Carboidratos na Nutrição de Ruminantes

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Resumos livro - CHO
Nos ruminantes, os carboidratos (CHO) compreendem entre 70% a 80% da ração e são fundamentais para o atendimento das exigências de energia, síntese de proteína microbiana, de componente do leite e manutenção da saúde animal. A fibra representa a fração de carboidratos dos alimentos de digestão lenta ou indigestível e, dependendo de sua concentração e digestibilidade, impõe limitação do consumo de matéria seca e energia. 
A fermentação de carboidratos no rúmen dá a origem à produção de ácidos graxos voláteis que representam a principal fonte de energia para ruminantes, atendendo até 80% das exigências diárias.
A classificação de carboidratos em estruturais (CE) e não-estruturais (CNE) refere-se unicamente a função desempenhada nas plantas e não deve ser confundido com o papel dos CHO na nutrição animal. Os carboidratos estruturais (CE) são encontrados na parede celular dos vegetais (celulose, hemicelulose e pectina) e fornecem o suporte físico necessário para o crescimento das plantas. Os carboidratos não-estruturais estão localizados no conteúdo celular e são encontrados em maior quantidade nas sementes, folhas e hastes e representam reservas de energia usadas para reprodução, crescimento e sobrevivência durante períodos de estresse (amido, açúcares, ácidos orgânicos).
A fibra é definida por nutricionistas como a fração indigestível ou de lenta digestão do alimento que ocupa espaço no trato gastrointestinal. Assim, a parede celular não pode ser considerada como uma medida acurada da fibra, pois contém pectina, que possui digestibilidade alta e constante. A classificação dos carboidratos em fibrosos e não-fibrosos parece mais apropriada porque é baseada em características nutritivas, ao invés de composição química ou função exercida na planta. Nesta classificação os carboidratos não-fibrosos (CNF) representam as frações degradadas mais rapidamente e incluem pectina, amido e açúcares. Os carboidratos fibrosos, que ocupam espaço no trato digestório e exigem mastigação para redução do tamanho de partículas e passagem através desse trato, incluem celulose e hemicelulose. Nesse caso carboidratos fibrosos (CF) e fibra em detergente neutro (FDN) tem o mesmo significado nutricional, pois representam a mesma fração de CHO nos alimentos.
Ruminantes adultos apresentam composição microbiana complexa no rúmen composta por bactérias, fungos e protozoários. Em torno de 95% da biomassa microbiana está associada ao tamanho da partícula no rúmen. Essas partículas contêm a maior proporção de microorganismos digerindo a parede celular de plantas, incluindo as bactérias celulolíticas e outras aderidas nas proximidades da parede celular. Embora o epitélio ruminal tenha microorganismos aderidos, essa forma representa aproximadamente 1% do total da biomassa microbiana, cujo papel é hidrolisar uréia até formar amônia, que é a maior fonte de nitrogênio para os microorganismos.
Independente do tipo de carboidratos, após sua ingestão são digeridos por ação dos microorganismos em hexoses, pentoses e ácidos urônicos. A fermentação dos açúcares é a principal fonte de energia para a formação de ATP que é utilizado para mantença e crescimento dos microorganismos. O resultado de toda a cadeia de quebras ATP para ao microorganismos ruminais e AGV para nutrir energeticamente as celulase órgãos dos ruminantes.
- o CH4 é um subproduto da fermentação ruminal, e sua produção serve como principal “dreno” de hidrogênio (JOHNSON e JOHNSON, 1995). As metanogênicas removem H2 e reduzem CO2 para formar CH4. Produzindo CH4 mantém a concentração baixa de hidrogênio no rúmen, o que permite às bactérias metanogênicas promover o crescimento de outras espécies bacterianas e prover uma fermentação mais eficiente (TEIXEIRA et al. 1998).
ACETATO: É o principal ácido graxo volátil produzido no rúmen pelos microorganismos ruminais, podendo representar até 75% dos ácidos graxos voláteis produzidos nas dietas ricas em volumosos e mais de 50% nas dietas ricas em concentrados,e são reduzidas nessa dieta pela inibição do crescimento de microorganismos celulolíticos e de protozoários (ambos produtores de acetato) associada à rápida taxa de fermentação dos carboidratos não estruturais e queda do ph ruminal. É o principal substrato utilizado para a lipogênese que, no ruminante, ocorre no tecido adiposo.
PROPIANATO: Duas vias de conversão do piruvato até propianato: Via do Succinato e a via do acrilato. A via do succinato é a mais ativa na formação do propianato, porém a via do acrilato pode ser a mais importante no rúmen de animais que estão consumindo dietas ricas em concentrado. O propianato é o principal substrato gliconeogênico do ruminante, processo metabólico que ocorre no fígado e nos rins, esse processo é de extrema importância para a manutenção dos níveis plasmáticos de glicose nos ruminantes, pois a absorção pelo trato gastrointestinal, se ocorrer, é muito pequena.
Digestão pós-ruminal dos carboidratos não estruturais – Amido: Quantidades variáveis de do amido que escapam da fermentação ruminal são digeridas até glicose no intestino delgado por enzimas de origem pancreática, como a A-amilase, responsável por hidrolisar as ligações A – 1,4 e a isomaltase hidrolisa as ligações A-1,6. O amido que escapa da digestão enzimática no intestino delgado pode ainda ser fermentado até ácidos graxos voláteis no intestino grosso pelos microorganismos anaeróbicos ou ser eliminado pelas fezes.
RESUMOS SLIDES - CHO
Volumosos: Alimento que normalmente é rico em fibra; são formados por compostos não degradáveis pelas enzimas digestivas dos animais (celulose e hemicelulosa); necessitam da ação de enzimas produzidas por microorganismos anaeróbicos que vivem em simbiose no sistema digestivo de herbívoros. São exemplos: Forragens (gramíneas, leguminosas), forragens conservadas(feno, silagem), capineiras (capim elefante, cana de açúcar), resíduos de cultura, palhas... >18% de FB e >35% FDN e baixa energia com <60% de NDT.
Concentrados: São alimentos com alto fornecimento de energia; Energéticos: milho, sorgo; Proteicos: F. soja, F. algodão. Possuem menos de 18% de FB, <35% de FDN e alta energia vom >60% de NDT.
Carboidratos: Biomoléculas mais abundantes da terra; Representam 70-75% do peso seco das plantas; fundamentais para atendimento das exigências de energia, síntese de proteína microbiana e componentes do leite.
Os Carboidratos fibrosos insolúveis em detergente neutro (FDN – celulose e hemicelulose) são fonte de ENERGIA PARA A MICROBIOTA RUMINAL, para o animal são disponibilizados os produtos da fermentação. São fundamentais para a manutenção da função normal das câmaras de fermentação pré-gastricas como a mastigação, ruminação, salivação, manter o ph entre 6,2 a 7,0 e substratos para a população microbiana.
Amido: Fonte de CHO dietético que proporciona maior desempenho em animais ruminantes e com maior custo econômico. O consumo excessivo de amido degradado no rúmen reduz o PH ruminal abaixo da faixa ótima (6,2 a 7,0), compromete a manutenção da microbiota ruminal e consequentemente afeta o desempenho e a saúde animal.
CLASSIFICAÇÃO AGRONÔMICA DOS CHO: Carboidratos estruturais (CE): Celulose, hemicelulose e pectina; Carboidratos não estruturais (CNE): Amido, açúcares e ácidos orgânicos.
CLASSIFICAÇÃO NUTRICIONAL: Carboidratos fibrosos (CF): Ocupam espaço no trato gastrointestinal e exigem mastigação para redução do tamanho e passagem, celulose e hemicelulose; Carboidratos não-fibrosos (CNF): Frações degradadas rapidamente, pectina, amido e açúcares.
FIBRA: Fração indisgestível ou de lenta digestão do alimento que ocupa espaço no TGI. É também a fração do alimento não digerido por enzimas de mamíferos.
A lignina é um composto fenólico, presente na parede células e com concentração que se eleva com a idade da planta. Tem função importante pra planta, como a manutenção da integridade estrutural da parede celular e da sustentação e fortalecimento do caule. Devido a impermeabilidade da lignina na parede celular, permite eficiente transporte deágua e nutrientes através do sistema vascular e ao mesmo tempo exerce uma importante função protetora contra a invasão de possíveis patógenos. Relação negativa com a digestibilidade (afeta o consumo pela dificuldade de digestão, o rúmen cheio impede que o bovino coma mais alimento), quanto maior a porcentagem de fibra na dieta menor é o valor nutritivo e a energia disponível. Os pontos positivos é que são a fonte mais barata de energia na biosfera, estimula a ruminação, mantém o PH ruminal próximo a neutralidade, previne acidose, evita a queda na gordura do leite.
A maioria dos organismos do rúmen degradam os CHO por adesão, transformando-os em glicose, que gera os Ac. Graxos e ácido lático. Dietas com alta concentração de concentrados sem adaptação prévia gera ácido lático.
75% da energia dos carboidratos são para produção de AGV, os outros 25% para o crescimento e manutenção microbiana e também perdida na forma de CH4 (METANO).
A bactéria fermenta a glicose para adquirir energia, e a sobra do processo são os AGVs.
Uma dieta a base de volumoso vai fazer com que tenha mais produção de acetato, conseqüentemente maior produção de metano, pela disponibilidade de 2H para o ambiente ruminal pós produção de acetato. O hidrogênio funciona como substrato para a produção do metano.
Dietas com concentrados, que elevam a concentração de propianato, diminuem a produção de metano, pois as bactérias usam o H livre no ambiente ruminal para sua síntese.
RESUMO – PROTEÍNAS
Proteínas são macromoléculas presentes nas células com funções diversas, como componentes estruturais, funções enzimáticas, funções hormonais, recepção de estímulos hormonais e armazenamento de informações genéticas. As proteínas são compostas de unidades formadores, os aminoácidos (AA), unidos por ligações peptídicas.
A proteína bruta contida nos alimentos dos ruminantes é composta por uma fração degradável no rúmen (PDR) e uma fração não degradável no rúmen (PDR). A degradação de proteína no rúmen ocorre através da ação de enzimas secretadas pelos microorganismos ruminais. Esses microorganismos degradam a fração PDR da PB da ração e utilizam peptídeos, AA e amônia para a síntese de proteína microbiana e multiplicação celular.	
Ureia > Urease bacteriana > amônia> AA> proteínas
A proteína precisa ser quebrada em AA para ser absorvida, somente nos primeiros dias de vida do ruminante que ela pode ser absorvida intacta.
Principais funções: Catálise enzimática, transporte e armazenamento de diferentes substâncias (hemoglobina, mioglobina, lipoproteína, trasnferrina), movimento (actina e miosina), sustentação mecânica, proteção, metabolismo do crescimento e diferenciação celular.
Fornecer uréia + enxofre para produzir AA enxofrados.
O excesso de amônia produzida na rúmen atravessa a parede ruminal e pode ser perdida via urina na forma de uréia, também pode ser reciclada através da saliva e por absorção pela parede ruminal.
Peptídeos e aminoácidos, provenientes da degradação da PDR (proteína degradável no rúmen) não incorporados na proteína microbiana podem passar para o duodeno e serem absorvidos pelo ruminante.
Protozoários são ativos na degradação ruminal, ficam fixados na parede ruminal até a entrada de alimentos.
Fatores que afetam a degradação ruminal da proteína: Tempo de retenção do alimento no rúmen, PH ruminal, processamento do alimento.
Aumento da temperatura diminui a degrabilidade da PB. Um menor tempo de retenção no rúmen aumenta as PNDR. O ph ruminal pode alterar a solubilidade da proteína bruta assim como afetar a digestão ruminal da fibra e interferir com o acesso microbiano a partícula de proteína.
PDR é fundamental para a multiplicação e saúde dos microorganismos do rúmen, o que conseqüentemente favorece o GMD dos animais. O suprimento de quantidades adequadas de PDR é fundamental para otimizar a síntese de Proteina bruta microbiana e sua complementação com PNDR para suprir a necessidade de proteína metabolizável do ruminante, isso otimiza a produção.
Proteína microbiana é a principal fonte de proteína metabolizável no intestino do animal ruminante.
Manipulações na dieta que causem redução na síntese microbiana compromete o desempenho do animal, o desempenho pior pode ocorrer em razão da redução da fermentação ruminal.
Importância de se otimizar a síntese de proteína microbiana no rúmen: Uso eficiente da PDR, menor perda de amônia ruminal, menor excreção de uréia, menor necessidade de PNDR.
Exigência nutricionais dos microorganismos ruminais: Energia e compostos nitrogenados (principais).
Síntese hepática de uréia e reciclagem de N: A eficiência de utilização da amônia pelos microorganismos para síntese de proteína microbiana depende da disponibilidade; a amônia não utilizada absorvida pela parede ruminal é transportada para o fígado.
A amônia presente no rúmen é originária da degradação de proteína verdadeira do alimento, nitrogênio não protéico da dieta (uréia), degradação das células microbianas mortas no rúmen. A proteína é um fator limitante na seca, deve ser fornecido alimento nitrogenado.
Ureia: 45% de nitrogênio; finalidade: substituir parte da proteína natural, acrescentar nitrogênio em sistema com baixo teor de proteína.
A intoxicação por amônia somente é observada quando quantidades elevadas de fontes de NNP como a uréia é ingerida pelo animal em um curto espaço de tempo. A hiperamonemia reduz a liberação de insulina pelo pâncreas, reduz a captação de glicose pelo músculo e tecido adiposo.
Dieta de adaptação: Fornecer 1/3 da quantidade desejada na primeira semana, 2/3 na segunda e o total na terceira semana.
Havendo excesso de PDR, ocorre um aumento na concentração de nitrogênio amoniacal (N-NH3 ) que é absorvido pelo rúmen e vai para a circulação sanguínea. • Essa amônia pode voltar ao rúmen através da saliva e da própria parede ruminal, em um processo conhecido como reciclagem, ou ser detoxificada no fígado. A detoxificação é a transformação de NH3 em ureia no ciclo da ornitina, que, conforme já comentado acima, tem alto custo energético. Portanto, o excesso de PDR deve ser evitado tanto pelo desperdício deste nutriente, como do custo em se livrar de seus metabólitos.
A proteína microbiana (PBm) usualmente provê de 50% a 100% das exigências de proteína dos animais, dependendo do correto balanceamento 38 Proteínas na nutrição de bovinos de corte da dieta, da degradabilidade da proteína e sua composição, bem como do nível de exigência do animal em questão.
. A ureia é a principal fonte de NNP, mas apresenta alta velocidade de hidrólise e, portanto, elevadas quantidades de N liberada no tempo. Na hipótese da capacidade dos microrganismos do rúmen em assimilar essa alta quantidade de N for ultrapassada o excesso pode ser perdido. A lenta liberação de nitrogênio é algo interessante, especialmente em condições de pastagem na época das secas, pois ajudaria a reduzir a chance de perdas de nitrogênio. Todavia, há hoje o reconhecimento que há mais importância na oferta balanceada de proteína degradável no rúmen em relação ao teor de energia fermentescível da dieta do que propriamente no sincronismo (NRC, 2000). Isso ocorre em função de um ativo sistema de reciclagem endógena de nitrogênio ureico para o rúmen. Cerca de até 63% do N ureico reciclado no trato gastrintestinal pode ser reaproveitado para processos anabólicos, ou seja, produção de aminoácido bacteriano (Lapierre e Lobley, 2001). Ocorre que a reciclagem e seu uso para produção de proteína microbiana também é dependente de energia, portanto, podese esperar menor reciclagem no caso de pastagens tropicais na seca, o que aumentaria a importância do sincronismo.
*A forma de armazenamento dos alimentos também pode ter grande efeito na degrabilidade da proteína. A ensilagem de forragens e grãos de cereais aumenta a degrabilidade da PB, em razão da proteólise no silo pela ação de microorganismos . Dessa maneira, grande parte da proteína verdadeira do alimento é convertida em NNP. Por outro lado, materiais ensilados sem a compactação adequada podem sofrer superaquecimentoe terem parte considerável da PB ligada à fração FDA, tornando-se indisponpivel tanto no rúmen como no intestino.
O processamento de grãos ou de seus subprodutos com altas temperaturas (tostagem, peletização, extrusão, floculação, etc), normalmente diminui a degrabilidade da PB, com resultado da formação de complexos entre a proteína e carboidratos (reação de maillard), ou aumento na presença de pontes de dissulfeto.
A proteína bruta contida nos alimentos dos ruminantes é composta por uma fração degradável no rúmen (PDR) e uma fração não degradável no rúmen no rúmen (PNDR). A fração degradável dá origem a peptídeos, AA e amônia, e é utilizada pelos microorganismos para a síntese de proteína microbiana. A proteína microbiana é normalmente a principal fonte de proteína metabolizável para ruminantes. A proteína não degradável no rúmen é a segunda fonte seguida de proteína endógena. A precisão dos atuais sistemas protéicos , baseados nas exigências em proteína metabolizável, é altamente dependente de informações precisas quanto as frações degradáveis dos alimentos. O suprimento de quantidades adequadas de PDR e PNDR é fundamental para otimizar a produção de proteína microbiana a complementa-la adequadamente com PNDR e, assim, suprir as exigências em proteína metabolizável dos animais.
LIPÍDEOS
Fornece mais energia que CHO – 2,25 vezes mais; são substâncias orgânicas insolúveis em água.
Funções: Nas células serve como reserva energética (tecido adiposo) e estrutural (membrana celular lipoprotéica); São fontes de Ácidos graxos essenciais e precursores de substâncias essenciais à vida (prostaglandinas, esteróides, hormônios). Auxiliam a absorção de vitaminas e outras substâncias lipossolúveis, função isolante de proteção dos animais ao meio ambiente, marmorização da carne interpondo-se entre fibras musculares, melhora a aceitação de rações fareladas por redução da quantidade de pó.
Ácidos Graxos: São classificados de acordo com as insaturações > Saturados possuem apenas ligações simples os insaturados apresentam duplas ligações; Também podem ser classificados de acordo com a essencialidade> Os essenciais necessita adicionar na dieta e os não essenciais são sintetizado no organismo do animal.
Lipídeos nos alimentos: Concentrados de origem vegetal são ricos em ácidos gracos insaturados (+ linoléico); Forragem tem aproximadamente 80% de AGI e 20% de Acidos graxos saturados (+linolênico)
Ácidos graxos essenciais: Linoléico, linolênico (araquidônico desde que tenha o linoleico) – são componentes das membranas celulares e precursores de moléculas regulatórias
Os lipídeos utilizados em ações de animais aumentam a capacidade de absorção de vitaminas lipossolúveis, fornecem ácidos graxos essenciais importantes para as membranas dos tecidos, atuam como precursores da regulação do metabolismo, aumentam densidade energética da dieta e diminuem incremento calórico.
PQ LIMITAR LIPÍDEOS NA DIETA DE RUMINANTES? Ácidos graxos insaturados podem exercer toxicidade para as bactérias, especialmente as que digerem fibra.
Lipídeos na dieta: aumentar a densidade enrgética da dieta. Altos níveis de lipídeos na dieta reduz a digestibilidade da fibra. Apresentam valor energético praticamente nulo para os microorganismos ruminais.
Biohidrogenação > Mecanismo de autodefesa que converte ácidos graxos insaturados em ácidos graxos saturados, estes são consequentemente menos tóxicos. Além do mais eles cobrem as partículas de alimento, o que dificulta sua degradação.
Biohidrogenação ruminal: Consiste de uma série de reações químicas que permitem aos microorganismos eliminar a presença de duplas ligações nos ácidos graxos presentes no ambiente ruminal, pela adição de H aos AG.
Trans-11, Cis-9 – C18:2 (ácido linoléico conjulgado) é um isômero do ácido linoléico produzido somente em condições ruminais e secretado principalmente em gordura láctea, tem recebido atenção especial por apresentar propriedades anticarcinogênicas e reduzir a ocorrência de doenças como a arteriosclerose.
Isômeros C18:2 (trans 10, cis 12 e outros) Os isômeros desta natureza apresentam interesse econômico em sistemas de produção intensiva de leite e são associados à ocorrência do distúrbio metabólico denominado síndrome do baixo teor de gordura no leite ou depressão da gordura do leite, o qual gera consideráveis prejuízos ao valor comercial e industrial do leite produzido.
Fatores que afetam a Biohidrogenação ruminal: Níveis de alimentos concentrados na ração > Altos níveis de concentração de concentrados geram queda do PH ruminal, evento este que reduz a intensidade de desesterificação dos ácidos graxos e, consequentemente, na ocorrência global da biohidrogenação. Tamanho da partícula alimentar > A redução do tamaho das partículas dos alimentos implica, em via de regra, na ampliação da taxa de passagem ruminal, permitindo menor tempo de ação microbiana e reduz processo de biohidrogenação. Redução do teor de nitrogênio da dieta ou ampliação da maturidade da forragem: Redução do crescimento microbiano, reduzindo de forma geral a capacidade metabólica da microbiota ruminal que reduz o processo de biohidrogenação.
Alguns detalhes do livro
Lipídeos utilizados em rações de animais aumentam a capacidade de absorção de vitaminas de vitaminas lipossolúveis, fornecem ácidos graxos essenciais importantes para as membranas de tecidos e atuam como precursores da regulação do metabolismo, além de aumentar a eficiência dos animais que depositam grande quantidade de gordura em seus produtos, como o caso de vacas em lactação.