microorganismos para o rumen

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Ce Charles Darwin

Leo Maithan

29/01/2021

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3º MÓDULO - OS PRINCIPAIS MICROORGANISMOS DO RÚMEN

Neste artigo se revisa o estudo dos principais microrganismos encontrados no
rúmen mostrando assim, sua importância perante a degradação das forragens e suas
restrições químicas, físicas e biológicas.

A microbiota ruminal é constituída de três principais microorganismos, que são
eles: bactérias, fungos e protozoários estes têm extrema importância para a segurança
alimentar, exportações de carne e para a disseminação de resistência a antibióticos.
Atualmente este tema se tornou pertinente devido a crescente ascensão do sistema
confinado, que visa melhor eficiência alimentar do ruminante, pois se tem pouco
tempo para chegar ao abate. O rúmen é um ecossistema anaeróbio, caracterizado pelo
seu poder tampão, temperatura, pH e fermentação, assim este fica favorável aos
microorganismos.
O principal interesse produtivo do ruminante esta na capacidade de aproveitar
os nutrientes na digestão microbiana. No rúmen e no ceco, o desenvolvimento desta
microflora e microfauna permitem o aproveitamento eficiente de vários nutrientes,
principalmente para produção de energia, essencial na manutenção corporal e
produção do bovino, demonstrando assim a simbiose com o animal.
A microbiologia do rúmen é extremamente completa, devido ao grande
número de organismos presentes, sendo que suas diferentes naturezas e as mudanças
da população, resultam na mudança da dieta do animal hospedeiro (TEIXEIRA,
1991).Desta forma, o rúmen funciona como uma câmara de fermentação, devido a
uma série de mecanismos fisiológicos do hospedeiro (SOEST, 1982).

A ação da população microbiana ruminal sobre o substrato (alimento do
hospedeiro) tem especial importância, pois constitui a base da fisiologia digestiva dos
ruminantes. Celulose e hemicelulose representam a maior fonte potencial de energia
para os animais herbívoros (ARCURI, 1992), após a degradação pelos complexos
enzimáticos de microorganismos animais. Além dessa fundamental capacidade
hidrolítica, estes microorganismos reduzem acentuadamente o volume de matéria
seca que passa à porção pós-ruminal do trato digestivo (DEHORITY, 1987).

O AMBIENTE MICROBIOLÓGICO DO RÚMEN
O rúmen apresenta características peculiares que o tornam um ecossistema
anaeróbico propício para o desenvolvimento microbiano (TEIXEIRA, 1991). Neste
ambiente podem se encontrar também leveduras, principalmente em animais jovens.
A temperatura ruminal está média entre 38º a 42º C e é mantida por
mecanismos homeotérmicos do hospedeiro. O pH pode variar de 5 a 7, de acordo com
o tipo de alimento ingerido, tempo de amostragem e freqüência de fornecimento de
alimentos ao hospedeiro.
Segundo WILLIAMS (1986), os protozoários do rúmen são mais sensíveis que as
bactérias e podem mesmo vir a desaparecer se o pH ultrapassar 7,8 ou decrescer
abaixo de 5 embora as espécies bacterianas tenham seu crescimento reduzido em pH
menor que 5.
A capacidade de troca catiônica do alimento ingerido e o volume de saliva
afetam a capacidade tampão do conteúdo ruminal (MCDOUGALL, 1948; SOEST, 1982),
já a baixa concentração de oxigênio no rúmen favorece o desenvolvimento de
microorganismos anaeróbicos - bactérias anaeróbicas facultativas; apesar dos
microorganismos serem predominantemente anaeróbicos, eles podem suportar algum
oxigênio que chega ao rúmen através do alimento, água e difusão através da parede
ruminal. Este oxigênio é rapidamente metabolizado e serve como doador de elétrons
na fermentação. Os produtos resultantes da fermentação são continuamente
removidos, não havendo acumulação (TEIXEIRA, 1991).
Inúmeras espécies de microorganismos podem ser encontradas no rúmen,
porém a classificação destas como partes da microbiota ruminal só é possível se forem
satisfeitos os seguintes requisitos, propostos por GALL e HUTTANEN (1950): ser
anaeróbio; apresentar população mínima de 1000000 células/g de conteúdo ruminal
fresco; ter sido isolada pelo menos dez vezes em dois ou mais animais; ter sido isolada
em pelo menos duas diferentes localizações geográficas e produzir subprodutos
encontrados no rúmen.

A enorme diversidade de organismos ruminais pode ser devida à complexidade
do substrato. Sobrevivem e predominam as espécies que possuam em seu material
genético as informações para a síntese de enzimas que compõe as vias metabólicas
mais eficientes no aproveitamento da energia contida no substrato (HUNGATE, 1966).

BACTÉRIAS RUMINAIS
Apesar do papel dos protozoários e fungos do rúmen, é claro que são as
bactérias os microorganismos mais ativos na atividade enzimática, apresentando assim
mais de 20 espécies, com uma população entre 1.000.000.000 a 10.000.000.000 de
células/g de conteúdo ruminal. A maioria é composta por bactérias anaeróbicas
obrigatórias, podendo ser encontradas anaeróbicas facultativas (TEIXEIRA, 1991).
Usualmente as bactérias são classificadas de acordo com a atuação de cada grupo no
processo fermentativo.
Bactérias celulolíticas têm a habilidade bioquímica de produzir a enzima
extracelular celulase, através da hidrólise da celulose. As celulases da maioria dos
microorganismos celulolíticos estão associadas às células aderidas firmemente às
partículas fibrosas do conteúdo ruminal. A adesão inicial é feita através do glicocálice,
à medida que a celulase vai degradando a fibra, fragmentos do envelope celular
passam a compor a matriz de glicocálice, dentro da quais as celulases continuam a
digerir a celulose (CHENG; COSTERTON, 1986). Os ácidos graxos de cadeia ramificada
são necessários ou estimulatórios para o crescimento das bactérias celulolíticas
(DEHORITY, 1987).
As espécies celulolíticas produzem, principalmente, acetato, propionato,
butirato, succinato, formato, CO2 e H2. São liberados também etanol e lactato
(HUNGATE, 1966). Segundo DEHORITY (1987) E SOEST (1982), as principais espécies
celulolíticas são Ruminococcus flavefaciens, Ruminococcus albus, Bacteroides
succinogenes e Butyrivibrio fibrisolvens.
Bactérias Amilolíticas são as responsáveis pela degradação do amido (que se dá
pela enzima amilase), que é fermentado por espécies do gênero Bacteroides, dentre
estas, Bacteroides amylophilus que utiliza amido, mas é incapaz de utilizar glicose ou
outros monossacarídeos. Já Streptococus bovis e Selenomonas ruminantium
fermentam amido e açúcares solúveis produzindo acetato, quando estes carboidratos
são abundantes mudam para acetato, formato e etanol ou acetato e propionato,
quando a concentração de substrato prontamente fermentável decresce. Esta última
rota metabólica maximiza a produção de ATP (RUSSELL, 1988).

Muitas das bactérias Proteolíticas presentes no rúmen são capazes de degradar
proteína. Existem, no entanto, bactérias essencialmente proteolíticas, que utilizam
aminoácidos como fonte de energia primária (Bacteroides amylophilus e Bacteroides
ruminicola). A proteína contida no alimento do animal pode ser degradada pelos
microorganismos de rúmen, com liberação de amônia e ácidos graxos voláteis. A
excessiva degradação protéica no rúmen causa redução na retenção de N pelo
hospedeiro (TEIXEIRA, 1991; SOEST, 1982).
As Bactérias Metanogênicas (anaeróbias estritas) são organismos capazes de
produzir metano. Estas bactérias são especialmente importantes para o ecossistema
ruminal, pois tem um papel importante na regulação de fermentação pela remoção
das moléculas de H2 (TEIXEIRA, 1991). Praticamente todo o metano é produzido pelas
reações de redução de CO2 acoplada ao fornecimento de elétrons pelo H2. O gênero
Methanobacterium desempenha importante papel no equilíbrio químico no
ecossistema ruminal ao utilizar o H2 presente no meio, contribuindo para a
regeneração de co-fatores, como NAD+ e NADP+ (ARCURI, 1992).

OS PROTOZOÁRIOS DO RÚMEN
Os protozoários foram os primeiros microorganismos identificados no
rúmen.
Em geral, a presença de protozoários aumenta diretamente a digestão da celulose e
hemicelulose (FONDEVILA, 1998).
Sua população é de 100.000 a 1.000.000 células/ml de conteúdo ruminal
(TEIXEIRA, 1991). São organismos unicelulares, anaeróbios, não patogênicos, 10 a 100
vezes maiores que as bactérias (HUNGATE, 1966; OGIMOTO; IMAI, 1981.,CITADO POR
ARCURI, 1992). As bactérias constituem a fonte preferida de nitrogênio para os
protozoários (WILLIAMS, 1986). Esta predação reduz significamente o número de
bactérias no líquido ruminal (HUNGATE, 1966). Uma característica peculiar dos
protozoários é o quimotactismo, isto é, a capacidade de se locomoverem num
gradiente de concentração de nutrientes, como, açúcares ou glicoproteínas (ARCURI,
1992).
Normalmente, os protozoários encontrados no rúmen são da classe dos
Ciliados, dividindo-se nas subclasses Holotricha e Pirotricha (TEIXEIRA, 1991).
DEHORITY; TIRABASSO (1986) sugerem que a subclasse Holotrica é capaz de se fixar à
parede do retículo e imigrar em direção ao rúmen logo após a alimentação do
hospedeiro, possivelmente em função do aparecimento de açúcares solúveis. Através
deste mecanismo, os holotrica são seletivamente retidos no rúmen, o que permite a

estes organismos sobreviver neste ambiente, uma vez que têm um tempo de geração
muito longo (LENG; NOLAN, 1984).
A predação por grandes populações de protozoários reduz a biomassa
bacteriana livre no líquido ruminal; aumenta a reciclagem intra-ruminal e a perda de N
pelo hospedeiro e reduz o fluxo de proteína microbiana para o intestino delgado do
hospedeiro, tanto pela menor população bacteriana quanto pela retenção dos
protozoários no rúmen (LENG e NOLAN, 1984).
A defaunação - que nutricionalmente é definida como a eliminação dos
protozoários do rúmen – pode trazer alguns benefícios. Em alguns programas de
alimentação, como em dietas com alta energia e ricas em nitrogênio não protéico a
ausência dos protozoários resulta numa melhoria da performance do animal. Mas
contrapondo a presença de protozoários no rúmen parece ser um fator fundamental
para o processo fermentativo, pois através da ingestão de partículas alimentares e
pelo armazenamento de amido, eles podem controlar o nível de substrato disponível,
uniformizando a fermentação entre os intervalos de alimentação. Os protozoários
podem servir também como uma fonte contínua de nitrogênio para as bactérias após
sua morte e degradação, pois grande parte da proteína do protozoário foi formada a
partir da proteína das bactérias (TEIXEIRA, 1991).

FUNGOS DO RÚMEN
Um grupo de ficomicetos anaeróbios produtores de zoósporos flagelados, antes
considerados, erroneamente, como protozoários flagelados, é parte integrante da
microbiota ruminal de animais alimentados com dietas fibrosas (RUSSELL, 1988).
Segundo (TEIXEIRA 1991), (ORPIN, 1975), foi o primeiro pesquisador a definir a
existência de tais fungos.
Pouco ainda se sabe sobre a importância dos fungos no processo fermentativo,
mas parece que eles estão associados com a degradação da fibra no rúmen e estão
presentes em grande número quando a dieta é rica em forragens. Os zoósporos
móveis aderem-se aos fragmentos das forragens, invadindo os tecidos vegetais através
de talos e rizóides (BAUCHOP, 1981).
A ação dos fungos sobre a parede vegetal diminui a rigidez estrutural das
forragens (BORNEMAN, 1986. CITADO POR FONDEVILA, 1998), e favorece a ruptura
das partículas de forragens, aumentando também a superfície acessível para a ação
das bactérias (FONDEVILA, 1998).

MYCOPLASMAS
Descrito por HUNGATE, em 1966, como microorganismo anaeróbico
obrigatório encontrado no rúmen, que degradava células bacterianas e apresentava
habilidade em hidrolisar caseína. Entretanto, pouco se sabe sobre a importância destes
microorganismos no ecossistema ruminal.

DISTRIBUIÇÃO E VARIAÇÕES DOS MICROORGANISMOS RUMINAIS
O rúmen apresenta conteúdo heterogêneo composto pelas digestas líquida e
sólida, sujeitas a fluxos diferentes e distribuição distinta da microbiota (CZERKAWSKI,
1986). CHENG; COSTERTON (1986) dividem a microbiota em três populações básicas: a
população do líquido ruminal, a dos microorganismos aderentes à fração sólida da
digesta e a população ligada à parede do rúmen.
A primeira compreende a porção mais investigada, devido aos métodos
clássicos de coleta de amostra e cultivo do conteúdo ruminal. Os autores incluem
nesta população os microorganismos aptos a colonizarem alimentos recém-ingeridos
ou superfícies de tecidos recém-expostos, o que os leva a atribuir-lhes grande
atividade metabólica. A população aderente à fração sólida está relacionada com a
degradação dos alimentos fibrosos (STEWART, 1986).
Um grupo totalmente distinto ocorre na parede do rúmen. São anaeróbios
facultativos, que digerem células epiteliais mortas e apresentam importante atividade
ureolítica, num ambiente situado na interface entre o tecido bem oxigenado e o
conteúdo ruminal anaeróbio (CZERKAWSKI, 1986). A população microbiana encontrada
no rúmen, normalmente pode sofrer uma pequena variação, dependendo da espécie
de animal, da localização geográfica, da dieta e outros. A variação entre o número e
quantidade de bactérias no rúmen, em geral é muito pequena, quando comparada
com a variação na população de protozoários, estes podem variar em número e tipo
entre animais de mesmo grupo genético. Algumas vezes, a variação na população de
protozoários pode afetar a população bacteriana, devido a predação existente entre
estes microorganismos (TEIXEIRA, 1991).
A compreensão da população de microorganismos ruminais é fundamental
para o fornecimento de condições necessárias ao melhor aproveitamento do processo
de digestão. Assim, se gera sistemas mais eficientes de nutrição unindo produtividade
e diminuição de custos.

É fato que, tanto o próprio animal ganha quanto os microorganismos pelo
processo de simbiose, mas é necessário maior clareza para não afetar outros meios em
vez de aumentar a digestão.

Por Anna Carolynne Alvim Duque, Eder Cristian Malta de Lanes e Fernando César Feraz Lopes.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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https://www.grupocultivar.com.br/artigos/artigo-estudo-dos-principais-microorganismos-do-rumen

MAXIMIZAÇÃO DO USO DA URÉIA PELOS MICROORGANISMOS
RUMINAIS

A utilização da ureia na nutrição de ruminantes passou a ter maior importância
a partir da década de 80, tendo seu apogeu na década de 90 e atualmente é utilizada
de forma a maximizar o ambiente ruminal e favorecer a digestibilidade de fibras. O
conhecimento dos processos relacionados à produção de proteína microbiana e da
importância desta ao suprimento desse nutriente às exigências nutricionais dos
bovinos, levaram a grande utilização desse ingrediente no arraçoamento dos bovinos.
Dentre as fontes de nitrogênio (N) utilizadas na nutrição de ruminantes a ureia
ainda apresenta custo razoável, devido a sua alta eficiência de conversão em proteína
microbiana. O grande aumento do custo da uréia nos últimos anos, aumentou a
importância da eficiência de utilização desse ingrediente, sob pena de inviabilizar sua
utilização nos casos em que a uréia não for utilizada de forma eficiente.
As principais vantagens de utilizar ureia na nutrição de ruminantes são:
• Elevar a concentração de amônia no rúmen para melhorar a síntese de
proteína microbiana;
• Criar uma ação tamponante no rúmen, de modo a manter o pH numa faixa
mais adequada para o processo de digestão da celulose;
• Alterar o hábito alimentar no sentido de promover refeições mais frequentes,
resultando um possível incremento na eficiência energética da dieta. Nesse campo a
uréia tem sido utilizada para limitar o consumo de rações suplementares como
exemplo o sal proteinado.
A ureia é rapidamente hidrolisada à amônia pela ação da urease microbiana no
rúmen. A velocidade de produção de amônia pode ser 4 vezes superior a capacidade
de utilização pelos microorganismos do rúmen, diminuindo drasticamente a utilização
dessa fonte de N na produção de proteína microbiana (Makkar et al., 1988). De 1 a 3
horas após o fornecimento da uréia, ocorre um rápido incremento na concentração de

amônia no rúmen, que se não utilizada, será absorvida pela parede ruminal,
transformada em uréia no fígado e eliminada através da urina ou reciclada ao rúmen
pela saliva.
Além de ser desperdiçada ao ser eliminada na urina, a “ureia” não utilizada
gasta energia ao ser transformada no fígado, gerando um custo energético para
eliminar o nitrogênio excedente através da urina. Esse gasto de energia irá retirar
parte de energia destinada à produção (ganho de peso/produção de leite).
Dependendo do nível de amônia e uréia o organismo não consegue eliminar
rapidamente o excedente em amônia, levando à intoxicação do animal.
Para solucionar ou amenizar os efeitos desfavoráveis da utilização da uréia na
nutrição de ruminantes, se faz necessário a redução da taxa de hidrólise da uréia no
rúmen, amenizando os problemas apresentados, possibilitando melhor utilização da
mesma como fonte de N para os microorganismos ruminais.
Algumas técnicas de “proteção” da uréia contra a ação da urease no rúmen
foram feitas através do revestimento do grão de uréia com amido, enxofre, barreiras
físicas, etc, no intuito de diminuir a liberação de amônia no rúmen, possibilitando a
melhor utilização da mesma.
A proteção da ureia através da utilização do amido foi desenvolvida por
pesquisadores da Universidade do Kansas nos Estados Unidos, porém sem apresentar
realmente uma forma de liberação “parcelada” que possibilitasse a maximização da
utilização, pelo fato do amido ser também rapidamente degradado no ambiente
ruminal. Além do aspecto de proteção à degradação ruminal, a proteção da uréia com
amido, possibilita a proteção efetiva da mesma nos casos do contato com a água,
evitando intoxicações de animais quando a ocorrência de chuvas durante o
fornecimento. Vale lembrar também que o amido ao ser fornecido conjuntamente
com a uréia, passa a ser fonte de energia para os microorganismos ruminais utilizarem
essa fonte de N.
Atualmente, outras formas de proteção, como a proteção física, vem sendo
utilizada, porém ainda não apresentam satisfatória avaliação científica para que
possamos discutir sobre a eficiência de sua utilização.
Além do aspecto tempo de liberação, é importante salientar que a utilização do
nitrogênio não protéico pelos microorganismos ruminais, depende da presença
concomitante de uma fonte de carboidrato (energia). Portanto, no intuito de
maximizar a utilização da uréia pelos microorganismos ruminais, deve ser fornecida,
juntamente com a uréia, uma fonte de energia rapidamente degradável no rúmen,
visando a sincronia de liberação amônia/energia no ambiente ruminal.

Referências bibliográficas:
ARELOVICH, H.M.; OWENS, F.N.; HORN, G.W.; VIZCARRA, J.A. Effects of supplemental zinc and
manganese on ruminal fermentation, forage intake, and digestion by cattle fed praire hay and urea. J.
Anim. Sci., v. 78, p. 2972-2979, 2000.
STANTON, T.L. Urea and NPN for cattle and sheep. Livestock Series. Colorado State University –
Cooperative Extension, 6/98, 2003.
Fonte: https://www.beefpoint.com.br/maximizacao-do-uso-da-ureia-pelos-microorganismos-ruminais-
45159/