perda de amônia, em que ocorre a transformação de um aminoácido em seu cetoácido. Pode ser oxidado e utilizado como fonte de energia, usado para a síntese de glicose ou convertido em gordura. 3.14 Descarboxilação: É a reação em que ocorre a perda da carboxila, resultando em substâncias importantes como a serotonina, histamina (tecido nervoso), ácido para amino-butírico (cérebro) e taurina (bile). 3.15 Proteína ideal: Mistura de aminoácidos com total disponibilidade na digestão e no metabolismo, cuja composição é idêntica às exigências para manutenção e produção do animal. Constitui- se na relação entre a lisina e os demais aminoácidos para que garantam o melhor desempenho animal, o que tem substituído o conceito de proteína total. Por que a lisina? Primeiro aminoácido limitante para suínos e segundo para aves; Análise relativamente simples; Envolvida somente com a deposição de proteína; Vasta informação sobre exigências em aves e suínos. Ex.: 100% de lisina, 80% de metionina e 120% de arginina 1% de lisina 100% de metionina X 80% de metionina X = 0,8% de metionina 3.16 Proteína na dieta de ruminantes: A proteína fornecida na dieta é intensamente modificada pela microbiota ruminal, alterando o perfil de aminoácidos da dieta. Nitrogênio não proteico Amônia Síntese microbiana Peptídeos, aminoácidos e amônia Proteína degradável no rúmen (PDR) Proteína bruta Proteína não degradável no rúmen (PNDR) Digestão intestinal Proteases, peptidases e deaminases (microrganismos ruminais 35 O nível máximo de ureia recomendado é de 40 g/100 kg de peso vivo/dia NH produzido e absorvido em grande quantidade é tóxico ao animal3 Intoxicação por ureia 3.16.1 Proteína by pass: A proteína by pass é uma proteína de baixa taxa de degradação ruminal, o que permite passagem de maior quantidade de proteína intacta para o intestino delgado, ou seja, a proteína que resistiu aos microrganismos do rúmen. Considerando que a proteína sintetizada pelos microrganismos é de boa qualidade, essa prática só torna-se interessante se a fonte de proteína by pass utilizada for de qualidade superior do que a proteína microbiana. 3.17 Deficiência de aminoácidos: Aumento da síntese de gordura; Redução da resposta imune; Crescimento reduzido; Redução da eficiência alimentar; Reprodução ineficiente; Problemas com aparência: pelos, pele, penas, etc. Excesso de NH ( pH) Utilizada pelos microrganismos Ureia NH Fígado Alcalose Urease 3 3 Contudo, ruminantes possuem a capacidade de aproveitar fontes de nitrogênio de origem não proteica (NH ) e transformá-las em fontes proteicas. Como, por exemplo, a ureia, uma das principais fontes de nitrogênio não proteico (NNP). A produção da enzima urease pelos microrganismos do rúmen converte a ureia em amônia. A população microbiana responsável pela degradação da fibra tem como principal fonte de nitrogênio a NH . Vantagens da ureia: alta disponibilidade e baixo custo, alta concentração de nitrogênio, e praticidade na utilização. Desvantagens da ureia: risco de intoxicação se ingerida em excesso. 3 3 36 3.18 Desbalanço de aminoácidos: Mudança na proporção entre os aminoácidos, deprime o consumo alimentar e o crescimento; Adição ou retirada de um ou mais aminoácidos; Pode ser revertido pela adição dos aminoácidos limitantes ou a retirada dos aminoácidos adicionados. 3.19 Avaliação da qualidade da proteína: Concentração total de proteínas (Kjeldahl); Conteúdo de aminoácidos; Avaliação biológica (balanço de aminoácidos); Conteúdo de aminoácidos plasmáticos; Disponibilidade dos aminoácidos; Curva de resposta. 3.20 Determinação do teor de proteína: Determinação do conteúdo de nitrogênio da amostra Método Kjeldahl: 1) Digestão; 2) Destilação; 3) Titulação. Proteína bruta (PB%) = N (%) x 6,25 Esta fórmula baseia-se em um conteúdo de nitrogênio de 16% na proteína total 3.21 Valor biológico das proteínas: Porcentagem do nitrogênio digerido e absorvido que é retido pelo organismo animal para manutenção e crescimento. VB = NI - [(NF - NF metabólico) + (NU - NU metabólico)] x 100 NI - (NF - NF metabólico) Onde: NI = nitrogênio ingerido NF = nitrogênio fecal NU = nitrogênio urinário Quanto maior o valor, maior é o valor biológico. 37 ANOTAÇÕES Aldo-açúcares Ceto-Açúcares Trioses Glicerose Diidroxiacetona Tetroses Eritrose Eritrulose Pentoses Ribose Ribulose Hexoses Glicose, Galactose, Manose Frutose São hidratos de carbono, formados por carbono, hidrogênio e oxigênio, sendo as moléculas orgânicas mais abundantes na natureza, principalmente na matéria vegetal. Possuem grupos funcionais: aldeído e acetona. Como regra geral, há o dobro de hidrogênio para um oxigênio, na maioria dos carboidratos. Além disso, existem os carboidratos compostos, que contêm outros elementos, como fósforo (P), nitrogênio (N) e enxofre (S). 4.1 Funções: Energética (principal); Formação de gorduras de reserva e da lactose; Economia de proteínas; Componente da membrana celular; Motilidade e funcionalidade intestinal. 4.2 Classificação dos carboidratos: Monossacarídeos: possuem uma única unidade, são moléculas mais simples. Resultados da glicose, galactose, frutose. 4. Carboidratos 39 Dissacarídeos: possuem 2 monômeros, como a maltose, sacarose, lactose e a celobiose. Maltose = glicose + glicose Sacarose = glicose + frutose Lactose = glicose + galactose Celobiose = glicose + glicose Oligossacarídeos: 3 a 8-10 monossacarídeos. Como, por exemplo, maltotriose e rafinose. São carboidratos de cadeia média. Alguns não são digeríveis e podem ser considerados fibras. Polissacarídeo: mais de 8-10 unidades de monossacarídeos. São carboidratos de cadeia longa, compostos estruturais ou de reserva. Ex.: amido, celulose, glicogênio, hemicelulose, pectina. 4.3 Amido O amido é a principal fonte de energia quando considerados custo e benefício. Cereais, como milho e sorgo são os que concentram maior quantidade de amido, e, consequentemente, são muito digestíveis, sendo importantes ingredientes para a nutrição de monogástricos. O grânulo de amido é formado por duas moléculas de polissacarídeos distintos: amilose e amilopectina. 4.3.1 Amilose: A amilose possui como unidade monomérica a glicose, com uma cadeia linear, curta e sem ramificações. Ela constitui de 20-30% do grânulo de amido. Ligação alfa-1,4 Ligação glicosídica-covalente 40 4.3.2 Amilopectina: A amilopectina possui uma cadeia ramificada, mais longa, constituída de glicose, que compõe 70% do grânulo de amido. Ligação alfa-1,4 e alfa-1,6 4.3.3 Amido: Nos vegetais, o grânulo de amido cresce a partir do ponto central, chamado de hilo, sendo a maior parte constituído pela amilopectina, a base do amido, enquanto que a amilose tende a ficar entre as cadeias de amilopectina. A amilose é menos digestível, pois se encontra na forma de alfa hélice, estabilizada por pontesde hidrogênio. Por conter ramificações e pelo seu tamanho, a amilopectina tende a demorar, impedindo que a estrutura de moléculas se feche, portanto, sendo mais digestível. Contudo, crua ela não é 100% digestível, pois também tenta se estabilizar. O calor é capaz de desestabilizar as pontes de hidrogênio, realizando a gelatinização do amido, fazendo a amilose e amilopectina se abrirem e se tornem mais digestíveis. 4.3.4 Gelatinização do amido: O amido se expande através do aquecimento e da umidade, causando a abertura das moléculas de amilopectina e amilose, através do rompimento das pontes de hidrogênio e a absorção da água do meio. É um processo importante para aumentar a digestão do amido. Figura 28: Adaptados de PARKER & RING (2001). Figura 29: umaquimicairresistivel.blogspot.com/2011/06/indigestibilidade-do-amido.html 41 4.3.5 Retrogradação do amido: Quando o amido resfria, tende a voltar para o estado cristalino com as moléculas restabilizadas. A amilose retrograda mais rápido por não ter ramificações e ser curta. Não é um processo natural ao amido e o fechamento da molécula é de modo aleatório, o que a torna indigestível. 4.3.6 Classificação do amido de acordo com a digestão: Amido rapidamente digestível: amido amorfo e disperso, encontrado em grandes quantidades em alimentos cozidos. É o amido convertido em glicose em 20 minutos de digestão enzimática (37°C). É mais fácil de ser digerido mas pode aumentar a resposta glicêmica. Amido lentamente digestível: amido cru ou parcialmente gelatinizado, convertido a glicose após 100-120 minutos de digestão enzimática (37°C). Possui maior teor de amilose. Amido resistente: amido não digerido no intestino, não hidrolisado após 120 minutos de ação enzimática, que não vira glicose (amido retrogradado). Todas as fontes de amido possuem as três frações, o que define sua digestibilidade é a proporção de cada. Quando cru, todas as fontes terão amido lentamente digestível. 4.3.7 Amido resistente: Amido resistente tipo 1 (AR1): amido fisicamente inacessível (dentro do grão), protegido por parede celular ou proteínas. Tamanho e composição impedem ou retardam a ação das enzimas digestíveis. AR1 = gli amostra íntegra - gli amostra moída Amido resistente tipo 2 (AR2): grânulos de amido resistente, estrutura cristalina, impermeável a moléculas grandes. Pode ser resolvido por aquecimento (gelatinização). AR2 = gli amostra crua - gli amostra cozida Amido resistente tipo 3 (AR3): amido retrogradado. AR3 = amido resistente a moagem + cocção Amido resistente tipo 4 (AR4): amido com mudança na estrutura química, sintetizado no laboratório, recebe combinação de outras moléculas, como fosfato. 42 4.4 Polissacarídeo não amiláceo (fibra) São polissacarídeos e substâncias associadas à parede celular das plantas, resistentes a ação de enzimas digestivas de animais complexos (Van Soest, 1994). 4.4.1 Função Monogástricos: Redução no consumo do alimento; Redução na digestibilidade; Diluição de calorias; Aumenta a motilidade intestinal; Substrato para fermentação pela microbiota do intestino grosso. Ruminantes: Fonte de energia; Saúde ruminal; Desenvolvimento da microbiota. 4.4.2 Classificação da fibra de acordo com a solubilidade em água: Fibra insolúvel: aumenta o volume fecal e estimula o peristaltismo, com baixa fermentabilidade. Fibra solúvel: aumenta a saciedade ao formar um gel no trato digestório, reduzindo o esvaziamento gástrico e mantendo o alimento por mais tempo no estômago. Também reduz o índice glicêmico. Apresenta alta fermentabilidade. 4.5 Digestão e efeitos fisiológicos dos carboidratos Carboidratos são fontes de energia e os produtos da sua digestão se diferem quando empregados por não ruminantes ou ruminantes. Não ruminantes Amido Glicose Ruminantes CHO estruturais e não estruturaiis Ácidos graxos de cadeia curta 43 4.5.1 Carboidratos para ruminantes: Padrão de fermentação dos carboidratos: 1) Sacarose: imediata 2) Pectina: rápida 3) Amido: velocidade intermediária (depende da fonte) 4) Celulose e hemicelulose: lenta Fatores que afetam a proporção de AGCC no rúmen: Dieta: variação na composição dos carboidratos. Carboidratos estruturais aumentam a relação acetato:propionato, e carboidratos não estruturais diminuem a relação. Relação forragem:concentrado. Ingredientes: tipo de volumoso utilizado. Alimento Rúmen Degradação Massa microbiana AGCC Passagem Absorção Passagem 44 Adaptado de Dijkstra et al. (2003) Relação volumoso: concentrado Proporção molar Acético Propiônico Butírico 100:0 71,4 16,0 7,9 75:25 68,2 18,1 8,0 50:50 65,3 18,4 10,4 40:60 59,8 25,9 10,2 20:80 53,6 30,6 10,7 Rúmen Parede do rúmen Sangue portal Fígado Sangue periférico Acetato Acetato Acetato Acetato Acetato Propionato Propionato Propionato Glicose Glicose Butirato Beta-OH Butirato Beta-OH Butirato Beta-OH Butirato Beta-OH Butirato Church (1993) Proporção de AGCC no rúmen de vacas lactantes alimentadas com diferentes relações forragem:concentrado Utilização dos AGCC pelos ruminantes 45 Fatores que afetam a degradabilidade da fibra: Espécie forrageira: associação dos componentes da parede celular; Idade da planta: lignificação da parede celular (diminui degradação); Nível de concentrado: presença de carboidratos de fácil fermentação. Causa redução no pH ruminal, prejudicando o desenvolvimento e ação dos microrganismos celulolíticos (sensíveis à queda do pH); Nível de ingestão: aumenta a ingestão e diminui o tempo gasto na mastigação; Presença de compostos nitrogenados: necessário para síntese de proteína microbiana; Deficiência de minerais: P, S e Co = metabolismo dos microrganismos. Degradação da parede celular no sistema gastrointestinal de ruminantes: Celulose = 70% rúmen e 30% intestino grosso; Hemicelulose: 70-75% rúmen e 25-30% intestino grosso; Pectina: 100% no rúmen. 4.5.2 Digestibilidade do amido: Variável de acordo com: Fonte; Tamanho do grânulo; Processamento; Relação amilose:amilopectina. A digestão do amido é a mais simples, feita pela alfa amilase pancreática. Todos os animais a produzem, até mesmo os carnívoros, mesmo que em pequena quantidade. O que os carnívoros não produzem é a amilase salivar, porém é um fator desprezível, visto que a ação é apenas na boca. A alfa amilase atua exclusivamente hidrolisando as ligações alfa 1-4 que forma a maltose, maltotriose, alfa-dextrinas. Na borda em escova são produzidas enzimas como a maltase, que atua sobre a maltose e maltotriose, e a alfa dextrinase, que hidrolisa a ligação alfa 1-6. Para digerir a sacarose, a borda em escova produz sacarase, e para digerir a lactose a enzima lactase. A absorção é feita por transporte ativo (sódio dependente), por co-transportadores, os GLUT. Frutose é por transporte passivo. Processamento sobre a digestibilidade do amido Xue et al. (1996) 46 Amilose vs amilopectina: aparecimento de amido no ceco de suínos Xue et al. (1996) Efeito do tamanho do grânulo de amido e da porcentagem de amilose sobre a digestibilidade Xue et al. (1996) Digestibilidade do amido no intestino delgado de aves Noy & Sklan (1995) 47 4.5.3 Metabolismo da glicose: Atividade da amilase pancreática Meyer et al. (1991) Glicogênio Glicose Reserva Ribose 5-Fosfato NADH Piruvato Oxidação via Ciclo das Pentoses Fosfato Oxidação via Glicólise 48 ANOTAÇÕES 5. Lipídios São biomoléculas insolúveis em água e solúveis apenas em solventes orgânicos, como éter, clorofórmio, benzeno. 5.1 Funções no organismo: Reserva energética (tecido adiposo); Membrana celular; Isolamento térmico e impermeabilizante; Proteção de órgãos vitais; Impulso de transmissão nervosa (bainha de mielina); Antioxidante e imunomodulador (vitaminas A e E); Fontes de ácidos graxos essenciais; Hormonal (esteróides); Digestiva (bile); Sensação de saciedade (teoria lipostática). 5.2 Funções na dieta: Elevam a densidade energética - 9Kcal EB; Baixo incremento calórico; Melhoram a aparência da ração; Aumento da palatabilidade; Auxilia na manutenção deequipamentos; Marmorização da carne. 5.3 Classificação dos lipídios: Óleo ou gordura: Óleo: lipídio líquido em temperatura ambiente. Gordura: lipídio sólido, que predomina ácidos graxos saturados. Saturado ou insaturado: Saturado: são compostos por ligações simples, ligações coesa, geralmente de origem animal. Insaturado: compostos por duas ou mais ligações. São líquidos porque dividem a força, geralmente de origem vegetal. Os insaturados são mais digestíveis por serem mais maleáveis e por serem mais fáceis de emulsificar. Simples ou composto: Simples: Por hidrólise total originam somente ácidos graxos (AG) e álcool. Composto: Apresentam outros grupos além de álcool e ácidos graxos, como fosfolipídios (gorduras contendo ácido fosfórico e nitrogênio), glicolipídios (gorduras contendo CHO) e lipoproteínas (lipídios ligados com proteínas). 50 5.4 Ácidos graxos: A estrutura básica dos ácidos graxos é uma cadeia de 2 a 24 carbonos com um grupo carboxila (COOH) na extremidade. Ácidos graxos saturados Ácidos graxos insaturados Acético Butírico Capróico Caprílico Cáprico Láurico Mirístico Palmítico Esteárico Palmitoleico Oléico Linoléico Linolênico Araquidônico Figura 30: https://escolaeducacao.com.br/acidos-graxos/ 5.4.2 Classificação dos ácidos graxos: Conforme o tamanho da cadeia, os ácidos graxos podem ser classificados em: Cadeia curta: 6 ou menos carbonos. Exemplo: ácido butírico. Cadeia média: 8 a 10 carbonos. Exemplo: ácido cáprico. Cadeia longa: 12 carbonos ou mais. Exemplo: ácido esteárico. Os ácidos graxos podem estar na sua forma livre ou esterificada (formando ligações éster com o glicerol) como os glicerídeos. Os triglicerídeos são 3 ácidos graxos ligados a um glicerol (álcool). 5.4.1 Isômeros geométricos: O formato CIS é simples, mas ao bombear hidrogênio a conformação se torna TRANS, o que era líquido vira sólido e muda o CH (o objetivo é tornar um óleo líquido em sólido, como por exemplo, a margarina). O problema da conformação TRANS é que o organismo não reconhece, não possui função biológica, e consequentemente acaba acumulando no corpo. 3 51 5.4.3 Ácido graxo poli-insaturado: Os ácidos graxos poli-insaturados pertencem ao grupo de ácidos graxos de cadeia longa, por exemplo, ácido linolênico, ácido linoleico, ácido araquidônico e eicosanóides, os quais controlam funções importantes, como a pressão arterial, cicatrização, imunidade e coagulação, pertencendo aos ômegas 3 e 6. Ômega 6: precursor é o ácido linoleico Ômega 3: precursor é o alfa linolênico Ômega 6 Ácido linoleico Ácido araquidônicco Ação pró-inflamatória Ômega 3 Ácido linolênico Eicosapentaenóico Docosahexaenóico Ação anti-inflamatória Δ Dessaturases Elongases Cicloxigenases Lipoxigenases Deve existir um equilíbrio entre ômega 6 e ômega 3, pois ambos competem pela mesma enzima, sendo possível um inibir o outro, causando desequilíbrio. A relação deve ser 5-10 de ômega 6 para 1 de ômega 3. 5.5 Lipídios na nutrição animal: A maior parte dos lipídios na dieta estão na forma de triglicerídeos. Os lipídios possuem alta densidade energética, 2,25 vezes mais energia do que os carboidratos e as proteínas, pois há maior número de moléculas de hidrogênio liberando mais energia na oxidação. Formas de fornecimento: semente de oleaginosas, óleos vegetais, gordura de origem animal, gordura inerte ou protegida (sais de cálcio). Limites de inclusão na dieta: Para não ruminantes, cerca de 10% da dieta (varia de acordo com o custo e a espécie), e para ruminantes até 6%. 52 Estômago Lipase gástrica Hidrólise TAG AG e diacilgliceróis Glóbulos de gordura Duodeno Sais biliares Gotículas de gordura emulsificada Lipase e co-lipase Jejuno Sais biliares Lipase e co-lipase Micelas AG, glicerol A digestão começa no estômago, pela lipase gástrica, com ajuda do HCl, diluindo os glóbulos de gordura. Após isso, o duodeno irá liberar os sais biliares e emulsificar. No jejuno encontra-se as micelas, que serão absorvidas, e assim, dentro da célula ela monta os triglicerídeos novamente, que irão se juntar com as apoproteínas, formando os quilomícrons. Dukes (1993) 5.6 Digestão de lipídios: 53 Tipos de lipoproteínas Densidade g/mL Proteína (%) Lipídios (%) Quilomícrons 0,92-0,96 1,7 98-99 Densidade muito baixa (VLDL) 0,95-1,00 10 90-93 Densidade baixa (LDL) 1,00-1,06 25 79-89 Densidade alta (HDL) 1,06-1,21 50 43-67 Tipos de Lipoproteínas Lehniger (1986) Estrutura da Lipoproteína Quilomícron: proteína de transporte que sai das células de absorção e vai para o sistema linfático e o fígado; VLDL: transporta os triglicerídeos do fígado para o tecido adiposo; LDL: transporta os triglicerídeos do fígado para os tecidos periféricos; HDL: junta os triglicerídeos parados nas veias e artérias e transporta para o fígado para realizar a beta oxidação. Figura 31: https://drasuzanavieira.med.br/2016/09/21/o-bom-o-mau-colesterol-e-os-triglicerides/ 54 5.7 Lipídios na dieta de ruminantes: Em ruminantes não ocorre digestão de lipídios no rúmen, não ocorre a oxidação, e portanto não produzem energia no rúmen. Para evitar a acidificação do rúmen, as bactérias realizam biohidrogenação dos ácidos graxos, tornando-os mais saturados. 5.8 Metabolismo: O metabolismo dos ácidos graxos resume-se a síntese e a degradação, as quais acontecem em compartimentos separados. Catabolismo: no período em jejum é utilizado primeiro o estoque de glicogênio, e posteriormente ocorre a mobilização dos lipídios por lipólise. CH 3 C CoA O Beta oxidação 1 mol de Acetil CoA = 12 ATP 1 mol de ácido graxo (24C) = 144 ATP Figura 32: Nelson e Cox, 2013 55 1º Estágio Remoção oxidativa Unidades de 2 C na forma de Acetil CoA 2º Estágio Acetil CoA Ciclo de Krebs CO2Elétrons NADH , FADH2 2 Cadeia respiratória ATP 3º Estágio 5.9 Alimentos funcionais: Fornecem nutrientes para o metabolismo e possuem propriedades benéficas à saúde humana. Ácidos graxos poliinsaturados (PUFA): Ômega-3. Ácido linoléico conjugado (CLA): Mistura de isômeros geométricos e posicionais do ácido linoléico (C18:2), que contém duas duplas ligações conjugadas. Esses alimentos funcionais podem contribuir para a redução da incidência de doenças cardiovasculares, e para a prevenção de tumores e da osteoporose. trans-10, cis-12 C18:2 = diminui teor de gordura do leite cis-9, trans-11 C18:2 = diminui Incidência de tumores 56 ANOTAÇÕES 6. Vitaminas São moléculas orgânicas, necessárias em quantidades mínimas para atuar como enzimas, precursoras enzimáticas ou co-enzimas em numerosos processos metabólicos do organismo. Dessa forma, as necessidades de vitaminas podem ser avaliadas através dos índices zootécnicos, imunidade, bem-estar e características da carcaça. Respostas significativas do sistema imune ocorrem apenas quando as vitaminas são suplementadas em níveis pelo menos dez vezes superiores aos do NRC (1994) ou duas a três vezes maiores do que os utilizados comercialmente (LEESON, 2007). As vitaminas são divididas em dois grupos: vitaminas lipossolúveis e vitaminas hidrossolúveis Vitaminas lipossolúveis: são as vitaminas solúveis em lipídios, ou seja, dependem do teor de gordura para ser absorvida. São necessárias em maiores quantidades, e são mais fáceis de serem armazenadas no fígado, ficando mais tempo no organismo. Vitaminas hidrossolúveis: são vitaminas solúveis em água, e por consequência a perda é maior, através do suor, urina e saliva. São necessárias em menores quantidades. 6.1 Vitaminas lipossolúveis: Funções gerais: desenvolvimento, manutenção dos tecidos, qualidade da carne, e imunidade. Vitamina A Funções: Mecanismo da visão: cones interagem com dois pigmentos visuais, a Rodopsina e a Iodopsina, e a formação destes é dependente de vitamina A. Proteção dos epitélios: estimula a síntese de glicoproteínas e mucopolissacarídeos, os quais impedem a queratinização dos epitélios de diversos tecidos. Síntese de hormônios: possui ação reguladora sobre a síntese de tiroxina, glicocorticóides e hormônios das glândulasgerminativas importantes na regulação do metabolismo. Sinais de carência: Cegueira noturna; Queratinização dos epitélios; Ressecamento do globo ocular; Distúrbios no desenvolvimento das glândulas germinativas (degeneração do epitélio); Diminuição da absorção. Os precursores da vitamina A são os carotenos (principalmente beta-caroteno) de origem vegetal, e sua forma ativa é o retinol. Carnívoros estritos não sintetizam vitamina A a partir dos carotenóides de origem vegetal. 58 Alfa tocoferol: Forma biologicamente ativa em funções fisiológicas; Evita a formação de produtos secundários da oxidação; Maior absorção intestinal; Maior deposição nos tecidos; Protege e auxilia a manutenção da membrana célula; Oxidado lentamente; Antioxidante: integridade da membrana; Aumenta a atividade de macrófagos: imunidade; Hipófise: liberação de FSH, ACTH e LH; Qualidade da carne. Características: Luz, oxigênio e calor diminuem o conteúdo de vitamina E; Atua em sinergismo com a vitamina C, beta-caroteno e selênio. E em antagonismo com o ferro, o qual reduz a disponibilidade de vitamina E no organismo. Sinais de carência: Diminuição da atividade imune; Degeneração do epitélio seminífero. Vitamina E Vitamina D Funções: Metabolismo de Ca e P: síntese de proteína transportadora de Ca e interação com paratormônio; Manutenção dos ossos. Sinais de carência: Deformação óssea; Osteomalácia; Diminuição de postura e aumento da mortalidade embrionária em aves. É sintetizado pela radiação ultravioleta, sendo o precursor o ergosterol (origem vegetal). Contudo, carnívoros como os cães e gatos, não sintetizam através da luz, tendo que fornecer a forma ativa (D3), que passam por duas hidroxilações no fígado e no rim (1,25 Di-hidroxicolecalciferol). UV Ergosterol Ergocalciferol (D2) 7 Dehidrocolesterol Colecalciferol (D3) 59 Vitamina Função Sinais de carência B1 - Tiamina Metabolismo dos carboidratos (descarboxilação oxidativa do ácido pirúvico). Não há formação de Acetil- CoA; Acúmulo de ácido pirúvico e ácido acético; Excesso de CHO não transformado em gordura; Crescimento diminuído; Distúrbios nervosos e cardiovasculares; Síndrome da morte súbita. Vitamina K Formas: K1 (filoquinona, fitonadiona): principalmente nos vegetais; K2 (menaquinona): sintetizada por bactérias no trato intestinal; K3 (menadiona): composto sintético que pode ser convertido em K2 no trato intestinal. Estabilidade: Moderadamente estáveis ao calor e agentes redutores; Sensíveis à ácidos, meios alcalinos, luz e agentes oxidantes. Funções: Coagulação sanguínea. Sinais de carência: Tempo de coagulação aumentado; Hemorragias: petéquias na pele, músculos e órgãos. 6.2 Vitaminas hidrossolúveis: Vitaminas do complexo B atuam como co-fatores do metabolismo energético de carboidratos, lipídios e proteínas. Vitamina do complexo B 60 Vitamina Função Sinais de carência B2 - Riboflavina Atua como duas coenzimas; FMN - Flavina adenina mononucleotídeo; FAD - flavina adenina dinoucleotídeo; Importante no metabolismo de CHO, lipídios e proteínas. Responsáveis pelo transporte de H resultante da transformação do succinato em fumarato; Necessária para síntese dos hormônios adrenais. Crescimento diminuído; Paralisia das patas; Dermatites; Falhas reprodutivas. Vitamina Função Sinais de carência B6 - Piridoxina Atua como coenzima; Transaminases: metabolismo de aminoácidos; Transaminação de aminoácidos (degradação e biosíntese de aminoácido); Descarboxilases: formação de aminas biogênicas. Crescimento diminuído; Formação de crostas e inflamação nos olhos; Dermatites; Demielinização dos nervos periféricos. Vitamina Função Sinais de carência B5 - ácido pantotênico Síntese de coenzima A. Crescimento diminuído; Degeneração do SNC; Dermatites. 61 Vitamina Função Sinais de carência B8 - Biotina Encontrada nas células na forma de coenzima carboxibiotina; Formação dos ácidos graxos de cadeia longa; Carboxilação do ácido pirúvico. Crescimento diminuído; Perose em aves; Dermatite; Pododermatite nas aves. Vitamina Função Sinais de carência B9 - ácido fólico Atua no transporte de elementos monocarbonados hidroximetílico, formílico e metílico, resultante da degradação de purinas, histidina, glicina, colina e serina. Crescimento diminuído; Perose e mau empenamento em aves; Anemia; Perda de pelos; Dermatite, rachaduras entre os cascos em suínos. Vitamina Função Sinais de carência B12 - cianocobalamina Atua em conjunto com a metilmalonil CoA isomerase. Bovinos e ovinos: anorexia, perda de peso, pele escamosa, pelagem áspera e crescimento diminuído; Suínos: crescimento diminuído, incordenação de movimento e perda de apetite; Aves: crescimento diminuído, diminuição da postura e eclodibilidade, perose e degeneração gordurosa do fígado. 62 Vitamina Função Sinais de carência Niacina Forma o grupo ativo de duas coenzimas que atuam na transferência de H (NAD e NADP); Metabolismo de carboidratos, proteínas e lipídios. Crescimento diminuído; Dermatite; Demência; Perose (aves); Pele áspera, seca e descamação. Vitamina C e Colina Vitamina Função Sinais de carência Vitamina C - Ácido ascórbico Atua na transmissão de Fe da transferritina para a ferritina (estocagem); Atua na hidroxilação da prolina e lisina em hidroxiprolina e hidroxilisina, síntese do colágeno, formação da matriz óssea, dentes e elementos intercelulares; Estimula a ação fagocitária dos leucócitos; Recicla a vitamina E. Inflamação e hemorragia nas gengivas e músculos, fraturas ósseas; Em humanos: (escorbuto) gengivas inchadas, sangrentas, úlceras, amolecimento dos dentes e fragilidade capilar. Colina Importante doador ao organismo do grupo metil; Catalisador metabólico que forma parte dos componentes estruturais dos tecidos do organismo; Precursor da Acetil Colina. Crescimento diminuído; Fígado adiposo; Hemorragia renal (fosfolipídios envolvidos na formação estrutural da célula); Perose em aves. 63 Sumário da estabilidade das vitaminas pH Vitamina Calor Oxigênio Luz < 7 7 > 7 A S S S S R R D S R S R R S E S S S R R R K R R S S R S C S S S R S S B1 S S R R S S B2 R R S R R S Biotina R R R R R R Ácido fólico R R S S S R Niacina R R R R R R Ácido pantotênico S R R S R S 6.3 Estabilidade vitamínica: Legenda: R = resistente S = sensível Modificado por Killet (1988) 64 6.4 Premix: É uma mistura uniforme de um ou mais microingredientes com um veículo, que tem por objetivo facilitar a dispersão uniforme destes em uma mistura contendo ingredientes em maiores quantidades. Permitindo o uso mais eficiente de tempo e trabalho no momento da preparação da ração. Vitaminas Exigência Fonte Concentração g fonte/kg g fonte/t Vit. A 10.000 UI VitA 500 500.000 UI/g 0,02 20,00 Vit. D 2.000 UI VitD 500 500.000 UI/g 0,004 4,00 Vit. E 20 UI Tocoferol50 500 UI/g 0,040 40,00 Vit. K 1,7 mg Menadiona 52 520 mg/g 0,003 3,27 Vit. B1 1,5 mg B1 98 980 mg/g 0,001 1,53 Vit. B2 4,5 mg B2 82 820 mg/g 0,005 5,49 Vit. B6 2,4 mg B6 98 980 mg/g 0,002 2,45 Vit. B12 0,012 mg B12 1 10 mg/g 0,0012 1,20 Niacina 35 mg Ác. Nicot 100 1000 mg/g 0,035 35,00 Ác. Pantot. 10 mg D-Pant Ca 50 450 mg/g 0,002 22,00 Biotina 0,07 mg Biotina 2 20 mg/g 0,0035 3,50 Folacina 0,74 mg Ác. Fol 80 800 mg/g 0,0009 0,92 Colina 250 mg Clor. Col 70 700 mg/g 0,357 357,00 A 65 Subtotal 496,36 Veículo (casca de arroz moída + fubá de milho) 2.503,64 Total 3.000,00 AExigência/kg ração (Adaptado de Rostagno, 2000) Cálculo: Ex.: Vitamina A - Exigência = 10.000 UI e Fonte = 500.000 UI/g de produto 1 g 500.000 UI vitamina A X 10.000 UI X = 0,02 g/kg de premix 66 ANOTAÇÕES 7. Minerais Minerais são substâncias de origem inorgânica e natural, que ocorrem na natureza no estado sólido, com uma composição química definida e uma estrutura interna de átomos na forma de arranjo geométrico. São divididosem dois grupos: Macrominerais (>100 mg/dia): Ca, P, Na, Cl, K, Mg e S. Microminerais (<100 mg/dia): Fe, Cu, Co, Zn, Mn, I, Se, Cr. Função dos minerais: Função Energética: transferência de energia ligada ao metabolismo celular (P); Função Plástica: constituintes fundamentais do protoplasma, estruturas e tecido ósseo (Ca, P e Mg); Papel Funcional: constituição das enzimas, das vitaminas e de hormônios. Fazem o papel de transportadores; Função Dinâmica: controle da pressão osmótica (Ca); equilíbrio ácido base (K, Na e Cl); condicionamento da permeabilidade celular (Ca e Mg); controle da excitabilidade neuromuscular (Na, K, Ca e Mg). Cinética do aparecimento da deficiência mineral Figura 33: old.cnpgc.embrapa.br/publicacoes/doc/doc112/020mecanismos.html 68 Mineral Função Fonte Carência Cálcio Funções Plásticas: formação do tecido ósseo; Funções Dinâmicas: controle da pressão osmótica, condicionamento da permeabilidade celular, controle da excitabilidade neuromuscular e regulação hormonal. Farinha de carne e ossos (exceção para ruminantes); Farinha de ossos calcinada e autoclavada; Calcário calcítico (36% Ca); Calcário dolomítico (24% Ca e 12 % Mg); Farinha de ostras. Crescimento diminuído; Raquitismo; Osteoporose; Osteomalacia, tetania (febre do leite) e infertilidade; Aves: casca dos ovos finas, queda na produção, morte de embriões. Fósforo Construção do esqueleto e crescimento dos órgãos e músculos; Componente dos fosfolipídios, ácidos nucléicos, fosfoproteínas e compostos energéticos; Essencial ao metabolismo e desenvolvimento da microbiota ruminal; Importante na reprodução (DNA e RNA). Fosfato bicálcico; Farinha de carne e ossos; Fosfato de rocha. Diminuição do apetite com depressão da microbiota intestinal; Raquitismo, osteoporose, osteomalacia; Infertilidade e queda na produção. Sódio Participa na regulação da pressão osmótica; Constituinte dos líquidos extracelulares (sangue); Participa no processo da excitabilidade neuromuscular; Regulação do equilíbrio ácido-base. Sal comum (NaCl); Farinha de peixe; Bicarbonato de Na (NaHCO ). Canibalismo; Crescimento lento, apatia, pelagem áspera; Diminuição na produção do leite e ovos, ingestão de solo, lamber suor de outros animais; Herbívoros: mais sujeitos a carência. 7.1 Macrominerais 3 69 Mineral Função Fonte Carência Cloro Participa na formação do HCl do estômago; Importante no processo osmótico; Regulação do equilíbrio ácido-base. Sal Comum (NaCl); Encontrado em quase todos os alimentos. Geralmente associado a deficiência de sódio. Potássio Ativador de enzimas; Manutenção da pressão osmótica; Regulação do equilíbrio ácido-base. Cloreto de potássio; Farelo de trigo; Farinha de carne; Farelo de soja; Melaço. Devido aos alimentos serem ricos em potássio, dificilmente ocorre. Magnésio Componente essencial da estrutura óssea; Ativador de enzimas (onde houver atuação do ATP); Participa no equilíbrio iônico da excitabilidade neuromuscular. Calcário dolomítico; Óxido de Magnésio e Cloreto de Magnésio; Farinha de carne e ossos; Farinha de peixe. Sinais neuromusculares (incoordenação, tetania); Baixa eclosão e produção de ovos. Enxofre Participa na formação do sulfato de condroitina (formação de cartilagens, matriz óssea, tendões e parede dos vasos sanguíneos); Síntese da heparina (anticoagulante); Síntese de mucopolíssacarídeos; Formação de proteína bacteriana- NNP (10N/1S) - aminoácidos sulfurados. Sulfatos. Confunde-se com outras deficiências ou processos infecciosos. 70 7.1.1 Equilíbrio catio aniônico: Influencia o funcionamento neuro-muscular, osteoarticular, função respiratória, renal e cardiovascular. Em felinos, o seu desbalanceamento pode resultar em doenças do trato urinário inferior (urolitíases). Composição da dieta + metabolismo dos nutrientes = efeitos sobre a geração de ácidos e bases no organismo. 7.1.2 Relação Na+K+Cl: Balanço eletrolítico: Os eletrólitos usados para o cálculo da manutenção do equilíbrio ácido-base em aves e suínos são: Sódio (Na+), Potássio (K+), Cloro (Cl-). Da inter-relação entre Na+, K+ e Cl-, surgiu o “número de MONGIN”, cujo valor expressa a quantidade e a relação entre estes eletrólitos. O valor calculado por esta fórmula, de 250 mEq/kg ou 25 mEq/100g de ração para frangos de corte é considerado ideal. Número de Mongin = (mEqNa + mEqK ) - mEqCl = mEq/kg Fórmula: Concentração na dieta (%) X 10000 = mEq/kg mEq Sódio: 0,20 X 10000 = 86,99 mEq Na 22,99 Potássio: 0,80 X 10000 = 204,60 mEq K 39,10 Cloro: 0,20 X 10000 = 56,42 mEq Cl 35,45 + + - Cátions Ânions K , Na , Ca ,Mg + + 2+ 2+ pH Cl , PO , SO- 3- 4 4 2- pH 71 Mineral Função Fonte Carência Ferro Constituição da hemoglobina (60% do Fe do organismo); Papel fundamental na hematopoiese; Realização de processos oxidativos; Componente enzimático. Farinha de carne. Anemia. Zinco Síntese proteica; Catalisador de várias enzimas; Sistema imune; Calcificação dos ossos, pelagem e formação da casca do ovo. Grãos e farelos de cereais; Farinha de ossos; Óxido de Zinco. Diminuição da imunidade; Paraqueratose; Redução do consumo de alimentos e diminuição no crescimento; Anomalias nos ossos e ovos. Cobre Hematopoiese; Participa de diversas reações de oxidação no organismo; Ativação enzimática; Mineralização dos ossos e síntese de colágeno e elastina; Promotor de crescimento. Farinha de carne. Anemia; Despigmentação dos pelos e da lã; Problemas intestinais e com fertilidade. Iodo Componente essencial dos hormônios da tireóide (T3 e T4); Essencial ao crescimento e desenvolvimento; Controlar a intensidade do metabolismo; Estimula o desenvolvimento e a maturação do esqueleto. Iodato de cálcio e iodato de potássio. Diminuição da produção dos hormônios tireóideos; Bócio; Redução do metabolismo basal; Crescimento retardado. 7.2 Microminerais 72 Mineral Função Fonte Carência Selênio Sistema antioxidante – integridade celular; Resposta Imune. Selenito de sódio e selenato de sódio (apresentam maior disponibilidade quando associado a antioxidantes); Selênio-Metionina. Distrofia muscular nutricional (doença do músculo branco); Degenerações oxidativas; Comprometimento do desenvolvimento. Cromo Fator de tolerância a glicose; Melhora a utilização da glicose – síntese proteica; Reduz o estresse do animal. Cloreto de cromo; Picolinato de Cromo e Cromo - Ácido Nicotínico Estresse pré-abate (baixa qualidade de carcaça); Deficiência imunológica. Manganês Ativador enzimático; Formação do tecido ósseo e cartilaginoso; Metabolismo energético (lipídios e carboidratos). Óxido de manganês. Problemas de casca e ovos pequenos; Baixa qualidade de sêmen; Comprometimento do desenvolvimento. Cobalto Síntese da vitamina B12 (ruminantes → microbiota ruminal); Síntese das cobalaminas; Atividade de diversos sistemas enzimáticos. Sulfato de cobalto. Apatia; Perda de apetite, pelos arrepiados; Perda de peso. 73 7.3 Premix Mineral: É uma mistura uniforme de um ou mais micro ingredientes com um veículo, que tem por objetivo facilitar a dispersão uniforme destes em uma mistura contendo ingredientes em maior quantidade, permitindo o uso mais eficiente de tempo e trabalho no momento da preparação da ração. O Premix pode conter apenas micro minerais, chamado de Premix Mineral ou apenas vitaminas, sendo chamado de Premix Vitamínico. 7.4 Mistura mineral - sal mineral O sal comum (NaCl), por ser palatável, é bem aceito; Importante veículo para ingestão de outros minerais, sendo então incorporado na proporção de 33% a 66% da mistura total; O NaCl também limita o consumo do suplemento mineral: animal lambe o sal até satisfazer as necessidades de sódio, quando então perde o apetite pela mistura oferecida no cocho; Bovinos adultos de corte, geralmente, consomem de 20 a 50g de sal comum/dia. 74 Mineral Exigência Fonte Concentração g fonte/kg g fonte/t Cobre 8,5 mg/kg CuSO₄5H₂O 250 mg/g 0,034 34,00 Ferro 50 mg/kg FeSO₄H₂O 300 mg/g 0,166 166,00 Iodo1 mg/kg KIO₃ 590 mg/g 0,001 1,69 Manganês 70 mg/kg MnSO₄5H₂O 227 mg/g 0,308 308.37 Selênio 0,25 mg/kg Na₂SeO₃ 450 mg/g 0,0005 0,555 Zinco 60 mg/kg ZnO 730 mg/g 0,082 82,19 Subtotal 592,805 Veículo (casca de arroz moída + fubá de milho) 1.407,195 Total 2.000,00 A Exigência/kg ração (Adaptado de Rostagno, 2000) A 7.5 Minerais co mplexados Interações e interferências na absorção: Problemas que ocorrem com as fontes minerais se dão em função de possíveis perdas devido às interações que ocorrem no intestino. Portanto, o aumento de fontes não complexadas na dieta não resultaria em aumento linear na disponibilidade dos mesmos. As alterações podem ocorrer por meio de: Preciptados insolúveis; Competição por carreador; Interação com outros componentes dos alimentos. 7.6 Suplementação Mineral: relativo ou pertencente aos minerais, feito de matéria inorgânica. Orgânico: substância que após combustão origina CO , H O e calor. 7.6.1 O que são minerais orgânicos? Metais de transição com elétrons desemparelhados que são complexados a “ligantes” por reação de doação de elétrons. Os ligantes podem ser aminoácidos, peptídeos ou polissacarídeos. 7.6.2 Definição de suplementos minerais: Complexo metal aminoácido: produto resultante da reação entre um sal solúvel do metal com um aminoácido, nem sempre é formado por ligações covalentes, podendo apresentar menor estabilidade molecular. Entidade química específica; Ligação 1:1 entre um aminoácido e um metal; Aminoácidos não específicos, mas com perfil conhecido. Quelato metal aminoácido: um metal quelatado é formado como uma estrutura em anel. É produzido pela atração entre cargas positivas de alguns cátions e um ou mais sítios de elevada atividade eletronegativa presentes nos aminoácidos e precursores conhecidos como ligantes. Não são considerados entidades químicas específicas; 1:1, 1:2, 1:3 ligações metal - aminoácidos; Aminoácidos não específicos; Peso molecular máximo de 800. Correlações entre minerais e interferências na absorção Interações chaves: Zn Cu Fe Zn, Cu, Mn Ca Zn, Cu, P 2 2 75 Minerais inorgânicos Minerais quelatados Estômago (ionização) Jejuno (absorção) Duodeno (absorção) Atravessam a célula da mucosa e passam diretamente para o plasma Ligação com proteínas A separação do aminoácido quelante dá-se no local de utilização do elemento mineral Incorporação pela membrana das células da mucosa intestinal Perdas pela reação com colóides insolúveis ou competição pelos sítios de absorção Diferenças na solubilização e absorção Minerais inorgânicos X minerais complexados Absorção comprometida pela estrutura química. Maior absorção devido à tecnologia de ligação. Competição entre minerais inorgânicos leva a redução na absorção. Sem interação ou competição com outros minerais. Grandes quantidades de minerais inorgânicos excretados, levando a danos ambientais. Devido à menor inclusão e à maior absorção existe menor excreção (menor dano ao meio-ambiente). Grandes quantidades necessárias para melhorar desempenho. Menor quantidade necessária para atingir alto desempenho. 76 ANOTAÇÕES 8.2 Principais preocupações com os ingredientes: Dentre as preocupações sobre a qualidade dos ingredientes de origem vegetal, a presença de micotoxinas, o teor de fibra e fatores antiqualitativos são as principais. Presença de micotoxinas: a presença de micotoxinas é um dos maiores e mais perigosos problemas encontrados. Micotoxinas são metabólitos secundários dos fungos, liberados quando em situações de estresse, como por exemplo, variação de temperatura. A umidade dos ingredientes vegetais é essencial para controlar os fungos, sendo 14% de umidade o limite máximo aceito. Micotoxinas Ocorrência em alimentos Efeitos tóxicos ao organismo Aflatoxinas (B1, B2, G1, G2) Amêndoas, milho, trigo, arroz, algodão, nozes, leite, ovos, queijo. Hepatotoxicidade, hiperplasia de ductos biliares, hemorragia renal do TGI, carcinogênese (carcinogênese no fígado). Aflatoxina M1 Leite. Semelhante à aflatoxina B1. Citrinina Trigo, cevada, milho e arroz. Nefrotoxicidade (necrose tubular do rim), nefropatia porcina. 8. Ingredientes 8.1 Pirâmide alimentar: 40-80% 20-40% 1-15% 2-5% Aditivos, vitaminas e minerais Lipídios Proteínas Carboidratos Micotoxinas, alimentos nos quais são encontradas e efeitos tóxicos ao organismo 78 Ácido ciclopiazônico Milho, amendoins, queijo. Necrose muscular, hemorragia intestinal e edema, lesões orais. Ocratoxina A Trigo, cevada, milho e aveia, queijo, carne suína, café, frutos secos, vinho. Nefrotoxicidade (necrose tubular do rim), nefropatia porcina, danos ao fígado, enterite, teratogênese, carcinogênese, imunossupressão. Patulina Maçãs. Edema cerebral, hemorragia pulmonar, danos capilares no fígado, baço e rins, paralisia dos nervos motores, convulsões. Tricotecenos Milho, trigo, cevada, aveia. Pertubações digestivas (diarreia, recusa do alimento), hemorragias (estômago, coração, intestino, pulmões, bexiga, rins), lesões orais, dermatite, leucopenia. Fumonisinas Milho e derivados, chá preto. Leucoencefalomalácia e edema pulmonar, carcinogênese. Alcalóides do ergot Trigo e centeio. Ergotismo (síndrome nervosa e grangenal). Teor de fibra: o teor de fibra deve ser controlado, pois seu excesso atrapalha a digestão em animais monogástricos não herbívoros. Fatores antiqualitativos: algumas substâncias de origem vegetal atrapalham a digestão, como o tanino presente no sorgo, o qual reduz a digestão ao formar complexo com alguns nutrientes. Além disso, existe o gossipol, presente no caroço de algodão, o qual reduz a absorção de ferro, e os inibidores de proteases presentes na soja crua. Os ingredientes de origem animal, como as farinhas, têm problemas com a padronização, o que ocasiona grande variação na composição. Além disso, há problemas com o risco de contaminação, tendo em vista que a proteína é altamente perecível e possui muita umidade, gerando microrganismos patogênicos. O resíduo após o abate deve virar farinha dentro de 24 horas. Outro problema que pode ocorrer, é a diminuição da digestibilidade de aminoácidos quando ocorre o super processamento do ingrediente. 79 Fibrosos Energéticos Proteicos % PB < 20 > 20 % FB > 18 < 18 < 18 % FDN > 35 < 35 < 35 - - - 8.3 Fracionamento dos alimentos Água Matéria seca Matéria mineral Matéria orgânica CarboidratoProteínasLipídiosVitaminas Alimento Ingredientes de origem vegetal 8.4 Volumosos: Alfafa: utilizado na forma de feno na criação de equinos, para produção de leite, na alimentação de coelhos e chinchilas. Algumas fábricas de ração possuem linhas especiais para produção de peletes de feno. Características nutricionais: Florescimento completo: 15% PB; 30% FB; 3% EE; 9% MM. Feno: 14% PB; 30% FB; 1,5% EE; 8% MM. 8.5 Energético (grãos de cereais): Milho: o mais importante cereal produzido no mundo, principal fonte de energia. Sua composição química varia conforme o tipo de semente, qualidade do fertilizante, condições climáticas e armazenagem. 80 Fração % grão Amido Lipídios Proteínas Minerais Açúcares Fibras ou conteúdo celular % da parte (base seca) Endosperma 82 98 15,4 74 17,9 28,9 Gérmen 11 1,3 82,6 26 78,4 69,3 12 Pericarpo 5 0,6 1,3 2,6 2,9 1,2 54 Ponta 2 0,1 0,8 0,9 1,0 0,8 7,0 Mesocarpo Células Tubulares Casca Farelo Testa Células Cruzadas Epiderme Pericarpo Gérmem Plúmula Scutellum Radícula Endosperma Endosperma Farináceo Endosperma Vítreo Endosperma com grânulos de amido Camada celular Aleurona Tampa Percentagem do Constituinte Total Indicado nas Estruturas Físicas Específicas do Grão de Milho Tipos de milho e as relativas proporções do endosperma farináceo e vítreo Brasil Estruturas físicas do milho Adaptado de Watson (2005) Figura 34: Paes, 2006. Figura 35: Adaptado de Paes, 2006. 81 Principais co-produtos do milho: Canjica de milho (milho desgerminado): milho integral após a remoção do gérmen e do tegumento - 6% PB; 2% FB; 1% EE; 2% MM. Farelode gérmen de milho: gérmen, tegumento e pequenas partículas amiláceas após processamento industrial - 9% PB; 6,5% FB; 8% EE; 4,5% MM. Farelo de gérmen desengordurado de milho (solvente): gérmen de milho integral após extração do óleo - 10% PB; 8% FB; 0,5% EE; 6% MM. Farelo de glúten de milho 21: parte fibrosa do grão de milho que fica após extração da maior parte do amido, do glúten e do gérmen - 21% PB; 9% FB; 2% EE; 9% MM. Glúten de milho 60: após a remoção da maior parte do amido, gérmen e porções fibrosas pelo método de processamento úmido - 60% PB; 2% FB; 1% EE; 4% MM. Aveia: aveia branca e aveia preta, são alimentos energéticos, muito utilizados para equinos. Quando utilizado da maneira laminada, deve-se ter cuidado devido a possíveis quadros de cólica. Contudo, por ser um alimento com menos energia e mais fibra do que o milho, é mais seguro para evitar cólicas. Características nutricionais: 11% PB; 8,5% FB; 3% EE; 2,5% MM. Trigo: principal fonte de energia da dieta na Europa. Para a alimentação animal é utilizado apenas o trigo desqualificado. O trigo contém pentosanas (arabinoxilanos), que causam problemas de viscosidade na digesta. Características e seus co-produtos: Grão de trigo moído: 15% PB; 4% FB; 1% EE; 2% MM. Farelo de trigo: pericarpo, gérmen e camadas após processamento - 14% PB, 11% FB; 3% EE; 6% MM. Triguilho: grãos pouco desenvolvidos, mal granados, densidade menor que 740kg/m³ - 12% PB; 6% FB; 1% EE; 4% MM. Triticale: híbrido de trigo e centeio, possui alto teor proteico e fibra bruta mais elevada do que o milho e o sorgo. Alguns cultivares contém inibidores de tripsina, o que limita o uso em rações para monogástricos. Contém alto teor de PNAs. Características nutricionais: 14% PB; 6%FB; 1% EE; 4% MM. Sorgo: cereal com crescente área plantada no mundo. Apresenta 90 a 95% do valor nutritivo do milho, e é destinado principalmente para produção animal. Contudo, há presença de compostos fenólicos, que afetam cor, aparência e qualidade nutricional, como por exemplo, o tanino, compostos polifenólicos solúveis em água, com capacidade de formar complexos proteínas e carboidratos, fator antinutricional principalmente para monogástricos, que causa efeitos na produção, reduzindo a capacidade de digestão e absorção, ganho de peso e a eficiência alimentar. Na nutrição animal deve-se utilizar variedades de sorgo baixo tanino. Características nutricionais: 7% PB; 3% FB; 2% EE; 1,5% MM. 82 Cevada: muito cultivado para produção de cerveja e destilados. Características nutricionais: 11,5% PB; 7,5% EE; 2,5% FB. Contém PNAs. Arroz: produzido para consumo humano, e para a alimentação animal são utilizados lotes que foram desclassificados ou produções excedentes. Mais utilizado para cães e gatos. Co-produtos: Farelo de arroz: produto do polimento no beneficiamento do grão sem casca (pericarpo, gérmen, quirera fina e restos da casca). Susceptível a rancidez oxidativa (gordura poliinsaturada). - 11% PB; 13% FB; 12% EE; 12% MM. Farelo desengordurado de arroz (solvente): farelo de arroz após remoção do óleo -15% PB; 12% FB; 1%, EE; 12% MM; Ácido fítico ↑. Quirera de arroz: produto originado do processo de seleção para consumo humano - 8%PB; 1% FB; 1,5% MM. Casca de arroz (moída): utilizada como veículo de aditivos e suplementos - 44% FB; 20% MM. 8.6 Energético (grãos de oleaginosas) Soja grãos Canola grão Caroço de algodão Amendoim grão Girassol grão 8.7 Óleos de origem vegetal 1) Óleo bruto: é o óleo obtido por processos de extração que não sofre nenhum tipo de tratamento; 2) Óleo degomado: é o óleo obtido por processos de extração e degomagem; 3) Óleo semi-refinado: é o óleo obtido por processos de extração e neutralização; 4) Óleo refinado: é o óleo obtido por processos de extração e refino. Óleo de soja degomado: produto obtido do óleo cru, consiste na centrifugação do óleo de soja para separá-lo em óleo degomado e matéria insaponificada. Óleo ácido de soja: produto secundário na indústria de óleo, convertido em ácido graxo de soja após um tratamento de ácido sulfúrico na solução aquosa quente. Níveis elevados de ácidos graxos livres (50%), matéria insaponificável e ácidos graxos oxidados. Rico em carotenóides. 83 8.8 Proteicos de origem vegetal: Soja: fonte proteica (36 a 42%) e fonte energética (18 a 22% EE) - 34% PB no grão e 48% de PB no farelo; 0,3-20% EE; 3-40% FB; 0,32% Ca; 0,6% P; baixo teor de metionina e cisteína, mas alto teor de lisina, vitamina D e E, potássio e microminerais. Contudo, a soja crua possui fatores antiqualitativos, como os inibidores de proteases e lectinas, que são os mais graves, no qual a lectina destrói os ápices das vilosidades. Além disso, os inibidores de proteases inibem a tripsina e a quimotripsina. O processamento de tostagem, extrusão e micronização tendem a desnaturar os fatores antiqualitativos. Canola: o farelo de canola, co-produto da extração do óleo, tem alto teor de ácido linoléico (50%). Composição química: 36% PB (baixo teor de lisina e alto teor de aminoácidos sulfurados); 1,5% EE; 15% FB; 0,65% Ca; 0,8% P. Contudo, a canola possui fatores antinutricionais, como ácido erúcido (5%), tanino (3%), glucosinolatos (20μg/g), ácido fítico (0,6%). Uso máximo 10% para aves e suínos. Algodão: caroço e farelo de algodão, usado para alimentação de bovinos. Possui fatores antinutricionais, como o gossipol e o ácido ciclopropenóico. Principais co-produtos do algodão: Farelo de algodão: caroço descortiçado do algodão. 38 a 42% PB; 16% FB; 0,6% EE. Caroço de algodão (sem óleo) após moagem fina: 26% PB; 25% FB; 0,4% EE. Casca de algodão (moída): 3% PB; 42% FB. Amendoim: Fonte de óleo (216 a 317 kg de óleo/ton); fonte proteica (até 50% PB, mas de baixo valor biológico). Possui fatores antinutricionais, como inibidor de tripsina, goitrogêneos, saponinas, e micotoxinas (Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus). Principais co-produtos do amendoim: Farelo de amendoim: 32% PB; 22% FB; 1,5% EE; 8%MM. Farelo de amendoim sem casca: 48% PB; 10% FB; 7% MM. Girassol: comercializado na forma natural ou extração de óleo. Alto teor de ácidos graxos poli-insaturados e alto teor de vitamina E. - 36 a 40% PB; 16 a 20% FB; 0,5% EE, alto teor de aminoácidos sulfurados. Possui fatores limitantes, os compostos fenólicos e PNAs. Principais co-produtos do girassol: Farelo de girassol: sementes descascadas após extração do óleo e moagem fina. Farelo de girassol com casca: sementes após extração do óleo e moagem fina. 84 Ingredientes de origem animal 8.9 Óleo de origem animal Fonte energética mais barata que os óleos vegetais. Os lipídios são fontes de energia (9.400 kcal), vitaminas lipossolúveis e ácidos graxos essenciais (linoleico). Quando oxidados, os lipídios formam produtos que afetam desfavoravelmente suas funções. Óleo de vísceras: também conhecido como óleo de aves. Produto resultante da centrifugação de toda gordura proveniente da rosca percoladora e prensa de vísceras. Óleo de peixes: fonte de ácidos graxos ômega 3. Sebo bovino. 8.10 Proteicos de origem animal Resíduos resultantes do abate que não serão destinados a alimentação humana. São utilizados na fabricação de rações e outros destinos, como farmacêuticos, vestuários, tintas, etc. Podem apresentar alto valor nutricional (PB, EE, minerais, B12), mas com composição muito variável. Processamento (recuperação a seco): Restos do abate; Classificados e moídos; Levados aos digestores; Cocção sob pressão (20-30 min a 133ºC); Despressurização do equipamento, drenagem do excesso de líquido; Prensado ou centrifugado (retirar o excesso de gordura); Moagem e ensaque; Ensacado, armazenado em ambiente seco e arejado. Armazenagem: Umidade e teor de gordura (1-2 meses) = 8% umidade; Antioxidante (3-5 meses). Umidade: Maior que 8%: decomposição microbiana e acidificação; Menor que 3%: produto queimado, menor valor biológico. Contaminação bacteriana: Salmonella e outros MO não resistem a T° > 100°C. 85 Reinfestação: Construções e equipamentos; Contato entre as matérias-primase produto acabado; Roedores; Aeração; Embalagem imprópria. Acidez: Rancidez hidrolítica: AG livres = acidez elevada; Umidade elevada; Lipase produzida pelas bactérias. Índice de Peróxidos Rancidez oxidativa; Luz, umidade, temperatura, oxigênio e metais; Ácidos Graxos - peróxidos; Peróxidos destroem as vitaminas lipossolúveis; ↓ aceitabilidade (odor, sabor, aumentam distúrbios digestivos). Farinha de carne e ossos: Farinha de carne e ossos 35-40%: não deve conter cascos, chifres, pelos, conteúdo estomacal, sangue, materiais estranhos. Farinha de carne e ossos 45%: não deve conter cascos, chifres, pelos, conteúdo estomacal, sangue, materiais estranhos. Farinha de carne 55%: produzida a partir de resíduos de tecido animal. Farinha de osso autoclavado: teor de proteína bruta de baixa qualidade, contém resíduos de tecido e gordura. Não é recomendável para nutrição animal. Farinha de osso calcinado: obtida por processo de calcinagem (500-600°C), não possui matéria orgânica. Farinha de peixe: partes não comestíveis de peixes rejeitados do consumo humano. A farinha brasileira possui de 52-55% de PB, alto teor de lisina, metionina, treonina e triptofano, fonte de ômega 3. Contudo, é altamente perecível. Farinha de sangue: farinha de alto teor proteico e lisina, mas baixo teor de isoleucina. Possui baixa palatabilidade e digestibilidade, o que causa problemas de crescimento e empenamento de aves. 86 Características Nutricionais UM % PB % EE % MM % Ca % P % Acidez Peróxido Farinha de penas e vísceras 8,0 62,0 7,0 17,0 6,0 1,1 3,0 10,0 Farinha de pena hidrolisada 10,0 80,0 2,0 4,0 - - 2,0 10,0 Farinha de vísceras de aves 8,0 55,0 10,0 15,0 5,0 1,5 3,0 10,0 Farinha de resíduo de incubatório 8,0 25,0 10,0 60,0 20,0 0,5 3,0 10,0 Farinha de carne e frango 8,0 58,0 9,0 20,0 8,0 2,0 6,0 10,0 Farinha de co-produtos de aves: Co-produtos: Farinha de pena hidrolizada: composta basicamente de queratina (aminoácido sulfurado). Farinha de vísceras: permitida a inclusão de cabeça e pés (exceto penas). Farinha de penas e vísceras: penas não decompostas e vísceras de aves abatidas. Permitido inclusões limitadas de carcaças, sangue e gordura. Farinha de resíduo de incubatório: cocção sob pressão dos resíduos da incubação de ovos - casca de ovos não eclodidos. Farinha de carne de frango: cocção da carne, resíduos de carne mecanicamente separada e vísceras de aves. Permitida a inclusão de cabeças e pés. Alto valor agregado. Características nutricionais Butolo, 2002 87 8.11 Produtos lácteos: Utilizados extensivamente na alimentação animal, utilizados para desmame precoce de bezerros e fases pré-iniciais de suínos. Principais co-produtos do leite: Leite desnatado em pó: produzido a partir do leite integral, processo de retirada de gordura e desidratação - 32% PB; 8% MM e 48% lactose. Soro desidratado: resultante da desidratação do soro do queijo - 10% PB; 10% MM; 7% lactose. Lactose: extraída do soro do queijo, usado para aleitamento auxiliar em suínos, equinos e cães - 0,5% PB; 0,5% MM; 98% lactose. 8.12 Outras alternativas: Beterraba: fonte de fibra moderadamente fermentável. Proporciona efeitos benéficos promovendo a funcionalidade intestinal. Utilizada principalmente na alimentação de cães e gatos - 7% PB; 0,3% EE; 22% FB. Citrus: sobras do processamento, possui odor agradável devido à óleos essenciais. Principal co-produto é o farelo de polpa cítrica, que são cascas e resíduos da parte interna - 5% PB; 14% FB; 1,5% EE; 8% MM. Mandioca: o principal co-produto é a farinha de mandioca integral, produto seco obtido do processamento da raiz, com 2% PB; 5% FB; 3.040 Kcal/kg de EM; 2% MM. Apresentam glicosídeos cianogênicos (tóxicos), eliminados por dissolução em água ou volatilização. Leveduras: produto de destilaria, fonte de proteína e vitaminas do complexo B com presença de mananoligossacarídeos (parede celular). A levedura desidratada é obtida da "sangria do leite" de levedura no processo de fermentação etanólica, após termólise e secagem. Características nutricionais: 33% PB; 1,5% FB; 0,5% EE; 5,5% MM. Figura 36: adaptado de Trouw Nutrition. 88 ANOTAÇÕES 9. Aditivos Aditivos destinados à alimentação animal: "Substâncias ou microrganismos adicionados intencionalmente, que normalmente não se consomem com alimento, tenham ou não valor nutritivo, que afetem ou melhorem as características do alimento ou produtos animais" (Normativa N° 13 de 30 novembro de 2004). Histórico: Década de 40: antibióticos começaram a ser utilizados como promotores de crescimento em rações para animais. Década de 60: começaram a revelar-se os riscos da utilização dos antibióticos: resistência bacteriana. Julho de 1999: a União Europeia bane a maioria dos antibióticos como aditivos. 1 de Janeiro de 2006: antibióticos foram proibidos na União Europeia. 9.1 Requisitos gerais (IN 13/2004): Ser indispensável à adequada tecnologia de fabricação do produto; Influir positivamente nas características do produto destinado à alimentação animal, de produtividade dos animais ou dos produtos de origem animal; Ser utilizado na quantidade estritamente necessária à obtenção do efeito desejado, respeitando a concentração máxima que vier a ser fixada; Ser previamente autorizado e registrado pela autoridade competente do MAPA. 9.2 Categoria de aditivos: Tecnológicos: substância adicionada ao produto destinada à alimentação animal com fins tecnológicos. São os que alteram características da ração. Sensoriais: substância adicionada ao produto para melhorar ou modificar as propriedades organolépticas ou as características visuais dos produtos. Nutricionais: substância utilizada para manter as propriedades nutricionais do produto. Zootécnicos: substância para melhoria do desempenho dos animais. Anticoccidianos: substância destinada a eliminar ou inibir protozoários. 9.3 Classificação: Tecnológicos: adsorventes; aglomerantes; antioxidantes; antiumectantes; conservadores; emulsificantes; estabilizantes; umectantes. Sensoriais: corantes; aromatizantes; intensificador de sabor. Nutricionais: vitaminas, oligoelementos; aminoácidos. Zootécnicos: digestivo; regulador de microbiota; melhorador de desempenho. Anticoccidianos: ionóforos. 90 a) Adsorventes: substâncias capazes de fixar moléculas. Esses compostos não devem ser absorvidos no trato gastrointestinal (TGI) e têm a habilidade de se ligar fisicamente com substâncias químicas, como a aflatoxina, impedindo sua absorção. Os adsorventes conhecidos no mercado são aluminossilicatos de cálcio e sódio hidratados, bentonitas e zeólitas. Agentes sequestrantes de micotoxinas. b) Aglomerantes: substâncias que possibilitam às partículas individuais de um alimento a aderir-se uma as outras. Exemplos: bentonitas (argilas em pó); carboxymetilcelulose; ligninsulfonatos; casca de arroz moída. c) Antioxidantes: substâncias que prolongam o período de conservação dos alimentos e das matérias-primas para alimentos, protegendo-os contra a deterioração causada pela oxidação. Mecanismos de ação: doação de H e elétrons. Os antioxidantes devem ser adicionados aos alimentos o mais rápido possível para inibir o início da oxidação. Estes aditivos não podem reverter o processo de oxidação, contudo, podem retardar um processo oxidativo de maiores consequências. Antioxidantes naturais: vitamina E e ácido ascórbico. Não se usa os antioxidantes naturais por causa do preço, mas como exemplo são os tocoferóis (uva), chá verde e extrato de alecrim (polifenóis). Além disso, rendem pouco, tendo que usar 5 vezes mais, porém não tem limitação de ppm. Antioxidantes sintéticos: BHT, BHA e etoxiquim (derivados do petróleo). De acordo com a lei, só pode ter até 150ppm de BHA e BHT, devido a um potencial risco cancerígeno, quando em concentrações muito elevadas na dieta. São 150ppm total, não só do adicionado. Etoxiquim é até 75ppm, devido ao maior potencial cancerígeno, sendo seu uso permitido na nutrição animal, mas proibido para humanos. d) Antiumectantes: substâncias capazes de reduzir as características higroscópicasdos alimentos. Ex: aluminossilicatos. e) Conservantes: substâncias que protegem os alimentos contra a deterioração causada por microrganismos. Ex: propionato de amônio. f) Emulsificantes: substâncias que possibilitam a formação ou a manutenção de uma mistura homogênea de duas ou mais fases não miscíveis nos alimentos. g) Estabilizantes: substâncias que possibilitam a manutenção do estado físico dos alimentos. h) Espessantes: substâncias que aumentam a viscosidade dos alimentos. Aditivos tecnológicos 91 Aditivos sensoriais a) Corantes: substâncias que conferem ou intensificam a cor dos alimentos. Carotenos: compostos que apresentam atividade da vitamina A (pró-vitamina A). São sintetizados pelos tecidos vegetais e apresentam diferentes cores (amarelo, rosa e vermelho). Xantofilas: são os pigmentos naturais de maior interesse e estão amplamente distribuídas na natureza em grande número de compostos. Apresentam certa atividade de vitamina A, porém bem menor que a encontrada nos carotenos. b) Aromatizantes: substâncias que intensificam o aroma dos alimentos, sintetizados em laboratório. c) Palatabilizantes: produto natural obtido mediante processos físicos, químicos, enzimáticos ou microbiólogicos apropriados a partir de materiais de origem vegetal ou animal, ou de substâncias definidas quimicamente, cuja adição aos alimentos aumenta sua palatabilidade e aceitabilidade. a) Vitaminas, provitaminas e substâncias quimicamente definidas de efeitos similares. b) Oligoelementos ou compostos de oligoelementos, minerais complexados. c) Aminoácidos e seus sais análogos. d) Ureia e seus derivados. a) Digestivo: substâncias que facilitam a digestão dos alimentos. Enzimas: substâncias orgânicas produzidas pelas células, capazes de catalisar reações químicas, podendo sintetizar ou degradar substratos químicos. São proteínas e, portanto, consistem em cadeias de aminoácidos unidas por ligações peptídicas. Aditivos nutricionais Aditivos zootécnicos 92 Enzima Substrato Efeito Xilanase Arabinoxilanos Redução da viscosidade da digesta. Glucanases Beta glucanos Redução da viscosidade da digesta. ⇓ umidade da cama. Pectinases Pectinas Redução da viscosidade da digesta. Celulases Celulose Degradação da celulose e liberação de nutrientes. Proteases Proteínas Suplementação das enzimas endógenas. Degradação mais eficiente de proteína. Amilases Amido Suplementação das enzimas endógenas. Degradação mais eficiente do amido. Fitase Ácido fítico Melhor utilização do fósforo dos vegetais. Remoção do ácido fítico. Galactosidases Galactosídios Remoção de galactosídios. Lipases Lipídios e ácidos graxos Melhora a utilização de gorduras animais e vegetais. Adaptado de Cleophas et al. (1995). 93 b) Equilibradores de microbiota do trato digestório: microrganismos ou outras substâncias definidas quimicamente que têm um efeito positivo sobre a microbiota do trato digestório. Probióticos: suplementos alimentares à base de microrganismos vivos que afetam beneficamente o animal hospedeiro, melhorando o balanço microbiano intestinal. Cepas de microrganismos vivos (viáveis) que agem como auxiliares na recomposição da microbiota do trato digestório dos animais, diminuindo o número de microrganismos com potencial patogênicos ou indesejáveis. Principais bactérias utilizadas: Bacillus subtilis; Lactobacillus; Bifidobacterium; Bacillus toyo; Streptococcus. Prebióticos: ingredientes que não são digeridos pelas enzimas do hospedeiro, mas que são fermentados pela microbiota do trato digestório originando substâncias que estimulam seletivamente o crescimento e/ou atividade de bactérias com potencial benéfico e inibem a colonização de bactérias com potencial patogênico. Exemplo: mananoligosacarídeos, frutoligosacarídeos. Simbióticos: probiótico + prebiótico. Acidificantes: ácidos orgânicos ou inorgânicos que reduzem o pH do trato digestório, com o objetivo de facilitar a digestão e reduzir a proliferação de microrganismos indesejáveis. c) Melhoradores de desempenho: Substâncias definidas quimicamente que melhoram os parâmetros de produtividade. Agente antimicrobiano: composto químico que mata ou inibe o crescimento de microrganismos, podendo ser natural ou sintético. São princípios ativos derivados de substâncias bacterianas, utilizados em doses reduzidas, que não sejam recomendados para a terapêutica humana ou animal. Também são biodegradáveis, sem ação mutagênica para bactérias, sem acumular resíduos no organismo animal ou humano. Inibem ou destroem microrganismos agindo junto às mucosas, aumentando a capacidade digestiva e absortiva. Figura 37: O autor, Souza, 2024 94 Aditivos proibidos: avoparcina; clorofenicol e nitrofuranos; arsenicais e antimoniais; penicilina, tetraciclinas, sulfonamidas sistêmicas; olaquidox; carbadox. Portaria N° 97 de 28 de julho de 2008: "Será permitida a inclusão de apenas um aditivo antimicrobiano e um aditivo anticoccidiano na composição básica dos produtos, salvo as associações previamente aprovadas pelo MAPA". Previnem o desenvolvimento de protozoários do gênero Eimeria (maxima, acervulina, tenella) que parasitam o intestino de aves criadas em condições de piso. a) Ionóforos: Nicarbazina, Amprólio, Monensina, Salinomicina, Lasalocida – Produzidos pelas bactérias Actinomices e alguns Streptomyces spp. Moléculas hidrofóbicas que se misturam na membrana citoplasmática, permitindo a difusão passiva de compostos ionizados para dentro ou fora da célula (gram negativas). 9.4 Considerações finais: Aditivo é um grande desafio aos pesquisadores. Condições ao uso dos aditivos: Intensidade de produção; Forma de utilização; Uso combinado de aditivos; Período de carência; Não deixarem resíduos nos produtos animais; Serem biodegradáveis; Relação custo: benefício. Aditivos são utilizados como estratégia nutricional, não para corrigir falhas do programa nutricional e manejo. Ferramentas como aditivos podem ser úteis para alcançar melhores resultados zootécnicos. Porém, sua utilização depende da relação Custo:Benefício e de sua viabilidade legal nos distintos mercados consumidores dos produtos finais. Aditivos anticoccidianos 95 ANOTAÇÕES 10. Processamento de rações Formulação Recepção dos ingredientes Armazenagem dos ingredientes Moagem Dosagem Mistura Ração farelada Remoagem Extrusão Secagem Recobrimento com óleo Resfriamento Resfriamento Recobrimento com palatabilizante Ração peletizada Ração extrusada Peletização 97 10.1 Formulação: Depende do ingrediente, custo, localização, etc. Formulado em % ou em kg/t. 10.2 Recepção: Necessita de funcionário treinado para verificar a qualidade. É realizada uma amostragem da matéria prima, representando toda a carga através de uma sonda, que coleta de diferentes profundidades. Também é realizado a análise do aspecto físico do ingrediente, o qual é enviado ao laboratório, e realizada análise química, para detectar por exemplo, presença de micotoxinas e Salmonella. 10.3 Armazenamento dos ingredientes: O armazenamento dos ingredientes pode ser feito em silos, armazéns, depósitos, tambores, dependendo da matéria prima. Ingredientes a granel, como por exemplo o milho, são armazenados em silos. As farinhas de origem animal são transportadas em bigbag e armazenadas em depósitos, e aditivos como premix são transportados em sacos. Ingredientes liquídos, como os óleos, são armazenados em tambores. Deve-se utilizar das boas práticas de fabricação, e utilizar os ingredientes que estão a mais tempo primeiro - PEPS (primeiro que entra primeiro que sai). 10.4 Moagem ou pré moagem: É realizado apenas nos grãos. O tamanho dos grãos é de extrema importância para o processamento, a redução da partícula, melhorando o processamento de mistura, extrusão e peletização, além de aumentar a digestibilidade. Tamanho das partículas: moinho de rolo X moinho de martelo: Moinho de rolo: partículas médias/grandes; maior uniformidade de partículas (menor DPG). Moinho de martelo: partículas pequenas/grandes; menor uniformidadede partículas (maior DPG). Dependendo da espécie animal, são requeridos diferentes tamanhos de partícula. Por exemplo, suínos possuem o sistema digestório longo, portanto as partículas devem ser finas. Já as aves possuem o sistema digestório curto, devendo as partículas ser relativamente grossas. Granulometria: estudo da distribuição do tamanho das partículas de um alimento apresentado na forma farelada caracterizada conforme tamanho e uniformidade das partículas: Diâmetro geométrico médio: DGM. Desvio-padrão geométrico: DPG. 98 Partículas menores Partículas maiores Melhora homogeneização da ração Promove o antiperistaltismo na moela de aves. (degradação mais lenta) Mais facilmente envolvidas pelo suco gástrico (maior ação das enzimas digestivas) Aumenta rendimento de moinhos, menor desgaste, menor gasto de energia elétrica Aves Suínos Maior granulometria Menor granulometria Estimular a contração da moela e o antiperistaltismo Aumentar a superfície de contato das enzimas Aumenta o tempo de retenção da digesta Tamanho de partícula não altera a taxa de passagem Aumentar a digestibilidade Aumentar a digestibilidade Maior DGM Menor DGM 10.5 Dosagem: A dosagem dos ingredientes é de acordo com a fórmula da ração. O controle automático da vazão dos ingredientes dos silos dosadores é realizado por software. Há dois tipos de dosagem, a de microingredientes e de macroingredientes, separado em duas áreas. Ex.: 60% de milho 100 kg de ração 60 kg de milho 2000 kg (2t) de ração X X = 1200 kg de milho para 2 toneladas de ração 99 10.6 Mistura: Há dois tipos: a pré mistura, para microingredientes, e a mistura, para macro e microingredientes da pré mistura. Os aditivos são misturados primeiro na pré-mistura, por causa da homogeneização dos ingredientes. Após a mistura, se tem a ração do tipo farelada. Ração peletizada 10.7 Peletizadora: Mistura da ração farelada com vapor d'água. Através do condicionador, irá ocorrer a hidratação da ração juntamente com o vapor, que tem a função de aquecer e hidratar (15% de umidade) a 60-80°C, por 30-50 segundos. Após o condicionador, passa por uma prensa. Vantagem: a principal vantagem é aumentar o consumo de ração (principalmente de aves); melhorar desempenho produtivo da ave e diminuir energia de manutenção (energia que a ave gasta para manter seus exercícios); aumentar eficiência alimentar; reduzir o desperdício de ração; reduzir problemas respiratórios. Desvantagens: maior gordura na carcaça; problemas metabólicos; dificuldade para andar. Em rações peletizadas pode reduzir a densidade energética economizando na fórmula. 10.8 Resfriamento: Tem o objetivo de reduzir o excesso de umidade, calor e temperatura. Não se pode embalar a ração se estiver na temperatura ambiente + 10°C. Ração extrusada 10.9 Remoagem: Feito para uma moagem mais fina, para melhor cocção. Utiliza-se peneira de 0,6-1mm. 10.10 Extrusão: Feito através de dois compartimentos, de fluxo contínuo: Condicionador: tem como função misturar os ingredientes com o vapor e água líquida, e fazer uma hidratação mais profunda. A umidade é de 20-75%, a 80-95°C, por 1-2 minutos. É o local em que inicia a gelatinização do amido. Canhão: nesse compartimento ocorre alta pressão, através do atrito da massa entre a rosca sem fim e a parede. Temperatura de 110-180°C, em 30-60 segundos. É onde finaliza o processo de cozimento. Ao sair do canhão, ocorre a despressurização (expansão) da massa, formando os poros e caracterizando a crocância. Na saída do canhão se tem o sistema de corte através da matriz, no qual se dá o formato da ração. Os extrusados saem com em torno de 18 a 25% de umidade. 10.11 Secagem: Circulação de ar quente, a 60-150°C, a uma velocidade de 65 m/min. Diminui-se a umidade de 18-25% para 5-10%, conservando o alimento. 100 10.12 Recobrimento: Etapa em que ocorre o engorduramento e a aplicação de palatabilizante no extrusado em tambor giratório. Após o recobrimento o alimento é resfriado e embalado. O óleo é colocado após a extrusão pois pode prejudicar a hidratação das partículas no condicionador, e reduzir o atrito e a cocção no canhão da extrusora. Adicionar o óleo depois melhora o acabamento, palatabilidade e cheiro. 10.13 Embalagem: Sistemas automáticos ou manual; Qualidade da selagem; Qualidade de laminação; Residual de solventes (colagem do pacote); Resistência do material (pacote grandes). 10.14 Implicações: Tamanho de partículas influencia o consumo e digestão dos alimentos por proporcionar alterações morfológicas, nas secreções digestivas e no tempo de permanência da dieta no trato gastrointestinal. A peletização e a extrusão podem aumentar o aproveitamento dos nutrientes da dieta desde que bem conduzidos. Os efeitos proporcionados pela peletização são dependentes da concentração de finos. 101 ANOTAÇÕES Na prática, a formulação é feita em função do volume de ração: 100%/ 1 ton 11.1 Consultar as exigências nutricionais NRC – National Research Council (USA); AFRC – Agricultural and Food Research Council (Inglesa); INRA – (França); Normas e Padrões de Alimentação Animal (Brasil); Tabelas Brasileiras para Aves e Suínos (Brasil); Manuais de linhagens. 11.2 Critérios para a formulação: 1) Espécie; 2) Estádio fisiológico; 3) Disponibilidade de matérias-primas; 4) Custo. 11.3 Cálculo pelo quadrado de Pearson: Método mais comumente utilizado para cálculos de rações manualmente, devido à sua simplicidade. Calcula-se a ração levando em consideração o valor relativo (percentual) de um determinado nutriente ou valor energético de um alimento. Estabelece as proporções entre dois alimentos, de forma a obter um valor intermediário ao teor do nutriente ou energia dos dois alimentos selecionados. Importante: Somente podem ser usados dois alimentos ou dois grupos de alimentos previamente misturados; Usar de preferência um alimento proteico e outro energético; É necessário que o teor do nutriente ou energia escolhido para a mistura esteja compreendido entre os teores dos dois alimentos; Os dados à esquerda e no centro do quadrado devem ser sempre em percentagem ou na mesma unidade; A diferença efetuada no sentido das diagonais deve ser sempre em valor absoluto, ou seja, subtrair o menor do maior. 11. Formulação de rações 103 37 100% 30 X X = 81,08% de milho 37 100% 7 X X = 18,92% de soja 100 kg de milho 8 kg de PB 81,08% X X = 6,48 kg de PB 100 kg de soja 45kg de PB 18,92% X X = 8,52 kg de PB 15% de PB (exigência nutricional) Exemplo: ração com 2 ingredientes para uma fêmea suína em terminação. Energético Milho = 8% PB Proteico Farelo de soja = 45% PB 45 - 15 = 30 15 - 8 = 7 30 + 7 = 37 (total de 100%) Prova real: 6,48 + 8,52 = 15% de PB 104 Ingrediente Quantidade (kg) PB% Farelo de trigo 10 16 Farinha de carne e ossos 5 50 Milho 66,71 9 Farelo de soja 17,29 45 Premix 0,2 - Sal 0,8 - Total fixo 16 4,1 Exigências 100 17,89 Déficit 84 13,79 11.4 Formulando com mais de dois ingredientes: 1) Calcular o espaço disponível para o milho e soja 100 kg - 10 kg - 5 kg - 0,2 kg - 0,8 kg = 84 kg (déficit) Total fixo = 100 - 84 = 16kg 2) Quanto de proteína falta para ser suprida (déficit de PB) - prova real a) Farelo de trigo: 100 kg 16% PB 10 kg X X = 1,6% PB b) Farinha de carne: 100 kg 50% PB 5 kg X X = 2,5% PB 1,6 + 2,5 = 4,1 17,89 - 4,1 = 13,79 PB 105 3) Ajustar o déficit de PB para 100% 13,79 84 kg X 100 kg X = 16,42 kg PB 4) Quadrado de Pearson: 16,42% de PB Milho 9% PB Soja 45% PB 45 - 16,42= 28,59 16,42 - 9 = 7,41 28,59 + 7,41 = 36 36 84 kg 36 84 kg 28,59 X 7,41 X X = 66,71 kg de milho X = 17,29 kg de farelo de soja 11.5 Formulando pelo método algébrico: a) utilizando os valores do exercício anterior b) 100 kg de ração, contendo 15% PB, Milho 8% PB Soja 46% de OB m = milho e s = soja m + s = 84 0,09 X m + 0,45 X s = 13,79 + -0,09 X m - 0,09 X s = -7,56 PB 9 100 0,36 s = 6,23 s = 6,23 = 17,31% de soja 0,36 m + 17,31 = 84 m = 84 - 17,31 = 66,69% de milho 106 ANOTAÇÕES Bromatologia é o estudo da composição química dos alimentos. 12.1 Categorias dos nutrientes: 12. Bromatologia Água Carboidratos Proteínas Lipídios Minerais Vitaminas Contidos na matéria seca do alimento Energia: não é um nutriente, é uma propriedade deles Fracionamento dos alimentos Água Matéria seca Matéria mineral Matéria orgânica CarboidratoProteínasLipídiosVitaminas Alimento 108 Fibrosos Energéticos Proteicos % PB < 20 > 20 % FB > 18 < 18 < 18 % FDN > 35 < 35 < 35 - - - 12.2 Categorias de alimentos Pastos cultivados e nativos; Forragens secas: leguminosas e gramíneas, palhadas e cascas; Fenos: leguminosas e gramíneas; Silagens: milho, sorgo, leguminosas e gramíneas; Alimentos energéticos: grãos de cereais, co-produtos; Alimentos proteicos: animais ou vegetais; Suplementos minerais e vitamínicos; Aditivos: antibióticos, corantes, hormônios. 12.3 Importância da bromatologia Avaliação das características físico-químicas dos alimentos utilizados na nutrição animal. Quantificação dos nutrientes presentes nos ingredientes; Controle de qualidade de matéria-prima; Formulação de dietas de acordo com as exigências dos animais; Determinação de fatores antinutricionais; Avaliação do potencial nutricional de novos ingredientes; 109 Fluxograma para realização das análises Amostragem Identificação das amostras Estocagem Pré-secagem (amostras úmidas) Moagem Estocagem Análise 12.4 Métodos de análises: 12.5 Amostragem: Ponto de partida para se obter análise da composição real do alimento. A coleta deve ser representativa do material a ser analisado. IMPORTANTE: A análise química do material não irá corrigir os erros de uma amostragem realizada de forma incorreta. Os resultados do laboratório irão representar a composição de todo o lote onde a amostra foi retirada. Inicialmente, deve-se verificar o nível de umidade da amostra: amostras com mais de 20% de umidade, deve-se realizar a pré-secagem, pois a água pode deteriorar ou alterar a amostra, e posteriormente realizar a moagem (peneira de 1mm). Amostras com menos de 20% de umidade deve-se realizar a moagem diretamente. Como fazer a amostragem? Método depende do material e de que forma o mesmo está adicionado. 110 Amostras de produtos ensacados: obtenção das amostras por meio de um calador simples. Selecionar aleatoriamente 10% dos sacos de um lote. Amostras de produtos a granel: o método mais utilizado é da amostragem por sonda. Partículas mais leves tendem a permanecer na parte superior da carroceria. Amostras de silagem: observar possíveis contaminações nas paredes dos silos. Retirar sub-amostras de vários pontos da carreta na retirada da forragem do silo. Em silos fechados deve-se realizar sub-amostras ao longo do silo utilizando-se sondas próprias. Observar teor de umidade e acondicionamento até envio para análise. Amostras de feno: o número de amostras é igual a raiz quadrada do número de fardos do lote. Exemplo: 30 fardos de um lote de 900 fardos. Coletar de diferentes pontos do local de armazenamento. As amostras devem ser colhidas do interior do fardo. Amostras de pastagens e campos para produção de feno: coleta da parte aérea pelo método quadrado, utilizando um quadrado de ferro de 1x1 m, atirando-o de forma aleatória na área, e assim, corta-se todas as plantas com a base radicular dentro do quadrado. Amostras de capineiras (capins, cana ou leguminosas): colher as amostras após a forragem ter passado por um triturador. 12.6 Identificação: Deve conter os dados considerados importantes para a análise, como material, data da coleta, responsável pela amostra. Além disso, a forma de identificação deve garantir sua persistência na embalagem. 12.7 Estocagem: Deve garantir a conservação das características originais da amostra, evitando contaminações. As amostras com maior umidade devem ser congeladas. 12.8 Pré-secagem: Material de alta umidade deve passar por processo de pré-secagem. A estufa deve ser ventilada por 48-72 horas. Deve-se ter cuidado com a temperatura de secagem, pois temperaturas acima de 60°C podem causar alterações na composição da amostra (reação de Maillard). 12.9 Moagem: Moagem grosseira: realizada em material com grande tamanho de partícula, utilizando peneiras de maior diâmetro (5 mm). Prepara o material para moagem mais fina. Moagem fina: considerada moagem final, utilizando peneiras de menor diâmetro (1 a 2 mm). Prepara o material para iniciar as análises químicas (maior homogeneização). Cuidados: facas do moinho devem estar bem afiadas e moinho limpo. No momento da moagem, moinho não deve sofrer aquecimento. 111 Métodos químicos Métodos físico-químicos Método de Weende ou proximal: Matéria seca (MS) Matéria mineral (MM) Proteína bruta (PB) Fibra bruta (FB) Extrato etéreo (EE) Extrativos não nitrogenados (ENN) NIRS ou infra-vermelho Espectrofotometria Eletroforese capilar Cromatografia gasosa Cromatografia líquida Método de Van Soest: Fibra em detergente neutro (FDN) Fibra em detergente ácido (FDA) Lignina 12.10 Análises: Análise de alimentos 112 Análise proximal (Weende) Componente químico Análise de Van Soest Proteína N não proteico Lipídios Pigmentos Açúcares Ácidos orgânicos Pectinas Hemiceluloses Lignina solúvel em álcali Lignina insolúvel em álcali N ligado a fibra Celulose Minerais insolúveis em detergente Minerais solúveis em detergente Proteína bruta Extrato etéreo Extrativos não nitrogenados Fibra bruta Cinzas Solúveis em detergente neutro Lignina FDA FDN 12.11 Método de Weende: a) Matéria seca (MS): toda parte seca do alimento, determinado em estufa com ventilação forçada. Matéria seca + umidade = 100% Matéria seca = 100% - umidade Há dois tipos de análise de matéria seca: Matéria seca a 60°C - primeira MS: materiais com alto teor de umidade (>25%). Possibilita o processamento (moagem) para efetuar a análise. Retira aproximadamente 90% da umidade do material, utilizando estufa a 60°C (máximo) por 48-72 horas. Cálculo para determinação da MS a 60°C: MS = pesagem após secagem X 100 peso inicial Exemplo: peso inicial da amostra = 500 g, peso final (após secagem) = 100g MS = 100 x 100 = 20% de MS ou 80% de umidade 500 Matéria seca a 105°C - segunda MS: realizada em materiais com baixo teor de umidade (<25%), e materiais que passaram pela pré-secagem a 60°C. Efetuada em estufa a 105°C por 12 horas, utilizada para correção dos nutrientes no alimento. Cálculo para determinação da MS a 105°C é o mesmo para MS a 60°C. A matéria seca dilui os nutrientes, alterando a concentração. Exemplo em um alimento úmido, com 8% de PB: 8% de PB 18% MS X 100% MS X = 44% de PB Cálculo da matéria seca total: valor final de MS do alimento, considera os valores da primeira (60°C) e segunda (105°C). MSt = MS (60°C) X MS (105°C) 100 b) Proteína bruta (PB): feita através do método de Kjeldahl, o qual determina através do nitrogênio total. Considera que as proteínas possuem 16% de nitrogênio. Em 100g PB tem 16g de N, em 1g N tem 6,25g de PB, sendo esse o fator geral na transformação de nitrogênio para PB. PB = N x 6,25 Determinação da PB: 1) Digestão → Destruição da matéria orgânica com H SO + catalisador.2) Destilação → Liberação do N contido na amostra na forma de amônia. 3) Titulação com solução ácida e observar viragem (verde → vermelho). Limitações do método: considera todo o nitrogênio presente no material como proteico, como por exemplo amônia, nitratos, N ligado a fibra, além disso, considera sempre proteína com 16% de nitrogênio. 2 4 113 c) Extrato etéreo (EE): determina o quanto de lipídio tem na amostra. Método de Soxleth: extração da gordura com solvente orgânico (éter ou clorofórmio) por 6 a 8 horas. Limitações do método: material extraído não representa apenas gordura, outros compostos solúveis em solvente orgânico são extraídos, como ceras, vitaminas lipossolúveis e pigmentos (forragens). EE = balão vazio - balão com amostra d) Fibra bruta (FB): representa a fração fibrosa dos alimentos (hemicelulose + celulose + lignina). O objetivo da análise é solubilizar o conteúdo celular da amostra. Determinação da FB: 1) Digestão com solução ácida por 30 minutos. 2) Digestão com solução básica por mais 30 minutos. 3) Material restante é considerado FB. Limitação do método: hemicelulose e lignina são parcialmente solúveis em soluções básicas, o que subestima o valor de FB. e) Matéria mineral (MM): resultado da queima da amostra em mufla (forno) a 600º C por 4 horas. MM = MS - MO, sendo MO a porção do alimento que fornece energia para o metabolismo animal. Limitação do método: análise não é precisa, representando o somatório de todos os minerais. f) Extrativos não nitrogenados (ENN): representa os carboidratos solúveis (açúcares e amido). Obtido por diferença a partir das outras análises. ENN = 100 - (PB + FB + EE + MM) Limitações: concentra todos os problemas observados nas análises anteriores. Hemicelulose e lignina solubilizadas pela FB são computadas como ENN, podendo ocasionar dados de digestibilidade inferiores para ENN em relação à FB. 12.12 Método de Van Soest: Análise desenvolvida para tentar corrigir os erros analíticos da FB, especialmente em alimentos fibrosos. Divisão da amostra em conteúdo celular e parede celular Fibra em detergente neutro Fibra em detergente ácido Lignina Carboidratos não fibrosos: CNF = 100 – (PB + FDN + EE + MM) 114 a) Fibra em detergente neutro: fração potencialmente digestível, mas de degradação lenta. Análise solubiliza o conteúdo celular da amostra + pectina. FDN = hemicelulose + celulose + lignina Amostra Hemicelulose + celulose + lignina Limitações do método: não solubiliza amido e nitrogênio ligado a fibra, e não solubiliza todos os minerais, superestimando o valor de FDN. b) Fibra em detergente ácido: fração de menor digestibilidade do alimento. Análise solubiliza o conteúdo celular e a hemicelulose da amostra. Processo baseado na insolubilidade da celulose e lignina em solução de pH ácido. FDA = celulose + lignina Amostra Celulose + lignina Solução pH neutro/1 hora Filtragem Conteúdo celular + pectina Conteúdo celular + hemicelulose Solução pH neutro/1 hora Filtragem Limitações do método: não solubiliza amido, pectina e nitrogênio ligado a fibra, e não solubiliza todos os minerais, superestimando o valor de FDA. c) Lignina: composto fenólico, ou seja, não é carboidrato, o qual compromete a digestão de outros compostos, como a celulose e a hemicelulose. A análise deve ser realizada sequencial à FDA, e irá solubilizar celulose ou lignina, dependendo do método utilizado. Método do permanganato: solubiliza lignina Amostra submetida à FDA Celulose Método do H SO (Klason): solubiliza celulose Amostra submetida à FDA Lignina Lignina 2 4 Celulose 115 12.13 Análise por método físico - NIRS: Espectrofotometria de Refletância no Infravermelho Proximal. Possibilita determinar de forma ampla a composição do alimento, baseados nos princípios de absorbância e refletância da luz infravermelha (IV). Os nutrientes absorvem e refletem de forma distinta a luz IV emitida pelo equipamento. Procedimento: Leitura da amostra e emissão da radiação IV pelo equipamento; Programa analisa picos de absorbância e refletância; Comparação com picos conhecidos previamente (calibração); Emissão dos resultados de composição da amostra. Vantagens: Análise rápida; Baixo custo (depois de calibrado); Não usa reagentes (depois de calibrado); Apresenta maior segurança na condução da análise. Desvantagens: Alto custo do equipamento; Necessita de calibração. 12.14 Energia dos alimentos: Energia não é um nutriente, mas sim o resultado da oxidação destes. A análise é determinada pela bomba calorimétrica, a qual realiza a oxidação total da amostra. EB = energia bruta ED = energia digestível EM = energia metabolizável EL = energia líquida Fracionamento de energia EB ED EM EL Fezes Urina Gases Incremento calórico 82% 60-88% 116 Energia liberada pela oxidação dos nutrientes: 1g de proteína = 5,2 kcal 1g de carboidrato = 4,2 kcal 1g de lipídio = 9 kcal 12.15 Digestibilidade dos alimentos Fração do alimento consumido que é aproveitada pelo animal. Digestibilidade = Consumido - Excretado X 100 Consumido Digestibilidade da MS = MS consumida (kg) - MS excretada (kg) X 100 MS consumida (kg) Digestibilidade dos nutrientes = Nutriente consumido (kg) - Nutriente excretado (kg) X 100 Nutriente consumido (kg) Digestibilidade aparente: baseada na diferença entre a quantidade de matéria seca ou nutriente ingerido e respectiva concentração nas fezes. Digestibilidade verdadeira: considera no cálculo a matéria metabólica fecal (perdas endógenas, descamações, microrganismos). Especialmente importante no caso da digestibilidade de PB e EE. Digestibilidade verdadeira sempre será maior que digestibilidade aparente. Exemplo de cálculo da digestibilidade da PB: Dados: Alimento oferecido = 8 kg de MS com 20% de PB Sobras = 2 kg de MS com 12% de PB Fezes = 3 kg de MS com 10% de PB Valor de proteína endógena = 70 g Calcular coeficiente de digestibilidade aparente e verdadeira Consumo = oferecido - sobras (8 X 0,2 = 1,6) - (2 X 0,12 = 0,24) = 1,36 kg PB Fezes = 3 X 0,1 = 0,3 kg de PB Descontando proteína endógena = 0,3 - 0,07 = 0,23 kg PB Digestibilidade aparente da PB = 1,36 - 0,3 X 100 = 77,94% 1,36 Digestibilidade verdadeira da PB = 1,36 - 0,23 X 100 = 83,09% 1,36 117 ANOTAÇÕES