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2ª Edição Editores: Sebastião de Campos Valadares Filho Marcos Inácio Marcondes Mario Luiz Chizzotti Pedro Veiga Rodrigues Paulino UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA DEPARTAMENTO DE ZOOTECNIA 2010 ii 2a Edição Exemplares deste livro podem ser adquiridos na: Livraria UFV on-line www.editora.ufv.br Televendas: (31) 3899-2234 Diagramação e Montagem: Edson Agostinho Pereira (0xx) 31-3899-2677 Capa e Arte: Alexandre Antonio da Silva (32) 9953-1274 Impressão e Acabamento: Suprema Gráfica Ltda (0xx) 32-3551-2546 Ficha catalográfica preparada pela Seção de Catalogação e Classificação da Biblioteca Central da UFV iii APRESENTAÇÃO A pecuária de corte nacional já se firmou como um dos maiores setores da agropecuária brasileira, respondendo por uma porcentagem significativa do PIB agropecuário em 2009. Além disso, as crises financeiras mundiais da primeira década do século XXI mostraram que o produtor de corte se tornou um sinônimo de sobrevivência na atual conjuntura do mercado de carne, com crescimento da produção e aumento da eficiência. O Brasil abriga o maior rebanho bovino comercial do mundo, com cerca de 171 milhões de cabeças registrada pelo último censo agropecuário em 2006, embora acredita-se que esse efetivo tenha se aproximado das 200 milhões de cabeças no ano passado. Em 2009 foram registrados 27,975 milhões de cabeças abatidas, gerando um total de 6,639 milhões de toneladas de carcaças. Desse montante, dados do ministério da agricultura mostraram que as exportações no último ano alcançaram 1,9 milhão de toneladas de equivalente de carcaça, o que correspondeu ao valor de mais de 4 bilhões de dólares. Contudo, sabe-se que houve uma redução de 20% na exportação em relação à 2008, provocada pela crise mundial e problemas de embargos à exportação. Assim acredita-se que nos próximos anos haverá um aumento significativo nas exportações, com expectativa de ultrapassar os valores alcançados em 2008, onde a participação no PIB agropecuário foi de 26,5%. Em sistemas de produção de gado de corte, os custos envolvidos com a alimentação dos animais assumem grande importância, uma vez que estes podem corresponder de 70 a 90 % dos gastos operacionais totais, dependendo da fase de criação considerada e do nível de produção desejado. Adicionalmente, o aspecto nutricional é um dos principais fatores que afetam o desempenho animal. Assim, a busca e a adoção de medidas mais racionais no manejo alimentar têm o potencial de gerar um grande impacto econômico e de qualidade nos sistemas de produção de carne. Tecnologias a serem adotadas em nosso território, no campo da agropecuária, devem ser, obviamente, desenvolvidas no Brasil, onde a composição do rebanho, os alimentos disponíveis e o clima são típicos e únicos de ambientes tropicais. Uma vez conhecida a composição dos alimentos e seu valor nutritivo, pode-se atender às exigências nutricionais dos animais com maior eficácia. O marco inicial dos trabalhos de exigências nutricionais no Brasil ocorreu em 1980, com a publicação da primeira tese de doutorado por Malvino Salvador, sob a orientação do professor José Fernando Coelho da Silva.Também nessa mesma época, iniciaram-se trabalhos de exigências em Piracicaba, sob a orientação do professor Celso Boin. Considerando a necessidade de melhorar o desempenho animal, a economicidade e o balanceamento de rações e suplementos para determinados níveis de desempenho, assim como estimar o desempenho, a partir de dietas balanceadas, somente em 2006 foi editada a primeira versão das Tabelas de Exigências Nutricionais de Zebuínos, juntamente com a Composição de Alguns Alimentos, denominada BR CORTE, que utilizou dados de exigências nutricionais obtidos no Brasil com animais Nelore de diferentes classes sexuais. Como a primeira versão das tabelas de exigências utilizou somente animais Nelore e considerando que houve um número crescente de informações nos últimos 4 anos, elaborou-se a segunda versão das Tabelas brasileiras de exigências nutricionais, incluindo várias alterações, que serão resumidamente descritas abaixo, sendo a principal delas a inclusão de animais cruzados de Zebuínos com Taurinos e de animais terminados em condições de pasto. Também foi excluída a parte de composição de alimentos em virtude de ter sido elaborada uma publicação exclusiva dessa tabela. iv Foram incluídos 2 capítulos na nova tabela, sendo um de estimativa do valor energético de dietas a partir do conhecimento da composição dos alimentos e outro avaliando as exigências nutricionais de energia, proteína e minerais para vacas Nelore lactantes e seus bezerros na fase de 0 a 180 dias de idade. Em todos os novos capítulos, sempre que possível foi incluída uma meta- análise para avaliar o efeito de estudo, sendo ainda avaliado sempre que possível o efeito de cruzamento ( animais zebuínos puros x cruzados) e de classe sexual (animais inteiros, castrados ou fêmeas),além de apresentar dados separados para animais terminados em confinamento ou em condições de pasto. Foi observado o efeito de grupo genético nas equações para estimativa do consumo de matéria seca, sendo assim recomendadas equações distintas para animais Nelore e cruzados. Não foi encontrado efeito de sistema de produção (gado de leite x gado de corte) para a eficiência microbiana, sendo mantida a mesma da versão anterior (BR CORTE, 2006). Considerando o aumento no número de observações, foram desenvolvidas novas equações para estimar a composição da carcaça e do peso de corpo vazio utilizando não somente a composição da seção da 9-10-11 a costelas, mas também incluindo outras variáveis no modelo, sendo a principal delas a percentagem de gordura visceral. Foram também propostas equações para estimar a composição dos componentes não-carcaça. Também nessa edição não foi observado efeito de grupo genético ou de condição sexual sobre as exigências de energia para mantença, contudo essas foram maiores para animais terminados a pasto. Foram desenvolvidas novas equações para estimar a eficiência de utilização da energia metabolizável para mantença e ganho de peso. As exigências de proteína para mantença também foram maiores para animais criados em condições de pasto e foi desenvolvida uma equação para estimar a eficiência de utilização da proteína metabolizável para ganho de peso. Nessa edição também foi feita uma revisão sobre as exigências de minerais, sendo recomendadas algumas equações obtidas no Brasil para as estimativas das exigências de macroelementos para mantença e para os coeficientes de absorção, além de uma discussão sobre o uso de equações alométricas para estimar as exigências de minerais para ganho de peso. Dessa forma, esperamos que a atualização das tabelas de exigências nutricionais, melhorando o conhecimento das exigências de zebuínos, possa representar um avanço na formulação de rações, contribuindo para economia dos sistemas de produção de gado de corte e para redução na excreção de nutrientes que contribuem para o aumento da poluição ambiental. Além disso, esperamos que uma análise dos resultados publicados possa direcionar as pesquisas de forma a resolver as questões que ainda necessitam de mais ou novos conhecimentos. Os autores. v AGRADECIMENTOS Aos órgãos financiadores dessa linha de pesquisa: CNPq, FAPEMIG, CAPES, FINEP e INCT de Ciência Animal, apresentamos nossos profundos agradecimentos. Aos professores, pesquisadores e principalmente a todos os estudantes de Pós-Graduação, bolsistas de iniciação científica e estagiários que contribuíram com o desenvolvimento das pesquisas e a geração dos dados presentes nessa publicação, agradecemos. vi vii ÍNDICE PREDIÇÃO DE CONSUMO DE MATÉRIA SECA POR BOVINOS DE CORTE EM CONFINAMENTO ..............................................................................................................José Augusto Gomes Azevêdo, Sebastião de Campos Valadares Filho, Douglas dos Santos Pina, Rilene Ferreira Diniz Valadares, Edenio Detmann 1 DEGRADAÇÃO RUMINAL DA PROTEÍNA DOS ALIMENTOS E SÍNTESE DE PROTEÍNA MICROBIANA ................................................................................................ Douglas dos Santos Pina, Rilene Ferreira Diniz Valadares, Sebastião de Campos Valadares Filho,Mario Luiz Chizzotti 13 PREDIÇÃO DO VALOR ENERGÉTICO DE DIETAS PARA BOVINOS A PARTIR DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS ALIMENTOS ................................................................... Edenio Detmann, Sebastião de Campos Valadares Filho, Mário Fonseca Paulino 47 PREDIÇÃO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA CORPORAL E DA CARCAÇA DE ANIMAIS NELORE PUROS E CRUZADOS....................................................................................... Marcos Inácio Marcondes, Pedro Veiga Rodrigues Paulino, Sebastião de Campos Valadares Filho, Mateus Pies Gionbelli, Luiz Fernando Costa e Silva, Luis Orlindo Tedeschi 65 EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DE ENERGIA PARA BOVINOS DE CORTE .................. Marcos Inácio Marcondes, Mário Luiz Chizzotti, Sebastião de Campos Valadares Filho, Mateus Pies Gionbelli, Pedro Veiga Rodrigues Paulino, Mário Fonseca Paulino 85 EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DE PROTEÍNA PARA BOVINOS DE CORTE ................ Marcos Inácio Marcondes, Mateus Pies Gionbelli, Sebastião de Campos Valadares Filho, Mário Luiz Chizzotti, Mário Fonseca Paulino 113 EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DE MINERAIS PARA BOVINOS DE CORTE .................. Mateus Pies Gionbelli, Marcos Inácio Marcondes, Sebastião de Campos Valadares Fillo, Laura Franco Prados 135 EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS DE VACAS E BEZERROS NELORE............................... Pedro Veiga Rodrigues Paulino, Mozart Alves Fonseca, Lara Toledo Henriques, Sebastião de Campos Valadares Filho, Edenio Detmann 175 PREDIÇÃO DE CONSUMO DE MATÉRIA SECA POR BOVINOS DE CORTE EM CONFINAMENTO José Augusto Gomes Azevêdo1; Sebastião de Campos Valadares Filho2; Douglas dos Santos Pina3; Rilene Ferreira Diniz Valadares4; Edenio Detmann5 1Professor UESC-BA (augustog@uesc.br), Membro do INCT-CA; 2Professor DZO-UFV-Coordenador do INCT-Ciência Animal (scvfilho@ufv.br); 3Professor da UFMT-MT; 4Professora DVT-UFV – Membro do INCT- Ciência Animal; 5Professor DZO-UFV – Membro do INCT-Ciência Animal (detmann@ufv.br). INTRODUÇÃO O consumo de matéria seca (CMS) é a variável mais importante que afeta o desempenho animal (Waldo & Jorgensen, 1981), especialmente em bovinos de corte, tendo em vista a importância econômica e o complexo sistema digestivo com suas funções metabólicas peculiares (Forbes, 2007). Limitações no consumo de alimentos podem impedir que as exigências nutricionais sejam supridas. Como a maior parte dos nutrientes da dieta de bovinos de corte é utilizada para suprir as exigências de mantença, pequenas alterações no consumo de alimentos podem ocasionar limitações na eficiência dos processos produtivos, e consequentemente, a taxa de crescimento irá diminuir; o potencial genético, para ganho de peso não será alcançado e a lucratividade da atividade pecuária estará comprometida. Além disso, poderão surgir problemas associados com estresse alimentar, sanidade e distúrbios digestivos. Os fatores que controlam o consumo de alimentos são complexos, verdadeiramente multifatoriais e não existe um consenso de como os ruminantes regulam esta importante atividade (Forbes, 2007). Interações entre numerosos fatores como: dieta, animal, ambiente e manejo são os principais responsáveis pela falta de precisão das equações de predição de CMS (McMenimam et al., 2009). Para que possa ser planejado um eficiente programa de alimentação capaz de encontrar a melhor formulação de ração para atender as exigências nutricionais, é necessário predizer com maior precisão e acurácia o nível de consumo voluntário de bovinos em crescimento sob alimentação ad libitum. EQUAÇÕES DE PREDIÇÃO DO CONSUMO DE MATÉRIA SECA (CMS) As equações de predição de CMS propostas pelo NRC (1984, 2000) foram por muito tempo as mais utilizadas no Brasil. No entanto, estimulantes anabolizantes foram usados nos bovinos do banco de dados do modelo de predição de CMS proposto pelo NRC (1984, 2000). No Brasil, a proibição do uso de anabolizantes para qualquer finalidade teve início em 1961 e atualmente vigora a Portaria Ministerial no 51 (Brasil, 1991) que proíbe a produção, importação, comercialização e o uso de produtos para fins de crescimento e ganho de peso dos animais de abate. Para os compostos não esteróidais com atividade anabolizante, a proibição se estende, inclusive, para fins terapêuticos. Além disso, as equações propostas pelo NRC (1984, 2000) foram desenvolvidas principalmente com animais Bos taurus. Segundo Magnabosco (1997), 80% do rebanho brasileiro é composto de gado Zebu. Devido às características de fertilidade, rusticidade, adaptabilidade ao ambiente tropical e aos sistemas de produção de carne brasileira, a raça Nelore predomina nos sistemas de produção de carne no Brasil. Fox et al. (1988) observaram que o grupo genético é reconhecidamente um dos fatores que interfere no CMS. Com base neste trabalho, o NRC (1987) e o AFRC (1993) propuseram fatores de ajuste na predição de CMS para - Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE 2 diferentes raças de bovinos de corte, sendo que as raças Bos taurus tinham maior potencial de CMS. Segundo Neal et al. (1984), as equações de CMS deveriam ser testadas em condições semelhantes àquelas em que se destina serem utilizadas. Portanto, não existe uma única equação que se aplica em todas as situações, existindo necessidade de desenvolver e validar equações de predição do CMS em condições tropicais. Por isso, equações para predizer o CMS de gado de corte em condições brasileiras e com zebuínos (raça Nelore) foram desenvolvidas e validadas por Valadares Filho et al. (2006a,b), que aliados às exigências de energia, proteína e minerais resultou no sistema BR-CORTE. As equações de CMS propostas indicaram que os valores preditos foram equivalentes aos observados em condições práticas de alimentação de bovinos de corte confinados em condições tropicais. Ribeiro et al. (2008) avaliaram o CMS por grupos genéticos zebuínos e compararam os valores observados com os preditos por meio dos sistemas NRC (2000), CNCPS 5.0 e BR-CORTE. Estes autores observaram que o sistema brasileiro BR-CORTE mostrou-se mais eficiente nas predições de CMS por raça e para os zebuínos como um todo. Valadares Filho et al. (2006b) também observaram falta de ajuste para as equações propostas pelo NRC (1984, 2000) para predizer o CMS de bovinos de corte em condições tropicais. Neste sentido, as equações propostas pelo NRC (1984, 2000) seriam incapazes de explicar maior porcentagem da variação observada no CMS, quando comparada às equações adotadas pelo BR-CORTE. DADOS PARA DESENVOLVIMENTO DE NOVAS EQUAÇÕES POR MEIO DA META-ANÁLISE A meta-análise é um tipo de análise de dados em que os resultados de vários estudos são agrupados e analisados como se fossem o resultado de um único grande estudo. Segundo St-Pierre (2001), utilizando a meta-análise é possível integrar o efeito de estudo e efeitos aleatórios de suas interações como componentes de um modelo misto. Isso resultaria em uma melhor predição das equações em sistemas biológicos e de uma descrição mais precisa da sua predição dos erros. Este foi o principal motivo para propor alteração na equação de predição do CMS decrita por Valadares Filho et al. (2006a). Os dados utilizados na estimativa dos parâmetros da nova equação foram ampliados em relação aos utilizados por Valadares Filho et al. (2006a) e foram coletados a partir de experimentos de desempenho com bovinos em crescimento ou terminação, Nelore e mestiços (Nelore x Bos taurus),que incluíssem informações sobre todas as variáveis consideradas relevantes para predição do CMS. As informações coletadas para cada observação incluiram: sexo, peso vivo inicial (PVi), peso vivo final, peso vivo médio (PVM) CMS e ganho médio diário (GMD). Todos os dados foram obtidos de animais alimentados individualmente e foram utilizados apenas machos inteiros e castrados. Os dados incluíram 561 observações a partir de 27 teses e/ou dissertações (estudo) que foram publicadas na Universidade Federal de Viçosa e na Universidade de São Paulo (Tabela 1). Em todos os estudos, as dietas foram formuladas, utilizando as exigências do NRC (2000), e os bovinos foram alimentados 2 vezes ao dia na forma de ração total, com consumo ad libitum e alojados em baias individuais. Seguindo as recomendações de St-Pierre (2001), verificou-se inicialmente a existência do efeito de estudo no banco de dados. Havendo efeito de estudo (P<0,0001), esse foi considerado nas análises posteriores. Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE - 3 Tabela 1 - Características do banco de dados utilizado no desenvolvimento e validação da equação de consumo de matéria seca Tese Autor Ano N DC Grupo genético Volumoso Sexo 1 Teixeira 1984 47 242 Mestiço e Nelore Feno de capim-gordura e silagem de milho Inteiro 2 Lorezoni 1984 22 216 Mestiço e Nelore Feno de capim-gordura e silagem de sorgo Inteiro 3 Margon 1981 31 144 Nelore Feno de capim-gordura Castrado 4 Galvão 1991 34 143 Mestiço Feno de braquiária decumbens Inteiro 5 Peron 1991 13 146 Mestiço Feno de capim-elefante Castrado 6 Oliveira 1998 25 126 Nelore Feno de coast-cross Inteiro 7 Gesualdi Júnior 1999 38 164 Mestiço Feno de coast-cross Inteiro 8 Fernandes 2001 22 80 Nelore e Mestiço Silagem de coast-cross Inteiro 9 Silva 2001 19 112 Nelore Feno de tifton Inteiro 10 Miranda 2005 3 117 Nelore e Mestiço Silagem de milho Inteiro 11 Véras 1999 25 125 Nelore Feno de braquiária e coast- cross Inteiro 12 Veloso 2001 28 171 Mestiço Feno de coast-cross Inteiro 13 Albuquerque 1972 6 98 Mestiço Cana-de-açúcar, silagem de sorgo Inteiro 14 Salvador 1980 30 144 Mestiço Feno de capim-gordura Inteiro 15 Backes 2003 8 129 Mestiço Feno de tifton Castrado 16 Resende 1999 23 123 Mestiço Feno de capim-tanzânia Inteiro 17 Jorge 1993 23 118 Nelore e Mestiço Feno de braquiária decumbens Inteiro 18 Paulino 1996 10 114 Nelore Feno de braquiária decumbens Inteiro 19 Paulino 2002 14 100 Nelore Feno de tifton Castrado 20 Leonel 2003 8 156 Nelore Feno de braquiária decumbens Inteiro 21 Putrino 2002 21 246 Nelore Silagem de milho Inteiro 22 Paulino 2006 20 105 Nelore Silagem de milho e de capim elefante Castrado e Inteiro 23 Marcondes 2007 9 84 Nelore Silagem de milho Castrado e inteiro 24 Chizzotti 2007 12 111 Nelore e Mestiço Silagem de milho Castrado e inteiro 25 Rigueira 2007 13 79 Mestiço Silagem de soja Inteiro 26 Vieira 2007 20 84 Mestiço Silagem de mombaça Inteiro 27 Marcondes Não publicado 37 74 Nelore e Mestiço Silagem de milho Inteiro e castrado N = unidades experimentais; DC = dias de confinamento. DESENVOLVIMENTO DA EQUAÇÃO DE PREDIÇÃO DO CMS Verificou-se efeito significativo do grupo genético (GG) e suas interações, utilizando a ANOVA (Tabela 2). O modelo utilizado incluiu termos de peso vivo (PVM e PVM0,75), GMD e ganho médio diário quadrático (GMD2) e todas as interações. Considerou-se como equações independentes aquelas que incluíram PVM, em relação àquelas que incluíram peso vivo metabólico (PVM0,75), como a variável dependente para efeitos de CMS, no modelo estatístico completo. Efeitos de variáveis independentes foram considerados significativos para nível de probabilidade menor que 0,15. - Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE 4 Tabela 2 - Resumo da análise de variância: efeito das variáveis peso vivo médio (PVM), peso vivo médio metabólico (PVM0,75), ganho de peso médio diário (GMD) e GMD2, além da interação com grupo genético (GG) Variáveis F Valor P F Valor P PVM0,75 PVM PVM0,75 377,53 <0,0001 PVM 393,70 <0,0002 GMD 84,59 <0,0001 128,04 <0,0001 GMD2 30,07 <0,0001 38,44 <0,0001 Interação com GG PVM0,75 4,76 0,0297 PVM 4,95 0,0266 GMD 4,49 0,0347 4,78 0,0293 GMD2 2,14 0,1443 2,43 0,1198 O resultado da ANOVA indicou que o GG foi uma importante fonte de variação para todas as variáveis estudadas e que equações distintas devem ser propostas para predizer o CMS de bovinos Nelores e mestiços (Zebu x Bos tauros). Este resultado difere dos encontrados por Valadares Filho et al. (2006a,b), já que estes autores não observaram efeito para GG e sugeriram que uma única equação poderia predizer o CMS para animais Nelore e mestiços. DESENVOLVIMENTO DAS NOVAS EQUAÇÕES DE PREDIÇÃO DO CMS A estatística descritiva (mínimo, máximo, média, mediana, moda e erro padrão), para todas as variáveis no desenvolvimento das equações de predição do CMS de animais Nelore e mestiços encontra-se listada na Tabela 3. Tabela 3 - Estatística descritiva das variáveis: consumo de matéria seca (CMS), peso vivo inicial (PVi), peso vivo final, peso vivo médio(PVM), peso vivo médio metabólico (PVM0,75), ganho médio diário (GMD) e dias de confinamento (DC) para bovinos mestiços (n = 201) e Nelore (n = 360) Variáveis GG Mínimo Máximo Media Mediana Moda EP CMS, kg/dia Mestiço 2,83 12,00 8,11 8,17 7,79 0,108 Nelore 2,49 11,83 7,87 7,88 7,93 0,107 PVi, kg Mestiço 151,05 450,00 324,58 328,70 360,00 4,294 Nelore 139,00 497,00 308,56 321,35 270,00 3,748 PV final, kg Mestiço 213,88 584,00 440,29 448,55 540,00 4,309 Nelore 205,98 606,59 435,90 452,84 477,00 4,243 PVM, kg Mestiço 196,94 504,50 382,44 387,40 453,00 3,939 Nelore 172,88 538,33 372,23 391,98 330,00 3,699 PVM0,75, kg Mestiço 52,57 118,80 88,82 88,22 85,45 0,857 Nelore 47,68 113,26 87,19 89,65 113,26 0,670 CMS, %PVM Mestiço 1,28 2,75 2,12 2,16 2,23 0,018 Nelore 1,03 2,85 2,10 2,09 2,44 0,019 GMD, kg/dia Mestiço 0,02 1,95 1,00 0,99 0,86 0,030 Nelore 0,01 1,68 0,90 0,94 1,25 0,020 DC, dias Mestiço 61,00 254,00 128,07 110,00 144,00 3,790 Nelore 55,00 271,00 149,57 144,00 242,00 3,041 Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE - 5 Todos os dados utilizados foram provenientes de experimentos com duração mínima de 50 dias, além de um período de adaptação para minimizar o impacto do crescimento compensatório sobre CMS. Isto porque, o gado bovino confinado em condições brasileiras entra no confinamento após longos períodos de restrição alimentar e isso permite o crescimento compensatório a um ritmo acelerado. Fox et al. (1972) verificaram que bovinos em ganho compensatório consumiram 16% mais alimentos do que bovinos em crescimento contínuo. Na Tabela 4 encontra-se a solução dos efeitos fixos das equações de regressão para predição do CMS e seus respectivos coeficientes de regressão (R2). O coeficiente negativo para a variável GMD2 (kg/dia) para todas as equações ajustadas indica que o CMS alcança um platô. A explicação para este fato pode estar diretamente relacionada com a concentração de energia da dieta. Partindo do princípio de que para alcançar GMD máximo, a concentração energética da dieta deverá esta alta e irá inibir o consumo de MS, como sugere a teoria da regulação para a ingestão de energia proposta por Mertens (1994). Tabela 4 - Solução dos efeitos fixos de equações de regressão com base nas variáveis: peso vivo médio (PVM) ou peso vivo médio metabólico (PVM0,75), ganho médio diário (GMD) e ganho médio diário (GMD2), e seus respectivos coeficientes de determinação (R2), para bovinos Nelore e mestiço Equações Mestiço Nelore 1.1 1.2 2.1 2.2 Intercepto Estimativa -2.6098 -1,0094 -2,7878 -1,3559 EP 0.5289 0,4100 0,5029 0,3982 Valor P 0.0002 0,0274 <0,0001 0,0030 PVM Estimativa --- 0,0161--- 0,0160 EP --- 0,0012 --- 0,0011 Valor P --- <0,0001 --- <0,0001 PVM0,75 Estimativa 0,0884 --- 0,0879 --- EP 0,0067 --- 0,0063 --- Valor P <0,0001 --- <0,0001 --- GMD Estimativa 4,4672 4,4363 5,0487 5,6397 EP 0,4987 0,4867 0,5927 0,5522 Valor P <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 GMD2 Estimativa -1,3579 -1,2548 -1,6835 -1,8494 EP 0,4987 0,2507 0,3384 0,3269 Valor P <0,0001 0,0003 <0,0001 <0,0001 R2 0,7374 0,7525 0,7579 0,7893 McMeniman et al. (2009) observaram relação positiva entre consumo de energia e ganho de peso médio diário (GMD) com coeficiente de determinação (r2) de 0,70. Considerando a importância deste efeito,o NRC (1984, 2000) propôs equações em que incluíram as variáveis energia líquida de mantença (ELm) com efeito quadrático. No entanto, devido à dificuldade prática de se determinar a ELm antes de saber quais os alimentos irão compor a dieta, Thornton et al. (1985) desenvolveram uma equação para predizer CMS, que incluiu PVi e dias de confinamento (DC). Para os autores, o CMS é representado na forma de uma curva em que o CMS inicial aumenta gradativamente em função dos DC até atingir um platô e posteriormente decresce nos últimos DC devido ao aumento do conteúdo de gordura corporal dos animais confinados. A concentração de gordura na carcaça começa em ritmo lento no início do período de alimentação, mas acumula-se em um ritmo mais rápido em relação ao final do período de alimentação, (Simpfendorfer, 1974). - Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE 6 Para verificar se as novas equações de CMS seguem uma curva padrão com platô, realizou-se uma simulação de predição do CMS com animais de 200 e 400 kg de PVM (Figura 1).Nesta simulação é possível observar que as estimativas do CMS expressas em g/ kg PVM0,75, em função do GMD mostraram uma curva com três segmentos distintos: fase de adaptação; platô; e declínio, as quais correspondem a adaptação ao confinamento ou ao ambiente, ao aumento do PVM, e ao aumento do conteúdo de gordura corporal. Estas três fases justificam a idéia de que as equações quadráticas apresentaram melhores ajustes biológicos para predição do CMS. Figura 1 - Simulação da predição de CMS para novilhos com PVM de 400 (esquerda) e 200 kg (direita), e diferentes GMD (kg/dia), utilizando as equações ajustadas para mestiços (eq 1.1) e Nelore (eq 2.1 ). Outro fato que indica um bom ajuste das equações propostas, e pode ser visualizado nesta simulação foi que as estimativas do platô para o CMS dos animais Nelore foram menores que aquelas estimadas para animais mestiços. Os GMD nas equações 1.1 e 2.1, foram de 1,64 e 1,50 kg/dia, correspondentes a 108,4 e 100,3 gMS / PVM0,75 (equação 1.1 - mestiço) e 106,64 e 99,04 gMS/ PVM0,75 (equação 2.1 - Nelore) para animais com PVM de 400 e 200 kg, respectivamente. Assim sugere-se que quando a concentração de ELm da dieta não for conhecida para predizer o CMS, a variável ELm deverá ser substituída pelo GMD. Com a simplificação da equação, evita-se a necessidade do uso de variáveis com dificuldades de ordem prática de obtenção e erros cumulativos na determinação desta estimativa. DADOS INDEPENDENTES PARA AVALIAR A PRECISÃO E ACURÁCIA DAS NOVAS EQUAÇÕES Oito artigos (experimentos independentes) publicados entre janeiro de 2005 e maio de 2008 na Revista Brasileira de Zootecnia foram compilados para a validação da equação de predição do CMS em bovinos Nelore. Vinte e um artigos (experimentos independentes) foram compilados a partir publicações no mesmo período na Revista Brasileira de Zootecnia e Boletim da Indústria Animal para a validação da equação de predição do CMS em mestiços. O resumo destas informações sob a forma de estatística descritiva encontra-se na Tabela 5. Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE - 7 Tabela 5 - Estatística descritiva das variáveis: consumo de matéria seca (CMS), peso vivo inicial (PVi), peso vivo final, peso vivo médio (PVM), peso vivo médio metabólico (PVM0,75), ganho médio diário (GMD) e dias de confinamento (DC) para bovinos mestiços (n = 90) e Nelore (n = 30) Variáveis Grupo genético Mínimo Máximo Média Mediana Moda EP CMS, kg/dia Mestiço 4,46 12,74 8,18 8,13 7,47 0,163 Nelore 6,04 10,78 8,57 8,60 8,60 0,228 PVi, kg Mestiço 181,20 422,91 312,78 314,30 219,30 5,982 Nelore 296,00 438,00 377,55 384,75 339,80 6,057 PV final, kg Mestiço 221,60 578,77 441,91 451,06 434,00 6,779 Nelore 424,00 536,00 476,66 471,25 465,00 5,110 PVM, kg Mestiço 202,26 474,46 377,39 391,21 ND 5,714 Nelore 373,00 487,00 427,11 424,68 ND 5,062 PVM0.75, kg Mestiço 53,63 101,66 85,44 87,96 87,67 1,004 Nelore 84,88 103,67 93,92 93,55 ND 0,833 CMS, %PVM Mestiço 1,06 2,70 2,16 2,19 2,27 0,032 Nelore 1,37 8,67 2,67 2,07 2,06 0,359 GMD, kg/dia Mestiço 0,14 2,15 1,20 1,23 0,94 0,037 Nelore 0,75 1,53 1,11 1,10 1,10 0,047 DC, dia Mestiço 63,00 149,00 102,64 105,00 84,00 2,016 Nelore 70,00 133,00 91,93 86,00 86,00 3,519 Na Tabela 6 encontra-se o resultado da validação das equações de predição do CMS propostas para bovinos mestiços e Nelore em condições tropicais e a equação quadrática conjunta, com a variável PVM0,75 proposta na edição do BR- CORTE (2006). A inclinação e o intercepto, calculado para a regressão, confirmaram que, as equações de predição do CMS que não incluíram PVM0,75, além da equação proposta pelo sistema BR-CORTE (2006) foram significativamente (P>0,10) diferentes de 1 e zero, respectivamente. Isto significa que essas equações não são adequadas para predizer CMS, considerando o banco de dados utilizado para validação. No entanto, para a predição da equação que incluiu na meta-análise a variável PVM0,75, o intercepto não diferiu de zero e a inclinação não diferiu de 1, indicando que as estimativas foram precisas em predizer o CMS de bovinos de corte em condições tropicais. Tabela 6 - Regressão entre os valores de CMS observados e preditos pelas novas equações e a recomendada pelo BR Corte (2006) Item Grupo genético Mestiço Nelore Eq. 1.1 Eq. 1.2 BR-CORTE 2006 Eq. 2.1 Eq. 2.2 BR-CORTE 2006 Intercepto (a) 0,568±0,587 0,671±0,569 1,157±0,756 -2,769±2,418 -2,11 ±2,177 -1,917±2,803 Inclinação (b) 0,930±0,077 0,891±0,073 0,821±0,087 1,276±0,269 1,145±0,231 1,109±0,296 Valor P (Ho:a=0 & b=1) 0,780 0,061 0,001 0,186 0,001 0,001 r2 0,498 0,504 0,509 0,349 0,362 0,334 QMEP, kg2 1,194 1,250 1,322 1,106 1,543 1,792 CCC 0,680 0,681 0,682 0,428 0,385 0,340 QMEP = quadrado médio do erro de predição; CCC = coeficiente de correlação concordante. - Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE 8 Considerando o quadrado médio do erro de predição (QMEP), pode-se inferir que os menores erros foram observados para as equações que incluíram o peso vivo médio metabólico (PVM0,75). Além disso, o coeficiente de correlação concordante (CCC), também conhecido como índice de reprodutibilidade, que considera simultaneamente exatidão e precisão, mostrou poucas diferenças entre as equações para mestiços e melhor resultado para equações que incluíram PVM0,75, em animais Nelore. CONSIDERAÇÕES FINAIS As equações propostas pelo NRC não são adequadas para predizer o CMS para bovinos em condições tropicais.Sugere-se o uso das equações de predição de CMS:Nelore, CMS = -2,7878 + 0,08789PVM0,75 + 5,0487GMD – 1,6835GMD2; Mestiço, CMS = -2,6098 + 0,08844PVM0,75 + 4,4672GMD – 1,3579GMD2, por serem mais precisas, acuradas e gerar menor erro de predição do CMS de bovinos de corte, em condições tropicais. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGRICULTURAL AND FOOD RESEARCH COUNCIL - AFRC. Energy and protein requirements of ruminants. Wallingford: Comonwealth Agricultural Bureaux International, 1993. 159p. ALBUQUERQUE, S.G. 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Os compostos nitrogenados não protéicos são moléculas menores, que incluem peptídeos, aminas, amidas, aminoácidos livres, ácidos nucléicos, nitratos e amônia (Schwab et al., 2003). A proteína dos alimentos é, em grande extensão, degradada no rúmen. A degradabilidade é, dessa forma, um dos mais importantes fatores quantitativos determinando o valor nutricional da proteína dos alimentos, o suprimento para os microrganismos ruminais de amônia, peptídeos, ácidos graxos de cadeia ramificada e a passagem de proteína não degradada para o intestino (Hvelplund & Weisbjerg, 2000). A degradação ruminal da proteína é descrita freqüentemente por um modelo de ação de massas de primeira ordem. Uma importante característica desse modelo é que ele considera que a proteína bruta (PB) dos alimentos é constituída de múltiplas frações, que diferem grandemente entre si em relação às taxas de degradação, e que o desaparecimento ruminal da proteína é o resultado de duas atividades simultâneas: degradação e passagem (NRC, 2001). Vários métodos têm sido utilizados para a partição da PB em proteína degradada (PDR) e não degradada (PNDR) no rúmen. Esses métodos incluem avaliações in vivo, in situ e uma variedade de métodos in vitro (Schwab et al., 2003). Em teoria, métodos in vivo devem ser preferidos para medir a digestibilidade dos nutrientes. Contudo, técnicas in vivo requerem grandes quantidades de alimentos e um grande número de repetições para serem contornadas as variações referentes ao animal e a outros fatores. Assim, o ônus para obter número adequado de repetições aliado ao custo de mantença e ao número de amostras em grandes animais, pode tornar os estudos in vivo caros e inviáveis. Além disso, o conceito de bem estar animal está provavelmente contribuindo para uma redução nas experimentações in vivo. Isso tem levado ao crescente interesse no uso de técnicas in vitro e in situ (Broderick & Cochran, 2000). Os ruminantes com expressiva atividade fermentativa pré-gástrica evoluíram há 14 milhões de anos e seu sucesso no processo evolutivo tem sido atribuído à existência da relação simbiótica com os microrganismos ruminais, onde os animais contribuem com o alimento e o habitat, enquanto os microrganismos fornecem ácidos graxos voláteis e aminoácidos formados a partir de substratos que não seriam aproveitados (fibra e nitrogênio não-protéico) pelo animal hospedeiro (Kozloski, 2002). A maior parte dos aminoácidos absorvidos pelos ruminantes é proveniente da proteína microbiana sintetizada no rúmen, sendo as exigências dietéticas de proteína metabolizável para ruminantes, atendidas mediante a absorção intestinal de aminoácidos provenientes da proteína dietética não degradada no rúmen e da - Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE 14 proteína microbiana verdadeira digestíveis. Dessa forma, tem sido objetivo da nutrição dos ruminantes, maximizar o fluxo de proteína microbiana para o intestino delgado, aumentando assim a eficiência produtiva. Para tanto, é necessário quantificar a contribuição da síntese ruminal de proteína microbiana para um melhor entendimento do processo de conversão dos nutrientes dietéticos em proteína microbiana e dos fatores que a afetam. As técnicas de mensuração da síntese e/ou fluxo de proteína microbiana podem ser divididas em três categorias principais: a determinação direta, através da contagem de microrganismos, a determinação indireta com o uso de indicadores presentes nos microrganismos, como o RNA e algumas substâncias próprias destes organismos, e a determinação indireta, através da incorporação pelos microrganismos de substâncias externas, como os elementos 15N e 35S. São objetivos desse capítulo abordar algumas técnicas para avaliação da proteína dos alimentos, bem como, abordar alguns métodos para determinação da proteína bruta microbiana sintetizada no rúmen e fatores que afetam a síntese ruminal de proteína bruta microbiana.MÉTODOS in situ A técnica para estimar a fermentação ruminal através da incubação de pequenas amostras de alimentos dentro do rúmen foi primeiramente usada por Quin e colaboradores em 1938, contudo, foi depois da introdução de ferramentas matemáticas capazes de transformar os dados de taxas de desaparecimento ruminal em valores denominados de degradabilidade efetiva (Ørskov & McDonald, 1979), que o método passou a ser difundido (Hvelplund & Weisbjerg, 2000). Hoje, o método in situ é o mais amplamente utilizado em pesquisas para determinação de estimativas da degradabilidade ruminal da proteína, sendo adotado em vários países (Schwab et al., 2003), como também pelo NRC (2001). O procedimento in situ consiste em colocar amostras de um alimento dentro de sacos de náilon, com tamanho de poros definido (40 – 60 µm), e a infusão dos mesmos dentro do rúmen de animais canulados (bovinos, ovinos ou caprinos). Os poros devem ser pequenos o bastante para impedir a perda de partículas e grande o suficiente para permitirem o acesso dos microrganismos ao material. Devido à pequena quantidade de amostras incubadas, estas não interferem na fermentação ruminal, e admite-se que as condições no interior dos sacos são semelhantes às ruminais. As amostras são removidas em intervalos de tempos variados e a PB é quantificada no material não degradado. Pelo menos três frações (A, B e C) da PB podem ser determinadas. Assume- se que fração A é completamente degradada no rúmen e consiste da fração que escapa dos poros durante o processo de lavagem com água (± 39ºC), estando incluídos nessa fração os compostos nitrogenados não protéicos (NNP), a proteína rapidamente solubilizada e a proteína contida nas pequenas partículas do alimento que passam pelos poros. A fração B é a proteína insolúvel potencialmente degradável associada com as partículas de maior tamanho. Ou seja, a porcentagem da PB inicial que desaparece da amostra durante o tempo de exposição ruminal. Por último, assume-se que fração C não é degradada no rúmen, independentemente do tempo de exposição da amostra ao ambiente ruminal. A degradabilidade efetiva dos alimentos é determinada utilizando-se o modelo de Ørskov & McDonald (1979), por intermédio da seguinte equação: DE = A + B [Kd/(Kd + Kp)], onde as frações A e B e a taxa de digestão (kd) são estimadas através da degradabilidade potencial Dg (t) = A + B x (1 – e kd*t), onde kd é a taxa de digestão da fração B, kp é a taxa de passagem da fração B e t é o tempo de Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE - 15 incubação. A PDR pode ser calculada como: PDR = A + B [Kd/(Kd + Kp)] e a PNDR = PB – PDR ou PNDR = C + B [Kp/(Kd + Kp)]. Alguns ajustes têm sido feitos no modelo original de Ørskov & McDonald (1979), sendo que McDonald (1981) introduziu um valor de lag time ao modelo, a fim de aumentar a precisão na determinação da degradabilidade efetiva. O lag time é definido como o tempo no qual a derivada da equação para o conjunto de dados iguala-se à verdadeira fração potencialmente degradável no tempo zero (Mertens, 1993). Assim, as novas equações seriam: Dg (t) = A + B x [1 – e – kd*(t-lag)] e DE = A +[B.Kd.e – Kp*lag/(Kd + Kp)]. Segundo Petit et al. (1995), a adição do lag time no modelo tem pouco efeito na degradabilidade efetiva. Contudo, os valores das frações A e B e do Kd são um pouco diferentes com a utilização ou não do lag time no modelo. Como afirmado anteriormente, o desaparecimento ruminal da PB é uma função das taxas de digestão e passagem. Dessa forma, o Kp deve ser medido ou estimado através de equações. O NRC (2001) propõe três equações para estimar as taxas de passagem, sendo, para volumosos úmidos Kpvu= 3,054 + 0,614X1 (1); para volumosos secos Kpvs= 3,362 + 0,479X1 - 0,007X2 – 0,017X3 (2) e para concentrados Kpc= 2,904+1,375X1 – 0,020X2 (3), onde X1= consumo de MS (% do peso vivo); X2 = % de concentrado na dieta (base da MS) e X3= % de FDN do alimento (base da MS). De forma análoga ao NRC (2001), Seo et al. (2006) propuseram três equações para estimar o Kpf para forragem = (2,365 + 0.0214IFpPC + 0,0734ICpPC + 0,069IF)/100; Kpc para concentrado = (1,169 + 0,1375IFpPC + 0,1721ICpPC)/100 e Kpl para a fração líquida = (4,524 + 0,0223IFpPC + 0,2046ICpPC + 0,344IF)/100, onde Kp é a taxa de passagem (h−1), IFpPC a ingestão de matéria seca de forragem como proporção do peso corporal (g/kg), ICpPC a ingestão de matéria seca de concentrado como proporção do peso corporal (g/kg) e IF é a ingestão de matéria seca de forragem (kg). Torna-se claro, a partir dessas equações, que a ingestão de matéria seca (NRC, 2001) e de componentes específicos das dietas, como concentrado e forragens (Seo et al.,2006) são importantes fatores afetando a taxa de passagem e, conseqüentemente, o conteúdo de PDR e PNDR dos alimentos. Mas, devido à complexidade de se modelar alguns fatores que exercem efeito sobre a taxa de passagem (tamanho, densidade e taxa de hidratação de partículas), os modelos de predição da kp ainda não contemplam esses fatores. Segundo Broderick & Cochran (2000), apesar da grande amplitude de utilização do método in situ para determinação da degradabilidade ruminal da PB, existe ainda uma grande variação nos resultados obtidos em diferentes laboratórios, sendo que, as principais fontes de variação são: dieta basal, tipo de amostras e animal, replicação, condições de incubação, técnica de lavagem e correção para a contaminação microbiana. Dessa forma, a padronização da técnica é de suma importância para permitir uma avaliação adequada dos alimentos e uma comparação dos resultados obtidos. A Tabela 1 apresenta recomendações para procedimento de avaliação da degradabilidade ruminal da PB, sugeridas por Broderick & Cochran (2000) para padronizar as condições de avaliação. Dentre os principais problemas encontrados na utilização do método in situ para a avaliação da degradação da proteína em forragens, ressalta-se a elevada proporção de material solúvel em água contida nas forragens, o que a técnica erroneamente considera degradável. Adicionalmente, o efeito da contaminação microbiana pode ser mais importante em forragens devido ao seu elevado teor de fibra e baixo teor protéico, (Calsamiglia et al., 2000). O trabalho intenso e a necessidade de animais fistulados no rúmen, também contribui para elevação dos custos para a determinação da PDR e PNDR, através da técnica in situ (Schwab et al., 2003). - Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE 16 Tabela 1 - Recomendações para experimentos in situ Itens Recomendações Dieta basal Relação volumoso/concentrado 60:40 Nível de alimentação Mantença ou voluntário Material dos sacos Poliéster ou Náilon Tamanho de poros 40 – 60 µm Relação amostra / área de superfície 10 – 15 mg/ cm2 Peso da amostra (sacos medindo10 x 15 cm) 4,5 g Moagem (concentrado, volumoso) 2 mm Espécie animal Bovino, ovino, etc. Número de animais 2 Número de dias 2 - 3 Número de sacos 2-3 Posição dos sacos no rúmen Saco ventral com movimento livre Ordem de entrada / remoção Entrada seqüencial e remoção conjunta Tempos de incubação 0, 2, 4, 8, 16, 24 e 48 h (72 p/ forragem) Correção para contaminação microbiana Sim, para volumosos com baixo teor protéico Adaptada de Broderick & Cochran (2000) e Vanzant et al. (1998). Tentativas têm sido feitas para considerar como erros as perdas de partículas, a contaminação microbiana e o escape de proteína solúvel (Hvelplund & Weisbjerg, 2000). Quando as amostras são moídas, as pequenas partículas produzidas podem escapar através dos poros durante o processo de incubação, sem que nenhuma degradação tenha ocorrido, sendo erroneamente considerada como degradadas. A extensão da perda de pequenas partículas pode ser estimada pela diferença entre a perda de partículas dos sacos, quando estes são lavados (P) e a solubilidade medida em papel de filtro (SOL), sendo esta determinada pelapesagem de 0,5 g de amostra em copo, adicionando-se 40 ml de água e deixando em solução durante 1 hora à temperatura ambiente. Depois, o material é filtrado em papel de filtro e o N é determinado no mesmo, sendo o valor de N solúvel em água determinado por diferença (Hvelplund & Weisbjerg, 2000). Assumindo que as partículas perdidas têm uma mesma taxa de degradação das remanescentes, a correção pode ser efetuada: acor = a – P; bcor = b + [b / (1 – (P + Sol))]; ccor = c. O princípio do método in situ é que os microrganismos devem entrar nos sacos que contém as amostras e degradá-las de maneira similar ao processo que ocorre no exterior dos sacos. Desse modo, as amostras serão colonizadas pelos microrganismos. O procedimento de lavagem após a incubação remove o material degradado e parte dos microrganismos, mas alguns permanecem aderidos à amostra, não sendo removidos durante o processo. A contaminação microbiana influencia pouco o valor de degradabilidade da matéria seca, mas, devido ao elevado teor de N nos microrganismos, a degradabilidade da PB pode ser subestimada, principalmente para as forragens. Dessa forma, correções devem ser feitas nos valores de degradabilidade obtidos, através da adição a esses valores de um ∆DE, sendo que, tais correções são baseadas no teor de PB e ou FDN das amostras. Assim, ∆DE = 20,2 – 0,674 * PB (% MS) ou ∆DE = 6,4 – 0,353 * PB (% MS) + 0,170 * FDN (% MS), (Michalet-Doreau & Ould-Bah,1992). Contudo, apesar da correção sugerida ser facilmente aplicável, pois são baseadas em equações lineares e nos conteúdos de PB e FDN da amostra, as mesmas podem não ser eficientes para todos os tipos de alimentos analisados (Vanzant et al., 1998). De acordo com a equação utilizada para estimar a degradabilidade efetiva, a proteína solúvel é totalmente degradada no rúmen. Mas, para alimentos com alta proporção de proteína solúvel, como silagens, a degradabilidade dessa fração é Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE - 17 semelhante às demais. A taxa de passagem da fase fluída é mais alta (12– 15%.h-1), comparada com a taxa para partículas, significando que a taxa de degradação para essa fração deve ser extremamente elevada ou ocorreria um escape dessa fração, acarretando em valores superestimados da DE da PB (Hvelplund & Weisbjerg, 2000). Para a estimação adequada da DE da PB em alimentos que contenham uma elevada proporção da fração A, é necessário que essa seja ponderada em relação às suas taxas de passagem e digestão, como: DE = A [KdA/(KdA + Kpfluído)] + B [Kd/(Kd + Kp)]. Porém, tal correção torna-se difícil devido à necessidade de estimativas para as taxas de digestão da fração A. MÉTODOS QUÍMICOS in vitro O método mais amplamente usado para determinar as frações de nitrogênio do alimento é o protocolo de fracionamento utilizado no CNCPS (Sniffen et al., 1992; Fox et al., 2000). O CNCPS divide a PB dos alimentos em 5 frações, usando 3 solventes e um agente precipitante. As cinco frações são: A, solúvel em tampão borato fosfato(TBF), mas não precipitada por ácido tricloroacético (TCA), constituída pelos compostos nitrogenados não protéicos (NNP); B1, proteína verdadeira rapidamente degradada no rúmen, solúvel em TBF, mas precipitada pelo TCA; B2, proteína verdadeira e grandes peptídeos, moderadamente degradada no rúmen, calculada como sendo a diferença entre o total de PB do alimento menos as outras frações; B3, proteína verdadeira lentamente degradada no rúmen, calculada pela diferença entre o conteúdo protéico da fibra insolúvel em detergente neutro (PIDIN) e o conteúdo protéico da fibra insolúvel em detergente ácido (PIDA) e C, ou a proteína não degradada no rúmen, equivalente ao PIDA . O PIDIN é obtido pela determinação da PB no resíduo insolúvel após o tratamento com detergente neutro, sem a utilização de sulfito de sódio; e o PIDA determinado após a extração seqüencial, no resíduo obtido após o tratamento com detergente ácido. A fração A é considerada 100% degradada no rúmen e a fração C 100% não degradada. O CNCPS também reconhece que o desaparecimento da PB no rúmen é uma função simultânea da Kd e Kp e que o Kp, varia com o consumo, o alimento e as características da dieta. Dessa forma, duas equações são utilizadas para predizer o Kp dos alimentos não degradados, uma para forragem (Kp = 0,388 + 22,0 * [IMS/PV0,75] + 0,0002 * [% forragem na MS da dieta]) e outra para concentrado (Kp = - 0,424 + [1,45 * Kp para forragem]). As taxas de passagem são ajustadas para alimentos individuais, utilizando-se um fator de ajuste multiplicativo para tamanho de partículas, usando a fibra insolúvel em detergente neutro fisicamente efetiva (FDNfe) proposta por Mertens. Duas equações são usadas para determinação do fator de ajuste (FA), uma para forragens (FA = 100/[FDNfe + 70]) e outra para concentrados (FA = 100/[FDNfe + 90]). Os valores de PDR e PNDR podem ser calculados diretamente através da associação das frações da PB obtidas, com as suas respectivas taxas de passagem e digestão. Dessa forma, a PDR (%PB) pode ser calculada como: A + B1 (KdB1 / [KdB1 + Kp]) + B2 (KdB2 / [KdB2 + Kp]) + B3 (KdB3 / [KdB3 + Kp]) e a PNDR = 1 − PDR. Um aspecto interessante dessa aproximação utilizada no CNCPS é que as análises (NNP, PIDIN, PIDA e proteína verdadeira solúvel) feitas para a determinação das frações da PB são procedimentos de rotina em laboratórios, o que facilita a adoção do método para a utilização em condições de campo (Schwab et al., 2003). Um aspecto negativo do método, no entanto, é que as taxas de digestão às quais são submetidas as três frações da proteína verdadeira (B) variam bastante (B1 = 120 a - Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE 18 400% / h, B2 = 3 a 16% / h e B3= 0,06 a 0,55% / h), para as principais classes de alimentos e podem ser encontradas em Sniffen et al. (1992). MÉTODOS ENZIMÁTICOS in vitro As duas aproximações básicas para fazer estimativas da digestão ruminal in vitro envolvem a incubação com microrganismos ruminais (métodos in vitro ruminais) ou enzimas livres de células (métodos in vitro não ruminais). A primeira técnica utiliza digesta ruminal, geralmente obtida a partir de animais canulados, e a segunda é baseada no uso de enzimas disponíveis comercialmente, com a intenção de se obter resultado semelhante ao encontrado com o líquido ruminal (Broderick & Cochran, 2000). Em ambos os casos, a taxa de degradação protéica é mensurada a partir da taxa de acúmulo de aminoácidos e amônia, que representam os produtos da degradação protéica (Schwab et al., 2003). Os “métodos in vitro ruminais” são complicados pela utilização microbiana de aminoácidos e amônia liberados, causando uma subestimação da degradação. Além disso, ocorre liberação de aminoácidos e amônia a partir do catabolismo microbiano e da proteína residual presente no inóculo, o que levaria a uma superestimação da degradação. A subestimação pode ser controlada pela utilização de um “branco”. Contudo, a utilização de aminoácidos e amônia não pode ser controlada por essa mesma técnica (Schwab et al., 2003). Para contornar esse problema, Broderick (1987) desenvolveu um método denominado de “inibidor in vitro (IIV)” utilizando hidrazina e cloranfenicol como inibidores do metabolismo de nitrogênio dos microrganismos, impedindo, assim, a absorção e utilização de aminoácidos e/ou amônia pelos mesmos. Dessa forma, o uso do sistema IIV, juntamente com o “branco”, permitiu melhor ajuste e a obtenção de dados mais condizentes com a degradação da proteína. Contudo, como revisado por Broderick & Cochran (2000), o sistema IIV não é adequado para analisar silagens de gramíneas ou leguminosas que contenham altos níveis de compostos nitrogenados não protéicos. O uso de enzimas livres de células tem a vantagem de eliminar a necessidade de animais canulados e a interferência microbiana sobre o resultado final da análise. Muitos trabalhostêm sido realizados com o uso de “métodos in vitro não ruminais” (Assoumani et al., 1992; Licitra et al., 1998, 1999), sendo o objetivo desses trabalhos identificar uma protease ou misturas de proteases que produzam estimativas de degradação semelhantes às obtidas com os “métodos in vitro ruminais” (Schwab et al., 2003). Segundo Calsamiglia et al. (2000), devido à complexidade das interações existentes dentro do ambiente ruminal, a atividade proteolítica necessária para a degradação protéica pode necessitar da presença de outras enzimas não- proteolíticas. Assoumani et al. (1992) demonstraram a interferência do amido sobre a degradação protéica de grãos de cereais, a qual foi aumentada em até 20 unidades percentuais pela adição de amilase ao meio. Kohn & Allen (1995) também registraram um aumento na degradação da proteína ligada ao FDN quando a celulase foi adicionada ao meio. Dessa forma, parece que a degradação protéica ruminal requer a atividade de enzimas proteolíticas e não-proteolíticas. Aufrère et al. (1991) avaliaram a degradabilidade de 97 alimentos concentrados, utilizando a técnica in vitro com incubações (1 a 24 horas) e protease originada do S. griseus, e encontraram uma alta correlação com os resultados in situ (r2 = 0,89). Contudo, Roe et al. (1991) e Tománková & Kopency (1995) encontraram baixa ou moderada (r2 = 0,21 e r2 = 0,39, respectivamente) correlação entre os valores in vitro e in situ, sugerindo que essas enzimas podem não ser específicas Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE - 19 para a simulação de degradação ruminal numa grande variedade de alimentos (Calsamiglia et al., 2000). O uso de métodos enzimáticos in vitro para predizer a taxa de degradação ruminal da proteína oferece uma praticidade laboratorial e uma maior precisão analítica. Contudo, nenhum método exclusivo foi cientificamente aceito para todos os alimentos e desafios associados à interferência de alguns compostos (fibra, amido, NNP) à identificação apropriada da relação enzima: substrato, ainda permanecem (Schwab et al., 2003). SÍNTESE DE PROTEÍNA MICROBIANA Os ruminantes com expressiva atividade fermentativa pré-gástrica evoluíram há 14 milhões de anos e seu sucesso no processo evolutivo tem sido atribuído à existência da relação simbiótica com os microrganismos ruminais, onde os animais contribuem com o alimento e o habitat, enquanto os microrganismos fornecem ácidos graxos voláteis e aminoácidos formados a partir de substratos que não seriam aproveitados (fibra e nitrogênio não-protéico) pelo animal hospedeiro (Kozloski, 2002). Observações qualitativas da presença de microrganismos e de ácidos graxos voláteis no rúmen já eram realizadas ao longo do século 19, mas apenas no início da década de 40, pesquisadores da Universidade de Cambridge realizaram os primeiros estudos quantitativos da produção de ácidos graxos voláteis.Após identificada sua importância para o hospedeiro, iniciaram-se estudos relacionados aos microrganismos ruminais (Hobson & Stewart, 1997). A maior parte dos aminoácidos absorvidos pelos ruminantes é proveniente da proteína microbiana sintetizada no rúmen. As exigências dietéticas de proteína metabolizável para ruminantes são atendidas mediante a absorção no intestino delgado da proteína microbiana verdadeira e da proteína dietética não degradada no rúmen digestíveis. A proteína microbiana pode suprir de 50 a 100% da proteína metabolizável exigida para bovinos de corte, sendo considerada fonte de boa qualidade, em relação à sua digestibilidade intestinal (em torno de 80%) e ao seu perfil em aminoácidos (NRC, 2000). A composição aminoacídica da proteína microbiana é similar à da proteína dos tecidos do próprio animal, bem como da proteína encontrada no leite. Em comparação à composição da proteína de concentrados protéicos de origem vegetal, a proteína microbiana contém maior proporção de metionina e lisina e, após a proibição da utilização de alimentos de origem animal em dietas destinadas a ruminantes no Brasil, não existem fontes que atendam melhor aos requerimentos aminoacídicos do animal que a proteína microbiana (Verbic, 2002). Diante de tais qualidades, tem sido objetivo da nutrição dos ruminantes, maximizar o fluxo de proteína microbiana para o intestino delgado, aumentando assim a eficiência produtiva. Para tanto, é necessário quantificar a contribuição da síntese ruminal de proteína microbiana para um melhor entendimento do processo de conversão dos componentes dietéticos em proteína microbiana e dos fatores que a afetam. Contudo, a mensuração da produção de proteína microbiana é dificultada pelo fato de envolver três populações distintas (bactérias, protozoários e fungos) que, constantemente, são expostas à pressão de seleção em seu habitat, sendo freqüentemente alteradas. Devido à importância da proteína microbiana para o metabolismo protéico dos ruminantes, a quantificação do seu fluxo sob diferentes condições dietéticas e fisiológicas é fundamental para o atendimento dos requisitos em aminoácidos absorvidos. Com este propósito, vários indicadores microbianos têm sido utilizados, - Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE 20 cada um com suas vantagens e limitações. Broderick & Merchen (1992) afirmaram que nenhum indicador é totalmente adequado, conseqüentemente, as estimativas obtidas são relativas e não absolutas. Muitas técnicas requerem animais fistulados e a estimativa do fluxo abomasal. Atualmente, há crescente interesse na substituição das implantações cirúrgicas de fístulas, em diferentes partes do trato gastrintestinal, por técnicas não-invasivas. As técnicas de mensuração da síntese e/ou fluxo de proteína microbiana podem ser divididas em três categorias principais: a determinação direta, através da contagem de microrganismos, a determinação indireta com o uso de indicadores presentes nos microrganismos, como o RNA e algumas substâncias próprias destes organismos, e a determinação indireta, através da incorporação pelos microrganismos de substâncias externas, como os elementos 15N e 35S. CONTAGEM DE MICRORGANISMOS Esta técnica consiste na contagem direta de bactérias, protozoários e fungos em amostras da digesta ruminal, após sucessivas diluições que permitam a identificação do número de organismos em um determinado volume, observado com o auxílio de um microscópio. A contagem pode ser realizada para determinar a quantidade de indivíduos viáveis ou simplesmente a quantidade dos indivíduos fixados. As bactérias e protozoários podem ser quantificados em uma câmara de contagem apropriada. A concentração de bactérias pode ser obtida, utilizando-se o procedimento do número mais provável, descrito por Dehority et al. (1989). Os fungos podem ser determinados a partir do número de zoósporos no fluido ruminal, embora esta técnica seja altamente questionável. Algumas dificuldades desta técnica são a incapacidade de distinção entre pequenas partículas alimentares e bactérias, a incapacidade de identificação dos microrganismos aderidos às partículas, a sobreposição de bactérias, a distribuição dos indivíduos na câmara de contagem, a viscosidade do diluente, além do erro de amostragem do conteúdo ruminal. A identificação da concentração de microrganismos no fluido ruminal coletado antes e em diversos horários após a alimentação indica a taxa e a extensão do crescimento microbiano no rúmen e pode ser útil na comparação de dietas. Porém, a concentração de microrganismos é resultado do equilíbrio entre o crescimento, a lise e a passagem de microrganismos a um determinado volume ruminal, e, portanto, tem pouca utilidade na determinação da proteína microbiana como fonte de aminoácidos absorvíveis. Os microrganismos variam consideravelmente sua biomassa por célula, desta forma, contagens de microrganismos devem ser convertidas em biomassa microbiana para avaliações com fins nutricionais.DAPA A descoberta de um aminoácido, o ácido diaminopimélico (DAPA), foi relatada em 1950. Posteriormente, este aminoácido, presente somente em bactérias, foi identificado em oligopeptídeos ligados aos peptídeoglucanos da parede celular bacteriana (Broderick & Merchen, 1992). Além do DAPA, o aminoácido D-alanina e o ácido murâmico, também constituintes da parede celular bacteriana, são compostos microbianos utilizados como indicadores. O DAPA foi sugerido como indicador microbiano em 1953 por Synge e desde então foi utilizado em diversos experimentos para estimar a síntese de proteína microbiana (Broderick & Merchen, 1992). A concentração de DAPA presente na Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE - 21 digesta duodenal pode ser obtida conforme Czerkawski (1974) e, com a mensuração do fluxo duodenal, o fluxo de proteína microbiana pode ser estimado a partir da relação DAPA: N microbiano. Entretanto, a proporção de DAPA em relação à proteína microbiana é variável entre espécies de bactérias e protozoários. As relações DAPA:N (mg/g de N) encontradas por Czerkawski (1974) em bactérias pequenas, bactérias grandes e protozoários foram de 7,3; 4,7 e 0,9, respectivamente. Protozoários são menos numerosos no conteúdo ruminal, mas devido ao seu maior tamanho, podem representar parcela significativa da biomassa microbiana do rúmen. Geralmente, menos de 10% (mas em alguns casos, mais de 40%) do fluxo duodenal de N microbiano é proveniente do N contido em protozoários e, se ignorada a relação DAPA:N protozoário, a acurácia deste indicador na determinação da síntese de proteína microbiana passa a ser reduzida (Sylvester et al., 2005). Por ser um constituinte da parede celular, condições que favoreçam o aumento médio da célula bacteriana podem ocasionar em redução da relação parede celular:protoplasma e, assim, diminuir a relação DAPA:proteína bacteriana, subestimando a síntese de proteína microbiana. Além disso, foi identificada a ocorrência natural de DAPA em alimentos e também se demonstrou a presença de resíduos de DAPA bacteriano aderido a partículas alimentares não degradadas no rúmen. Assim, estas formas de DAPA podem alterar a estimativa do fluxo de proteína microbiana, tornando necessária sua quantificação para aumentar a eficiência deste método. D-Alanina Outro constituinte da parede celular microbiana, a D-alanina foi sugerida como indicador microbiano por Garrett et al. (1982) por não ser detectada nos alimentos e estar presente em maior concentração nas bactérias que o DAPA. Porém, os mesmos problemas relacionados a fatores que afetam a relação parede celular:protoplasma microbiano podem limitar a utilização deste indicador. AGCI O leite bovino contem quantidades mensuráveis de ácidos graxos de cadeia ímpar (AGCI), como o ácido pentadecanóico (C15:0), ácido heptadecanóico (C17:0) e ácido heptadecenóico, bem como de seus isômeros de cadeia ramificada (AGCIR). Os ácidos graxos de cadeia ímpar são sintetizados em quantidades desprezíveis por bovinos e também não estão presentes em alimentos vegetais, mas constituem a maior parte dos ácidos graxos da membrana lipídica microbiana. Os AGCIR podem ser determinados conforme técnica descrita por Vlaeminck et al. (2005). Os AGCI, C15:0 e C17:0, são sintetizados pelos microrganismos através da elongação do propionato ou valerato, enquanto seus isômeros de cadeia ramificada, AGCIR, são sintetizados utilizando como precursores os aminoácidos de cadeia ramificada (valina, leucina, e isoleucina) e os correspondentes ácidos graxos voláteis de cadeia ramificada (isobutirato, isovalerato e 2-metilbutirato), (Kaneda, 1991). Keeney et al. (1962), citados por Vlaeminck et al. (2005), sugeriram a utilização dos AGCI e seus isômeros ramificados como indicadores da síntese microbiana, mas devido à diferença no perfil de AGCI entre microrganismos, estes só descreveriam qualitativamente a síntese microbiana ruminal (Dewhurst et al., 2000b). Os diferentes grupos de microrganismos possuem quantidade e perfis de AGCI distintos. Cabrita et al. (2003) demonstraram que o perfil de ácidos graxos no - Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE 22 leite foi afetado pelos teores de N e carboidratos dietéticos, e que através desse perfil é possível identificar os ácidos graxos que são sintetizados na glândula mamária (ácidos graxos de cadeia curta e média), os que foram modificados na glândula mamária pela enzima ∆9-dessaturase (ácidos graxos monoenóicos), os provenientes da absorção dos ácidos graxos dietéticos (ácidos graxos de cadeia longa) e os sintetizados pelos microrganismos ruminais (AGCI). Os mesmos autores relataram que o ácido graxo anteiso C15:0 correlaciona-se positivamente com o teor de açúcar dietético e que o ácido heptadecanóico (C17:0) seria um indicador de deficiência protéica. Vlaeminck et al. (2005) demonstraram que o teor de AGCIR foi fortemente relacionado à biomassa microbiana presente no rúmen e que a secreção de AGCIR no leite, particularmente o C17:0, poderia ser utilizada para predição do fluxo duodenal de microrganismos. PCR Como já discutido, os protozoários acarretam erros na determinação da proteína microbiana. Nos métodos atuais, tanto os indicadores internos quanto os externos, não distinguem bactérias de protozoários, limitando a mensuração da síntese microbiana e a reciclagem intra-ruminal de N. Técnicas moleculares, utilizando o 18S rDNA como marcador da quantidade de N oriundo de protozoários estão em evolução, o que permitirá, num futuro próximo, distinguir os protozoários das bactérias no pool total da proteína microbiana sintetizada no rúmen. 35 S Após a infusão de Na2 35SO4, o 35S é incorporado durante a síntese de novo dos aminoácidos sulfurados, cistina e metionina. O 35S apresenta baixo risco ambiental e de perigo à saúde humana, entretanto é acumulado nos tecidos e secretado no leite; logo estes não podem ser consumidos e devem ser adequadamente descartados. Beever et al. (1974) propuseram técnica para estimar a síntese microbiana, utilizando o 35S. 15 N O 15N tem sido amplamente utilizado como indicador para determinar a produção microbiana, já que é um isótopo estável, de baixo risco ambiental, de baixo custo em relação a outros isótopos, por marcar todos os pools de N microbiano, por não ser encontrado naturalmente na proteína dos alimentos e por não marcar a proteína do animal até que os aminoácidos microbianos marcados sejam incorporados aos seus tecidos (Broderick & Merchen, 1992). O 15N é bem distribuído na célula microbiana, logo, no caso de lise celular durante o isolamento, as perdas de protoplasma, que subestimam a quantidade de ácidos nucléicos, são menos prejudiciais na determinação da concentração de 15N. Com a infusão de sais de amônia, (15NH4)2SO4, no rúmen, gradativamente ocorre a síntese de aminoácidos microbianos utilizando como precursores a 15NH3 e, com isso, o isótopo passa a ser um constituinte da proteína microbiana. Já os protozoários são marcados principalmente após a incorporação do 15N contido nas bactérias predadas. Broderick & Merchen (1992) recomendaram a infusão contínua, via fístula ruminal, de (15NH4)2SO4 durante 48 horas e determinação do teor de 15N, segundo o método de Siddons et al. (1985). Exigências Nutricionais de Zebuínos Puros e Cruzaddos – BR-CORTE - 23 Normalmente, a relação indicador:N microbiano tem sido obtida em bactérias isoladas da fase líquida da digesta ruminal, considerando que esta é similar à relação da microbiota ruminal mista, embora diferenças entre bactérias das fases líquida e sólida bem como entre bactérias e protozoários sejam amplamente relatadas. A fração de bactérias associadas à fase sólida é superior à das associadas à fase líquida, podendo representar mais de 90% (Faichney, 1980) das bactérias isoladas de animais recebendo dietas volumosas. Assim, os
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