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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS DEPARTAMENTO DE ZOOTECNIA Uso de enzimas na nutrição de animais não-ruminantes Fortaleza-CE Dezembro/2013 O que são enzimas? Enzimas são proteínas que agem como catalisadores biológicos, aumentando a velocidade das reações químicas no organismo. (CHAMPE & HARVEY,1989) São altamente específicas para os substratos, tendo as enzimas digestivas um sítio ativo que permite sua atuação na ruptura de uma determinada ligação química, sob condições favoráveis de temperatura, pH e umidade. (PENZ,1998) Enzimas A catálise biológica foi reconhecida e descrita até o final de 1700; 1800 - Conversão do açúcar simples pela saliva; 1858 - Louis Pasteur, fermentação do açúcar em álcool pela levedura (“fermentos”); Teoria do Vitalismo; Descoberta das enzimas 1897- Edward Buchner, disse não ao vitalismo; 1930- J.B.S. Haldane escreveu um tratado intitulado “Enzimas”. No final do século XX, a pesquisa com enzimas que catalisam as reações do metabolismo celular foi intensa. Descoberta das enzimas As enzimas são proteínas com propriedades catalíticas. Algumas enzimas consistem apenas em proteína, mas a maioria delas contém componentes não protéicos adicionais, como carboidrato, lipídios, metais, fosfatos ou algum outro componente orgânico. Nas rações animais podem ser divididas em dois tipos : Enzimas destinadas a complementar quantativamente as próprias enzimas digestórias endógenas dos animais (proteases, amilases, fitases) Enzimas que esses animais não podem sintetizar e/ou sintetizam em pequenas proporções (β-glucanases, pentosanas, α-galactosidades) Funções das enzimas Enzima como catalisador Catalisadores são substâncias com capacidade de acelerar reações químicas, sem participar delas como reagentes. As enzimas são classificadas de acordo com o tipo de reação que catalisam. Mecanismo de ação Mecanismo de ação Exemplo de uma reação catalisada Substância inicial (Substrato) Produtos Equação do Processo. Modelo Chave-Fechadura (Emil Fischer, 1894) A enzima é a fechadura e o substrato é a chave, onde a enzima se encaixa com o substrato específico no sítio ativo, como uma chave e fechadura. Encaixe por indução (Koshland, 1958). O substrato é distorcido para conformação exata do estado de transição. Mecanismo de ação Exemplo do Mecanismo de Ação Enzimas são proteínas complexas que agem como catalisadoras em quase todo processo bioquímico que ocorre no corpo. Sua atividade depende da presença de vitaminas e minerais adequados, particularmente magnésio. Empregar ingredientes que possuem nutrientes pouco disponíveis aos animais (farelos de arroz e trigo, grãos de trigo, centeio, cevada e aveia), pelo fato dos animais não terem enzimas para a sua digestão. Eliminar efeitos negativos de fatores antinutricionais. A importância da utilização de enzimas Estudos de Fitases Aves Suínos Fitato 2/3 do fósforo encontra-se ligado aos fitatos . Porém tem baixa disponibilidade, variando de 15 a 50% dependendo do vegetal. Restrições do uso de enzimas Causas da carência de Fósforo A carência ocorre devido o fósforo estar presente na forma de fitato, o qual é praticamente indigestível, sendo eliminado nas fezes. Suplementação de P através de fontes inorgânicas para atender as exigências para máximo desempenho. Grande quantidade de P causa excesso, e o excesso é eliminado através dos dejetos, agravando-se o problema de contaminação ambiental. Restrições do uso de enzimas Trabalhando com suínos, Cromwell et al. (1996) citado por Penz Júnior et al. (1999), avaliaram a eficiência da adição de fitase (1250 UFA/kg) em dois experimentos de digestibilidade, com dois níveis de fósforo total das dietas subestimadas. Conforme dados apresentados na Tabela 3, a redução do fósforo total com a inclusão de fitase reduziu a excreção fecal, urinária e total de fósforo, sem interferência na retenção do mineral. Os autores observaram significativa redução total de fósforo excretado nas duas fases estudadas e um aumento da eficiência de retenção de fósforo. Na fase de crescimento a enzima promoveu um aumento na eficiência de retenção de 50% e na fase de terminação de 72%. Milho e farelo de soja nutrição aves Homem valor energético Facilmente biodegradada sem restrição de uso como aditivo. Diferentes níveis de enzimas na ração 819 pintos de corte, machos e fêmeas, da linhagem Hubbard, com um dia de idade, vacinados contra doença de Marek e Bouba Aviária. Ração e água foram fornecidas à vontade. 13 tratamentos constituídos de três níveis de enzimas: 0,50, 1,00 e 1,50 g/kg de dieta, em rações à base de milho e farelo de soja, dois níveis de proteína (normal e reduzido) e dois de energia (normal e reduzido), com um tratamento adicional (testemunha, sem enzimas e com níveis normais de proteína e energia). Município de Lavras (MG) enzima x proteína mostrou que quando se utilizou nível reduzido de proteína, a adição de 0,5 e 1,0 g/kg de enzimas apresentou maiores ganhos de pesos, evidenciando que dietas com menor densidade nutricional apresentam melhor resposta de desempenho, decorrente da ação enzimática, degradando e liberando nutrientes contidos nos ingredientes das rações. Média de ganho de peso diário aos 21 dias Alinase: Enzima que age sobre os compostos que contêm enxofre; Bromelina: (Proteolítica) Empregadas no amaciamento da carne; Polifenoloxidase: Responsável pelo escurecimento em frutas e vegetais. Diferentes tipos de enzimas Pepsina: Produzida pelas paredes do estômago, sendo secretada pelo suco gástrico, e tem como função desdobrar as proteínas em peptídeos mais simples; Tripsina: Enzima que age nas proteínas que se encontram no quimo que dilacera as fibras musculares e da pepsina que quebra as proteínas em peptidos mais simples; Diferentes tipos de enzimas Elastase: Enzima da classe das proteases (peptidases) que quebram proteínas; Carboxipeptidase A, B Enzimas envolvidas na digestão das proteínas Amilase: Possui capacidade de romper as ligações glicosídicas do amido; Diferentes tipos de enzimas Lipase: Transforma lipídeos (Gorduras) em ácidos graxos e glicerol; Quimotripsina: Sua ação ocorre no intestino delgado e está relacionada com a digestão de proteínas. Diferentes tipos de enzimas Proenzimas: Enzimas que são sintetizadas, estocadas e liberadas em uma forma molecular inativa conhecida como PROENZIMA ou ZIMOGÊNIO. Requerem ativação: PEPSINOGÊNIO + ÁCIDO CLORÍDRICO Antes de realizar suas funções na digestão. Diferentes tipos de enzimas Enzimas utilizadas para alimentação de aves. Onde encontrar as enzimas? 25 Comércio de enzimas Botar foto das empresas que vendem enzimas Comércio de enzimas Comércio de enzimas no NE O comércio de enzimas movimenta cerca de 10 milhões de dólares em todo o mundo Comércio de enzimas Utilização na Zootecnia Tabela 1- Efeitos dos níveis da fitase sobre o desempenho de frangos de corte Ross, machos no período de crescimento. Brandão et., al (2006) Utilização na Zootecnia Tabela 2- Médias do GPD (g) aos 21 dias, com dietas a base de milho e soja com adição de diferentes níveis enzimáticos na alimentação de frangos Ross, em crescimento Torres et., al (2003) Utilização na Zootecnia Tabela 3- Consumo de ração diário médio (g) aos 21 dias, com dietas a base de milho e soja com adição de diferentes níveis enzimáticos na alimentação de frangos de corte Torres et., al (2003) Utilização na Zootecnia Tabela 4- Avaliação de desempenho de coelhos em crescimento com diferentes níveis de fitase na dieta, sobre o ganho de peso (GP), ganho de peso diário (GPD), consumo (Con) e conversão alimentar (CA). Martins et., al (2012) Utilização na Zootecnia Tabela 5- Coeficiente de digestibilidade da matéria seca (MS), matéria orgânica (MO), matéria mineral (MM) e consumo diário de coelhos alimentados com diferentes inclusões de fitase na ração. Martins et al. (2013) Utilização na Zootecnia Tabela 6- Médias de peso, ganho de peso diário, consumo diário e conversão alimentar de leitões com rações contendo níveis crescentes de enzimas exógenas. Teixeira et al. (2005) Utilização na Zootecnia Tabela 7- Disponibilidade de cálcio em rações fareladas com dois tipos de carboidratos com e sem complexo enzimático para leitões na fase de creche. Nascimento (2010)
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