Métodos de Pesquisa em Nutrição de Monogástricos

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Metodologia para Avaliar o Conteúdo de Energia dos Alimentos 
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CAPÍTULO 
Sumário 
INTRODUÇÃO 
2. UTILIZAÇÃO DA ENERGIA DOS ALIMENTOS PELOS MONOGÁSTRICOS 
4. SISTEMA DE ENERGIA PARA SUÍNOS 
4.1 Energia líquida 
4.1.1 Metodologias para avaliar conteúdo de energia líquida dos alimentos 
4.1.1.1 Método calorimétrico indireto para aves e suínos 
4.1.1.2 Método empíricos para determinar o conteúdo de EL
4.2 Comparação dos sistemas de energia para suínos 
Sumário 
5. MÉTODO DE COLETA TOTAL PARA DETERMINAR O CONTEÚDO ENERGETICO DOS ALIMENTOS
5.1 Coleta total de excretas (método tradicional)
5.3 Protocolo para determinar a digestibilidade de nutrientes e EM dos alimentos com suínos – método de coleta total 
5.5 Método da Alimentação Precisa 
 
Sumário 
6. UTILIZAÇÁO DE INDICADORES PARA DETERMINAR O CONTEÚDO – ENERGETICO DOS ALIMENTOS
9. EQUAÇÕES DE PREDIÇÃO DA ENERGIA DOS ALIMENTOS 
10. SISTEMA NIRS PARA DETERMINAÇÁO DA ENERGIA DOS ALIMENTOS
11. Referencia 
INTRODUÇÃO
Valor Energético (Alimentos)
Nutricional;
Econômica; 
Formulação de rações
Desempenho animal. 
 
Finalidade de um sistema de energia
Energia Disponível 
Mantença; 
Determinado nível de desempenho. 
INTRODUÇÃO
Avaliação do conteúdo de energia nos alimentos!
Como base os sistemas:
ED
EM
Utilização da energia varia... 
Características da dieta 
Estado fisiológico do animal e ambiente 
Sistema de Energia: 
EL
EE
INTRODUÇÃO
Alimento antes de ser utilizado nas formulações de raçoes!
Protocolo experimental:
QQ;
Controle Qualidade. 
Determinação do valor de energético!
Atualização tabelas de composição de alimentos;
Otimizar desempenho dos animais; 
Custo de produção. 
Valores 
ED;
EM. 
INTRODUÇÃO
Vários métodos tem sido desenvolvidos! 
Composição;
Conteúdo Energético dos Alimento. 
Principais Metodologia
Diferenças 
Vantagens 
Desvantagens 
Utilização da energia dos alimentos pelos monogástricos 
Oxidação dos Alimentos 
Metabolismo energético (Caloria ou joule)
Fornecedores de energia para o organismo animal 
Carboidratos
Lipídeos 
Proteínas 
Parte da Fibra 
!!
Toda Energia produzida pela oxidação dos nutrientes pode ser aproveitada pelos animais!!
Figura 1 - Esquema da utilização da energia pelos monogástricos e exemplo aproximado das perdas de energia da dieta;
Metodologias para Avaliar o Conteúdo de Energia dos Alimentos;
Nival Kazue Sakumora; Horacio Santiago Rostagno (2016) 
EB
Bomba Calorimétrica 
Carboidratos 4,139 kcal ∕ g
3,7 kcal ∕ g Glicose;
4,2 kcal kcal ∕ g Amido. 
(NCR, 1998).
ED
Energia do alimento Absorbida após processo de digestão...
EB – EB das fezes 
!
EM
Normalmente
Nutricionistas para formulação de rações (Aves e Suínos).
Gases oriundos da digestão.
0,1 – 3,0%
EB – EB excretas ( fezes e urina) – Gases Digestão 
EM pode ser determinada e expressada como:
EMA, EMV;
EMV:
EB alimento consumido, EB excretas (fezes e urina), corrigida pelas perdidas de energia fecal metabólica e urinaria endógena.
EL
IC:
Jejum Estados Alimentados;
Depende
Alimento Consumido;
Natureza do Alimento Ingerido 
 
≠ IC
=
IsoEnergetico 
Composições QQs diferentes (Blaxter, 1989; Gous, 2010);
IC: Resultado dos processos de digestão e metabolismo dos nutrientes (Ewan,2001). 
Sistema de Energia para Suínos 
Inic. baseada em estúdios fitos com aves ou calculada base em NDT (NCR, 1971).
Posteriormente; Valores NDT  ED Considerando uma unidade de NDT igual a 4,41 kcal de ED;
Primeiras determinações diretas d energia dos alimentos com suínos
Diggs et al. (1959;1965); Tollett (1961);
Atualmente;
Tabelas de composição de alimentos e informação sobre:
ED; EM; EL dos alimentos;
NCR (1998); Tabelas da França (Sauvant et al., 2004); Tabelas Brasileiras (Rostagno et al., 2011);
Agricultural Research Council (1981)  ED: 
Mais fácil de determinar; 
Valores são aditivos; 
Disponíveis para a maioria dos alimentos. 
Energia Liquida 
Sistema mais completo;
Conteúdo Energético Real da dieta; ≠ Sistema ED, DM (Noblet & Van Milgen, 2004); 
Estimativa mais acurada dos efeitos da dieta no desempenho dessa categoria animal,
 Diferenças no metabolismo dos nutrientes (Moehn et al., 2005);
Sistema ED, EM (Potencial energético); Sistema EL (Energia útil, eficiência com a qual cada nutriente pode ser utilizado (Vasconcelos, 2009); 
EL
EM – IC
Associado utilização dos nutrientes 
Gasto energético para os processos de digestão e absorção e metabolismo de energia;
Gasto energético correspondente a um nível normal de atividade física;
Noblet et al,. (2010);
EL
Manutenção; 
Produção (Retenção Lipídica e Proteica, Produção de ovos e Leite).
 
 
Figura 2 – Componentes do incremento calórico de um grupo de nove frangos (1 kg de peso) alimentados seis vezes ao dia. (Dados INRA, França). ETA: efeito térmico da alimentação. Adaptado de Noblet et al., 2010.
Metodologias para Avaliar o Conteúdo de Energia dos Alimentos. 
Figura 3 - Diagrama de temperatura da zona de conforto térmico.
Fonte: HAFEZ (1973) Adaptado por ABREU E ABREU (2012)
4.1.1 - Metodologias para avaliar o conteúdo de EL dos alimentos 
4.1.1.1 - Método calorimétrico indireto para aves e suínos 
Determina-se EM e o IC;
EM  C.T. de Fezes e urina (Suínos) ou excretas (aves);
Para determinar IC, (câmaras respirométricas),
T° e UR;
5 dias (alojamento e alimentação), 5 dias (fezes, urina e avaliação trocas gasosas).
O IC
Brouwer (1965)
Em Suínos, ainda pode ser contabilizada energia gasta com atividade física;
Sensores de luz infravermelho (Van Milgen et al,. 1997);
100 min. Matrizes ficam em pé, há consumo de 1 MJ de energia Noblet, (1990);
Formula descrita por Brouwer (1965);
 IC (KJ) = (3,866 x O₂ + 1,2 x CO₂) x 4,184 ou
 IC (KJ) = 16,8 x O₂ + 5,02 x CO₂ - 5,99 x N (urina)
O₂, (L);
CO₂ (L)
EM da dieta ou ingrediente e o IC
EL (KJ) = EM – IC 		
4.1.1.2 – Métodos empíricos para determinar o conteúdo de EL
Baseados em observação;
Utilização da energia das ditas e de os ingredientes pelos animais;
Composição nutricional da dieta;
Na pratica, relação conteúdo de EL e a composição nutricional  equação = EL dos alimentos (de Lange & Birkett, 2005)
4.2 - Comparação dos sistemas de energia para suínos 
Conteúdo de nutrientes da dieta afeta o aproveitamento
ED, EM pelo suínos;
Eficiência de utilização da energia (mantença ou crescimento),
Composição da dieta (Noblet, 2001); 
Literatura (Suinos);
100 kcal EM; 
58, 90, 75 e 58 kcal EL;
P, EE, Amido e FB. 
Duas dietas mesma ED ou EM;
D= baixo nível P (Suplementada com AAs) + maior nível de Gordura = Maior valor EL
EL, formulação dietas de suíno;
Níveis adequados de AAs Dig.;
Deficiências nutricionais; 
Desempenho e qualidade de carcaça. 
5 – Método de coleta total para determinar o conteúdo de energia dos alimentos
Método para determinar EM dos alimentos 
Hill e associados, anos 1950,
Universidade de Cornell ;
Aves (Excreta);
Suínos (além dos valores energéticos),
Determinar P Dig.;
Coef. Dig. do alimento; 
Mesmo procedimento para determinar Dig. de outros, 
Gordura, FB, FDN, FDA.
5.1 – Coleta Total de Excretas (método tradicional)
Coleta total de fezes e urina (Suínos); 
Excreta (Aves);
EM  Energia Ingerida que é disponível para os processos metabólicos e na pratica é determinada pelo balanço energético.
Um dos mais utilizados 
Determinar digestibilidade de nutrientes;
Valor ED e EM (monogástricos),
Método descrito por Sibbald e Slinger (1963)  Princípios de Hill e Anderson (1958) e Potter e Matterson (1960)
Alimento Ingerido está relacionado com a excreta (fezes e urina)
O ensaio 
Período de adaptação dos animais (raçoes e instalações);
Período da coleta de fezes, urina e controle do consumo da ração. 
Sibbald e Price (1975),
 Erropadrão das médias de EM das rações com a redução 6 para 1 dia de coleta.
 
Sugimoto e Furuya (1983)
Ensaios de Digestibilidade, com suínos em crescimento;
Obj. Determinar o tempo ótimo dos períodos de adaptação e de coleta de fezes.
 
Sugimoto e Furuya (1983)
Concluiram: Para o período de adaptação após 3 ou 4 dias, as fezes atingiam o “steady state”, sugerem como mínimo 4 dias de adaptação as dietas experimentais.
 
Para o período de coleta de fezes concluíram que o coef. de variação da dig. aparente dos nutrientes das dietas experimentais foi maior nos primeiros 3 dias a 4 dias de coleta, diminuindo muito pouco com períodos de coleta maiores. 
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O Método de coleta total 
Se baseia em mensurar
Total de alimento consumido e total de excretas produzidas;
A precisão dos valores de EM
Quantificação total do consumo do alimento, e do total de excretas produzidas;
Critérios par definir inicio e termino das coletas;
Excretas no trato digestivo no inicio;
Outras maneiras,
Marcador (1% Fe2O3), na ração 1.ª e ultimo dia de coleta
 
São Utilizadas duas dietas;
DR;
DT (inclusão de um % do ingrediente em estudo em substituição a DR);
Dois métodos tem sido usados substituição do Ingrediente Teste;
Anderson et al., (1950), I. T. Substituída por glicose mono-hidratada,
Valor atribuído a glicose é 3,65 kcal ∕ g; 
Dieta 50% glicose; 
Sibbalb e Slinger (1963), Alimento Teste substituído por uma parte da DF.
Para determinação dos valores energéticos de um alimento 
% De substituição do alimento na DR
Precisão dos valores de EM
Erro de determinação a DT x F
% Substituição no calculo de EM do alimento
Inclusão do alimento 
20 a 40% 
Consumo 
Palatabilidade 
Teor de fibra 
Óleos 
7 a 10%
!!
Estudo realizado na UNESP – Jaboticabal
Freitas et al., (2004) 
Importância de considerar o nível de substituição de alimentos fibrosos na D. T.
Pintos 
Coleta Total 
Alimentos (semente e farelo de girassol)
Substituíram 20 e 40% a DF
Tabela – Coeficiente de digestibilidade de MS, EE e EMAn do farelo e da semente de girassol em dois níveis de substituição da DF determinados com pintos.
Medias seguidas de mesma letra na coluna não diferem pelo teste Tukey
(Freitas et al., 2004) UNESP-Jaboticabal.
Nivel do alimento
CDMS (%)
CDEE (%)
EMAn (kcal kg MS)
Semente e girassol
20%
61,50 ± 3,40 a
96,35 ± 1,14 a
3,877 ± 186 a
40%
53,43 ± 2,88 b
94,35 ± 0,51 b
3,595± 162 b
Farelo de girassol
20%
48,36 ± 3,05 a
94,93 ± 3,30 a
1,902 ± 142 a
40%
42,27 ± 3,73 b
67,07 ± 8,65 b
1,711 ± 144 b
32
Método da coleta total 
Alguns problemas 
Obtenção de uma amostra representativa de fezes, urina ou excetas para posterior analise;
Contaminação com ração; 
Penas; 
Descamação da pele; 
Perda de excreta durante a coleta;
Outros cuidados
Fermentação (difícil controle);
Valores de ED E EM determinado. 
Protocolo para determinar a digestibilidade de nutrientes e EM dos alimentos com suínos – metodologia coleta total 
Suínos 
Machos castrados (separação das fezes e da urina;
 Femeas (cateter na bexiga);
P. I. (objetivo da pesquisa);
Forma geral,
Alimentos: machos castrados (20 a 30 kg P. I.).
Instalação 
Gaiolas de mebalismo 
Período Experimental 
Período adaptação as gaiolas e as dietas experimentais;
5 a 7 dias, 
5 dias (coleta fezes e urina);
Fase de adaptação 
Quantificado diariamente o consumo voluntario de cada animal;
Menos Consumo (Base para quantificar dieta a ser fornecida durante o período experimental.
Cada suíno uma quantidade diária de ração por unidade de Peso Metabólico (P ⁰’⁷⁵);
 
Tabela – Calculo da quantidade de ração a ser fornecida 
 139 x 12,82 = 
 
Animal A
Animal B
Peso (kg)
35
30
Peso Metabólico (P ⁰’⁷⁵)
14,39
12,82
Consumo de Ração (g ∕ dia)
2.000
1.920
Consumo ∕(P ⁰’⁷⁵);
139
150
1.782 g de Ração
Delineamento Experimental 
Distribuição dos animais 
Disponibilidade de animais;
Gaiolas metabólicas; 
Geralmente (blocos),
Genética; 
Peso;
Dietas experimentais 
ED ou a Em de alimentos
Duas dietas; 
DF (Exigências Nutricionais);
DT (30%) 70% DF, 30% DT.
Fornecimento das dietas 
Quantidade  Menor Consumo x Peso Metabólico Corporal 
Sobras!!
Quantidade de ração (Pela amanhã e tarde)
Coleta de fezes e urina 
Para determinar o inicio e o final; 
Marcador fecal 
2% óxido férrico ou
0,5% óxido crômico 
Coleta de fezes e urina 
Duas vezes ao dia 
Pesada 
Acondicionadas em sacos plásticos
Identificadas e armazenadas em freezer (Fermentação); 
Quando não existe capacidade suficiente de freezer para armazenar 
Após a pesagem de cada coleta;
Uma amostra de 20% das fezes de cada animal. 
Ao final do experimento 
As amostras descongeladas, homogeneizadas, secas em estufa de 55 °C por 72 h;
Em vez de usar estufa de ventilação forçada, 
As excretas (liofilizadas a vácuo a - 40 °C por 72 h); 
Perdidas durante pré-secagem; 
Amostras pesadas, moída e enviadas ao laboratório para posterior analise.
Coleta de fezes e urina 
Coleta de fezes e urina 
Urina 
Recolhida 1 vez ao dia; 
Baldes de plásticos; 
20 mL de HCL (Fermentação e consequente perda de N);
Completar o volumem (3 ou 4 L) com água destilada, 
Valor constante para todos os animas;
Após homogeneização 
Alíquotas 20% ou 150 mL (frascos de vidro), armazenadas; 
Um para cada animal, geladeira (3 °C ), posterior analise, 
Analise laboratoriais 
Amostras de fezes e urina 
MS, N, EB;
Seguindo os procedimentos descritos pela AOAC (1997);
Urina
N determinado é determinado num volumem de 10 mL; 
Para estimas EB, (10 A 15 mL) de urina dentro de uma capsula de energia conhecida (EB por diferencia); 
 
Cálculos da ED e EM
Com base nos dados 
CR, Produção de fezes e urina 
Analises 
MS, N, e EB de rações, fezes e urina
Equação proposta por Matterson et al., (1965) 
Determinar
ED, EM, EMAn 
Energia Digestível da ração (ED)
Energia Metabolizável Aparente (EMA)
Energia metabolizável aparente corrigida pela balanço de Nitrogênio (EMAn) 
DF 3.732,4 kcal ∕ kg
DT 3.469 kcal ∕ kg
DF 3.710,1 kcal ∕ kg
 DT 3.438,0 kcal ∕ kg
 
2.854 kcal ∕ kg
 
2.803 kcal ∕ kg
 
 
DF 87,33 g
DT 72,42 g
DF 3.600,7 kcal ∕ kg
DT 3.352 kcal ∕ kg
DT 2.771 kcal ∕ kg
Dados obtidos em ensaio realizado na UFV. 
Cálculos da proteína digestível 
Com base nos dados 
CR, produção de fezes e urina e nas analises de MS, proteína (PB = N x 6,25) das rações e fezes;
(Determinar) Proteína Dig. e;
Coef. de Dig. do alimento avaliado;
Mesmo procedimento (digestivilidade de outros nutrientes)
Gordura, FB, FDN, FDA. 
Proteína digestível aparente da ração (PBD)
Tabela – Cálculo da PBD do alimento para suínos, pero método da coleta total; o alimento substituiu 30% da dieta referencia (dados na MS)
Proteína digestível aparente da ração (PBD)
DF 18,21
DT 14,62
6.24
Utilização de indicadores para determinar o conteúdo energético dos alimentos 
Alternativa para o método de coleta total de excretas
Determinação da digestibilidade por meio de uma relação (substancias indigestíveis presentes no alimento e nas excretas (Kobt & Luckey, 1972); 
Indicadores;
Factor de digestibilidade (quantidade de fezes ou excretas)Unidade de ração consumida;
Sendo calculada posteriormente a quantidade de nutrientes presentes na dieta que foi digerida e absorvida pelo animal; 
Vantagens 
Não é necessário a mensuração do CR;
Do total de excretas produzidas; 
Evita-se a contaminação das fezes ou das excretas; 
Para obter bons resultados com a utilização de indicadores
Uniformemente misturados a ração 
Padronizadas as analises QQs
Um bom indicador
Substancia conhecida
Não toxica 
Inalterada durante o passagem pelo intestino 
Não altere o transito intestinal 
Não exerça influencia sobre os processos fisiológicos no trato digestivo
Não se associe aoutros nutrientes 
Totalmente recuperada nas excretas 
Facilidade nas analises laboratoriais 
(Kobt &Luckey, 1957). 
Indicadores são classificadas
Sales e Jansen (2003)
Externos 
Substancia não digerida pelo animal; 
Adicionadas a ração; 
Digestibiliade (nutrientes ou disponibilidade de energia de um ingrediente);
Óxido crômico, Óxido de titânio, cinza acida insolúvel, lignina modificada de eucalipto. 
Researches 
Sibbald et al., (1960)
Utilização do óxido cromo, maior precisão dos resultados em relação coleta total de excretas;
Monforte-Braga et al. (2006)
Óxido Cromo versus Óxido de Titânio;
Coeficientes de digestibilidade de AAs com base na concentração de titânio foram maiores e menor variação. 
Indicadores são classificadas
Sales e Jansen (2003)
Internos 
Componentes naturais dos ingredientes da ração; 
CAI, indicador ruminantes (forragens)
Rações de monogástrico como indicados 
Mineral indigestível: sílica, (Selite™)
Métodos gravimétricos 
Researches 
Cheng e Coon (1990)
CAI:
Aumento na digestibilidade dos nutrientes 
Superiores a 2% (reduzir a passagem da digesta no intestino)
Scott e Boldaji (1997)
CAI v Óxido Crômico 
EMA dietas base trigo e cebada, oxido crômico menos apropriado em dietas com maiores teores de fibra.
Alternativas ao indicador externo 
Universidade Federal de Minas Gerais 
Lignina purificada (LIPE®)
Propriedades físico-químicos bastante estáveis; 
Grande consistência química-estrutural; 
Totalmente recuperada nas fazes; 
LIPE determinada por espectrofotometria no infravermelho. 
Equações de predição da energia dos alimentos 
Composição dos alimentos usados, na formulação; 
(NCR,1994; Rostagno et al., 2005);
Composição dos alimentos; 
Coprodutos (animal e vegetal);
Tipo de matérias-primas;
Processamento 
Composição do alimento versus Tabelas de composição do alimento 
Equação de predição do conteúdo energético 
-Parâmetros químicos e físicos 
Método indireto; 
Ferramenta; 
Outros métodos
Ensaios biológicos; 
Metodologias de difícil execução; 
Maior tempo. 
Concentração de energia do alimento! 
Em media (EB)
Carboidratos 4,139 kcal/g;
3,7 kcal/g glicose, 4,2 kcal/g amido;
Proteína 5,6 kcal/g;
Gorduras 9,4 kcal/g;
(NCR, 1998)
Ewan (1989)
Equação para estimas EB alimentos 
EB = 4,143 + (56 x %EE) + (15 x %PB) – (44 x %cinzas),
R² = 0,98;
Equações para estimar os valores energéticos dos alimentos para suínos (Rostagno et al., 2005)
Alimentos de origem vegetal e produtos lácteos 
ED = 5,65 PBd + 9,45 Gd + 4,14 (MOd - PBd - Gd) 
Alimento de origem animal e gorduras
ED = 5,65 PBd + 9,45 Gd
Alimentos de origem vegetal e produtos lácteos 
EM = 4,952 PBd + 9,45 Gd + 4,14 (MOd - PBd – Gd) 
Alimentos de origem animal 
EM = 4,952 PBd + 9,45 Gd
 
Gorduras e carboidratos 
EM = 0,965 ED
Energia Liquida 
EL = 0,73 EM + 13,1 G + 3,7 A – 6,7 PB – 9,7 FB
Uso das equações para estimar e corrigir os valores energéticos dos alimentos para aves e suínos usando o programa Calculador 
¹Reduçao de 1% da proteína e da gordura e aumento de 1% da fibra.
²Aumento de 2% da proteína e da gordura. Os outros nutrientes, iguais aos da Tabelas Brasileiras (Rostagno et al., 2005)
Nutriente
Milho
Farinha de carne e ossos
 
Tab. Bras.
Novo¹
Tab. Bras.
Novo²
Proteína, %
8,26
7,26
41,00
13,00
Gordura, %
3,61
2,61
11,04
13,04
Fibra, %
1,73
2,73
--
--
 
 
 
 
 
EM aves, kcal/kg
3.379
3.256
1.941
2.109
 
 
 
 
 
EM suínos, kcal/kg
3.390
3.268
2.065
2.224
EL suínos, kcal/kg
2.681
2.587
1.377
1.506
Sistema NIRS para determinação da energia dos alimentos 
Near Infrared Spectroscopy
Componentes QQs (alimento)
Karl Norris (década 1970)
1976, Norris e colaboradores aplicam técnica pela primeira vez (Forragens)
Técnica do laboratório ideal 
Rápida 
Custo 
Não nessita reagentes QQs
Não produzir residuos 
Sem necessidade de preparar amostras 
Vários nutrientes ao mesmo tempo
https://youtu.be/gUgb4DfAAHU