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NOVOS DESAFIOS DA PESQUISA EM
NUTRIÇÃO E PRODUÇÃO ANIMAL
Edição 2013
Pirassununga – SP
2013
NOVOS DESAFIOS DA PESQUISA EM
NUTRIÇÃO E PRODUÇÃO ANIMAL
Edição 2013
Organizadores
Prof. Dr. Luis Felipe Prada e Silva
Prof. Dr. Marcos Veiga dos Santos
Prof. Dr. Alexandre Augusto de Oliveira Gobesso
Prof. Dr. Augusto Hauber Gameiro
Programa de Pós-Graduação em Nutrição
e Produção Animal
ISBN: 978-85-60014-23-1
Edição 2013
Os organizadores autorizam a reprodução total ou parcial deste trabalho, para
qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa,
desde que citada a fonte.
O conteúdo e revisão ortográfica são de inteira responsabilidade de
seus autores.
Edição
Editora 5D
Rua Siqueira Campos, 2.090 - 1º andar
Pirassununga - SP - CEP: 13630-010
Tel.: 19 3562-1514
Email: [email protected]
www.5dpublicidade.com.br
Capa e Editoração Eletrônica
Alexandre Rais
Ana Rios Duran
Paula Bertanha Izepom
Karina Camacho
Luiza Petruz
DADOS INTERNACIONAIS DE CATALOGAÇÃO-NA-PUBLICAÇÃO
(Biblioteca Virginie Buff D’Ápice da Faculdade de Medicina Veterinária
e Zootecnia da Universidade de São Paulo)
SUMÁRIO
APRESENTAÇÃO
CAPÍTULO I 009
Utilização de óleos essenciais na dieta para equinos
CAPÍTULO II 027
Avanços na manipulação da fermentação ruminal com óleos essenciais
CAPÍTULO III 047
Qualidade sensorial da carne
CAPÍTULO IV 063
Uso da glutamina na nutrição de suínos
CAPÍTULO V 083
Simulação de eventos discretos como ferramenta de avaliação e
planejamento da produção animal
CAPÍTULO VI 105
Estratégias nutricionais na produção avícola
CAPÍTULO VII
125
CAPÍTULO VIII
148
Utilização de glicerina bruta na alimentação de bovinos
Qualidade de casca de ovos produzidos por aves acima de 50 semanas de vida
CAPÍTULO IX 157
Uso de beta-agonistas na alimentação de bovinos de corte
CAPÍTULO X
182
CAPÍTULO XI
199
Aditivos prebióticos e probióticos em alimentos para cães e gatos
Qualidade do leite cru e práticas de manejo em fazendas leiteiras
CAPÍTULO XII 224
Aminoácidos em dietas de suínos: metabolismo, funções e nutrição
CAPÍTULO XIII 247
Estratégias de mitigação e metodologias para mensuração da emissão
de metano em bovinos
CAPÍTULO XIV 266
Efeito de fontes lipídicas e suas interações com aditivos melhoradores
de desempenho na nutrição de frangos de corte
CAPÍTULO XV
Dogmas e paradigmas na análise de fibra
291
CAPÍTULO XVI 313
A interação homem-animal e sua dinâmica em sistemas de produção
APRESENTAÇÃO
A realização do VII Simpósio de Pós-Graduação e Pesquisa do
Departamento de Nutrição e Produção Animal-VNP é uma iniciativa do VNP
e do Programa de Pós-Graduação em Nutrição e Produção Animal (PPGNPA).
O evento tem como objetivos divulgar e discutir os principais projetos de
pesquisa desenvolvidos pelos orientadores e colaboradores do programa, e
integrar os orientadores, alunos de graduação, pós-graduação e funcionários
com as diversas atividades de pesquisas desenvolvidas VNP.
Esta é uma oportunidade ímpar para o intercâmbio e a discussão de
idéias e para ampliação dos horizontes da pesquisa e do ensino entre docentes,
alunos e colaboradores.
OS ORGANIZADORES
CAPÍTULO I
UTILIZAÇÃO DE ÓLEOS ESSENCIAIS NA DIETA PARA EQUINOS
Iaçanã Valente Ferreira Gonzaga1, Kátia Feltre1, Mayara Angela Faga
Palagi1, Alexandre Augusto de Oliveira Gobesso2
Pós-graduandos do Programa de Pós-graduação em Nutrição e Produção Animal –
FMVZ/USP;
2
Professor Associado do Departamento de Nutrição e Produção Animal.
1
RESUMO
O equilíbrio na microbiota intestinal, por meio de uma alimentação
adequada, favorece o aproveitamento alimentar e o desenvolvimento animal.
A extração de compostos secundários de plantas, tais como taninos, saponinas
e óleos essenciais, fornece produtos que podem ser utilizados na alimentação
animal e que potencializam o processo digestivo por apresentarem atividade
antimicrobiana, antifúngica e antioxidante. Os óleos essenciais são produtos
obtidos de partes de plantas por meio de destilação por arraste com vapor
d’água, bem como pelo processamento mecânico dos pericarpos de frutos
cítricos. De forma geral, são misturas complexas de substâncias voláteis,
lipofílicas, normalmente odoríferas e líquidas. Os mecanismos que conferem
aos óleos essenciais suas propriedades antimicrobianas ainda não são bem
compreendidos, e na nutrição equina são pouco estudados.
INTRODUÇÃO
Com o crescimento da equideocultura, a nutrição equina obteve
grande abertura na produção, uma vez que, através da alimentação adequada,
o animal pode alcançar o seu potencial de desenvolvimento de acordo com
sua finalidade e genética. Para tanto, deve-se conhecer o valor nutricional dos
alimentos, suas limitações, os nutrientes requeridos pelo equino e a técnica
para combinar essas informações em uma dieta balanceada, a fim de atender as
exigências nutricionais durante os vários períodos da vida do animal (CUNHA,
1991).
Os equinos são animais herbívoros não ruminantes, que possuem
estômago simples e intestino grosso altamente desenvolvido, com câmara de
fermentação comparada ao rúmen de bovinos, que possibilita utilização dos
carboidratos estruturais presente nos alimentos volumosos para obtenção de
energia, sendo os carboidratos não estruturais as fontes primárias de energia.
As pastagens de boa qualidade são capazes de atender as exigências nutricionais
de equinos em mantença, mas não suprem as exigências energéticas de animais
9
de alto desempenho, sendo necessário o uso de suplementos, como grãos de
cereais. Estes suplementos concentrados grandes quantidades de açúcares e
amido, fornecendo mais energia que as forragens (FRANÇOSO, 2012).
Com relação às fontes de carboidratos utilizados nos concentrados, os
equinos quando selvagens, não possuíam o hábito de ingerir grãos ou mesmo
outras fontes de amido. Com a domesticação e o uso de animais em eventos
esportivos, os carboidratos passaram a ser utilizados como a principal fonte
para atender as exigências energéticas (RADICKE et al., 1994).
Os carboidratos podem constituir cerca de 75% da ração na dieta
dos equinos, no entanto, é necessário que haja equilíbrio entre carboidratos
estruturais e não estruturais, pois a ingestão de quantidades elevadas de amido
podem não ser totalmente digerida no intestino delgado, chegando ao ceco e
cólon causando um desequilíbrio da microbiota intestinal (BRAGA, 2006).
Essa mudança na microbiota pode ter como consequência o aumento
da produção de ácido lático e queda do pH, podendo causar distúrbios
gastrointestinais, e diversas enfermidades aos cavalos.
Atualmente, algumas pesquisas estão sendo conduzidas para
demonstrar a importância do equilíbrio na microbiota intestinal, através de
uma alimentação adequada, favorecendo o crescimento de microrganismos
desejáveis, para melhor aproveitamento alimentar e desenvolvimento do
animal. Experimentos têm sido conduzidos em várias instituições para avaliar
o potencial de componentes secundários de plantas como agentes naturais para
manipular a fermentação ruminal em bovinos.
As plantas produzem vários compostos secundários para se protegerem
de insetos, animais, fungos ou bactérias. Estes compostos secundários são
diversos em estrutura, sendo os mais investigados os taninos, saponinas e
óleos essenciais. Esses são utilizados como manipuladores da fermentação
ruminal, podendo ser benéficos ou prejudiciais para o ruminante, dependendo
da concentração e estrutura dos mesmos. Entretanto, estudos envolvendo o
uso de óleos essenciais na nutrição de equinos são raros e mostram-se como
possíveis alvos de estudo.
ASPECTOS GERAIS DA NUTRIÇÃO EQUINA
A forragem, ou volumoso, sempre foi a base da alimentação do cavalo
por conter grandes quantidades de fibra bruta em sua composição (MEYER,
1995). Contudo, apenas o seu fornecimento não supre as exigências energéticas
necessárias a animais em atividade mais intensa, devido à baixa digestibilidade
dos carboidratos da parede celular da forragem (JOUANY et al., 2008).
Os concentrados, em sua maioria grãos de cereais, foram inclusos na
dieta, substituindo parte do fornecimento de forragem, chegando a níveis de
inclusão de até 80%. O equilíbrio entre os dois tipos de fontes alimentares deve
10
ser levado em consideração, pois o cavalo como herbívoro necessita ingerir
fibra em quantidade suficiente para manter o equilíbrio da microbiota intestinal,
evitando distúrbios gastrointestinais. Andriguetto et al. (1984) recomenda a
divisão da dieta concentrada em pelo menos três refeições diárias, além do
fornecimento de volumoso com boa qualidade.
A digestão do amido pode ser influenciada por fatores como a forma
física do alimento, granulação, recristalização, complexos amilose-lipídeo,
inibidores nativos da alfa-amilase e por fatores extrínsecos como mastigação,
tempo de trânsito, concentração de alfa-amilase no intestino, quantidade de
amido ingerida e a presença de outros constituintes alimentares que podem
retardar a hidrólise enzimática, podendo ser considerada também a existência
de uma porção indigerível, resistente à ação da alfa-amilase, a qual escapa a
digestão pré-cecal (ENGLYST et al., 1987). Digestível é considerada a parte do
alimento que não é eliminada com as fezes, correspondendo, não totalmente,
à porção do alimento que ganha o meio interno através da parede do trato
digestivo (MEYER, 1995).
Segundo relatos de Van Soest (1994), devido a digestão e absorção
de carboidratos não-estruturais e da proteína ocorrerem antes do intestino
grosso, pouco substrato além de material fibroso atinge o ceco do equino,
podendo prejudicar a população de microrganismos, uma vez que necessitam
de carboidratos, proteínas e minerais para metabolizarem os carboidratos
estruturais.
Segundo Gray (1992) a estrutura do amido (amilose+amilopectina) é
clivada na cavidade duodenal pela enzima alfa-amilase secretada pelo pâncreas.
Desse modo, originam-se dissacarídeos, trissacarídeos e alfa-dextrinas que,
posteriormente, sofrem hidrólise pela ação complementar de três enzimas
presentes na borda em escova da superfície intestinal. O monossacarídeo
gerado como produto final, a glicose, é então co-transportado para o interior
dos enterócitos com o auxílio do sódio (Na+), por uma proteína transportadora
específica (75-KDA) presente na superfície da borda em escova, em uma taxa
limitante de assimilação do amido. Devido a esta digestão sequencial luminal
e membranosa, seguido pelo transporte de glicose, o amido é assimilado de
maneira muito eficiente em animais não ruminantes.
Apesar da digestibilidade total do amido ser alta, podendo variar
de 87 a 100%, os equinos possuem baixa atividade da enzima alfa-amilase
pancreática, o que pode comprometer a digestibilidade pré-cecal de dietas
com altas quantidades ou fontes morfologicamente complexas deste nutriente
(KIENZLE et al., 1994).
A produção de ácidos graxos voláteis no intestino grosso dos equinos
pode suprir em grande parte a necessidade energética de mantença através do
consumo de forragens. Porém, para atingir a necessidade energética de cavalos
11
em atividade, se torna insuficiente, sendo suprida tradicionalmente pela
adição de grãos e/ou subprodutos de grãos de cereais, que possuem grandes
quantidades de amido que fornecem mais energia do que as forragens (NRC,
2007).
Segundo Hoffman et al., (2001) carboidratos hidrolisáveis e de rápida
fermentação são encontrados em grande quantidades em grãos de cereais e
gramíneas jovens e uma ingestão excessiva de carboidratos hidrolisáveis pode
ocorrer quando a pastagem em crescimento é suplementada com concentrado,
mostrando que essa associação pode acarretar em desordens digestivas e
metabólicas.
A concentração de ácidos graxos voláteis é determinada no ceco
e não no cólon, de acordo com a proporção entre concentrado e volumoso.
O excesso de carboidratos hidrolisáveis e de rápida que fermentação atingem o
ceco, podendo levar ao desenvolvimento excessivo dessa microbiota, causando
queda na produção de acetato, redução do pH e aumentando a proporção de
ácido propiônico e lático (MEYER, 1995).
A eficiência de utilização da fibra dietética pelos equinos é associada
a importantes fatores como a composição da dieta, especialmente a proporção
entre volumoso e concentrado, a taxa de fermentação microbiana e a taxa
de passagem da digesta pelo trato digestório, sendo que o aumento da
digestibilidade da fibra geralmente está associado ao aumento do tempo de
retenção da digesta (DROGOUL et al., 2001).
Quando os carboidratos não estruturais como amido, monossacarídeos,
dissacarídeos, oligossacarídeos e frutanas são consumidos em grandes
quantidades escapam à hidrólise no intestino delgado e passam para o intestino
grosso onde irão fermentar rapidamente produzindo excesso de gases e ácido
lático. A alta concentração de ácido láctico retém água e reduz o pH luminal
para valores inferiores a seis, aumentando o risco de desordens digestivas
como diarréia osmótica e cólica associadas à distensão intestinal por gases e
fluidos (COHEN et al., 1999).
Estima-se que 90% da área do intestino de um animal adulto contenha
mais de 400 espécies diferentes de microrganismos, o que representa 10 vezes
mais bactérias no trato digestivo do que células no corpo do hospedeiro.
Algumas alterações na microbiota intestinal, incluindo a perda da eficiência
de fixação de certos microrganismos ao epitélio intestinal e o controle de
bactérias causadoras de doenças não diagnosticáveis, podem reduzir a
eficiência digestiva do animal (MENTEN, 2002), podendo gerar, por exemplo,
um aumento na produção de ácido lático alterando o pH intestinal promovendo
distúrbios gastrointestinais o que deixa o animal mais susceptível a cólica.
Nesse sentido, novas técnicas são desenvolvidas na tentativa de manter
uma adequada microbiota e como consequência melhor aproveitamento dos
12
nutrientes presentes na dieta e desenvolvimento do animal.
A atividade bioquímica das bactérias entéricas produz um amplo leque
de substâncias, muita das quais são extremamente tóxicas, requerendo, por
parte do hospedeiro, uma constante desintoxicação. A neutralização adequada
dessas substâncias exige um contínuo gasto de energia procedente da dieta.
A eficiência desta neutralização, contudo, está relacionada à qualidade da ração,
aos aditivos, principalmente aos antimicrobianos ou probióticos utilizados, à
sanidade e ao manejo empregado no plantel (SILVA et al., 2007).
Como alternativa, os antimicrobianos promotores do crescimento,
responsáveis por gerar alterações na composição da microbiota intestinal,
podem auxiliar melhorando o desenvolvimento e o desempenho dos animais.
Os agentes antimicrobianos são utilizados tanto no tratamento das infecções
bem como aplicados às rações para prevenir e melhorar o desempenho
alimentar. Tais agentes, em concentrações subclínicas, são chamados de
promotores de crescimento, pois atuam no controle profilático pela destruição
dos patógenos além de inibirem microrganismos competidores e produtores de
vitaminas (BARCELOS & SOBESTIANSKY, 1998).
ÓLEOS ESSENCIAIS
A utilização de extratos vegetais e plantas medicinais pelo homem
datam de milhares de anos, sendo muito difundida no Egito Antigo, na China,
na Índia e na Grécia. Os principais efeitos exercidos pelas plantas podem
ser explicados pela presença e constituição de seu(s) principio(s) ativo(s)
(BRUGALLI, 2003).
Os óleos essenciais (OE) não são propriamente “essenciais”, porém
receberam tal nome devido ao odor prazeroso que possuem (quinta essentia é o
termo cunhado no século XVI por Paracelsus von Hohenheim para denominar
o composto ativo de uma droga).
Óleos essenciais, conforme a ISO 9235:1997 (International Standard
Organization), são produtos obtidos de partes de plantas através de destilação
por arraste com vapor d’água, e pelo processamento mecânico dos pericarpos
de frutos cítricos. De forma geral, são misturas complexas de substâncias
voláteis, lipofílicas, normalmente odoríferas e líquidas (BRASIL, 1978).
Em temperatura ambiente apresentam aspecto oleoso tendo como
principal característica a volatilidade. Isto os diferencia dos óleos fixos, que
são misturas de substâncias lipídicas, geralmente provenientes de sementes
(ex.: óleo de rícino, manteiga de cacau e óleo de linhaça). Apresentam-se
geralmente incolores ou levemente amarelados, com sabor ácido e picante,
pouco estáveis em presença de luz, calor e ar, além de serem pouco solúveis
em água (SAITO & SCRAMIN, 2000).
Vários são os óleos essenciais com potencial de comercialização,
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como o timol (extraído do tomilho – Thymus vulgaris), carvacrol (extraído
do orégano – Origanum sativum), alina e alicina (extraídos do alho – Allium
sativum), citrol e citronolol (extraídos de diversas plantas cítricas), menthol
(extraído da menta – Mentha piperita) e cinamaldeído (extraído da canela –
Cinnamomum zeylanicum) já possuem sua funcionalidade conhecida, além dos
métodos de extração serem de fácil operação (VELLUTI et al., 2003).
O gênero Origanum é caracterizado, muitas vezes, pela existência de
diferentes produtos químicos. Os fenóis de seus óleos essenciais variam em até
95% mesmo entre as plantas de mesma espécie. A preponderância de carvacrol
ou timol nos óleos essenciais é responsável pela sua classificação comercial
como orégano ou óleo de tomilho, respectivamente. Os extratos carvacrol e
timol, que constituem 78-82% do óleo total, apresentam considerável atividade
antimicrobiana e antifúngica. A atividade de outros constituintes principais
como os dois hidrocarbonetos monoterpeno, g-Terpinene e pcymene, muitas
vezes contribuem para cerca de 5% e 7% do óleo total (SIVROPOULOU
et al., 1996).
Os óleos essenciais derivados de plantas que são constituídas de
diversos componentes com propriedades e funções orgânicas desenvolvem
atividades antimicrobianas (BURT, 2004), antifúngicas (RASOOLI &
ABYANEH, 2004; VELLUTI et al., 2003), antioxidantes e de proteção celular,
principalmente em glóbulos vermelhos e glóbulos brancos (ASGARY et al.,
2003; LIMA et al., 2004).
Os óleos essenciais agem contra os microrganismos através de uma
ação lipofílica na membrana celular, dispersando as cadeias de polipeptídeos
que irão constituir a matriz da membrana celular (NOSTRO, 2004).
Os óleos essenciais demonstraram atividade contra muitas espécies
de bactérias: Aromonas hydrophila, Listeria monocytogenes, Clotridium
botulinum, Enterococcus faecalis, Staphylococcus spp., Micrococcus spp.,
Bacillus spp., Enterobacteriaceae, Campylobacter jejuni, Vibrio parahaemolyticus, Pseudomonas spp, Bacillus cereus, Shigella spp., Salmonella
spp, Escherichia coli e várias outras, Gram positivas ou negativas, aeróbias ou
não (BAGAMBOULA et al., 2003).
A maioria dos estudos corrobora que os óleos essenciais são
ligeiramente mais ativos contra bactérias Gram-positivas (SHELEF, 1983;
HARPAZ et al., 2003). As bactérias gram-negativas são menos susceptíveis
a ação de antibióticos, pois possuem uma membrana externa que envolve a
parede celular restringindo a difusão de compostos hidrofóbicos através da
sua camada de lipopolissacarídeo (VAARA, 1992). Entretanto, nem todos os
estudos concluíram que Gram-positivos são mais susceptíveis (WILKINSON
et al., 2003).
Timol e carvacrol possuem atividade antioxidante in vitro, sendo
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demonstrado em aves com suplementação de orégano na dieta, mas isso
não tem sido associado com qualquer efeito sobre o desempenho das aves.
Segundo Sivropoulou et al. (1996) o timol foi mais ativo do que o carvacrol
contra bactérias Gram-negativas.
O efeito dos óleos essenciais sobre as bactérias dependem de uma
série de fatores, dentre eles, a forma e a época de coleta da planta, podendo
influenciar na composição dos constituintes que vão atuar sobre as bactérias e
os microrganismos que se deseja combater, podendo ser uma ótima alternativa
para substituir os antimicrobianos promotores de crescimento (SILVA et al.,
2010).
Os suplementos dietéticos para utilização em equinos estão
amplamente disponíveis. O uso é particularmente atraente para proprietários
que desejam manter os animais em melhor condicionamento para o exercício
que lhe destinar ou para manutenção da saúde e tratamentos de afecções
específicas. Estes suplementos são classificados como ‘’Nutracêuticos’’ pela
Food and Drug Administration e o termo é uma união das palavras ‘’nutrição’’
e ‘’farmacêutica’’ podendo ser considerados como suplementos dietéticos
com objetivo de tratar ou prevenir doenças, geralmente em forma concentrada
destinada à ingestão oral (JONES, 1997).
CARACTERIZAÇÃO DOS ÓLEOS ESSENCIAIS
Compostos secundários são substâncias ausentes de função
relacionada aos processos bioquímicos primários dos vegetais e seus principais
exemplos são os óleos essenciais, as saponinas e os taninos. A finalidade dos
mesmos é promover proteção contra predadores (por exemplo, insetos e
animais herbívoros), microrganismos patogênicos e outros eventuais invasores.
Também conferem odor e cor aos vegetais, atuando como mensageiros
químicos entre a planta e o ambiente, de maneira a atrair insetos polinizadores
e animais dispersores de sementes (TAIZ & ZIEGER, 2004).
Seus compostos mais importantes são incluídos em dois grupos
químicos: terpenóides (monoterpenos e sesquiterpenos) e fenilpropanóides.
Terpenóides (terpenos contendo oxigênio como elemento adicional) formam
um grupo variado de substâncias cuja estrutura básica deriva do isopreno
(C5H8; Figura 2), e são classificados de acordo com o número de isoprenos
em seu esqueleto (CALSAMIGLIA et al., 2007). Monoterpenos possuem duas
unidades C5, sesquiterpenos possuem três unidades e os diterpenos quatro.
Os maiores terpenos são os hemiterpenos (C25), triterpenos (C30), tetraterpenos
(C40) e os politerpenos (C5)n, sendo “n” maior que oito (TAIZ & ZIEGER,
2004).
Os óleos essenciais são uma mistura de terpenóides aromáticos,
líquidos e lipofílicos (KOHLERT et al., 2000) obtidos a partir de diferentes
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partes da planta, tais como folhas, raízes, caule ou demais partes, sendo que
a melhor tecnologia para extração destes óleos essenciais é por destilação a
vapor, quando comparadas pela extração com metanol ou hidroxi-acetona
(BURT, 2004).
Destilação a vapor é o método comumente usado para produção de
óleo essencial em escala comercial e a extração ocorre por meio de dióxido
de carbono líquido sob baixa temperatura e alta pressão produzindo um perfil
organoléptico de alta qualidade. Considerando o grande número de diferentes
grupos de compostos químicos presentes, é provável que sua atividade
antibacteriana não seja atribuída a um mecanismo específico, mas existem vários
alvos na célula. Uma característica importante é a hidrofobicidade, permitindo
a partição dos lipídios na membrana celular bacteriana e mitocôndrias,
desestabilizando as estruturas celulares (SIKKEMA et al., 1994).
Várias são as formas químicas encontradas nos óleos essenciais, a
exemplo do hidrocarboneto (apenas C e H), álcool (Csat-OH), aldeído (H-C=O),
cetona [R-C(=O)-R’], éster (R-COOR’), éter (R-O-R’) e fenol (CaromáticoOH). Estima-se que 3000 tipos de óleos essenciais sejam conhecidos pela
ciência, cerca de 300 deles com aplicações comerciais. Exemplos de utilização
são a preservação e aromatização de alimentos, produção de perfumes,
cosméticos e repelentes, produção de antimicrobianos e antiinflamatórios
(CALSAMIGLIA et al., 2007).
Figura 1 - Fórmula estrutural de alguns óleos essenciais. A: monoterpenos; B: sesquiterpenos;
C: fenilpropanóides. Adaptado de Calsamiglia et al. (2007).
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MECANISMO DE AÇÃO ANTIMICROBIANA DOS ÓLEOS
ESSENCIAIS
As ações estão em sua maioria associadas à membrana celular,
como o transporte de elétrons e gradiente de íons, translocação de proteínas,
fosforilação e outras reações enzimo-dependentes (DORMAN & DEANS,
2000).
Os mecanismos que conferem aos óleos essenciais suas propriedades
antimicrobianas ainda não são bem compreendidos (LAMBERT et al.,
2001). Considerando a variada gama de substâncias químicas presentes nos
óleos essenciais, é natural que a atividade antimicrobiana não seja mediada
por um único mecanismo específico, havendo sinergismo entre os modos
de ação encontrados nos diversos compostos. Como exemplo, a atividade
antimicrobiana ruminal do óleo de alho é mais potente do que a atividade de
seus componentes isolados. Da mesma forma, efeitos aditivos ou antagônicos
são também possíveis de ocorrer (BURT, 2004).
Óleos essenciais são substâncias hidrofóbicas, o que lhes confere a
capacidade de interagir com lipídios da membrana celular e das mitocôndrias
das bactérias. Isto ocorre quando o óleo encontra-se sob forma indissociada
(mais hidrofóbica), o que nas condições ruminais é favorecido pelo baixo pH
A interação óleo essencial/membrana celular altera a estrutura das
mesmas, tornando-as mais fluidas e permeáveis, o que permite o extravasamento
de íons e outros conteúdos citoplasmáticos. O carvacrol, um dos terpenos
mais estudados no ambiente ruminal, é capaz de dissolver a dupla camada
fosfolipídica da membrana celular, alinhando-se entre os ácidos graxos.
Isto promove a formação de canais na membrana, já que os óleos essenciais são
capazes de separar os ácidos graxos uns dos outros. Tais distorções na estrutura
física da membrana causam expansão e desestabilização, aumentando a fluidez
e a permeabilidade passiva (LAMBERT et al., 2001).
Extravasamento de íons é outro mecanismo. Observou-se que o óleo
essencial de orégano (basicamente composto por carvacrol e timol) promoveu o
extravasamento de íons fosfato. Ultee et al. (1999) verificaram que o carvacrol
causou perda de íons potássio, devido ao aumento na concentração externa e
diminuição na concentração interna desse íon. O mecanismo de atuação do
carvacrol é semelhante ao dos ionóforos. A célula bacteriana pode tolerar certa
perda de íons do conteúdo celular sem comprometimento de sua viabilidade.
Para tanto, há gasto de energia para acionar suas bombas iônicas. Entretanto,
o extravasamento exagerado de íons e moléculas vitais pode levar a célula à
morte.
A estrutura química é a responsável pelo modo de ação e atividade
antimicrobiana de cada óleo essencial. A presença do grupo hidroxila (-OH)
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nos compostos fenólicos é fundamental para a existência da atividade
antimicrobiana dos óleos essenciais. Todavia, a posição da hidroxila no
anel fenólico parece ser menos importante, já que o timol e o carvacrol
apresentaram atividades semelhantes frente a variadas bactérias. Contudo,
já foram constatadas diferenças na ação do timol e carvacrol contra espécies
Gram-positivas e Gram-negativas (DORMAN & DEANS, 2000).
A presença do radical metil (-CH3) ou do acetato (CH3COO-),
assim como o próprio anel fenólico per se, também afetam as propriedades
antibacterianas de cada óleo essencial (BURT, 2004).
É de consenso na literatura que os óleos essenciais são mais efetivos
contra bactérias Gram-positivas do que Gram-negativo (BURT, 2004), o que
infere a possibilidade de efeitos semelhantes aos dos ionóforos. Nas bactérias
Gram-positivas, o óleo essencial pode interagir diretamente com a membrana
celular. Em contrapartida, a parede celular externa que envolve a membrana das
bactérias Gram-negativas é hidrofílica, o que impede a entrada de substâncias
hidrofóbicas.
Mesmo assim, a membrana externa das Gram-negativas confere apenas
proteção parcial, pois não é totalmente impermeável a substâncias hidrofóbicas.
Compostos de baixo peso molecular, a exemplo do carvacrol e timol, podem
interagir com a água via pontes de hidrogênio. Assim, por meio da difusão,
essas substâncias cruzam a parede externa através dos lipopolissacarídeos ou
proteínas da membrana, chegando à dupla camada fosfolipídica da parede
celular interna da bactéria Gram-negativa. Este é um dos principais fatores que
conferem ao carvacrol uma potente atividade antimicrobiana. A verificação dos
efeitos de alguns óleos essenciais sobre bactérias Gram-negativas constitui-se
numa clara limitação, já que esta propriedade reduz a seletividade e aumenta a
dificuldade de manipulação da fermentação ruminal (CALSAMIGLIA et al.,
2007).
Alguns outros mecanismos de ação também já foram verificados.
Certas substâncias parecem atuar nas proteínas da membrana citoplasmática.
Em geral, os compostos fenólicos interagem com as proteínas por meio de
pontes de hidrogênio e interações iônicas ou hidrofóbicas. Outro mecanismo
existente é a redução da concentração interna de ATP sem aumento proporcional
na concentração externa, o que transparece a ideia de menor síntese ou maior
hidrólise do mesmo (ULTEE et al., 1999).
Enzimas como as ATPases são conhecidas por localizarem-se na
membrana citoplasmática, rodeadas por moléculas de lipídios. Dois possíveis
mecanismos de ação são sugeridos: a) hidrocarbonetos lipofílicos podem
se acumular na dupla camada de lipídios da membrana celular, o que pode
distorcer as interações entre proteínas e lipídios; b) é possível que óleos
essenciais possam interagir diretamente com os sítios hidrofóbicos das
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proteínas da membrana (JUVEN et al., 1994).
Adicionalmente, crê-se que óleos essenciais atuem em enzimas
envolvidas nos processos de regulação de energia e de síntese de componentes
estruturais. Como exemplo, o óleo de canela (cinamaldeído ou 3-fenil2-propenal) e seus componentes foram eficientes em inibir as enzimas
aminoácido-descarboxilases de Enterobacter aerogenes. Neste caso,
substâncias fenólicas como o cinamaldeído não são capazes de desintegrar
a membrana externa ou causar depleção de ATP. Imagina-se que o grupo
funcional carbonil (R1-CO-R2) seja o responsável por se ligar às proteínas,
inibindo a ação das aminoácido-descarboxilases. Também já se demonstrou
que o eugenol [2- metoxi-4-(2-propenil)fenol] inibiu a produção de amilases e
proteases por Bacillus cereus.
Por fim, substâncias ativas presentes no óleo de alho podem inibir a
síntese de RNA, DNA e proteínas celulares. O óleo de alho reduz a produção
de metano (CH4) ruminal in vitro. Sugere-se que o efeito ocorra via ação direta
sobre a metanogênese, diminuindo as populações de Archaea por inibição
da enzima 3-hidroxi-3-metil-glutaril coenzima A redutase (HMGCoA).
Compostos organossulfurados encontrados no óleo de alho são capazes de inibir
esta enzima, essencial para a síntese das unidades isoprenóides formadoras da
membrana lipídica das Archaea (THOROSKI et al., 1989).
ESTUDOS EM ANIMAIS COM ÓLEOS ESSENCIAIS
Vários estudos têm relatado efeitos sobre microflora intestinal com
inclusão de óleos essenciais nas dietas de frangos de corte. A suplementação
dietética com capsaicina, carvacrol e cinamaldeído, reduziu o número de
Escherichia coli e Clostridium perfringens no conteúdo retal em frangos de
corte, enquanto o número de Lactobacillus spp obteve aumento. Inibição seletiva
no crescimento de Clostridium sticklandii e Anaerobius Peptostreptococcus
foram observados com utilização de terpenos na dieta de ruminantes contendo
timol, eugenol, vanilina e limoneno. Os terpenos se ligam a componentes da
dieta não inibindo as bactérias e são absorvidos como componentes da dieta,
sendo assim, o pH pode ser diminuído, impedindo assim o crescimento de
bactérias patogênicas (TUCKER, 2002).
O efeito dos óleos essências sobre as bactérias dependem de uma
série de fatores, dentre eles, a forma e a época de coleta da planta, podendo
influenciar na composição dos constituintes que vão atuar sobre as bactérias e
os microrganismos que se deseja combater, podendo ser uma ótima alternativa
para substituir os antimicrobianos promotores de crescimento (SILVA et al.,
2010).
Em ruminantes, a primeira visão da utilização de óleos essenciais na
dieta é como uma alternativa de reutilização de subprodutos vegetais. Porém, as
19
recentes pesquisas no uso de óleos essenciais em dietas de ruminantes procura
entender sua atuação sobre o ambiente ruminal, precisamente, seu mecanismo
de ação sobre a microflora ruminal. Ao conduzirem trabalhos com novilhos
da raça holandesa fistulados, utilizaram uma combinação de óleos essenciais
e observaram uma depressão na concentração de amônia ruminal e do número
de protozoários dos animais tratados (ANDO et al., 2003).
Cardozo et al., (2004), ao trabalharem com digestibilidade in vitro em
animais que recebiam, isoladamente, extrato de canela, orégano, anis e alho,
obtiveram modificações nos padrões de fermentação ruminal e de população
microbiana quando comparados aos animais do grupo controle. Molero et al.
(2004) ao trabalharem com duas dietas com alto e baixo teor de concentrado,
verificaram uma melhor atuação dos óleos essenciais sobre os parâmetros
fermentativos e adaptação da flora microbiana, somente quando misturados
à última dieta. Newbold et al., (2004) desenvolveram trabalhos com ovinos
fistulados, onde ocorreu uma ação antimicrobiana seletiva dos óleos essenciais
sobre a flora ruminal, observando alterações na degradação da proteína e no
processo de deaminação no rúmen.
EXPERIMENTO DESENVOLVIDO NO LABEQUI (FMVZ/USP)
Em pesquisa desenvolvida no Labequi (Laboratório de Pesquisas
em Alimentação e Fisiologia do Exercício em Equinos – pertencente ao
Departamento de Nutrição e Produção Animal, da Faculdade de Medicina
Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo), foram utilizados oito
pôneis, da Raça Mini-Horse, machos, castrados, com idade de 42 ± 6 meses,
e peso inicial de 135 ± 15 kg, suplementados com um composto de óleos
essenciais.
A dieta utilizada possuía alta proporção concentrado:volumoso,
sendo constituída de 60% concentrado comercial peletizado e 40% de feno
de gramínea; cuja variação foi a inclusão de um produto contendo 7% de
carvacrol, de acordo com os tratamentos (controle, 100, 200 e 300 ppm).
O delineamento experimental foi quadrado latino 4x4 duplo.
Foram avaliados a digestibilidade dos nutrientes da dieta: matéria seca
(MS), matéria orgânica (MO), proteína bruta (PB), extrato etéreo (EE), fibra
solúvel em detergente neutro (FDN), fibra solúvel em detergente ácido (FDA) e
matéria mineral (MM); pH fecal; perfil plasmático de triglicerídeos, colesterol
total, e suas frações: lipoproteína de alta densidade (HDL-C), lipoproteína de
baixa densidade (LDL-C) e lipoproteína de muito baixa densidade (VLDL-C);
além da resposta glicêmica e insulinêmica.
20
DIGESTIBILIDADE DOS NUTRIENTES DA DIETA
Os coeficientes de digestibilidade aparente dos nutrientes da
dieta foram estimados através do método da coleta total de fezes e por
meio da equação descrita por Schneider e Flatt (1975). Para a avaliação da
digestibilidade, foram utilizados quatro períodos de 23 dias cada, sendo
15 primeiros dias de adaptação à dieta, cinco dias para colheita total de fezes
e três dias de intervalo entre os períodos. Os coeficientes de digestibilidade
aparente da MS, MO, PB, EE, FDN, FDA e MM não apresentaram efeito de
tratamento com a inclusão de diferentes níveis de óleo essencial (tabela 1).
Tabela 1 – Médias (%) e erro padrão da média (EPM) para os coeficientes de digestibilidade aparente, para os
diferentes níveis de inclusão diária de óleo essencial
MS=matéria seca, MO=matéria orgânica, PB=proteína bruta, EE=extrato etéreo, FDN=fibra em
detergente neutro, FDA=fibra em detergente ácido, MM=matéria mineral
PH FECAL
Em relação ao efeito da inclusão de óleos essenciais sobre o pH fecal,
foram estabelecidas 4 faixas de horários, sendo 3 horas cada faixa totalizando
12 horas (07-10h), (10-13h), (13-16h) e (16-19h), onde as amostras de
fezes para mensuração do pH foram coletadas nos momentos de defecação
espontânea, e as aferições realizadas através do pHmetro. Apesar da diferença
numérica, os valores de pH fecal não foram significativos para os níveis de
inclusão do óleo essencial nos níveis 100mg, 200mg e 300mg (tabela 2).
Tabela 2. Valores médios e desvio padrão (DP) do pH fecal para os diferentes tratamentos
21
LIPÍDEOS PLASMÁTICOS
Para determinação dos níveis plasmáticos de triglicérides e colesterol
total (e suas frações HDL-C, LDL-C, VLDL-C), foram colhidas amostras
após o fornecimento da dieta do período da manhã, em tubos a vácuo sem
anticoagulante, através de venopunsão da veia jugular. As amostras foram
centrifugadas para separação de soro, e acondicionadas em microtubos de
2 ml até o momento da análise, que foi realizado pelo método de Lowry (1977).
As concentrações plasmáticas de triglicérides, colesterol e suas
frações se apresentaram dentro dos parâmetros fisiológicos descritos por Bruss
(1980). Não foi observado efeito de tratamento para os valores de triglicerídeos
e de colesterol e suas frações (tabela 3).
Tabela 3. Médias e erro padrão da média (EPM) para os valores plasmáticos (mg/dL) de triglicérides e de
colesterol total, e frações HDL-C, LDL-C, VLDL-C de acordo com os tratamentos (0, 100, 200 e 300 ppm).
RESPOSTA GLICÊMICA E INSULINÊMICA
As análises das respostas glicêmicas e insulinêmicas foram realizadas
no primeiro dia da fase de coleta de cada período experimental. As amostras
de sangue foram obtidas através de venopunção da veia jugular. Realizou-se a
coleta 30 minutos antes, 30 minutos, 90 minutos, 150 minutos e 210 minutos
após a dieta fornecida às 7h. As análises da resposta glicêmica e insulinêmica
foram realizadas segundo STULL & RODIEK (1988).
Não foi observado efeito de interação tratamento x tempo sobre a
resposta glicêmica após a inclusão de óleo essencial na dieta. Porém, para
a resposta insulinêmica, foi observado efeito de tratamento (p < 0,05) nos
tempos 90, 150 e 210 minutos para os grupos controle e 300 ppm (figura
2), valores correspondentes também às maiores concentrações numéricas de
glicose. Além disso, também foi verificado efeito quadrático para avaliação da
área abaixo da curva (tabela 4).
22
Tabela 4 – Área abaixo da curva (AAC) das concentrações plasmáticas de insulina e glicose segundo os níveis
de inclusão de óleo essencial (0, 100, 200 e 300 ppm), erro padrão da média (EPM) e valor de p.
Figura 2 - Área abaixo da curva (AAC) para concentração plasmática de insulina (µU/dL) nos
tempos (-30, 30, 90, 150 e 210 minutos), segundo os níveis de inclusão de óleo essencial (0, 100,
200 e 300 ppm).
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A inclusão de novos e diferentes compostos na alimentação tanto de
equinos quanto de outras espécies é uma alternativa interessante para melhorar
a digestibilidade dos nutrientes e, consequentemente, o desempenho dos
animais. É importante a continuidade desses estudos, principalmente aqueles
que podem agregar benefícios para a saúde digestiva.
AGRADECIMENTOS
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
pelo apoio financeiro.
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26
CAPÍTULO II
AVANÇOS NA MANIPULAÇÃO DA FERMENTAÇÃO RUMINAL
COM ÓLEOS ESSENCIAIS
José Alípio Faleiro Neto1; Elizângela Mirian Moreira1; Marcos Vinicius de
Castro Ferraz Junior1; Vinicius Nunes Gouveia1; Marcos Vinicus Biehl3;
Angelo Dias Brito Ribeiro2; Alexandre Vaz Pires4; Ivanete Susin4.
Aluno de Doutorado do Programa de Pós Graduação em Nutrição e Produção AnimalFMVZ – USP
2
Aluno de Mestrado do Programa de Pós Graduação em Nutrição e Produção AnimalFMVZ – USP
3
Pós doutorando do departamento de Zootecnia ESALQ – USP
4
Professor Associado do departamento de Zootecnia da ESALQ - USP
1
RESUMO
Com a intensificação dos sistemas de produção dos bovinos faz-se
necessário recorrer a ferramentas que permitam pequenos ajustes no sistema
para que se possa explorar o máximo potencial produtivo do animal.
Alumas dessas ferramentas pode ser a manipulação da fermentação
ruminal para melhorar o desempenho produtivo de bovinos e ruminantes em
geral tem sido o sonho de alguns nutricionistas por décadas (DILORENZO,
2004).
A manipulação da fermentação é um esforço que levou a extensa
pesquisa na área de nutrição e microbiologia ruminal nas últimas décadas, com
o objetivo de controlar algum processo metabólico no rúmen, atingindo assim
uma utilização mais eficiente dos nutrientes (NAGARAJA, 2003).
Como alguns dos objetivos de manipular a fermentação ruminal
podemos citar a melhoria dos processos benéficos visando alterar ou eliminar
os processos ineficientes tanto para os microrganismos do rumen quanto ao
hospedeiro. (NAGARAJA et al., 1997).
No entanto, a utilização de antibióticos na alimentação animal foi proibida na
União Européia desde janeiro de 2006 (diretiva 1831/2003/CEE, Comissão
Européia, 2003). Por esta razão, tem sido grande o interesse dos pesquisadores
em avaliar alternativas em manipular a fermentação ruminal incluindo o uso
de leveduras, ácidos orgânicos, extratos de plantas, probióticos e anticorpos
27
MECANISMO DE AÇÃO DOS ÓLEOS ESSENCIAIS
Uma planta pode conter vários metabólitos secundários, porém,
apenas compostos que estão em maior concentração são geralmente isolados
e estudados pela fitoquímica e, analisar os compostos ativos, pode ser um
trabalho mais complexo e duradouro. Os compostos minoritários estão entre
os que apresentam melhores efeitos biológicos (CIRONE SILVA, 2010).
A atuação dos óleos essenciais na célula bacteriana estão
esquematizados na Figura 1. Estas ações estão em sua maioria ligadas ã
membrana celular principalmente como transporte de elétrons e gradiente de
íons (fluxo intra e extra celular da bomba de Sódio e Potássio), translocação de
proteínas, fosforilação, e outras reações enzimo-dependentes (ULTE; KETS,
1999).
Figura 1 – Mecanismos proposto de ação antimicrobiana dos óleos essenciais na célula
bacteriana. Adaptado de Burt (2004).
A grande variação (BAKKALI et al., 2008) nas substâncias
químicas presentes nos óleos essenciais, conferem que em suas propriedades
antimicrobianas ainda não estejam bem compreendidas e é natural que
a atividade antimicrobiana não seja medida por um só mecanismo de ação
específico e que pode haver sinergismo entre os modos de ação para os diversos
compostos encontrados.
A maioria das plantas possuem compostos que são antimicrobianos
e que são capazes de protege-las de microrganismos maléficos. Torna-se
então indispensável analisar a potência das frações e das substâncias puras em
relação à sua concentração, em que a partir desta avaliação pode-se predizer
se o principal componente químico responsável pela atividade biológica foi
realmente determinado (CECHINEL FILHO & YUNES, 1998).
28
Na Figura 2 estão ilustradas fórmulas estruturais de alguns compostos
antimicrobianos que podem ser encontrados em plantas.
Figura 2 – Fórmulas estruturais de compostos antimicrobianos em plantas. Adaptado de Cowan,
1999.
Os compostos ativos encontrados em algumas plantas, possuem
ação antisséptica, sendo: timol, carvacrol, eugenol, isoeugenol e terpinenol-4
(KNOBLOCH et al., 1989).
Geralmente, estes mecanismos de ação são regulados pela
desintegração da membrana citoplasmática, desestabilização da força próton
motriz (FPM), fluxo de elétrons, coagulação do conteúdo da célula e transporte
ativo. Nem todos os mecanismos de ação agem em alvos específicos em que,
alguns sítios podem ser afetados em consequência de outros mecanismos
(BURT, 2004).
Os componentes hidrofóbicos são uma característica importante
responsável pela ação antimicrobiana que os óleos essenciais apresentam que
permitem a partição de lipídeos da membrana celular bacteriana, desintegrando
29
as estruturas tornando-as mais permeável (SIKKEMMA, 1994).
Os componentes dos óleos essenciais agem também em proteínas
da membrana citoplasmática, em que hidrocarbonetos cíclicos podem agir
sobre enzimas ATPases conhecidas por estarem localizadas na membrana
citoplasmática e rodeadas por moléculas lipídicas. Hidrocarbonetos lipídicos
poderiam distorcer a interação lipídio-proteína, interação direta dos compostos
lipofílicos com parte hidrofóbicas das proteínas também são possíveis
(SIKEMMA, 1995).
O carvacrol e timol diferem pela localidade do grupo hidroxila sobre
o anel fenólico. Estes compostos parecem tornar a membrana mais permeável
(LAMBERT et al., 2001). Ambas estruturas desintegram a membrana externa
de bactérias liberando lipopolissacarídeos aumentado assim, a permeabilidade
da membrana citoplasmática ao ATP. Na forma indissociada o carvacrol
se difunde pela membrana citoplasmática e atinge o interior da célula,
ocorrendo dissociação e liberação de próton, em seguida o carvacrol liga-se
ao K+ retornando ao meio extracelular e carregando consigo este íon ou outro
qualquer. No exterior da membrana, ocorre nova dissociação com liberação de
K+ e liberação de novo H+ .
Borchers (1965) constatou que o timol inibiu a deaminação de proteínas
observando redução na concentração de NH3 e acúmulo de aminoácidos.
Cinamaldeído é bastante conhecido por ter ação inibitória sobre
E. coli e Salmonella Typhimurium em concentrações próximas a do carvacrol
e timol, mas não desintegra a membrana externa e nem diminui a produção de
ATP intracelular (HELANDER et al., 1998).
Para eugenol foi mostrado que o mesmo inibiu a produção de amilase
e proteases por B. cereus , degradação e lise da parede celular também foram
encontradas (THOROSKI et al., 1989).
Um dos principais objetivos do uso de óleos essenciais na alimentação
de ruminantes é realização de estudos que visam identificar substâncias capazes
de melhorar os efeitos na concentração e produção de ácidos graxos de cadeia
curta (AGCC) principalmente no que diz respeito a produção de C3 sem afetar
ou diminuir a produção total de AGCC.
Encontrar doses e/ou compostos capazes de manipular com efeito
positivo a fermentação ruminal torna-se um grande desafio aos nutricionistas.
Alguns estudos mostraram que os óleos essenciais podem apresentar efeitos
semelhantes aos ionóforos.
ÓLEOS ESSENCIAIS E PARÂMETROS DA FERMENTAÇÃO
RUMINAL
O conceito de que a produção de metano (CH4) gera perdas
energéticas ao animal, variando entre 2 e 12% da energia bruta total consumida
30
é amplamente conhecido (VAN SOEST, 1994). Em contrapartida, a produção
de CH4 pelas Archaea é vital ao equilíbrio ruminal. O rúmen é um ambiente
extremamente redutor (potencial redox entre -250 e -450 mV) e, por esse
motivo, produzir CH4 é a principal via de remoção de hidrogênio (H+).
Caso haja acúmulo de H+, há alta inibição dos sistemas enzimáticos microbianos
(RUSSELL, 2002).
Alguns óleos essenciais possuem capacidade, à semelhança dos
ionóforos, de atuar seletivamente sobre as populações microbianas do rúmen
(Calsamiglia et al., 2007), alterando o padrão fermentativo, reduzindo a
relação C2:C3 e a produção de metano, o que torna o rúmen energicamente
mais eficiente. As vias metabólicas de produção de C3 servem de dreno de H+,
além de não produzi-lo como observado para as rotas que levam à produção de
C2 e butirato (Van Soest, 1994). Logo, maximizar a produção de propionato é
competir com as metanogênicas por substrato.
Equipes de pesquisa da área de microbiologia ruminal têm se dedicado
em desenvolver alternativas eficientes para manipular a fermentação ruminal,
tendo como objetivo principal, controlar alguns processos metabólicos no
rúmen que possam refletir na eficiência de utilização dos nutrientes pelos
animais (NAGARAJA, 2003).
A manipulação da fermentação ruminal pode ser realizada com a
inclusão de aditivos como ionóforos, enzimas fibrolíticas, leveduras, lipídeos e
tampões nas dietas, visando otimizar as reações de fermentação dos principais
componentes dietéticos (carboidratos e proteína).
Alho (Allium sattivum) é usado como tempero e, tem sido utilizado
por seres humanos como agente microbiano intestinal. Tem uma mistura
complexa de vários compostos secundários incluindo allicina (C6H10S2O),
composto este, que é capaz de manipular a fermentação ruminal com a redução
na relação C2: C3 (BUSQUET et al., 2005b).`
Óleos essenciais foram efetivos em manipular a fermentação ruminal
(CASTILEJOS et al., 2006) in vitro. A dose de 1,5 mg/L de uma mistura de
óleos essenciais foi capaz de aumentar a concentração total de ácidos graxos de
cadeia curta (AGCC) em sistema in vitro, porém sem efeito na digestibilidade
da matéria orgânica (CASTILEJOS et al., 2005).
Trabalhando com bovinos de corte (Fadiño et al., 2008) verificaram
que o óleo de anis apresentou efeitos sobre a concentração de AGCC
semelhantes à monensina e que os óleos de zimbro e cinamaldeído provocaram
aumento numérico na concentração de C3 e redução numérica na relação C2:C3
(CHAVES et al., 2008).
Um estudo realizado com uma mistura de óleos comerciais de plantas
(Biostar®) (Bach, 2007) também observou aumento na concentração de
propionato e redução na relação C2:C3.
31
Em relação ao pH, os óleos essenciais podem ser modulados pelo pH
do meio. Em dietas ricas em concentrados, com tendências ao abaixamento do
pH ruminal, potencializam os efeitos dos óleos essenciais, isto ocorre devido
aos óleos necessitarem estar em forma indissociada para interagir com os
lipídeos da membrana celular o que é favorecido pela maior acidez do meio
O óleo de canela e seu principal componente (cinamaldeído) foram
eficientes em aumentar a relação C2 : C3 quando incubado em meio com pH
7,0 , já em incubação em meio com pH 5,5 observaram redução nesta relação
(CARDOZO et al., 2005).
Já que os ruminantes possuem baixa utilização de nitrogênio,
alterando o metabolismo ruminal do nitrogênio seria uma ferramenta visando
reduzir a poluição ambiental causada por ureia, podendo também melhorar e/
ou otimizar o aporte de aminoácidos para o intestino delgado e assim melhorar
o desempenho animal (CALSAMIGLIA et al., 2007).
Protozoários não são necessários para a fermentação ruminal
sendo responsáveis pela reciclagem de proteína e, 60 a 80% da biomassa de
protozoários não deixam o rúmen, permanecendo retidos neste compartimento
devido ao processo de lise, o que pode aumentar (Russel, 2002) a retenção
ruminal de proteína microbiana provocando acúmulo de amônia no rúmen A
defaunação promove maior escape ruminal de proteína menor concentração de
amônia e consequente melhor desempenho animal (HUNGATE, 1966).
Novilhas que receberam óleo de anis em dietas com 90% de
concentrado (Cardozo et al., 2006; Fadiño et al., 2008) observaram redução
na população de protozoários totais, menor concentração de amônia ruminal e
redução na relação C2:C3.
Em relação aos principais efeitos dos óleos essenciais como
manipuladores da fermentação ruminal está a diminuição da degradação da
proteína no rúmen. Segundo (Calsamiglia et al., 2007; Benchaar et al., 2008a)
os dados revelam que alguns óleos diminuem a taxa de desaminação, adesão e
colonização de bactérias proteolíticas aos substratos.
Observou-se in vitro que o óleo de alho e o di-alil-di-sulfeto (300
mg/L) reduziram a produção de CH4 em 74% e 69%, respectivamente, efeito
este inclusive mais pronunciado do que o observado para a monensina (42%
de redução; Busquet et al., 2005b). O mesmo grupo de pesquisadores verificou
que estas substâncias aumentaram a proporção de C3 e reduziram a de C2
(Busquet et al., 2005a). Em estudo in vitro de mais longa duração, a adição de
20 μg/mL de alicina reduziu a produção de CH4 sem efeitos sobre o padrão de
AGCC e concentração de NH3 (McALLISTER & NEWBOLD, 2008).
O conhecimento dos efeitos dos óleos essenciais sobre a metanogênese
é muito carente de experimentos in vivo, principalmente os de longa duração.
32
Os resultados existentes são bastante variados, com alguns trabalhos mostrando
resultados promissores.
Mohammed et al. (2004) trabalharam com óleo encapsulado de raizforte (20 g/kg de MS consumida) apresentou 19% de redução de CH4 em
novilhos, sem efeitos sobre a população de protozoários ou a digestibilidade
ruminal.
Efeitos mais prolongados foram observados por Wang et al. (2009),
em que 250 mg/d de mistura de óleos de orégano em ovinos reduziram em
12% o CH4 produzido do decorrer de 15 dias. Da mesma forma, 2 g/kg de MS
consumida de di-alil-di-sulfeto reduziu em 11% a emissão de CH4 em ovinos,
com efeitos que perduraram por 23 dias (KLEVENHUSEN et al., 2010).
Folhas de orégano moídas (500 g/d) diminuíram em 40% a produção
de CH4, com aumento na eficiência alimentar e na produção de leite corrigido
para gordura (HRISTOV et al., 2010). Trabalho nacional demonstrou que
10 mL de óleo de eucalipto reduziu em 31% a emissão de CH4 em ovinos,
novamente sem efeitos negativos sobre a digestibilidade (SALLAM et al.,
2009).
Por outro lado, há trabalhos com ausência de efeito, como ao usar
1 g/d de mistura de óleos essenciais para bovinos de corte (BEAUCHEMIN,
2006).
A Manipulação do ecossistema microbiano ruminal visa melhorar a
digestibilidade da fibra, reduzir a produção de metano e diminuir a excreção
de nitrogênio pelos ruminantes e melhoria no desempenho são algumas metas
mais importantes para os nutricionistas e microbiologistas (PATRA et al.,
2006).
Extratos de plantas com alguns compostos secundários (cinamaldeído,
eugenol, carvacrol, timol, limoneno etc) são bons candidatos para obtenção
de um ou mais destes objetivos (TEFEREDEGNE, 2000; WANAPAT et al.,
2008a).
Sarsaponinas são compostos secundários secundários de yucca
(Yucca schidigera) e, trabalhos tem mostrado redução na concentração de
amônia e alteração na relação C2: C3 no fluido ruminal(GROBNER et al.,
1982; RYAN et al., 1997).
Outros autores (Wang et al., 1997; Hristov et al. 1999) não encontraram
efeito do extrato dessa planta na concentração de amônia ruminal.
Timol é um composto secundário presente no orégano (Origanum
vulgare), tomilho branco (46%) reduziu a concentração de C2 e C3 e aumentou
a relação C2:C3 in vitro (EVANS & MARTIN, 2000).
Evans & Martin (2000) reportaram que a dose de timol (400 mg/dL)
foi capaz de modificar a proporção molar de C2 e C3 em 24 horas de incubação
in vitro. Neste estudo a adição de orégano afetou somente a proporção C2 e C3,
33
desaparecendo os efeitos após os dias 5 e 6 de incubação, respectivamente.
Estes resultados indicam que os microrganismos ruminal adiquiriram
tolerância a dose utilizada do óleo de orégano e sugerem que resultados de
experimentos a curto prazo devem ser avaliados com cuidado.
Alterações semelhantes foram observadas para óleos essenciais de
cinamaldeído, alho e anis porém não avaliaram o efeito desses aditivos na
proporção individual dos AGCC no rúmen. Em cultura de fluxo contínuo
com período de adaptação de seis dias parece ser suficiente para estudos a
longo prazo para este tipo de substrato na fermentação microbiana ruminal.
Ao trabalharem com óleo essencial de pimenta não encontraram efeito na
concentração individual dos AGCC, somente para proporção de valerato no
tratamento com óleo de pimenta. Efeito notável durante o período de adaptação
foi observado par os óleos essenciais de cinamaldeído, alho, anis e orégano
que afetaram a proporção molar de C2 e C3 e butirato entre os dias dois e seis de
fermentação não havendo diferença após o dia seis. Estes resultados mostram
que estes aditivos possuem efeito de curto prazo na fermentação microbiana
ruminal e que a adaptação ocorreu após seis dias (CARDOZO et al., 2004).
O pH ruminal é uma das mais importantes variáveis na fermentação
ruminal. Quando este é reduzido abaixo de determinados valores, a digestão
da fibra e apetite são também diminuídos (MOULD et al., 1983; BRITTON &
STOCK., 1987).
Russel & Dombrouski (1980) mostram que o pH é altamente
correlacionado com a concentração de AGCC os quais são os principais
produtos finais da fermentação e os mais importantes no metabolismo
energético em ruminantes.
Targer & Krause (2011) trabalharam com três óleos (cinamaldeído,
eugenol e capsicum) não encontraram efeito para pH ruminal (média 5,72) e
AGCC total (média 129,1 mmol/L).
A inclusão de 750 mg/dia de óleos essenciais nas bases de timol,
eugenol, vanilina, guaiacol e limoneno, os autores encontraram tendência
em aumentar o AGCC total no rúmen para silagem de alfafa, o que não foi
observado quando esta foi substituída pela silagem de milho (BENCHAAR
et al., 2007b; BENCHAAR et al., 2008 b).
Tekippe et al. (2011) utilizaram vacas em lactação e óleo essencial de
orégano (Origanum vulgare L) na dose de 500 g/dia, não observaram efeito no
pH ruminal e concentração de AGCC total.
Em vacas Holandesas primíparas, ao testarem doses de orégano
(0; 250; 500 e 750 mg/vaca/dia), não foi observado efeito de tratamento no pH
ruminal (média 6,21), concentração de AGCC total (média 135,6 mM), acetato
e propionato (médias 83,2 e 29,9 mM) respectivamente, porém, houve redução
na concentração de butirato variando de 18,3 mM para o grupo controle a
34
17 mM para os grupos que foram suplementados com óleo de orégano
(HRISTOV et al., 2013).
Em trabalho realizado com vacas secas, cruzadas, Manh et al.
(2012) testaram doses (0; 100 e 200 g/animal/dia) de óleo de eucalipto, não
encontraram efeito no pH ruminal, porém, houve redução na concentração de
AGCC total e acetato (C2). Houve aumento na concentração de propionato
(C3) para dose mais alta. Também ocorreu redução na relação C2:C3 para o
tratamento com dose mais alta do óleo.
Em novilhas de corte, ao avaliarem doses de eugenol (0; 400; 800 e
1600 mg/animal/dia), os autores observaram redução linear na concentração
de C2, porém, não houve diferença no pH ruminal (média 6,2) e na
concentração de C3 (média 21,6 mmol/L), butirato e AGCC total (média 16,3 e
118,5 mmol/L) respectivamente. Houve tendência em aumentar a proporção
molar de C3 (17,3 para 20,9 mol/100 mol) e a relação C2 : C3 tendeu a reduzir
(4,3 para 3,2 mol/100 mol) quando a dose aumentou de 0 a 1600 mg/animal/
dia (YANG et al, 2010 a).
A suplementação em bovinos de corte com monensina ou mistura
de extratos de plantas (cinamaldeído, eugenol, capsaicina) nas doses de
(46,7 mg/kg MS e mistura de extratos composto por 266 mg/novilho/dia com
cinamaldeído (170 g/kg), eugenol (280 g/kg) e 133 mg/novilho/dia de óleo
de capsaicina, os autores não verificaram efeito das doses no pH ruminal
(média 5,8), concentrações de AGCC total e AGCC individual.
Ao avaliarem três doses de cinamaldeído em novilhas de corte, Yang
et al. (2010b) não observaram efeito na fermentação ruminal.
Com três doses de cinamaldeído, não foi observado efeito para pH
ruminal (média 6,2) e nas proporções de C2, C3 e C4, porém houve tendência em
aumentar a concentração de AGCC total de 85 para 106 mmol/L (NEWBOLD
et al., 2004).
Anassori et al. (2011) realizou três experimentos para avaliar o
efeito da suplementação do óleo de alho e monensina em ovinos machos
com os seguintes tratamento: controle negativo (sem aditivos), com óleo de
alho (75 g/kg MS), dieta com óleo de alho (500 mg/kg MS) experimento 1.
No experimento 2 as doses foram semelhantes as do experimento 1 com a
diferença de inclusão de óleo de alho nas doses de 100 g/kg da MS e 750 mg/
kg da MS respectivamente. No terceiro experimento quatro borregos foram
alimentados com dieta base de óleo de alho na dose de 75 g/kg da MS, 100 g/
kg da MS, 500 mg/kg da MS e 750 mg/ kg da MS.
Em todos os experimentos os autores não encontraram efeitos
para os valores de pH ruminal com média de (6,43; 6,28 e 6,68 para os
três experimentos, 1, 2 e 3 respectivamente), concentração de AGCC total
com média de 97.04, 95.18, 96,02 mmol/L, respectivamente. Estes autores
35
concluíram que óleo de alho em geral reduz C2 e aumenta a concentração de
C3, causando assim, redução na relação C2:C3 (ANASSORI et al., 2011).
Ao trabalharem com dietas contendo alto teor de amido para borregos,
foi observada redução marcante no pH ruminal e aumento na concentração
total de AGCC quando carvacrol ou cinamaldeído foi ofertado aos mesmos
(CHAVES et al., 2008a).
Para ovelhas em lactação com doses de (0, 50, 100 e 150 mg/kg de
concentrado) com mistura de (timol, eugenol, guaiacol, limoneno, e vanilina)
não foi observado alteração no pH ruminal com média de 6,6 e aumentou a
proporção molar de C3 de 19,6 para 24,9 mol/100mol. O aumento nas doses
destes óleos houve tendência em aumentar a concentração de AGCC total de
115,2 para 126,2 mM e, houve tendência em reduzir a proporção molar de C2
de 67,4 para 62,7 mol/100 mol sem afetar a proporção molar de C4 com média
de 9,8 mol/ 100 mol (GIANNENAS et al., 2011).
Malecky et al. (2009) não observaram diferenças no pH ruminal e
AGCC total em cabras em lactação tratadas com misturas de monoterpenos
nas doses de (0, 0.043 e 0.43 g/kg da matéria seca).
Aumento na concentração total de C3 foi observada por Wang et al.
(2009), porém não observaram mudanças na relação C2 : C3 e no pH ruminal
quando trabalhou com óleo essencial de orégano em ovelhas.
Ao suplementar cabras em lactação com óleos essenciais nas doses
de: 2mL de óleo de alho, 2 mL de cinamaldeído e 2 mL de óleo alho, Kholif et
al. (2012) não observou efeito para pH (média de 5,92). Porém, houve aumento
na concentração total de AGCC na proporção de C3 e butirato, redução na
concentração de acetato e na relação C2:C3.
Ao adicionar 2,2 mg/L de conteúdo ruminal de óleo de cade
(Juniperus oxycedrus) houve redução na relação C2:C3 em sistema in vitro de
fluxo contínuo (BUSQUET et al., 2005a).
Em extenso trabalho realizado com bovinos de corte, Cardozo et al.
(2005) encontraram redução na concentração total de AGCC, C2, butirato,
ácido graxo de cadeia ramificada, relação C2 : C3 e concentração de nitrogênio
amoniacal quando pH diminuiu de 7,0 para 5,5, porém houve aumento na
concentração de C3.
A adição de cinamaldeído não teve efeito (P = 0,68) no pH ruminal,
(P = 0,60) na concentração total de AGCC e na proporção molar de C2. Houve
tendência (P = 0,06) de interação para dia de amostragem e tratamento na
proporção molar de C3. Houve aumento (P = 0,02) na proporção molar de
butirato, o que não foi observado para isobutirato, valerato e isovalerato.
Houve interação (P = 0,04) tratamento x dia de amostragem para relação
C2 : C3 (FRASER et al., 2007).
Em extenso trabalho realizado por Araújo (2010) in vitro com
36
óleos essenciais de plantas nas dosagens de 75 µL e 150 µL/mL de líquido
ruminal em dietas de alto concentrado (80%) ou alta forragem (feno de Coast
cross) sobre os parâmetros de fermentação ruminal e digestibilidade dos
nutrientes. Observou-se que o óleo de Erva-baleeira não alterou os parâmetros
de fermentação ruminal. Houve redução na produção de gás para óleos
essenciais de aroeira frutos e aroeira folhas nas dosagens de 150 µL . Também
observou que os óleos essenciais de aroeira (frutos ou folhas) apresentaram
menor produção de CH4. Porém as concentrações de AGCC totais C2 não
foram afetadas pelos óleos aroeira folhas com aroeira frutos nas dosagens de
75 µL e 150 µL comparadas ao controle (sem aditivo ou óleo) na dieta de alto
concentrado (80%), já para o tratamento com alta forragem houve redução na
produção de gás e CH4. A concentração de C3 e a relação C2: C3 não foi alterada
pelos óleos de aroeira. Para o butirato, houve redução no tratamento com
150 µL de óleo essencial de aroeira folhas para dieta com alta forragem.
A concentração de C4 foi menor para aroeira folhas na dose de
150 µL quando comparada ao controle (sem aditivo). Em relação aos isoácidos
e valerato, somente o tratamento aroeira frutos 150 µL reduziu (P <0 ,05) a
concentração de isobutirato para alta forragem (ARAÚJO, 2010).
Já para a dieta com alto concentrado (80%) os tratamentos aroeira
folhas 150 µL, aroeira frutos 75 µL e 150 µL reduziram (P < 0,05) a produção
de gás. Comparando o tratamento controle e aroeira frutos 150 µL, observou-se
redução (P < 0,05) na produção de gás e não observou efeito na concentração
total de AGCC (ARAÚJO, 2010).
A concentração de C3 foi maior (P < 0,05) para os tratamentos aroeira
folhas 150 µL, aroeira frutos 150 µL e aroeira frutos 75 µL em relação ao
tratamento controle que segundo o autor esta resposta foi causada devido a
menor produção de gás para aroeira frutos 150 µL (ARAÚJO, 2010).
Em comparação a dieta controle, o óleo essencial de aroeira frutos
reduziu a produção de gás quando expressa por unidade de substrato degradado.
Houve redução nas concentrações dos isoácidos para os tratamentos com
150 µL de óleo essencial de aroeira frutos ou folhas.
Para os óleos de Capim cidreira (Cymbopogum citratus), Capim limão
(Cymbopogum flexuosus) e Citronela (Cymbopogum winterianus) na dieta
de alto volumoso houve redução na produção de gás para as duas dosagens
75 µL e 150 µL.
Houve redução na produção de gás (mL/g MO degradada) para
os óleos essenciais de Capim cidreira (Cymbopogum citratus), Capim
limão (Cymbopogum flexuosus) e Citronela (Cymbopogum winterianus)
na concentração de 150 µL. A produção de CH4 quando expressa em mL/g
MO degradada foi reduzida apenas para o Capim cidreira na concentração de
150 µL.
37
A concentração de AGCC total e C3 foram menores para os
tratamentos com Capim cidreira, Capim limão e Citronela na dose de 150 µL
e, a concentração de C2 foi reduzida apenas para Capim cidreira e Capim limão
na dose de 150 µL. Já para a dose de 75 µL para os três óleos (Capim cidreira
(Cymbopogum citratus), Capim limão (Cymbopogum flexuosus) e Citronela
(Cymbopogum winterianus) houve redução na concentração de C3 sem efeito
na concentração de C2 no tratamento com dieta de alto volumoso (ARAÚJO,
2010).
Para dieta de alto concentrado não foi observada diferença na
concentração total de AGCC, porém capim cidreira e capim limão aumentaram
(P < 0,05) a concentração de C2. Não houve efeito na concentração de C3
(ARAÚJO, 2010).
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41
CAPÍTULO III
QUALIDADE SENSORIAL DA CARNE
Angélica Simone Cravo Pereira1, Bruno Lapo Utembergue1, Romulo
Germano de Rezende1, Adrielle Matias Ferrinho1, Beatriz Mayumi Toda1,
Felipe Bispo Mendonça3, Maísa de Lourdes do Nascimento Furlan2
Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia – FMVZ-USP
Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos – FZEA-USP
3
Centro Universitário Anhanguera
1
2
RESUMO
À medida que ocorre o crescimento da renda da população, há o
aumento de consumo de carne no país. Neste sentido, torna-se importante
avaliar atributos de qualidade da carne. Uma ferramenta utilizada é a análise
sensorial, que se destaca pela diversidade de utilização. A análise sensorial
pode ser definida como uma disciplina científica utilizada para evocar, medir,
analisar e interpretar reações das características dos alimentos e materiais da
maneira como são percebidas pelos sentidos da visão, olfato, gosto, tato e
audição, e pode ser realizada através de três tipos de testes: discriminativos,
descritivos ou afetivos. Dentre as características avaliadas em análise sensorial,
destacam-se: sabor, aroma, textura e cor. O sabor é uma das características
decisivas na aceitação da carne, pois reúne tanto a percepção dos estímulos
químicos recebidos pelo olfato e paladar, como dos estímulos físicos recebidos
pela visão, audição e tato. O aroma da carne cozida é afetado por fatores, são
eles: o método de cozimento, possíveis tratamentos pelos quais a carne foi
submetida antes de ser processada tais como: adição de temperos, amaciamento
ou tenderização química ou mecânica. Para a textura são importantes os
atributos: a maciez, suculência e mastigabilidade. A cor da carne é considerada
como característica de qualidade mais importante para a aquisição ou rejeição
da carne pelo consumidor no momento da compra, sendo sempre associada à
vida de prateleira na gôndola. Portanto, a realização de análises sensoriais é
essencial para o bom desenvolvimento de produtos e obtenção de resultados
satisfatórios para o consumidor e para as empresas processadoras de carne.
Além disso, em pesquisas, com o uso da análise sensorial pode-se indicar qual a
aceitação do produto final e determinar características intrínsecas e extrínsecas
de produtos cárneos. As técnicas sensoriais destacam-se, portanto, por seu uso
variado, podendo ser utilizadas no controle de qualidade, desenvolvimento de
produtos e pesquisas.
42
INTRODUÇÃO
No Brasil, considerando-se a produção de carne bovina, suína e de
aves, o país se encontra como grande produtor mundial de proteína animal,
tendo o mercado interno o principal destino de sua produção. Em 2010, a
estimativa de produção foi de 24,5 milhões de toneladas de carne (bovina,
suína e aves) sendo 75% dessa produção consumida internamente (MAPA,
2013).
Seguindo a tendência da produção de proteína animal vem consigo o
consumo, neste ano, a população aumentou o consumo de carne per capita em
relação ao ano anterior, sendo, 37,4 kg de carne bovina, 43,9 kg para carnes de
aves e 14,1 kg de carne suína. (MAPA, 2013).
De acordo com ANUALPEC (2004), o aumento na competição
do mercado globalizado da carne tem levado alguns produtores e indústrias
transformadoras de produtos cárneos a desenvolver produtos de alta qualidade
nutricional, sanitária e sensorial, além de rastreáveis, para que estejam de acordo
com as condições ambientais, manejo e a abate dos animais. Sendo assim,
torna-se necessário o desenvolvimento e introdução de novas tecnologias na
criação do animal, no abate, processamento e distribuição do produto final.
Além disso, estratégias para avaliar a qualidade do produto final também se
tornam cada vez mais importante para a cadeia da carne.
Para a determinação do conceito de qualidade de carne envolvem
diversos fatores, como manejo e genética dentre outros desde a concepção do
animal até o seu preparo pelo consumidor (ANUALPEC, 2004).
Segundo Bernard et al. (2007) a qualidade sensorial da carne depende
de diversos fatores, como raça, genótipo, idade, alimentação peso ao abate e
também de fatores tecnológicos (condições de abate, tempo de maturação e
processo de cozimento).
A qualidade da carne está relacionada com as características
organolépticas, como cor, gordura, odor e sabor, firmeza e textura, maciez e
suculência (ANUALPEC, 2004).
Segundo Feijó (1999), um produto é considerado de qualidade
quando atende às necessidades dos consumidores, como os conceitos de valor
nutritivo, sanidade e características organolépticas (odor e sabor, suculência e
maciez). A qualidade da carne pode ser dividida em qualidade visual (quando
o consumidor observa no momento da compra, principalmente a cor da carne),
qualidade gustativa (que determinam se o consumidor comprará novamente
aquele produto, destacando para o atributo maciez), qualidade nutricional
(nutrientes que são considerados importantes para a saúde) e a segurança
(aspectos higiênico-sanitários e ausência de resíduos nocivos à saúde).
A qualidade é avaliada somente após o consumo do alimento.
Segundo Nassu et al. (2009), maciez e cor são atributos que podem
43
ser medidos por instrumentos, como texturômetros e colorímetros que
avaliam a “shear force” (força de cisalhamento) e os parâmetros L, a*, b*,
respectivamente. Porém, outros atributos como aroma e sabor, textura (maciez
e suculência) podem ser determinados somente com a análise sensorial, devido
à percepção humana ser mais completa, por meio de painel de provadores, pois
estes atributos não podem ser medidos instrumentalmente (Nassu et al., 2010).
Para definir a maciez da carne deve-se analisar a facilidade de
mastigá-la, composta por três sensações pelo consumidor: inicial (facilidade de
penetração e corte), secundária (resistência à ruptura ao longo da mastigação)
e final (sensação de resíduo após a mastigação) (Maturano, 2003). A maciez
da carne pode ser determinada por provadores (maciez sensorial), ou pode
ser quantificada com o uso de aparelhos específicos, quando trata de medidas
físicas da resistência da carne cozida, onde a carne é submetida à compressão
ou cisalhamento, quanto maior a força, menor a maciez no corte (Felício,
1999).
O sabor e o aroma devem ser discutidos juntos por se complementarem
no momento do consumo. Flavor (denominação do conjunto odor e sabor) é
a sensação final de uma combinação de estímulos olfativos e gustativos que
abrangem as demais características organolépticas (Osório & Sañudo, 2009).
Os compostos voláteis (da degradação dos lipídios) e as substâncias solúveis
em água podem ser alterados por meio de armazenamento e cozimento
(Calkins & Hodgen, 2007). A composição dos ácidos graxos determina
os compostos produzidos pela oxidação durante o cozimento, produzindo
aldeídos, principais componentes voláteis importantes para o aroma e sabor da
carne de determinadas espécies (Mottram, 1998; Wood et al., 2003).
A coloração do produto cárneo é por sua vez, um dos atributos de
maior importância para mercado consumidor. Carnes que apresentam a
coloração escura são associadas pelo consumidor como carne proveniente de
animais mais velhos e uma possível deterioração da mesma, levando à inibição
da compra e do consumo (Vaz & Restle, 2002; Brondani et al., 2006).
REVISÃO DE LITERATURA
ANÁLISE SENSORIAL
De acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas, a
ABNT, a análise sensorial pode ser definida como uma disciplina científica
utilizada para evocar, medir, analisar e interpretar reações das características
dos alimentos e materiais da maneira como são percebidas pelos sentidos da
visão, olfato, gosto, tato e audição (ABNT, 1993). Ainda, refere-se a técnicas
de medida, por meio da quantificação e interpretação das características dos
alimentos, que são percebidas por todos os sentidos pertencentes ao homem
44
(PMSP, 2008).
Segundo Nassu (2007), por se tratar de uma avaliação multidisciplinar,
a análise sensorial envolve ainda outras características inerentes a diferentes
disciplinas, como fisiologia, psicologia, estatística e ciência e tecnologia dos
alimentos.
As técnicas sensoriais destacam-se por seu uso variado, podendo ser
utilizadas no controle de qualidade, desenvolvimento de produtos e pesquisas
(Meilgaard et al., 1997).
A análise sensorial pode ser realizada com auxílio de três tipos de
testes: discriminativos, descritivos ou afetivos.
TESTES DISCRIMINATIVOS
Os testes sensoriais que utilizam os métodos discriminativos podem
ser usados para direcionar alguns objetivos práticos. Neste tipo de teste podem
ser detectadas diferenças ou similaridade entre as amostras, dependendo da
necessidade da pesquisa realizada, ou seja, é possível perguntar aos provadores
se, por exemplo, duas amostras apresentam alguma diferença, de modo a
excluir um determinado tratamento de um sistema de criação, ou ainda se
duas amostras apresentam similaridade sensorial, a fim de incluir uma nova
metodologia de armazenamento para diferentes produtos, com a finalidade de
deixá-los semelhantes (Meilgaard et al., 1997).
Os testes discriminativos mais comumente empregados são: triangular,
duo-trio, ordenação, comparação pareada, comparação múltipla, diferença do
controle e sequencial (Meilgaard et al., 1997; Zenebon et al., 2008).
TESTES DESCRITIVOS
Os testes descritivos possuem a capacidade de descrever quantitativa
ou qualitativamente as amostras de interesse, utilizando escala com intervalos
ou proporções. Estes métodos envolvem a utilização de um painel treinado
(grupo de pessoas treinadas para avaliar produtos de acordo com as
características desejadas) para detectar e descrever os aspectos sensoriais
qualitativos e quantitativos da amostra (Nassu, 2007).
Os testes descritivos mais comumente utilizados são: perfil de sabor, perfil
de textura e análise descritiva quantitativa. Nestes testes são verificados
características ou componentes sensoriais como aparência, odor e sabor,
textura manual, textura oral, sensações táteis e superficiais e sabor e gosto
(Meilgaard et al., 1997; Zenebon et al., 2008).
TESTES AFETIVOS
Os testes sensoriais afetivos são aqueles nos quais prevalece a opinião do
consumidor. Nesta modalidade de teste, uma série de amostras é apresentada
45
a um indivíduo, sem conhecimento prévio dos tipos de teste ou tratamentos,
e que se encaixa em um perfil de um potencial consumidor ou consumidor já
estabelecido para o produto em teste. É a forma mais simples e usual de medir
a preferência do consumidor por algum produto determinado.
Em testes afetivos objetiva-se avaliar a resposta pessoal (preferência e/
ou aceitação) pelos clientes atuais ou potenciais de um produto, uma ideia de
produto ou características de um produto específico. As razões que levam à
realização dos testes afetivos podem ser: manutenção de um produto no mercado,
melhoramento ou otimização de um produto já existente, desenvolvimento de
novos produtos, avaliação de potencial de mercado, revisão da categoria do
produto e suporte para área de marketing (Meilgaard et al., 1997).
De maneira geral, os testes afetivos podem ser classificados em duas
diferentes categorias: teste de preferência ou escolha e teste de aceitação.
Os testes afetivos mais comumente utilizados são: de preferência, de
aceitação (podendo ser realizado por escala hedônica ou do produto ideal) e teste
de intenção (realizado para avaliar a intenção de compra sobre determinados
produtos) (Meilgaard et al., 1997; Zenebon et al., 2008).
CARACTERÍSTICAS AVALIADAS
AROMA E SABOR
O odor é produto da passagem de substâncias voláteis passam pelas
estruturas nasais e são percebidas por sistema olfativo. O aroma é caracterizado
quando o odor dessas substâncias voláteis aspiradas de forma voluntária ou
não, é oriunda dos alimentos, já as fragrâncias é o odor de um perfume ou
cosmético.
Sabor como um atributo de alimentos bebidas, e condimentos tem
sido definido (Amerine et al., 1965) como a soma das percepções resultantes
da estimulação das extremidades sensoriais que são agrupados na entrada do
alimentar e vias respiratórias. Porém, para fins de análise sensorial prático,
os autores preferem seguir Caul (1957) e restringir o termo às impressões
percebidas por meio dos sentidos químicos de um produto na boca. Definido
desta maneira, o sabor inclui:
• Os compostos aromáticos, ou seja, percepções olfativas causadas por

substâncias voláteis libertados a partir de um produto na boca através
das narinas posteriores.
• Os gostos, ou seja, percepções gustativas (salgado, doce, azedo,
amargo) causadas por substâncias solúveis na boca.
46
• Os fatores de sentimento químicos, que estimulam terminações
nervosas nas membranas suaves das cavidades bucal e nasal
(adstringência, o calor de especiarias, de refrigeração, mordida, sabor
metálico, sabor umami).
O sabor é um dos atributos decisivos na aceitação da carne.
A impressão deixada pelo sabor reúne tanto a percepção dos estímulos
químicos recebidos pelo olfato e paladar, como dos estímulos físicos recebidos
pela visão, audição e tato. Northcutt (1997) relatou que vários compostos,
como aminoácidos, ácidos graxos e nucleotídeos contribuem para a formação
do gosto e do odor da carne cozida.
A textura tem raízes físicas e o sabor tem raízes químicas (Szczezniak,
1998). Segundo Ferreira (2000), o sabor é uma experiência mista, porém, unitária
de sensações olfativas, gustativas e táteis percebidas durante a degustação.
O sabor é influenciado pelos efeitos táteis, térmicos ou sinestésicos.
A carne crua apresenta um aroma mais leve que a carne quando
cozida, aroma este devido á presença do ácido lático. Existem variações no
aroma da carne crua que estão relacionados ao sexo, idade e espécie do animal
em questão. O aroma da carne cozida é afetado por fatores além daqueles que
afetam a carne crua. São eles o método de cozimento e os possíveis tratamentos
aos quais a carne foi submetida antes de ser processada tais como: adição de
temperos, amaciamento ou tenderização química (Meilgaard et al., 1997).
De acordo com estudo realizado por Yang e Jiang (2005), as aves que
atingem a maturidade sexual apresentam um sabor diferenciado em sua carne,
e por esse motivo, a carne de aves abatidas com mais de 75 dias é considerada
mais saborosa por alguns consumidores.
Os maiores precursores do sabor da carne podem ser divididos
em duas categorias: os compostos solúveis em água e a fração lipídica.
Os compostos solúveis em água são tiamina, glicogênio, nucleotídeos,
açucares livres, aminoácidos e aminas (Mottram, 1998). Existem três principais
interações entre gordura e sabor. Primeiramente, a gordura é capaz de absorver
compostos de sabor hidrofóbicos, tanto os presentes em animal vivo como
os formados durante o cozimento. Em segundo, a gordura é precursora de
um grande número de compostos responsáveis pelo sabor, tais como aldeído,
cetonas, ácidos graxos, alcoóis secundários, que podem contribuir para a
formação de aromas e sabores, tanto os desejáveis como os indesejáveis
(Goutefongea & Dumont, 1990). Segundo Mottram (1998), o aquecimento
é capaz de produzir aromas e sabores em carnes muito distintos daqueles
existentes na carne crua. De acordo com o autor, durante esse processo, ocorre
uma série de reações termicamente induzidas entre os compostos não voláteis
da carne e o tecido adiposo, resultando num grande número de produtos.
47
Segundo Mottram (1998), os precursores do sabor e aroma da carne
são divididos em componentes solúveis em água (açúcares livres, nucleotídeos
ligados aos açúcares, aminoácidos livres, peptídeos e outros compostos
nitrogenados) e os lipídios. As principais reações que ocorrem durante o
cozimento, resultando em aromas voláteis são as envolvidas na reação de
Maillard entre aminoácidos, açúcares redutores e a degradação térmica de
lipídios. O sabor e aroma de assado nos alimentos são usualmente associados
à presença de compostos heterocíclicos, como pirazinas, tiazoles e oxazoles.
Esses compostos aumentam com a severidade do tratamento térmico conferido
à carne, podendo alterar o sabor e aroma.
Noble (1996) informou que a interação entre sabor e aroma de um
alimento na avaliação sensorial não pode ser removida nem com o painel
rigorosamente treinado. Cada membro do painel sensorial avalia o alimento de
forma diferente, em função da atenção seletiva dada aos diferentes atributos,
preferências individuais e variações na sensibilidade individual. Isso explica,
em parte, o alto coeficiente de variação observado para sabor e aroma das
amostras avaliadas neste experimento.
A influência dos ácidos graxos no sabor da carne foi estudada por
Jenschke et al. (2008), os quais verificaram que ao aumentar a porcentagem de
C18:2 n-6, o sabor desagradável diminuía, enquanto ao elevar a concentração
de C18:2 cis 9 - trans 11 e C20:1 n-9, o sabor desagradável tornava-se mais
evidente. Entretanto, da Costa (2009) não notou aumento da concentração
destes ácidos e observou alterações no sabor e aroma da carne.
Gibb et al. (2004) avaliaram os efeitos da inclusão de sementes de
girassol ricas em ácido linoléico ou oléico, na proporção de 10,8% e 14%
MS da dieta, sobre a palatabilidade do músculo Longissimus de bovinos
alimentados com rolão de milho ou cevada. Os autores concluíram que a
adição das sementes de girassol não alterou as propriedades organolépticas da
carne dos animais alimentados com cevada, enquanto que nas dietas à base de
rolão de milho, a adição de sementes ricas em ácido oléico melhorou a maciez
e suculência da carne.
Em relação ao uso de caroço de algodão integral e características
organolépticas da carne, Medeiros et al. (2003) avaliaram o músculo
Longissimus de bovinos mestiços de diferentes grupos genéticos recebendo
dietas contendo ou não caroço de algodão, na proporção de 9,5% da MS e
não observaram diferença significativa em relação ao sabor da carne. Shibuya
(2004) utilizou painel não treinado e também não encontrou diferença entre
as dietas, quanto ao sabor e a aceitação global do o músculo Longissimus
(maturado por sete dias) de novilhos mestiços alimentados com dietas contendo
gordura protegida ou caroço de algodão. Também, Trischitta et al. (2008)
correlacionaram o “sabor estranho” da carne com a toxicidade do gossipol,
48
que gera uma sobrecarga metabólica no fígado, alterando as características
organolépticas da carne. Da Costa (2009) relatou alterações no sabor e aroma
da carne de novilhos Nelore alimentados com 34% de caroço de algodão
durante 94 de confinamento.
Sanders et al. (1997) avaliaram a preferência dos consumidores pela
carne de bovinos suplementados com vitamina E concluíram que 91% dos
consumidores preferiam a carne de bovinos suplementados, quando comparado
a carne de animais do grupo controle. Isso se deveu ao fato de a vitamina E
promover melhor estabilidade na coloração da carne, fato que proporciono
uma maior aceitabilidade pelos provadores.
Com relação ao aroma, Sarraga et al. (2007), em estudo realizado com
suínos alimentados com três dietas diferentes (controle, 50ppm de α-tocoferol e
200ppm de α-tocoferol) observaram que a alta dosagem de vitamina E resultou
em aroma mais suave após armazenagem, indicando a atuação do α-tocoferol
sobre a redução da oxidação dos lipídios. Dal Bosco et al. (2004), em estudo
com coelhos suplementados com diferentes doses de vitamina E (50mg/kg
e 200mg/kg de acetato de α-tocoferol), observaram que a carne de animais
suplementados com vitamina E possui maior maciez e melhor aceitabilidade
geral, quando comparado ao tratamento controle.
Outros métodos utilizados para aumentar o período de conservação
das carnes podem alterar a aceitação sensorial da carne. Park et al. (2010),
avaliaram sensorialmente hambúrgueres embalados a vácuo e irradiados com
doses de 0, 5, 10, 15 e 20 kGy para uma estocagem acelerada a 30°C por
10 dias. Não foi observada diferença para cor, mastigabilidade, sabor, para as
amostras irradiadas com raios gama para uma dose de 10,0 kGy e a qualidade
global para a dose de 5kGy.
De forma similar, Alves (2008) avaliou paleta e pernil de cordeiro
irradiados com doses de 1,0,3,0 e 5,0 kGy e armazenados a 2°C por 30 dias e
não relataram diferenças entre as amostras irradiadas e não irradiadas, para os
atributos de aroma, sabor, cor e impressão global.
TEXTURA
Segundo Dransfield et al. (1994) a textura dos alimentos é uma
característica sensorial que possui os atributos primários: maciez, coesividade,
viscosidade e elasticidade; secundários, como: gomosidade, mastigabilidade,
suculência, fraturabilidade e adesividade; e residuais como: velocidade de
quebra, absorção de umidade e sensação de frio na boca.
Os atributos mais importantes para a textura da carne são: a maciez,
suculência e mastigabilidade (Shimokomaki, 1973).
49
MACIEZ
Segundo Seuss & Honikel (1989) a maciez é talvez o fator mais
importante para o consumidor, para julgar a qualidade da carne. Os fatores que
podem afetar a maciez da carne apresentam duas origens:
• Fatores ante-mortem: idade, sexo, nutrição, exercício, estresse
antes do abate, presença de tecido conjuntivo, espessura e comprimento do
sarcômero;
• Fatores post-mortem: estimulação elétrica, rigor-mortis, resfriamento
da carcaça, maturação, método de temperatura de cozimento e pH final.
A maciez da carne é provavelmente a característica mais estudada
quando a preocupação é o consumidor. O segundo atributo de importância
parece ser a suculência (Chambers & Bowers, 1993). O consumidor utiliza os
atributos de textura para determinar a qualidade e a aceitabilidade da carne, e
a melhor qualidade é expressa em maior maciez e maior suculência (Borges
et al., 2006).
Maciez pode ser atribuída à percepção sensorial (paladar) que o
consumidor tem da carne, como: resistência à língua, à pressão do dente,
aderência e resíduo pós mastigatório, ou seja, uma variedade de fatores
fortemente subjetivos (Belcher et al., 2007; Muchenje et al., 2009).
A impressão geral da maciez para o paladar se deve, primeiramente,
a facilidade de penetração da carne pelos dentes. Em segundo, a facilidade
com a qual a carne se fragmenta e, em terceiro, a quantidade de resíduo que
permanece após a mastigação (Price & Schweigert, 1971).
A maciez da carne pode ser medida por meio subjetivo ou objetivo.
O método subjetivo se utiliza de painel sensorial em que um grupo de pessoas
treinadas classifica a carne em relação à maciez após ter provado as amostras.
O método objetivo utiliza equipamento, como o texturômetro, que mede a
força necessária para o cisalhamento de uma seção transversal de carne e,
quanto maior a força dispensada, menor é a maciez apresentada pelo corte de
carne (Alves et al., 2005; Ramos & Gomide, 2007).
Pesquisas tem demonstrado que existem correlações de média a
alta entre os resultados da mensuração física e da avaliação sensorial desse
atributo, ou seja, uma carne considerada macia com base, por exemplo, na
forca de cisalhamento, tem grande probabilidade de ser considerada macia por
provadores treinados (Felício, 1999).
A maturação consiste no amaciamento progressivo da carne fresca
embalada a vácuo e mantida em refrigeração, Durante este período, as enzimas
proteolíticas do músculo, notadamente as calpaínas, enzimas dependentes
50
de cálcio, agem produzindo degradação parcial da integridade estrutural do
sarcômero (Cardoso et al., 2012).
O processo de maturar a carne afeta diretamente a força de
cisalhamento e melhora a maciez da carne ao corte sendo então uma alternativa
eficiente para a resolução das diferenças individuais na maciez e entre grupos
genéticos e idades dos animais, promovendo um produto mais homogêneo
para o consumidor e aumentando seu valor no mercado (Monsón et al., 2004).
De acordo com Smith (2001), as carcaças de animais bem acabados,
com cobertura de gordura adequada e com bom grau de marmorização, tendem
a apresentar carne mais macia quando avaliadas por técnicas laboratoriais ou
painéis de degustação. O efeito da gordura de marmorização na maciez seria
em função da diminuição da densidade da carne, com a menor tensão entre as
camadas de tecido conjuntivo, propiciando maior “lubrificação” da proteína
pelos lipídios e pela capacidade da gordura provocar maior salivação.
A raça está altamente correlacionada com a maciez de carne
(Alves et al.,2005;Muchenje et al., 2008). Historicamente, a carne dos zebuínos
(Bos indicus) era identificada como dura, porque esses animais eram criados em
pasto e abatidos mais velhos, se comparados com as raças precoces de bovinos
americanos ou europeus. A menor maciez da carne dos zebuínos também era
justificada pela alta correlação positiva entre a idade de abate dos animais
e o número de ligações cruzadas termoestáveis do colágeno dos músculos,
favorecendo a dureza da carne, e ainda pela menor deposição de gordura na
carcaça e ao fato de não apresentar gordura intramuscular (marmorização),
o que favorecia o resfriamento mais rápido das massas musculares, provocava
o encurtamento dos sarcômeros (unidades contrácteis dos músculos) e,
consequentemente, o endurecimento da carne.
Wheeler et al. (1990) e Whipple et al. (1990) demonstraram que outro
fator estaria relacionado às diferenças entre a maciez da carne de Bos taurus
e Bos indicus. Estes autores observaram que animais zebuínos apresentam
concentrações de calpastatina no músculo superiores aos taurinos. A calpastatina
é o inibidor da ação da calpaína durante o processo de proteólise post mortem.
Foi observada estreita relação entre este inibidor com a menor maciez da
carne. Koohmaraie (1992) e Koohmaraie & Geesink (2006) atribuíram 15%
da variabilidade na maciez da carne bovina às diferenças em marmorização e
colágeno, e a maior parte dos 85% restantes às variações nas alterações post
mortem, ou seja, no processo enzimático que leva ao amaciamento da carne,
conhecido como maturação.
A força de cisalhamento é utilizada para avaliar a maciez da carne.
Uma força maior para o cisalhamento indica maior dureza da carne. Durante
o aquecimento até 50-60ºC ocorre um aumento da força de cisalhamento.
Em temperatura de 65ºC ocorre uma queda brusca desta força, que aumenta
51
novamente até chegar aos 80ºC, para em seguida diminuir novamente.
Esta curva da força do cisalhamento durante o aquecimento pode variar
conforme a idade do animal.
Wheeler et al. (1994) relatam que novilhos de 18 meses apresentam
curvas diferentes de novilhos de 6 meses, principalmente devido a presença de
enlaces transversais termoestáveis de colágeno.
Embora os estudos a respeito dos efeitos do tempo e da temperatura
de cocção na maciez da carne sejam um tanto quanto contraditórios (Bouton &
Harrys, 1972, Bailey, 1985), Visser et al. (1960) e Lawrie (1966) concluíram
que a cocção atua na estrutura da carne, convertendo o tecido conjuntivo, mais
especificamente o colágeno, em gelatina solúvel, enquanto que o seu aumento
promove a coagulação das proteínas miofibrilares, favorecendo o endurecimento
da carne. Temperaturas entre 57 - 60°C favorecem a solubilização do colágeno,
sem ocasionar a coagulação das proteínas das miofibrilas.
Paul et al. (1973) e Penfield & Meyer (1975) demonstraram que o
grau de penetração do calor nas fibras musculares resulta em transformações
significativas na estrutura proteica da carne. Assim, a partir das observações
feitas, os autores concluíram que baixas temperaturas de cocção permitem um
maior período de cozimento da carne, enquanto que elevadas temperaturas
exigem tempos de cocção menores.
Souza (2008) ao comparar os efeitos da temperatura de cocção na
força de cisalhamento medida por meio de texturômetro em Longissimus
verificou diferença na maciez de bifes assados em temperaturas de 71 e 74°C.
Com base nestes resultados, pôde-se observar que uma pequena variação na
temperatura já é suficiente pra causar alterações na maciez da carne.
SUCULÊNCIA
A capacidade de retenção de água (CRA)tem importante papel sob
o ponto de vista sensorial, é um parâmetro bio-físico-químico que se poderia
definir como o maior ou menor nível de fixação de água de composição do
músculo nas cadeias de actino-miosina,sendo a característica determinante
da suculência. A suculência da carne pode apresentar-se em duas formas de
sensação: inicialmente de umidade (mastigação, pela rápida liberação de suco)
e a causada pela liberação do soro e pelo efeito estimulante da gordura sobre
o fluxo salivar. Esta última é responsável pela sensação final de secura nas
carnes de animais jovens sem ou com pouca gordura. A carne de boa qualidade
é mais suculenta devido, em parte, ao conteúdo de gordura intramuscular.
A quantidade de gordura intramuscular da carne é dos fatores determinantes
da suculência. Logo, conclui-se que esta sensação depende tanto da qualidade,
como da quantidade do tecido adiposo e da CRA (Sañudo, 1992).
A gordura intermuscular atua como uma barreira contra a perda do
52
suco muscular durante o cozimento, aumentando, portanto, a retenção de
água pela carne e aumento da suculência. A gordura intramuscular aumenta
a sensação de suculência na carne. A maturação da carne a 0ºC por 14 a 21
dias também aumenta a suculência da carne devido ao aumento da capacidade
de retenção de água. O processo de maturação apresenta influência nas
propriedades organolépticas da carne, em especial na sua maciez e odor,
influindo significativamente em sua palatabilidade (Pardi et al., 2001).
A suculência da carne depende também de perdas durante o cozimento.
A utilização dos métodos apropriados de cozimento, como cozimento lento e/
ou com calor úmido, pode aumentar a suculência. O cozimento além da medida
pode ressecar a carne. A melhor maneira de incrementar a suculência da carne
é aprender o melhor método de cozimento. Temperaturas de 80ºC produzem
maiores perdas no cozimento que temperaturas ao redor de 60ºC.
A retenção de água e o conteúdo de gordura determinam a suculência.
A marmorização e a gordura ao redor das bordas ajudam a manter a umidade.
As perdas hídricas resultam da evaporação e exsudação.
Segundo Kauffman & Marsh (1994), a quantidade de gordura
intramuscular aumenta com a idade, estando positivamente correlacionada
com o teor de gordura na carcaça.
A gordura subcutânea (de cobertura) tem função protetora, evitando as perdas
e melhorando a maciez da carne (Sañudo et al., 2000).
A velocidade de queda do pH também está relacionada à alteração da
qualidade da carne. A rápida acidificação causa a desnaturação das proteínas
musculares, diminuindo sua capacidade de retenção de água (Lawrie, 2005).
Por outro lado, o efeito do sexo do animal, é discutível. Touralle
(1991) e Gularte et al. (2000) verificaram que a carne ovina das fêmeas é mais
macia que a dos machos quando o animal tem a mesma idade.Porém, Sañudo
(1991), em pesquisa com animais jovens, não encontrou diferença na maciez
da carne de machos e fêmeas.
MASTIGABILIDADE
A mastigabilidade é um atributo secundário da textura que é avaliado
pelo número de mastigadas necessário para deixar a carne em condições de
deglutição e apresenta alta correlação positiva com a maciez (Roça, 2000).
Segundo Sá et al. (2007), a carne da carcaça de ovinos que sem
resfriamento (in natura) mostrou-se mais macia e de melhor mastigabilidade,
sendo considerada mais fácil de deglutir do que a carne das carcaças resfriadas
e congeladas que não diferiram entre si. Segundo Roça (1993) as condições de
resfriamento e temperatura de armazenamento das carcaças de animais recémabatidos podem determinar alterações significativas na velocidade das reações
químicas post mortem e, consequentemente, nas características sensoriais da
carne.
53
COR
Dentre os atributos sensoriais existentes, a cor é a de mais fácil
percepção, além de ser o único atributo que o consumidor consegue avaliar
antes de comprar o produto, ou seja, é o primeiro critério utilizado pelo
consumidor no momento da compra (Muchenje et al., 2009).
Um dos principais fatores que influenciam a cor da carne é a
mioglobina (Mb), pigmento intrínseco do músculo e que depende de inúmeros
fatores, como espécie, idade do animal, localização anatômica do músculo e
sistemas de alimentação. Outras variáveis como condições pré-abate, estado de
oxigenação e oxidação do músculo também interferem na coloração final da
carne (Abril et al., 2001).
Segundo Lawrie (2005), carnes de coloração vermelho-escura ou
amarronzada são indicativas para os consumidores de carnes deterioradas ou
oriundas de animais velhos. Carnes de coloração claramente anormal, como
esverdeada, são de fato indicativas de deterioração microbiana.
Ainda, a cor da carne está intimamente relacionada ao pH final. Após
o abate, o glicogênio do músculo é transformado em ácido lático, sob ação de
várias enzimas, levando à queda do pH. Esse processo chama-se glicogenólise
(Souza, 2006). A velocidade de queda do pH, bem como o pH final da carne
após 24 horas, é muito variável. A queda do pH é mais rápida nos suínos,
intermediária nos ovinos e mais lenta nos bovinos. Para bovinos, normalmente
a glicólise se desenvolve lentamente; o pH inicial (0 hora) em torno de 7,0 cai
para 6,4-6,8 apos 5 horas e para 5,5 - 5,9 apos 24 horas (Roça, 2001).
A reserva de glicogênio muscular pode ser parcial ou totalmente
consumida durante o pré-abate, principalmente devido à fatores estressantes,
como transporte, manejo e mistura de lotes. Consequentemente, há uma
diferença no estabelecimento do rigor mortis, que ocorre logo na primeira
hora, mesmo antes da carcaça ser encaminhada para a câmara fria, devido
à falta de reserva energética para sustentar o metabolismo anaeróbio e
produzir ácido lático que possibilite a queda de pH para 5,5 nas primeiras
24 horas post mortem. Desta maneira, a carne resultante terá um pH acima de
5,5, proporcionando uma alteração na capacidade de retenção de água e da
coloração, dando origem à carne DFD (“dark, firm and dried”) (Felício, 1997).
Quando há uma decomposição acelerada do glicogênio muscular, o pH
tende a baixar rapidamente, geralmente inferior a 5,8, enquanto a temperatura
do músculo ainda está próximo do estado fisiológico (>38ºC), acarretando um
processo de desnaturação proteica e comprometendo as propriedades da carne,
este é o principal problema nas indústrias de carne suína, conhecido como PSE
(Pale, Soft, Exudative), que proporciona uma carne com baixa capacidade de
retenção de água, textura flácida e cor pálida (D’Souza et al., 1998) .
Carnes com pH entre 5,8 e 6,0 tendem a apresentar melhor estabilidade
54
da cor durante a preparação de cortes e bifes nos locais de comercialização, se
comparadas a carnes com pH fora dessa faixa (Powell et al., 1996).
A cor da carne pode ser medida por vários métodos dentre os quais, o
uso de colorímetro. Existem algumas escalas para se medir cor, porém o método
de espaço L* a* b* é o mais utilizado, também conhecido como CIELAB, foi
desenvolvido pelo CIE em 1976 e é muito utilizado em todas as áreas onde a
mensuração de cor é necessária. Neste espaço, L* indica luminosidade e a* e
b* são as coordenadas de cromaticidade, nas quais o eixo –a*-----+a* vai de
verde a vermelho, e –b*-----+b * vai de azul a amarelo. Em cada uma dessas
direções (eixos a e b), quando se caminha para as extremidades tem-se maior
saturação da cor (CIE, 1986).
Wood & Enser (1997) relataram que a vitamina E é o principal
antioxidante solúvel que atua nos tecidos animais post mortem, atrasando a
deterioração oxidativa da carne. A vitamina E pode ser armazenada em todos os
tecidos do corpo e tem maior volume de armazenamento no fígado (Maynard
et al., 1979), já Machlin, (1984), incluiu os tecidos muscular e adiposo como
principais depósitos desta vitamina, baseado na massa e na capacidade destes
tecidos em armazenar vitaminas.
A oxidação lipídica e o desenvolvimento da cor nas carnes de
ruminantes são influenciados tanto pela composição de ácidos graxos como pela
concentração de antioxidantes nos tecidos, a exemplo da vitamina E (Scollan
et al., 2001). Ao comparar animais terminados a pasto e animais confinados
com rações a base de grãos, Warren et al. (2002) verificaram que a carne oriunda
dos animais alimentados a pasto apresentou uma coloração vermelha brilhante,
diferentemente da carne dos animais confinados. Como a concentração
total de ácidos graxos insaturados na carne (que poderiam influenciar na
oxidação da carne) foi semelhante para os dois grupos (confinados ou não),
concluiu-se que os antioxidantes presentes no pasto promoveram níveis
mais elevados de vitamina E nos tecidos desses animais, consequentemente
causando menor oxidação lipídica e, portanto, com maior conservação da cor
vermelha brilhante da carne, sendo, desta forma, mais atrativa do ponto de
vista comercial. Estes resultados corroboram com Sañudo et al. (1996) que
observaram que o músculo de animais terminados a pasto é mais exigido e,
consequentemente, apresentam maior quantidade de mioglobina, aumentando
a proporção de fibras vermelhas entre as fibras brancas, prevalecendo a
coloração vermelho brilhante.
Entretanto, de acordo com Priolo et al. (2001), bovinos terminados
em pastagens apresentam coloração de carne geralmente mais escura que
animais terminados em confinamento.
De acordo com estudos de Brondani et al. (2006), avaliando diferentes
níveis de energia na dieta de bovinos Aberdeen Angus e Hereford, verificou-se
55
que o nível energético da dieta influenciou a cor da carne apenas nos animais
Aberdeen Angus, que receberam o menor nível de energia e apresentaram
carne com melhor coloração (vermelho viva). Em animais Hereford, não foi
observada diferença entre os níveis de energia testados.
Bonagurio et al. (2003) avaliaram a cor da carne de cordeiros
machos e fêmeas Santa Inês e de cordeiros machos e fêmeas Texel x Santa
Inês, observaram efeito do sexo na cor da carne, verificaram que a carne dos
cordeiros machos apresentou coloração mais vermelha e menos luminosa em
relação às fêmeas. Por outro lado, Gonçalves et al. (2004) não observaram
diferença para a cor da carne, em relação ao sexo dos animais.
Além da coloração da carne em si, o consumidor ainda avalia a
cor da gordura e a relaciona com a idade dos animais, de modo que, para o
consumidor, gordura com coloração branca é proveniente de animais jovens,
enquanto a gordura amarelada é associada a carne de animais de maior idade
(Briskey & Kauffman, 1971). Entretanto, essa coloração pode ser influenciada
pela quantidade de pigmentos carotenóides que se depositam na gordura, e que
podem ser oriundos dos diferentes tipos de terminação (Bressan et al., 2004).
Por outro lado, animais mais velhos apresentam gordura mais amarelada,
pois, com o aumento da idade, ocorre deficiência da enzima xantofila oxidase
(Lawrie, 2005).
CONSIDERAÇÕES
Um dos maiores desafios da indústria da carne é tornar seus produtos
competitivos no mercado. Porém, é necessário responder a algumas perguntas,
tais como, “quem é o consumidor que se pretende conquistar”? “O que quer
esse consumidor”?
Como objetivo de verificar possíveis influências nos diferentes
fatores produtivos ou tecnológicos sobre o produto final e sua aceitabilidade,
a análise sensorial pode ser utilizada para diferentes fins como, por exemplo,
a busca por um produto de melhor qualidade, procurando assim atender novos
mercados consumidores, ou para a determinação e criação de normas técnicas
ou referências, a fim de garantir a qualidade de todos os produtos envolvidos
no processamento dos alimentos e, consequentemente, no produto final, que
chegará ao consumidor.
Ainda, esta ferramenta pode ser utilizada pela indústria como forma
de buscar as características comerciais ideais do produto, atendendo às
exigências dos consumidores, desempenhando, portanto, um papel de destaque
no desenvolvimento ou melhoramento de novos produtos.
Portanto, a realização de análises sensoriais é essencial para o bom
desenvolvimento de produtos e obtenção de resultados satisfatórios para
o consumidor e para as empresas processadoras de carne. Além disso, em
56
pesquisas, com o uso da análise sensorial pode-se indicar qual a aceitação do
produto final e determinar características intrínsecas e extrínsecas de produtos
cárneos. As técnicas sensoriais destacam-se, portanto, por seu uso variado,
podendo ser utilizadas no controle de qualidade, desenvolvimento de produtos
e pesquisas.
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CAPÍTULO IV
USO DA GLUTAMINA NA NUTRIÇÃO DE SUÍNOS
Larissa José Parazzi1, Gisele Mouro Ravagnani2, Mariana Andrade
Torres2, Melissa de Lima Oliveira2, Diego Feitosa Leal2, Simone M. M. K.
Martins1; André Furugen César de Andrade2; Aníbal Sant’Anna Moretti1
Laboratório de Pesquisa em Suínos (FMVZ/USP)
Laboratório de Andrologia e Tecnologia de Embriões Suínos (FMVZ/USP)
1
2
RESUMO
O elevado nível de produtividade na suinocultura atual, dada a alta
precocidade dos animais, vem exigindo aportes nutricionais mais adequados
às diferentes fases da criação que confiram condição corporal e metabólica,
afeitas às linhagens hiperprolíficas, e consequente expressão do desempenho
produtivo e reprodutivo. Na inter-relação nutrição e reprodução de fêmeas
suínas, poucos estudos referem-se ao emprego de aminoácidos sintéticos nas
dietas de marrãs pós-púberes e primíparas nas fases de gestação e lactação.
A glutamina (Gln) é um aminoácido não essencial, mas em situações de estresse
e catabolismo intenso torna-se “essencial”, uma vez que participa ativamente
no metabolismo proteico. Por suas inúmeras funções e resultados encontrados
na literatura, Wu et al. (2011) acreditam que a glutamina deveria constar no
NRC, participando da formulação das dietas dos suínos. Estudos desenvolvidos
no Laboratório de Pesquisas em Suínos (LPS) com a suplementação de
L-glutamina e L- ácido glutâmico destacaram maior valor numérico de corpos
lúteos no 5º dia de gestação e maior número de células vivas embrionárias
e menor de mortas acompanhado da menor variabilidade. Nas primíparas,
valores numéricos superiores foram constatados na condição corporal (peso
e espessura de toucinho) no terço final da gestação, acompanhado da menor
variabilidade, que repercutiu em ganho de peso na lactação. Diferenças
numéricas também foram registradas particularmente quanto ao maior peso e
uniformidade dos fetos aos 70 dias da segunda gestação.
Diante dos achados descritos na literatura e os resultados encontrados
no LPS, pesquisas mais aprofundadas e inter-relacionadas com a reprodução
e a produtividade das fêmeas, no que diz respeito a condição corporal e
metabólica devem ser investigadas.
INTRODUÇÃO
Na inter-relação nutrição e reprodução de fêmeas suínas, poucos
estudos referem-se ao emprego de aminoácidos sintéticos nas dietas de
63
marrãs pós-púberes e primíparas nas fases de gestação e lactação. Apesar
de a glutamina ser considerada um aminoácido não essencial, é precursora
de vários aminoácidos essenciais que desempenham inúmeras funções
biológicas, tornando-se ainda, em situações de estresse e de catabolismo
intenso, em aminoácido essencial. Essa última condição, surge devido a
sua ativa participação no metabolismo protéico, e desta feita, influencia não
somente no período de lactação, mas na própria recuperação da fêmea após
o desmame. Há evidências, neste particular, de que fêmeas com grande perda
de peso na lactação, tendem a retardar a manifestação do cio pós-desmame,
aumentando o intervalo desmame-estro (MANSO, 2006). Além disso, a
glutamina é o α-aminoácido livre mais abundante no corpo dos mamíferos, e
grandes quantidades são extraídas pelo feto durante a prenhez e pela glândula
mamária durante a lactação (MANSO FILHO, et al., 2008). O objetivo do
artigo é oferecer algumas informações sobre a utilização da glutamina para
fêmeas suínas considerando os efeitos em marrãs e primíparas com reflexos
nos embriões, fetos e leitões. Alguns dados são apresentados de metodologias
experimentais desenvolvidas com essas classes de animais no Laboratório de
Pesquisa em Suinos.
PRODUTIVIDADE DA FÊMEA SUÍNA
Para a produção do maior número de leitões/porca/ano, deve-se
almejar na matriz, aliada a sua prolificidade, uma vida útil reprodutiva longa.
Nesta condição, diversos fatores influenciam na eficiência da vida reprodutiva
da fêmea, onde a multifatoriedade deve ser adequadamente investigada para
que possam ser diagnosticados, na convergência da interação dos fatores,
os aspectos que vão interferir diretamente na melhora da produtividade.
Assim sendo, os diferentes programas para o rebanho, sanitário, reprodutivo,
nutricional, manejo e outros se intercruzam na dinâmica do sistema de produção
para o aperfeiçoamento de sua eficiência produtiva e reprodutiva.
No manejo reprodutivo, como exemplo, a biotécnica da inseminação
artificial vem possibilitar a introdução de reprodutores de alto valor genético,
os quais influenciam no melhor controle da eficiência reprodutiva, havendo
a mais acurada detecção de falhas reprodutivas tanto de machos, quanto de
fêmeas (VIANNA et al., 2003), além de ser uma técnica fácil de ser realizada
por pessoal treinado.
Nesta linha de práticas de manejo, protocolos hormonais vêm sendo
utilizados nas metodologias experimentais com sucesso na sincronização
do estro à puberdade. Os estudos tem sido desenvolvidos com a aplicação
da gonadotrofina coriônica equina (eCG), seguido do hormônio luteinizante
(LH) suíno (Moretti et al., 2013). Aliada a essa prática, o acompanhamento da
ciclicidade e da condição corporal e metabólica da fêmea tem sido investigados,
64
com o objetivo de melhor preparar a marrã a ser incorporada ao plantel de
matrizes, possibilitando sua maior longevidade no plantel (CARBONE et al.,
2002; GAMA et al., 2002; LAGO et al., 2003; VIANNA et al., 2003; PINESE,
2005, ECKHARDT, 2009).
Considerando as linhagens hiperprolíficas atuais e o ciclo reprodutivo
curto, a atenção deve estar voltada para a manutenção de um estado de saúde
da fêmea que venha traduzir uma vida reprodutiva ideal. O preparo da
fêmea jovem, neste particular, para enfrentar a primeira lactação, ou seja, o
primeiro catabolismo tem sido um objetivo comum, principalmente voltado
aos programas nutricionais e aprofundamentos das necessidades destas fêmeas
atuais, pois, é conhecida a síndrome do segundo parto (Schenkel et al., 2010)
que reflete bem o complexo multifatoriado e que acaba levando a índices de
descarte de fêmeas elevado, justamente pela vida útil reprodutiva curta com
baixa eficiência relacionada ao seu potencial genético e produtividade na vida
reprodutiva.
USO DE AMINOÁCIDOS SINTÉTICOS (GLUTAMINA)
Considerando as novas linhagens de fêmeas híbridas hiperprolíficas,
ganha interesse particular os conhecimentos mais aprofundados sobre
metabolismo protéico, principalmente no tocante a conceituação de proteína
ideal e a introdução de aminoácidos sintéticos na formulação de dietas para
fêmeas suínas (KIM, et al., 2009). Paralelamente, muito há de ser investigado,
sobre as exigências das reprodutoras nas diferentes fases do ciclo reprodutivo,
a fim de se obter um melhor aproveitamento da proteína dietética ao menor
custo e menor produção de resíduos no meio ambiente (BRUMANO, 2008;
FIALHO et al., 2008).
Muito embora, existam estudos sobre as exigências de aminoácidos
na nutrição em suínos, envolvendo, lisina, metionina, treonina, triptofano e
em menor escala a arginina, valina e glutamina, poucas são as informações
específicas sobre os efeitos dos aminoácidos e a definição das exigências de
inclusão na dieta para cada fase do ciclo reprodutivo da matriz. Essas fases
merecem, no caso, atenção especial para que se estabeleçam metodologias
experimentais interativas em separado e associativas que possam responder
a curto, médio e longo prazo a ação específica dos aminoácidos no ciclo
reprodutivo dos animais.
Sendo um aminoácido não essencial, a glutamina é sintetizada
pelo organismo de acordo com sua necessidade, sendo precursor de outros
aminoácidos essenciais e possuindo inúmeras funções biológicas, que a
tornam essencial em condições catabólicas (MANSO, 2006). Além disso,
é o α-aminoácido livre mais abundante no corpo dos mamíferos, e, grandes
quantidades são extraídas pelo feto durante a prenhez e da glândula mamária
65
durante a lactação (MANSO FILHO, et al., 2008).
A glutamina é sintetizada primeiramente no músculo esquelético,
a partir de amônia e glutamato, produto de transaminação de aminoácidos
ramificados, como o α-cetoglutarato (WU, 2005), e nesse caso desempenha
papel importante na precocidade dos suínos híbridos em ganho de massa
muscular aliada a pouca reserva lipídica.
Fluidos fisiológicos, como o plasma, músculo esquelético, leite de
fêmeas suínas e fluído alantóide ovino, são abundantes em glutamina livre
(WU et al., 2006).
A glutamina regula as vias metabólicas vitais para a saúde,
crescimento, desenvolvimento, reprodução e a homeostase dos animais, além
de ser um precursor fundamental da síntese de diversas moléculas, sendo,
portanto necessária na produção animal (WU, 2010).
Possui algumas funções específicas como fonte de energia para
a síntese dos nucleotídeos e para as células de crescimento rápido, como
os enterócitos e as células do sistema imune, podendo ocorrer atrofia das
vilosidades intestinais e diminuição nas defesas do organismo, quando há
deficiência desse aminoácido (MANSO, 2006).
Entre outras funções da glutamina, destacam-se: o controle da
alcalinidade sanguínea e do volume de água nas células por ser transportada
pelo sódio; regulação da expressão de certos genes na biossíntese do DNA
e RNA; desenvolvimento muscular; fonte de energia sintetizada pelo fígado
em glucose; fonte de energia para os enterócitos, sintetizada em CO2, alanina,
prolina, lactato, citrulina e amônia; síntese de purinas e pirimidinas, importantes
na proliferação celular; participação da síntese de glutationa, amino açúcares
e da proteína muscular, ao mesmo tempo em que participa na inibição da
degradação da proteína muscular dependente da ubiquitina; participação na
formação da matriz celular, ajudando no crescimento e remodelagem dos
tecidos; participação da síntese de aminoácidos, como alanina, citrulina,
prolina e arginina no intestino delgado; participação da síntese de óxido nítrico
a partir da arginina em células endoteliais, controlando o fluxo sanguíneo e
a absorção de nutrientes; estimulação da secreção da insulina pelas células β
do pâncreas; modulação da ação da insulina no tecido adiposo e musculatura
esquelética através da detecção da glucosamina; estimulação do hormônio do
crescimento e participação na produção das citoquinas (WATFORD1, 2004
apud MANSO, 2006, p.33; WU, 2010).
No metabolismo, a glutamina sintetase e a glutaminase, são enzimas
responsáveis diretas pela síntese de glutamina a partir do glutamato e por sua
degradação em glutamato. A glutamina catalisa a hidrólise de glutamina em
WATFORD, M. Keep your brain happy. Lecture Notes, Rutgers University, News Brunswick.
USA, 81p., 2004.
I
66
glutamato e íon amônio. A glutamina sintetase (GS), por sua vez, é essencial
na regulação do metabolismo celular do nitrogênio, pois, catalisa a conversão
de glutamato em glutamina usando amônia como fonte de nitrogênio, sendo
necessária à vida de microorganismos, plantas e animais (FRANCISCO et al.,
2002).
No transporte de nitrogênio, aproximadamente 1/3 deste no plasma
está na forma de glutamina, sendo assim importante no metabolismo
(FRANCISCO et al., 2002), e desse modo tem ação nas células em crescimento
rápido, no caso, os enterócitos, linfócitos, pois, pode ser completamente
oxidada e formar CO2, ou convertida em vários metabólitos intermediários,
doando um grupo amina em diversas reações de transaminação, inclusive
síntese de nucleotídeos (purinas e pirimidinas) (FRANCISCO et al., 2002;
CURI2, 2000, apud FRANCISCO et al., 2002, p.83).
A glutamina é sintetizada diferentemente de acordo com o tipo de
tecido e metabolizada por vários órgãos, sendo os enterócitos os principais.
Os órgãos produtores de glutamina são os pulmões, fígado e os músculos
esqueléticos (NEWSHOLME3 et al., 1989 apud FRANCISCO et al., 2002,
p.83).
EFEITOS DA GLUTAMINA NA NUTRIÇÃO DA FÊMEA
REPRODUTORA
Alguns parâmetros relacionados ao padrão de desenvolvimento do
animal são considerados na seleção genética das fêmeas reprodutoras, os quais
caracterizam o paralelismo que deve existir entre desenvolvimento corporal e a
função reprodutiva, pois, na fêmea suína a maturidade corporal é atingida entre
o 2º e 3o partos, até este momento o animal está em desenvolvimento, tendo
que responder também aos requisitos das primeiras gestações.
Estudos clássicos (BELTRANENA4, 1992, apud PATTERSON,
2001) envolvendo o crescimento de marrãs e a relação com idade à puberdade,
evidenciaram efeito quadrático da relação ganho de peso no período pré-púbere
e idade a puberdade, sendo estabelecido um ganho de peso na faixa de 630 a
700 gramas da marrã associado à menor idade a maturidade sexual, havendo
os diferenciais de aumento da idade e a dependência da genética.
CURI, R. Glutamina: metabolismo e aplicações clínicas e no esporte. Rio de Janeiro: Sprint,
2000.
3
NEWSHOLME, E. A. et al. Glutamine metabolism in different tisseue its physiological
importance. In: Perspectives in Clinical Nutrition. KINNEY J.M. & BORUM P.R. (Eds.), Urban
and Schwarzenberg, Baltimore-Munich, 1989. P.71-97.
4
BELTRANENA, E. Nutrition and reproductive development in gilts. Ph.D. Thesis. University of
Alberta, Canada. p. 22-140.
2
67
As fases pré e pós-púbere estão relacionadas ao manejo do pool de
marrãs que serão incorporadas ao plantel de matrizes do sistema de produção,
tendo efeito na redução dos dias não produtivos e do intervalo entre partos
(MORETTI, et al 2013). Deste modo, deve-se melhorar a fertilidade no primeiro
parto, sendo dependente dos programas de manejo estabelecidos até a primeira
monta ou inseminação artificial, cujo objetivo é adequar o peso e a espessura
de toucinho dentro da linhagem híbrida (FOXCROFT and AHERNE5, 2001,
apud PATTERSON, 2001, p.01; PATTERSON et al 2001).
Nesta busca, estudos relacionam a puberdade com alguns fatores,
associando a maturidade sexual ao nível de gordura (GAUGHAN et al.,
1997), ganho de peso (BELTRANENA6, 1992, apud PATTERSON, 2001,
p.02), relação carne/gordura (KIRKWOOD and AHERNE, 1985), estado
metabólico (KENNEDY AND MITRA, 1963) e massa protéica (CIA et al.,
1999) peso, idade fisiológica, níveis de leptina, IGFI e número de ciclos estrais,
antes do primeiro serviço (PATTERSON et al., 2010). Portanto, informações
que relacionem a taxa de crescimento pré-púbere, ciclicidade pós-púbere e
condição do animal na idade a primeira monta ou inseminação artificial, com
o desempenho reprodutivo futuro precisam ser melhor identificados.
Nessa tônica investigatória o nível nutricional utilizado na fase pré-ovulátoria
do ciclo estral, prevendo-se efeitos na heterogeneidade do desenvolvimento
folicular e consequentemente dos oócitos e ainda dependentes dos efeitos na
concentração dos hormônios circulantes, como os de crescimento, leptina,
e ainda insulina e IGF-1, reforçam, principalmente estas duas últimas, a
importância dos elementos mediadores dos efeitos da nutrição sobre os ovários
(SILVA, 2010), que na cadeia de reações acabam estimulando a secreção de
LH e FSH.
A interferência da nutrição no ambiente uterino durante a fase
pré-ovulátoria pode alterar o tempo para alcançar o pico da progesterona,
caracterizando-se como fator crucial, que afeta a sincronia entre o útero e
o desenvolvimento embrionário, interferindo na sua viabilidade (JINDAL
et al., 1997). Os autores consideram, que a condição corporal durante a
fase de lactação também pode afetar o padrão de secreção da progesterona
e sobrevivência embrionária durante a gestação seguinte. Isto leva a advertir
que o controle nutricional mais apropriado para primíparas durante o início da
gestação evita perdas embrionárias excessivas.
FOXCROFT, G.R. and AHERNE, F.X. Rethinking management of the replacement gilt.
In: Advances in Pork Production. Banff Pork Seminar. Vol. 12, p. 197. University of Alberta,
Edmonton, Alberta, 2001.
6
BELTRANENA, E. Nutrition and reproductive development in gilts. Ph.D. Thesis. University of
Alberta, Canada. p. 22-140.
5
68
Portanto, o desenvolvimento uterino, a síntese de nutrientes, a falha
no reconhecimento da prenhez, a concorrência dos embriões, somado aos
fatores genéticos são itens que contribuem para a perda embrionária (GEISERT
e SCHMITT, 2002).
A fêmea suína por possuir maior perda pré-natal (até 50%), comparada
as outras espécies, possui um ambiente de qualidade intrauterino inferior
(BAZER et al., 2009), representado pela insuficiência das secreções uterinas
e nutrição inferior das mães em relação aos fetos (KIM et al., 2009). Embora
ovulem de 20 a 30 oócitos, apenas 9 a 15 leitões nascem (Town et al., 2005),
as maiores perdas embrionárias ocorrem durante os primeiros 30 dias de
gestação (Ford et al., 2002).
A glutamina, no caso, é importante nessa fase inicial da gestação,
por ser precursora na síntese dos nucleotídeos purina e pirimidina, essenciais
para a proliferação celular, que incluem as células embrionárias e trofloblastos,
(Wu, 1998). Tem, portanto, ação específica sobre fases críticas do ciclo
reprodutivo interferindo desse modo, na fertilidade da fêmea.
A composição da dieta durante a gestação pode trazer prejuízos
(SILVA, 2010) às nulíparas, pois, baixos níveis de proteína apresentam
concentrações reduzidas de aminoácidos básicos como arginina, lisina e
ornitina e de aminoácidos neutros como alanina, glutamina, glicina, prolina,
serina, taurina e treonina na placenta e no endométrio ao nível de 16% a 30%,
respectivamente. Assim, o crescimento fetal pode ser afetado, pois a falta
principalmente de aminoácidos da família da arginina, altera a angiogênese e o
crescimento da placenta e embrião (SILVA, 2010). Segundo Self et al., (2004)
durante a gestação, a placenta é importante para a síntese de glutamina e mesmo
sendo não essencial, em situações de estresse, doenças infecciosas e outras que
levam ao catabolismo intenso, como pode acontecer na lactação, pelo fato de
não ser produzida em quantidade suficiente, indica-se a suplementação nessa
fase para manter equilíbrio do nível protéico (MANSO, 2006). Argumentam,
Lobley et al. (2001), que em condições de alta degradação protéica, a glutamina
pode atuar como um regulador metabólico para aumentar a síntese de proteína
e reduzindo o catabolismo, nos casos de inflamação, lactação ou subnutrição.
MANSO (2006) acrescenta ainda, que durante o catabolismo os
níveis plasmáticos de glutamina tornam-se insuficientes para atender a
demanda, comprometendo o sistema imunológico para a maior mobilização
do nitrogênio muscular e manter assim a homeostase. Da mesma forma, a
perda excessiva de massa muscular na primeira lactação das primíparas, requer
níveis de suplementação de glutamina, dada sua importância nos processos
catabólicos, podendo ser denominada como aminoácido condicionalmente
essencial. A concentração de glutamina no sangue pode influenciar não só
durante a lactação como também na recuperação pós-desmame.
69
Há evidências de que fêmeas com grande perda de peso na lactação
tendem a retardar o cio pós-desmame, aumentando o intervalo desmameestro (MANSO, 2006), pois, estas mobilizam proteína e gordura corporal para
suportar o desenvolvimento fetal, produção de leite e crescimento da leitegada
(YANG et al., 2008).
KIM et al., (2009) e SILVA (2010), reforçam o fato de que na primeira
gestação, como a fêmea suína encontra-se ainda em fase de crescimento,
aliado aos requerimentos de sustentação para desenvolvimento dos embriões
e fetos, e ainda o desenvolvimento da glândula mamária, há necessidade
do oferecimento de um nível adequado nutricional, tanto qualitativo como
quantitativo. Na forma restrita, pode tornar-se um fator limitante para ingestão
de proteína, levando a influências no terço final da gestação, quando há um
desenvolvimento acelerado dos fetos e hipertrofia da glândula mamária no
preparo para a lactação.
As exigências de proteínas e/ou aminoácidos na gestação aumentam
gradualmente devido à retenção de nitrogênio dos fetos e ao desenvolvimento
da glândula mamária (OELKE, 2007), atendendo as exigências, principalmente
das fêmeas hiperprolíficas de alto desempenho reprodutivo.
Por outro lado, deve-se atentar para a dependência da ingestão de nutrientes
na fase lactacional, a qual, pode resultar em prejuízos na atividade reprodutiva
subsequente (Clowes et al., 2003), pois as perdas de massa muscular são mais
comuns, particularmente nas primíparas.
Neste particular, Manso (2006) encontrou melhor peso vivo de
primíparas no parto para a dieta com 2,5% de L-glutamina e aos 21 dias de
lactação para as dietas suplementadas com 2,5% de AminoGut® (L-Glutamina
e o L-Ácido Glutâmico). A autora relata influência da suplementação de
L-glutamina no aumento da espessura de toucinho no parto. Já em dietas com
1% de L-Glutamina e o L-Ácido Glutâmico suplementando no terço final da
gestação, não foram encontradas diferenças significativas na evolução dos
pesos corporais das matrizes (Tabela 3), apesar de haver sido constatada menor
variabilidade e maior peso no parto (Parazzi, 2013, comunicação pessoal).
A suplementação em fêmeas até os 70 dias da 2ª gestação, identificou peso maior
dos fetos (Tabela 5), acompanhado da menor variabilidade em comparação ao
grupo não suplementado (Parazzi, 2013, comunicação pessoal).
Wu et al. (2011) encontraram melhores resultados com a suplementação
de 1% da glutamina na dieta de primíparas durante a lactação e verificaram
que as concentrações no plasma foram superiores aos 20 dias, em relação ao
grupo controle, bem como a concentração no músculo esquelético aos 14 dias
de lactação. A concentração de glutamina no leite das fêmeas também foram
superiores em relação às fêmeas que não receberam a suplementação na dieta.
Os efeitos se manifestam principalmente nessas fases, havendo a necessidade
70
de avaliar a condição metabólica e corporal. Pois, Eckhardt (2009) e Eckhardt
et al., (2010) evidenciaram com a dieta de maior nível de energia para
primíparas no terço final da gestação, concentrações no sangue mais elevadas
de colesterol e suas frações, LDL, sugerindo o efeito indireto nos níveis
hormonais que mesmo observando perdas de peso na lactação na faixa dos
9 quilos, o estado metabólico conferiu condições para resposta positiva quanto
aos parâmetros reprodutivos analisados, não havendo diferença signigficativa
com o tratamento que empregou menor valor energético, considerando o
intervalo desmame-estro, tamanho da leitegada e características dos embriões
com 5 dias na 2ª gestação.
Por outro lado, em marrãs que receberam suplementação de 1%
de L-glutamina e L- ácido glutâmico no ciclo estral anterior a primeira
inseminação, na avaliação dos embriões aos 5 dias da gestação, foram
obsevados maior número de celulas vivas e menor de mortas (Tabela 2),
também acompanhado de menor variabilidade dessas características com
possível efeito da suplementação, principalmente pelo fato de a glutamina ter
ação em células de crescimento rápido, como também foi o efeito assinalado
no caso do desenvolvimento dos fetos pela ação da glutamina no terço inicial e
médio da gestação (Tabela 5) (Parazzi, 2013, comunicação pessoal).
Manso Filho et al. (2008), trabalhando com éguas nos estudos do
metabolismo da glutamina no músculo esquelético na fase de transição (final
de gestação e lactação), observaram perda de massa muscular no terço final
da gestação e durante a lactação. Essa perda é um indício de que a proteína do
músculo esquelético foi mobilizada no início da lactação, pressupondo que haja
fornecimento de precursores de aminoácidos para o leite e para a gliconeogênese
necessária para a síntese de lactose. A alta expressão de glutamina sintetase no
músculo esquelético juntamente com a redução da concentração de glutamina
no início da lactação suporta a afirmação da mobilização da massa protéica
das éguas em fase de lactação. Diminuições semelhantes na concentração de
glutamina circulante também foram relatadas em vacas leiteiras em lactação
(DOEPEL et al., 2006).
Por outro lado, porcas que apresentam perda de peso corporal médio
de 1,18 kg retornam ao estro em um período inferior a seis dias enquanto
as que perdem em média 8,19 kg levam mais de seis dias para retornarem a
ciclicidade (COTA et al., 2003).
Considerando o parâmetro intervalo desmame estro (IDE) que
é influenciado por diversos fatores: raça, ordem de parto, perda de peso da
fêmea duração da lactação, alojamento, interação social e o manejo nutricional
(FAHMY et al., 1979; VESSEUR, 1997), deve-se atentar para o fato de que
primíparas apresentam maiores IDE, e isto vem associado necessariamente à
condição corporal que a fêmea apresenta, que acaba tendo relação com todo o
71
evoluir do crescimento do animal desde o nascimento até as fases mais críticas
pós-púbere.
Por outro lado, porcas de ordem de parição maior que já estabilizaram
sua condição corporal, dada a maturidade alcançada, normalizam seu
padrão hormonal mais rapidamente, apresentando um IDE mais curto, e,
consequentemente um estro mais longo (FAHMY et al., 1979).
Segundo Ji et al. (2005), o ganho insuficiente de peso, durante a
gestação, implica em um baixo peso ao desmame e atraso no retorno ao cio
das fêmeas, por outro lado, um ganho excessivo de gordura corporal, diminui
o consumo voluntário de ração durante a lactação, afetando a produção de
leite da matriz. Há, portanto, muito que averiguar quando focamos nas fêmeas
hiperprolíficas sensíveis em estágios anteriores a maturidade corporal.
Kitt et al. (2004), estudaram o efeito da suplementação com 2,5 %
de glutamina, na dieta de primíparas durante a fase de lactação, e observaram
17% e 36% a mais nas concentrações plasmáticas de glutamina no 7° e no 21°
dia de lactação, respectivamente, quando comparados às fêmeas mantidas com
dieta controle. No entanto, Manso (2006) não observou diferença significativa
da glutamina suplementada (2,5% na dieta), sobre a concentração no plasma,
aos 30 dias antes do parto, no parto e aos 7 e 21 dias de lactação.
INTERFERÊNCIA DA GLUTAMINA NOS LEITÕES
Nos períodos mais críticos, tanto para a matriz como para os leitões, as
altas concentrações de glutamina podem aumentar a imunidade da leitegada e
manutenção das vilosidades e criptas do intestino. A importância da glutamina
nos períodos caracterizados como de estresse e catabolismo, fazem com que a
glutamina seja utilizada de forma mais rápida e emergencial (MANSO, 2006).
No desmame, os leitões podem apresentar situações de injúria
intestinal, com consequente perda de peso e queda no desempenho.
A glutamina é importante para manutenção do metabolismo, estrutura e função
intestinal dos leitões durante esta fase de desenvolvimento (FOX et al., 1988),
que por sua vez, poderia estar associado com a função da glutamina presente
em maiores concentrações no leite, pois segundo Yoo et al. (1997), tem papel
relevante no desenvolvimento e crescimento dos leitões jovens.
Acresce-se que a glândula mamária possui altos níveis de utilização de
glutamina, sendo secretado no leite como aminoácido livre (MANSO, 2006),
ou seja, pronto para ser absorvido. A extração de glutamina pela glândula
mamária durante a lactação é muito menor que sua concentração no leite e
uma grande quantidade de glutamina (20 g/d) podem ser sintetizadas pelo
tecido mamário para apoiar a produção de proteínas do leite (Li, et al., 2009).
Uma glândula mamária individual ganha 11,2 g de proteína no parênquima, de
zero a 80 dias de gestação (ou seja, 0,14 g de proteína/d) e 115,9 g de proteína
72
a partir dos 80 aos 114 dias (ou seja, 3,41 g de proteína/d) (KIM et al., 2009).
Kitt et al. (2004), encontraram um aumento de 46% na concentração
de glutamina no leite com setes dias de lactação e 265% aos 21 dias de lactação,
quando suplementaram as matrizes suínas com 2,5% de glutamina. Já Manso
(2006) em seu estudo, ressaltou que aos sete dias de lactação, a concentração
de glutamina nas dietas suplementadas com AminoGut® aumentou de
0,5 µmol/mL de leite para 1,1 µmol/mL, aumento de 110% na concentração de
glutamina no leite.
Os leitões aos 3 dias de idade, provenientes de matrizes suplementadas
com glutamina apresentaram altura das vilosidades duodenais 12% superiores
quando comparados com leitões das fêmeas submetidas a uma dieta controle
(KITT et al., 2004).
Uma dieta proporcionando menores níveis de aminoácidos durante a
gestação, podem não maximizar o crescimento dos leitões durante a lactação,
talvez pelas reservas de proteínas inadequadas, pelo desenvolvimento limitado
dos tecidos mamários, ou os danos causados aos fetos, prejudicando seu
desempenho pós-parto (KUSINA et al., 1999).
Carvalho et al., (2008) estudaram a suplementação de 0%, 2,5% com
glutamina e 2,5% de suplementação com AminoGut® (L-Glutamina e L-Ácido
Glutâmico) na dieta de primíparas a partir dos 30 dias antes da data prevista do
parto até a lactação, e verificaram que as fêmeas que receberam o AminoGut®
apresentaram 0,7% e 3% de leitões nascidos vivos e leitões nascidos totais,
respectivamente, a mais no segundo parto quando comparado com o primeiro
parto. Segundo os autores o intuito de suplementar a ração de porcas primíparas
com glutamina é de atender a alta demanda desse aminoácido no período
de gestação e lactação minimizando o decréscimo no número de leitões na
segunda parição.
Wu et al. (2011) encontraram melhores resultados com a suplementação
de 1% da glutamina na dieta de primíparas durante a lactação e verificaram que
o peso ao desmame e a sobrevivência dos leitões foram superiores, em relação
aos leitões das fêmeas que não receberam glutamina na dieta.
Outro estudo (Wu et al., 1996) utilizando diferentes níveis de
glutamina (0,0; 0,2; 0,6 e 1%) na dieta de leitões desmamados aos 21 dias de
idade, foi encontrado uma melhora na eficiência alimentar na segunda semana
pós-desmame, com o nível de 1% em relação a dieta controle. Os níveis
intermediários não diferiram nas duas semanas estudadas. Este mesmo estudo
encontrou menor atrofia jejunal com 1 semana pós-desmame, apresentada pela
maior altura de vilosidade nos leitões que receberam 1% de glutamina na dieta
em comparação à dieta controle.
Há que ser averiguado, portanto, em primeira instância, a relação
desse aminoácido com o estresse do período que antecede a manifestação
73
do primeiro estro, a posterior ciclicidade até a manifestação do segundo
estro, a ciclicidade posterior e no estro que antecede a primeira inseminação
artificial juntamente com a aplicação do flushing nutricional. Num segundo
instante, averiguar a relação do aminoácido com o estado metabólico e
corporal da fêmea no momento do parto e lactação subsequente, tendo sido
utilizada sua suplementação no terço final da gestação e lactação, preparando
mais adequadamente a fêmea nas suas exigências para as fases de gestação
e lactação, com reflexos na leitegada. Verificam-se ainda os efeitos no
desempenho dos leitões, tanto no aleitamento, uma vez que, nesse período,
estudos já demonstraram efeito da glutamina no leite, havendo a necessidade
de se avaliar além dessa fase, as posteriores, creche, crescimento e terminação.
Particularmente na creche, vários estudos têm demonstrado os efeitos da
glutamina, por se tratar de um período estressante para os leitões. Essa ação na
manutenção da homogeneidade de desempenho deve ser avaliada em idades
mais avançadas, associando ainda aos possíveis diferenciais à imunidade
conferida através de vacinas.
RESULTADOS PARCIAIS DE PESQUISAS
Diante das funções que a glutamina exerce, principalmente em células
de proliferação rápida, dois estudos foram realizados, um com marrãs até a
primeira inseminação artificial (Experimento I) e outro, com primíparas no
terço final da gestação, lactação, estendendo-se até o terço médio da segunda
gestação (Experimento II).
No experimento I, um grupo das marrãs foi suplementado com 1% de
L-glutamina e L-ácido glutâmico no primeiro ciclo estral e no flushing.
Na metodologia utilizada procurou-se homogeneizar as fêmeas nos
tratamentos, de modo a assegurar a qualidade da amostragem, como demonstra
a tabela 1.
Tabela 1 – Valores médios e desvios padrão do peso médio (kg) das fêmeas, ao início do experimento, primeiro,
segundo e do terceiro estros, e aos 5 dias de gestação.
74
Na tabela 2 são observados os valores referentes ao peso do útero,
número de corpos lúteos, percentual de células vivas e mortas, taxa de
embriões recuperados, percentual de blastocistos, de blastocistos expandidos e
eclodidos. Não foram detectadas diferenças entre os tratamentos em nenhuma
das características analisadas (SAS, 2002). O resultado que vem merecer
alguma atenção relaciona-se ao número maior de corpos lúteos do grupo
tratado em comparação ao controle, que pode levar a consideração de que ao
nascimento poderíamos ter 2 leitões a mais nascidos, valor esse que traz uma
produtividade maior na produção total de leitões nos sistemas de criação.
A menor variabilidade da evolução dos pesos das fêmeas no período
experimental do grupo tratado poderia estar relacionada a tal diferença do
número de corpos lúteos. Além dos corpos lúteos, a característica células
vivas mostrou numericamente valor superior com menor variabilidade no
grupo suplementado e menor valor de células mortas, acompanhado do maior
valor na taxa de recuperação e mais homogeneidade quanto às estruturas em
percentuais dos blastocistos, blastocistos expandidos e eclodidos, havendo
assim a suspeita de que esses parâmetros em conjunto poderiam significar
menor heterogeneidade de desenvolvimento dos oócitos com reflexo após
fertilização, quanto ao desenvolvimento inicial dos embriões até fase de
blastocisto. Nesse princípio, essa variabilidade sugere uma possível menor
perda embrionária. Esse conjunto de observações abrem portas para futuros
estudos, relacionados ao desenvolvimento acelerado dessas estruturas e que a
glutamina poderia ter importante efeito.
Tabela 2 - Médias e desvio padrão do peso do aparelho reprodutor (kg), número de corpos lúteos, percentagem
de células vivas, de mortas, taxa de embriões recuperados, percentual de blastocistos, blastocistos expandidos
e eclodidos.
75
Os resultados encontrados neste estudo refletem a importância da
suplementação nessa fase inicial, onde o embrião se desenvolve rapidamente,
merecendo pesquisas mais aprofundadas.
No experimento II, as fêmeas também foram acompanhadas desde a
fase pré-púbere até a aplicação dos tratamentos a partir dos 75 dias de gestação.
Esse acompanhamento teve o objetivo de homogeneizar as fêmeas quanto ao
estado corporal.
Dessa forma, as fêmeas atingiram um peso médio de 144,36 ± 5,19
quilos, e ganho de peso médio diário de 0,709 ± 0,05 quilos desejáveis.
Aos 75 dias de gestação foi iniciado o período experimental com
formação de dois grupos de 12 fêmeas cada, distribuídas homogeneamente
nos tratamentos, de acordo com o peso.
Os pesos das fêmeas ao início do tratamento, durante a gestação,
no parto, durante a lactação, no desmame e aos 70 dias da segunda gestação
não diferiram estatisticamente entre os tratamentos, como mostra a tabela 3.
As diferenças numéricas que poderiam ser mencionadas através dos valores da
tabela entre os grupos se ligariam ao ganho de peso das fêmeas suplementadas,
de 1,43kg e a perda de peso do grupo controle de 3,35 kg no catabolismo.
Apesar desses valores não representarem grandes diferenças nessa fase
que pudessem repercutir em algum efeito negativo na esfera reprodutiva,
cabe destacar o nível de condição corporal das fêmeas representado pela
baixa variabilidade dos valores, o que retrata a homogeneidade do material
experimental. Há nesse evoluir com pequenas alterações de ganhos e perdas
na lactação, o diferencial em peso das fêmeas aos 70 dias da segunda gestação,
em que o grupo suplementado superou o controle em 5,69 quilos podendo
suspeitar-se de alguma influência, embora sutil da suplementação.
Tabela 3 – Valores médios e desvios padrão do peso em quilos, das fêmeas ao início do tratamento, aos 75, 83,
91, 99 e 107 dias de gestação; após o parto; aos 7 e 14 dias de lactação, ao desmame e aos 70 dias da segunda
gestação.
76
A espessura de toucinho das fêmeas também não diferiu
estatisticamente entre os tratamentos (p>0,05) nos mesmos períodos como
mostra a tabela 4. Embora as diferenças sejam numéricas e em níveis baixos de
perdas na espessura de toucinho entre os tratamentos, observa-se um ganho no
grupo suplementado e menor perda durante a lactação, ocorrendo no controle
perda na gestação e maior perda comparativamente na lactação.
Tabela 4 - Valores médios e desvios padrão da espessura de toucinho (ET) em milímetros das fêmeas ao início
do tratamento, durante o final da gestação, após o parto, durante a lactação e ao desmame e aos 70 dias da
segunda gestação.
Os parâmetros analisados aos 70 dias da 2ª gestação não diferiram
estatisticamente (tabela 5). Alguns dados merecem ser destacados e
relaciona-se a menor variabilidade quanto ao número de fetos e este valor pode
ser associado ao maior peso médio numérico dos fetos do grupo suplementado,
que registrou 26,63 gramas a mais do grupo suplementado, comparado com o
controle, tendo também essa característica, menor variabilidade.
Quando associamos as duas características, número médio de fetos
dos dois grupos, multiplicado pelo peso médio dos fetos correspondente a
cada grupo, numericamente há um valor total a mais no grupo suplementado
de 167.97 gramas. Esses dados quantitativos aliados à variabilidade suscita
a hipótese de que poderia ter havido alguma influência da glutamina sobre
o desenvolvimento dos fetos provocando uma maior homogeneidade dos
mesmos por influência de fatores ligados ao meio uterino.
77
Tabela 5 - Valores médios e desvios padrão do peso do útero em quilos, número de corpos lúteos nos ovários
direito (CL dir) e esquerdo (CL esq), totais (CL totais), taxa de ovulação (Tx ov), número de fetos encontrados
nos cornos uterinos direito (N fetos dir) e esquerdo (N fetos esq), totais (N fetos totais), peso placenta (PLA) em
quilos, peso médio dos fetos (Peso fetos) em quilos e a medida média (Medida fetos) dos fetos em centímetros.
Diante da literatura citada e dos resultados parciais encontrados com
a suplementação em fêmeas suínas de glutamina nas diferentes fases do ciclo
reprodutivo, detecta-se alguns aspectos interessantes combinando as várias
propriedades desse aminoácido, considerado não essencial, com parâmetros
produtivos e reprodutivos.
Sua ação em células de crescimento rápido pode ser notada em
parâmetros reprodutivos específicos ligados ao desenvolvimento embrionário
e fetal além da evolução da dinâmica do desenvolvimento folicular. A ação nas
células do endométrio secretando o complexo substrato para nutrir os embriões
e fetos deve merecer a atenção em metodologias específicas, bem como as
ligadas aos enterócitos e do sistema imune, para poder detectar diferenças
significativas de efeitos positivos.
A manutenção de um estado corporal e metabólico homogêneo no
material experimental é prioritária nessas metodologias, pois, as inúmeras
atuações da glutamina direta ou indireta no metabolismo devem ser
destacadas nos parâmetros que envolvem o aspecto produtivo dos animais.
Os dados analisados, coloca a hipótese de que a suplementação poderia
apresentar efeitos positivos sobre a dinâmica do desenvolvimento folicular
particularmente funcionando como flushing alimentar anterior a fetitilização e
78
agindo no desenvolvimento dos embriões e fetos nos estágios inicial e médio
da gestação. No terço final da gestação e lactação, sua suplementação seria no
caso, para evitar deficiências quanto à manutenção do melhor estado corporal
e metabólico dos animais.
Baseados na literatura, os autores preconizam o uso da suplementação
com glutamina para os leitões, com sua inclusão nos estágios iniciais pós
desmame, pois tem relação com o desempenho posterior nas fases subsequentes,
recria e terminação.
É importante salientar que os dados podem direcionam para que
num futuro próximo este aminoácido seja incluído nas tabelas de exigências
nutricionais.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a FAPESP pela bolsa concedida e a Ajinomoto pela
contribuição nas análises.
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82
CAPÍTULO V
SIMULAÇÃO DE EVENTOS DISCRETOS COMO FERRAMENTA
DE AVALIAÇÃO E PLANEJAMENTO DA PRODUÇÃO ANIMAL
Thayla Sara Soares Stivari1 e Augusto Hauber Gameiro1
Programa de Pós-graduação em Nutrição e Produção Animal, Faculdade de Medicina
Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo. Pirassununga, São Paulo.
1
RESUMO
A simulação de eventos discretos é, atualmente, uma das mais
poderosas ferramentas de análise disponível para o planejamento, projeto
e controle de sistemas complexos, e vem sendo cada vez mais utilizada e
difundida principalmente devido ao surgimento de softwares específicos.
Na literatura é possível encontrar diversos trabalhos que validem a
aplicabilidade da técnica, em especial nas áreas de engenharia de produção
e gestão. Dentro do setor agropecuário as publicações são recentes, mas se
encontram em desenvolvimento nas universidades pelo mundo. Ao se tratar da
produção pecuária nacional propriamente dita, os trabalhos são raros. Definir
padrões tecnológicos que melhor se encaixem ao perfil do produtor, à aptidão
da fazenda, a uma região é importante e o uso de simuladores de eventos
discretos poderá contribuir no sentido de conhecer os resultados possíveis e
a viabilidade econômico-financeira das diferentes combinações tecnológicas
disponíveis para cada realidade. Consequentemente, o desenvolvimento de um
simulador para pecuária também se justifica pelo fato de poder dar suporte às
pesquisas, principalmente no sentido de estimar o impacto socioeconômico
dos mesmos na atividade e/ou na sociedade.
INTRODUÇÃO
A técnica de simulação tem sido utilizada há mais de trinta anos nos
processos industriais. Segundo Shannon (1992) simulação é uma ferramenta
que permite projetar o modelo de um sistema real e realizar experimentos com
o mesmo, a fim de entender seu comportamento e avaliar estratégias para sua
operação. Simular compreende a elaboração de um método de experimentação
que procura descrever comportamentos, construir teorias ou hipóteses por
meio do observado e predizer comportamentos futuros por meio dos modelos
elaborados.
Segundo Silva (2006) um modelo de simulação caracteriza
matematicamente um sistema, cujo estado pode ser descrito, em um determinado
instante, por um conjunto de variáveis estocásticas e determinísticas,
83
conhecidas como variáveis de estado. Os modelos podem ser classificados
como discretos ou contínuos. Nos modelos discretos, as variáveis de estado
mantêm-se inalteradas ao longo de intervalos de tempo e mudam seus valores
somente em pontos bem definidos; já nos modelos contínuos, as variáveis de
estados podem mudar seus valores continuamente ao longo do tempo (Freitas
Filho, 2001).
A metodologia da simulação de eventos discretos vem sendo cada
vez mais utilizada e difundida, principalmente devido ao aporte tecnológico
(surgimento de softwares específicos) ocorrido nos últimos anos. A técnica
da simulação de eventos discretos pode ser aplicada nas mais diversas áreas
do conhecimento e sua finalidade é avaliar o desempenho dos sistemas de
produção, principalmente aqueles mais complexos, onde vários eventos,
dependentes entre si, ocorrem ao mesmo tempo. A técnica tem por objetivo
avaliar teorias por meio da experimentação, antecipar resultados experimentais
e ainda realizar experiências que de outro modo seriam inacessíveis à realidade
ou muito onerosas. Pode-se então dizer que as empresas que utilizam esta
metodologia obtêm vantagens competitivas em relação aos seus concorrentes.
A aplicabilidade da técnica nas engenharias é consagrada entre os
pesquisadores. Entretanto, na produção animal as linhas de pesquisas nas
universidades pelo mundo são modestas. Trabalhos publicados na literatura
estrangeira indicam o início do uso de modelos de simulação computacional
na pecuária há, aproximadamente, 30 anos. No âmbito da pesquisa nacional,
os primeiros trabalhos científicos utilizaram do método da simulação de
eventos discretos aplicados à gestão e produção animal e foram os realizados
por Barioni et al. (1999), da Universidade de São Paulo, Escola Superior
de Agricultura “Luiz de Queiroz”, em conjunto com a Massey University
(Nova Zelândia); e por Guimarães et al. (2009), da Universidade de Viçosa, em
parceria com a Texas A&M University (Estados Unidos).
Realizar a análise econômica de uma produção agropecuária não é algo
trivial, seja pela enorme heterogeneidade entre cada unidade produtiva, seja
porque utiliza muitos recursos naturais (solo, pasto, água, plantas, animais
etc.), que são de difícil valoração pelo homem (Gameiro, 2009). Há diversos
métodos disponíveis para o cálculo do custo de produção, que é o indicador
chave para a análise da viabilidade de um empreendimento. Todavia, a
utilização desses métodos na produção agropecuária ainda é passível de diversos
questionamentos tanto técnicos, por exemplo, a dificuldade de levantamento
constante de dados do campo; quanto científicos, como a dificuldade em
identificar e mensurar certos itens passíveis de custeio, como a mão de obra
própria e familiar, como a apropriação dos custos de bens de capital, estes
comuns normalmente a mais de uma atividade, são alguns exemplos.
Outro desafio importante é a projeção da atividade no horizonte
84
produtivo o mais real possível, possibilitando analisar o impacto futuro das
novas tecnologias e suas combinações dentro da atividade. Essa projeção,
inclusive, pode ser realizada para o médio e longo prazo. Para que a projeção
esteja o mais próximo da realidade é necessário incorporar aos modelos os
riscos e a probabilidade de ocorrência dos eventos pertinentes ao processo
produtivo.
Para que ocorra a profissionalização na atividade pecuária é preciso
aprimorar o processo de gestão na produção dos animais. Definir padrões
tecnológicos que melhor se encaixem ao perfil do produtor, à aptidão da
fazenda, a uma região é importante e o uso de simuladores de eventos discretos
poderá contribuir no sentido de conhecer os resultados possíveis e a viabilidade
econômico-financeira das diferentes combinações tecnológicas disponíveis
para cada realidade (Stivari, 2012).
Além da necessidade de se conhecer a viabilidade da produção, é
fundamental que o sistema seja capaz de permitir a avaliação de eventuais
ganhos propiciados pelo desenvolvimento científico e tecnológico. Sob o ponto
de vista do desenvolvimento científico, há uma grande dificuldade por parte
dos pesquisadores de avaliarem o quanto – se efetivamente – suas tecnologias
desenvolvidas agregam valor à sociedade, representada por produtores e
consumidores. E isso pode ser possível com os modelos de simulação de
eventos discretos. Portanto, a existência de um sistema de simulação de eventos
discretos aplicados à pecuária pode contribuir como ferramenta de orientação
aos cientistas, no intuito de auxiliá-los a direcionar seus esforços de pesquisa.
Dessa forma, o modelo pode contribuir tanto para a tomada de decisão dos
agentes (produtores) quanto para a comunidade técnica e científica, uma vez
que permitirá avaliar o impacto prático de novas tecnologias.
SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL
Nos processos de tomada de decisão gerenciais, nem sempre a intuição
e as experiências prévias são suficientes. Para esses tipos de situação, são
necessárias análises mais elaboradas para a solução do problema. Essas análises
podem ser realizadas pela Pesquisa Operacional1, já que seu objetivo principal,
segundo Machline (1975), é a criação de modelos adequados à tomada racional
de decisão.
De acordo com Hillier & Lieberman (2006) desde a Revolução
Industrial o mundo presencia um crescimento em tamanho e complexidade
das organizações, resultantes do expressivo aumento na divisão do trabalho e
na segmentação das responsabilidades gerenciais. As conquistas geradas por
Pesquisa Operacional é o conjunto de técnicas quantitativas com o intuito de auxiliar o processo
de decisão dentro de uma filosofia de modelagem e, preferencialmente, de otimização (Ehrlich,
1985).
1
85
estas mudanças foram excelentes, porém acarretou novos problemas. Dentre
eles encontram-se a perda da visão do objetivo organizacional e de como as
atividades das organizações deve interagir para atingi-lo. É a perda da visão do
todo. Os autores salientam que um problema relativo a isso é aquele no qual,
à medida que as organizações aumentam em complexidade e especialização,
torna-se mais difícil alocar os recursos disponíveis de modo efetivo.
Segundo Andrade (2002) a expressão “Pesquisa Operacional” (PO)
foi utilizada pela primeira vez durante os primórdios da Segunda Guerra
Mundial. De acordo com Hillier & Lieberman (2006) durante o período de
guerra, havia uma necessidade permanente de se alocar de forma eficiente os
escassos recursos militares. Para isso foram convocados cientistas e equipes
de pesquisadores, das mais diversas áreas de atuação – fisiologistas, físicomatemáticos, astrofísicos, topógrafos, físicos gerais, entre outros - no intuito
de proporcionar uma abordagem científica para a solução de problemas
logísticos, táticos e de estratégia militar.
Esses cientistas não fizeram mais do que aplicar o método científico, que
já conheciam, aos problemas que lhes foram sendo colocados. Desenvolveram
então a ideia de criar modelos matemáticos, apoiados em dados e fatos, que lhes
permitissem perceber os problemas em estudo e simular e avaliar o resultado
hipotético de estratégias ou decisões alternativas.
O sucesso da aplicação da PO nas operações militares foi observado no
desenvolvimento e emprego eficiente da nova ferramenta, gerando conquistas
tanto nos céus quanto na água e na terra. Os êxitos das equipes influenciaram a
expansão do método para outros países e para outras áreas que não as militares.
Apesar dos importantes resultados obtidos durante a segunda guerra mundial,
eles foram limitados pela complexidade dos cálculos envolvidos. Somente
após a disponibilização de métodos computacionais, o potencial da PO foi
mais bem aproveitado.
O maior desenvolvimento da Pesquisa Operacional se deu efetivamente
com a “avalanche da revolução computacional” na década de 50; e sua
consolidação ocorreu nos anos 80 com o desenvolvimento de computadores
pessoais cada vez mais poderosos e munidos de softwares específicos (Hillier
& Lieberman, 2006). Dentre as técnicas de Pesquisa Operacional que mais se
desenvolveram com o avanço dos métodos computacionais, está a simulação.
Segundo Gavira (2003) para alguns tipos de modelos, a matemática
clássica fornece instrumentos perfeitamente adequados para a determinação
dos melhores valores das variáveis controladas, desde que as restrições não
sejam numerosas. Em situações onde é necessário trabalhar com inúmeras
restrições, não passíveis de tratamento pelos métodos clássicos, pode ser
utilizadas de outras técnicas para a resolução dos problemas. Entre essas
técnicas destacam-se a Programação Linear, Programação Não-linear,
86
Programação Inteira, Programação Dinâmica, Teoria das Filas, Teoria dos
Jogos, a própria Simulação, entre outras. A técnica de simulação se destaca
entre essas técnicas, por ser uma ferramenta flexível, poderosa e intuitiva; e é
a mais usada entre as técnicas ganhando contínua e rápida popularidade entre
os pesquisadores (Hillier & Lieberman, 2006).
A simulação é um termo geral utilizado em várias áreas do conhecimento.
De acordo com Schriber (1974), conforme pode ser visto em Simulation
Using GPSS2, “simulação implica na modelagem de um processo ou sistema,
de tal forma que o modelo imite as respostas do sistema real numa sucessão
de eventos que ocorrem ao longo do tempo”. Em sua definição o autor não
especifica que o modelo deva ser computacional, pois no período ainda era
comum utilizar de modelos analógicos e físicos para se estudar e analisar o
comportamento de sistemas. Atualmente o termo simulação é praticamente
sinônimo de simulação computacional digital. Shannon (1975) definiu:
“um modelo computacional é um programa de computador cujas variáveis
apresentam o mesmo comportamento dinâmico e estocástico do sistema real
que representa”.
Mosef (1997) por sua vez apresentou uma definição que se tornou
clássica: “a simulação é o processo de elaborar um modelo de um sistema
real e conduzir experimentos com este, com o propósito de compreender o
comportamento do sistema, ou avaliar estratégias para a operação do mesmo”.
Law & Kelton (1999) complementaram ao formalizar que um sistema é
definido como um conjunto de partes e entidades que, interagindo entre si,
tentam atingir determinado objetivo comum.
A simulação tem sido cada vez mais aceita e empregada como uma
técnica que permite ao pesquisador ou analista dos mais diversos campos
de atuação (economia, administração, engenharias, biologia, entre outros)
averiguar soluções, com a profundidade desejada, aos problemas no qual lida
diariamente; por causa da sua versatilidade de aplicações, torna-se impossível
enumerar todas as áreas específicas nas quais a simulação vem sendo usada
(Hillier & Lieberman, 2006; Freitas Filho, 2008).
Freitas Filho (2008) avalia que esse crescimento significativo se
deve, sobretudo, à atual facilidade de uso e sofisticação dos ambientes de
desenvolvimento de modelos computacionais, aliada ao crescente poder de
processamento das estações de trabalho. O autor ressalta que com as novas
interfaces gráficas mais amigáveis e acessíveis a diversas plataformas, a
simulação deixou para trás o estigma de ser utilizada apenas “quando tudo
mais já havia sido tentado”.
GPSS é uma linguagem de programação de simulação usado para construir modelos de
computador para simulação de eventos discretos. Schriber, (General Purpose Simulation System),
1974.
2
87
“O que aconteceria se?” é a pergunta mais frequente para pesquisadores
que trabalham com modelos de simulação. É a pergunta a ser respondida.
O principal apelo ao uso dessa ferramenta é que tais questões possam ser
respondidas sem que os sistemas em investigação sofram qualquer perturbação
e a um custo e risco menor do que se fossem levadas a campos experimentais.
Em contraste com modelos de otimização, Freitas Filho (2008)
parafraseia que um modelo de simulação é executado ao invés resolvido,
permitindo análises constantes, à medida que novas indagações sobre o
comportamento do sistema modelado sejam feitas. Para Banks et al. (1996),
a diferença entre simulação e otimização é que este é resolvido e retorna um
resultado exato, ao contrário daquele – simulação – que é executado e seu
resultado precisa ser interpretado pelo usuário. Normalmente os modelos de
simulação são do tipo entrada-saída, ou seja, são modelos interativos que
fornecem dados de entradas e respostas específicas para estes. O caráter dessas
respostas costuma revelar o comportamento do sistema e não uma solução
ótima para o mesmo.
Para melhor compreensão é necessário discutir o que é um modelo.
O modelo é uma representação física ou matemática de um sistema que visa
à avaliação das alterações de comportamento em função de diversas variáveis
e parâmetros envolvidos, ou mesmo a avaliação de modificações introduzidas
no sistema em estudo.
Os modelos devem ser tão simples quando possíveis e tão complexos
quanto necessário para que ocorra um balanço ótimo entre os erros das
estimativas e dos parâmetros modelados (Barioni, 2002). Outra característica
interessante dos modelos é o respeito pela regra do GINGO (Garbage in,
Garbage out), isto é, a interpretação dos resultados (saídas) do modelo deve
ser realizada levando-se em consideração a exatidão e a representatividade dos
dados de entrada e dos parâmetros utilizados, do conhecimento e experiência
existentes sobre o sistema modelado, pois nem sempre os resultados do modelo
são factíveis com a realidade (Caixeta Filho, 2001; Barret & Nearing, 1998).
De acordo com Fialho (1999), os modelos podem ser classificados em
três categorias: físicos, conceituais ou matemáticos. Os modelos físicos são
aqueles que representam um objeto ou sistema em uma visão de menor escala,
como, por exemplo, as maquetes. Já os conceituais, ou teóricos, descrevem
o sistema e/ou seu comportamento por meio de teorias e ou representações
gráficas, como, por exemplo, as inter-relações existentes em um ambiente de
pastagens. E os modelos matemáticos utilizam de equações e inequações para
representar e/ou descrever o sistema e estimando o seu comportamento.
Gordon (1978) propôs a classificação dos tipos de modelos associados
aos possíveis sistemas existentes conforme ilustra a Figura 1.
88
Figura 1 – Tipos de modelo segundo Gordon (1978)
Para o autor, os modelos físicos são aqueles regidos pelas leis da física
e servem para dar respostas a experimentos cujo equacionamento matemático
não é totalmente conhecido. São exemplos: a construção de modelos em escala
reduzida, ou seja, maquetes, que utilizam de analogias entre sistemas distintos,
como o mecânico e o elétrico por exemplo. Já os matemáticos usam notação
apropriada juntamente com equações matemáticas para representarem um
sistema.
As definições de modelos estáticos ou dinâmicos estão relacionadas
com o comportamento de suas propriedades no tempo, sendo de caráter estático
quando os valores das propriedades de interesse são determinados somente
quando o sistema está em regime estacionário; e o dinâmico é o contrário,
permite acompanhar as propriedades de interesse ao longo do tempo. Gordon
(1978) afirma que quando um modelo matemático de natureza dinâmica é
solucionado por um método numérico, ou seja, em que se aplicam diversos
métodos computacionais, trata-se de uma simulação.
A simulação desempenha o mesmo papel em muitos estudos da PO.
Entretanto, sua aplicabilidade é mais notada em estudos que se preocupem
com o desenvolvimento de um projeto ou procedimento operacional para
algum sistema estocástico, ou seja, um sistema que evolui probabilisticamente
ao longo do tempo, usando-se distribuições de probabilidades para gerar
aleatoriamente componente por componente, evento por evento, que existam
ou ocorram no sistema (Hillier & Lieberman, 2006).
Normalmente a simulação é usada quando o sistema estocástico
envolvido for muito complexo para ser resolvido pelos tipos de modelos
matemáticos. Um problema frequentemente enfrentado pelos analistas em
geral é identificar a técnica que melhor se ajuste ou que deva ser utilizada para
resolver um sistema. Pidd (1996) sugere que a simulação seja utilizada em
sistemas que sejam:
89
• Dinâmicos: onde a variação temporal esteja associada a fatores que
não podem ser controlados, mas podem ser determinados por análise
estatística;
• Interativos: sistemas que possuam componentes que interagem
entre si e esta interação afeta o comportamento do sistema;
• Complicados: existem inúmeras variáveis que interagem no
sistema em questão e sua dinâmica precisa ser considerada e
analisada.
A classificação dos modelos não é uma atividade precisa, visto que os
comportamentos dos sistemas podem ser combinados, ou seja, nem sempre se
tem modelos com características puras, pertencentes a uma única classificação.
Law & Kelton (1999) classificaram os modelos de simulação em três grupos
distintos: i) a simulação de eventos discretos x simulação de sistemas contínuos;
ii) a simulação de sistemas estáticos x simulação de sistemas dinâmicos; e iii)
simulação de sistemas determinísticos x simulação de sistemas probabilísticos.
A simulação de sistemas discretos é aquela em que as variáveis de
estado mudam somente quando ocorre um evento em determinado período,
ou seja, ocorre um “salto” no tempo ao se avançar para o evento seguinte.
Hillier & Lieberman (2006) exemplificaram a simulação por eventos discretos
como um sistema de filas, no qual o estado do sistema é o número de clientes
em fila e em atendimento. Os eventos discretos seriam a chegada de clientes
no guichê de atendimento e a saída dos mesmos ao finalizar o atendimento.
Assim, ocorre uma mudança de estado do sistema de acordo com a velocidade
de atendimento no guichê, por exemplo.
Já a simulação de sistemas contínuos é aquela em que as variáveis de
estado podem assumir quaisquer valores dentro de um intervalo real ao longo
do tempo da simulação, em outras palavras, “é aquela na qual as mudanças
no estado do sistema ocorrem continuamente ao longo do tempo” (Hillier &
Lieberman, 2006). Por exemplo, se o sistema de interesse for um avião em
voo e seu estado for definido como a posição atual da aeronave, então o estado
está mudando continuamente ao longo do tempo. Esse tipo de simulação
normalmente exige o emprego de equações diferenciais para descrever a taxa
de mudança das variáveis de estado (Hillier & Lieberman, 2006).
Os modelos estáticos não levam em consideração o tempo quando for
executado. O tempo não é considerado como fator essencial para a execução
do modelo, caso fosse seria considerado um modelo dinâmico. Para Pidd
(2004) as simulações de Monte Carlo podem ser consideradas como exemplos
de modelos estáticos, pois ao trabalhar com situações de risco não há certeza
90
de quando as mesmas irão ocorrer. Desse modo, constrói-se uma distribuição
de probabilidades, as quais não apresentam formas objetivas de construir uma
distribuição de ocorrência.
Na simulação de sistemas determinísticos, os valores das variáveis
são constantes. Já na simulação de sistemas probabilísticos - também
chamados estocásticos - as variáveis podem assumir quaisquer valores dentro
de intervalos definidos por distribuições de probabilidade. Em outras palavras,
os modelos probabilísticos incorporam o risco e/ou a probabilidade associadas
à decisão, o que não ocorre nos modelos deterministas onde toda a vez que o
modelo é rodado, sem a alteração dos dados de entrada, são obtidos os mesmos
dados de saída.
A simulação de eventos discretos, na prática, é a mais utilizada,
entretanto, pode haver sistemas mistos ou combinados, que possuam eventos
discretos e contínuos. Neste trabalho propôs-se desenvolver um modelo de
simulação computacional de eventos discretos, dinâmicos e probabilísticos,
uma vez que a produção animal incorpora de eventos marcados no tempo
(estação de monta, gestação, parição, desmame, engorda, abate, entre outras),
características de sistemas discretos, que podem ser alterados tanto no tempo
(dinâmicos), quanto em resposta à ocorrência ou não das variáveis ligadas a
eles (probabilísticos).
Apesar da ferramenta da simulação apresentar-se útil, é necessário
ressaltar algumas vantagens e limitações desse método. Os parágrafos seguintes
foram baseados nos trabalhos de Saliby (1989), Banks et al. (1996) e Law &
Kelton (1999 ).
Como benefícios, o uso da simulação permite a elaboração de
modelos mais realistas, conferindo maior liberdade na construção do mesmo.
Por ser um processo de modelagem evolutivo, começa-se com um modelo
relativamente simples e aumenta-se sua complexidade aos poucos, permitindo
assim, a identificação de maneira mais clara as peculiaridades do problema em
estudo. Em situações onde os problemas são mal estruturados, ou seja, onde as
informações a respeito do que se pretende estudar são incompletas, parciais, a
simulação apresenta-se como uma das poucas ferramentas disponíveis para se
aproximar de uma solução.
Como mencionado, perguntas do tipo “what if?” (“ e se?”) muitas
vezes são o que faz um estudo ser requisitado. Quando a busca por uma
solução ótima não é o pretendido, e sim onde o objetivo do estudo resume-se
em tomar mais claras as possíveis consequências de um conjunto de decisões,
a simulação é a ferramenta de escolha. Assim, por exemplo, é possível ter
uma visão sistêmica do efeito que alterações locais terão sobre o desempenho
global, examinar o comportamento do sistema. Além de permitir o teste de
muitos aspectos de uma mudança, sem comprometer recursos.
91
Uma vez desenvolvido um modelo de simulação válido, pode-se
explorar novas estratégias, procedimentos operacionais, arranjos físicos ou
métodos sem perturbar o sistema real. Como um modelo de simulação é, em
geral, mais fácil de compreender do que um conjunto de complicadas equações
matemáticas, é possível de utilizá-lo para treinamento de equipes, por exemplo.
Como limitações, os autores relatam que a construção de modelos
requer treinamento especial, o que demanda tempo e, quando o analista não
é experiente o suficiente, os resultados da simulação podem ser difíceis de
interpretar. Os resultados da simulação podem ser de difícil implementação,
pois a baixa precisão dos seus resultados é geralmente consequência do uso da
amostragem inadequada para o estudo.
SIMULAÇÃO DE EVENTOS DISCRETOS
Como mencionado anteriormente, a simulação de eventos discretos
baseia-se na técnica de geração de eventos. Uma vez que o sistema estiver
descrito e modelado, serão conhecidas todas as atividades e entidades
envolvidas. Cada evento significa o início ou fim de uma atividade, podendo
ser perfeitamente caracterizado, e uma lista cronológica de todos os eventos
pode ser elaborada.
Nance (1983) mostra que na década de 70 começou a ocorrer uma
mudança de foco na aplicação da simulação de eventos discretos de uma
abordagem centrada em “programa de simulação” para uma abordagem em
“modelo de simulação”, em que a importância principal é o entendimento
humano do problema e sua modelagem, e não o aspecto de codificação dos
modelos no computador. Pedgen (1995), criador da linguagem SIMAN,
mostra que a simulação discreta tem que ter como objetivo a descrição do
comportamento de sistemas; a construção de teorias ou hipóteses que explicam
o comportamento observado e, finalmente, o uso do modelo para prever um
comportamento futuro. Para isso a modelagem de sistemas de eventos discretos
depende da caracterização prévia do problema em estudo.
A definição dos limites do sistema que se pretende modelar, de seus
parâmetros e propriedades de interesse são igualmente importantes. A estrutura
de formulação de um estudo que utilize o processo de modelagem e simulação
está representada na Figura 2.
92
Figura 2 – Passos em um estudo envolvendo simulação, adaptado de Freitas Filho (2008).
Além de seguir as etapas do processo de modelagem é necessário
estar familiarizado como vocabulário e terminologias utilizadas. A seguir são
apresentadas as terminologias baseadas nos estudos de Freitas Filho (2008),
Botter (2008) e Sena (2010).
i. Entidade: é o objeto de interesse dentro do sistema. Requer clara e
explícita definição, podendo ser permanente, ou seja, são criadas no
começo da simulação e persistem enquanto essa estiver executando;
e as temporárias que podem ser criadas no começo ou ao longo da
simulação e serem eliminadas antes mesmo do fim, tem caráter
dinâmico dentro do sistema;
ii. Recurso: é considerada uma entidade estática. Fornece serviços às
entidades dinâmicas. São elementos pertencentes ao modelo, mas
não possuem características individuais. São tratados como itens
quantitativos em que os seus procedimentos não são rastreados pelo
computador;
93
iii. Atributos: é uma característica que define uma entidade.
iv.
v.
vi.
vii.
viii.
Um conjunto de atributos que possuem valores definidos e distintos
faz a identificação da entidade no sistema;
Variável: propriedade da entidade que pode receber qualquer valor
dentro de um intervalo especificado;
Atividades: são ocorrências, durante um intervalo de tempo,
que mudam o estado do sistema. As atividades endógenas são
partes integrantes do sistema, enquanto as atividades exógenas
correspondem aos eventos de ambiente que podem influenciá-lo;
Espera: período que não possui comprimento de tempo especificado,
também chamado de espera condicional. É necessária a confirmação
de uma condição para que ocorra o fim da espera. Por exemplo,
um cliente em uma fila de banco só será atendido se e quando um
atendente estiver livre;
Estado do sistema: é número de entidades dentro do sistema. Em
outras palavras, coleção de variáveis necessárias para descrever um
sistema em um momento do tempo específico. Analogamente, seriam
os clientes que estivessem seja em “fila” ou em “atendimento”.
Evento: é todo início ou fim de uma atividade, programados ou
não, os quais, quando ocorrem, provocam uma mudança de estado.
Geralmente, uma atividade é limitada por dois eventos: um para o
seu início e um para seu final.
SOFTWARE DE SIMULAÇÃO
O uso do computador é parte integrante para se chegar aos resultados
da simulação. Desenvolvido na década de 40, o computador passou a ser
usado comercialmente em 1951. Inicialmente, os sistemas de simulação foram
desenvolvidos sobre linguagens de programação de propósito geral, tais como:
FORTRAN, BASIC, PASCAL, etc. Porém, exigia um grande esforço para
construção de modelos, além de profissionais com conhecimentos avançados
de programação de computadores.
Diante dessa dificuldade começaram a surgir linguagens de
programação, dedicadas à simulação, que superassem essa barreira.
As linguagens de simulação compõem os recursos computacionais pelos
quais o projetista constrói os modelos de simulação no computador. Dentre as
linguagens surgidas na década de 60, destaca-se a GPSS, criada em 1961 pela
IBM em trabalho conjunto com os laboratórios BELL.
A GPPS, ou linguagem de simulação de propósito especial, é uma
linguagem altamente estruturada e utilizada na abordagem de interação de
processo e orientada por um sistema de fila. Ela descreve o sistema por meio da
técnica de diagramação de blocos, onde as entidades, chamadas de transações,
94
podem ser vistas como fluindo por meio do diagrama de bloco. Esta linguagem
se tornou um ícone da simulação e, por muito tempo, foi a mais utilizada em
todo mundo em virtude de seu poderio e facilidade de uso (Prado, 2010).
Na década de 70, chamada de “década de ouro” da simulação devido
a expressiva divulgação da técnica, novas linguagens surgiram como o
GASP, SIMSCRIPT e EXELSIM. Os computadores de 2 Mb eram as “supermáquinas” que facilitaram a sua difusão. Mas foi na década de 80 que a
simulação aproveitou do potencial dos computadores pessoais e fez surgir a
“simulação visual”, que continua predominante até os dias de hoje.
Segundo Prado (2010) cada software de simulação possui uma
característica básica que o diferencia dos outros: a visão do mundo.
Este termo significa a forma como o software foi concebido, ou como ele vê
um sistema a ser simulado. Isto tem como consequência que a maneira como
os dados serão fornecidos a cada software é diferente dos outros e os relatórios
gerados também possuem suas características específicas. Atualmente há no
mercado inúmeros softwares de simulação, como por exemplo: ProModel®,
@Risk®2, Arena®, entre outros. Dentre eles destaca-se o Arena®, construído
sobre linguagem SIMAN (Simulation Modeling and Analysis), que possui
uma interface gráfica de fácil construção de modelos, além da capacidade de
trabalhar com modelos baseados em interação de processos, agendamento de
eventos e simulação continua, ou uma combinação destas.
Lançado pela Systems Modeling em 1993, o Arena® sendo um dos
mais utilizados no mundo, tanto por empresas como por universidades (Prado,
2004; Seabra, 2006). Em evento realizado em 2005, o Winter Simulation
Conference, cerca de 45% dos trabalhos apresentados mostraram aplicações
baseadas no software Arena® (Mejia et al., 2008). Além da sua aplicabilidade no
cenário acadêmico, o Arena® possui consolidada disseminação entre empresas
de diversos segmentos como manufatura, transbordo de portos, aeroportos entre
outro. A Tabela 1 exemplifica de modo simplificado a aplicabilidade comercial
do Arena®, apresentando o segmento abrangido, a empresa interessada e os
objetivos com a simulação.
Palisade Corporation. 1987. @RISK - a DecisionTools Suite. Estados Unidos.
2
95
Tabela 1 – Aplicabilidade comercial da técnica de simulação computacional usando Arena®
Fonte: adaptado de Paragon (2012).
O Arena® possui um conjunto de blocos que são utilizados para se
descrever uma aplicação real, e que funcionam como comandos de uma
linguagem de programação como o Fortran, Cobol, Delphy, etc. Para simplificar
o processo de construção de modelos, o Arena® usa uma interface gráfica para
o usuário (ou GUI – Graphical User Interface), que automatiza o processo e
reduz a necessidade do teclado, pois o mouse é a ferramenta utilizada (Prado,
2010).
Além de permitir a construção de modelos de simulação, Prado
(2010) reforça que o software possui duas ferramentas muito úteis o Input
Analyser – Analisador de dados de entrada e o Output Analyser – analisador
de resultados. O primeiro permite analisar dados reais do funcionamento do
processo e escolher a melhor distribuição estatística que se aplica a eles. Já o
segundo, é uma ferramenta com diversos recursos que permite analisar dados
coletados durante a simulação, sendo que esta análise pode ser gráfica, e tem
ainda recursos para efetuar importantes comparações estatísticas.
APLICAÇÕES DE SIMULAÇÃO DE EVENTOS DISCRETOS
Diversos são os trabalhos científicos encontrados na literatura
internacional referente ao uso de simulação de eventos discretos nas
áreas de engenharia de produção e gestão. Segundo Harrel et al. (1997),
provavelmente, as indústrias de manufatura foram as maiores usuárias da
simulação, principalmente devido à facilidade de uso e à pressão competitiva
pela eficiência operacional. Shannon (1992), Banks et al. (1996), Harrel
96
et al. (1997), Banks (1998), Law e Kelton (1999), Ören (2002), apresentaram
aplicação da simulação em diversas áreas, como sistemas de manuseio de
materiais, engenharia civil, indústria automobilística, transportes, saúde, área
militar, serviços, sistemas de comunicação e de computação, programação
de atividades, alocação de pessoal, reengenharia de processos de negócios,
sistemas humanos, entre outras.
Nos estudos internacionais pode-se citar os trabalhos realizados por
Ekren & Heragu (2008) e por Syberfeldt et al. (2008). Como exemplificação
da aplicabilidade da técnica de simulação, Ekren & Heragu (2008) utilizaram
o software Arena®4 10.0 e o OptQuest®5 para avaliar o transbordo, ou seja,
a circulação de materiais entre localizações. Estes autores simularam cinco
cenários diferentes visando relacionar o cenário que apresentasse o menor
custo de transportes.
Já Syberfeldt et al. (2008) demonstraram a utilidade do uso da
simulação de eventos discretos para os serviços de entregas postais na Suécia.
Eles averiguaram necessidade de melhoria no serviço de transporte das
correspondências entre os postos de processamento de correspondências. Para
isso, o modelo de simulação elaborado necessitava simular o transporte de uma
série de pacotes do correio, de diferentes destinos e por uma frota de veículos
heterogêneos (caminhões, caminhões de reboque, carros, trens e aviões), de
modo com que os prazos estipulados fossem cumpridos, fossem de baixo custo
e de baixa emissão de carbono. Os autores concluíram que a utilização da
técnica de simulação é muito promissora uma vez que observaram soluções na
utilização de simulação na ordem de 10% a 12% com menor custo, 20% a 25%
menos atraso e 3% a 4% na redução da emissão de dióxido de carbono devido
à otimização no serviço de transporte.
No âmbito nacional Montevechi et al. (2003) objetivaram demonstrar
a aplicação da ferramenta de simulação em um caso real de uma fábrica de
componentes automotivos. Assim, compararam a melhoria de uma célula
de manufatura real de anéis automotivos para o uso em pistões, tanto pela
maneira tradicional quanto pelo uso da simulação. Para realizar esta simulação
utilizou o software ProModel®6. Propuseram uma alteração no layout de
operacionalização (melhorar a produtividade, ser economicamente viável e
respeitar a área disponível) da célula de manufatura para reduzir os custos
de produção, concluindo que houveram ganhos relevantes na performance da
célula além de uma expressiva redução de custos.
Rockwell Automation, 2000. Arena simulation software. Milwaukee, Wisconsin.
OptTek Systems, Inc. 1992. OptQuest – Optimization Technology. Jim Kelly, Manuel Laguna
and Fred Glover. Denver, Colorado.
6
ProModel Corporation. 1988. The ProModel Optimization Suite. Orem, Utah.
4
5
97
Brito et al. (2010) objetivando o desenvolvimento e o emprego de
uma ferramenta computacional para apoiar decisões estratégicas sobre o
planejamento e dimensionamento da logística e elementos de produção de
uma fábrica de aço (currais, frota de transporte, etc.), utilizaram o software
Arena® juntamente com a técnica de Modelagem e Análise Decisão por Multicritérios. Os autores realizaram simulações quanto ao dimensionamento da
empresa frente a frota de navios próprios (dedicada ao fornecimento de minério
de ferro para a usina) e para determinar a área de armazenamento atribuído a
dois tipos de minério de ferro (SE e NE - devido às suas características devem
ser armazenados separadamente), a fim de evitar qualquer tipo de restrição ou
interrupção na fábrica de aço. A partir deste ponto, a análise de multi-critérios
dos resultados obtidos no modelo de simulação de cada alternativa proposta
foi realizada. Por meio desta análise, foi possível determinar o tamanho da
frota de fornecimento de minério de ferro do navio, necessária para atender a
demanda de transporte de carga planejada do projeto; e avaliar a capacidade
dos tribunais de ações metros para os dois tipos de minério de ferro (SE e NE).
A aplicabilidade da técnica de simulação de eventos discretos nas
engenharias é consagrada entre os pesquisadores e amplamente utilizada,
entretanto, na produção animal as linhas de pesquisas se encontram em
desenvolvimento nas universidades pelo mundo. Trabalhos publicados na
literatura estrangeira indicam o início do uso de modelos de simulação na
pecuária há aproximadamente 30 anos.
Congleton (1984), estudando bovinos de leite, propôs um modelo
dinâmico combinando informações sobre as características biológicas e
econômicas da vaca leiteira para estudar as estratégias de gestão de produtos
lácteos, principalmente em situações onde a coleta de dados empíricos é difícil.
O autor utilizou o pacote GASP7 versão IV como ferramenta de simulação que
permite simular processos de eventos discretos, reprodução, por exemplo, e
contínuos, produção de leite, por exemplo. O autor procurou em seu trabalho
estudar a relação entre rebanho e a rentabilidade por vaca, detalhando as
relações entre idade, produção e os custos de produção.
Semelhantemente, Dijkhuizen et al. (1986) e Sørensen et al. (1992)
propuseram um modelo de simulação estocástica para estudar as decisões de
gestão em rebanhos leiteiros. Dijkhuizen et al. (1986) com o objetivo principal
de quantificar os efeitos econômicos de diferentes políticas de abate no que
diz respeito ao fracasso produtivo e reprodutivo, conseguiram identificar a
importância da ampliação do conteúdo dos programas de saúde do rebanho e
concluíram que a criação estratégica, tendo em conta a capacidade produtiva
das vacas, seria a política mais rentável.
Pritsker, A.A.B. 1974. The GASP IV simulation language. John Wiley and Sons, New York, NY.
7
98
A oportunidade de aplicabilidade da técnica da simulação de eventos
discretos é significativa dentro da pecuária. Cournut & Dedieu (2004)
utilizaram dessa técnica para avaliar a viabilidade de sistemas intensivos de
produção de ovinos obtendo-se três partos em dois anos. O sistema intensivo
de produção “três partos em dois anos” é um sistema complexo de reprodução
em ovinos, que combina alto nível de metas de produtividade e vendas
regulares ao longo do ano. Nesse trabalho os autores avaliaram os efeitos de:
i) decisões em relação ao manejo reprodutivo e seleção de animais para
descarte; ii) dos parâmetros de fertilidade do rebanho (número de cordeiros
nascidos vivos por ano), na distribuição ao longo do ano, na produção de longo
prazo e na estabilidade demográfica. Os autores concluíram que nesse tipo
de sistema de produção intensivo de cordeiros é necessário estar atento ao
tempo e ao cronograma de excussão das atividades devido a estacionalidade
reprodutiva dos ovinos, bem como estar atento a variação de desempenho no
médio e longo prazo, tanto individual da matriz como do rebanho como um
todo. Os autores ainda ressaltam da importância na pesquisa exploratória da
ferramenta ao invés de uma ferramenta de suporte de tomada de decisão.
O uso de simuladores não necessariamente precisa trabalhar com
rebanhos e não somente podem ser utilizados para predizer desempenho ou
impactos econômicos. Force et al. (2002) propôs a construção de uma ferramenta
de simulação discreta baseado no indivíduo, no animal, com o objetivo
principal de estudar e prever as consequências da ocorrências de mastite em
rebanhos leiteiros tendo em conta as características individuais dos animais,
parâmetros sazonais e pecuária. O modelo foi elaborado com a colaboração
entre epidemiologistas da área e profissionais que trabalhavam com simulação.
O programa de simulação desenvolvido obteve resultados satisfatórios frente
aos especialistas de ambas as áreas. Os resultados individuais, que são gerados
pelo simulador, podem ser usados para entender o comportamento peculiar da
mastite em nível de rebanho.
Outro estudo que utilizou de bases epidemiológicas foi o realizado por
Andraud (2009) que avaliou a influência de práticas de manejo de terminação
dentro de uma fazenda em animais com idade suscetível a infecção por PCV-2
e o impacto da vacinação contra PCV-2, com diferentes regimes de vacinação,
sobre a dinâmica da infecção. O modelo foi baseado em uma análise detalhada
da dinâmica dos animais e na estrutura de contato da ninhada e apresentou-se
como ferramenta útil para descrever a dinâmica de um agente infeccioso em
um rebanho suíno.
Em outro trabalho, desta vez com ovinos no Brasil, Barioni et al.
(1999) utilizaram da simulação de eventos discretos para simular o pastejo
rotacionado de ovinos para avaliar diferentes níveis de oferta de forragem em
relação a massa de forragem pré e pós-pastejo, tempo de rotação, qualidade da
99
dieta, desempenho animal e a margem bruta da empresa. O modelo proposto
foi validado junto a dados experimentais a campo e utilizando então para
calcular a taxa de lotação ideal e a oferta mensal de forragem, aplicações de
nitrogênio, a suplementação de inverno, e a estimativa do peso do cordeiro
nos 12 meses subsequentes. Os autores concluiram que a oferta de pastagem
sugerida foi condizente com as recomendações fornecidas por criadores
de ovelhas, enquanto as aplicações de nitrogênio foram maiores do que o
esperado, refletindo a alta dos preços de cordeiro.
Trabalhos mais recentemente publicados que envolvem o uso de
simulação de eventos discretos na pecuária incluem os desenvolvidos por
Guimarães et al. (2009), Puillet et al. (2010), Dono et al. (2010), Martin
et al. (2011), Finneran et al. (2012) e Dono et al. (2013). Entre estes, vale
destacar o realizado por Guimarães et al. (2009), na Universidade de Viçosa
em parceria com a Texas A&M University (Estados Unidos). Utilizando
dados de um rebanho de cabras leiteiras no Brasil, os autores propuseram um
modelo de simulação que identificasse as políticas de gestão que afetassem o
comportamento do rebanho após 10 anos de simulação. Os autores avaliaram o
impacto da reprodução e taxas de mortalidade, um ou dois ciclos reprodutivos
anuais sobre a produção e saúde econômica sobre mudanças na dinâmica
do rebanho. Com o trabalho os autores concluíram que o modelo foi capaz
de prever os impactos em políticas de gestão sobre a dinâmica do rebanho e
sensibilidade para apoiar a atividade de cabra leiteira mostrando sua viabilidade
como uma atividade agrícola que pode contribuir para a produção e renda nas
pequenas propriedades.
A aplicabilidade de simuladores de eventos discretos na produção
animal tem ganhado espaço no cenário acadêmico. Entretanto, é necessária a
realização de trabalhos multidiciplinares para que a técnica se consolide como
ferramenta de aplicabilidade prática para pesquisadores e técnicos.
CONSIDERAÇÕES
Nos processos de tomada de decisão gerenciais, nem sempre a intuição
e as experiências prévias são suficientes. Para esses tipos de situação, são
necessárias análises mais elaboradas para a solução do problema. Essas análises
podem ser realizadas pela Pesquisa Operacional, já que seu objetivo principal
é a criação de modelos adequados à tomada racional de decisão. Dentre as
técnicas de Pesquisa Operacional que mais se desenvolveram com o avanço
dos métodos computacionais, está a simulação.
A simulação é uma técnica utilizada há mais de vinte anos nos
processos industriais, por ser uma ferramenta que permite projetar o modelo
de um sistema real e realizar experimentos com o mesmo, a fim de entender
seu comportamento e avaliar estratégias para sua operação. A simulação de
100
eventos discretos é, atualmente, uma das mais poderosas ferramentas de análise
disponível para o planejamento, projeto e controle de sistemas complexos.
Essa metodologia vem sendo cada vez mais utilizada e difundida
principalmente devido ao aporte tecnológico (surgimento de softwares
específicos) ocorrido nos últimos anos. Além da otimização de investimentos,
pode-se destacar também a utilização da simulação para realizar melhorias em
processos produtivos apenas com a reorganização do layout de uma unidade
fabril, por exemplo, como também auxiliar uma organização a identificar
os seus gargalos produtivos e, consequentemente, melhorar o seu processo.
A aplicabilidade da técnica de simulação de eventos discretos nas engenharias
é uma técnica já consagrada entre os pesquisadores e amplamente utilizada,
entretanto, na produção animal as linhas de pesquisas se encontram em
desenvolvimento nas universidades pelo mundo.
A simulação tem sido cada vez mais aceita e empregada como uma
técnica que permite ao pesquisador ou analista dos mais diversos campos
de atuação (economia, administração, engenharias, biologia, entre outros)
averiguar soluções, com a profundidade desejada, aos problemas no qual lida
diariamente; por causa da sua versatilidade de aplicações, torna-se impossível
enumerar todas as áreas específicas nas quais a simulação vem sendo usada.
Na pecuária nacional tal ferramenta poderia ser utilizada com o mesmo
objetivo por gestores que se preocupam em melhor compreender o sistema,
elucidar gargalos e aprimorar técnicas produtivas, a fim de tornar seu produto
competitivo no mercado.
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104
CAPÍTULO VI
ESTRATÉGIAS NUTRICIONAIS NA PRODUÇÃO AVÍCOLA
Jéssica de Souza Vilela¹; Natália Thaís Gonçalves Koiyama²; Bárbara
Volpi de Freitas²; Joyce de Jesus Mangini Furlan3; Raphael Fortes de
Oliveira¹; Cristiane Soares Silva Araújo4; Lúcio Francelino Araújo5
¹Alunos de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Nutrição e Produção Animal
- FMVZ/USP.
²Alunas de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Zootecnia - FZEA/USP.
3
Mestre em Ciência Animal - FMVZ/USP.
4
Docente do Departamento de Nutrição e Produção Animal - FMVZ/USP.
5
Docente do Departamento de Zootecnia - FZEA/USP.
RESUMO
A nutrição de matrizes e frangos de corte deve atender as exigências
das aves para alcançar melhores resultados correspondentes aos respectivos
objetivos, como maior ganho de peso e melhor conversão alimentar para
frangos e maximizar a produção de ovos, embriões e pintos de qualidade em
se tratando de matrizes pesadas. Recentemente, pesquisas têm sido realizadas
com o objetivo de relacionar da nutrição de matrizes sobre o desempenho
da progênie. Já para frangos de corte, o conceito de proteína ideal com a
suplementação de aminoácidos sintéticos e a inclusão de aditivos nas dietas
vêm sendo cada dia mais discutidos e aplicados em pesquisas e formulações a
campo, já que estes possibilitam minimizar custos, aumentar a produtividade
e reduzir a excreção de nitrogênio. Nesse sentido, foram realizados dois
experimentos no laboratório de pesquisas em nutrição e produção de aves
da FMVZ – USP, para avaliar o efeito da inclusão de levedura na dieta de
frangos de corte oriundos de matrizes que também receberam dietas contendo
levedura e; o segundo com intuito de avaliar a atualização da proteína ideal
com inclusão de valina e isoleucina sintéticas para frangos de corte no período
de 22 a 42 dias. A utilização de levedura na dieta das matrizes melhorou
significativamente a conversão alimentar da progênie aos 42 dias de idade.
Por outro lado a presença da levedura nas dietas dos frangos contribuiu
para o acúmulo de gordura abdominal. A suplementação dos aminoácidos
ramificados (valina e isoleucina) evidenciou o antagonismo entre os mesmos,
decorrente de estruturas moleculares parecidas e que competem pelo mesmo
sítio de absorção, de modo que o excesso de isoleucina prejudicou a valina no
desempenho dos animais.
105
INTRODUÇÃO
A avicultura apresenta um forte impacto sobre a economia do Brasil,
empregando mais de 3,6 milhões de pessoas, direta e indiretamente, e responde
por quase 1,5% do Produto Interno Bruto (PIB) nacional. O setor é representado
por dezenas de milhares de produtores integrados, centenas de empresas
beneficiadoras e dezenas de empresas exportadoras. A importância social
da avicultura no Brasil se verifica também pela presença maciça no interior
do país, principalmente nos estados do Sul e Sudeste. Em muitas cidades a
produção de frangos é a principal atividade econômica (UBABEF, 2013).
A evolução da ciência avícola juntamente com as exigências do
mercado, tem contribuído para a transformação da atividade de produção
de aves e ovos em uma grande indústria de alimentos (Honma, 1992).
Isso tem implicado grandes mudanças nos padrões de produção. Particularmente,
são notórios os aumentos da pressão por parte dos produtores para tornar a
produção mais eficiente, com menor custo e melhor desempenho dos animais,
e da demanda dos consumidores que estão cada vez mais preocupados com
a qualidade dos produtos, exigindo alimentos saudáveis, com ausência de
antibióticos e resíduos (Sartory et al., 2003). Visando atender às exigências do
mercado, o enfoque dos estudos tem sido a busca por aditivos que, ao serem
suplementados às dietas, atuem melhorando a qualidade dos produtos sem
afetar a eficiência alimentar.
As pesquisas tem demonstrado bons resultados proporcionados por
eles dentro da produção animal, como exemplo de aditivos utilizados na
avicultura temos os aminoácidos sintéticos, que permitem que os animais
expressem seu potencial genético, com efeitos positivos nos parâmetros
zootécnicos, econômicos e ambientais da produção; e as leveduras, em
substituição de antibióticos na dieta de frangos de corte, proporcionam uma
alternativa viável e econômica no desempenho desses animais (Ribeiro et al.,
2008).
LEVEDURAS
As leveduras vêm sendo utilizadas na alimentação animal como um
alimento alternativo que, ao serem suplementadas às dietas, atuam melhorando
a qualidade dos produtos sem afetar a eficiência alimentar do animal
(Nunes et al., 2010). Por volta da década de 80, as leveduras eram apenas
vistas como uma fonte protéica alternativa, mas hoje com os avanços em
seu processamento tornaram-se um ingrediente valioso na nutrição animal.
Os produtos da levedura são efetivos em melhorar o desempenho e atuarem
como imunoestimulantes (Yalçin et al., 2012).
São fungos unicelulares que se reproduzem assexuadamente por
brotamento, largamente utilizados pela indústria de panificação, cervejaria,
106
farmacêutica e destilação de álcool. A principal espécie empregada na
alimentação animal é a Saccharomyces cerevisiae, subproduto da indústria de
fermentação de destilarias de álcool e de fabricação de cerveja.
Essas leveduras podem ser comercializadas com diferentes
características, como a levedura íntegra, levedura autolisada, levedura
hidrolisada, extrato de levedura, parede celular de levedura, resultantes de
determinados processos de produção. O extrato hidrolisado da levedura
(S. cerevisiae) é obtido após a extração da parede celular da levedura pelo
processamento com enzimas proteolíticas. Segundo a revisão realizada por
Nunes et al. (2010), o extrato de levedura, além de ter um alto conteúdo
protéico, é rico em inositol, componente das membranas celulares necessário
para o funcionamento dos nervos, cérebro e músculos; glutamato, que é
importante para o metabolismo; nucleotídeos, que são nutrientes essenciais
envolvidos no desenvolvimento do músculo esquelético, na função cardíaca,
no aumento da resistência imunológica e na melhoria da integridade intestinal
e da biota microbiana do trato gastrointestinal com o desenvolvimento
de microrganismos benéficos; e peptídeos, que promovem melhoria no
desempenho dos animais. Já a parede celular de leveduras são carboidratos não
digestíveis, classificados como oligossacarídeos complexos e representados
por mananoligossacarídeos (MOS) e frutoligossacarídeos (FOS) (Ribeiro
et al., 2008), mas principalmente por MOS em concentração de 25% a 50% na
parede celular das leveduras (Moran, 2004). Estes componentes parecem ter
impacto no sistema imunológico e habilidade em prevenir a colonização de
microrganismos indesejáveis no trato gastrointestinal, funcionando como sítios
alternativos para a ligação de bactérias gram negativas, dessa forma impedindo
à fixação de patógenos nos enterócitos e subsequentemente a infecção
entérica (Ferket et al., 2002). O principal mecanismo se dá pela modificação
do ecossistema bacteriano com aumento no número de Bifidobacterium e
Lactobacillus (Sun, 2004), que suprimem a atividade de bactérias putrefativas
e reduzem a formação de produtos tóxicos da fermentação, tais como amônia,
aminas e nitrosaminas (Flickinger et al., 2003). Além disso, a fermentação no
intestino grosso aumenta a produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC)
e reduz o pH da digesta. Essas ações são, provavelmente, responsáveis pela
proliferação de bactérias benéficas (Juskiewicz et al., 2004). O baixo pH
favorece o crescimento de bactérias benéficas como os lactobacilos, e reduz a
habilidade de patógenos entéricos colonizar o intestino, pois patógenos como
E. coli e salmonelas são favorecidas pelo pH neutro (Mathew, 2001).
Por isso, são também conhecidos como prebióticos, muito empregado na
indústria de rações, podendo ser utilizados como nutrientes pelas bactérias
eutróficas promovendo a saúde da biota intestinal (Flemming & Freitas,
2005). Os MOS derivados de parede celular de leveduras apresentam uma
107
alta afinidade ligante, oferecendo um sítio ligante competitivo para bactérias
patogênicas gram negativas, que apresentam a fímbria tipo 1 específica para
oligossacarídeos como os MOS. Estas bactérias ao se ligarem aos MOS não se
ligam a sítios de ligação dos enterócitos, movendo-se com o bolo fecal e não
colonizando o trato intestinal (Oyofo et al., 1989; Newmann, 1994; Moran,
2004).
A suplementação de 1, 2 e 3% de extrato de levedura em dietas para
poedeiras em pico de produção demonstraram resultados equivalentes ao de
uma dieta basal para peso do ovo, gravidade específica, cor da gema, altura do
albúmen, unidade Haugh, pesos da gema e do albúmen e peso e espessura da
casca dos ovos (Silva et al., 2007).
Leveduras do gênero Saccharomyces boulardi, utilizadas na dieta de
frangos de corte, provocam uma redução do nível de salmonelas de 53,3% para
40,0% quando em condições de estresse no transporte das aves para o abate
(Line et al., 1998), assim como leveduras do gênero Saccharomyces cerevisae,
atuam favorecendo a ação de microrganismos fermentadores da celulose
com aumento de até 25% no número de bactérias digestoras da celulose,
melhorando a concentração total de ácidos graxos voláteis, e baixando o pH do
meio intestinal (Reig & Anesto, 2002). Nesse caso ocorre um incremento na
produção de ácido acético e outros ácidos graxos voláteis (AGV) no intestino,
favorecendo uma situação de eubiose com diminuição da ação de bactérias
indesejáveis como as do gênero Clostridium. Estudos de Pelicia et al. (2004)
demonstraram que a suplementação com culturas de Saccharomyces cerevisae
aumentam o valor nutricional da proteína da dieta através do aumento da
digestibilidade, resultando no dobro da percentagem de nitrogênio digerido e
retido no organismo.
NUTRIÇÃO DE MATRIZES PESADAS E SEUS EFEITOS NA
PROGÊNIE
Segundo Wilson (1997), os efeitos da deficiência de nutrientes na
dieta das matrizes sobre a progênie apontam a importância das inter-relações
nutricionais. Deficiência energética e alto nível protéico na mesma dieta podem
ocasionar aumento da mortalidade embrionária. A nutrição da progenitora
esta diretamente relacionada a aspectos do embrião e ao ovo, que por sua vez
influenciam no processo de incubação, nascimento e obtenção do pintinho de
corte. A finalidade de um ovo fértil é produzir um pintainho viável e saudável
(Fairchild, 2003). Para tanto destaca-se a importância do manejo sanitário,
ambiental e nutricional dos reprodutores. O status nutricional das matrizes
influencia a qualidade interna e externa do ovo, de modo que independente
de seu peso, cada constituinte do ovo exerce funções para que o embrião se
desenvolva de maneira adequada. A nutrição materna é transferida ao ovo e
108
este por sua vez é a origem dos nutrientes para o embrião. A transferência
de nutrientes da reprodutora ocorre através de sínteses e exportação de
proteínas específicas em nível de ovário e oviduto. O embrião desenvolve
mecanismos específicos de mobilização de vitaminas e minerais armazenados
no ovo, de modo que a obtenção de nutrientes também é modificada pelo
metabolismo do próprio embrião. As diferenças existentes entre absorção,
metabolismo e deposição de nutrientes dependem também da genética
(Lillie et al. 1951). Deficiências marginais podem afetar mais pronunciadamente
algumas aves dentro de um lote assim como também provocar mortalidade
embrionária até o final da incubação (Wilson, 1997). De acordo com Leeson
et al. (1979), mortalidades embrionárias na segunda semana de incubação
sugerem deficiências nutricionais na dieta das mães, pois normalmente a
mortalidade é muito baixa neste período. Segundo Wilson (1997), à medida
que as deficiências ou os excessos nutricionais se tornam mais severos
progressivamente, os efeitos sobre o desempenho do embrião se apresentam
em momentos anteriores do seu desenvolvimento.
Atualmente espera-se que não ocorram deficiências graves nas
dietas de reprodutoras. Entretanto, existem fatores envolvidos na produção
de pintinhos que podem afetar a maximização da produção das mães e o
desempenho da progênie. Um conceito já concretizado na formulação de
alimentos para reprodutoras é a não utilização de subprodutos de origem
animal com a finalidade de reduzir riscos microbiológicos. O impacto destas
dietas exclusivamente vegetais potencialmente reduz a disponibilidade de
vários nutrientes. Por outro lado abre espaço para inclusão de aditivos como
minerais orgânicos e inorgânicos, leveduras e fita se com intuito de aperfeiçoar
a absorção de nutrientes e/ou promover a saúde intestinal das aves e incremento
imunológico.
Em relação às vitaminas, a vitamina B12 é crítica nas dietas maternas
produzidas exclusivamente com vegetais, pois está ausente nos mesmos,
sendo essencial para a eclosão de embriões normais. A niacina tem baixa
disponibilidade em vegetais, especialmente no milho e apresenta diferenças
importantes na sua utilização dependendo da genética (Leeson et al., 1979).
O ácido fólico é uma das vitaminas mais críticas para os animais em reprodução,
pois seu requerimento é maior para a eclodibilidade quando comparado a
produção de ovos para consumo.
As deficiências de minerais são observadas na redução da produção
de ovos, desenvolvimento anormal de órgão e até mesmo mortalidade de
embriões. Zinco, ferro e cobre presentes na gema estão primariamente ligados
à expressão gênica. Os minerais são depositados na gema e em quantidades
menores no albúmen e na casca. Desta forma, a transferência de micro minerais
da mãe para o ovo envolve duas possibilidades: a partir do ovário para a gema
109
e a partir do oviduto para o albúmen, membranas e casca (Richards, 1997).
Segundo Whiteread et al. (1985), o conteúdo vitamínico mineral do ovo é
dependente do seu fornecimento na dieta das matrizes e deficiência ou excesso
afetam o posterior desempenho da progênie.
Outro fator que afeta a nutrição na produção de pintinhos é a idade
da matriz, ao passo que ao avaliar o conteúdo lipídico do saco vitelino se
observou que houve uma quantidade superior, cerca de 50% dos lipídeos
restantes no saco vitelino de embriões originários de reprodutoras jovens,
enquanto embriões provenientes de reprodutoras mais maduras possuíam
níveis superiores de lipídeos no plasma e fígado aos 19 dias de incubação
(Yafei & Noble, 1990). Esta diferença demonstra a efetividade reduzida na
absorção destas substâncias com aves mais jovens.
AVALIAÇÃO DO EFEITO DA LEVEDURA HIDROLISADA NA DIETA
DE MATRIZES PESADAS SOBRE A PROGÊNIE
Foram realizados experimentos no Laboratório de Pesquisa em
Aves da FMVZ – USP para avaliação dos efeitos da utilização de levedura
hidrolisada na dieta de matrizes e seu impacto sobre a progênie. O primeiro
experimento ocorreu com as matrizes pesadas, foram utilizadas 64 matrizes
de corte da linhagem Cobb 500 que receberam dietas com e sem adição de
levedura hidrolisada (5 kg/tonelada). Na 35a e 45a semana, as aves foram
inseminadas e os ovos foram incubados. Um segundo experimento foi
realizado com as progênies oriundas dessas matrizes durante o período de 1 a
42 dias de idade. Os 128 pintos de corte machos e fêmeas foram alojados em
galpão experimental distribuídos em delineamento inteiramente casualizado e
arranjo fatorial 2 x 2 com os fatores: dieta das matrizes (com e sem inclusão
de levedura hidrolisada) e dieta da progênie (com e sem levedura hidrolisada),
com quatro tratamentos e oito repetições.
O peso inicial da progênie originada de matrizes alimentadas ou não
com levedura hidrolisada estão apresentadas na tabela 1.
Tabela 1. Peso médio (g) dos pintos ao primeiro dia de vida.
Nenhuma diferença significativa entre as médias pelo teste F (P<0,05).
De acordo com os resultados encontrados, não houve diferença
significativa entre as médias da variável de peso inicial das aves nascidas de
matrizes que não receberam ou receberam levedura hidrolisada na dieta.
110
Os resultados de desempenho aos 42 dias da progênie estão
apresentados na tabela 2.
Tabela 2. Desempenho de frangos de corte aos 42 dias.
Médias seguidas de mesma letra (minúsculas na mesma linha e maiúsculas na mesma coluna) não
diferem estatisticamente pelo teste F (P<0,05).
Não houve efeito significativo da interação entre os fatores para
variáveis de desempenho analisadas (P<0,05). Observou-se efeito significativo
da inclusão de levedura na dieta das matrizes o que proporcionou melhora
no desempenho das aves. Deste modo o tratamento proporcionou aumento
no ganho de peso, diminuiu o consumo, o que consequentemente melhorou
a conversão alimentar (Tabela 2). Não foi observado efeito significativo das
dietas oferecidas à progênie para mesma variáveis de desempenho citadas
acima.
Tais resultados que demonstram o efeito significativo da nutrição
das progenitoras sobre a prole discordam de Brake (1991), que relatou
que a inclusão de levedura na dieta de matrizes pesadas não influenciou o
desempenho zootécnico da progênie.
A melhora das variáveis de consumo de ração, ganho de peso médio
diário e conversão alimentar da progênie, em relação ao efeito de nutrição das
matrizes, pode ser explicada pelos efeitos benéficos que a levedura promove
na saúde intestinal das matrizes, melhorando o desempenho reprodutivo das
mesmas e, desta forma, resultando em melhora do desempenho zootécnico
111
da progênie. De acordo com Safnews (2001), a parede celular de leveduras
Saccharomyces cerevisae possui a particularidade de impedir cepas de bactérias
patogênicas de se estabelecerem no intestino. A superfície das leveduras
possuem carboidratos complexos, mananoligossacarídeos (MOS), que
dificultam e impedem as bactérias de se aderirem à parede do intestino e, por
meio de um processo de exclusão competitiva, impedem que estes organismos
permaneçam no trato intestinal (Grigoletti et al., 2002).
Outro fator que pode explicar a melhora no desempenho é a presença
de β-glucanos (β-1,3 e β-1,6-glucana) na parede celular da levedura, que
possuem capacidade de ativar componentes humoral e celular do sistema
imune (Tzianabos, 2000), proporcionando melhora no sistema imune das
matrizes. Acredita-se que matrizes que receberam dieta com levedura podem
ter originado pintainhos de melhor qualidade, os quais apresentaram melhor
desempenho zootécnico durante o período de criação.
De modo geral, no período de 1 a 42 dias, o desempenho zootécnico
das aves não sofreu efeito da suplementação de levedura hidrolisada na dieta
da dos frangos de corte. Estes resultados estão de acordo com Subrata et al.
(1996), que verificaram que a utilização de vários tipos de levedura na nutrição
de frangos de corte não exerceu efeito sobre as variáveis de desempenho.
Resultados diferentes foram encontrados por Onifade & Babatunde
(1996), que verificaram que frangos de corte alimentados com levedura seca
(Saccharomyces cerevisae) em dietas com alto teor de fibra apresentaram
melhora no ganho de peso corporal e conversão alimentar. Estes resultados
também discordam de Barbalho et al. (2009), que verificaram melhora no
desempenho de frangos de corte alimentados com levedura hidrolisada.
Zhang et al. (2005) avaliaram a suplementação de levedura integral,
extrato de levedura e parede celular de levedura (Saccharomyces cerevisae)
na dieta de frangos de corte até as cinco semanas de idade e verificaram que
frangos de corte 0 a 3 semanas alimentados com parede celular de levedura
apresentaram os menores índices de conversão alimentar, enquanto que no
período de 4 a 5 semanas, aves que receberam levedura integral apresentaram
melhora na conversão alimentar em comparação ao grupo controle. Já no
período total, aves alimentadas com levedura integral e parede celular de
levedura apresentaram maior ganho de peso em relação ao grupo controle.
Os resultados de características de carcaça e avaliação de gordura
abdominal são apresentados na tabela 3.
112
Tabela 3. Características de carcaça e porcentagem de gordura abdominal de frangos de corte abatidos aos 42
dias de idade.
Médias seguidas de mesma letra (minúsculas na mesma linha e maiúsculas na mesma coluna) não
diferem estatisticamente pelo teste F (P<0,05).
Não houve efeito significativo da interação entre os fatores para
variáveis de características de carcaça (P<0,05). De acordo com a análise dos
resultados, houve efeito da alimentação da progênie sobre o rendimento de
carcaça, uma vez que aves alimentadas com levedura hidrolisada apresentaram
menor rendimento de carcaça. Resultados de desempenho em relação ao fator
dieta da progênie, demonstram que aves alimentadas com dieta com inclusão
de levedura apresentaram menor ganho de peso final em relação ao grupo
controle, consequentemente o rendimento de carcaça seria menor. Para as
demais variáveis, não houve diferença estatística significativa. Já para gordura
abdominal observou-se efeito significativo da dieta da progênie de modo que a
presença de levedura na dieta aumentou a porcentagem de gordura.
Os resultados encontrados para rendimento de carcaça contrastam
com Subrata et al. (1996), que concluíram que não houve efeito da adição de
levedura hidrolisada sobre o rendimento de carcaça de frangos de corte.
Os resultados encontrados de porcentagem de gordura abdominal
discordam de Barroso et al. (2013), que não observaram efeito da suplementação
de níveis de 0,1%, 0,2% e 0,3% de parede celular de Saccharomyces cerevisiae
sobre a porcentagem de gordura abdominal dieta de frangos de corte de 40 dias
de idade.
A maior porcentagem de gordura abdominal de frangos de corte
alimentados com levedura pode ter sido resultante da composição da parede
celular de Saccharomyces cerevisiae que, segundo Klis et al. (2002), possui
113
os polissacarídeos mananos e glucanos. A presença de polissacarídeos em
quantidade relativamente excessiva na dieta pode ter favorecido a conversão
de carboidratos em lipídeos no organismo, efeito que pode ter acarretado em
maior deposição de lipídios no tecido adiposo abdominal.
Conclui-se que apesar da importância da nutrição da progenitora a
obtenção de bons resultados de desempenho para frangos são dependentes
do manejo nutricional, sanitário e ambiental adotado na criação das aves.
A utilização de levedura na dieta de frangos de corte influenciou negativamente
o desempenho e contribuiu para o acúmulo de gordura abdominal.
AMINOÁCIDOS SINTÉTICOS
O contínuo progresso e a melhora do desempenho da indústria avícola
são produtos da contribuição científica e tecnológica de diferentes áreas,
dentre elas o melhoramento genético, sanidade e nutrição, que por sua vez,
corresponde em aproximadamente 70% de todo o custo de produção (Taverna,
2010). Com o surgimento de aminoácidos sintéticos, produzidos em escala
comercial e a preços compatíveis, tornou-se possível formular rações com
níveis de aminoácidos mais próximos das necessidades do animal, reduzindo
os custos das rações e a quantidade de nitrogênio excretado (Narváez-Solarte,
1996).
O conceito de proteína ideal foi definido por Mitchell (1964) como
sendo uma mistura de aminoácidos ou de proteínas, cuja composição atende
às exigências dos animais para os processos de mantença e de crescimento.
Em outras palavras a proteína ideal apresenta total disponibilidade de digestão
e de metabolismo, capaz de fornecer sem excessos nem deficiências as
necessidades absolutas de todos os aminoácidos requeridos para manutenção e
produção (Parsons & Baker, 1994).
É importante salientar que a dieta pode fornecer aos animais os
20 aminoácidos, entretanto, cerca da metade deles pode ser formado pelo
próprio organismo, sendo assim chamados de aminoácidos não essenciais.
Os demais, os aminoácidos essenciais, são necessários para diversas funções
no organismo, e para tanto, são obrigatoriamente obtidos pelas dietas.
Dependendo do estado fisiológico, da fase e da espécie animal um aminoácido
não essencial pode ser utilizado pelo organismo mais rapidamente do que é
produzido se tornando um aminoácido condicionalmente essencial (D’Mello,
2003).
Além de prejuízos no desempenho produtivo das aves, dietas com
desbalanço ou deficiência de aminoácidos podem afetar a resposta imune das
aves (Hale et al., 2004).
114
REDUÇÃO PROTÉICA EM DIETAS PARA FRANGOS DE CORTE
A redução proteica tem sido vista como uma das vias de possível
melhoria dos custos de produção e o nível de PB da ração passou a ser definido
como o nível ótimo para responder às necessidades da ave em aminoácidos,
considerando o custo dos ingredientes usados na formulação e o valor das
carnes produzidas (Sabino et al., 2004).
Nas dietas para frangos de corte, a quantidade mínima de proteína
bruta (PB) depende da natureza e da qualidade dos alimentos disponíveis e
do conhecimento da digestibilidade das fontes proteicas, além das exigências
dos animais. Os preços dos ingredientes completam as informações para a
decisão dos níveis a serem usados para otimizar um determinado parâmetro
de produção. As alternâncias que se observam nos preços dos ingredientes
podem fazer com que os níveis de proteína também flutuem na dieta (Fraiha,
2002). Algumas vezes, rações com um preço relativo mais alto podem gerar
maior rentabilidade por quilograma de carne de frango produzida, em função
do melhor desempenho das aves. Cabe, então, ao nutricionista tomar a decisão
sobre quais aspectos têm efeito positivo na produção (Rostagno et al., 1996).
A suplementação de aminoácidos industriais nas rações, principalmente
lisina e metionina, é uma prática incorporada na rotina das fábricas de rações
para aves, com a finalidade de reduzir os níveis proteicos das dietas. Essa
diminuição traz como benefícios a redução dos custos por quilograma de
carne produzido, evita os excessos de aminoácidos e leva à menor poluição
ambiental, pela melhor eficiência na utilização e menor excreção de N pelas
aves (Aletor et al., 2000). Na pesquisa realizada por Gomide et al. (2007) os
autores concluíram, que é possível reduzir o nível proteico da ração de frangos
de corte, na fase de crescimento (22 a 42 dias de idade), em até 16% de PB,
suplementada com aminoácidos e fitase, desde que a ração da fase inicial (1 a
21 dias de idade) seja formulada com níveis nutricionais recomendados pela
literatura brasileira, sem afetar o desempenho dos animais.
A progressiva redução na PB da dieta pode levar a uma situação
em que outros aminoácidos, como valina e isoleucina, que são geralmente
supridos por dietas com alta PB, tornem-se limitantes ao melhor desempenho
(Peganova & Eder, 2002). Desta forma, para se alcançar o aumento no
desempenho das aves submetidas a dietas com maiores reduções proteicas,
deve-se ter a preocupação de fornecer níveis mínimos de outros aminoácidos
limitantes, como isoleucina, valina, arginina e triptofano, bem como adequar
o nível energético da dieta para se obter melhor eficiência de deposição da
proteína sem prejudicar a qualidade da carcaça.
115
VALINA E ISOLEUCINA
A valina e a isoleucina são similares em sua estrutura, sendo
comumente chamados de aminoácidos de cadeia ramificada e podem se tornar
limitantes para o desempenho de frangos de corte quando os níveis de PB da
dieta são reduzidos (Thornton et al., 2006).
Os aminoácidos alifáticos de cadeia ramificada – leucina, isoleucina
e valina - popularmente conhecida como ACR, são classificados como
aminoácidos essenciais ou indispensáveis, e apresentam uma ocorrência em
proteínas musculares de aproximadamente 19%. Os aminoácidos ramificados
atuam como precursores para a síntese de glutamina e alanina. A degradação
é iniciada pela transaminação de BCAA para o α-cetoácido, formando o
glutamato. Posteriormente, ocorre a descarboxilação dos cetoácidos de cadeia
ramificada pela enzima cetoácido desidrogenase de cadeia ramificada.
A valina é similar à leucina e à isoleucina em estrutura e função.
Estes aminoácidos são muito hidrofóbicos e se encontram quase sempre no
interior das proteínas. A farinha de soja, pescados e carnes, são fontes de valina.
Os ACR são encontrados em todas as fontes de proteína animal. Os produtos
derivados do leite contêm grandes quantidades deles e atualmente a proteína
isolada do soro do leite é uma das fontes mais ricas. As proteínas animais e
o soro do leite contêm, respectivamente, 15 e 30% de aminoácidos de cadeia
ramificada.
A leucina tem um papel de ativação do crescimento muscular, não
porque faz parte das proteínas construtoras, mas porque estimula a síntese,
além de estimular a liberação de insulina pelo pâncreas. A leucina, também
auxilia o hormônio insulina a iniciar a síntese proteica sendo um ativador para
a síntese.
A quantidade relativamente baixa de valina e isoleucina na proteína
do milho são acompanhadas pelo elevado nível de leucina. O alto conteúdo de
leucina nas dietas parece aumentar as exigências para valina e isoleucina em
frangos em crescimento e perus (Tutle & Balloun, 1976). O nível inadequado
de valina pode promover redução no ganho de peso e piora na conversão
alimentar e também o aparecimento de anormalidade de penas e pés (Farran &
Thomas, 1992). A deficiência de valina pode ainda provocar uma depressão no
sistema imunológico das aves, principalmente nos órgão linfóides primários,
podendo dessa maneira provocar uma queda no desempenho dessas aves, por
limitar o suplemento de nutrientes aos demais sistemas fisiológicos, no caso de
uma resposta imune ativa (NAKAGAWA, et al. 2009).
116
SUPLEMENTAÇÃO DE VALINA E ISOLEUCINA NA DIETA DE
FRANGOS DE CORTE
Com o objetivo de avaliar os efeitos de diferentes níveis de inclusão
de valina e isoleucina isolados ou associados nas rações isonutritivas e
peletizadas sobre o desempenho produtivo e rendimento de carcaça e
cortes durante o período de 22 a 42 dias de idade de frangos de corte, um
experimento foi realizado no laboratório de pesquisa em aves da FMVZ –
USP. Foram utilizados 700 pintos machos da linhagem Cobb distribuídos em
um delineamento inteiramente ao acaso em esquema fatorial 3x3, totalizando
9 tratamentos experimentais com 5 repetições cada: T1 – inclusão de 0,67% de
isoleucina e 0,75% de valina; T2 – com 0,67% de isoleucina e 0,79% de valina;
T3 – com 0,67% de isoleucina e 0,83% de valina. T4 – com 0,71% de valina e
0,75% de isoleucina. T5 – 0,71% de valina e 0,79% de isoleucina. T6 – 0,71%
de inclusão de valina e 0,83% de isoleucina. T7 – 0,75% de valina e 0,75% de
isoleucina. T8 – 0,75% de valina e 0,79% de isoleucina. T9 – 0,75% de valina
e 0,83% de isoleucina.
Os dados de desempenho foram obtidos aos 22, 28 e 42 dias de
idade das aves. Aos 42 dias de idade, foram abatidas duas aves por repetição
para determinação do rendimento de carcaça e cortes (peito e pernas – coxa/
sobrecoxa).
Resultados de ganho de peso estão apresentados na tabela 1, estes
diferiram estatisticamente entre os níveis de isoleucina e para os níveis de
valina (P<0,05).
Tabela 1. Ganho de peso (Kg) de frangos de corte machos de 22 a 42 dias suplementados com valina e isoleucina.
Médias seguidas de mesma letra (minúsculas na mesma linha e maiúsculas na mesma coluna)
diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (P<0,05).
Houve efeito significativo da interação entre os fatores (P<0,05).
Observou-se melhores resultados de ganho de peso para os níveis menores
de isoleucina e maiores de valina. Tal fato pode ser explicado pelo efeito
dos aminoácidos no desempenho das aves conhecido com antagonismo.
Segundo D’Mello, antagonismo é um imbalanço de aminoácidos que ocorre
na competição pelo mesmo sítio de absorção na borda em escova intersticial
entre os aminoácidos de cadeias de estruturas semelhantes. Isso pode ocorrer
entre os aminoácidos estudados por serem de cadeia ramificada.
117
Na tabela 2 está apresentada a análise dos resultados de conversão
alimentar.
Tabela 2. Conversão alimentar (Kg:Kg) de frangos de corte machos de 22 a 42 dias alimentados com valina e
isoleucina.
diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (0,05).
Houve efeito significativo da interação entre os fatores (P<0,05).
De mesmo modo, houve efeito significativo dos fatores isoleucina e valina,
de modo que menor inclusão de isoleucina proporcionou melhor conversão
alimentar. Já para valina tratamentos com maior inclusão deste aminoácido
resultaram em melhor conversão. A valina é um aminoácido essencial
potencialmente limitante em dietas compostas principalmente por milho e
farelo de soja para frangos de corte (THRONTON et al., 2006). O excesso de
isoleucina pode deprimir as concentrações plasmáticas de valina e prejudicar
o desempenho, como observado, quando há maiores inclusões dos dois
aminoácidos há piora nos resultados de conversão alimentar (tabela 2).
A análise dos resultados de rendimento de carcaça está apresentada na
tabela 3.
Tabela 3. Rendimento de carcaça (%) de frangos de corte machos abatidos aos 42 dias de idade suplementados
com valina e isoleucina.
diferem estatisticamente pelo teste de Tukey (P<0,05).
Houve efeito significativo da interação entre os fatores avaliados
(P<0,05). Aves que receberam o nível de 0,75% de isoleucina apresentaram
maior rendimento de carcaça (63,75%) em relação aos níveis de 0,71 e 0,67%
de isoleucina. Frangos que receberam o nível de 0,83% de valina apresentaram
maior rendimento, em geral para esta variável, aves que receberam tratamentos
118
com maiores níveis dos dois aminoácidos apresentaram o maior rendimento
médio (68.30%).
O mesmo ocorreu para o rendimento de peito como esta apresentada
na tabela 4.
Tabela 4. Rendimento de peito (%) de frangos de corte machos abatidos aos 42 dias de idade suplementados
com valina e isoleucina.
Observou-se que o maior rendimento de peito ocorreu quando da
utilização dos maiores níveis de inclusão dos dois aminoácidos (23,42%).
No caso dos resultados de rendimento de pernas (coxa-sobrecoxa), observouse a mesma tendência.
O resultado da análise do rendimento de pernas esta apresentado na
tabela 5.
Tabela 5. Rendimento de pernas (%) de frangos de corte machos de 42 dias de idade alimentados com valina
e isoleucina.
Os níveis de 0,83% de valina e 0,75% de isoleucina isolados e
combinados também foram melhores para o rendimento de pernas. Estudos sobre
exigências de isoleucina e valina ainda são escassos no meio científico, ainda
não há dados de autores que avaliaram a interação dos mesmos aminoácidos
deste estudo. Alguns estudos sobre antagonismo entre valina, leucina e
isoleucina foram realizados com perus. A especificidade do antagonismo entre
valina, leucina e isoleucina foi estudada em perus por D’Mello, 1975. O autor
utilizou dietas com suplementação de leucina e valina. O desbalanceamento
entre aminoácidos de cadeia ramificada na dieta (leucina, isoleucina e valina)
119
ainda pode gerar penas de formato côncavo anormal, que dobram-se para fora
do corpo da ave, neste caso o quadro geralmente está associado à redução de
peso e pior conversão alimentar, o que foi observado neste estudo. FARRAN
& THOMAS (1992) utilizando dieta deficiente em valina, à base de trigo,
farelo de amendoim e glucose observaram este efeito. Deficiência de valina
na dieta causa redução no conteúdo de proteína das penas. Para o resultado
de rendimento de carcaça acredita-se que a suplementação dos aminoácidos
estudados, os maiores níveis de inclusão foram suficientes para obter bons
resultados, uma vez que tais aminoácidos não estão relacionados com
deposição proteica na carcaça.
Conclui-se que a formulação das dietas com base no relacionamento
dos aminoácidos tem sua importância, ao passo que ainda não é amplamente
praticada, pois geralmente tabelas de exigências nutricionais utilizadas
em formulações são obtidas de forma isolada, portanto, podem não ser tão
eficientes na otimização do desempenho das aves quanto aquelas estimadas
com base na relação dos aminoácidos.
É de extrema importância que a nutrição acompanhe o avanço
genético avícola, que por sua vez sofre constantes mudanças e apresenta aves
cada dia mais produtivas e nutricionalmente mais exigentes.
A redução da proteína da dieta com suplementação de aminoácidos
sintéticos e a utilização de aditivos, como a levedura pode levar a benefícios
econômicos, ambientais e de bem estar animal, porém estes benefícios somente
são alcançados se todas as exigências nutricionais, manejo e sanidade dos
animais forem supridos adequadamente.
Para que a suplementação seja adequada é de extrema importância
que haja conhecimento dos reais e melhores níveis a praticar e dessa forma
se aproximar ao máximo do conceito de proteína ideal, tornando assim a
avicultura mais produtiva, eficiente, econômica e sustentável. Do mesmo modo
as leveduras têm demonstrado benefícios em relação a sua utilização quanto a
manutenção da saúde intestinal das aves e melhora na absorção de nutrientes.
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124
CAPÍTULO VII
UTILIZAÇÃO DE GLICERINA BRUTA NA ALIMENTAÇÃO DE
BOVINOS
Francisco Palma Rennó1#, Pablo Gomes de Paiva2*, Tiago Antônio Del
Valle1, Elmeson Ferreira de Jesus2, Gustavo Ferreira Almeida1, Filipe
Zanferari1, Vitor Pereira Beterro2, Rafael Villela Barletta1, Rodrigo
Gardinal1, Gustavo Delfino Calomeni1, Thiago Henrique Annibale
Vendramini1, Taissa de Souza Canaes1, Thiago Henrique da Silva1, Lenita
Camargo Verdurico1
Universidade de São Paulo – FMVZ/ USP, Pirassununga, SP;
Departamento de Zootecnia, Universidade Estadual Paulista/UNESP, Jaboticabal, SP.
#
[email protected];
1
2
*
[email protected]
RESUMO
O aumento na demanda de energia tem sido impulsionado pelo
crescimento da população mundial, o que levou a busca por novas fontes
de energia. Os biocombustíveis tem se destacado como fonte energética
complementar ou substitutiva, entre as quais o biodiesel assume grande
relevância, pois além de fonte renovável é considerado ecológico,
biodegradável, atóxico, livre de enxofre e compostos aromáticos. Contudo,
para que a produção de biodiesel seja biológica e economicamente viável é
necessário dar destino adequado aos coprodutos gerados durante sua obtenção.
A glicerina, principal coproduto gerado durante a produção de biodiesel tem sido
considerada potencial fonte energética na alimentação animal, principalmente
em substituição ao milho. No entanto, sua influência sobre o consumo tem
sido o principal fator limitante a sua inclusão como macroingrediente nas
dietas. Assim, buscou-se nessa revisão apresentar informações disponíveis na
literatura quanto à utilização de glicerina na alimentação e seu efeito sobre o
desemprenho de bovinos de corte e leite.
Palavras Chave: biodiesel, coprodutos, desempenho, glicerol
INTRODUÇÃO
O crescimento da população mundial aliado ao aumento no poder
aquisitivo, desenvolvimento industrial e agrário de muitas regiões, estimulou
o aumento no consumo de energia, representado principalmente pelo petróleo.
125
No entanto, esta matriz energética é fonte esgotável e altamente poluente.
A utilização de biocombustíveis vem se mostrando como potencial
fonte energética complementar ou substitutiva, entre as quais o biodiesel vem
ganhando destaque, pois além de ser fonte renovável de energia, é considerado
ecológico, biodegradável, atóxico, livre de enxofre e compostos aromáticos
(Abdalla et al., 2008), características que possibilitam a redução substancial
das emissões de hidrocarbonetos e monóxidos de carbono, minimizando o
impacto ambiental. Contudo, para que a produção de biodiesel seja biológica
e economicamente viável, é necessário dar destino adequado aos coprodutos
gerados durante a obtenção do biodiesel.
A partir de grãos de oleaginosos como a soja, algodão, girassol,
entre outros, a agroindústria obtém além do biodiesel, coprodutos de
qualidade nutricional que podem ser utilizados na alimentação de bovinos.
Esses alimentos são as tortas e a glicerina, sendo esta última, o principal
coproduto obtido a partir da produção do biodiesel.
A glicerina tem sido considerada potencial ingrediente energético,
podendo ser incluída na alimentação de bovinos em substituição ao milho
(Donkin et al., 2009; Parsons et al., 2009; Terré et al., 2011). Uma característica
importante da glicerina é a capacidade do glicerol em ser transformado a
ácidos graxos de cadeia curta no rúmen, principalmente em ácido propiônico
(Bergner et al., 1995), promovendo melhor aporte energético aos animais.
Porém, como a composição e qualidade das glicerinas disponíveis no
mercado variam em função da presença de possíveis contaminantes,
especialmente em função do processo de sua obtenção (transesterificação),
podem haver inconveniências quanto ao seu uso na alimentação de bovinos,
principalmente quando utilizada como macroingrediente nas dietas.
Como os custos com alimentação em sistemas intensivos de produção de
bovinos (corte ou leite) chegam a mais de 60% do custo total da atividade,
a busca por alimentos alternativos que possibilitem redução nos custos com
alimentação e mantenham os índices produtivos faz se necessária. Assim
buscou-se nessa revisão apresentar informações disponíveis na literatura
quanto à utilização de glicerina na alimentação e seu efeito sobre o desempenho
de bovinos de corte e leite.
BIODIESEL E GLICERINA
O biodiesel pode ser definido como produto obtido através da
transformação química de ácidos graxos de cadeia longa, oriundo de lipídios
orgânicos renováveis, óleo ou gordura (vegetal ou animal) por adição de
álcool (metanol ou etanol) na presença de catalisador (NaOH ou KOH), para
utilização em motores diesel (Universidade de Açores, 2008).
No Brasil, diversas fontes são utilizadas para produção de biodiesel
126
(Figura 1), dentre as quais se destacam o óleo de soja e a gordura bovina,
que respondem, respectivamente por 80,37 e 16,02 da produção (ANP, 2013).
Segundo a mesma agência, o Brasil é o terceiro maior produtor mundial de
biodiesel (13% da participação), com produção de 2,8 mil m3 em 2012, e
capacidade instalada para 22.6 mil m3/dia. Desde janeiro de 2010, todo óleo
diesel comercializado no país deve conter 5% de biodiesel (ANP, 2011),
acarretando em aumento na produção de biodiesel e, consequentemente,
aumento na oferta de glicerina, principal coproduto da produção de biodiesel.
O glicerol (1, 2, 3 propanotriol ou glicerina) foi descoberto por Scheele
em 1979 durante o processo de saponificação do azeite de oliva. Pauster, em
1858, também observou sua formação como subproduto da fermentação
alcoólica, em concentrações de 2,5 – 3,6% do conteúdo de etanol, podendo ser
o glicerol o segundo maior produto formado durante a fermentação alcoólica
(Tosetto & Andrietta, 2003).
O termo glicerol é aplicado ao composto puro 1,2,3 propanotriol,
enquanto o termo glicerina é usado para descrever os compostos comerciais
obtidos e que contém glicerol. Diversos tipos e designações de glicerina estão
disponíveis comercialmente, diferindo quanto ao teor de glicerol, álcool,
catalizadores, ácidos graxos, sabões, cor e odor (Motta et al., 2009).
Figura 1. Perfil nacional das fontes utilizadas na produção de biodiesel
Fonte: ANP (2013).
A glicerina apresenta diversos destinos conhecidos, sendo utilizada
na confecção de produtos na indústria cosmética, farmacêutica, têxtil e
alimentícia, no entanto, sua principal função na maioria dos casos é como
umectante (substância para reter umidade). A glicerina possui ainda como
característica ser altamente estável sob condições típicas de armazenamento,
compatível com muitos outros materiais químicos, não tóxica e não irritante
em seus mais variados usos, além de não ter efeitos ambientais negativos
(Arruda et al., 2007).
127
A glicerina é obtida durante a produção de biodiesel através da reação
de óleo vegetal ou gordura animal com álcool anidro (geralmente metanol, e
ou às vezes etanol) (Donkin, 2008). Durante o processo de transesterificação
(Figura 2), o óleo vegetal reage com álcool (metanol ou etanol) na presença de
catalisador (hidróxido de sódio ou potássio), resultando em éster monoalquilado
(biodiesel) e seu principal coproduto, a glicerina (Plá, 2002). Em seguida, por
diferença de densidade, ocorre a decantação, permitindo assim a separação
do biodiesel (Souza, 2006), e que com a remoção da glicerina, permite que
o óleo torne-se mais fluido pela redução da viscosidade (Viscardi, 2005).
O rendimento do processo de biodiesel é afetado pela temperatura de reação,
tipo e concentração do catalisador e razão molar álcool/óleo vegetal (Encimar
et al., 2002). De acordo com Dasari et al. (2005), para cada 90 m3 de biodiesel
produzidos durante o processo de transesterificação de óleos vegetais, 10 m3
de glicerina são gerados.
Figura 2. Modelo ilustrativo da reação geral de transesterificação
Fonte: Ferreira (2009).
De acordo com Oliveira et al. (2011), na indústria podem ser obtidas
quatro tipos de glicerina: 1- Glicerina bruta: contém baixos níveis de glicerol
(40 a 70%) e elevados níveis de catalizadores, álcool, água, ácidos graxos e
sabões, com pH normalmente elevado (12), sendo obtida após separação do
biodiesel; 2- Glicerina bruta “loira”: atualmente é o principal tipo de glicerina
obtida na indústria do biodiesel e possui de 75 a 90% de glicerol. É a glicerina
bruta após sofrer tratamento ácido, seguido da remoção dos ácidos graxos e
sabões, sendo o restante composto por água, sais e metanol, apresentando pH
entre 5 e 6; 3- Glicerina grau farmacêutico (grau USP): contém mais que
99% de glicerol é amplamente utilizada nos setores de cosméticos, higiene
pessoal, medicamentos e fumo. É obtida da glicerina bruta loira após ser
submetida à bidestilação a vácuo e tratamento com absorventes; e 4- Glicerina
grau alimentício (food grade): é completamente isenta de metanol.
128
Mesmo a glicerina purificada sendo composto de alto valor comercial
do ponto de vista industrial, o processo de purificação pode ser inviável
economicamente, considerando a elevada quantidade de glicerina produzida
atualmente no Brasil. Assim, o uso da glicerina bruta na alimentação animal,
particularmente para os animais ruminantes, pode ser maneira de aumentar a
eficiência biológica e econômica da produção de biodiesel (Zacaroni, 2010).
GLICERINA E ALIMENTAÇÃO ANIMAL
Glicerina é o nome comercial de um líquido viscoso, incolor, inodoro,
higroscópico e com sabor adocicado, quimicamente definido como glicerol
(1,2,3 propanotriol) (Arruda et al., 2007).
A glicerina tem seu uso reconhecido e é tido como alimento seguro,
mas atenção deve ser dada aos contaminantes presentes na forma bruta,
principalmente aos níveis de metanol, que segundo o FDA (2006) não devem
ultrapassar 150 mg/kg. Em função, do aumento na oferta de glicerina, e do
seu potencial como macroingrediente na dieta de animais, Oliveira et al.
(2011) destacaram que no Brasil o Ministério da Agricultura, Pecuária e
Abastecimento (MAPA) regularizou em outubro de 2010 o uso da glicerina
bruta. De acordo com o MAPA (2010), o produto deve atender um padrão
mínimo de qualidade para utilização na alimentação animal com no mínimo
80% de glicerol; máximo 13% umidade; máximo 150 mg/kg de metanol; sódio
e matéria mineral com valor máximo garantido pelo fabricante, o que pode
variar em função do processo produtivo. Destaca-se ainda estar proibido o uso
de glicerina proveniente da gordura animal na alimentação de ruminantes em
vista ao risco de ocorrência de doenças priônicas. As glicerinas oriundas de
óleos de mamona e de pinhão manso também estão desautorizadas em função
do risco da presença de contaminantes.
Mesmo com padronização mínima que deve ser atendida para utilização
da glicerina na alimentação animal, ainda é grande a variação principalmente
quanto ao teor de glicerol, umidade, teor de sódio e lipídios totais na glicerina
oriunda de diferentes regiões do país (Tabela 1).
129
Tabela 1. Composição da glicerina de indústrias de biodiesel no Brasil.
1 Número de amostras analisadas (glicerina a base de óleo de soja ou algodão);
Fonte: Adaptado de Oliveira et al. (2013).
METABOLISMO DE GLICEROL NO RÚMEN
Estudos in vivo, avaliando os efeitos da glicerina bruta sobre os
parâmetros ruminais de em bovinos são escassos. A literatura nos traz, no
entanto, relatos dos efeitos ruminais da utilização de glicerol, seu principal
componente, responsável por 80 a 90% da sua composição (Kerr et al., 2009).
O glicerol é importante precursor glicogênico amplamente conhecido
por seu poder de atuar em diferentes etapas do metabolismo da glicose (Leng,
1970). Segundo Krehbiel (2008), do glicerol consumido, 13% desaparece
do rúmen por passagem com a digesta, 44% pela fermentação e 43% pela
absorção através da parede ruminal. O glicerol pode ser convertido em
propionato, no rúmen, através da fermentação microbiana e utilizada na
gliconeogênese hepática (Krebs & Lund, 1966). O glicerol absorvido na parede
ruminal, no fígado, pela ação da enzima glicerol quinase, juntamente com ATP,
é convertido em glicerol-3-fosfato e ADP, para ser utilizado na glicólise ou
na gliconeogênese, dependendo da condição metabólica do animal (Krehbiel,
2008).
Rémond et al. (1993) afirmam que do glicerol ingerido, 39 a 69% é
fermentado a ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) no rúmen de animais
adaptados. No rúmen, o glicerol é rapidamente fermentado, levando a aumento
da produção total de AGCC, com alteração da relação acetato:propionato,
quando este é suplementado (Abughazaleh et al., 2010). Trabue et al.
(2007), sugerem que 80% do glicerol desaparece após 24 horas de incubação
in vitro. Segundo Bergner et al. (1995) em seis horas mais de 90% do glicerol
desaparece do rúmen, quando este está sendo utilizado em substituição de
15 a 25% do amido da dieta.
130
Usando radioisótopos, Bergner et al. (1995) constataram que a maior
parte do carbono oriundo do glicerol é utilizada na síntese de propionato, apenas
11% na síntese de CO2, enquanto que a presença deste como metano, acido
lático e acético produzidos é muito baixa, que inclusive nem chegaram a ser
identificadas neste estudo. Os autores relatam ainda redução da incorporação
de N na proteína microbiana com o a maior suplementação de glicerol.
Quanto à alteração da proporção dos AGCC produzidos, pode-se
dizer que a suplementação com glicerol leva a aumento da proporção molar
de propionato e butirato, com redução da proporção de acetato (Wang et al.,
2009). Mach et al. (2009), entretanto, relataram que a utilização de 12% da
matéria seca de glicerina bruta (86% de glicerol) na dieta de bovinos de corte
não alterou a proporção dos AGCC produzidos no rúmen.
Rico et al. (2012), em estudo in vitro, avaliaram a substituição de milho
por glicerol desidratado, e observaram uma melhora da digestibilidade aparente
da fibra em detergente neutro, sem alteração da síntese de proteína microbiana.
Os autores recomendaram que uma inclusão de até 8% da matéria seca pode
ser utilizada, sem prejudicar a fermentação ruminal e a digestibilidade da
matéria seca e nutrientes.
Boyd et al. (2013), trabalharam com vacas no terço inicial de lactação
e produção de leite de 38.0 kg/dia, suplementadas com 0, 200 e 400 gramas
de glicerol por dia, observaram efeitos no rúmen semelhantes aos relatados
por Wang et al. (2009). Não foram observadas diferenças no pH e na
concentração de amônia ruminais. As proporções molares de acetato, e a
relação acetato:propionato reduziram, enquanto a concentração de propionato,
butirato e valerato aumentaram, de acordo com o aumento da suplementação
de glicerol. Não foram observados efeito da suplementação sobre o consumo
nem sobre a digestibilidade da matéria seca e de nutrientes. Lee et al. (2011),
em estudos in vitro, relataram que a adição de glicerol ao milho ou alfafa,
aumentou a produção de propionato e reduziu a relação acetato: propionato,
sem afetar a produção de butirato e AGCC em 24 horas de incubação.
A suplementação de glicerol leva ainda a uma redução da produção de
metano por unidade de energia digestível, o que indica melhoria da eficiência
energética.
Em vacas em lactação Carvalho et al. (2011), trabalhando com inclusão
de 10,8% da matéria seca, de glicerol não encontraram diferenças no consumo
de matéria seca e observaram aumentos nas proporções de propionato (22,7 e
28,6%) e butirato ( 11,5 e 15,3%) ruminal, e consequente redução na relação
acetato:propionato (2,76 e 1,88) para dietas controle e glicerol, respectivamente.
Wang et al. (2009) observaram que a suplementação com doses
crescentes de glicerina (0, 100, 200 e 300 g/dia; 99% de glicerol) alterou o
padrão de fermentação ruminal, com aumento linear na produção total de
131
AGCC (93,40 a 99,61 mM), seguido de aumento linear na proporção molar de
propionato (16,31 a 19,08 mol/100 mol) e butirato (8,27 a 11,35 mol/100 mol),
refletindo em redução da relação acetato:propionato (4,56 à 3,64) a medida em
que se incluiu glicerina às dieta.
O glicerol pode atuar ainda sobre a degradabilidade da fração proteica.
Paggi et al. (1999) relatam inibição de 20% da atividade proteolítica quando o
glicerol foi utilizado, em diferentes dietas basais. Segundo Ling & Armstead
(1995), isso pode acarretar em efeitos positivos, uma vez que a degradação
proteica ruminal reduz a eficiência da utilização de proteínas em ruminantes.
A aceleração do processo fermentativo pode estar diretamente
relacionada à alteração das populações microbianas do rúmen. Roger et al.
(1992) relatam que a adição de 5% de glicerol inibe o crescimento e a atividade
celulolítica de bactérias e fungos in vitro. Paggi et al. (2004) também relataram
redução da atividade celulolítica quando a concentração de glicerol sobe de
50 para 300 mM. Roger et al. (1992) associam esta redução da atividade
celulolítica à redução no crescimento, adesão e à inibição das populações
microbianas. O mecanismo pelo qual esta inibição ocorre ainda não está
completamente elucidado.
Abughazaleh et al. (2010) avaliaram a substituição de milho por
glicerol em experimento in vitro. A concentração de acetato foi reduzida a
partir de 30% de substituição. O propionato aumentou apenas na dieta com
45% de substituição. As concentrações de DNA de Butyrivibrio fibrisolvens
e Selenomonas ruminantium foram reduzidas nas dietas com 30 e 45% de
substituição. Ruminococcus albus e Succinivibrio dextrinosolvens não foram
alterados pelas dietas experimentais. Das quatro bactérias testadas neste
trabalho, duas têm importante atividade celulolítica (Butyrivibrio fibrisolvens,
Ruminococcus albus) enquanto outras duas são importantes na degradação de
amido (Selenomonas ruminantium, Succinivibrio dextrinosolvens) no rúmen
(Tajima et al., 2001; Russell, 2002). De acordo com Hobson & Mann (1961),
as bactérias do gênero Selenomonas são as mais importantes no metabolismo
do glicerol.
Abughazaleh et al. (2010) concluíram que dietas com substituição de
até 15% não tem efeito sobre a fermentação ruminal. Altas concentrações de
glicerol, no entanto, levam a efeitos adversos sobre as bactérias ruminais e
produção de acetato. Segundo Roger et al. (1992), em baixas concentrações
(0,1 a 1%), o glicerol não tem efeito sobre o crescimento, adesão e atividade
celulolítica de duas populações microbianas (R. flavefaciens e F. succinogenes).
No entanto, numa concentração de 5% há maior inibição do crescimento e da
atividade celulolítica, sem afeitos sobre a adesão.
No processo de obtenção da glicerina são utilizadas algumas substâncias
que podem comprometer a saúde e o desempenho animal. O metanol,
132
talvez a mais importante dessas substâncias, tem recebido grande atenção
especialmente pela produção de acido fórmico, durante sua metabolização
hepática. Leão et al. (2013), estudaram alterações anatomopatológicas, não
conseguiram estabelecer qualquer relação de lesões hepáticas, ruminais, renais
ou intestinais, com a suplementação de glicerina até o teor de 24% da matéria
seca da dieta.
A produção de metano, assim como as estratégias nutricionais de
mitigação da sua emissão tem recebido especial atenção da pesquisa em
nutrição de animal, nos últimos anos. Os efeitos ambientais da emissão e a
ineficiência energética decorrente da produção ruminal de metano, justificam
essa busca (Johnson & Johnson, 1995).
Existem muitos fatores nutricionais e do animal que podem interferir
na produção de metano. A ingestão de matéria seca, o tipo de carboidrato
utilizado, a adição de lipídeos, o processamento da forragem e a manipulação da
fermentação ruminal são, segundo Johnson & Johnson (1995), os fatores mais
importantes. A produção de metano é, no entanto, fisiologicamente importante
para a manutenção da pressão de H2 reduzida, permitindo a reoxidação do
NADH e maior rendimento de acetato e ATP.
De acordo com Stradiotti Júnior et al. (2004), no ecossistema ruminal
há relação inversa entre a produção de metano e de propionato. O mecanismo
pelo qual se justifica essa relação consiste no direcionamento dos hidrogênios
e carbonos (coprodutos da produção de acetato) para produção de propionato,
que não estariam disponíveis para metanogênese. Johnson & Johnson (1995)
afirmam que especialmente a relação acetato:propionato é importante na
produção de metano. Segundo estes autores, uma relação menor que 0,5 inibe a
produção de metano por redução do substrato para o crescimento das bactérias
metanogênicas. Por outro lado, se o carboidrato é fermentado a acetato e não
a propionato, até 33% da energia pode ser perdida na forma de metano. Como
a relação acetato:propionato no rúmen tende a variar de 0,9 a 4,0, in vivo, a
produção de metano é sempre presente e importante.
Conforme discutido anteriormente neste capítulo, considerando a
capacidade da glicerina de alterar o perfil dos AGCC produzidos no rúmen,
com redução da relação acetato:propionato (Wang et al., 2009; Boyd et al.,
2013; Lee et al., 2011; Carvalho et al., 2011), o efeito mitigador da glicerina é
promissor. Os trabalhos atuais, no entanto, utilizam-se de técnicas ainda pouco
sensíveis, dificultando o estabelecimento dos reais efeitos dos diferentes níveis
de suplementação de glicerina bruta sobre a produção de metano ruminal.
Ávila et al. (2011), estudaram o efeito de teores crescentes de glicerina
purificada (0, 7, 14 e 21% MS) sobre a fermentação ruminal e produção de
metano, e observaram que, apesar da redução das proporções molares de
acetato e butirato, e do aumento da concentração de propionato, a produção de
133
metano não foi afetada. A taxa de fermentação ruminal in vitro e a produção
de metano originada do glicerol foi objetivo do estudo de Lee et al. (2011).
Estes autores usaram os tempos de coleta do líquido ruminal de 0, 3, 6, 12, 24 e
48 horas e obtiveram taxa de produção de gás de 0,051/hora. A adição de
glicerol reduziu a produção de metano e não alterou a produção total de AGCC,
em 24 horas. Estes resultados sugerem aumento na eficiência do uso da energia
quando as dietas foram suplementadas com glicerol.
Diferentemente Silva (2011), também avaliou a produção de metano
in vitro, em dietas suplementadas com 0, 15 e 30% de glicerina bruta na
matéria seca. A produção de metano aumentou linearmente com o aumento da
suplementação de glicerina. Os autores citam, assim como Santos et al. (2011),
que altas concentrações de glicerina, substituindo até 75% do amido da dieta,
tem grande capacidade de aumentar a produção de metano.
Paschoaloto (2012) avaliou a inclusão da glicerina em dietas contendo
silagem de milho, feno de Tifton 85 e cana-de-açúcar hidrolisada na alimentação
de bovinos de corte confinados e seus efeitos sobre os parâmetros ruminais e
a produção de gases. Não foi detectado efeito para a produção metano entre as
dietas, apenas a produção de CO2 foi maior para o tratamento cana-de-açúcar
hidrolisada com glicerina (51,18 mL/g MS). Já Van Cleef (2012) avaliou a
produção de CH4 e CO2, além das bactérias aderidas a fração sólida, em dietas
suplementadas com diferentes teores de glicerina bruta. A inclusão de 30%
de glicerina deprimiu a digestibilidade e degradabilidade da fibra, reduziu a
produção de CH4 e CO2 e interferiu negativamente na produção de bactérias
sólido-aderidas, não alterando as variáveis de desempenho e características da
carcaça avaliadas.
DESEMPENHO DE BOVINOS ALIMENTADOS COM GLICERINA
Inicialmente o uso de glicerol em ruminantes foi proposto como
tratamento a cetose em vacas leiteiras. Johnson et al. (1954) relataram
que a utilização de glicerol via oral foi mais eficiente no tratamento da
cetose que a mesma quantidade de propilenoglicol. Mais tarde a glicerina
passou a ser utilizada na prevenção e não apenas no tratamento da cetose.
Vacas da raça Holandês recebendo 374 g/dia de glicerol perderam menos
peso e permaneceram mais tempo em balanço energético positivo que aquelas
recebendo 0 ou 174 g de glicerol, ou 174 g de propilenoglicol, durante as oito
primeiras semanas de lactação (Fisher et al., 1973).
Atualmente, em ruminantes devido à presença do glicerol, a glicerina tem
se caracterizado como potencial e promissora fonte energética, principalmente
em substituição a fontes ricas em amido (Donkin, 2008; Donkin et al., 2009;
Terré et al., 2011). Em dietas de alto concentrado, o intervalo para inclusão da
glicerina estaria entre 10 a 15% na matéria seca (MS) da dieta (Donkin et al.,
134
2009; Mach et al., 2009; Carvalho et al., 2011; Terré et al., 2011).
Schroder & Sudekum (1999) avaliaram a inclusão de 15% de glicerina
de diferentes purezas (63,3; 85,3 e 99,8% de glicerol) em substituição ao amido
na dieta de novilhos, e não observaram efeitos sobre consumo de matéria seca
(13,4 kgdia) e digestibilidade dos nutrientes.
A inclusão de glicerina a dieta de novilhas (0, 2, 4, 8, 12 e 16% MS) em
dietas a base de milho de floculado e 6% feno de alfafa reduziu linearmente
o consumo de matéria seca (CMS), propiciou efeito quadrático para ganho de
peso diário, sendo maior ganho (1,34 kg) alcançado com 2% de glicerina na
dieta (Parsons et al., 2009). Porém, estes autores destacaram que a inclusão de
glicerina a dieta de terminação melhora o ganho de peso e eficiência alimentar,
principalmente quando incluída até 8% da matéria seca.
Mach et al. (2009) avaliaram a inclusão de glicerina em até 12% da
MS (86% de glicerol) em dietas de alto concentrado para tourinhos, e não
observaram efeito sobre consumo de matéria seca e ganho de peso diário, com
média de 8,27 e 1,35 kg/dia, respectivamente. Os autores ainda estimaram
a concentração de energia metabolizável da glicerina em tourinhos da raça
Holandês sendo de 3,47 Mcal/kg de MS. Gunn et al. (2011) trabalharam com
animais F1 Angus desmamados precocemente, e não observaram diferença no
consumo de matéria seca, e relataram maior ganho de peso diário (1,33 kg)
e área de olho de lombo em animais recebendo 15% de glicerina (90 % de
glicerol) mais 30% de grãos secos de destilaria em substituição ao milho.
No Brasil alguns trabalhos recentes também tem avaliado a inclusão
de glicerina na dieta de bovinos em terminação. A Tabela 2 apresenta uma
compilação dos diferentes trabalhos com inclusão de glicerina à dieta de
bovinos em terminação. D’Aurea (2010) utilizando inclusões de 0, 10 e 20% de
glicerina (83% de glicerol) a dietas de alto concentrado (70% concentrado na
MS) para novilhas Nelore em terminação, relatou redução no consumo matéria
seca com inclusão de 20% de glicerina a dieta, porém, sem alterar o ganho de
peso diário, que foi maior com uso de glicerina (1,33 kg/dia) comparado a
dieta controle (1,23 kg/dia). Carvalho (2011) avaliou a inclusão crescente de
glicerina (0, 6, 12 e 18% de glicerina na MS; 83% glicerol) em substituição
ao milho em dietas de alto concentrado, e não observou diferença no ganho de
peso diário (1,82 kg/dia), tendência de aumento na área de olho de lombo e
aumento linear no rendimento de carcaça quente.
Van Cleef (2012) com inclusões de 0, 7.5, 15, 22.5 e 30% de glicerina
(86% de glicerol) a dieta de novilhos Nelore terminados com dietas de alto
concentrado, e não encontrou diferença no consumo de matéria seca e ganho de
peso diário, que apresentaram médias de 8,36 e 1,62 kg/dia, respectivamente.
Fávaro (2010) também não observou diferença no consumo de matéria
seca, com média de 10,6 kg/dia, em dietas com inclusões de 0, 5, 10, 15 e
135
20% de glicerina na MS da dieta (83% de glicerol) em dietas com relação
volumoso:concentrado de 40:60.
Tabela 2. Consumo de matéria seca (CMS), ganho médio diário (GMD) e eficiência alimentar (EA) de bovinos de
corte terminados em confinamento, com inclusão de glicerina as dietas, no Brasil.
*Difere dos demais tratamentos; Fonte: D’Aurea (2010); Carvalho (2011); Van Cleef (2012);
Paschoaloto (2012).
Ao avaliar a inclusão ou não de 10% glicerina (83% glicerol) na dieta de
bovinos associada a diferentes volumosos, em relação volumoso:concentrado
50:50. Paschoaloto (2012) relatou redução no consumo de matéria seca para os
tratamentos cana-de-açúcar hidrolisada, cana-de-açúcar hidrolisada+glicerina,
feno de Tifton 85 e feno de Tifton 85+glicerina, quando comparados à silagem
de milho ou silagem de milho+glicerina, com medias de 9,06 e 8,67 kg/dia,
respectivamente. Segundo o autor este resultado pode ser explicado pelo alto
teor de FDN nas dietas a base de cana-açúcar hidrolisada e feno de Tifton 85,
implicando maior tempo de retenção do material no rúmen, pois a degradação
da matéria seca foi menor quando comparados às dietas com silagem de milho
e silagem de milho+glicerina, levando ao maior tempo para sua degradação.
136
Em bovinos de leite a utilização de glicerina na alimentação tem sido
avaliada em diferentes estudos. Donkin et al. (2009) avaliaram quantidades
crescentes de glicerina 0, 5, 10 e 15% na MS da dieta (99.5% glicerol) e não
observaram diferença para consumo de matéria seca e produção de leite, com
média de 24,3 e 36,9 kg/dia, respectivamente. Ainda, de acordo com esses
autores, vacas alimentadas com dietas contendo 10 e 15% de glicerol ganharam
mais peso que aquelas sem ou com 5% de glicerol. Assim, a glicerina pode
ser incluída a dieta em substituição a milho em até 15% da MS sem efeitos
adversos sobre a produção e composição do leite.
Berry (2007) utilizou a glicerina em dietas para vacas leiteiras, sem
glicerina+37% de carboidratos não fibrosos (CNF), 5% de glicerina+37% de
CNF, 10% de glicerina+37% de CNF e 10% de glicerina+42% de CNF, e não
encontrou diferença no consumo de matéria seca e produção de leite, com
médias de 23,9 e 39,5 kg/dia, respectivamente. Ainda assim, de acordo com
autor, a inclusão de glicerina as dietas aumentou o consumo, sendo o mesmo
2 kg superior com 10% de glicerina+42% de CNF comparado ao controle
(0% de glicerina+37% CNF).
De Frain et al. (2004) avaliaram dietas controle (860 g/dia de amido),
baixo glicerol (430 g de amido+430 g de glicerol) e alto glicerol (860 g/dia de
glicerol) para vacas da raça Holandês no período de transição, e observaram
redução no consumo de matéria seca no pré-parto (13,3; 10,8 e 11,3;
respectivamente), no entanto, sem efeito no consumo pós-parto (17,0 kg/dia) e
na produção de leite (37,2; 35,7 e 34,0 ; respectivamente). Os autores concluem
que embasados no consumo de matéria seca pré-parto, e nas concentrações
de glicose (66,0; 63,1 e 58,4 mg/dL, respectivamente) e ß hidroxibutirato
(4,31; 6,18 e 5,43 mg/dL respectivamente) no pós-parto, que vacas alimentadas
com níveis de glicerol utilizados neste estudo estão mais susceptíveis a cetose.
A inclusão de glicerina em 11,5% e 10.8% no período pré e pós-parto
em dietas para vacas leiteiras no período de transição, não alterou o consumo
de matéria seca no pré (14,9 e 14,6 kg/dia) e pós-parto (19,8 e 20,7 kg/dia),
e a produção de leite (35,6 e 37 kg/dia), respectivamente, para dieta controle
(0% de glicerol) e glicerina (99,5% glicerol) (Carvalho et al. 2011). De acordo
com estes autores também não se verificaram diferenças nas concentrações
de ácidos graxos não esterificados e balanço de energia, podendo a glicerina
substituir o milho em dietas para vacas em período de transição.
Boyd et al. (2013) com utilização de glicerina (80-85% glicerol) em
dietas para vacas leiteiras em início de lactação (56 ± 18 d DEL), com 0 g/dia
(controle), 200 g/dia de glicerol e 400 g/dia de glicerol, relataram redução no
consumo de matéria seca, com médias de 24,3; 23,1 e 23,4 kg/dia a medida
que se incluiu glicerina à dieta e redução na produção de leite com inclusão de
400 g/dia de glicerol (37,9; 37,3 e 35.5 kg/dia, respectivamente para controle,
137
200 e 400 g/dia de glicerol). Este resultado contraria os observados por Boyd
et al. (2011), que não verificaram diferença no consumo de matéria seca
(23,0 kg/dia) para vacas suplementadas com 400 g/dia de glicerina (99% de
glicerol).
No Brasil, em função dos altos custos com alimentação em rebanhos
leiteiros, diversos estudos tem buscado avaliar os efeitos da inclusão de
glicerina em substituição ao milho na dieta de vacas leiteiras (Tabela 3).
Zacaroni (2010) relatou redução na produção de leite de 23,4 para 21,3 kg/
dia (controle vs glicerina), quando se incluiu 12,3% de glicerina bruta
(76 % glicerol) em substituição ao milho a dieta de vacas leiteiras, sem alterar
o consumo de matéria seca (16,7 kg/dia), resultando em queda na eficiência
alimentar.
San Vito (2010) avaliando a inclusão de glicerina em substituição ao
milho (0; 33,3; 66,6 e 100%) relatou redução no consumo de matéria seca a
partir de 33,3% de substituição (21,58 à 20,29 kg/dia), e redução na produção
de leite quando utilizou 66,6% de substituição (31,14 à 28,14 kg/dia),
podendo esta resposta estar relacionado a composição da glicerina utilizada
(84% glicerol e 8,64% metanol), que associados a outros componentes da dieta
(fontes proteicas e carboidratos) utilizadas nestas dietas podem ter reduzido o
CMS e a síntese de proteína microbiana, não sendo possível isolar o efeito
somente da glicerina neste estudo. Costa (2011) relatou que quantidades
crescentes de glicerina (0, 4, 8 e 12%) em dietas utilizando cana-de-açúcar
como volumoso (80:20 volumoso:concentrado) promoveu aumento na
produção de leite (12,27 à 15,30 kg/dia) sem afetar o consumo de matéria seca
(16,23 kg/dia).
Silva (2011) avaliou quantidades crescentes de glicerina 0, 15 e
30% da MS da dieta; (86% glicerol), e relatou tendência de redução linear
no consumo de matéria seca (17,0; 16,8 e 15,8 kg/dia, respectivamente) e na
produção de leite com médias de 19,8; 16,7 e 15,4 kg/dia, respectivamente.
No entanto, Wilbert (2012) ao avaliar a inclusão de glicerina (0, 4, 8 e 12%
da MS; 81,4% glicerol) em dietas para vacas Jersey (85 DEL) não observou
efeito sobre o consumo de matéria seca (18,6 kg/dia) e produção de leite
(20,06 kg/dia), podendo a glicerina substituir parcialmente o milho na dieta de
vacas leiteiras sem efeitos sobre a produção e composição do leite.
138
Tabela 3. Consumo de matéria seca (CMS), produção de leite (PL) e eficiência alimentar (EA) em vacas leiteiras
alimentadas com dietas contendo glicerina no Brasil.
*Difere dos demais tratamentos; Fonte: Zacaroni (2010); San Vito (2010); Silva (2011); Costa
(2011); Wilbert (2012).
No entanto, a influência da glicerina sobre o consumo, tem sido
o principal fator limitante a sua utilização como macroingrediente, pois
considerando que o desempenho é função direta do consumo, sua restrição
pode ser desfavorável ao uso da glicerina em quantidades elevadas na dieta
de bovinos, especialmente em vacas leiteiras de alta produção que demandam
dietas com alta energia. Assim, desenvolveu-se estudo no Laboratório de
Pesquisa em Bovinos de Leite do Departamento de Nutrição e Produção Animal
(FMVZ-USP, Pirassununga) com objetivo de avaliar o efeito da inclusão de
glicerina na dieta de vacas leiteiras sobre a produção e metabolismo.
Foram utilizadas 24 vacas multíparas da raça Holandesa (184±50
dias em lactação), distribuídas em 6 quadrados latinos 4x4, balanceados e
contemporâneos. Os animais foram alojados em estabulo “Free stall” com
acesso irrestrito a bebedouro e comedouro. Cada período experimental teve
duração de 21 dias, sendo 14 dias de adaptação e sete de coleta de dados.
139
As dietas foram formuladas para serem isoproteícas (NRC, 2001) e continham
silagem de milho, farelo de soja, milho moído, ureia e núcleo mineral/
vitamínico com presença ou ausência de glicerina bruta (80,6% de glicerol;
0,026% de metanol; e 6,3 de minerais; ADM do Brasil Ltda), em relação
volumoso:concentrado 50:50. Os animais foram distribuídos para receberem
as seguintes dietas: 1) controle (sem a inclusão de glicerina), 2) 7% glicerina
(7% de glicerina na MS), 3) 14% Glicerina (14% de glicerina na MS) e 4) 21%
glicerina (21% de glicerina na MS) em substituição ao milho moído nas dietas.
Tabela 4. Consumo de matéria seca, produção e composição do leite de vacas da raça Holandês recebendo
dietas com diferentes concentrações de glicerina
*Médias seguidas de letras diferentes na linha, diferem a 5% pelo teste de Tukey; Fonte: Paiva
(2013; Dados parciais não publicados).
A inclusão de glicerina nas dietas reduziu linearmente o consumo de
matéria seca (P<0,05; Tabela 4), a produção de leite e leite corrigido (P<0,01),
refletindo também nas produções de gordura, proteína e lactose (P<0,01).
A inclusão de glicerina nas dietas não alterou o teor de gordura, proteína e
lactose (P>0,05).
Considerando que o desempenho animal depende entre 60 e 90%
do consumo de matéria seca, e que variações na digestibilidade são menos
impactantes sobre o desempenho (Mertens, 1994), as respostas quanto
à redução na produção de leite e leite corrigido podem ser explicadas pela
redução linear no CMS, levando a menor disponibilidade de energia para
produção de leite. Quanto à produção de gordura, proteína e lactose, como não
houve diferença quanto aos seus teores, os mesmos estão diretamente ligados
ao volume de leite produzido.
Com relação aos efeitos da inclusão de glicerina sobre o CMS, este
pode em parte ser explicado por dois fatores, sendo um de qualidade e
140
outro de metabolismo. O primeiro estaria relacionado à ampla variação na
composição das glicerinas disponíveis no mercado. Gomes (2009) e Fávaro
(2010), utilizando glicerina com aproximadamente 83% de glicerol, 0,01% de
metanol e 7% de minerais, não observaram diferenças no consumo de matéria
seca (CMS). Gunn et al. (2010) suplementando cordeiros com até 45% de
glicerina (89,5 % de glicerol; <0,005 de metanol; e 5,65 de minerais) relataram
comportamento quadrático, com máximo CMS (1,19 kg/dia) com 15% de
inclusão de glicerina a dieta. No entanto, Lage et al. (2010) com inclusão de
até 12% de glicerina (36,20% de glicerol; 8,66% de metanol; 45,48% extrato
etéreo e 2,05% de minerais) na dieta de cordeiros em terminação, relataram
redução linear no consumo, com diminuição de 29,68 g a cada 1% de inclusão
de glicerina a dieta.
Outra provável explicação para os efeitos da glicerina sobre consumo
baseia-se na teoria da oxidação hepática como mecanismo de regulação do
consumo. Duas características importantes relacionadas ao glicerol dizem
respeito a sua rápida fermentação a AGCC, especialmente a ácido propiônico
(Rémond et al., 1993; Trabue et al., 2007; Wang et al., 2009; Abughazaleh
et al., 2010; Lee et al., 2011) e sua capacidade de ser absorvido através do
epitélio ruminal para oxidação no fígado.
Dentre os AGCC, o propionato é extensamente metabolizado no fígado,
uma vez que a atividade de propionil-CoA sintetase é elevada nos hepatócitos,
tornando-o precursor primário da glicose. Adicionalmente, o propionato pode
também tomar destinos diferentes, como ser oxidado no ciclo de Krebs, ou
mesmo estimular a oxidação do acetil-CoA derivado de outros intermediários
(Aiello & Armentano, 1987; Steinhour & Bauman, 1988; Knapp et al., 1992;
Allen, 2000). Assim, a oxidação hepática do propionato ao longo da refeição
aumenta o status energético dos hepatócitos, desencadeando sinais que
determinam o fim da alimentação (Rémond et al., 1993; Bergner et al., 1995;
Allen et al., 2009).
Considerando a velocidade e quantidade de ácido propiônico formado
e absorvido em relação aos demais AGCC, é provável que ao longo da
alimentação, e poucas horas após, o fluxo e o perfil do absorvido pode ser
modificado, e como consequência, haveria influencia nas reações de oxidação
e seus intermediários no ciclo de Krebs, estimulando a saciedade (Benson
et al., 2002; Trabue et al., 2007; Donkin, 2008; Allen et al., 2009).
Mesmo que o principal limitante a inclusão de glicerina como
macroingrediente nas dietas seja seu possível efeito negativo sobre o CMS, de
forma geral os resultados produtivos tem demonstrado que este é um alimento
promissor. Assim, a glicerina apresenta-se como boa alternativa alimentar, com
141
potencial nutricional, especialmente em substituição ao milho moído da dieta.
Seu nível de inclusão deverá então ser pautado principalmente em função da
qualidade da mesma, e de uma analise econômica detalhada de sua inclusão
ou não na dieta.
Ainda, em função da qualidade variável da glicerina disponível
no mercado, o que acaba conferindo os diferentes resultados disponíveis
na literatura quanto a sua utilização, é necessário além da padronização da
glicerina para utilização na alimentação animal, maior entendimento acerca
do metabolismo ruminal da glicerina, pois só assim será possível entender por
quais mecanismos a glicerina realmente pode interferir no CMS.
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(Doutorado)- Programa de Pós-graduação em Zootecnia, Universidade Federal do Rio Grande do
Sul, Porto Alegre.
ZACARONI, O.F. Resposta de vacas leiteiras à substituição de milho por glicerina bruta. 2010.
43p. Dissertação (Mestrado em Ciências Veterinárias) – Programa de Pós-graduação em Ciências
Veterinárias, Universidade Federal de Lavras, Lavras.
147
CAPÍTULO VIII
QUALIDADE DE CASCA DE OVOS PRODUZIDOS POR AVES
ACIMA DE 50 SEMANAS DE VIDA
Lúcio Francelino Araújo, Cristiane Soares da Silva Araújo, Ricardo de
Albuquerque, Diogo do Valle Gambaro
Universidade de São Paulo
Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia
Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos
Pirassununga – SP
O ovo representa um dos alimentos mais completos para a saúde
humana e o seu adequado consumo pode suprir as diferentes carências
nutricionais presentes na população. A sua qualidade envolve parâmetros
internos, como coloração da gema, altura de albúmen, e parâmetros externos,
como a qualidade da casca, sendo que tanto a nutrição, sanidade, idade da ave,
temperatura e manejo podem influenciar sua resposta.
A produção brasileira de ovos em 2010 foi superior a 28 bilhões de
unidades (UBABEF, 2010/2011), sendo que os estados de São Paulo, Minas
Gerais e Paraná são responsáveis por mais de 50% deste montante. No Brasil,
estima-se que as perdas de ovos devido a problemas relacionados à qualidade
da casca são da ordem de 7,4%, o que gera, aproximadamente, uma perda
anual de 2,1 bilhões de ovos. A maioria das perdas está relacionada com a
baixa qualidade de casca produzida na fase final de produção. Isto pode ser
comprovado através de diversos estudos científicos. Al-Batshan et al. (1994)
observaram que a porcentagem de casca diminuiu de 9,8% para 8,9% e a sua
espessura diminuiu de 0,403 mm para 0,373 mm da 22a para 57a semanas
de idade. Em outro estudo, Grobas et al. (1999) relataram que a porcentagem
de ovos quebrados aumentou de 0,43% na 22a semana para 1,81% na 74a
semana. Estes autores relatam que poedeiras mais velhas são menos eficientes
em absorver cálcio que poedeiras jovens. Além disso, foi observado que em
poedeiras mais velhas, o aumento no tamanho do ovo elevou a deposição da
casca, mas este aumento não foi suficiente para evitar um declínio na qualidade
devido a diminuição na sua espessura (Roland, 1980).
Para que se possa reduzir este problema, recomenda-se efetuar
periodicamente avaliação da qualidade da casca, e havendo necessidade,
adotar medidas corretivas para minimização das perdas. Quais seriam, então,
estas medidas e quais as mais apropriadas? A literatura cita estudos que
demonstraram estratégias nutricionais com o intuito de atenuar a perda da
148
qualidade externa do ovo.
Neste contexto, quando pensamos em qualidade de casca, nem
sempre nos preocupamos com os níveis protéicos ou aminoacídicos da dieta,
pois, teoricamente os nutrientes mais importantes a serem considerados são
os minerais e vitaminas. A resistência da casca diminui com o aumento de
idade da ave, sendo que a força necessária para a quebra do ovo no pico de
produção é de 4 kgf, no entanto, somente 2.8 kgf é necessário para a quebra
de um ovo de poedeira com 78 semanas (Hamilton et al., 1978). Como existe
uma forte correlação entre a resistência da casca e resistência da membrana
do ovo (Essary et al., 1977) níveis mais elevados de aminoácidos na dieta
podem melhorar a resistência da casca dos ovos. Desta maneira, é pertinente
considerar outros nutrientes como estratégia nutricional com o objetivo de
melhorar a resistência da casca.
A treonina é o terceiro aminoácido limitante para aves e participa
de diferentes processos metabólicos como a síntese protéica e formação do
ácido úrico. Niemeyer (2005) avaliou a suplementação de diferentes níveis de
treonina na dieta de poedeiras no período de 61 a 77 semanas, o qual observou
uma melhora na resistência e espessura da casca com a suplementação de uma
dieta com 0,96% de treonina (Tabela 1).
Tabela 1 – Impacto da suplementação de treonina na qualidade de casca de poedeiras no período de 61 a 77
semanas de idade
Niemeyer, 2005
Certamente as vitaminas têm papel extremamente relevante no assunto
em questão. É sabido, por exemplo, que a vitamina D (Vit D) desempenha
um papel nutricional muito importante na produção de aves, seja através
do processo de mineralização óssea, seja através da melhoria da qualidade
da casca dos ovos. Antes de exercer sua atividade fisiológica facilitando a
absorção de cálcio no intestino e a mobilização do cálcio ósseo, a Vit D3 é
hidroxilada no carbono 25 no fígado (Ponchon et al., 1969), se convertendo
em 25,Hidroxicolecalciferol (25 (OH)D3 e no carbono 1, nos rins (Frazer
& Kodicek, 1970), se transformando no metabólito biologicamente ativo
conhecido como 1,25,Diidroxicolecalciferol (1,25(OH)2D3). Além disso, a
Vit D estimula a síntese da proteína transportadora de cálcio(calbidina) no
149
intestino e no útero de poedeiras (Bar & Hurwitz, 1987).
As aves podem obter vitamina D através do suplemento vitamínico,
da produção endógena e de subprodutos de origem animal (Atencio et al.,
2006). Existem diferentes metabólitos de Vit D que podem ser utilizados na
dieta para a suplementação das aves, sendo o mais comum o Colecalciferol,
também conhecido como Vit D3.
Ambas as formas são absorvidas no intestino, entretanto, a 1-a-OHD3
é 7 a 10 vezes mais ativa que a Vit D3 como pode ser observado em estudos
de absorção de Ca intestinal, mobilização de Ca ósseo, e cinzas ósseas em
tíbias (McNutt & Haussler, 1973; Fritts & Waldroup, 2003). Isto se deve
principalmente ao mecanismo fisiológico singular da 1-α-OHD3, pois a mesma
precisa somente do metabolismo hepático para se tornar fisiologicamente ativa.
Vários trabalhos foram publicados comparando a eficiência de
utilização da –1-αOHD3 na dieta de poedeiras comerciais (Roland and Harms,
1976; Charles et aI., 1978; Abdulrahim et a1. 1979; Keshavarz, 2003). Contudo,
existe pouca informação disponível avaliando o uso deste metabólito na dieta
de matrizes pesadas. Atencio et al (2005) avaliaram o uso de 1-α- OHD3 na
dieta de reprodutoras e obervaram melhor atividade deste metabólito quando
comparado com a Vit D3.
Araújo et al. (2012) avaliaram o uso do alfacalcidol na dieta de matrizes
no período de 52 a 62 semanas. Ocorreu efeito significativo dos tratamentos
avaliados sobre a produção de ovos, porém não houve diferenças para o peso
dos ovos (Tabela 2). O grupo que recebeu a dieta sem a suplementação de Vit
D apresentou menor produção de ovos do que os demais tratamentos (P<0.05).
Estes resultados indicam que a ave utiliza sua reserva corporal de Vit D e se
torna deficiente em Vit D até o ponto de influenciar a taxa de postura e de acordo
com Atencio et al. (2006) este efeito é mais pronunciado principalmente após a
50ª. semana, como foi o caso do período de avaliação deste experimento.
Tabela 2 – Produção de ovos de matrizes alimentadas com diferentes fontes de Vit D no período de 52 a 62
semanas.
* T1 – Controle negativo; T2 – Controle positivo
Araujo et al., 2012
A espessura de casca e a gravidade específica foram influenciadas
pelos diferentes tratamentos (Tabela 3). A deficiência de Vit D resultou em
150
pior qualidade de casca quando comparado com os demais tratamentos.
Por outro lado, a suplementação de duas vezes a dose normal de Vit D não
promoveu a melhora da qualidade da casca quando comparado com os ovos
do tratamento onde ocorreu a suplementação da 1-α-OHD3, a qual demonstrou
melhor qualidade de casca na 57a e 62a semanas (P<0.05). Estes resultados
demonstraram que não somente a suplementação de Vit D é importante para o
metabolismo da ave, mas também a forma do metabólito que será administrado.
Isto porque estes metabólitos possuem uma ação fisiológica diferente no
organismo da ave e o simples aumento do nível de Vit D na dieta, como o que
foi estudado no tratamento 3, não foi o suficiente para melhorar a qualidade de
casca dos ovos.
Tabela 3 – Efeito da suplementação de diferentes fontes de Vit D na dieta de matrizes pesadas no período de
52 a 62 semanas, sobre a espessura de casca (mm) e gravidade específica dos ovos.
* T1 – Controle negativo; T2 – Controle positivo
Araujo et al., 2012
Estes resultados demonstram a importância do papel da Vit D na
melhora do desempenho da reprodutora, os quais estão de acordo com Bethke
et al. (1936 a,b), Couch et al. (1947), Abdulrahim et al. (1979) e Atencio et al.
(2006) que observaram melhor produção de ovos, eclodibilidade e qualidade
de pintinhos em aves alimentadas com dietas suplementadas com Vit D. As
aves que não foram suplementadas com Vit D apresentaram uma queda na
produção de ovos, mas os mesmos ainda eram incubáveis. Quando quebrados,
a casca apresentava-se extremamente fina quando comparados com a casca dos
ovos dos demais tratamentos, o que demonstra o efeito sobre a espessura da
casca e a gravidade específica.
Estes estudos suportam a importância da Vit D no processo de
produção das matrizes e demonstram que a 1-α- OHD3 é um metabólito
importante que pode melhorar o desempenho dos animais sem apresentar
efeitos negativos. Matrizes na fase final de produção perdem a habilidade de
modular o metabolismo da Vit D3 para compensar uma inadequada ingestão
de Ca (Bar & Hurwitz, 1987). Desta forma, a suplementação da α 1-α- OHD3
é uma alternativa importante para mantermos a qualidade da casca dos ovos
e, assim, também melhorarmos o desempenho das matrizes, principalmente na
151
fase final de produção.
Outro nutriente que desempenha papel importante sobre a qualidade
da casca do ovo é o cálcio. A poedeira possui a habilidade de armazenar
cálcio no esqueleto para utilizá-lo durante o processo de formação da casca.
Este cálcio extra, na forma de osso medular, é depositado nas cavidades
interiores dos ossos, em respostas às mudanças hormonais oriundas dos
estímulos luminosos e da maturação sexual. O cálcio necessário para a máxima
produção de ovos é menor do que a necessidade para a formação da casca,
sendo que as necessidades de aves jovens são inferiores do que as de aves mais
velhas ou de segundo ciclo. Além disso, os níveis de cálcio, associados à sua
fonte podem influenciar a qualidade da casca.
Safaa et al. (2008) avaliaram o efeito do nível e da fonte de cálcio
sobre o desempenho e qualidade de ovos de poedeiras no período de 58 a
73 semanas de idade. Os autores observaram que à medida que a ave tornavase mais velha, ocorria uma diminuição da qualidade da casca, sendo que este
efeito foi mais acentuado para aves recebendo dietas formuladas com 3,5% de
cálcio (Figuras 1 e 2) e as fontes utilizadas afetaram somente a densidade da
casca (Tabela 5).
Figura 1 – Efeito do nível de cálcio para poedeiras sobre o peso da casca no período de 58 a 73 semanas
Safaa et al., 2008
152
Figura 2 – Efeito do nível de cálcio para poedeiras sobre a densidade da casca no período de 58 a 73 semanas
Safaa et al., 2008
Tabela 5 – Efeito das fontes de cálcio sobre a qualidade de casca no período de 58 a 73 semanas.
Safaa et al., 2008
Além de aminoácidos, vitaminas e minerais alguns aditivos podem
ter efeito benéfico na melhoria da qualidade da casca. Neste sentido, podemos
destacar as enzimas exógenas. O uso destas enzimas desenvolvidas com
finalidades específicas de auxiliar no processo de aproveitamento de nutrientes
pelos animais monogástricos, devido à ausência ou à produção ineficiente
de algumas enzimas endógenas capazes de atuar na digestão de certos
componentes encontrados nos alimentos de origem vegetal, tem sido alvo de
estudos na área de nutrição animal nos últimos anos.
A enzima mais estudada e que tem demonstrado maior eficácia é a
fitase, produzida principalmente por microorganismos do gênero Aspergillus,
com capacidade de hidrolisar o fitato, uma molécula de baixa disponibilidade
biológica para aves e suínos (Souza & Lopez, 1994) disponibilizando fósforo
(P), alguns cátions, aminoácidos e energia.
A suplementação do fósforo nas rações geralmente é realizada com o
fosfato bicálcico, que tem um custo elevado, 2,5 a 3,0% do custo total de uma
ração (Borges, 1997). A suplementação de fósforo representa o terceiro maior
custo nas rações de aves, ficando atrás apenas da proteína e energia (Teichmann
153
et al. 1998). Além disso, o fósforo é um mineral não renovável na natureza e,
em longo prazo, as fontes de fósforo inorgânico disponíveis estarão esgotadas
se continuar sua utilização extensiva na produção agropecuária (Penz Jr.,
1998). Hassanien and Sanaa & Elnagar (2011) avaliaram a suplementação de
diferentes níveis de fitase na dieta de poedeiras comerciais tendo observado
uma melhora na qualidade da casca de ovos de aves suplementadas com a
enzima (Tabela 4).
Tabela 4 – Efeito da suplementação de fitase sobre a qualidade de casca de poedeiras comerciais
Hassanien and Sanaa & Elnagar (2011)
CONCLUSÕES
A qualidade da casca do ovo é um parâmetro multifatorial em que
a nutrição representa uma grande influência sobre os seus resultados. Em se
tratando de poedeiras com idade mais avançada, uma atenção especial deve
ser requerida para que possamos atender suas exigências sem comprometer a
viabilidade do produto final: o ovo.
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156
CAPÍTULO IX
USO DE BETA-AGONISTAS NA ALIMENTAÇÃO DE BOVINOS DE
CORTE
Luis Felipe Prada e Silva, Nara Regina Brandão Cônsolo, Frederich Diaz
Rodrigues, Matheus Orlandin Frasseto, Johnny Maciel de Souza, Rafael
Teixeira de Sousa, Viviane Borba Ferrari, Dannylo Oliveira de Sousa
Departamento de Nutrição e Produção Animal (VNP) da Faculdade de Medicina
Veterinária e Zootecnia (FMVZ) da Universidade de São Paulo (USP).
A necessidade de aumento da eficiência nos sistemas de produção
animal vem gerando grande busca por tecnologias que proporcionem uma
produção mais sustentável. Nesse contexto, a fim de aumentar a eficiência da
produção de bovinos de corte, o uso de beta-agonistas vem se destacando.
Os beta-agonistas são moléculas orgânicas cujos principais efeitos são
hipertrofia muscular e diminuição na deposição do tecido adiposo, sendo o
cloridrato de zilpaterol e a ractopamina os mais utilizados. O efeito do betaagonista já é bem conhecido em animais Bos taurus, no entanto para animais
Bos indicus a ação desse produto é pouco relatada. Recentemente em 2004,
o órgão regulatório norte-americano FDA (Food and Drug Administration)
aprovou o uso da ractopamina, um beta-agonista, na dieta de bovinos de corte
e em 2006 aprovou o uso do zilpaterol, pertencente à mesma classe, também
como promotor de crescimento de bovinos, alegando que ambos os produtos
são seguros para consumo humano, uma vez que respeitando o tempo de
carência dos produtos, não deixam resíduos nos tecidos. No Brasil o uso desses
promotores de crescimento foram aprovados pelo Ministério da Agricultura,
Pecuária e Abastecimento (MAPA) mediante registro e licenciamento prévio
no Ministério. Para tanto esse capítulo esclarece alguns conceitos a respeito
do crescimento de bovinos de corte e a influência dos beta-agonistas no
crescimento e qualidade da carne desses animais.
INTRODUÇÃO
Há grande necessidade de aumento da eficiência nos sistemas de
produção, de modo a tornar mais sustentável a produção de alimentos de origem
animal. A sustentabilidade dos sistemas significa tecnologia, produtividade,
melhoria e aproveitamento do solo e, acima de tudo, responsabilidade.
Na pecuária de corte o aumento da produtividade e, consequentemente,
sustentabilidade do sistema, pode ser alcançado pelo aumento da produção de
carne por animal, ou seja, busca-se aumentar a deposição de proteína no tecido
157
muscular esquelético, aumentando o peso de carcaça quente, proporcionando
maior rentabilidade ao produtor e diminuindo a emissão de gases e uso de
recursos naturais por kg de carne produzida, tornando a atividade mais
sustentável. No entanto, para atingir esses objetivos, devem-se conhecer os
processos de crescimento e desenvolvimento dos animais (Grant & Helferich,
1991).
Os beta-agonistas são moléculas orgânicas que se ligam a receptores
presentes na maioria das células de mamíferos, desencadeando uma serie de
reações celulares que culminam no aumento do tecido muscular e conteúdo de
proteína através da hipertrofia muscular e, em alguns casos, reduz a deposição
de gordura (Yang & McElligott, 1989).
O uso de beta-agonistas na dieta de bovinos foi proibido durante muito
tempo, pois alguns desses não foram considerados seguros por deixarem
resíduos nos tecidos e levarem a diversos problemas de saúde aos consumidores,
como foi o caso do uso do clenbuterol, pela alta fixação nos tecidos. No entanto,
recentemente em 2004, o órgão regulatório norte-americano FDA (Food and
Drug Administration) aprovou o uso da ractopamina, um beta-agonista, na
dieta de bovinos de corte e em 2006 aprovou o uso do zilpaterol, pertencente
à mesma classe, também como promotor de crescimento de bovinos, alegando
que ambos os produtos são seguros para consumo humano, uma vez que
respeitando o tempo de carência dos produtos, não deixam resíduos nos tecidos.
Nesse contexto, em 2011, a Associação Brasileira de Confinadores
(Assocon), a Associação Brasileira de Criadores de Zebu (ABCZ) e a
Associação Brasileira das Indústrias Exportadoras de Carne (ABIEC)
solicitaram a mudança na legislação para que os beta-agonistas pudessem
ser aplicados na bovinocultura de maneira segura e responsável. Para atender
a demanda, o Mapa excluiu da IN nº 10 o trecho relativo às substâncias
anabolizantes, que representava obstáculo à liberação dos beta-agonistas, e
publicou, em dezembro de 2011, a IN nº 55, que garante o acesso da pecuária
bovina ao produto.
Com a publicação da Instrução Normativa nº 55, de 1º de dezembro
de 2011, a proibição de melhoradores de desempenho em bovinos ficou
restrita apenas às substâncias hormonais naturais ou artificiais com
atividade anabolizante. A partir do mencionado ato está autorizado o uso em
bovinos de substâncias sem caráter hormonal, a exemplo das substâncias
beta-agonistas, mediante registro e licenciamento prévio no Ministério da
Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA).
Dessa forma, essa revisão de literatura busca esclarecer alguns
conceitos a respeito do crescimento de bovinos de corte e a influência dos
beta-agonistas no crescimento e qualidade da carne desses animais.
158
CRESCIMENTO DE BOVINOS DE CORTE
Crescimento é definido pelo acréscimo de osso, proteína e gordura e é
mensurado pela mudança no peso vivo (Owens et al., 1995). O crescimento
contínuo, sem interrupção, é uma concepção teórica e expressa por uma curva
sigmóide (Figura 1). A eficiência do crescimento de bovinos depende de fatores
como peso, idade, tamanho adulto, raça, genética, nutrição e sexo (Koch et al.,
1982; Oltjen & Garret, 1988; Owens et al., 1993).
Figura 1. Crescimento de bovinos de corte. a) concepção; b) nascimento; c) fase de crescimento
acelerado; d) puberdade; e) fase de crescimento retardado; f) maturidade (Adaptado Owens et
al., 1993)
A demanda pelo aumento da eficiência dos sistemas vem buscando
soluções para aumentar a produtividade da pecuária. Para tanto o uso de
aditivos promotores de crescimento, tais como os beta-agonistas vem
apresentando resultados satisfatórios no que diz respeito ao aumento do
crescimento dos animais e mudanças na composição do ganho, sendo que na
fase de crescimento lento tem como finalidade aumentar o ganho médio diário
pelo maior crescimento muscular.
DESENVOLVIMENTO MUSCULAR
O desenvolvimento muscular dos bovinos ocorre em duas etapas,
durante a fase embrionária e fetal, quando o crescimento ocorre por hiperplasia
e na fase pós-natal, cujo crescimento ocorre por hipertrofia. Inicialmente
durante o crescimento embrionário e parte do crescimento fetal, quando todos
os tecidos crescem por hiperplasia (aumento no número de células), logo
após o nascimento as células especializadas (nervos e células da musculatura
esquelética) perdem sua habilidade de se replicar, e crescem somente por
hipertrofia (aumento no tamanho das células) e incorporação de células
satélites (Hossner, 2005; Owens et al., 1993), enquanto outros tecidos, como
159
os precursores de células sanguíneas, folículos pilosos, epitélio gastrintestinal,
órgãos do trato digestivo e ectoderme, continuam a crescem por hiperplasia
durante toda a vida (Owens et al., 1993).
A miogênese é o crescimento muscular que se inicia na fase pré-natal.
A fase de hiperplasia (multiplicação das fibras musculares) nos mamíferos
ocorre na fase de gestação e o número de fibras é fixado por ocasião do parto, ou
rapidamente após este. Estudos de programação fetal vêm sendo desenvolvidos
visando aumentar o número de células musculares no embrião acreditando que
isso possa aumentar a musculatura do animal adulto (Du et al., 2009)
Durante o período de crescimento pós-natal do animal, o crescimento
muscular ocorre somente por hipertrofia (aumento do tamanho da célula)
principalmente pelo acréscimo de proteína e de núcleos originados da
proliferação e fusão das células satélites a célula muscular (Junqueira &
Carneiro, 2004). A hipertrofia ocorre primeiramente no sentido longitudinal
da fibra pelo aumento do número de sarcômeros e, posteriormente, ocorre um
aumento do diâmetro pela deposição de proteínas miofibrilares.
No entanto, o crescimento muscular não é simples assim, a taxa de
crescimento dos músculos depende do turnover protéico, ou seja, da relação
entre o anabolismo e catabolismo. O aumento de peso (crescimento) ocorre
quando a síntese dos tecidos (anabolismo) excede a degradação dos mesmos
(catabolismo), estando as respectivas taxas de síntese e degradação tecidual
em função do balanço energético do animal (Gonzalez & da Silva, 2006).
Alguns autores relatam que a supressão da degradação proteica parece
ser o mecanismo que realmente possibilita diferenças nas taxas de ganho
(Bohorov, et al., 1987; Koohmaraie, et al., 1995; Maruyama, et al., 1978;
Reeds, et al., 1986), no entanto, os mecanismos envolvidos para esse evento
podem prejudicar a qualidade da carne.
Um exemplo interessante nesse sentido é a utilização de beta-agonistas
na dieta de bovinos de corte que se mostra bastante eficiente no aumento da
musculatura desses animais, com aumento na atividade da calpastatina, redução
da proteólise no animal vivo, e também no post mortem, e consequentemente,
queda na maciez da carne (Lorenzen et al., 2000; Koohmaraie, et al., 1995;
Koohmaraie, et al., 1991; Koohmaraie, et al., 1996; Kretchmar, et al., 1990).
Goll et al. (1989) demonstraram que é de grande importância a manipulação
metabólica que confere mudanças na síntese e degradação proteica para
aumento da massa muscular, sendo que uma queda de 10% na taxa de
degradação proteica (de 3% para 2,7% por dia) pode acarretar o dobro da taxa
de ganho.
Diversos são os fatores que influenciam na síntese e degradação do
tecido muscular, tais como fatores genéticos, sexo, estágio de crescimento
do animal, nutrição, exercício e hormônios (Owens et al., 1993). Ao alterar o
160
processo de crescimento muscular, não interferem somente no peso da carcaça
e rendimento dos cortes, mas também na qualidade da carne, especialmente no
atributo de maciez. Mudanças na síntese proteica aparentemente não interferem
na maciez da carne, no entanto, a degradação muscular está completamente
envolvida com este atributo (Koohmaraie et al., 2002). Um exemplo clássico
que sustenta essa teoria são os animais de dupla musculatura, cuja síntese
muscular é a justificativa para que eles apresentem maior massa muscular
sem interferência na maciez, uma vez que o processo de anabolismo é maior
que em animais de musculatura simples, e esses não apresentam carne menos
macia devido a maior síntese proteica. (Koohmaraie et al., 2002).
O músculo consiste em três frações proteicas, proteínas do tecido
conectivo, sarcoplasmáticas e miofibrilares. Dentre as quais a maior fração
proteica é constituída pelas proteínas miofibrilares, fato que as confere maior
interferência na maciez das carnes. As proteínas sarcoplasmáticas não são
proteínas estruturais, não tendo interferência na maciez (Koohmaraie et al.,
2002).
As proteases responsáveis pelo turnover no tecido esquelético são as
calpaínas, proteossomas e lisossomas (catepsina). Koohmaraie et al. (1992)
relatam que as calpaínas são as únicas responsáveis por clivagens especificas
para a liberação de miofilamentos a partir das miofibrilas (primeiro e mais
importante passo para que o turnover se inicie). A partir daí, as demais enzimas
degradam os miofilamentos em proteínas e aminoácidos (Goll et al., 1998).
TRANSFORMAÇÃO DO MÚSCULO EM CARNE
Em diversas pesquisas, Koohmaraie et al. (1992, 1994, 1996)
demonstraram que logo após o abate, a carne tem intermediaria força de
cisalhamento. No decorrer de 24 horas (tempo para estabelecimento do rigor
mortis), devido ao processo de transformação do músculo em carne, envolvendo
pH, temperatura e consequentemente alterações metabólicas do tecido, a força
de cisalhamento tende a aumentar devido a diminuição do comprimento do
sarcômero (rigidez cadavérica).
Os sarcômeros são constituintes das miofibrilas, como demonstrado na
Figura 3. O encurtamento do sarcômero ocorre durante a contração muscular
e logo após o abate para estabelecimento do rigor mortis (transformação do
músculo em carne) (Figura 4).
161
Figura 3. Sarcômero como constituinte das miofibrilas (Fonte: Luchiari Filho, 2000).
Figura 4. Processo de contração muscular, ou estabelecimento do rigor mortis (Fonte: Adaptado
Du e McCormick, 2009)
Antes do abate, o sangue circulante é responsável pelo suprimento de
nutrientes e energia para os tecidos, deixando-os ativos. No entanto, logo após
o abate, o aporte de energia é cessado. Assim, os tecidos continuam ativos
(com contrações musculares) até que a energia em suas células seja exaurida,
fazendo com que o tecido fique estático, sem nenhum movimento das fibras.
O rigor mortis se instala quando não existe mais ATP suficiente para reverter o
processo de contração muscular, formando um complexo irreversível, que leva
162
ao enrijecimento muscular. Durante esse processo, pela falta de energia para
contração e relaxamento muscular, o comprimento de sarcômero é diminuído,
conferindo maior força de cisalhamento as carnes.
Do ponto de vista fisiológico, é considerado carne o músculo que passou
pelo processo de rigor mortis (Ouali et al. 1992). No decorrer do processo
de maturação a força de cisalhamento volta a diminuir, pela atividade das
calpaínas, enzimas responsáveis pela degradação das miofibrilas (Figura 5).
Figura 5. Efeito do tempo post mortem na força de cisalhamento do músculo Longíssimos de
cordeiros (Koohmaraie et al. 2002).
O amaciamento da carne durante a maturação depende da alteração
de componentes estruturais do músculo e associação de proteínas durante e
após o rigor mortis. Durante a maturação, vários fatores como temperatura
e cálcio sarcoplasmático influenciam na atividade das enzimas proteolíticas,
cuja finalidade é a degradação das miofibrilas. A degradação de proteínas
miofibrilares causa um enfraquecimento da estrutura muscular, levando ao
amaciamento da carne e são resultantes da ativação de um sistema proteolítico
enzimático (Koohmaraie et al. 2002).
Como citado anteriormente, as enzimas que iniciam o processo de
degradação muscular são as calpaínas. Todas as células de mamíferos contêm
um sistema proteolítico dependente de cálcio, composto pela protease endógena
calpaína e seu inibidor, a calpastatina. Existem duas isoformas de calpaínas
mais conhecidas, denominadas microcalpaína e mili-calpaína (μ - Calpaína
e m - Calpaína), sendo a definição dada pela quantidade de cálcio necessária
para sua ativação (Goll et al. 1992). A calpastatina é inibidor específico da
calpaína. A isoforma predominante nos músculos esqueléticos é a que possui
quatro domínios, capaz de inibir quatro calpaínas. A calpastatina requer cálcio,
é um substrato para as calpaínas e pode ser degradada na presença de cálcio
(Koohmaraie, 1988). Sua degradação não conduz a perda total de atividade
163
inibitória e até mesmo depois de uma proteólise intensa, alguma atividade
ainda permanece.
A quantidade de cálcio requerido pelas calpastatinas para formar o
complexo calpaína-calpastatina é aproximadamente a mesma requerida pela
μ-calpaína. Embora a ação das calpastatinas também seja dependente de
cálcio, não existem evidências de que elas se liguem efetivamente a esses
íons (Hopkins & Taylor, 2004). Tem sido demonstrado que a calpastatina é
degradada pela calpaína, entretanto a significância fisiológica desta degradação
é ainda obscura, embora isto possa ser considerado como uma parte do processo
regulatório do sistema proteolítico (Hopkins & Taylor, 2004).
Diante do exposto, pode-se observar que a proporção entre as atividades
das calpastatina e calpaínas determina a velocidade da ativação proteolítica
post mortem, e consequentemente, a velocidade de maturação da carne.
Koohmaraie (1994) relatou que é a atividade das calpastatinas determinada
24 horas após o abate que se relaciona com a maciez da carne, e animais com
elevada atividade de calpastatina, usualmente produzem carne menos macias,
mesmo após um período de maturação de 14 dias.
DESENVOLVIMENTO DO TECIDO ADIPOSO
O estudo do desenvolvimento do tecido adiposo é muito importante,
já que as proporções de cada depósito de gordura afeta o valor comercial das
carcaças. Prova disso é que os principais sistemas de classificação de carcaças
utilizam medições sobre o tecido adiposo, e os programas de seleção genética,
estão baseados em medições da gordura subcutânea (Huidobro & Cañeque,
1994).
O tecido adiposo é o de maior variabilidade no animal, seja do ponto
vista quantitativo, seja por sua distribuição e função biológica. A deposição
do tecido adiposo varia de acordo com grupo genético, idade, tamanho da
raça, sexo e nutrição. O tecido adiposo tem papel fundamental nas diferenças
de composição corporal entre touros, machos castrados e fêmeas, sendo que
essas iniciam a deposição de gordura com pesos menores do que os machos
castrados e touros, e os machos castrados em pesos menores que os machos
inteiros (Hafez, 1972).
A precocidade é- a rapidez com que os bovinos alcançam a puberdade.
Quanto menor for o tamanho do animal adulto, mais precoces eles atingem
uma quantidade de gordura adequada na carcaça para o abate. A principal
causa de uma raça ser mais precoce que outra ocorre em função do tamanho
à maturidade (idade adulta) que pode ser de grande, médio ou pequeno porte.
Berg & Butterfield et al. (1976) mostram em seu estudo, que a gordura é
um tecido de formação tardia em relação aos outros, com isso animais de
maior porte respondem tardiamente à deposição de gordura, pois o processo
164
metabólico é voltado primeiramente para as necessidades energéticas de
crescimento muscular e estrutural. Justificando assim a maior deposição de
gordura em raças de frame pequeno, seguido por médio e grande.
A influência das raças na quantidade de armazenamento de lipídios
tem sido descrita por muitos pesquisadores (Marshall, 1994; Zembayashi &
Lunt, 1995; Chambaz et al, 2002). Os animais Bos taurus, especialmente os
britânicos, vem por muitos anos sofrendo grande processo de seleção para
menor tamanho corporal e maior teor de lipídios na carcaça, ou seja, esses
animais tem acabamento precoce com maior teor de marmoreio e gordura
subcutânea em relação aos animais Bos indicus. Essa diferença na seleção
dos animas faz com que os taurinos britânicos apresente carne mais macie
e com maior teor de gordura comparado a animais zebuínos, caracterizando
crescimento e composição de carcaça bastantes distintos um do outro (Moreira
et al., 2003).
De qualquer forma, para todos os casos, a síntese de tecido adiposo
aumenta a medida que a o crescimento do tecido muscular diminui, ou seja,
após a puberdade ou maturidade, quando o crescimento muscular é diminuído,
chega-se ao ponto onde o ganho de peso é composto, basicamente, por tecido
adiposo (Owens et al., 1995; Figura 6), e é nesse ponto que se recomenda o
uso de beta-agonistas a fim de incrementar o crescimento do tecido muscular
por mais um período.
Figura 6– Deposição de gordura em função do peso vivo de animais Canchim (Pereira et al.,
2007).
A manipulação nutricional é uma das maneiras de mudar a deposição
de tecido adiposo no animal. Estudos vêm revelando que o uso de betaagonistas diminui a deposição de gordura, no entanto, de modo geral não se
sabe ao certo em que tipo de gordura isso ocorre (abdominal, renal-inguinal e
pélvica, subcutânea e intramuscular) (Avedaño-Reyes et al., 2006; Scramlin
et al., 2010; Kellermeier et al., 2009; Montgomery et al., 2009). No entanto, os
165
trabalhos com beta-agonistas são com animais de origem genética Bos taurus,
com escasses de resultados para Bos indicus, desconhecendo dessa forma o
efeito desse produto na deposiçao do tecido adipose em animais zebuínos.
BETA-AGONISTAS
Os beta-agonistas são moléculas orgânicas que se ligam a receptores
presentes na maioria das células de mamíferos, desencadeando uma serie de
reações celulares que culminam no aumento do tecido muscular e conteúdo
de proteína através da hipertrofia muscular e reduz o acréscimo de gordura
(Yang & McElligott, 1989). A ação dos beta-agonista é dependente dos
receptores celulares, que são proteínas presentes na membrana plasmática
capaz de reconhecer e interagir com beta-agonista e, após esta interação, gerar
sinal capaz de iniciar uma cadeia de eventos que resulta em resposta biológica
(Yangand McElligott, 1989).
Dentre os beta-agonistas utilizados para alimentação animal
podemos citar o Cimaterol, Ractopamina, L664969, Salbutamol e o Zilpaterol.
Sendo que nos dias de hoje, a Ractopamina e o Zilpaterol são as moléculas
mais utilizadas na produção animal. Ambos são beta-agonistas do grupo das
fenetanolaminas, tratando-se de análogos sintéticos oralmente ativos das
catecolaminas, hormônios que regulam vários processos fisiológicos pela
ativação de receptores adrenérgicos específicos (Ramos & Silveira, 2001).
Os receptores adrenérgicos (o termo “adrenérgico” reflete o nome
alternativo da epinefrina: adrenalina) são de quatro tipos gerais, definidos
por sutis diferenças nas suas afinidades e respostas a um grupo de agonistas
e antagonistas. Os quatro tipos (α1, α2, β1 e β2) são encontrados em tecidosalvos diferentes e modulam respostas diferentes à epinefrina. A subdivisão dos
receptores β em β1 (prevalente no miocárdio e responsável pelo inotropismo
e cronotropismo positivos) e β2 (prevalente nos músculos lisos e esqueléticos,
responsável pelo relaxamento muscular) foi baseada em diferenças na potência
dos agonistas adrenalina e noradrenalina. Em certos tecidos, como o adiposo
e muscular, receptores do tipo β1 e β2 podem estar presentes quase que na
mesma proporção.
Esses receptores estão acoplados a proteínas G e ao se ligar, os
beta-agonista fazem com que os sinais extracelulares sejam convertidos em
sinais intracelulares segundo mensagens via proteína G, ativando a enzima
adenil ciclase, promovendo o aumento do AMPc (Mersmann, 1998). O AMPc
pode atuar ligando-se diretamente e ativando canais iônicos na membrana
plasmática. Porém, o principal mecanismo de ação do AMPc é via ativação da
proteína quinase A (PKA), capaz de fosforilar inúmeros substratos (Hanks &
Hunter, 1995). Essa cascata de efeitos faz com que as enzimas intracelulares
sejam fosforiladas e, em seguida, outras enzimas são ativadas ou inativadas
166
diante da fosforilação, mediando o efeito do beta-agonista nos tecidos (Moody
et al., 2000; McGraw & Liggett, 2005) (Figura 7).
Figura 7. Modo de açao dos beta-agonistas (Fonte: Mersmann, 1998)
No entanto, sob ação contínua (28 dias) do agonista beta-adrenérgico,
o AMPc ativa uma proteína quinase, a beta-adreno-receptor quinase
(beta-ARK) que, ao fosforilar o receptor, o torna inativo e desacopla o complexo
receptor-Gs-adenilato ciclase (Lundberg et al., 1987). O efetor desacoplado
passa para o espaço intracitoplasmático, o que diminui o número de receptores
disponíveis na membrana. Essa redução no número de receptores é denominada
dessensibilização e causa diminuição da resposta a estimulação do beta-agonista
(Mills et al., 2003). Além disso, no espaço intracitoplasmático, o receptor betaadrenérgico pode ser consumido, fenômeno este chamado de sequestro, o que
acarreta diminuição do número de receptores celulares (Benovic et al., 1988).
A redução do número de receptores por unidade de sarcolema é denominada
“down-regulation” (Barros et al., 1999). Tanto os receptores β1como os β2
podem sofrer os processos de dessensibilização e down-regulation (Mills
et al., 2003)
Bridge et al. (1998) mostraram uma redução significativa do número
de sítios de ligação do agonista depois de 14 dias de tratamento de cultura
de tecido muscular esquelético de bovinos com cimaterol. Isso pode sugerir
que deve existir um período refratário do receptor após determinado tempo
de tratamento com os Beta-agonistas. Constatou-se que, quando utilizado
em tratamento por 42 dias, o aumento do ganho de peso começa a entrar em
um platô, ou seja, passa a ser constante. Isso ocorre por causa do fenômeno
167
de dessensibilização dos receptores Beta-adrenérgicos quando estes são
cronicamente expostos aos Beta-agonistas (Rutz & Xavier, 1998).
Dessa forma, o uso dos beta-agonistas deve ocorrer ao fim do
confinamento, período ao redor de 30 dias antes do abate, momento em que
o ganho médio diário dos animais é normalmente diminuído pelo aumento da
deposição da gordura na carcaça. Nesse momento, o uso do beta-agonista faz
com que a musculatura tenha um ganho adicional, produzindo mais carne por
boi confinado (Avendaño-Reyes et al. 2006), confirmando assim um aumento
na eficiência do sistema.
EFEITO DO BETA-AGONISTA NO TECIDO MUSCULAR
O crescimento muscular é determinado pelo balanço entre a intensidade
de síntese e degradação muscular, quando o incremento anabólico superar as
perdas catabólicas (Owens et al., 1993; Koohmaraie et al., 2002). O aumento
de peso (crescimento) ocorre quando a síntese dos tecidos (anabolismo)
excede a degradação dos mesmos (catabolismo), estando as respectivas taxas
de síntese e degradação tecidual em função do balanço energético do animal
(Gonzalez & da Silva, 2006).
Bergen et al. (1989) encontraram maior síntese proteica na
musculatura de animais suplementados com ractopamina, os autores acreditam
que houve um incremento na concentração de RNAm da α-actina no músculo.
Outro mecanismo de ação no tecido muscular é por meio das enzimas
calpaína e calpastatina. Sendo que as enzimas calpaínas são responsáveis
pela degradação das miofibrilas e as calpastatinas são enzimas responsáveis
pela inativação das calpaínas. A calpastatina possui sítios de fosforilação e
sua fosforilação e expressão são dependentes de estímulo beta-adrenérgico
(Cong et al., 1998). Assim, animais suplementados com beta-agonistas
induzem profundas mudanças no sistema das calpaínas.
De acordo com diversos autores, a supressão da degradação proteica
parece ser o mecanismo que realmente possibilita diferenças nas taxas de
ganho (Bohorov, et al., 1987; Koohmaraie, et al., 1995; Maruyama, et al.,
1978; Reeds, et al., 1986).
Diante da fosforização, as calpastatinas são ativadas, tendo sua ação
aumentada sobre as calpaínas, dessa forma, a degradação do tecido muscular é
inibida, promovendo aumento da massa muscular. Em bovinos, o aumento de
36% na massa muscular em animais tratados com beta-agonistas foi seguido
de um aumento de 96% nos níveis de calpastatina e 76% de aumento na sua
atividade (Doumit & Koohmaraie, 1999).
No entanto, a atividade da calpastatina está relacionada a força de
cisalhamento (maciez) dos cortes cárneos (Rubensam et al., 1998). Afinal,
no post mortem a calpastatina ainda tem como função inibir as calpaínas, que
168
são responsáveis pelo amaciamento dos cortes por meio da degradação das
miofibrilas. Dessa forma, o tratamento com beta-agonistas pode aumentar a
força de cisalhamento das carnes.
DESEMPENHO
Diversos autores relatam que o uso de beta-agonistas da dieta de
bovinos de corte aumentam o desempenho animal, ou seja, aumenta o ganho
médio diário (GMD) e consequentemente o peso vivo final (PF). O que poderia
aumentar o peso de carcaça quente (PCQ) e por sua vez a rentabilidade do
produtor, produzindo mais carne por animal confinado. Na Tabela 1 está
apresentado um resumo do efeito dos beta-agonistas sobre GMD, PF, consumo
de matéria seca (CMS), eficiência alimentar (EA), rendimento de carcaça (RC)
e PCQ em diversos trabalhos.
Suplementando bovinos de corte nos últimos 33 dias de confinamento
com ractopamina ou zilpaterol, Avendaño-Reyes et al. (2006), verificaram um
aumento no GMD de 26 e 24% respectivamente. Ainda os animais consumindo
beta-agonistas apresentaram menor consumo em relação ao grupo controle,
demonstrando grande aumento na eficiência de produção de carcaça por animal
confinado. Em reflexo disso, houve um incremento no peso de carcaça quente e
rendimento de carcaça para os grupos tratados.
Da mesma forma, Leheska et al. (2009) suplementando novilhas e
garrotes com cloridrato de zilpaterol por 30 ou 40 dias reportaram acréscimo de
28% no peso vivo final devido ao tratamento, não havendo diferença no GMD
de acordo com o tempo de suplementação. Em outro estudo, Schroeder et al.
(2005) demonstraram melhora de 20 e 21% no GMD e conversão alimentar
(CA) respectivamente, em novilhos em terminação recebendo beta-agonistas
na fase final de terminação.
169
Tabela 1. Resultados de diversos trabalhos em função do uso de beta-agonista para bovinos de corte
Variáveis: GMD: ganho médio diário; PF: peso vivo final; CMS: consumo de matéria seca; EA:
eficiência alimentar; RC: rendimento de carcaça e PCQ peso de carcaça quente
Da mesma forma, Beckett et al. (2009) avaliando tempos de
suplementação de bovinos de corte com zilpaterol, encontraram aumento
no GMD, EA, menor CMS comparado ao grupo controle. Em experimento
parecido, Montgomery et al. (2009) tratando novilhas e garrotes com zilpaterol
durante 20 ou 40 dias encontraram aumento no GMD, EA, peso vivo final e
PCQ, tanto nos machos quanto nas fêmeas, em relação ao controle. Já Loe
et al. (2005) trataram novilhos mestiços com 200mg de ractopamina/animal/
dia durante 29 dias antecedentes ao abate e reportaram aumento de 17,9% no
GMD e 14% na EA.
Rathmann et al. (2012) suplementaram novilhas por 20 dias antes
do abate e encontraram aumento de 9,5% no GMD e 12,5% na EA. Diversos
são os estudos que comprovam aumento no desempenho, PCQ de novilhas e
garrotes suplementados com ractopamina ou zilpaterol em relação a grupos
controle (Moloney et al., 1990; Beckett et al., 2009; McEvers et al., 2012).
De modo geral, todos os artigos revisados apresentam aumento na taxa de
ganho pela maior deposição muscular, sendo que o crescimento muscular varia
entre um mínimo de 5% e um máximo de 25%.
170
CARACTERÍSTICAS DE CARCAÇA E QUALIDADE DA CARNE
Em virtude da ampla exigência do mercado consumidor, maior
atenção está sendo dada ao produto final da pecuária de corte, a carne.
As informações das características de carcaça são parâmetros fundamentais,
como a rentabilidade na produção da porção comestível, e os cortes de
importância comercial. Sabe-se que estes padrões podem ser alterados pelo
melhoramento genético, alimentação e manejo (Cundiff et al., 1993).
Dentre as características de carcaça mais importantes encontramse o rendimento da carcaça (RC), peso de carcaça quente (PCQ), área de
olho de lombo (AOL) espessura de gordura subcutânea (EGS), por serem
características diretamente relacionadas à porção comestível e por variarem de
acordo com fatores intrínsecos e/ou extrínsecos ao animal (Urano et al. 2006).
Tais fatores que alteram as características da carcaça são: idade, sexo, raça,
cruzamento, peso ao nascer e peso ao abate, além da nutrição animal.
Parr et al. (2011) suplementaram garrotes com cloridrato de zilpaterol
por 20 dias no período final de confinamento e encontraram aumento na AOL,
nenhuma mudança na EGS e marmoreio. Já Vasconcelos et al. (2008) também
trabalhando com garrotes alimentados com zilpaterol encontraram aumento de
10% na AOL, menor EGS e escore de marmoreio. Montgomery et al. (2009)
utilizaram novilhas e garrotes suplementados com o mesmo beta-agonista e
encontraram para os garrotes aumento de 10% na AOL, nenhuma mudança
na EGS, e queda no escore de marmoreio. Já em novilhas, o aumento na AOL
foi de 7%, sem diferença na EGS e escore de marmoreio. Baxa et al. (2010)
em estudo com mais de dois mil garrotes suplementados com cloridrato de
zilpaterol ao fim do período de confinamento, encontraram 12% de aumento
na AOL, 8% de decréscimo da EGS e queda de 10% no escore de marmoreio.
Estudos vêm mostrando que os beta-gonistas promovem o aumento da
lipólise e diminuição da lipogênese, eventos relacionados com a estimulação
ou inibição, por fosforilação, de enzimas responsáveis por esses processos
(Mersmann, 1998), tais como ácido graxo sintase, acetil-CoA carboxilase
(lipogênese), lipoproteína lipase e carnitina palmitoil transferase (lipólise)
(Moody et al., 2000). Como resultado da ação de beta-agonistas, ocorre
aumento na taxa de lipólise, diminuindo a deposição do tecido adiposo, e
aumentando os ácidos graxos não esterificados no plasma (Hermsdorff &
Monteiro, 2004).
Diversos são os autores que relatam aumento na área de olho de lombo
(AOL), medida que indica maior crescimento da musculatura de animais
alimentados com beta-agonista, e muitas vezes menor espessura de gordura
(EGS), apesar dos dados sobre a EGS serem bastante contraditórios (Wheeler
& Koohmaraie, 1992; Baxa et al, 2010; Vasconcelos et al., 2008; Parr et al.,
2011; Montgomery et al., 2008). A AOL é um preditor de musculosidade do
171
animal, como já foi dito anteriormente, através de mecanismos metabólicos,
ocorre um aumento considerável da musculatura de animais suplementados,
podemos notar isso pelo PCQ e AOL. Diversos são os estudos que reportam
aumento nessas características comprovando a hipertrofia muscular causada
pelo uso de beta-agonistas (Tabela 2).
Outro fator importante na qualidade da carne é a maciez, que tem se
mostrado o mais variável e mais importante componente sensorial que afeta a
satisfação dos consumidores (Miller et al., 2001). Em 1995, a National Beef
Quality Audit americana listou a maciez como o maior problema de qualidade
de carne e o segundo maior no que diz respeito à indústria. Visto que o uso dos
beta-agonistas pode diminuir a degradação proteica no músculo especialmente
pela maior atividade da calpastatina, mudanças na proteólise post-mortem
podem prejudicar a maciez da carne.
Nesse contexto, Avendaño-Reyes et al. (2006), suplementando
bovinos de corte nos últimos 33 dias de confinamento com ractopamina ou
zilpaterol, encontraram aumento na força de cisalhamento das carnes devido
o uso dos aditivos. Da mesma forma, Leheska et al. (2009) suplementando
novilhas e garrotes com cloridrato de zilpaterol por 30 ou 40 dias, encontraram
menor maciez das carnes de animais tratados, mensurada pelo WarnerBratzler Shear Force e pelo teste sensorial, além disso, os autores relatam que
a intensidade do sabor também foi afetada negativamente pelo tratamento
com zilpaterol. Em adição, Kellermeier et al. (2009) suplementando novilhos
cruzados com zilpaterol encontraram aumento na força de cisalhamento para
as carnes de animais tratados, sendo 60% de aumento em 7 dias de maturação,
59% para14 dias e 67% para 21 dias de maturação.
172
Tabela 2. Resultados de diversos trabalhos em função do uso de beta-agonista para bovinos de corte
Variáveis: EGS: espessura de gordura subcutânea; FC: força de cisalhamento; AOL: área de
olho de lombo.
Outro fator importante na qualidade da carne é a maciez, que tem se
mostrado o mais variável e mais importante componente sensorial que afeta a
satisfação dos consumidores (Miller et al., 2001). Em 1995, a National Beef
Quality Audit americana listou a maciez como o maior problema de qualidade
de carne e o segundo maior no que diz respeito à indústria. Visto que o uso dos
beta-agonistas pode diminuir a degradação proteica no músculo especialmente
pela maior atividade da calpastatina, mudanças na proteólise post-mortem
podem prejudicar a maciez da carne.
Nesse contexto, Avendaño-Reyes et al. (2006), suplementando
bovinos de corte nos últimos 33 dias de confinamento com ractopamina ou
zilpaterol, encontraram aumento na força de cisalhamento das carnes devido
o uso dos aditivos. Da mesma forma, Leheska et al. (2009) suplementando
173
novilhas e garrotes com cloridrato de zilpaterol por 30 ou 40 dias, encontraram
menor maciez das carnes de animais tratados, mensurada pelo WarnerBratzler Shear Force e pelo teste sensorial, além disso, os autores relatam que
a intensidade do sabor também foi afetada negativamente pelo tratamento
com zilpaterol. Em adição, Kellermeier et al. (2009) suplementando novilhos
cruzados com zilpaterol encontraram aumento na força de cisalhamento para
as carnes de animais tratados, sendo 60% de aumento em 7 dias de maturação,
59% para14 dias e 67% para 21 dias de maturação.
Para os cortes da carcaça, Plascencia et al. (1999) concordam que o uso
do zilpaterol, além de aumentar o peso de carcaça quente e AOL, incrementam
o peso dos cortes, especialmente do traseiro especial, e diminui a deposição de
gordura na carcaça, ocasionando dessa forma um aumento expressivo de carne
magra na carcaça.
Moloney et al. (1990) suplementaram bovinos com o beta-agonista
L644,969, e encontraram maior rendimento de costela, alcatra e contra-file, para os
animais suplementados em relação ao grupo que não recebeu suplementação.
Plascencia et al. (1999) suplementando bovinos por 42 dias com zilpaterol,
encontraram que o traramento aumenteou o rendimento dos cortes, do traseiro.
Comprovando dessa maneira que o uso de beta-agonistas na dieta
de bovinos de corte aumenta consideravelmente o rendimento dos cortes
das carcass de animais suplementados. Em resumo, diversos são os estudos
que mostram os efeitos bem estabelecidos do uso de beta-agonista na AOL,
mostrando que o uso do desse aditivo aumenta significativamente a produção de
carne/animal alimentado, e assim ocorre um aumento na eficiência do sistema
de produção de bovinos de corte. Entretanto, o incremento na massa muscular
ocorre devido a queda na degradação muscular, fato que vem prejudicando a
maciez da carne. Os resultados de deposição do tecido adiposo ainda são bem
controversos, dependendo não apenas da suplementação com o beta-agonista,
mas também tempo de suplementação, tempo de confinamento e do tipo da
dieta.
RESÍDUOS NOS TECIDOS
As diferenças estruturais dos beta-agonistas é o que determina sua
capacidade de ação, distribuição e permanencia no organismo (Sumano
et al. 2002). Ractopamina e zilpaterol tem sua remoção muito rápida, devido
à ausência de cloreto do grupo cíclico, que facilita sua biotransformação
e excreção. A biotransformação ocorre a partir do processor “hepatic
glucuronidation”, que é a adição de um açúcar na molécula tornando-a mais
hidrofílica e de mais fácil remoção pela urina (Sumano et al. 2002). Para o
FDA (Food and Drug Administration) o tempo de carência para a ractopamina
é de 0h e para o zilpaterol de 72h. Tempo suficiente para que o produto seja
174
eliminado, sem deixar resíduos toxicos a carne, sendo segura para o consumo.
EXPRESSÃO GÊNICA
Os mecanismos de ação dos beta-agonistas baseiam-se no aumento da
síntese muscular, diminuição da degradação, aumento da lipólise de diminuição
da lipogênese, eventos relacionados com a estimulação ou inibição de enzimas
responsáveis por esses processos (Mersmann, 1998). A expressão gênica de
enzimas chave no processo de síntese e degradação do tecido muscular e
adiposo pode ser o grande segredo de todo processo. No entanto, são escassos
na literatura artigos que investigam essas enzimas. Assim se faz necessário o
estudo da expressão gênica das enzimas para o entendimento da forma pela
qual o beta-agonista age na nutrição e metabolismo de ruminantes (Dunshea
et al., 2005).
Em um estudo com cordeiros tratados com beta-agonistas, Pringle
et al. (1993) puderam observar maior musculatura para o grupo tratado em
relação ao controle, correlacionando esse efeito com o aumento da atividade
da calpastatina e menor atividade da calpaína (diminuindo a proteólise,
aumentando dessa forma o acumulo/crescimento muscular) no músculo
Semitendinoso em relação ao controle.
Wheeler e Koohmaraie (1992), suplementando bovinos ao fim do
período de confinamento com beta-agonista observaram um aumento na
atividade da enzima calpastatina em 0 e 7 dias de maturação. Por outro lado,
Pringle et al. (1993) não observaram queda na atividade da calpaína em função
da suplementação com beta-agonista.
O efeito dos beta-agonistas em aumentar a deposição do tecido
muscular está bem claro na literatura, no entanto a forma pela qual esse evento
ocorre ainda precisa ser melhor investigada. O aumento da massa muscular
em bovinos de corte chama a atenção devido a necessidade de incrementar
a produtividade, fazendo com que a pecuária de corte se torne uma atividade
mais sustentável, deixando de ser alvo de crítica.
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181
CAPÍTULO X
ADITIVOS PREBIÓTICOS E PROBIÓTICOS EM ALIMENTOS
PARA CÃES E GATOS
Márcio Antonio Brunetto1, João Paulo Fernandes Santos2, Márcia de
Oliveira Gomes Sampaio3, Dóris Pereira Halfen4, Eduardo Braghirolli
Zaneli5, Livia Rosa Falconi5, Patrícia Massae Oba5
Professor Doutor do Departamento de Nutrição e Produção Animal, FMVZ/USP,
Campus Pirassununga-SP;
2
Doutorando do Programa de Nutrição e Produção Animal, FMVZ/USP, Campus
Pirassununga-SP;
3
Professora Doutora da Universidade Camilo Castelo Branco, Campus Descalvado-SP;
4
Doutoranda do Programa de Clínica Médica, FMVZ/USP, Campus São Paulo-SP;
6
Mestrando (a) do Programa de Nutrição e Produção Animal, FMVZ/USP, Campus
Pirassununga-SP.
1
RESUMO
A qualidade de vida e o bem estar de cães e gatos são as grande
preocupações dos nutricionistas, com isso o estudo de aditivos nutricionais que
avaliem tais parâmetros é crescente. Neste sentido, os prebióticos e probióticos
merecem destaque, os quais estão diretamente relacionados à modulação da
microbiota intestinal com redução da concentração de bactérias potencialmente
patogênicas, por diversos mecanismos, como: exclusão competitiva, produção
de ácidos graxos de cadeia curta e ácido lático, bacteriocinas, competição
por nutrientes, bem como ativação do sistema imunológico. Diversas
substâncias são relatadas na literatura como prebióticos, da mesma forma
numerosas espécies bacterianas são utilizadas como probióticos. Novas ações
têm sido atribuídas aos moduladores da microbiota intestinal, como: ação
antimicrobiana, anticarcinogênica, antidiarreica e antialérgica, redução da
glicemia e da lipemia e regulação do sistema imunológico, além de sua relação
com a obesidade. Contudo quando se avalia o número de pesquisas com cães e
gatos é possível verificar que estas ainda são muito escassas no que se refere a
fontes e dosagens, principalmente em felinos.
INTRODUÇÃO
Em diferentes regiões do trato gastrointestinal (TGI) estão presentes
grupos específicos de microrganismos capazes de produzir grande diversidade
de compostos com variados efeitos tanto na fisiologia intestinal quanto
sistêmica. Estes também produzem enzimas capazes de atuar metabolicamente
182
no intestino, na catalização de substâncias em compostos que podem ser
benéficos ou nocivos ao hospedeiro. Tais compostos podem afetar a nutrição,
fisiologia, eficácia de fármacos, carcinogênese e o processo de envelhecimento,
assim como a resistência do hospedeiro à infecção (TESHIMA, 2003).
Em cães e gatos, o TGI apresenta padrão de colonização de microrganismos
semelhante ao de outros mamíferos. Ao nascimento, a mucosa intestinal é
estéril, mas é rapidamente colonizada por bactérias ambientais. O processo
de colonização acompanha mudanças sucessivas de populações influenciadas
pela idade, estado de saúde, dieta e ambiente (BUDDINGTON & PAULSEN,
1998; FAHEY et al. 2008).
A microbiota intestinal normal desempenha papel importante no
mecanismo de defesa natural contra a invasão de patógenos (NRC, 2006).
De acordo com LU & WALKER (2000) tal processo trata-se de interação
complexa que inclui diversos mecanismos de ação. Neste sentido, os nutrientes
desempenham papel de grande importância, sendo que dentre as matérias
primas utilizados nas dietas comerciais, os prebióticos e probióticos merecem
destaque. Dentre as funções dos prebióticos e probióticos para seres humanos,
SEKHON & JAIRATH (2011) citam a ação antimicrobiana, anticarcinogênica,
antidiarreica e antialérgica, prevenção da osteoporose, colite ulcerativa,
redução da glicemia e da lipemia, regulação do sistema imunológico e na
encefalopatia hepática, além de importantes funções sobre diversas alterações
gastrintestinais.
Desta forma, este material tem como objetivo caracterizar os
prebióticos e probióticos utilizados em alimentos comerciais para cães e gatos,
revisar as principais pesquisas na área, evidenciando as potencialidades dos
ingredientes, e por fim apresentar informações da suplementação dos aditivos
em novas abordagens clínicas, como pacientes obesos e com diarréia associada
à antibioticoterapia.
ADITIVOS NUTRICIONAIS: DEFINIÇÃO DE PROBIÓTICOS E
PREBIÓTICOS
O termo probiótico deriva do grego, e significa “pró-vida”.
A definição mais aceita atualmente é a de microrganismos vivos, administrados
em quantidades adequadas, que conferem benefícios à saúde do hospedeiro
(FAO/WHO, 2001).
Já os prebióticos são definidos como compostos não digeridos
pelo organismo animal, mas que são seletivamente fermentados pelos
microrganismos do trato gastrintestinal, estimulando o crescimento e/ou a
atividade de alguns destes microrganismos capazes de prover benefícios ao
hospedeiro (GIBSON & ROBERFROID, 1995). Dentre as características
para as substâncias serem classificadas como prebióticas, CRITTENDEN
183
& PLAYNE (2009) citam: incapacidade de digestibilidade pelo hospedeiro
(ou parcialmente digerido), não absorvível no intestino delgado, fracamente
fermentável pelas bactérias da microbiota oral e por bactérias patogênicas
do TGI e possibilidade de fermentação pelos microrganismos benéficos do
TGI. Na Tabela 1 são listadas as vantagens do uso de prebióticos sobre os
probióticos e antibióticos na nutrição animal.
Tabela 1. Vantagens dos prebióticos em relação aos probióticos e antibióticos.
Fonte: Adaptado de CRITTENDEN & PLAYNE (2009).
Contudo
os
prebióticos
também
podem
apresentar
efeitos negativos sobre o hospedeiro, como: ao contrário
de probióticos, em altas doses podem causar flatulência, ou
diarréia, além de não ser tão potente como antibióticos na eliminação de
patógenos específicos (CRITTENDEN & PLAYNE, 2009), portanto seu uso
deve ser realizado com critério.
Dentre os mecanismos de ação das substâncias sobre a saúde
intestinal, O´TOOLE & COONEY (2008) citam que os probióticos agem sobre
a microbiota patogênica pela competição por nutrientes; produção de produtos
da fermentação com propostas inibitórias; produção de vitaminas e substratos
de crescimento para outras bactérias benéficas; produção de bacteriocinas;
exclusão competitiva pelos sítios de ligação; o que estimula a funcionalidade
da mucosa; reduz a inflamação, desfavorece a colonização e persistência
de bactérias patogênicas; e serve de estimulo ao sistema imune inato.
LU & WALKER (2000) citam que as alterações na funcionalidade da mucosa
intestinal induzida por probióticos requerem comunicação bioquímica entre os
184
microrganismos e os enterócitos aderentes, por exemplo, as cepas probióticas
induzem a transdução de sinal, que fortalece as junções intercelulares e desse
modo, reduz o transporte paracelular de antígenos que causam inflamação.
Da mesma forma, ao estimular a microbiota benéfica, com produção de ácido
lático e ácidos graxos de cadeia (AGCC), os prebióticos atuariam sobre a
saúde intestinal.
Dentre os AGCC (acético, propiônico e butírico), destaca-se o ácido
butírico, o qual tem sido apontado como responsável por importantes mudanças
fisiológicas, tais como a capacidade de reverter alterações neoplásicas, efeitos
nutritivos exercidos no epitélio do cólon e indução de apoptose em células
danificadas (MENTSCHEL & CLAUS, 2003), capacidade de modulação
demonstrada também por PRASAD & SINHA (1976) que citam que o
butirato é capaz de promover alterações morfológicas reversíveis na razão de
crescimento e na atividade enzimática de diversos tipos de culturas celulares
de mamíferos.
Com relação às principais fontes probióticas utilizadas em nutrição
animal destacam-se: Bacillus subtilis, Bifidobacterium thermophilum,
pseudolongum e bifidum, Lactobacillus acidophilus, latis e plantarium,
Saccharomyces cerevisiae, Streptococcus faecium e Enterococcus faecium.
Já dentre os prebióticos, os principais são: frutoligossacarídeos (FOS),
mananoligossacarídeos (MOS), inulina e polpa de beterraba, além destes,
pesquisas nacionais e internacionais com cães e gatos foram e estão sendo
conduzidas com outras fontes prebióticas, como: xiloligossacarídeos
(XOS), galactoligossacarídeos (GOS), galactoglucomanana (GGMO),
transgalactoligossacarídeo (TGOS) e amido resistente.
A inulina, a oligofrutose a os FOS são entidades quimicamente
similares, com as mesmas propriedades nutricionais. A inulina é um
carboidrato constituído de subunidades de frutose (2 a 150), ligadas entre si e
a uma glicose terminal, apresentando grau médio de polimerização de 10 ou
mais. A oligofrutose e os FOS são termos sinônimos utilizados para designar
frutanos do tipo inulina com grau de polimerização menor que 10. Na literatura
o termo oligofrutose é mais frequentemente empregado para descrever inulinas
de cadeia curta, obtidas por hidrólise parcial da inulina da chicória, e o termo
FOS tende a descrever misturas de frutanos do tipo inulina de cadeia curta,
sintetizados a partir da sacarose. (SAAD, 2006). Os MOS são constituintes da
parede celular da levedura (PCL) Saccharomyces cerevisiae. A parede celular
de Saccharomyces cerevisiae representa aproximadamente 15-30% do peso
seco da célula, e consiste principalmente em mananoproteínas, ß-glucanos,
e quitina (N-acetilglicosamina), unidos por ligações covalentes (KOLLÁR
et al., 1997). O GOS consiste em um grupo de oligossacarídeos compostos
por moléculas de galactose ligada à lactose (SANTOS et al., 2009) e o GGM
185
são açucares obtidos a partir da madeira, composto por xilooligossacarídeos,
glucoligossacarídeos e mananoligossacarídeos (FABER et al., 2011). O XOS
consistem em oligômeros formados por unidades de xilose, que ocorrem
naturalmente em frutos, vegetais, leite e mel, contudo sua produção industrial
concentra-se na extração de materiais lignocelulósicos, principalmente de
resíduos florestais e agroindustriais (MENEZES & DURRANT, 2007).
Trabalhos recentes têm sugerido o potencial do amido resistente em
agir como substância prebiótica. Durante o processo de extrusão, o amido
recebe a adição de água e aplicação de calor na forma de vapor, etapas que
são responsáveis pelo seu cozimento e por transformá-lo em um alimento com
textura adequada. Com o progressivo aumento da temperatura e umidade, os
grânulos absorvem água e perdem sua birrefringência, ocorrendo aumento
da sua viscosidade (RATNAYAKE & JACKSON, 2009). Essa mudança
estrutural é denominada gelatinização. Amostras de amido gelatinizado são
mais susceptíveis à degradação pela α-amilase que amostras de amido cru
(DONA et al., 2010). Durante o resfriamento e armazenamento de amostras
de amido gelatinizado pode ocorrer a retrogradação, que é a associação
das moléculas de amilose e amilopectina em uma estrutura cristalina. Essa
estrutura pode resistir à hidrólise pela amilase (BROWN, 2004), formando
uma porção do amido que passa intacta pelo intestino delgado, denominada
de amido resistente. Em situações onde ocorre a proteção física oferecida ao
amido no grão ou semente, no caso de grãos inteiros ou moídos grosseiramente,
classifica-se também como amido resistente (BROWN, 2004).
Em ratos, SHEN et al. (2011) observaram que o consumo de amido
resistente elevou a concentração fecal de ácido acético, propiônico, butírico,
Bacteroides, Bifidobacterium spp., Lactobacillus spp. e Clostridium cluster
IV, além de GLP-1 sérica e tendência na UCP-1 do tecido adiposo, o que
estaria relacionado ao aumento no sensibilidade insulínica e gasto energético.
Da mesma forma, BIRD et al. (2010) cita a potencialidade do amido resistente
como fonte prebiótica, com favorecimento da produção de ácido butírico.
Neste sentido, LIU & XU (2008) avaliaram a relação entre a inclusão de
amido resistente na dieta de ratos e a carcinogênese. Os autores observaram
que o ingrediente pode retardar o crescimento e/ou desenvolvimento de lesões
neoplásicas no cólon, evidenciando sua ação preventiva. Contudo, observaram
que na fase de pré-iniciação, ou seja, quando o evento já havia iniciado, a
utilização de amido resistente aumentou o aparecimento de foco de cripta
aberrante, o que pode estar relacionado ao aumento da absorção de substâncias
cancerígenas durante a iniciação do evento.
Na Tabela 2 estão apresentados os principais resultados de pesquisas
nacionais e internacionais, com diferentes prebióticos e probióticos empregados
em dietas para cães e gatos.
186
Tabela 2. Principais resultados de estudos com prebióticos e probióticas em cães e gatos.
187
188
189
Pelos dados apresentados na tabela 2 pode-se verificar que as
pesquisas com cães e gatos não são tão vastas como em animais de produção,
sendo publicado apenas recentemente um trabalho que avaliou os efeitos dos
prebióticos em cães através de meta-análise. Neste estudo PATRA (2011)
verificou que os prebióticos não interferem na ingestão de nutrientes, bem como
na digestibilidade aparente, com exceção da proteína bruta, que apresentou
tendência a redução quadrática na digestibilidade, já com relação aos produtos
da fermentação intestinal (ácido acético, propiônico e butírico) o autor
190
verificou aumento quadrático, comportamento similar a Bifidobacterium spp.,
e aumento linear para a Lactobacillus spp. Foi relatado ainda que a inclusão de
1,40% de prebióticos parece ser efetiva em modular a concentração fecal de
Bifidobacterium spp., Lactobacillus spp. e produtos da fermentação intestinal.
É importante salientar que o autor utilizou em sua avaliação trabalhos
com diferentes fontes prebióticos (FOS, Inulina, IMO, PCL, XOS, MOS e
Arabinogalactana), e é sabido que as inclusões mínimas para efetividade são
diferente entre as fontes, além disso, são requeridos mais trabalhos com os
aditivos para que avalições através de meta-análise sejam realizadas com as
fontes em separado. Neste sentido, GIBSON et al. (2010) citam que várias
avaliações separadas de diferentes pesquisadores são requeridas para definir
efeito prebiótico de um de determinado composto.
Com este objetivo, na Tabela 3 estão apresentados os dados da
PCL sobre produtos da fermentação e microbiota intestinal de gatos adultos
saudáveis em estudo conduzido pelo grupo de Pesquisas em Nutrição de Cães
e Gatos do Departamento de Nutrição e Produção Animal da FMVZ-USP.
Tabela 3. Microbiota e produtos da fermentação intestinal de gatos alimentados com níveis crescentes de PCL.
Parte da Tese de SANTOS, J. P. F. (Dados não publicados)
Pelos dados apresentados na Tabela 3 é possível verificar que a inclusão
de PCL na dieta de gatos repercutiu em aumento linear na concentração fecal
de Bifidobacterium spp. (R2=30,59%), Lactobacillus spp. (R2=42,60%), ácido
butírico (R2=39,51%) e total de aminas biogênicas (R2=40,76).
ANTIBIOTICOTERAPIA E PROBIÓTICOS
Em muitos países da Europa, os probióticos são considerados como
medicamentos, e são prescritos juntamente com antibióticos com objetivo
de reduzir a diarréia associada à antibioticoterapia (D´SOUZA et al. 2004),
neste sentido, os efeitos de tal associação tem sido bastante estudada em seres
humanos. Através de meta-análise, HEMPEL et al. (2012) citam que a utilização
de probiótico como terapia adjuvante parece reduzir a diarréia nos pacientes.
Da mesma forma, D´SOUZA et al. (2004) também citam efeitos positivos
191
dos probióticos sobre a diarréia em pacientes que recebem antibiótico, com
potencial efeito da Saccharomyces bourladii e do Lactobacillus. Entretanto,
FARIA et al. (2009) citam que dependendo do antibiótico utilizado as cepas
probióticas podem ou não apresentar efeito. Os autores observaram em frangos
que virginiamicina pode comprometer a colonização de Streptococcus faecium,
Lactobacillus acidophilus e Bacilus subtilis, ao contrário de avilamicina.
Neste sentido, são necessários trabalhos que avaliem os efeitos do uso
associado de antibióticos e probióticos em cães e gatos, já que a nutrição e a
modulação da microbiota intestinal apresentam papel de grande importância
em indivíduos saudáveis e enfermos, da mesma forma, com seres humanos
D´SOUZA et al. (2004) e HEMPEL et al. (2012) enfatizam que mais pesquisas
são necessárias, principalmente em relação as doses a serem administradas,
em pacientes de diferentes fases fisiológicas e enfermidades, bem como com
definição dos antibióticos e das cepas probióticas. Além disso, D´SOUZA
et al. (2004) ressaltam que em pacientes imunossuprimidos e com predisposição
a infecções severas, o uso de probióticos deve ser evitado, já que poderiam
repercutir no desenvolvimento de septicemia.
OBESIDADE, MICROBIOTA INTESTINAL E ADITIVOS PARA
MODULAÇÃO DA MICROBIOTA INTESTINAL
Pesquisas recentes têm demonstrado relação direta entre a obesidade,
resistência insulínica e a microbiota intestinal em pacientes humanos
(MUSSO et al. 2010; SCHWIERTZ et al. 2010; BERESWILL et al. 2011;
CARICILLI et al., 2011; FEI & ZHAO, 2012; HARRIS et al., 2012; PATIL
et al. 2012; LÓPEZ et al. 2012; HANDL et al. 2013). De acordo com HARRIS
et al. (2012) indivíduos obesos apresentam microbiota fecal diferenciada em
comparação a indivíduos saudáveis, entretanto sua relação com a obesidade
não está completamente elucidada. Grande parte dos trabalhos que avaliam
a relação existente entre microbiota fecal e obesidade concentra-se em ratos.
Em cães, o único trabalho localizado na literatura foi o de HANDL et al.
(2013), que observaram que o gênero Roseburia spp. apresentou diferença,
bem como o filo Actinobacterias, que estiveram elevadas nos animais obesos
em comparação aos animais em escore de condição corporal ideal.
De acordo com MILLION et al. (2013) tanto os gêneros bacterianos
presentes em probióticos, como o hospedeiro são determinantes para o
desenvolvimento ou não da obesidade, sendo possível que probióticos
e/ou suplementação com prebiótico atuem à favor da obesidade como
anti-obesidade, dentre os gêneros bacterianos os autores sugerem que
Firmicutes, Enterobacteriaceae, Staphylococcus aureus, Faecalibacterium
prausnitzii, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus
fermentum e Lactobacillus ingluviei estão associados a obesidade, enquanto
192
Bacteroidetes, Bacteroides, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus animalis,
Lactobacillus gasseri, Bifidobacterium animalis, Akkermansia muciniphila e
Methanobrevibacter estariam presentes em maior proporção em indivíduos
magros.
Neste sentido, MILLION et al. (2012) demonstraram que dentro do
gênero de Lactobacillus, as espécies L. ingluviei, L. acidophilus e L. fermentum
apresentam potencial ao ganho de peso em animais, estando as duas últimas
associadas ao aumento da eficiência energética, em contrapartida as espécies
L. gasseri e L. plantarum estiveram associadas a um efeito anti-obesidade, com
perda de peso. Sugerindo, portanto, uma nova preocupação na manutenção,
perda ou ganho de peso corporal, o prebiótico e/ou espécies probióticas a serem
suplementadas, os quais devem ser cuidadosamente avaliados, considerando
as espécies de bactérias que serão moduladas pelos aditivos.
Os probióticos e prebióticos estão associados à ampla gama de
possibilidades preventivas e terapêuticas, entretanto a prescrição de qualquer
probiótico não assegura que será obtido efeito favorável em todos os aspectos
da saúde, neste sentido, é possível que a ampla definição atual de probióticos
deva ser mais detalhada, no sentido de que se proceda a escolha do probiótico
para cada situação clínica de prevenção ou tratamento (MORAIS & JACOB,
2006), sendo este o caminho pelo qual as linhas de pesquisa com microbiota
intestinal de cães e gatos devam seguir nos próximos anos.
CONCLUSÕES
A microbiota intestinal apresenta importante papel sobre aspectos
metabólicos e imunológicos de cães e gatos, com relevante papel sobre os
produtos da fermentação intestinal. Dentre os objetivos de nutricionistas de
cães e gatos a qualidade de vida e o bem estar dos animais trata-se de grandes
preocupações, neste sentido a utilização de prebióticos e probióticos são
ferramentas nutricionais que merecem destaque. Contudo mais pesquisas são
necessários para verificar as potencialidades das diferentes fontes, bem como
as dosagens. Além disso, tais aditivos parecem apresentar importante impacto
sobre áreas até então não exploradas, como na obesidade, neste sentido
pesquisas que aliem nutrição básica à nutrologia fazem-se necessárias.
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198
CAPÍTULO XI
QUALIDADE DO LEITE CRU E PRÁTICAS DE MANEJO EM
FAZENDAS LEITEIRAS
Cristina Simões Cortinhas1, Susana Nori de Macedo1, Camila Silano1,
Alessandra Módena Orsi, Aline Gerato Dibbern¹, Marcos Veiga dos
Santos2
Pós-graduandos do Departamento de Nutrição e Produção Animal – FMVZ/USP.
Professor Doutor do Departamento de Nutrição e Produção Animal – FMVZ-USP
1
2
RESUMO
O aumento da exigência do mercado consumidor tem elevado
a necessidade de produção de leite de melhor qualidade. E para que os
produtos lácteos atinjam níveis satisfatórios de qualidade, é imprescindível a
adoção de programas de boas práticas de manejo e de controle da mastite.
Nestes programas, são realizadas análises periódicas do leite de tanque para
identificação das principais fontes de contaminação do leite. Essas análises,
aliadas com a avaliação dos fatores de risco, possibilitam a elaboração de um
plano de ação para o controle da qualidade do leite produzido. Nessa revisão
objetivou-se apresentar resultados recentes de pesquisas sobre o efeito da
mastite subclínica bovina na composição e na qualidade higiênica do leite de
tanque, contribuição relativa dos patógenos causadores de mastite subclínica
sobre a qualidade do leite, avaliação dos fatores de risco para a baixa qualidade
do leite e avaliação do nível de conhecimento e opiniões sobre mastite e
qualidade do leite.
Palavras-chave: leite de tanque, mastite subclínica, cultura microbiológica,
fatores de risco
INTRODUÇÃO
A produção de matérias primas de alta qualidade é um dos principais
desafios para o aumento da competitividade do sistema agroindustrial do leite.
Dentro deste contexto, a qualidade do leite cru é um dos principais critérios
para o processamento, rendimento e aceitabilidade dos derivados lácteos.
A mastite, inflamação da glândula mamária, exerce influência
negativa sobre a composição e as características físicas e químicas do leite, e
é responsável por grandes perdas econômicas na atividade. O estabelecimento
de medidas de prevenção e controle da mastite é realizado com base na cultura
microbiológica e na contagem de células somáticas (CCS) da vaca e do leite
199
de tanque. A CCS aumenta quando ocorre a invasão da glândula mamária
por micro-organismos, o que desencadeia resposta imunológica, que culmina
num processo inflamatório denominado mastite. O aumento da CCS depende
da intensidade da resposta inflamatória que, por sua vez, é determinada pelo
tipo de micro-organismo causador (Bradley, 2002). Durante episódios de
mastite, dependendo da etiologia, os patógenos causadores são eliminados no
leite e podem aumentar a contagem bacteriana total (CBT) do leite de tanque
(Rysanek et al., 2009b; a).
Um dos pontos críticos para implantação de programas de melhoria
da qualidade do leite é a avaliação do nível de conhecimento técnico e das
opiniões dos produtores de leite sobre as causas, prejuízos e medidas de
controle da mastite bovina e para a melhoria da qualidade do leite. Este tipo
de avaliação deve ser regionalizada para auxiliar na determinação da forma
que novos conhecimentos podem ser apresentados aos produtores, buscando
um referencial de avaliação de mudanças no conhecimento e sensibilização
dos produtores frente a novos conceitos. No entanto, ainda são escassas
informações sobre conhecimentos dos produtores sobre as causas da mastite e
sobre protocolos de prevenção e tratamento mais adequados (Mcleod, 2008).
Além disso, a produção de leite cru com baixa contagem bacteriana
depende de diversos fatores, tais como: a saúde e higiene da vaca, a higiene
dos equipamentos de ordenha, o tempo e a temperatura de armazenamento
do leite. Para monitorar a qualidade higiênica do leite é possível utilizar
análises microbiológicas do leite coletado diretamente do tanque de expansão.
Estas análises indicam, quando realizadas rotineiramente, e interpretadas em
associação com as práticas de manejo utilizadas na fazenda, a saúde do rebanho
e as condições ambientais de produção e armazenamento do leite (Jayarao;
Wolfgang, 2003). Para avaliação da qualidade do leite de tanque utilizadas:
contagem bacteriana total (CBT), contagem no leite com incubação preliminar
(CIP), contagem de leite pasteurizado (CLP) e contagem de coliformes (CC).
A CBT é a mais utilizada e mais indicada para avaliação da condição higiênica
geral durante a produção do leite (Elmoslemany et al., 2009a).
No Brasil, os critérios mínimos de qualidade do leite foram
estabelecidos pelo Programa Nacional de Melhoria da Qualidade do Leite
(PNQL), cuja base legal foi instituída pela Instrução Normativa nº 51 (IN 51),
alterada pela Instrução Normativa nº 62 (IN 62) para aprovar o regulamento
técnico de produção, identidade e qualidade do leite comercializado no Brasil
(Brasil, 2002; 2011; Oliveira et al., 2011).
O aumento da exigência dos consumidores por produtos de melhor
qualidade interfere na cadeia produtiva do leite, de modo que se torna necessária
a melhoria da qualidade higiênica e da composição do leite. A análise da
qualidade microbiológica do leite de tanque é uma ferramenta que pode ser
200
utilizada pelos produtores e pela indústria para a identificação de problemas e
a busca por possíveis soluções. Dessa forma, na presente revisão objetivou-se
apresentar resultados recentes de pesquisas sobre o efeito da mastite subclínica
bovina sobre a composição, qualidade higiênica do leite de tanque, assim como
a contribuição relativa dos patógenos causadores de mastite subclínica sobre a
qualidade do leite, avaliação dos fatores de risco para a baixa qualidade do leite
e avaliação do nível de conhecimento e opiniões sobre mastite e qualidade do
leite.
CONCEITOS GERAIS SOBRE MASTITE E CONTAGEM DE
CÉLULAS SOMÁTICAS (CCS)
A mastite é uma inflamação da glândula mamária e causa de enormes
perdas econômicas ao agronegócio do leite. Para a indústria de lácteos, é a
doença que causa os maiores prejuízos, devidos principalmente ao menor
rendimento de fabricação de derivados lácteos em decorrência de alteração
na composição do leite e pela menor vida de prateleira do leite pasteurizado
e seus derivados (Åkerstedt et al., 2012). Para o produtor, as perdas se
devem à redução da produção e descarte do leite, ao trabalho e custo extra
para tratamento e aplicação de antibióticos e ao aumento do risco de doenças
subsequentes, além de ser uma das principais causas de descarte de animais em
rebanhos leiteiros (Groenendaal et al., 2004).
As infecções intramamárias são causadas por micro-organismos
classificados em dois grupos: contagiosos e ambientais. O primeiro grupo é
adaptado a sobreviver dentro da glândula mamária e é transmitido entre vacas
ou quartos infectados para vacas ou quartos sadios. São também caracterizados
pela baixa incidência da forma clínica da doença e alta incidência dos casos
subclínicos, com consequente aumento da CCS. Os patógenos classificados
como ambientais não são bem adaptados para sobreviver no interior da
glândula mamária, porém, podem entrar pelo canal do teto, causando resposta
inflamatória aguda (Freitas et al., 2005; Santos; Fonseca, 2007).
As infecções da glândula mamária podem ser causadas por diversos
micro-organismos, porém, a maior parte das infecções é causada por bactérias,
principalmente dos gêneros Staphylococcus e Streptococcus e do grupo dos
coliformes (Freitas et al., 2005; Langoni et al., 2009). O início da infecção
intramamária ocorre quando micro-organismos entram pelo canal do teto e se
multiplicam nas cisternas do teto e da glândula, atingindo os tecidos secretores.
Estes micro-organismos causadores de mastite podem ser transmitidos a
glândula mamária durante a ordenha, por meio do equipamento de ordenha ou
pela colonização da pele do teto. (Akers; Nickerson, 2011).
A mastite pode se manifestar de duas formas: clínica e subclínica.
Na forma clínica, a mastite apresenta sintomas visíveis, com alterações na
201
vaca (edema, sensibilidade aumentada do úbere, febre) e no leite (presença
de grumos, pus ou sangue). A mastite subclínica pode ultrapassar os 70% dos
casos totais de mastite (Bradley, 2002), enquanto que a forma clínica da doença
tem incidência média de 25 a 30% dos casos totais do rebanho. Além disso, as
perdas causadas pela mastite subclínica podem representar até dois terços do
custo total da mastite em uma propriedade leiteira. (Cavero et al., 2008).
Para o monitoramento da saúde da glândula mamária, os índices mais
frequentemente analisados são a incidência de mastite clínica e a CCS, e com
menor frequência devido ao custo mais elevado, a identificação de patógenos
específicos. A CCS é a principal variável para mensurar a prevalência e a
incidência de infecções intramamárias. Além disso, a CCS pode ser analisada
em amostras de leite individuais ou do leite total da propriedade. No leite
oriundo de vacas saudáveis, a CCS é inferior a 200.000 células/mL, sendo que
a maioria é de células epiteliais de descamação e leucócitos. Com o início de
uma inflamação, ocorre um aumento da CCS, devido à elevação da quantidade
de leucócitos na glândula mamária (Akers; Nickerson, 2011; Dufour et al.,
2011).
CONCEITOS GERAIS SOBRE INDICADORES DE QUALIDADE HIGIÊNICA DO LEITE
Os métodos de referência utilizados para a determinação da qualidade
do leite cru são a CBT e a CCS. Com a CBT é possível estimar a quantidade de
bactérias que estão presentes no leite produzido na propriedade e a CCS é um
indicativo de saúde da glândula mamária. Quando estes índices estão dentro
dos valores de normalidade, a pasteurização é altamente efetiva para destruir
os micro-organismos patogênicos que poderiam ameaçar a saúde humana
(Pantoja et al., 2009).
A CBT em amostras de leite de tanque é um indicativo do estado de
saúde do rebanho, das condições sanitárias da propriedade e dos equipamentos
de ordenha, das condições higiênicas e da temperatura de estocagem do leite.
É utilizada para determinar a qualidade do leite produzido, porém tem baixo
valor para a identificação da fonte de contaminação. O aumento da CBT pode
ser causado pela proliferação de bactérias no equipamento de ordenha não
adequadamente higienizado, pela contaminação de tetos e úberes sujos, pelo
resfriamento inadequado do leite e pela presença de patógenos causadores de
mastite (Berry et al., 2006; Pantoja et al., 2009; Bava et al., 2011).
A CBT é determinada pela inoculação de alíquotas de leite em placas
que são incubadas em ambiente aeróbico e temperatura de 32±1° C por 48±3
horas (American Public Health Association, 2004). Sob esta temperatura, alguns
grupos de micro-organismos não se proliferam e, portanto, há necessidade de
outras análises para a correta identificação da fonte de contaminação do leite
202
de tanque. Para isso, geralmente são determinadas as contagens de microorganismos psicrotróficos, que se multiplicam em baixas temperaturas, de
termodúricas, que sobrevivem à temperatura de pasteurização, e de coliformes,
usado internacionalmente como indicador de higiene em leite de tanque
(Marth; Steele, 2001).
A análise da qualidade microbiológica do leite cru é importante tanto
para os produtores quanto para a indústria de lácteos, pois é uma forma de
garantir a qualidade do leite pasteurizado e seus derivados (Marth; Steele,
2001). No Brasil, a IN 62/2011 estabeleceu um limite de CBT calculado pela
média geométrica de ao menos uma análise mensal da CBT do leite de tanque
de cada propriedade por um período de três meses. Para as regiões Sul, Sudeste
e Centro Oeste brasileiras até junho de 2014 a CBT máxima estabelecida é de
600.000 UFC/mL e a partir de julho de 2014 deverá ser de no máximo 300.000
UFC/mL (Brasil, 2011).
Para a redução da CBT é necessária a adoção de técnicas adequadas
de higiene na ordenha e manejo dos animais, uso de água limpa, correta
higienização dos equipamentos de ordenha e resfriamento adequado do
leite. Quando o processo de limpeza e desinfecção não é adequado, restam
resíduos de leite na superfície do equipamento de ordenha que favorecem
a proliferação de diversos micro-organismos. Com a passagem do leite da
ordenha subsequente, ocorre a contaminação do leite, que se não for resfriado
adequadamente, favorecerá a multiplicação dos micro-organismos (Barbano
et al., 2006; Bava et al., 2011).
O rápido resfriamento do leite reduz a proliferação dos microorganismos contaminantes, e, embora favoreça a multiplicação de psicrotróficos,
a maioria desses micro-organismos não resiste à temperatura de pasteurização.
No entanto, esse grupo de bactérias produz enzimas proteolíticas e lipolíticas
que resistem à temperatura de pasteurização e que são capazes de hidrolisar
toda a caseína disponível em peptídeos solúveis, que deixam o leite com sabor
amargo e diminuem a durabilidade do leite pasteurizado e seus derivados.
O aumento do tempo de estocagem do leite associado à baixa temperatura
favorece a proliferação deste grupo de micro-organismos, principalmente
as Pseudomonas spp. Estas bactérias podem se multiplicar em ambientes de
0° a 20° C, independentemente do ponto ótimo de proliferação (Marth; Steele,
2001; Yagoub et al., 2008; Perko, 2011).
Os micro-organismos psicrotróficos são amplamente distribuídos
no ambiente, sendo encontrados na água não tratada, no solo, na vegetação
e na pele dos tetos e úbere. Geralmente, estes micro-organismos entram em
contato com o leite pela contaminação do equipamento de ordenha com água
não tratada, ou contato com os tetos. Na maioria das propriedades leiteiras, a
água utilizada na ordenha não é tratada. Embora somente o contato da água
203
com o leite não seja suficiente para elevar a CP do tanque, os resíduos de leite
no equipamento de ordenha podem favorecer a rápida multiplicação destes
micro-organismos, que entram em contato com o leite na ordenha subsequente,
podendo elevar a contagem de psicrotróficos no leite do tanque (Santos;
Fonseca, 2007; Elmoslemany et al., 2009b).
O grupo dos coliformes compreende todas as bactérias aeróbicas e
anaeróbicas facultativas, gram-negativas, não formadoras de esporos e que
fermentam a lactose com produção de ácido e gás em temperatura entre 32 e
35° C. Os principais micro-organismos pertencentes ao grupo dos coliformes
são dos gêneros Escherichia, Enterobacter e Klebsiella. A presença desses
micro-organismos nos produtos lácteos indica falhas de higiene nas práticas
adotadas na produção, processamento e estocagem do leite. A CC é utilizada
para mensurar a qualidade sanitária do processamento do leite a fim de
minimizar a contaminação bacteriana dos produtos lácteos (Davidson et al.,
2004).
Os coliformes estão presentes no trato intestinal das vacas e são
comumente encontrados nas fezes, no material das camas, no solo e na água
contaminada. Estes micro-organismos podem entrar em contato com o leite
pela contaminação do equipamento de ordenha com a água, ou contato com
os tetos não higienizados corretamente. Além disso, os coliformes podem
permanecer incubados em filmes residuais dos equipamentos de ordenha com
higiene imprópria. A elevada CC indica práticas de produção com deficiências
de higiene e inadequada preparação da vaca para ordenha (Elmoslemany et al.,
2009b; Pantoja et al., 2009; Elmoslemany et al., 2010).
A CLP está diretamente relacionada à formação de biofilmes por
falhas no processo de limpeza, como: temperatura e dureza inadequadas da
água de limpeza dos equipamentos e tanque; agitação insuficiente; baixa
concentração ou baixa qualidade dos detergentes e desinfetantes utilizados;
partes de borracha do equipamento em más condições de conservação ou
excessiva temperatura (Jones; Sumner, 1999; Jayarao; Wolfgang, 2003).
O processamento térmico (62,8°C por 30 minutos) de amostras
de leite, realizado antes dos procedimentos de contagem padrão em placas,
permite a contagem de bactérias termodúricas e mesófilas, que sobrevivem ao
processo de pasteurização (Jones; Sumner, 1999; Jayarao; Wolfgang, 2003;
Bava et al., 2011). Este grupo de bactérias causa deterioração e reduz a vida de
prateleira do leite, mesmo após os processos de pasteurização (Elmoslemany
et al., 2010).
A análise da produção e da composição do leite são ferramentas que
devem ser utilizadas para o gerenciamento da propriedade leiteira. A qualidade
dos produtos lácteos depende da qualidade do leite e de seus principais
componentes: proteína e gordura. A análise periódica desses parâmetros traz
204
informações sobre problemas que podem afetar a produção e a qualidade
do leite. Alterações na produção de leite podem ser reflexo de problemas na
sanidade dos animais do rebanho (Forsbäck et al., 2010).
Um estudo recente, realizado pelo Laboratório de Pesquisa em
Qualidade do Leite (Qualileite) da FMVZ/USP, avaliou o efeito da CCS em
tanque de rebanhos leiteiros comerciais sobre os teores de gordura, proteína,
sólidos totais e extrato seco desengordurado e a CBT, CP e CC. Para tanto,
foram selecionadas 204 propriedades leiteiras localizadas nas regiões oeste
de São Paulo e sul de Minas Gerais, distribuídas em três grupos de acordo
com a média geométrica da CCS de 5 amostras de tanque coletadas no mês
anterior ao início das coletas: a) Baixa CCS (76 rebanhos com média de CCS
<250.000 céls/mL); b) Média CCS (71 rebanhos com média de CCS entre
250.001 e 750.000 céls/mL); e c) Alta CCS (57 rebanhos com média de CCS
>750.001 céls/mL). Os rebanhos foram amostrados duas vezes ao mês, durante
três meses, totalizando seis coletas por rebanho.
A CBT e a CC foram menores no grupo com CCS até 250.000 céls/
mL (Tabela 1). A CCS de tanque é um indicativo da incidência média de
mastite no rebanho e a ocorrência de animais com mastite no rebanho pode
causar elevação da CBT do tanque. Segundo Jayarao et al. (2004), há baixa
correlação entre a CC e a presença de outras bactérias causadoras de mastite
contagiosa.
Os grupos com CCS abaixo de 750.000 céls/mL apresentaram
maiores teores de ESD. Grupos com CCS acima de 250.001 céls/mL
apresentaram os maiores teores de gordura e proteína e o maior teor de sólidos
totais foi observado no grupo de média CCS (>250.001 e <750.000 céls/mL).
Alta CCS no leite de tanque é um indicador de ocorrência de mastite no rebanho.
Esta doença pode causar alterações na composição do leite, tais como
diminuição dos teores de gordura, proteína e sólidos totais. Porém, se a
redução da produção de leite for mais acentuada que a produção de gordura,
ocorre aumento da concentração deste componente. O teor de gordura do leite
também pode ser alterado pelo esvaziamento do úbere, pois a concentração
de gordura no leite ao final da ordenha e no leite residual é maior do que
no início. Falhas no controle do vácuo no equipamento de ordenha podem
diminuir a eficiência da ordenha e ocasionar redução dos teores de gordura do
leite (Machado et al., 2000; Forsbäck et al., 2010).
O aumento dos teores de proteína total do leite quando há aumento
da CCS pode ocorrer pelo aumento das proteínas do soro (albumina e
imunoglobulina). Isto pode ocorrer devido à alteração do equilíbrio osmótico
do leite em relação ao sangue nos animais com mastite. Como mecanismo
de compensação para o restabelecimento do equilíbrio osmótico, ocorre a
passagem de íons sódio e cloreto, resultando no aumento da condutividade
205
elétrica e no aparecimento de sabor salgado no leite (Santos; Fonseca, 2007;
Forsbäck et al., 2009).
Tabela 1. Médias geométricas da contagem bacteriana total (CBT), contagem de psicrotróficos (CP), contagem
de coliformes (CC) e composição do leite dos grupos de baixa, média e alta CCS.
EPM: Erro padrão da média; ESD: Extrato seco desengordurado; Letras iguais na mesma linha
não diferem entre si pelo teste de Scheffé (α=5%).
ASSOCIAÇÃO ENTRE PATÓGENOS CAUSADORES DE MASTITE,
CONTAGEM DE CÉLULAS SOMÁTICAS E CONTAGEM
BACTERIANA TOTAL
O monitoramento de micro-organismos causadores de mastite em
rebanhos pode ser realizado por meio de análises de quartos mamários ou por
análises do leite de tanque (Brito et al., 1998). Se por um lado o processo
de análise do leite por quarto mamário apresenta como inconveniente a
necessidade de grande número de amostras, por outro lado, amostras do leite
de tanque podem apresentar contaminação por diversos micro-organismos
ambientais (Rysanek et al., 2009a). Ainda assim, a cultura do leite de tanque
é uma boa opção para determinar os principais micro-organismos causadores
de mastite em rebanhos, desde que interpretada de forma cautelosa e em
associação com outras informações como o manejo do rebanho, a CCS e a
CBT (Jayarao; Wolfgang, 2003).
A relação entre CCS, CBT e a contagem de agentes causadores de
mastite no leite de tanque foi descrita por alguns autores (Zadoks et al., 2004;
Rysanek et al., 2009b; a). Zadoks et al. (2004) ao avaliar o leite de rebanhos
leiteiros no estado de Nova Iorque, EUA, identificaram alta associação entre
a contagem de bactérias do gênero estreptococos e a CBT em análises do
leite de tanque com CCS acima de 750.000 céls/ml. Rysanek et al. (2009b)
identificaram diferença na CCS do leite de tanque com altas contagens de
Streptococcus agalactiae, Staphylcoccus aureus e Streptococcus dysgalactiae,
206
quando comparados com a CCS do leite com ausência destas bactérias.
Jarayao et al. (2004) identificaram aumento de frequência de isolamento de
Staphyococcus aureus e Streptococcus agalactiae com o aumento de CCS no
leite de tanque. Ainda que alguns estudos avaliaram associações entre CCS,
CBT e contagem de micro-organismos causadores de mastite, a dinâmica
populacional destes agentes varia com a região ou país estudado e até de
acordo com limites regulatórios impostos (Barkema et al., 1998).
No Brasil, bactérias das espécies Staphylococcus aureus e
Streptococcus agalactiae foram as mais prevalentes como causadores de
mastite em estudos nas regiões de Minas Gerais, Paraná, Santa Catarina e São
Paulo (Cruppe et al., 2008). Tanto Staphylococcus aureus quanto Streptococcus
agalactiae são considerados patógenos contagiosos, os quais, adaptados
a sobreviver e se multiplicar na glândula mamária, podem ser transmitidos
entre as vacas no momento da ordenha, são de difícil controle e capazes de
causar grande variação na CCS e na composição do leite (Harmon, 1994).
Outros micro-organismos causadores de mastite como o Staphylococcus
spp. coagulase negativo e o Corynebacterium bovis podem causar moderado
processo inflamatório e menor variação na CCS (Harmon, 1994).
Em estudo recente, realizado no Laboratório de Qualidade de
Leite (Qualileite), na FMVZ/USP, foi avaliada a associação entre patógenos
causadores de mastite, a CBT e a CCS do leite de tanque de rebanhos leiteiros.
De um total de 454 produtores de leite, localizados no Sul de Minas
Gerais e Oeste de São Paulo, foram selecionados 90 com base na CCS (média
geométrica) de 10 amostras de leite coletadas durante os meses de junho e
julho de 2012 (a cada 6 dias), os quais foram classificados em 3 grupos: a)
até 250.000 céls/ml (30 rebanhos); b) entre 251.000 e 600.000 céls/ml (30
rebanhos); c) maior que 600.000 céls/ml (30 rebanhos). Foram coletadas
6 amostras do leite de tanque (a cada 15 dias) dos 90 produtores para as análises
de contagem de células somáticas (CCS), contagem bacteriana total (CBT),
contagem de Staphylococcus aureus (S. aureus), contagem de Streptococcus
agalactiae (Strep. agalactiae), contagem de estafilococos coagulase negativos
(ECN), contagem de estreptococos ambientais e contagem de Escherichia coli
(E. coli).
Foi observado que a contagem de Strep. agalactiae apresenta
moderada correlação com a CCS e a CBT e, ainda, que este patógeno tem
maior correlação com a CCS do que com a CBT (Figuras 1 e 2).
207
Figura 1. Correlação entre as contagens (em unidades logarítmicas) de células somáticas (CCS)
e de Streptococcus agalactiae (R² = 0,41).
Figura 2. Correlação entre as contagens (em unidades logarítmicas) bacteriana total (CBT) e de
Streptococcus agalactiae (R² = 0,09).
Zadoks et al. (2004) descreveram correlação entre a quantidade
de vacas com Strep. agalactiae e a CBT, e concluíram que os estreptococos
são os micro-organismos que mais contribuem para o aumento da CBT, em
amostras do leite de tanque. Streptococcus agalactiae não tem a capacidade
de se multiplicar em superfícies com acúmulo de matéria orgânica, como
equipamentos de ordenha mal higienizados, ou em condições de deficiência
no resfriamento do leite, por outro lado, têm alta capacidade de multiplicação
na glândula mamária (Rysanek et al., 2007). No estágio inicial de infecção por
Strep. agalactiae, uma vaca no pode eliminar mais de 100 x 106 bactérias/ml
e, no leite de tanque, estas bactérias causam aumento significativo da CBT
(Keefe, 1997).
208
PERFIL SOCIOECONÔMICO, ATITUDES E CONHECIMENTO
DE PRODUTORES DE LEITE EM RELAÇÃO À MASTITE E À
QUALIDADE DO LEITE
A inserção de práticas de controle da mastite de forma eficiente
em fazendas leiteiras é dependente do fator humano, do estilo de gestão do
produtor e de como ele vai agir frente a diferentes formas de tratamento e
prevenção de mastite (Jansen et al., 2009). Com relação à mastite, ainda
existem lacunas quanto ao nível de conhecimento dos produtores de leite
(Mcleod, 2008). Jansen et al. (2009) e Jansen et al. (2010) avaliaram como as
atitudes específicas e os conhecimentos dos produtores interferem na CCS de
rebanhos leiteiros, bem como sua relação com a incidência de mastite dentro
ou fora de programas de controle. Jansen et al. (2009), em estudo realizado
com rebanhos leiteiros na Holanda, relataram que o comportamento e atitudes
dos produtores explicaram juntos 48% da variação na contagem de células
somáticas do leite de tanque, 31% da incidência de mastite clínica e 23% da
incidência de mastite subclínica. Em outro estudo, Jansen et al. (2010), com
o objetivo de avaliar os efeitos da implantação de um programa nacional de
controle da mastite sobre as atitudes, o comportamento e os conhecimentos
dos produtores com relação à mastite, concluíram que houve diminuição de
CCS no leite de tanque associada às mudanças nas percepções e determinadas
práticas de manejo utilizadas pelos produtores.
Apesar de estudos anteriores Jansen et al., (2009, 2010) terem
relacionado atitudes e conhecimentos à CCS e à incidência de mastite em
rebanhos com e sem a implantação de programas de controle da doença,
há escassez de estudos que avaliam o conhecimento técnico e as opiniões
dos produtores de leite sobre as causas, prejuízos e medidas de controle da
mastite bovina em programas de pagamento por qualidade do leite. Este
tipo de avaliação pode ser utilizado como um referencial de mudanças no
conhecimento e sensibilização dos produtores frente a novos conceitos para
controle e prevenção da mastite (Mcleod, 2008).
Com os objetivos de avaliar a associação os conhecimentos técnicos
dos produtores de leite sobre mastite e qualidade do leite e a ocorrência de
mastite subclínica, 63 produtores localizados na região Sul de Minas Gerais
e Oeste de São Paulo, e inseridos em programas de pagamento de leite por
qualidade, foram visitados para aplicação de questionários com perguntas sobre
mastite e qualidade do leite e, ainda, sobre as características socioeconômicas
da propriedade e do entrevistado.
Foram coletadas amostras de leite durante dois meses (agosto e
setembro de 2011), uma vez por semana, para a realização de análises de CCS.
Após a realização das análises, as propriedades foram organizadas para compor
três grupos: a) baixa CCS: CCS < 250.000 céls/ml(n = 16); b) média CCS: entre
209
250.000 e 400.000 céls/ml (n = 24); c) alta CCS: > 400.000 céls/ml(n = 23).
Os questionários previamente formulados com base em Olival et al. (2004);
Jansen et al. (2009) e Oinara et al. (2009), adaptados para a região em estudo
e testados por entrevista realizada em uma propriedade, e abordaram questões
sobre os seguintes tópicos: a) socioeconômicas (8 questões que visaram
estratificar os produtores com relação a sua renda, volume de produção e
outros critérios); b) conhecimentos a respeito de células somáticas, contagem
bacteriana e mastite (17 questões sobre controle, prevenção e tratamento);
c) comportamentos dos produtores com relação a práticas de prevenção da
mastite, higiene de ordenha e equipamentos (5 questões).
Foram observadas associações entre a ordem de importância do leite
como atividade remunerada na propriedade, o tipo de ordenha utilizado na
propriedade, o conhecimento das exigências legais de CCS e CBT e o uso de
métodos para detecção de mastite e a CCS (Tabela 2).
Tabela 2. Características dos produtores e das propriedades estratificadas pela contagem de células somáticas
(≤250.000 céls/mL, 250.000 ≤ 400.000, > 400.000).
No presente estudo, a maior parte dos produtores com CCS até
400 x 103 tinham a pecuária leiteira como principal atividade remunerada, contra
menos de 50% dos produtores com CCS > 400 x 103. Além disso, o leite tendeu
210
a ser a principal atividade para mais de 80% dos entrevistados do grupo com
CCS até 400 x 103, em comparação com o grupo >400.000 céls/ml (47,8%).
Estes resultados são diferentes dos encontrados por Oinara et al. (2009), que
avaliaram 54 produtores quanto às percepções de qualidade, tomando como
base os padrões da Instrução Normativa 51 do MAPA, e verificaram que a
produção de leite foi a principal atividade em apenas 11,1% das propriedades
estudadas. Para estes autores, apesar da ausência de avaliações dos critérios
de qualidade do leite (principalmente CCS e CBT), o fato da produção de
leite não ser a principal atividade na propriedade faz com que os produtores
dediquem maior parte do seu tempo a outros afazeres e deixem de realizar
práticas simples que não envolvem grande dispêndio de tempo e dinheiro,
como hábitos de higiene pessoal e a eliminação dos primeiros jatos de leite.
Segundo Botaro et al. (2013), existe associação entre a adoção de programas
de pagamento por qualidade do leite e a redução tanto da CCS quanto da
CBT no leite de tanque e, ainda, que o estabelecimento de um programa de
qualidade desempenha papel fundamental na motivação de produtores de leite
para concentrar seus esforços em práticas de gestão e controle da mastite.
A maior parte (95%) dos produtores avaliados utilizava ordenha
mecanizada, resultados diferentes dos descritos por Souza et al. (2005) que
descreveram apenas metade dos rebanhos com ordenha mecanizada, na
Zona da Mata Mineira, e com os de Barbosa et al. (2009), que descreveram
71% dos rebanhos com ordenha manual, na região do triângulo Mineiro.
Além disso, todos os produtores avaliados com ordenha manual apresentaram
CCS abaixo de 400.000 céls/ml, resultados que corroboram com os descritos
por Barbosa et al. (2009) que observaram efeito do tipo de ordenha sobre a
incidência de mastite. Por estar em contato direto com os tetos da vaca no
momento de extração do leite, o equipamento de ordenha pode ser um fator
de risco em potencial para a ocorrência de novas infecções intramamárias e
este risco aumenta com deficiências na manutenção e uso inadequado destes
equipamentos (Mein et al., 2004).
Com relação ao conhecimento sobre os limites legais dos principais
critérios de qualidade do leite, foi observado que a maior parte dos entrevistados
com conhecimento das exigências para CCS e CBT eram responsáveis
pelos rebanhos com maiores CCS (>400.000 céls/ml), sendo seguidos pelos
responsáveis pelos rebanhos com CCS entre 250 e 400.000 céls/ ml e na
sequência aqueles com menor CCS (<250.000 céls/ ml). Um fator que pode
ter colaborado para a maior busca de conhecimentos sobre os limites legais
de CCS e CBT, por parte dos responsáveis pelas propriedades com maior
CCS, é a penalização recebida pelo leite entregue com CCS acima de 600.000
céls/ ml, limite que coincide com o da atual legislação vigente na região
estudada. Desta forma, o conhecimento das exigências legais não garante
211
que atitudes sejam tomadas para reduzir a CCS. Além disso, a penalização
recebida pelo litro de leite entregue com CCS acima de 600.000 céls/ml (CCS
entre 600.000 e 750.000 céls/ml - R$ 0,010 /L e acima de 750.001 céls/ml R$ 0,020 /L), possivelmente não foi suficiente para estimular os responsáveis
pelos rebanhos a implantar medidas para reduzir a CCS. Segundo Jansen et al.
(2009), a variação de CCS do leite de tanque pode ser explicada pela formação
de um quadro normativo como referência para mastite, pelas percepções dos
produtores sobre a eficácia do controle de mastite e pela percepção dos efeitos
da penalidade recebida pela CCS.
O CMT (California Mastitis Test), método desenvolvido por Schalm
et al. (1957), é uma maneira prática de se estimar de forma indireta a CCS do
leite, cujo princípio consiste na interação de ácidos nucléicos com detergente
lipolítico formando-se uma solução viscosa. No presente estudo, o uso do CMT
foi 22,9% maior no grupo de produtores com CCS <250.000 céls/ml quando
comparado com o grupo com CCS entre 250.000 e 400.000 céls/ml, e 33,9%
maior do que no grupo de produtores com CCS acima de 400.000 céls/ml.
No entanto, não foram observadas diferenças para o teste de CCS individual
entre os três grupos avaliados. Tanto o CMT quanto a CCS são utilizados
para detecção da mastite subclínica, porém, o CMT é um método indireto que
tem a facilidade de ser realizado ao pé da vaca, é prático, tem baixo custo de
resultado imediato, e a CCS tem maior custo e, devido à necessidade de envio
das amostras ao laboratório, o resultado não é imediato. Independentemente de
qual método foi utilizado, os resultados do presente estudo indicam que a falta
de diagnóstico está associado com aumento de CCS no leite de tanque. Estes
resultados diferem dos observados por Oliveira et al. (2011) que descreveram
apenas 2% dos produtores com o uso de CMT, e não observaram alterações na
CCS pelo uso do CMT, ao avaliar 50 rebanhos na Paraíba. Nero et al. (2009),
ao relacionar práticas de manejo com a qualidade microbiológica do leite,
observaram que 68,3% dos produtores não realizavam o CMT como teste de
triagem para a detecção de mastite subclínica. A utilização do CMT permite a
detecção da mastite subclínica, o que é fundamental para a tomada de decisões
quanto a prevenção e o tratamento da mastite, apesar disso, no presente estudo
não houve diferença com relação às outras medidas de prevenção para esta
doença, entre os três grupos avaliados.
PRÁTICAS DE MANEJO ASSOCIADAS À QUALIDADE HIGIÊNICA
DO LEITE CRU EM REBANHOS LEITEIROS
A contaminação bacteriana do leite pode ocorrer por três principais
vias: superfície externa dos tetos e úberes, superfície dos equipamentos
de ordenha e contaminação por micro-organismos causadores de mastite
(Elmoslemany et al., 2010). A análise periódica do leite de tanque tem sido
212
utilizada há mais de três décadas para monitorar a qualidade do leite e o estado
sanitário da glândula mamária, bem como para identificar possíveis fontes de
contaminação (Jayarao; Wolfgang, 2003). Dentre as análises microbiológicas
utilizadas no leite de tanque destacam-se: a contagem bacteriana total (CBT)
- que estima o número total de colônias de bactérias aeróbias presentes no
leite; a contagem com incubação preliminar (CIP) - utilizada para estimar o
grupo de bactérias psicrotróficas; a contagem do leite pasteurizado (CLP) - que
quantifica o grupo de bactérias termodúricas; e a contagem de coliformes (CC)
- indicador de contaminação fecal (Bava et al., 2011).
Estudos anteriores realizados por Elmoslemany et al. (2009a,b, 2010);
Kelly et al. (2009); Nero et al. (2009); Bava et al. (2011) e Oliveira et al.
(2011) avaliaram a relação entre as práticas de manejo e a qualidade do leite de
tanque. Kelly et al. (2009) relataram que práticas de manejo como a utilização
de água quente na sala de ordenha, o corte de pelos da cauda ao menos uma vez
por ano e a limpeza frequente da sala de ordenha foram altamente associadas
com a baixa contagem bacteriana, em rebanhos irlandeses mantidos a pasto.
Elmoslemany et al (2009a,b) avaliaram os fatores de risco associados
à alta CBT, CIP, CLP, e CC, na Ilha de príncipe Edward, Canadá. Elmoslemany
et al. (2009a) identificaram a inadequada limpeza da extremidade dos tetos e
a alta concentração da solução de detergente alcalino (>500 ppm), utilizada
para limpeza dos equipamentos, como fatores de risco para a alta contagem
bacteriana. A identificação de fatores de riscos específicos para a alta CBT,
CIP, CLP e CC foi realizada por Elmoslemany et al. (2009b), na qual a alta
CBT e CIP foram associados à limpeza dos tetos e à ausência de desinfetante
pré-ordenha. A alta CLP e CC foram associadas à baixa temperatura da água
de limpeza dos equipamentos de ordenha, com a dureza da água, e com a alta
concentração da solução detergente alcalino.
No Brasil, Nero et al. (2009) avaliaram a relação entre práticas
higiênicas de ordenha e a qualidade higiênica do leite e relataram que a
refrigeração do leite até 7º C foi o principal procedimento para manter baixa
a CBT, em estudo conduzido na região de Viçosa (Minas Gerais). Oliveira
et al. (2011) identificaram a ausência de desinfetante pré e pós-ordenha
como potenciais fatores de risco para a alta contaminação do leite de tanque
por bactérias mesófilas e Staphylococcus aureus, ao avaliarem rebanhos no
estado da Paraíba. Embora estudos anteriores de Nero et al. (2009) e Oliveira
et al. (2011) tenham avaliado práticas de manejo como fatores de risco para
a qualidade do leite cru no Brasil, são escassos os estudos sobre práticas de
manejo associadas com a qualidade do leite cru em rebanhos submetidos a
programas de pagamento do leite por qualidade. Desta forma, Cortinhas
(2013) realizou um estudo com os objetivos de identificar e analisar práticas
de manejo associadas à contagem bacteriana do leite de tanque em rebanhos
213
submetidos a programas de pagamento por qualidade do leite no Sul de Minas
Gerais e Oeste de São Paulo.
Foram selecionados 120 produtores de leite, de acordo com a
média geométrica da contagem bacteriana total (CBT) de dez amostras de
leite coletadas em dez semanas consecutivas, para compor dois grupos: 60
produtores com alta CBT (1,1x104 UFC/ml) e 60 produtores com baixa CBT
(4,4x103 UFC/ml). Oito amostras de leite do tanque de expansão de cada
produtor foram coletadas durante dois meses, uma vez por semana, para a
realização das análises de CBT, contagem do leite com incubação preliminar
(CIP), contagem do leite pasteurizado (CLP), contagem de coliformes (CC),
contagem de células somáticas (CCS) e concentrações de gordura, proteína e
sólidos totais. Após a realização das analises laboratoriais, 63 produtores foram
visitados para aplicação dos questionários sobre: a) aspectos gerais de manejo
da fazenda; b) manejo de ordenha; c) procedimentos de limpeza de equipamento
de ordenha e utensílios; d) controle da mastite; e) condições de limpeza da vaca.
Durante as visitas, foi avaliada a adequação dos procedimentos de limpeza
pela presença de filmes orgânicos em 4 diferentes pontos do equipamento de
ordenha (teteira, unidade final ou balde ao pé, copo coletor da teteira e na saída
do tanque de expansão) pela metodologia de bioluminescência de ATP (3M™
Clean-Trace™ Surface ATP), e a dureza da água pelo método titulométrico de
complexação do EDTA.
Para as análises estatísticas foram formados dois grupos em relação
à CBT, CIP, CLP e CC (oito análises realizadas durante os meses de agosto
e setembro): grupo com alta CBT (n=28), produtores com mais de quatro
análises com valores de CBT > 1,0 x 104 UFC/mL, e grupo baixa CBT (n=35),
produtores com quatro análises ou menos com valores CBT < 1,0 x 104
UFC/ml (Jayarao; Wolfgang, 2003); grupo com alta CIP (n=38), produtores
com mais de quatro análises com valores de CIP > 50.000 UFC/ml, e grupo
baixa CIP (n=25), produtores com quatro análises ou menos com valores CIP
< 50.000 UFC/ml (Jayarao; Wolfgang, 2003); grupo com alta CLP (n=32),
produtores com quatro análises ou mais com valores de CLP > 200 UFC/ml,
e grupo baixa CLP (n=31), produtores com menos de quatro análises valores
CLP < 200 UFC/ml (Jayarao; Wolfgang, 2003); grupo com alta CC (n=26),
produtores com mais de quatro análises com CC > 50 UFC/ml, e baixa CC
(n=37), produtores com valores de CC < 50 UFC/ml (Jayarao; Wolfgang,
2003) em quatro análises ou menos.
O uso de desinfecção de tetos pré e pós-ordenha e a utilização do
bezerro ao pé da vaca no momento da ordenha, para facilitar a extração do
leite, foram práticas associadas à CBT. Com relação à presença de material
orgânico no equipamento de ordenha após a limpeza, foi identificada diferença
na quantidade de filme orgânico (ATP) na válvula de saída do tanque de
expansão (Tabela 2).
214
A frequência de uso de desinfecção de tetos pré-ordenha foi 21,4%
maior no grupo de produtores com baixa CBT do que no grupo com alta CBT.
A utilização de desinfetantes de tetos pré-ordenha é uma prática de manejo
utilizada com os objetivos principais de reduzir a contaminação bacteriana
nos tetos, imediatamente antes da ordenha, e de reduzir o risco de mastite
por bactérias ambientais (Jayarao et al., 2004). Os resultados deste estudo
corroboram com os relatados por Jayarao et al. (2004) e Elmoslemany et al.
(2009a) que descreveram relação entre a falta de uso do desinfetante de tetos
pré-ordenha e a alta contagem de bactérias aeróbias totais. No Brasil, em estudo
realizado na região nordeste da Paraíba, Oliveira et al. (2011) descreveram que
apenas 32% das propriedades avaliadas utilizaram o desinfetante e que esta
prática não estava associada à alta CBT; estes autores atribuíram a ausência
de alguns efeitos ao reduzido número de rebanhos analisados (50) e reduzida
variação entre eles.
Adicionalmente, o uso de desinfecção de tetos pós-ordenha foi 35%
maior no grupo de produtores com baixa CBT do que no grupo de produtores
com alta CBT. O desinfetante de tetos pós-ordenha tem sido utilizado com o
objetivo principal de prevenção de novos casos de mastite causada por microorganismos contagiosos, por reduzir e eliminar micro-organismos presentes
na pele e orifício dos tetos após a ordenha (Wesen; Schultz, 1970). Segundo
Zadoks et al. (2004), um dos fatores que podem contribuir para a alta CBT é
a ocorrência de mastite, visto que espécies como Streptococcus agalactiae são
altamente correlacionadas com a alta CBT. Os resultados do presente estudo
corroboram com os relatados por Oliveira et al. (2011) que descreveram
associação entre o uso de desinfetante de tetos pós-ordenha e a baixa CBT,
pelo o teste exato de Fisher.
A presença de bezerro ao pé da vaca durante a ordenha é prática utilizada
para estimular a produção de ocitocina endógena, hormônio que estimula a
ejeção do leite, comum em rebanhos com vacas mestiças provenientes do
cruzamento da raça Holandesa com raças zebuínas (Araújo et al., 2012). Esta
prática tem como inconvenientes o aumento da mão de obra, necessidade de
adaptação da sala de ordenha (em caso de ordenha mecânica) e pode dificultar
a execução de práticas higiênicas, tais ordenhar tetos limpos e secos (Brito
et al., 2000; Araújo et al., 2012) Em estudo realizado por Brito et al. (2000), ,
foi observado que a mamada do bezerro aumentou em mais de dez vezes a carga
microbiana na superfície dos tetos, mas que esta contaminação foi reduzida
em 90% após o uso do desinfetante de tetos pré-ordenha. Segundo Jayarao
e Wolfgand (2003) a alta CBT pode estar relacionada ao preparo ineficiente
do úbere e tetos para a ordenha. Cortinhas (2013) observou associação entre
a utilização do bezerro ao pé da vaca na ordenha e a CBT, na qual o número
de produtores que faziam uso do bezerro ao pé da vaca foi maior no grupo de
215
produtores com alta CBT. De forma contrária, outros autores não observaram
diferenças na associação entre a CBT e a presença do bezerro ao pé da vaca
durante a ordenha (Araújo et al., 2012).
Além das práticas de manejo avaliadas, o pH, a dureza, a temperatura
e a quantidade de água utilizada para a limpeza dos equipamentos de ordenha, a
utilização de detergentes apropriados, o bom funcionamento dos equipamentos
com um sistema de turbilhonamento eficiente, são fatores que interferem na
limpeza dos equipamentos de ordenha e que podem estar associados à alta
CBT. Com os objetivos de avaliar a efetividade da limpeza dos equipamentos
de ordenha utilizados, Cortinhas (2013) realizou a técnica da bioluminescência
do ATP, cujo princípio é a conversão da energia química associada ao ATP
pelo complexo de enzima-substrato em luz, em uma reação estequiométrica
(MacLeod et al., 2001). Segundo Wu et al. (2011), a bioluminescência do ATP
apresenta um tempo de resposta rápido, pode ser realizada em cinco minutos
e é adequada para o monitoramento da higiene em programas de qualidade na
indústria. Neste estudo, a quantidade de material orgânico na válvula de saída
do tanque de expansão do grupo de produtores com alta CBT foi 6,9 vezes
maior do que a do grupo de produtores com baixa CBT. Elmoslemany et al.
(2009a) identificaram a quantidade de matéria orgânica presente no início e
no final da linha do leite, obtida pelo método de ATP bioluminescência, como
fatores associados à alta CBT. A metodologia de bioluminêscencia detecta não
só a contaminação bacteriana como também e contaminação não bacteriana,
por exemplo, o leite residual ou outro tipo de material orgânico, por este
motivo, a bioluminescência é um método sensível na detecção da eficácia da
limpeza dos equipamentos de ordenha (Vilar et al., 2008).
Tabela 3. Frequências das variáveis qualitativas relacionadas aos procedimentos de manejo de ordenha e
quantidade de filme orgânico (média geométrica de ATP) na saída do tanque de expansão nos produtores dos
grupos de alta e baixa contagem bacteriana total (CBT).
216
A utilização do bezerro ao pé da vaca no momento da ordenha e o
uso de desinfetantes de tetos pós-ordenha, foram práticas associadas à CIP.
Da mesma forma com que ocorreu para a CBT, a utilização de desinfecção
de tetos pós-ordenha foi maior (28,8%) no grupo com baixa CIP, quando
comparado ao grupo com alta CIP. Quanto ao uso de desinfetante pré-ordenha,
no presente estudo não foram observadas diferenças na frequência de utilização
desta prática entre os dois grupos, no entanto, o uso de desinfetante de tetos
pré-ordenha tendeu a ser maior (15,8%) para grupo de produtores com baixa
CIP. Os resultados do presente estudo corroboram com os de Jayarao et al.
(2004) que descrevem que o uso de desinfetantes de tetos pré e pós-ordenha
reduzem tanto a CBT quanto a CIP.
De forma similar ao observado com a CBT, o uso do bezerro ao pé
da vaca no momento da ordenha foi maior no grupo de produtores com alta
CIP, e a frequência de produtores com sistema de ordenha mecânica canalizada
tendeu a ser maior no grupo com baixa CIP. A utilização de um sistema de
ordenha mecânica tem como objetivos reduzir a mão de obra e o tempo de
ordenha, mas não implica necessariamente em produção de leite com melhor
qualidade, mas sim em mais um possível fator de contaminação microbiana
(Guerreiro et al., 2005). Os resultados do presente estudo diferem dos descritos
por Guerreiro et al. (2005) que, ao avaliar a influência da adoção de diferentes
técnicas profiláticas de higiene e limpeza sobre a CIP, descreveram resultado
inicial onze vezes maior em propriedades com ordenha mecânica do que em
propriedades com ordenha manual.
Tabela 4. Frequências das variáveis qualitativas relacionadas aos procedimentos de manejo de ordenha dos
produtores dos grupos de alta e baixa contagem bacteriana do leite com incubação preliminar (CIP).
A utilização do bezerro ao pé da vaca no momento da ordenha foi a
única prática de manejo associada a CC, também foi identificada diferença na
quantidade de filme orgânico (ATP) na válvula de saída do tanque de expansão
(Tabela 6). A CC gera informações sobre o nível de contaminação por meio da
matéria orgânica, que ocorre principalmente a partir do contato com o exterior
do úbere e tetos dos animais e equipamentos de ordenha mal higienizados e
de ocorrência de mastite por coliformes (Edmondson, 2005). Neste contexto,
a prática de ordenha com o bezerro ao pé da vaca pode dificultar a execução
de práticas de higiene pré-ordenha e resultar em contaminação por matéria
217
orgânica proveniente do úbere e tetos e, consequentemente, resulta em CC
mais elevada. Cortinhas (2013) observaram que a frequência de produtores
que ordenharam com o bezerro ao pé da vaca foi 28% maior no grupo de
produtores com alta CC, quando comparado com o grupo com baixa CC.
Fatores relacionados com a limpeza dos equipamentos de ordenha,
como a dureza da água, alcalinidade e temperatura da solução de limpeza
foram descritos por Elmoslemany et al. (2009b). Estes autores também
avaliaram a quantidade de filme orgânico (ATP) nos equipamentos de ordenha
após os procedimentos de limpeza, e concluíram que a válvula de saída do
tanque de expansão é uma das maiores fontes de contaminação para o leite de
tanque. Os resultados do presente estudo corroboram com os de Elmoslemany
et al. (2009) que descreveram associação tanto da CC quanto da CBT e da CIP
com a quantidade de ATP (bioluminescência) na válvula de saída do tanque de
expansão.
Tabela 5. Frequência da variável qualitativa relacionada ao procedimento de manejo de ordenha e quantidade
de filme orgânico (média geométrica de ATP) na saída do tanque de expansão nos produtores dos grupos de
alta e baixa contagem de coliformes (CC).
Não foram observadas associações entre as práticas de manejo
avaliadas e a CLP.
A avaliação periódica do leite de tanque aliada à adoção de boas
práticas de manejo são fundamentais para a produção de leite de boa qualidade.
Além disso, para a produção de leite com boa qualidade é necessário que
produtores e funcionários tenham conhecimento sobre os principais microorganismos causadores de mastite as alterações que estes micro-organismos
causam na CCS e composição do leite assim como diferentes formas de
tratamento e prevenção da mastite causada por estes micro-organismos.
AGRADECIMENTOS
À FAPESP - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo
pelo auxílio financeiro. Aos técnicos do laboratório Qualileite FMVZ-USP que
auxiliaram nas análises laboratoriais realizadas. Ao laticínio colaborador e aos
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produtores de leite que participaram deste projeto.
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223
CAPÍTULO XII
AMINOÁCIDOS EM DIETAS DE SUÍNOS:
METABOLISMO, FUNÇÕES E NUTRIÇÃO
Julio Cezar Dadalt, Gustavo do Valle Polycarpo, Gisele Dela Ricci,
Eduardo Braghirolli, Connie Gallardo Vela, Mayra Carraro Di Gregorio,
Pedro de Assunção Pimenta Ribeiro, Messias Alves da Trindade Neto
Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia (FMVZ) da Universidade de São Paulo
(USP), Departamento de Nutrição e Produção Animal
RESUMO
Com a evolução genética ocorrida nos últimos anos na suinocultura
mundial, as exigências nutricionais dos suínos foram alteradas. As demandas
de aminoácidos nas dietas de animais selecionados para máxima deposição
proteica também foram modificadas e a busca por precocidade aliada a
necessidade de carcaças mais magras aumentaram o interesse por estudos sobre
ações mais amplas dos aminoácidos. As diferenças nutricionais apresentadas
por animais, em suas diferentes etapas do desenvolvimento, ocorrem devido
à disparidade entre as taxas de crescimento e eficiência alimentar. Em alguns
casos, estímulos induzidos ao sistema imunológico implicam no aumento das
concentrações de proteína de fase aguda. Tal indução, normalmente, imposta
por alguma adversidade, faz com que alguns aminoácidos sejam direcionados,
em parte, para o sistema imune, desencadeando uma série de reações
metabólicas. Assim, pode-se identificar a degradação proteica, proveniente,
de catabolismo muscular, aumentando-se o transporte de glicose e processos
anabólicos nos hepatócitos. A presente revisão aborda aspectos relacionados
ao metabolismo, nutrição e funções dos aminoácidos nas diferentes fases de
vida dos suínos.
INTRODUÇÃO
Mamíferos jovens, incluindo leitões, requerem alta quantidade de
aminoácidos (AA) na dieta, devido à correspondente demanda de nitrogênio dos
tecidos e a alta deposição proteica nessa fase. A alta demanda de aminoácidos
aliada ao baixo consumo, principalmente após o desmame, pode contribuir
para as disfunções intestinais e debilitar o sistema imune, em detrimento à
saúde e crescimento dos animais. A formulação de dietas com proteína de
alta digestibilidade e elevado valor biológico previnem distúrbios no trato
digestório e consequentes transtornos metabólicos que podem ter implicações
nas fases subsequentes de vida dos suínos.
224
Concentrações ideais de aminoácidos e seus metabólitos (óxido nítrico,
poliaminas, glutationa, taurina, hormônios tiroidianos e serotonina) na dieta,
garantem a homeostase celular e mantém ativa todas as funções fisiológicas.
No entanto, níveis elevados de aminoácidos e seus subprodutos (amônia,
homocisteina...) podem ser patogênicos e causar desordens neurológicas,
estresse oxidativo e doenças cardiovasculares (Wu, 2009). Diante disso, para
garantir a homeostase entre órgãos e tecidos faz-se necessário um estudo mais
abrangente da necessidade aminoacidica em dietas de suínos sob diferentes
situações de criação.
CRESCIMENTO DA FIBRA MUSCULAR
Após o nascimento, leitões tem seu crescimento muscular aumentado
pelo processo de hipertrofia (Samuelson, 2007), principalmente pela deposição
de proteínas através da proliferação e fusão das células satélites às células
musculares. Durante o crescimento, o ganho de músculo esquelético é de
36 a 46% do peso total do animal. O que determina esta eficiência são os
fatores genéticos, nutricionais e a capacidade de sintetizar proteína muscular
(Witte et al., 2000), ao contrário das células adiposas que não são previamente
estabelecidas, sendo continuamente formadas durante a fase de crescimento
(Mersmann, 2002).
De acordo com a idade e maturidade do animal, a velocidade de
crescimento dos diferentes tecidos do corpo é variável (Gomes et al., 2007).
Após a deposição do tecido nervoso e ósseo, ocorre a deposição de tecido
muscular e por último do tecido adiposo. Ao fim da puberdade, a taxa de
crescimento torna-se linear, pois os hormônios do crescimento são substituídos
pelos hormônios da reprodução e então o ganho de peso ocorre pela maior
deposição de gordura (Lawrence & Fowler, 1998). Suínos com alta deposição
de gordura apresentaram menor número de fibras musculares, indicandose que a deposição de gordura parece estar inversamente relacionada ao
número total de fibras musculares. Segundo Puolanne et al. (1993), animais
selecionados para máxima deposição proteica apresentam maior diâmetro
de fibras musculares que animais inferiores e o crescimento é resultante da
progressiva deposição de nutrientes e seus metabólitos, o que inicia desde a
concepção e vai até a maturidade.
O conhecimento da composição corporal dos diferentes genótipos
suínos permite desenvolver e simular curvas de crescimento em diferentes
grupos, possibilitando demonstrar a eficiência biológica em diversas condições
de alimentação, ambiente e manejo (Lanna, 1995). Para maior entendimento
da taxa global de crescimento do tecido magro é importante estudar os desvios
no crescimento corporal e compreender suas causas (Hall et al., 1999).
225
DEPOSIÇÃO PROTEICA
A deposição de tecido magro durante o crescimento dos leitões exige
taxa de síntese acima do nível mínimo para manutenção, normalmente, isso
é acompanhado pelo aumento no turnover proteico (Cabral et al., 2012).
Assim, o crescimento muscular ocorre quando a taxa de síntese excede
a taxa de degradação (Buttery, 1981). No processo de substituição (ciclo
contínuo de síntese, degradação e ressíntese do metabolismo da proteína),
a proteína muscular é a mais útil para explicar as necessidades do animal
durante o crescimento. No entanto, a demanda dietética de proteína se baseia
na exigência de energia metabolizável e as taxas de deposição proteica e de
energia dependem da disponibilidade de nutrientes na dieta (Vargas et al.,
2005). Reeds et al. (1980), estudaram a relação entre a deposição e síntese
de proteína muscular e sugeriram que ambas são alteradas pela variação na
ingestão diária de alimentos. Observaram que sob peso corporal fixo, cada
unidade de aumento na deposição de proteína está associada com o aumento
de 2,17% na síntese de proteína e, presumivelmente, um aumento de 1,17%
na degradação de proteína corporal. Assim, existe relação fixa entre a síntese
proteica e o peso metabólico. Se essa constância for assumida e a taxa de
síntese para suínos de 30 kg for aplicada para animais de maior peso corporal,
então, depois de atendidas as exigências de manutenção, a relação deposição:
síntese cairia para 0,36 em 60 kg e 0,31 em 90 kg em comparação com o valor
de 0,46 para 30 kg de peso corporal.
Dentre os genótipos existentes, a ingestão voluntária dos animais se
apresenta muito variável e, usualmente, animais de genótipos não melhorados
apresentam consumo de energia acima de suas necessidades para máxima
deposição proteica, tendendo a maior adiposidade; situação contrária dos
animais de genótipos selecionados (Hall et al., 1999). Kim et al. (2000)
demonstraram que existe diferenças na taxa de crescimento e eficiência
alimentar entre os suínos com alta e baixa deposição de proteína e que essa
eficiência torna-se mais evidente depois da fase de crescimento. Os suínos com
alta taxa de deposição proteica têm maiores consumo e ganho de peso médio
diário. De acordo com Mcphee et al. (1991), a máxima deposição de tecido
magro é reflexo da seleção genética associada a ajustes nos níveis de energia e
lisina.
DEPOSIÇÃO PROTEICA x SEXO
Visto a maior aptidão do macho inteiro para a deposição de tecido
magro, comparado a fêmea e o macho castrado, constatou-se que as mudanças
fisiológicas e hormonais relacionadas ao sexo são determinantes na exigência
e aproveitamento da energia para mantença, retenção de proteína e gordura
na carcaça (Mascarenhas et al., 2002). Entretanto, os efeitos de sexo parecem
226
ser mais evidentes depois da primeira fase de crescimento (Urynek &
Burackzewska, 2003).
Na regulação do crescimento dos suínos há a participação de um
complexo hormonal, dentre os quais: hormônios da tireóide, glicocorticóides,
adrenalina, fatores de crescimento ligados à insulina (IGF 1 e 2), andrógenos,
estrógenos, etc. Os andrógenos e estrógenos exercem seus efeitos anabólicos
por diferentes mecanismos. Os receptores específicos para andrógenos
estão presentes no tecido muscular, enquanto as ações dos estrógenos são se
relacionam ao estímulo na liberação do hormônio de crescimento e a fatores de
crescimento ligados à insulina. Muitos dos hormônios envolvidos na promoção
do crescimento são estimulados e mediados por IGFs, representando assim, a
principal influência hormonal sobre o ganho de peso diário do tecido muscular
e adiposo (Brumano & Gattás, 2009).
A maior taxa de deposição proteica vista nos machos inteiros,
corresponde a produção de carcaças mais magras e com maior concentração
de proteína do que as fêmeas e machos castrados. Desta forma, a maior
necessidade energética desses animais se explica com o aumento da retenção
de N, uma vez que a síntese de proteína é menos eficiente que a síntese de
gordura (Mascarenhas et al., 2002). Em trabalho realizado por Cromwell et al.
(1993), machos castrados ganharam mais peso do que as fêmeas, no entanto,
fêmeas consumiram menos alimento por unidade de ganho, apresentaram maior
área de olho de lombo, menor espessura de toucinho e maior percentagem de
músculo na carcaça do que machos castrados.
Algumas divergências vistas entre as tabelas de formulação de dietas
para animais de diferentes sexos ocorrem devido à disparidade entre as taxas
de crescimento e eficiência alimentar (Webb, 2003). Lanna (1995) relatou que
abaixo dos 45 kg de peso vivo não é preciso manejar diferenças entre sexos,
mas acima desse peso é necessário considerar a superioridade dos machos
inteiros em relação às fêmeas. PERFIL GERAL DOS AMINOÁCIDOS
O uso de aminoácidos nas diferentes fases de vida dos suínos está
relacionado à velocidade com que os mesmos são absorvidos durante o
processo de digestão dos alimentos. De acordo com Moreira et al. (2002),
as exigências de aminoácidos nas dietas destes animais se comportam como
função quadrática, conforme aumenta o peso metabólico (kg0,75). Segundo
Waterlow (2006), o processo de síntese das proteínas é por excelência um
processo não aleatório, uma vez que os aminoácidos são selecionados para
síntese, pelo código genético. O pool de aminoácidos livres é o elo entre o
ambiente e as proteínas dos tecidos. Entre os aminoácidos utilizados na
síntese de proteínas, pelo menos 60% são originados a partir da degradação de
227
proteínas corpóreas e o restante é fornecido através da dieta. Todo excesso de
aminoácido da dieta é catabolizado para gerar energia (Moughan, 1994).
Os aminoácidos na forma de di e tripeptídeos apresentam maiores
taxas de absorção, pois seus sítios absortivos se diferem em característica e
número quando comparados aos aminoácidos na forma livre. Sendo assim, se
grandes quantidades de aminoácidos livres forem adicionadas à dieta, pode
haver um prejuízo na absorção intestinal (Webb, 1990). A competição pelos
sítios de absorção promovida pelos aminoácidos na forma livre pode fazer com
que outros aminoácidos essenciais tornem-se limitantes, mesmo presentes em
quantidades adequadas na dieta (De La Llata et al., 2002). Existe, portanto,
uma relação ideal entre proteína bruta e níveis de inclusão de aminoácidos
na dieta. De acordo com o NRC (1998), o uso dos aminoácidos nos sítios
celulares de síntese proteica é o que determina às exigências dos diferentes
nutrientes.
Em revisão realizada por Beterchini (2006), o perfil de alguns
aminoácidos pode ser alterado em função da fase de desenvolvimento dos
animais. Essa alteração se deve especialmente a diferença existente entre as
necessidades dos aminoácidos para mantença e biossíntese de tecido magro. A
metionina e a treonina apresentam maiores exigências na mantença em relação
à síntese proteica, sendo o inverso com a isoleucina, leucina e valina (NRC,
1998). Deste modo, com o crescimento, os animais aumentam as necessidades
de mantença, refletindo em aumento das exigências de metionina e treonina,
em relação à lisina.
A eficiência da utilização da proteína bruta pelos suínos depende
do equilíbrio e da disponibilidade de aminoácidos que compõem a mesma, e
especificamente, a eficiência de utilização da lisina (Gasparotto et al., 2001).
Tem-se observado que a eficiência da utilização deste aminoácido diminui
quando a proporção dos outros aminoácidos essenciais também diminuiu.
Sendo assim, é importante manter a proporção adequada de aminoácidos da
dieta para assegurar a máxima deposição proteica e máximo crescimento
muscular (Abreu et al., 2007). Reduzir os níveis de proteína total nas dietas
também tem sido muito discutido em fóruns de nutrição, devido aos danos
de ordem ambiental que o nitrogênio de empreendimentos suinícolas vem
causando.
PAPEL DE ALGUNS AMINOÁCIDOS LIMITANTES
Como já tem sido amplamente estudado, os aminoácidos são unidades
primordiais no crescimento e desenvolvimento dos diferentes órgãos e tecidos
corporais. Alguns deles não podem ser sintetizados pelo organismo, e por isso são
chamados de aminoácidos essenciais, enquanto outros podem ser sintetizados
e ganham a denominação de aminoácidos não essenciais. Entretanto, um
228
mesmo aminoácido pode ser considerado essencial e não essencial dependendo
das condições fisiológicas e de estresse a que os animais são submetidos.
A habilidade dos aminoácidos em prevenir desordens metabólicas causadas
por agentes estressores é que determina isso. A arginina e a glutamina são
essenciais para quase todos os neonatos mamíferos, mas não essenciais para
animais adultos; então, esses aminoácidos são considerados condicionalmente
essenciais (Watford, 2011). Para os aminoácidos condicionalmente essenciais
não se estabelece exigência nutricional fixa porque estas podem se modificar de
acordo com a amplitude dos fatores que influenciam sua demanda (Ajinomoto,
2003).
Considerado o primeiro aminoácido limitante em rações à base de
milho e farelo de soja para suínos em crescimento, a lisina responde diretamente
pelas respostas de desempenho e composição de carcaça. Isto se deve à sua alta
constância na proteína corporal e seu destino metabólico preferencial para a
deposição de tecido muscular. As exigências de lisina devem ser estabelecidas
com base no ganho diário de proteína ou de tecido magro, pois existe uma
dissociação importante entre o consumo de lisina e energia e seus efeitos sobre
a deposição de proteína e lipídios. Dessa forma, o ajuste deste aminoácido na
dieta é primordial para definir os padrões de alimentação dos leitões (Kessler,
1998).
Como modelo para determinar as exigências de lisina para suínos,
tem sido utilizada a curva sigmoide, que explica o ganho de peso em função da
idade (figura 1). Fases de aceleração e desaceleração, unidas por um período
de crescimento linear antecedem um platô à maturidade. A taxa de crescimento
aumenta até cerca de 50 kg de peso corporal, se mantém praticamente entre
50 e 80 kg, passando a diminuir até próximo de zero quando o animal atinge
o peso à maturidade. Este comportamento está relacionado à capacidade que o
animal tem de depositar, principalmente proteína e gordura (De Lange et al.,
2001).
Com base em revisão de literatura, Xue et al. (1997) relataram que
machos inteiros apresentam maiores exigências de proteína e lisina dietética,
quando comparados a fêmeas e machos castrados. A exigência de lisina para
fêmeas e machos castrados em g/dia está muito próxima, independente do peso
(Rostagno et al., 2011). Porém a partir dos 30 kg, as fêmeas demandam maior
percentagem de lisina que os machos castrados, possivelmente pela maior
capacidade de consumo dos machos, o que demandaria maior quantidade de
lisina por kg de ração para otimizar o acréscimo de proteína (Stahly et al., 1991).
Suínos de linhagens selecionadas para máxima deposição proteica têm maior
exigência de lisina disponível por kcal de energia metabolizável, comparados
a linhagens inferiores. O genótipo não apenas afeta a capacidade de converter
aminoácidos em massa magra, mas também influencia na eficiência com que o
229
animal atinge o platô de máxima deposição (Pupa et al., 2001).
Figura 1. Ganho de peso corporal em função da idade (Whittemore, 1988).
A partir da definição da exigência de lisina na dieta, são feitos os
ajustes nos demais aminoácidos. Conforme citado anteriormente, aminoácidos
mais limitantes, depois da lisina, podem variar de acordo com a fase e
estado fisiológico dos animais. Desta forma, os próximos limitantes, não
necessariamente nesta ordem, são: a treonina, metionina e o triptofano.
A treonina apresenta-se pouco disponível em ingredientes
convencionais, como o farelo de soja (Adeola et al., 1994). Exerce funções
cruciais na síntese de proteína muscular e proteínas do leite, envolvendo-se
em outras funções fisiológicas, como na digestão e imunidade. As secreções
digestivas, como o muco, compostas principalmente de mucinas, que são
glicoproteínas de alto peso molecular, são ricas em treonina. Da mesma
forma, os anticorpos são glicoproteínas globulares que contêm alto nível de
treonina, sendo, possivelmente, o primeiro aminoácido limitante na produção
de imunoglobulinas G (Ajinomoto, 2003).
Os teores de treonina necessários para a maior deposição de carne
magra parecem ser superiores aos exigidos para maior taxa de ganho de peso
(Rodrigues et al., 2001), de tal forma que as demandas para suínos desafiados
podem ser superiores àquelas para máximo crescimento, visto que há maior
porcentagem de treonina nas imunoproteínas do que em qualquer outra
proteína. Determinar o melhor nível de treonina nas primeiras fases de vida
dos leitões pode ser subjetivo em alguns casos, já que as principais fontes
de referência para formulação de dietas têm disparidades nas informações
fornecidas (Rostagno et al., 2011; NRC, 1998).
A metionina é importante mediador em diversas funções metabólicas,
sobretudo como “primer” na síntese proteica. É considerado um dos primeiros
aminoácidos limitantes para aves e suínos em rações à base de milho e farelo
de soja. Rações com déficit de metionina aumentam o catabolismo proteico
230
contribuindo para a deposição lipídica (Solberg et al., 1971). Na forma de
S-adenosilmetionina, a metionina se torna importante doador de radicais
metil, essencial para a biossíntese de substâncias importantes envolvidas no
crescimento dos animais, como creatina, carnitina, poliaminas, epinefrina,
colina e melatonina (Baker, 1991).
Na célula, a metionina pode ser catabolizada à cistina, em um processo
irreversível. Esse catabolismo, sob condições normais, tem função de remover
o excesso de metionina do plasma e suprir a deficiência de cistina (Graber
et al., 1971). Existem evidências na literatura que o ganho de peso de suínos
ao final do período de creche, crescimento ou terminação é influenciado
pelo peso corporal no início destas respectivas fases (Cole & Varley, 2000).
Leitões recebendo dietas com baixa inclusão de metionina por quilo de ração
(1,5g) na fase inicial de crescimento apresentam menor ganho de peso no
período de 49 a 97 dias de idade comparados àqueles alimentados com alta
metionina (2,3g), obtendo vantagem de 18 kg aos 97 dias de idade (Leibholz,
1984).
Como já abordado anteriormente, alguns aminoácidos desempenham
funções além da síntese proteica, como é o caso do triptofano, que além
de ser indispensável no crescimento, desempenha importante função nas
células de defesa e sistema imune. Este aminoácido tem em seus metabólitos
os principais produtos envolvidos na regulação do consumo e do estresse
(Henry et al., 1992). É precursor da serotonina, ácido nicotínico e melatonina.
Estudos relatam que a serotonina é um metabólito importante na regulação do
apetite. Este aminoácido estimula a produção do hormônio grelina no plasma e
sua expressão no duodeno e estômago, ocasionando um aumento no consumo
de ração (Zhang et al., 2006). Em processos inflamatórios, a exigência de
triptofano aumenta, visto sua importância como intermediário no sistema de
defesa do organismo. Duas hipóteses podem ser consideradas: a primeira é
que o aumento do catabolismo do triptofano seja induzido pelas citocinas, em
especial o interferón, e a segunda hipótese é que o fígado aumenta a demanda
de triptofano para gluconeogênese e síntese de proteínas na fase aguda
(Ajinomoto, 2003).
Na literatura, as recomendações de triptofano podem ser variadas
devido as diferentes linhagens existentes e constante evolução genética dos
suínos selecionados para máxima deposição proteica. Segundo Le Floc’h
et al., (1999), leitões desmamados, em condições sanitárias inadequadas,
têm consumo depravado e menores concentrações plasmáticas de triptofano,
enquanto os níveis de valina, isoleucina, leucina e fenilalanina não são
alterados.
A valina (codificado pelo código genético) é um aminoácido alifático
de cadeia ramificada e semelhante à leucina e a isoleucina, tanto em estrutura
231
como em função. Seu papel é determinar a estrutura tridimensional das
proteínas, representando cerca de 5% das proteínas do organismo (Lucia, 2010).
De acordo com Rostagno et al. (2011), a relação lisina: valina digestível para
leitões dos 15 aos 30 kg é de 100:69 ou 2,93 g/Mcal de energia metabolizável.
Rações com L-valina têm a isoleucina como próximo aminoácido limitante, e
por não haver disponibilidade comercial deste aminoácido, sua exigência tem
que ser atendida pela proteína da dieta (Ajinomoto, 2003).
A fenilalanina, segundo as características químicas de essencialidade
e de direção no catabolismo, é classificada como aminoácido aromático de
caráter hidrofóbico e com catabolismo tanto glicogênico como cetogênico.
Atua como precursor na síntese da tirosina, a qual doa seu anel aromático para
a síntese de adrenalina (epinefrina) e noradrenalina (norepinefrina), hormônios
importantes no processo de adaptação de animais desafiados imunologicamente
(Ferreira et al., 2007). Tais hormônios tiroideanos têm sido considerados os
mais importantes no controle dos processos metabólicos dos animais, suporte
no crescimento das diferentes estruturas corporais, melhora na eficiência
alimentar e consumo de oxigênio, síntese e metabolismo das proteínas,
carboidratos e lipídeos, termogênese e composição corporal. Segundo Luo
et al. (1992), a tirosina assegura níveis adequados de norepinefrina em
animais submetidos a situações de estresse, garantindo a síntese de cortisol via
hormônio adrenocorticotrópico hipofisário.
A histidina, assim como a fenilalanina, é constituinte de tecidos e
estruturas protetoras, pele, plumas, matriz óssea, ligamentos, bem como órgãos
e músculos (NRC, 1994). Esse aminoácido é conhecido como precursor do
hormônio histamina que tem como função principal o desencadeamento dos
sintomas alérgicos. Já foi muito estudada por seu papel no estímulo da resposta
inflamatória da pele e das membranas mucosas, também serve de barreira em
processos inflamatórios (Lehninger et al., 1995). Estimula a secreção digestiva
de gastrina, hormônio que ativa a produção de ácido clorídrico e pepsinogênio,
indispensáveis para a digestão da proteína da dieta e que é necessária para
regular o uso de microminerais como cobre, zinco, ferro, manganês e
molibdênio (Berdanier, 1998).
Considerado um aminoácido glucogênico, a arginina tem papel
estritamente importante em dietas de leitões principalmente dos 3 aos 20 dias
de idade (Fuller, 1994). Este aminoácido é o mais abundante carreador de
nitrogênio no tecido muscular, sendo regulador de crescimento em mamíferos
jovens (Wu et al., 1999). Tem papel importante na divisão celular, acelera
processos de cicatrização, remoção de amônia do organismo, sistema imune
e produção hormonal (Lehninger et al., 1995). Baixos níveis de arginina são
encontrados no leite de fêmeas, assim leitões lactentes tem como fator limitante
de crescimento esse aminoácido (Wu et al., 2004b).
232
A arginina é o precursor imediato do óxido nítrico, uréia e ornitina.
Também é necessária para a síntese de creatina e pode ser usada para a síntese
de poliaminas, citrulina e glutamato (Lehninger et al., 1995). A formação de
óxido nítrico a partir da arginina, no trato gastrointestinal, tem papel antiinflamatório, enquanto grandes quantidades de óxido nítrico produzidos pela
óxido nítrico sintetase, a partir da arginina, é capaz de eliminar vários tipos
de microorganismos patogênicos (Li et al., 2007). Importante vasodilatador, o
óxido nítrico regula o metabolismo energético e, assim, a deposição de gordura
(Jobgen et al., 2006).
Através da síntese de poliaminas e proteína, a arginina promove a
proliferação de monócitos e linfócitos, bem como a diferenciação de células
T-helper (Suchner et al., 2002). Verificou-se que os efeitos protetores da
arginina estão associados à redução da expressão gênica de citocinas intestinais
pró-inflamatórias através da ativação da enzima PPARgamma (peroxisome
proliferator-activated receptor gamma) (Liu et al., 2008). Segundo os mesmos
autores, leitões recém-desmamados desafiados com lipopolissacarídeos (LPS)
de E.Coli e suplementados com 0,5 e 1% de L-arginina tiveram, nos três
segmentos intestinais (duodeno, jejuno e íleo), menor incidência de danos
morfológicos induzidos por LPS.
Avaliando os efeitos da adição de L-arginina sobre o desempenho
e função imune em leitões recém-desmamados imunossuprimidos com
ciclofosfamida, Han et al. (2009), verificaram que o uso da arginina melhorou
o ganho de peso de leitões aos 21 e 28 dias de idade, além de promover aumento
do percentual de linfócitos aos 21 dias e redução do número total de células
brancas aos 28 dias. Reduziu o tempo de reação hipersensitiva, preveniu a
redução no nível de anticorpos, elevou os níveis séricos de interleucina -2 e
interferon-γ aos 28 dias e atenuou a diminuição do nível de interferon-γ aos
21 dias.
AMINOÁCIDOS NÃO ESSENCIAIS PARA LEITÕES JOVENS
Aminoácidos não essenciais tem suas estruturas de carbonos
sintetizadas in vivo e desta forma não precisam ser suplementados via dieta
(Bergen & Wu, 2009). A glutamina e o glutamato, liberados na circulação
sanguínea a partir do músculo esquelético, tem nitrogênio derivado do α-amino
de aminoácidos de cadeia ramificada, cujos esqueletos de carbono não podem
ser formados no corpo. De acordo com Wu et al. (2010a), cerca de 10 a 40%
dos AA essenciais e não essenciais (por exemplo, asparagina, cisteína, serina
e tirosina), que entram na circulação porta, são degradados em tecidos extra
intestinais. No entanto, apesar de estudos relatarem não haver a necessidade
de suplementação de AANE, existem evidências que os leitões não sintetizam
quantidade suficiente destes AA para manter o seu máximo crescimento
233
(Mateo et al., 2008).
Os AANE, particularmente a glutamina, glutamato, arginina, glicina,
cisteína e prolina regulam algumas funções fisiológicas através de vias de
sinalização celular. Esses AA são considerados como condicionalmente
essenciais, pois, são sintetizados pelos animais em quantidades insuficientes
em determinadas fases do desenvolvimento (período neonatal) ou sob certas
condições de alimentação (dietas à base de milho e farelo de soja para leitões
recém-desmamados) (Rezaei et al., 2013).
O glutamato participa ativamente nas reações de transaminação de
aminoácidos e pode ser prontamente convertido em muitos outros aminoácidos
no organismo animal (Wu, 2009). Atua como precursor imediato na síntese
de glutamina no músculo esquelético, coração, fígado, tecido adiposo, e
cérebro (Heger, 2003). Glutamato é catabolizado quase completamente
no intestino delgado para produzir ATP, CO2, prolina, ornitina, citrulina
e arginina (Wu, 1998) e juntamente com a Acetil-CoA é substrato para a
síntese de N-acetilglutamato no fígado e nos enterócitos, regulando assim a
desintoxicação de amônia e síntese de arginina (Meijer et al., 1990). O colostro
e o leite da porca apresentam grandes concentrações deste AA (cerca de 20%
dos aminoácidos totais), mas uma quantidade insignificante de ornitina e
citrulina (Wu, 2009).
A glutamina utilizada no intestino delgado é um importante
substrato energético e pode contribuir com mais ATP para o enterócito do
que a própria glicose e os ácidos graxos. Nos enterócitos, a glutamina é um
substrato importante para a síntese de citrulina e arginina, visto que a síntese
endógena de arginina é de suma importância na otimização do crescimento
e desenvolvimento do leitão, principalmente durante os primeiros dias
de vida, quando as exigências de arginina são muito maiores do que sua a
disponibilidade no leite materno (Wu et al., 1995). A glutamina é também um
substrato essencial para a síntese da glucosamina-6-fosfato, que é utilizada
para a eliminação de todos os açúcares aminados e glicoproteínas das células.
Além disso, este AA é necessário para as funções dos monócitos, macrófagos,
linfócitos e neutrófilos (Alverdy, 1990). Assim, altas concentrações de
glutamina no plasma dos leitões auxiliam na atividade normal dos órgãos
linfóides e no sistema imune. Tomados em conjunto, estes resultados indicam
que a glutamina é um aminoácido nutricionalmente essencial para leitões
jovens (Wu, 2010a).
A glicina participa diretamente do influxo de cálcio através de um
canal fechado de glicina na membrana celular, além de desempenhar papel
importante na síntese de purina, serina e porfirinas, neurotransmissor inibitório
no sistema nervoso central, co-agonista para os receptores de glutamato,
antioxidante e antiflamatório, além de participar no metabolismo de uma
234
unidade carbônica (Rezaei et al., 2013).
A cisteína e a tirosina são aminoácidos condicionalmente essenciais
para leitões recém-desmamados, especialmente sob condições de estresse.
É gerada a partir do catabolismo da metionina pela via de transulfuração no
fígado (Chung & Baker, 1992). Vários tecidos e células liberam cisteína sob
condições catabólicas e a presença deste AA é importante para a síntese de
glutationa em todos os tipos de células, incluindo imunócitos (Mosenthin &
Rademacher, 2003). Síntese de tirosina depende da disponibilidade dietética de
fenilalanina que não pode ser sintetizada pelo organismo animal. Claramente,
suínos alimentados com dietas de baixa proteína não podem produzir
quantidades suficientes de cisteína e tirosina (Rezai et al., 2013).
AMINOÁCIDOS FUNCIONAIS
O desmame em idade antecipada, imposto ao leitão, produz efeitos
negativos sobre sua saúde. Tais prejuízos advêm de incompatibilidades
fisiológicas, dentre as quais, a atrofia das vilosidades intestinais pode ter efeitos
irreparáveis ao longo do crescimento do suíno. Vários fatores que envolvem
desafio imunológico, estresse oxidativo, apoptose, inflamação e provisão
insuficiente de energia, contribuem para as anormalidades do trato digestivo
e perdas na produtividade. Os aminoácidos desempenham papéis cruciais na
manutenção da função fisiológica normal e o estado nutricional do organismo
(Jobgen et al., 2006).
Acreditava-se que após a digestão, os aminoácidos da dieta eram
absorvidos pelos enterócitos e entravam na veia portal intactos. No entanto,
pesquisas desenvolvidas com leitões relatam que parte dos AA essenciais e
não essenciais provenientes de uma dieta enteral, são degradados no intestino
delgado e na primeira passagem, assim, menos de 20% dos aminoácidos
extraídos são utilizados para síntese proteica na mucosa intestinal (Stoll &
Burrin, 2006). Dai et al. (2012), relataram que o catabolismo de AA pelas
bactérias do intestino delgado é o primeiro passo para o metabolismo de alguns
AA (lisina, arginina e treonina). A descarboxilação oxidativa elimina o grupo
carboxílico (-COOH) a partir do esqueleto de carbono de AA e assim inicia a
modulação do pool de precursores para biossíntese das bactérias do intestino
delgado e células das mucosas.
Os aminoácidos chaves que regulam vias metabólicas essenciais
para a sobrevivência das células, crescimento, desenvolvimento e reprodução
dos animais foram recentemente propostos como “aminoácidos funcionais”
(Wu, 2010a). Dentre estes, a arginina, cisteína, glutamina, glutamato, glicina,
leucina, prolina e triptofano que são conhecidos por melhorar a eficiência de
utilização de proteínas na dieta de suínos (Li et al., 2007; Wang et al., 2008)
Estudos recentes têm mostrado que a deficiência de arginina
235
limita o crescimento de leitões jovens (Wu et al., 2004a). Suplementação
dietética com 0,2 e 0,4% de L-arginina para leitões de 7 a 21 dias de idade
aumentaram, respectivamente, as concentrações de arginina no plasma (30 e
61%), diminuíram os níveis de amônia (20 e 35%) e aumentaram o ganho
de peso (28 e 66%) (Kim & Wu, 2004). Fornecimento de L-arginina, de
N-carbamoylglutamato (ativador metabolicamente estável de síntese de
arginina no intestino), ou de concentrado proteico de arroz (rico em arginina)
para as fêmeas em lactação ou para leitões jovens, foi eficaz na melhoria
do desempenho e função imune (Tan et al., 2009). A arginina é ativador
alostérico da N-acetilglutamato sintetase, (enzima que converte o glutamato
mitocondrial e acetil-CoA em carbamil fosfato sintetase I) (Wu & Morris,
1998). Assim, arginina e glutamato mantém o ciclo da uréia hepática e ativa
o estado de desintoxicação por amônia. A arginina e a fenilalanina aumentam
a expressão e atividade da enzima GTP ciclohidrolase (enzima responsável
pela hidrólise da GTP em 7,8-dihidroneopterina 3’-trifosfato), aumentando
assim a disponibilidade da tetrahidrobiopterina para síntese de óxido nítrico e
hidroxilação de AA aromáticos (Shi et al., 2004). A arginina também aumenta
a expressão de proteínas e enzimas-chave, como a proteína quinase ativada
por AMPc e por proliferador de peroxissoma (receptor-c coativador-1a),
responsável pela biogênese mitocondrial e oxidação de substratos energéticos
como a glicose e os ácidos graxos (Fu et al., 2005).
A prolina endógena é sintetizada a partir da arginina e glutamato,
mas em mamíferos jovens a inadequação destas duas vias faz da prolina um
AA essencial (Wu & Morris, 1998). O metabolismo da prolina em suínos
difere com o estágio de desenvolvimento do animal (Bertolo & Burrin, 2008).
Com o aumento na suplementação de L-prolina na dieta de zero para 2,1%,
percebeu-se um acréscimo na retenção diária de nitrogênio de 1,27 para
1,53 g/kg de PV0,75, respectivamente, indicando que os leitões não puderam
sintetizar prolina adequadamente (Rezaei et al., 2013).
A glutamina também exerce papel importante na manutenção da
saúde intestinal. Pesquisas indicam que a suplementação dietética com 1% de
glutamina previne atrofia do jejuno durante a primeira semana pós-desmame
e aumenta a eficiência alimentar em 25% durante a segunda semana pósdesmame (Wang et al., 2008). Leitões recém-desmamados alimentados com
dietas à base de leite ou a base de milho e soja toleram até 1,12% de L-glutamina
suplementar (calculado com base na matéria seca da dieta) durante pelo menos
três meses, sem qualquer efeito adverso ou toxicidade (Wu et al., 2007).
A glutamina assim como o glutamato e aspartato é extensivamente oxidada
pelas células epiteliais absortivas (enterócitos) do intestino delgado de
mamífero, de tal forma que numa dieta convencional, ela não entra na veia
porta (Stoll et al., 1998). Produtos nitrogenados incluem ornitina, citrulina,
236
arginina e alanina. O intestino delgado utiliza glutamina a partir da circulação
arterial ou do lúmen intestinal, mas converte glutamato e aspartato apenas a
partir do lúmen intestinal. A glutamina circulante é sintetizada a partir AA
de cadeia ramificada, e alfa-cetoglutarato (derivado principalmente a partir
da glicose) no músculo esquelético, tecido adiposo, coração e placenta
(Self et al., 2004).
Glutamato é particularmente abundante no leite da porca e suporta
o desenvolvimento e crescimento neonatal do leitão (Wu, 2010b). Por não
haver nenhuma captação de glutamato arterial, via intestino, a dieta entérica
torna-se fonte primária de glutamato somente para os enterócitos. Leitões
recém-desmamados podem apresentar deficiência de glutamato circulante em
virtude do baixo consumo nesta fase, seguido de atrofia intestinal, inflamação,
má absorção, e apoptose (Rezaei et al., 2013). De acordo com o mesmo autor,
a suplementação, via dieta, com 1%, 2% e 4% de glutamato monossódico,
reduziu a incidência de diarreia em leitões nas três primeiras semanas pós
desmame e aumentou as concentrações plasmáticas de glutamato, glutamina
e outros aminoácidos (incluindo a lisina, metionina, fenilalanina e leucina),
provavelmente devido à inibição do catabolismo destes aminoácidos no
intestino delgado. Aos sete dias pós-desmame, a suplementação com 1% a 4%
de GM também aumentou a altura de vilosidades do jejuno, conteúdo de DNA
e a capacidade antioxidante. Segundo Brosnan (2001), o glutamato e aspartato
mediam a transferência de equivalentes redutores através da membrana
mitocondrial e, assim, regulam a glicólise e o estado redox celular.
Durante os períodos de privação de alimento, a alanina inibe a
piruvato quinase, regulando assim a gliconeogênese e glicólise para garantir a
produção de glicose líquida pelos hepatócitos (Meijer, 2003). Já a metionina,
glicina, serina, histidina participam ativamente no metabolismo de um carbono
e, portanto, da metilação das proteínas e do DNA, regulando assim a expressão
gênica e a atividade biológica das proteínas.
A glutationa, que é formada a partir de cisteína, glutamato e glicina
é o principal antioxidante nas células e regula a homeostase de radicais livres
(Wu et al., 2004b). Atua no metabolismo celular (formação de leucotrienos,
mercapturato, glutationilespermidina, glutationilproteinas), transdução de
sinal, expressão gênica, apoptose, resposta imune e redox celular (Rezai et al.,
2013).
PAPEL DOS AMINOÁCIDOS NA IMUNOCOMPETÊNCIA DE
LEITÕES
Leitões são constantemente acometidos a estresse biológico, devido
a desafios fisiológicos, ambientais e mudanças sociais, quando desmamados
da fêmea suína (Campbell et al., 2013). No intestino, após o desmame,
237
ocorre redução das “brush-border” e atividade das enzimas digestivas (Pluske
et al., 1997). Lalles et al. (2004) relataram reduções na atividade da lactase
e da amino-peptidase de 2 a 15 dias pós-desmame, enquanto a maltase teve
a atividade aumentada na segunda semana de vida. A fosfatase alcalina,
enzima que desempenha papel importante na desintoxicação da endotoxina de
bactérias patogênicas e que impacta na inflamação intestinal, foi reduzida em
leitões com desmame antecipado. Tais alterações podem afetar diretamente a
capacidade digestiva e absortiva no intestino delgado, capacidade de secreção
e a função de proteção/barreira intestinal contra patógenos, o que contribui
para as diarreias pós-desmame.
Ao ativar o sistema imune de leitões, Williams et al. (1997)
demonstraram que o crescimento, o consumo de ração, a eficiência
alimentar e a deposição de tecido magro foram reduzidos, o que aumentou
a suscetibilidade dos animais às doenças. Deficiência dietética de proteína
diminui a disponibilidade de AA no plasma, particularmente glutamina,
arginina, triptofano, metionina e cisteína que são os AA com funções
imunológicas já bem estabelecidas (Li et al., 2007). A glutamina, por exemplo,
é importante para a síntese de purina e dos nucleotídeos de pirimidina que são
essenciais para a proliferação de células da mucosa intestinal e de linfócitos
intra-epiteliais (Wu, 1998). Os mecanismos podem envolver a ativação de
rapamicina, óxido nítrico e síntese de glutationa, sinalização de H2S e estado
redox celular em mamíferos. A cisteína é o produto que mais limita a síntese de
glutationa (Wu et al., 2004b) e a suplementação na dieta com N-acetilcisteína
(precursor estável de cisteína) é altamente eficaz na elevação de glutationa no
plasma e melhora da imunidade sob vários estados de doença. O óxido nítrico
sintetizado a partir de arginina pela enzima óxido nítrico sintase também atua
como agente citotóxico para microrganismos patogénicos e vírus (Bronte &
Zanovello, 2005).
A alanina é um importante substrato para a síntese hepática de glicose
que atende também a demanda energética dos leucócitos. O mecanismo
envolvido na função imune não é totalmente conhecido, mas acredita-se
que possa envolver inibição da degradação proteica mediada por alanina em
imunócitos, como foi relatado para os hepatócitos através de vias de sinalização
celular (Meijer & Dubbelhuis, 2004).
A glicina participa na síntese de muitas moléculas fisiologicamente
importantes, incluindo nucleotídeos de purina, glutationa e heme
(Kim et al., 2007). Além disso, a própria glicina é um potente antioxidante na
eliminação de radicais livres (Fang et al., 2002). Assim, a glicina é essencial
para a proliferação e defesa antioxidativa dos leucócitos. Existem evidências
moleculares e farmacológicas de um canal de cloreto de glicina fechado
nos leucócitos (Froh et al., 2002). A ativação deste canal suprime a abertura
238
induzida por agonista de voltagem dependente dos canais de cálcio do tipo L e
assim, atenua concentrações de Ca++ intracelulares. Como resultado, a glicina
inicia o papel de regulação da produção de citocinas por leucócitos e a função
imune (Zhong et al., 2003).
Tem havido interesse crescente nos últimos anos em se estudar o papel
do triptofano e prolina nas funções imunológicas. Como relataram Melchior
et al., 2003), as concentrações de triptofano diminuem, progressivamente,
no plasma de suínos com inflamação pulmonar crônica, pois, o catabolismo
desse aminoácido, através do indoleamina 2,3-dioxigenase (IDO), parece
indispensável ao funcionamento dos macrófagos e linfócitos (Macchiarulo
et al., 2009). Assim, o ácido antranílico (metabólito do triptofano pela via
IDO) inibe a produção de citocinas auxiliares T-1 pró-inflamatórias e previne a
neuro inflamação auto imune (Platten et al., 2005).
A deficiência intestinal de prolina oxidase, pela falta de prolina na
dieta, prejudica a imunidade do intestino (Ha et al. (2005). Um mediador
importante da oxidação da prolina é o H2O2, que é citotóxico para bactérias
patogênicas e é também uma molécula sinalizadora. A elevada atividade da
prolina oxidase na placenta (Wu et al., 2008) pode desempenhar papel crucial
na proteção desses órgãos contra infecções, durante os períodos críticos do
desenvolvimento fetal e neonatal. De acordo com Sun et al. (2002), a prolina
oxidase está presente no leite e pode desempenhar papel de proteção no intestino
de neonatos contra agentes infecciosos. Isso pode explicar, em parte, porque
neonatos alimentados com dieta sem leite apresentam maior susceptibilidade
às disfunções intestinais, comparado aqueles lactentes.
Os aminoácidos desempenham papel importante no metabolismo
celular. Suas funções vão além da deposição proteica, pois participam
de inúmeros processos ligados ao sistema imune e homeostase celular.
A demanda metabólica de aminoácidos nas diferentes fases de vida dos suínos é
dependente de vários fatores, como idade, sexo, genética e ambiente. Formular
dietas que atendam as reais exigências para manutenção e o crescimento,
portanto, sem excessos e deficiências, talvez seja o maior desafio na busca
da máxima expressão genotípica e ou eficiência produtiva, visto que muitos
fatores fisiológicos e ambientais podem interferir nos processos anabólicos da
deposição de tecido magro.
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246
CAPÍTULO XIII
ESTRATÉGIAS DE MITIGAÇÃO E METODOLOGIAS PARA
MENSURAÇÃO DA EMISSÃO DE METANO EM BOVINOS
Paulo Henrique Mazza Rodrigues1, Lerner Arévalo Pinedo2, Ricardo
Galbiatti Sandoval Nogueira3, Eduardo CuelarOrlandi Cassiano3, Tainá
Silvestre Moreira3, Lizbeth Collazos Paucar4, Flavio Perna Junior5,
Diana Carolina Zapata Vásquez6
Professor do Departamento de Nutrição e Produção Animal e Bolsista em Produtividade
de Pesquisa do CNPq – VNP/FMVZ/USP, Av. Duque de Caxias Norte, 225,
CEP:13635-900, Campus de Pirassununga-SP.
2
Pós-Doutorando do Departamento de Nutrição e Produção Animal – FMVZ/USP.
Av. Duque de Caxias Norte, 225, CEP:13635-900, Campus de Pirassununga-SP.
Bolsistas da FAPESP.
3
Alunos de Doutorado do Departamento de Nutrição e Produção Animal - FMVZ/USP,
4
Aluna de Doutorado da Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos FZEA/
USP, Av. Duque de Caxias Norte, 225, CEP:13635-900, Campus de Pirassununga-SP
5
Aluno de Mestrado do Departamento de Nutrição e Produção Animal - FMVZ/USP,
6
Médica Veterinária da Universidad Cooperativa de Colômbia – UCC, BucaramangaCOL
1
RESUMO
A agropecuária é uma das principais atividades responsáveis
pela emissão de metano na atmosfera. As emissões são consequências da
fermentação ruminal e da degradação dos dejetos e são causadores das perdas
de energia pelos ruminantes. De 2 a 12% da energia bruta ingerida é perdida
na forma de metano entérico e observa-se que, do total da energia ingerida por
bovinos, 33% é perdida através dos dejetos.O objetivo deste capítulo é fazer
uma revisão bibliográfica a respeito das estratégias de redução e recuperação
do metano entérico e dos dejetos, bem como dos métodos para mensuração
deste gás.
INTRODUÇÃO
O aquecimento global é uma problemática mundial das últimas
décadas, sendo a emissão de gases uma das principais causas. Dentre os
principais gases de efeito estufa (GEE) causadores desse aquecimento,
encontram-se o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4) e o óxido nitroso
247
(N2O) (Brasil, 2004). Apesar de as concentrações de CH4 e N2O na atmosfera
serem menores que a de CO2, as mensurações de seus fluxos de emissão são
importantes devido a esses gases apresentarem potencial de aquecimento
global de 23 e 296 vezes maior em relação ao CO2, respectivamente (Snyder
et al., 2008).
A produção animal sustentável tem sido o foco de pesquisa em
todo mundo, frente às mudanças climáticas globais. Segundo o INSTITUTO
BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE (2010), só a
produção de metano oriunda de fermentação ruminal é responsável por 7,1%
do total das emissões de GEE, contribuindo com 7,2 milhões de toneladas
de metano por ano. Na pecuária, predominantemente os ruminantes são
importantes produtores de CH4, representando cerca de um terço das emissões
antropogênicas globais desse gás (US-EPA, 2006).
As fezes são responsáveis por emissões dos GEE, como CH4 e N2O,
podendo ocorrer emissões de CO2 em pequenas proporções sob condições
ambientais e ambiente anaeróbio (Novak e Fiorelli, 2010). Assim, é concebível
que os microrganismos, incluindo as arqueasmetanogênicas, sejam excretados
e estejam presentes no material fecal acumulado, podendo assim continuar a
fermentação e a produção de CH4 e N2O sob certas condições ambientais (altas
temperatura, umidade e ambiente anaeróbio) (Soussanaet et al., 2010).
A partir do exposto, objetivou-se com esta revisão apresentar
estratégias de modificação da fermentação ruminal e mensuração da quantidade
de metano resultante da pecuária, visando a redução da produção de metano
em busca de uma produção animal sustentável.
ESTRATÉGIAS DE MITIGAÇÃO DE METANO ENTÉRICO
Diante da crescente preocupação e conscientização da importância
da sustentabilidade e da melhoria de eficiência na pecuária, faz-se necessária
a avaliação das melhores formas de atuação. Práticas para reduzir as emissões
de CH4 e N2O na pecuária ganham importância devido ao aspecto produtivo,
pois a emissão de metano representa perda de 5 a 8% da energia bruta ingerida,
de acordo com Blaxter e Clapperton (1965), ou de 2 a 12%, como mencionado
por Johnson e Johnson (1995).
As estratégias para reduzir as emissões de metano entérico se dividem
em três categorias gerais: melhores práticas de alimentação; o uso de agentes
específicos ou aditivos alimentares; mudanças de gestão de criação a longo
prazo (Monteny et al., 2006).
Melhores práticas de alimentação: as emissões de metano podem ser
reduzidas pela alimentação como por exemplo, aumentando a proporção da
dieta com concentrados, normalmente substituindo forrageiras (Beauchemin;
McGinn, 2005). Embora concentrados possam aumentar as emissões de
248
metano por animal por dia ,as emissões por kg de alimento ingerido e por kg de
produto são quase invariavelmente reduzidas. A magnitude desta redução por
kg de produto aumenta à medida que aumenta a produção. O benefício líquido
de concentrados, no entanto, depende do número de animais em produção ou
menor idade ao abate de animais de corte e, também de como esta afeta uso do
solo, o teor de N do adubo e as emissões de produzir e transportar os alimentos
(Lovett et al., 2006). Outra prática que pode reduzir as emissões de CH4 a adição
de óleos e sementes oleaginosas na dieta, os quais podem melhorar a qualidade
da dieta (Jordan et al., 2006) especialmente nas regiões menos desenvolvidas.
Isso melhora a produtividade animal, reduz a proporção de energia perdida
na forma de CH4 (Alcock; Hegarty, 2006), e otimiza o consumo de proteína,
reduzindo a excreção de N e N2O (Clark et al., 2005). Beauchemin et al.
(2006), trabalhando com fontes lipídicas (sebo, óleo de girassol e sementes de
girassol), observaram que dietas contendo óleo de soja e sebo reduziram em
14% a emissão de metano, enquanto que a dieta contendo semente de girassol
reduziu 33% a emissão do gás quando comparado à dieta controle.
Agentes específicos e aditivos alimentares: uma vasta gama de
agentes específicos, em sua maioria destinados a suprimir a metanogênese, tem
sido propostos.São exemplos de aditivos alimentares para reduzir as emissões
de CH4:
- Ionóforos, como a monensina, podem reduzir a emissão de metano
(Van Nevel; Demeyer, 1996), mas o seu efeito pode ser transitório (Rumpler
et al., 1986.), além de terem usos proibidos pela União Europea.
- Compostos halogenados inibem bactérias metanogênicas
(Van Nevel; Demeyer, 1995), mas os seus efeitos, também, são frequentemente
transitórios e podem ter efeitos secundários, tais como a redução da ingestão.
- Fornecimento de nitrato por exercer ação deletéria sobre as
metanogênicas e protozoários, além de consumir H2. De acordo com Leng e
Preston (2010), a conversão de nitrato à amônia por microrganismos anaeróbios
é altamente competitiva com a produção de metano, pelo fato de consumir
8 elétrons no processo, traduzindo-se em um potente inibidor da metanogênese
nos sistemas de digestão fermentativa.
- Novos compostos vegetais, como taninos condensados (Hess et al.,
2006), saponinas (Lila et al., 2003) ou óleos essenciais (Kamra et al., 2006)
podem ter mérito para reduzir as emissões de metano, mas essas respostas
podem muitas vezes serem obtidas através da redução de digestibilidade do
alimento.
- Probióticos, tais como cultura de levedura, mostraram apenas
um pequeno efeito significativo (McGinn et al., 2004), embora a seleção de
estirpes específicas para reduzir a produção demetano poderiam melhorar os
resultados (Newbold; Rode, 2006).
249
- Utilização de produtos biotecnológicos, destacando-se a
suplementação com enzimas fibrolíticas compostas por celulases e
hemicelulases. Estas enzimas, extraídas de fungos ou bactérias, em atuação
conjunta com as enzimas produzidas pelos microrganismos ruminais, visam
aumentar a eficiência do processo fermentativo, favorecendo a degradação
dos polissacarídeos estruturais, aumentando a taxa de degradação da fibra e
promovendo melhoria no desempenho produtivo, possivelmente em razão
de seus efeitos nos processos digestivos, da degradação da parede celular,
da manutenção de níveis adequados de amônia no rúmen e da estabilização
do pH ruminal (Doreau et al., 2010). McAllister et al. (1999), avaliando o
desempenho de novilhos em confinamento, observaram aumentos de 5,99 kg/
dia para 6,72 kg/dia na ingestão de MS e de 0,94 kg/dia para 1,16 kg/dia no
ganho médio diário com a suplementação enzimática (celulase e xilanase).
- Precursores do propionato, como fumarato ou malato, reduzem a
formação de metano, agindo como alternativa para a captação de hidrogênio
(Newbold et al., 2002). Mas, como a resposta é evidenciada apenas com doses
elevadas, se torna uma alternatica muito cara (Newbold et al., 2005).
- Vacinas contra bactérias metanogênicas estão sendo desenvolvidas,
mas ainda não estão disponíveis comercialmente (Wright et al., 2004).
- Somatotropina bovina (BST) e implantes hormonais de crescimento
não suprimem especificamente a formação de CH4, mas, melhorando o
desempenho dos animais (Schmidely, 1993), podem reduzir as emissões por
kg de produto de origem animal (McCrabb, 2001).
Mudanças de gestão da criação de animais a longo prazo: O aumento
da produtividade através de práticas de criação e uma melhor gestão, tais
como a redução no número de novilhas de reposição, muitas vezes reduz a
produção de metano por unidade de produto de origem animal (Boadi et al.,
2004). Embora a seleção genéticavisando diretamente a redução da produção
de metano ser proposta (Kebreab et al., 2006), ainda é impraticável devido às
dificuldades de medir com precisão as emissões de metano com uma grandeza
apropriada para programas de melhoramento genético. Com o melhoramento
da eficiência, animais produtores de carne podem chegar ao peso de abate em
uma idade mais jovem, com emissões reduzidas durante sua vida (Lovett e
O’Mara, 2002). No entanto, os efeitos de tais práticas nem sempre levam à
redução das emissões. Por exemplo, em gado leiteiro, a seleção intensiva para
maior rendimento pode reduzir a fertilidade, exigindo maior substituição de
novilhas no rebanho (Lovett et al., 2006).
250
ESTRATÉGIAS DE MITIGAÇÃO DE METANO E RECUPERAÇÃO
DE NUTRIENTES DOS DEJETOS
Apesar dos grandes avanços em genética e nutrição animal, parte do
alimento ingerido pelos bovinos não é totalmente aproveitado e acaba sendo
descartado, em função da não digestão e/ou absorção. O alimento é descartado
na forma de dejetos, tornando-se o principal resíduo do sistema de produção de
bovinos. Esses dejetos são compostos orgânicos com macro e micronutrientes,
com alto teor energético (Castrilillón et al., 2002). Na bovinocultura leiteira,
Van Horn et al. (1994) observaram que, do total da energia ingerida pelas vacas, 33% é perdida através dos dejetos. Haynes e Williams (1993) afirmam
que no caso do nitrogênio, fósforo e potássio, em média, 65% do que não é
absorvido, é eliminado via urina e fezes.
Uma vaca produtora de leite, com média de 24 meses e produzindo
15 kg de leite, produz aproximadamente 45 kg de dejetos por dia. Já uma vaca
de corte produz aproximadamente 28 kg de dejetos por dia e, em média, ambas
produzem no mínimo 13L de urina por dia (Fuentes Yague,1992). Van Horn
et al. (1994) realizaram estimativas da produção de dejetos por vacas
holandesas com 635 kg de peso corporal e estimaram uma dejeção anual de
22.805 kg de dejetos totais. Morse et al. (1992) estimaram que vacas leiteiras
excretam por dia nos dejetos (fezes + urina) 54 g de P, 168 g de K, 119 g de Ca,
55 g de sódio e 46 g de Mg.
Alguns estudos demonstraram que, quando os dejetos orgânicos são
estocados nos currais de confinamento anaerobiamente, eles podem produzir
de 7 a 27% das emissões totais de CH4 relacionadas aos ruminantes (Kreuzer
e Hindrichsen, 2006).
Segundo Santos & Lucas Júnior (2004), todo processo de produção
gera resíduo e todo resíduo armazena alguma energia. Os sistemas de produção
podem reverter esse resíduo em energia, baratear seu custo de produção e
funcionar de forma energeticamente equilibrada.
Sistemas sustentáveis de produção animal buscam o máximo de
rendimento com o mínimo de desperdício, com o objetivo de reduzir os
impactos ambientais e melhorar e eficiência. Uma alternativa para minimizar os
impactos causados pela grande geração de resíduos são os processos biológicos
de reciclagem de nutrientes. Estes processos utilizam os resíduos provenientes
da produção animal, como matéria prima para a geração de subprodutos de
valor agregado, tornando a atividade tecnicamente e economicamente viável.
A biodigestão anaeróbia é um dos principais processos de reciclagem
de nutrientes, no qual ocorre uma complexa interação de microrganismos, que
degradam os diversos componentes orgânicos, até a forma final de biogás e
biofertilizante.
O biodigestor é uma câmara de fermentação fechada, que proporciona
251
as condições para que a biodigestão anaeróbia ocorra de maneira eficiente.
O uso de biodigestores nos sistemas de produção animal é visto como uma
ferramenta importante, pois estes promovem o tratamento do resíduo e
retornam parte da energia que seria perdida de volta ao sistema produtivo,
através da queima do gás e recuperação dos nutrientes contidos nos dejetos
(Silva et al., 2005).
O biogás é uma mistura gasosa (combustível), resultante da
fermentação anaeróbia. O metano é o principal componente do biogás e,
segundo Castanon (2002), o potencial energético do biogás está em função da
sua quantidade de metano. Pecora (2006) afirma que a conversão energética
do biogás é o processo de transformação da energia química das moléculas do
biogás, por meio de uma combustão controlada, em energia mecânica, que por
sua vez será convertida em energia elétrica.
O potencial de produção diário de biogás, obtido por Nogueira et al.
(2013), a partir de dejetos de bovinos de corte confinado foi de 0,056 m3 de
biogás, com o teor médio de 79,6% de metano, resultando em um potencial
de produção diário de metano de 0,043m3 deste gás por quilograma de
dejeto in natura. Hardoin et al. (2004) afirmam que, em um confinamento de
100 vacas, um biodigestor pode produzir um volume de 118 m3 de biogás,
volume suficiente para atender com energia elétrica a demanda da ordenhadeira,
do resfriador de leite, do triturador, do desintegrador, do misturador de ração
e da bomba d’água.
A biomassa resultante do processo de biodigestão, conhecida como
biofertilizante, possui alto poder fertilizante. Ainda, de acordo com Kiehl
(1985), para o dejeto se tornar um fertilizante orgânico humificado deve sofrer
um processo de fermentação microbiológica. Ao passar pelo biodigestor,
segundo Kunz et al. (2005), o efluente perde carbono na forma de metano e
CO2, o que melhora as condições do material para fins agrícolas, em função do
aumento da mineralização de alguns nutrientes.
Tabela 1. Composição química do dejeto fresco e do dejeto biodigerido.
Fonte: Nogueira (1986).
Malavolta et al. (2008) afirmam em que, em média, o biofertilizante
contêm de 1,5 a 2,0% de nitrogênio (N), que é fácil de ser absorvido pelo
solo, nutrindo rapidamente as plantas, 1,0 a 1,5% de fósforo (P) e 0,5 a 1,0%
252
de potássio (K), que são liberados no solo com a função de fazer a correção de
acidez, por ter um pH (potencial de hidrogênio) em torno de 7,5.
Dos Santos (2012), considerando todo rebanho brasileiro em 2009,
estimou um potencial de geração de biogás, através do dejeto bovino, em
62,9 x 109 m3/ano, com valor energético estimado em 7,9 x 108 GJ/ano, uma
possível geração de 117,1 TWh/ano de energia elétrica, o que corresponde a
aproximadamente 27,5% do consumo de energia elétrica do brasil. Isso também
corresponde a uma disponibilidade anual de 17,9 x 106 t de macronutrientes
(N,P,K). Em relação às emissões de gases de efeito estufa evitadas, o manejo
adequado do dejeto bovino proporciona, aproximadamente, a mitigação de
564,2 x 109 kg de CO2eq/ano, o que corresponde a cerca de 73% das emissões
totais brasileiras de CH4 e N2O.
METODOLOGIAS PARA MENSURAÇÃO DO METANO ENTÉRICO
A busca por métodos acurados, simples e rápidos para mensurar a
produção de metano e outros produtos da fermentação ruminal que vise à
redução na emissão de gases do efeito estufa GEE tem sido objetos de pesquisas
na nutrição de ruminantes.
MÉTODO DO GÁS TRAÇADOR SF6
A quantificação da emissão de metano nos ruminantes pode ser
efetuada usando a técnica de traçadores ou indicadores, que podem ser
radioisótopos do metano (Murray et al., 1976) ou gases inertes, como o
hexafluoreto de enxofre (SF6), cuja utilização foi descrita pela primeira vez por
Johnson e Johnson (1995) e adaptada no Brasil por Primavesi et al. (2004a).
Esta técnica possui a grande vantagem de permitir que os animais se desloquem
e pastejem normalmente, eliminando a necessidade de confinar os animais em
gaiolas barimétricas, permitindo, desta forma, um comportamento natural do
animal (Primavesi et al., 2004a).
A técnica do gás traçador hexafluoreto de enxofre (SF6) foi
desenvolvida nos Estados Unidos e adaptada para as condições tropicais
brasileiras por Primavesi et al. (2004a).
Em animais criados em regime de pastagem, Johnson e Johnson
(1995) desenvolveram a técnica, empregando o SF6 como gás traçador
interno. Essa técnica consiste no uso de uma cápsula de permeação com SF6,
previamente carregada e com uma taxa de liberação constante e conhecida, a
qual é inserida no rúmen do animal. A seguir, os animais são equipados com um
cabresto constituído com tubo capilar e conectado a uma canga amostradora
submetida previamente a pressão negativa com ajuda de uma bomba de vácuo
e um manômetro digital portátil. O sistema amostrador é calibrado para
completar metade da capacidade de armazenamento da canga amostradora,
253
aproximadamente 51 kPa (0,5 atm.), após o período de coleta predeterminado
(normalmente de 24 h). A regulagem do tempo de amostragem é realizada
variando-se o comprimento ou o diâmetro do tubo capilar. Após a amostragem,
a pressão na canga é medida com manômetro digital portátil e a canga é
pressurizada com nitrogênio de alta pureza para uma pressão aproximada
de 122 kPa (1,2 atm.). Essa pressurização é necessária para a diluição das
amostras coletadas e sua injeção no equipamento de análise (Westberg et al.,
1998).
As concentrações de CH4 e de SF6 são determinadas por cromatografia
gasosa. A taxa de emissão de CH4 é o produto da taxa de emissão da cápsula
de permeação, localizada no rúmen, assim como, pela razão das concentrações
de CH4 e de SF6 na amostra. O método do traçador utiliza SF6 para quantificar
gases diluídos que saem da boca e das narinas do animal misturados ao ar
ambiente. Pressupõe-se que a emissão de SF6 simula exatamente a emissão
de CH4. Assim, as taxas de diluição de SF6 e de CH4 são idênticas. A mistura
oriunda da difusão turbulenta é muito mais importante do que a difusão
molecular na atmosfera. De maneira similar, o transporte de gás do rúmen para
a atmosfera, através da boca, é dominada por contrações e eructações, de modo
que a difusão molecular se torna componente pouco expressivo no processo
de emissão (Primavesi et al., 2004). A taxa de emissão de CH4 (QCH4) pode
ser calculada a partir das concentrações de CH4 e de SF6 medidas e da taxa
conhecida de emissão de SF6 (QSF6):
QCH4 = QSF6 x [CH4]/[SF6].
A determinação da emissão de metano determinada pela técnica
do SF6 vem sendo utilizada por vários pesquisadores. Neto et al. (2009)
avaliaram a produção de metano com suplementos de proteína e monensina
em bovinos alimentados com forragem de baixa qualidade, onde observaram
que a monensina reduziu a produção de metano em 44% em comparação com
os tratamentos sem monensina. A redução na produção de metano, em g/kg
de MS, causada pela monensina ingerida foi de 52% com a suplementação
de proteína e de 17% sem suplementação de proteína. Possenti et al. (2008),
utilizando a técnica, obtiveram emissões entre 127 a 156 g/animal/dia, em
bovinos recebendo dieta com dois níveis de leucena (20% ou 50% MS), com
ou sem levedura, sendo estes valores menores aos relatados por Johnson e
Jonhson (1995) para gado de corte (164 a 194 g/animal/dia) e gado de leiteiro
(298 a 345 g/animal/dia).
Romero (2012), avaliando o efeito de diferentes fontes energéticas
sobre a produção de metano em bovinos, encontrou emissões de CH4 de
286,22 a 344,22 g/d; 103,71 a 125,64 kg/ano; 17,41 a 22,03 g/kg de matéria
254
seca ingerida; 5,17 a 6,58% da EB perdida na forma de metano e 3,77 a 4,53
Mcal/Ani/d. Perna Jr. et al. (2012), avaliando também a produção de metano
através da técnica do gás traçador SF6 em bovinos alimentados com os aditivos
monensina e tanino, observaram emissões de CH4 em gramas por dia entre
282,97 a 373,97; de Megacalorias de metano por animal por dia entre 3,72 a
4,92, observando menores emissões, quando utilizada a monensina e o tanino.
MÉTODO IN VITRO
O método in vitro é de uso frequente por pesquisadores para a
determinação da digestibilidade de matéria seca, além de ser utilizado para
mensuração da produção de gases pela fermentação ruminal, na qual uma
amostra do líquido ruminal simula as condições da fermentação neste órgão
em frascos de vidro.
Os métodos in vitro são geralmente escolhidos para “screening” de
dietas e suas combinações, permitindo a avaliação de um grande número de
aditivos e ingredientes alimentares sobre a metanogênese, pelo baixo custo
com a manutenção dos animais em experimento e pela sua rapidez (Machado
et al., 2011).
Em experimento, Pereira et al. (2006), descreve uma metodologia
in vitro para medir a produção de CH4 e CO2 em bovinos de diferentes
categoriasque consiste em três etapas.
1. Preparo da amostra – Em uma garrafa de vidro de cor âmbar, com
capacidade de 1000 mL, são acondicionados 10 g de MS de substrato, fonte
de alimento para os microrganismos, 10 g de MS da dieta, de acordo com o
animal doador e 800 mL de líquido ruminal, coletado com auxílio de bomba
de vácuo, previamente filtrado.
2. Produção e armazenamento dos gases – O gás produzido é recolhido
em garrafas pet de 2 litros depois de o recipiente com conteúdo tiver sido
mantido por 12 horas em banho maria à temperatura de 39ºC.
3. Análise qualitativa e quantitativa do gás produzido – Em seguida os
gases são transferidos para um recipiente com capacidade de aproximadamente
50 mL com auxílio de bomba de vácuo. Análise é feita em cromatógrafo de
fase gasosa Finigan GC- 2001, equipado com as colunas Porapack Q e Peneira
Molecular, bem como detector de condutividade térmica. A quantidade de
gás é determinada pelo volume ocupado pelo gás produzido após 12 horas de
fermentação.
No experimento citado, Pereira et al. (2006) obtiveram que animais
adultos, vacas e bois produziram menos CO2 que novilhos ao se alimentarem
de silagem de milho, acontecendo o contrário com a produção de metano
(Tabela 2).
255
Tabela 2. Percentual de gás carbônico (CO2%) e metano (CH4%) “in vitro” no líquido ruminal de bovinos de
diferentes categorias.
Médias seguidas de diferentes letras minúscula, dentro de cada linha, e de diferentes letras
maiúsculas, dentro de cada coluna, diferem entre si pelo Teste de Tukey (P<0,05). Adaptado de
Pereriraet al. (2006)
Pereira et al. (2006) afirmam que tal observação demonstra que a
diferença na emissão de metano pode, de acordo com a categoria, ser resultado
das características de ingestão que acabam influenciando as inter-relações da
microbiota ruminal.
Este tipo de metodologia tem a desvantagem de necessitar de um
substrato externo para a nutrição dos microrganismos presentes no líquido
ruminal utilizado, tendo ainda a extração da parte sólida do conteúdo ruminal,
que pode ter efeita sobre a fermentação. Outro ponto é a manutenção dos níveis
favoráveis para a fermentação (como o pH de aproximadamente 6,9, poder
tampão, temperatura de 39 º C, anaerobiose e presença de microrganismos).
MÉTODO EX-SITU (MICRO-RÚMEM)
A técnica ex-situ, micro-rúmem, é uma outra alternativa para mensurar
os produtos da fermentação ruminal. Tal metodologia foi desenvolvida pelo
grupo de pesquisadores do Departamento de Nutrição e Produção Animal da
FMVZ-USP-Pirassununga, sob coordenado pelo Prof. Dr. Paulo Henrique
Mazza Rodrigues (Rodrigues & Perna, 2012).
O princípio dessa técnica consiste em deixaramostras de conteúdo
ruminal dentro dos frascos de penicilina (micro-rúmen) incubados em banho
termostático a 39°C, que simula as condições predominantes no rúmen dos
animais. por período de apenas 30 minutos. Após o bloqueio da fermentação,
as mensurações dos produtos finais da fermentação ruminal (CH4 e AGCC)
são realizadas e as perdas energéticas do metano são expressas em relação aos
demais produtos da fermentação.
A vantagem deste método é a possibilidade da mensuração dos
produtos finais da fermentação ruminal (CH4 e AGCC), sendo possível
relacionar as perdas energéticas de produção de CH4 em relação à energia
total produzida. Outra vantagem desta técnica é que permite avaliar o perfil
fermentativo do ruminante ao longo do dia, através de coletas de conteúdo
ruminal em diferentes tempos de amostragens.
A metodologia consiste em colocar o conteúdo ruminal dentro de
frascos de penicilina de 50 mL. Este conteúdo abrange10 mL de fase sólida,
coletado manualmente através da fistula, e 20 mL de fase líquida, coletadas
256
com auxílio de bomba de vácuo. As fases líquida e sólida são retiradas de três
pontos diferentes (porção frontal, mediana e caudal), para melhor representação
do rúmen.
O conteúdo coletado (30 mL) é pressionado através de um funil
para dentro do frasco de penicilina de 50 mL, ajudado com o auxílio de um
bastão fino de vidro. Após a alocação do conteúdo dentro dos frascos, eles são
lacrados com rolha de borracha, lacre de alumínio, com a ajuda de um alicate
de recrave, e identificados com selos de segurança. Em seguida, é realizada
a substituição do ar atmosférico por dióxido de carbono (CO2), sendo logo
após realizada a estabilização da pressão no interior do frasco. O processo
de “lavagem” com CO2 tem por finalidade a expulsão de todo ar atmosférico
contido dentro do frasco, a fim de se evitar prejuízo à população microbiana
anaeróbia.
São utilizados 4 frascos por animal e por tempo de amostragem,
sendo dois denominados brancos (inativação imediata) e dois incubados
(incubação por 30 minutos em banho termostático a 39ºC). Ao final, o processo
fermentativo, é inativado por autoclavagem, sob pressão e temperatura,
por 15 minutos. Após os frascos esfriarem, são levados ao Laboratório de
Cromatografia, para a mensuração do volume de gases e concentrações de CH4
e AGCC, assim como para determinar o pH e a concentração de nitrogênio
amoniacal.
A leitura do volume do gás produzido pela amostra incubada em
frascos tipo penicilina (micro-rúmen) é mensurada utilizando-se um transdutor
(Datalogger universal - modelo logger AG5000) conectado a um leitor digital
e a uma válvula de três saídas. Para a mensuração, a agulha acoplada à válvula
de três saídas é introduzida através da tampa de borracha. Logo em seguida,
o volume é mensurado, arrastando os gases acumulados na parte superior
do frasco com o uso da seringa conectada na terceira saída do transdutor até
chegar a uma leitura de pressão zero. Este procedimento é feito com cada uma
das amostras em ambiente climatizado com temperatura controlada (25oC).
O volume total gasoso é obtido pela soma daquele obtido na seringa mais o
“headspace” do frasco.
Após medição pelo transdutor, a determinação da concentração de
CH4, tanto nos frascos incubados e não incubados, é realizada por cromatografia
gasosa. A quantificação da produção de CH4 é obtida pela multiplicação entre
o volume total dos gases (mL) e a concentração do CH4 na fase gasosa (mmol/
mL) obtido no frasco incubado, sendo este valor subtraído do que foi produzido
no frasco sem incubação. Jáo volume do líquido do conteúdo ruminal dentro
dos frascos (micro-rúmen) é calculado pela diferença entre o peso do frasco
contendo a amostra após secagem em estufa a 105°C por 24 h e o peso do
frasco contendo a amostra antes da secagem, sendo este volume corrigido pelo
257
volume líquido usado na amostragem para a determinação dos AGCC que é
feita por cromatografia gasosa.
Martins (2012) em experimento testando diferentes fontes energéticas
(soja, polpa cítrica e dieta controle) mediu a produção de metano, ácido acético,
propiônico e butírico e AGCC totais em vacas adultas, utilizando a técnica
ex-situ. Os dados obtidos no experimento estão na Tabela 3.
Figura1- Efeito de diferentes fontes energéticas sobre a produção (Mol/kg/dia) de AGCC e metano
Letras diferentes na mesma linha diferem significativamente pelo teste de Tukey (p< 0,05).
Adaptado de Martins, (2012).
ab
Ainda segundo Martins (2012), dietas contendo até 15% de inclusão
de soja grão ou polpa cítrica como fontes energéticas afetaram a o perfil ou a
extensão da fermentação ruminal, mas não foram capazes em alterar a perda de
energia relativa referente ao metano, não alterando a eficiência da fermentação
ruminal.
RESPIROMETRIA DE CIRCUITO ABERTO
Antes que estratégias de mitigação sejam desenvolvidas e aplicadas,
faz-se necessário a quantificação das emissões de metano entérico de forma
acurada. Neste sentido, a respirometria se torna uma ferramenta valiosa
(Machado et al., 2011; Storn et al., 2012).
O método in vivo, referência (Gold Standart), utilizado para
mensuração de metano entérico envolve o uso de câmaras respirométricas,
onde os animais são alojados e as trocas gasosas são coletadas para análises,
como apresentado na Figura 1 (Rodríguez et al., 2007).
Existem diversas técnicas de se medir as trocas gasosas na respiração
e todas elas levam em consideração o consumo de oxigênio e a produção de
dióxido de carbono por unidade de tempo, sendo que as câmaras podem ser de
circuito aberto ou fechado (Resende et al., 2006).
258
Figura2- Diagrama esquemático de uma câmara respirométrica de circuito aberto (Adaptado de
Rodríguez et al., 2007).
Nas câmaras de circuito aberto, o ar externo passa através da câmara,
sendo ele amostrado na entrada e a sua composição analisada. Conhecendose a quantidade de ar que passa através da câmara e a composição dos gases
que saem, pode-se calcular as quantidades de dióxido de carbono (CO2) e
metano (CH4) produzidas e a quantidade de oxigênio (O2) consumida (Resende
et al., 2006). Uma tubulação de ar é acoplada a uma bomba, a qual realiza a
renovação do ar no interior desta, em fluxo constante, durante todo período de
mensuração. Neste caso, é possível a regulação deste fluxo por meio de um
fluxômetro de massa, o qual corrige o fluxo de ar em função da temperatura,
pressão e umidade. Alternativamente, a cada 5 minutos, as amostras de ar
tanto externo como do interior da câmara são coletadas para a determinação
das concentrações de O2, CO2 e CH4. Estas concentrações, multiplicadas
pelo volume de ar que passou pela câmara durante o período de mensuração,
permite calcular quanto de O2 foi consumido e quanto de CO2 e CH4 foram
produzidos (Silva, 2011).
Diariamente, antes de iniciar o período de mensuração de trocas
gasosas pelo animal, é realizada a calibração dos analisadores de O2, CO2 e
CH4, a fim de determinar a diferença entre os valores das concentrações dos
gases detectados pelo equipamento e a concentração real destes no interior da
câmara.
Por ser o método mais preciso e por mensurar a emissão total de
metano entérico (respiração, eructação e ejeção total), a técnica de respirometria
é utilizada como padrão para validar e desenvolver fatores de correção para
as demais técnicas in vivo. Entratanto, o uso de câmaras respirométricas tem
259
como limitações o alto investimento necessário em estrutura física, mão-deobra e equipamentos; a restrição à movimentação dos animais; e a limitação ao
número de animais simultaneamente avaliados (Machado et al., 2011).
Recentemente foi implantado o Complexo Experimental Multiusuário
de Bioeficiência e Sustentabilidade da Pecuária que contempla um laboratório
de bioenergética com quatro câmaras respirométricas no Campo Experimental
de Coronel Pacheco-MG, da Embrapa Gado de Leite. A criação e consolidação
de uma rede de pesquisa sobre o assunto, RumenGasesBrasil, envolvendo
instituições de todo o Brasil e colaborações internacionais, pode servir de
base para a conjunção de esforços para o avanço conceitual em diagnóstico
e estratégias de mitigação de metano entérico. Isto permitirá a convergência
de esforços e gerará informações que poderão ser utilizadas nos próximos
inventários brasileiros de emissões antrópicas e no norteamento de políticas
públicas em estratégias de mitigação de metano entérico no Brasil.
As emissões de metano pela bovinocultura são uma consequência
indesejável do sistema de fermentação ruminal e do processo de degradação
dos dejetos, o qual é responsável por perdas consideráveis da energia ingerida
pelos animais, além de causar problemas ambientais relacionados a emissão
de gases de efeito estufa e o aquecimento global. Cabe aos pesquisadores,
técnicos, produtores rurais e à comunidade da pecuária bovina, como um todo,
buscar alternativas para reduzir e/ou recuperar as perdas de energia na forma
de metano e melhorar a eficiência do sistema de maneira sustentável.
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CAPÍTULO XIV
EFEITO DE FONTES LIPÍDICAS E SUAS INTERAÇÕES COM
ADITIVOS MELHORADORES DE DESEMPENHO NA NUTRIÇÃO
DE FRANGOS DE CORTE
Gustavo do Valle Polycarpo1,4, Maria Fernanda de Castro Burbarelli1,4,
Ágatha Cristina de Pinho Carão1,4, Pedro de Assunção Pimenta Ribeiro1,4,
Carlos Eduardo Bellinghausen Merseguel1,5, Karen de Souza Andrade1,4,
Amanda Ramos dos Santos1, Julio Cezar Dadalt1,5, Valquíria Cação da
Cruz2, Flavia Simone Munin3, Ricardo Luiz Moro de Sousa3, Ricardo de
Albuquerque1
Departamento de Nutrição e Produção Animal da Faculdade de Medicina Veterinária
e Zootecnia, Universidade de São Paulo – FMVZ – USP. Campus de Pirassununga –
SP.
2
Curso de Zootecnia, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” –
UNESP. Campus de Dracena – SP.
3
Departamento de Medicina Veterinária da Faculdade de Zootecnia e Engenharia de
Alimentos, Universidade de São Paulo – FZEA – USP. Campus de Pirassununga – SP.
4
Bolsista FAPESP.
5
Bolsista CAPES.
1
RESUMO
O desempenho das aves é altamente dependente do nível de energia da
dieta. A inclusão de óleos e gorduras em rações para frangos de corte permite
a formulação do nível adequado de energia, além de fornecer ácidos graxos
essenciais e promover outros benefícios. O uso de emulsificantes tem despertado
a atenção de pesquisadores por representar uma possibilidade de melhor
aproveitar os lipídios dietéticos. Os lisofosfolipídios são emulsificantes que,
de uma forma simplificada, possuem caraterísticas emulsificantes aumentadas.
Os lisofosfolipídios também atuam na permeabilidade da membrana intestinal,
aumentado a passagem de macromoléculas, além de apresentarem efeito
antibacteriano. Os ácidos orgânicos, apesar de não agirem diretamente nos
lipídios, atuam na microbiota intestinal beneficiando a digestão. A associação
de lisofosfolipídios e ácidos orgânicos pode incrementar a digestão de
lipídios, atuando de forma conjunta e complementar. Vale ressaltar ainda,
que a composição da dieta e a disponibilidade de substrato não aproveitado
no trato gastrintestinal, principalmente substratos fermentáveis, exercem
influência direta na população de bactérias intestinais. No presente trabalho,
o óleo de soja, independente da inclusão de aditivos, mostrou-se superior ao
266
sebo bovino no desempenho dos frangos. Os ácidos orgânicos melhoraram a
conversão alimentar de aves alimentadas com dietas a base de milho e farelo
de soja, e aumentaram o ganho de peso em dietas a base de trigo e farelo de
soja. Já os lisofosfolipídios, acresceram o ganho de peso somente em dietas a
base de milho e farelo de soja. A nutrição depende de uma série de interações
estreitamente relacionadas, concebendo muitas possibilidades de utilização de
aditivos melhoradores de desempenho, associados ou não.
Palavras Chave: ácidos orgânicos, emulsificantes, lisofosfolipídios, óleo de
soja, sebo bovino.
INTRODUÇÃO
A avicultura brasileira, nos últimos anos, vem apresentando intensos
avanços, advindo, dentre outros fatores, da qualidade e da produtividade avícola,
que é determinada pelos cinco pilares básicos da zootecnia: melhoramento
genético, manejo, ambiência das instalações, sanidade e nutrição e alimentação.
Na produção de frangos de corte a nutrição ocupa lugar de destaque, já que a
alimentação é o fator que mais onera os custos de criação, representando em
torno de 60 a 70% do capital despendido.
Um dos pontos de grande relevância na formulação de dietas é
relativo à energia, que é necessária para a exploração do máximo potencial
genético das aves, influenciando o desempenho e as características de carcaça
de frangos de corte (Leandro et al., 2003). Na prática, é imprescindível que
o nutricionista utilize óleo vegetal e/ou gordura animal para atingir o nível
adequado de energia nas dietas de frangos, principalmente nas fases finais de
criação, onde a demanda é ainda maior.
O emprego de gorduras e óleos é largamente discutido, pois tais
ingredientes apresentam diversas características de interesse. Segundo
Junqueira et al. (2005), os óleos e gorduras são grandes fornecedores de
energia prontamente disponível, sendo utilizadas para aumentar a densidade
energética das rações, além de contribuir com o fornecimento de ácidos
graxos essenciais. Adicionalmente, Duarte et al. (2010) mencionam outros
benefícios resultantes da adição de lipídios na dieta, classificando-os como
efeitos extra calóricos, que são, dentre eles, a melhora na digestão e absorção
dos nutrientes e a redução do incremento calórico. Em estudo, Andreotti et al.
(2004) demonstraram melhora nos índices de desempenho das aves em função
de níveis crescentes de óleo de soja na dieta durante as fases de crescimento
(21 a 42 dias) e final (43 a 56 dias).
No entanto, a inclusão e o nível de óleo na dieta não podem ser o
único fator a ser considerado, já que a qualidade da fonte lipídica a ser
empregada é um ponto extremamente importante e que necessita devida
267
atenção. A presença de ácidos graxos na forma de triglicerídeos ou na forma
livre, bem como a estrutura química dos ácidos graxos são determinantes.
A eficiência no processo de digestão dos lipídios depende da quantidade de
ácidos graxos dietéticos que são fornecidos na forma de triglicerídeos, pois, se
não houver a presença da molécula de glicerol juntamente com o ácido graxo, a
absorção ficará prejudicada. Isso ocorre porque moléculas de monoglicerídeos
são essenciais para a incorporação de ácidos graxos insolúveis no complexo
micelar (Raber et al., 2008; 2009).
Outro fator imprescindível à eficiência do processo de digestão
e absorção de lipídios em aves refere-se ao grau de saturação e ao tamanho
da cadeia carbônica dos ácidos graxos (Leeson & Summers, 1976; 2001).
Um trabalho clássico no tema demonstra que a posição do ácido graxo na
molécula de triglicerídeo também influencia o aproveitamento de lipídios
(Renner & Hill, 1961). Ainda, é importante ressaltar a interação sinérgica
existente entre ácidos graxos saturados e insaturados, refletindo no desempenho
de frangos de corte (Gaiotto et al., 2000).
Em paralelo, a busca pelo aumento da eficiência alimentar, frente
à pressão imposta pela competitividade global, demanda pesquisas para
investigar e elucidar o emprego de novas tecnologias. Alguns aditivos que antes
eram inovadores são atualmente considerados consolidados, sendo largamente
empregados nas dietas como micro-ingredientes indispensáveis para atingir
índices zootécnicos satisfatórios e/ou para reduzir o custo das formulações.
EMULSIFICANTES
O aumento da eficiência alimentar proporcionada pela adição de
óleos e gorduras pode ser aprimorada explorando algumas lacunas que existem
na digestão, principalmente em aves jovens que possuem certa limitação
fisiológica na absorção de nutrientes. A ave possui menor capacidade de
retenção de lipídios dietéticos na primeira semana de vida, principalmente
de gordura saturadas, aumentando o aproveitamento com o passar da idade
(Sell et al., 1986). Sakomura et al. (2004) demonstraram em frangos de corte
o aumento significativo que a atividade de lipase sofre com o passar do tempo
nas primeiras semanas de vida, associando tais resultados ao crescimento
alométrico do pâncreas que ocorre no mesmo período. Nesse contexto, o
uso de emulsificantes sintéticos pode representar uma excelente estratégia
nutricional que, no entanto, é uma prática relativamente recente em relação a
outros aditivos alimentares.
Apesar dos óleos e gorduras serem substâncias insolúveis em água,
essas são digeridas e/ou transportadas em meio aquoso no lúmen intestinal,
o que causa um desafio biofísico rigoroso e gera um paradoxo químico, pois,
compostos lipossolúveis que não possuem afinidade com a água devem ser
268
digeridos em meio aquoso (Silva Júnior, 2009). Para que esse fenômeno
ocorra, deve haver a emulsão dos lipídios no trato gastrintestinal (TGI), que é
provocada naturalmente pela ação dos sais biliares produzidos no fígado. Nesse
âmbito, pode-se dizer que a emulsão dos lipídios com consequente formação de
micelas é uma etapa fundamental no procedimento digestivo. Alguns estudos
mostram que a suplementação exógena com sais biliares aprimora a emulsão
e a digestão de gorduras em aves (Polin et al., 1980; Kussaibati et al., 1982).
A lecitina de soja é composta basicamente de fosfolipídios com
característica emulsificante, com diversas aplicabilidades, a qual tem recebido
atenção por parte de nutricionistas e pesquisadores, empregando-a como
um aditivo alimentar com potencial para incrementar a energia da dieta.
Entretanto, os resultados encontrados por alguns pesquisadores mostram-se
inconsistentes. Azman & Ciftci (2004) concluíram que a substituição gradual
do óleo de soja e do sebo bovino por lecitina não induz nenhum ganho no
desempenho zootécnico de frangos de corte. Noutra pesquisa em que o óleo
de soja foi gradualmente substituído por lecitina, os autores ratificam piores
resultados de desempenho e de utilização de nutrientes quando este aditivo foi
incluído em maiores quantidades (Huang et al., 2007).
Os resultados com lecitina supramencionados podem ser explicados
em função de algumas características químicas inerentes à molécula de lecitina
de soja. Essa substância possui um balanço hidrofílico-lipofílico (BHL) em
torno de 4, que é um número obtido por meio da relação existente entre os
grupos hidrofílicos e lipofílicos da molécula. Segundo Bobbio & Bobbio
(1995), moléculas com BHL inferior a 9 possuem caráter lipofílico, sendo
excelentes emulsificantes de água em óleo. Por isso a lecitina é tão aplicada
em processamento de alimentos, em que deseja-se emulsificar água em
substância gordurosa. Já no TGI das aves, a situação é inversa, pois pretendese emulsificar gordura em meio aquoso.
Os sais biliares, produzidos no organismo das aves, responsáveis pela
emulsão dos lipídios no TGI, são compostos, entre outras substâncias, por
fosfolipídios, os quais sofrem ação de uma enzima chamada fosfolipase A2.
Essa enzima catalisa a hidrólise do ácido graxo na posição dois da molécula
de glicerol, resultando numa mudança drástica na característica da molécula.
Após os fosfolipídios serem clivados, tem-se a liberação de ácido graxos e
lisofosfolipídios (Dubouix et al., 2003), que apresentam um HBL muito maior
em relação ao fosfolipídio, tornando-se então excelentes emulsificantes de
lipídio em água. Tal processo pode explicar os bons resultados encontrados
por Huang et al. (2007) ao misturar óleo de soja e lecitina na proporção de
75/25, e a piora nos resultados quando aumentou-se a quantidade de lecitina
na mistura. A hipótese é que os bons resultados possam ter sido decorrentes
de uma ação suficiente da fosfolipase A2 sobre os fosfolipídios da lecitina na
269
proporção de 75/25, mas quando essa relação aumentou, é possível que não
houve uma produção endógena suficiente dessa enzima para transformar os
fosfolipídios em lisofosfolipídios, prejudicando a digestão.
A lisofosfatidilcolina (LPC), produzida pela ação da fosfolipase
A2 na fosfatidilcolina (PC) proveniente da bile e/ou dos alimentos, é um
lisofosfolipídio biosurfactante utilizado como aditivo em rações animais, o
qual possui a capacidade de alterar as propriedades superficiais dos lipídios
e de formar micelas em baixíssimas concentrações, além de também atuarem
sobre a permeabilidade das membranas. Em resumo, a LPC é um componente
fundamental para o processo de hidrólise dos lipídios e posterior absorção de
nutrientes pelo epitélio intestinal.
Segundo Silva Júnior (2009), além da ação direta dos lisofosfolipídios
sobre a absorção de gorduras e outros nutrientes, existe outro possível
mecanismo de atuação destes compostos que pode estar relacionado com
um efeito antibacteriano, sendo capazes de desestabilizar as membranas
celulares das bactérias aumentando a permeabilidade para íons. Desse modo,
os lisofosfolipídios são aptos em alterar o equilíbrio iônico entre o interior e o
exterior das células, atuando pelo mesmo mecanismo de ação antibacteriana de
diversos compostos, como dos antibióticos.
Também é importante evidenciar o emprego de mais de um aditivo
com ações que se complementam e, dessa forma, beneficiar a saúde intestinal
incidindo diretamente na nutrição e na saúde das aves. A associação de aditivos
que apresentam ação conjunta tem despertado a atenção de muitos profissionais
da área, principalmente pela possibilidade de melhores resultados, sendo um
tema bastante discutido em reuniões e congressos. Os ácidos orgânicos são
adicionados à dieta para prevenir e minimizar infecções por bactérias, pois
estes alteram o pH, passando a ter ação antibacteriana, particularmente contra
bactérias Gram negativas (Bassan et al., 2008).
A interação dos ácidos orgânicos com a biota intestinal pode auxiliar
também na digestibilidade dos lipídios, já que a microflora no intestino tem a
capacidade de desconjugar e destruir os sais biliares (Dänicke et al., 1997a;
Mathlouthi et al., 2002), por atividade da coliltaurina hidrolase bacteriana
(Feighner & Dashkevicz, 1987), provocando forte queda na digestibilidade
de gorduras (Maisonnier et al., 2003), principalmente de gorduras saturadas
(Dänicke et al., 1997b). Menos nutrientes disponíveis para as bactérias também
favorecem o equilíbrio eubiótico intestinal, resultando em menos sais biliares
perdidos, gerando um sistema retroativo benéfico que se sustenta (Silva Júnior,
2009).
Portanto, a ação conjunta e potencialmente sinérgica de
lisofosfolipídios e ácidos orgânicos pode afetar de forma positiva o equilíbrio
da microflora bacteriana, melhorando o aproveitamento de lipídios e também
de outros nutrientes provenientes da dieta.
270
LISOFOSFOLIPÍDIOS
Os óleos e as gorduras são uma grande realidade dentro da avicultura
moderna, que servem de subsídio na busca de artifícios para proporcionar
uma nutrição adequada e melhor produzir proteína animal. Os benefícios
dos lipídios nas rações para frangos de corte são muito conhecidos como já
relatado por muitos pesquisadores (Pucci et al., 2003; Andreotti, et al. 2004;
Lara et al., 2005; Duarte et al., 2010).
O bom aproveitamento dos lipídios no intestino depende de uma série
de etapas da digestão que envolve sucos digestivos que contêm enzimas para
hidrolisar tais macromoléculas. A PC, presente na bile, atua nesse processo
de emulsão de gorduras e formação de micelas. A mistura de PC, sais biliares
e lipossolúveis do alimento é alvo da atividade da enzima fosfolipase A2
secretada pelo pâncreas, formando a LPC (Silva Júnior, 2009). Conforme
brevemente citado anteriormente, a enzima fosfolipase A2 recebe esse nome
porque catalisa a hidrólise do ácido graxo ligado ao carbono dois do glicerol
dos fosfolipídios, liberando ácidos graxos e lisofosfolipídios (Dennis, 1994).
Essa reação pode ocorrer sobre a PC proveniente do fígado e/ou sobre a lecitina
(rica em fosfolipídios como a PC) contida na dieta. Ou seja, a produção de
LPC (que é um lisofosfolipídio) advém de duas principais fontes: de lecitina
encontrada na dieta e da PC secretada pelo fígado (Silva Júnior, 2009).
A transformação em LPC exerce uma implicação enorme na
característica da molécula, que passa a ter um lado hidrofílico muito mais
significativo que a PC originária. Portanto, a LPC possui propriedades
hidrofílicas desenvolvidas quando comparada à PC. Homan & Hamelehle
(1998) demonstram a importância de transformar PC em LPC na absorção
de substâncias lipossolúveis no intestino, como o colesterol. Sugawara
et al. (2001) encontraram resultados interessantes investigando a absorção
de carotenoides que são solubilizados na formação micelar. Esses autores
relataram que a absorção de β-carotenos e de luteína foi muito suprimida
dependendo da dose de PC presente no complexo micelar, ao passo que a LPC
incrementou marcantemente a captação de β-carotenos e de luteína por células
do epitélio intestinal.
Ainda estudando a absorção de β-caroteno e de luteína, que são
os carotenoides mais encontrados no plasma humano, foi mostrado que
a PC micelar restringe a difusão de carotenoides da micela para as células.
Porém, quando foi examinado o efeito da PC hidrolisada pela fosfolipase
A2 pancreática, foi observada uma reversão nos resultados (Sugawara et al.,
2001). É notório que a suplementação enzimática com a fosfolipase A2 traria
benefícios na digestibilidade de lipídios e de componentes lipossolúveis no
lúmen intestinal, no entanto, a inclusão direta de LPC pode acarretar benefícios
relativos à termo-resistência da molécula, evitando problemas de estabilidade
271
e viabilizando, dessa maneira, sua incorporação em dietas peletizadas e
extrusadas. Aliás, por se tratar de uma gordura e não de uma enzima, o produto
final é imune a quaisquer alterações de pH, em eventuais associações com
ácidos orgânicos, por exemplo. Simplificando o que foi dito, a suplementação
de dietas com LPC pode ser comparada à uma suplementação com enzima
exógena, só que já na forma do seu resultado final.
A LPC promove emulsões mais eficientes com tamanho de gotículas
menores, aumentando a superfície de contato das enzimas, havendo portanto,
um coerente incremento nos métodos digestivos. Essa característica está
atrelada até mesmo a micelas menores que se movem de forma mais rápida e
fácil sobre barreiras naturais. A concentração micelar crítica também é menor
em relação à lecitina, o que significa que é necessário menos LPC do que PC
para iniciar a ocorrência de formação de micela. A concentração micelar crítica
da LPC é de 0,02 – 0,2 mM/L, a qual é 20 – 200 vezes mais eficiente que a
bile (4mM/L) e a lecitina (0,3 – 2 mM/L) (Langmuir, 2002 apud Zhang et al.,
2011).
Em trabalhos com frangos de corte, Raju et al. (2011) relatam que a
lisolecitina (lisofosfolipídios provenientes da lecitina) derivada do arroz pode
ser usada em dietas como uma forma de suplementação de energia. Zhang
et al. (2010) mencionam que a LPC aumenta o ganho de peso de frangos de corte
na fase inicial em função da maior digestibilidade de ácidos graxos. Em função
de sua atuação na digestibilidade de gorduras, os lisofosfolipídios podem ser
usados na dieta como um aditivo para melhorar o desempenho da ave, sendo
adicionado na forma on top, ou seja, sem considerar o valor da matriz nutricional
do produto. Uma segunda opção seria incluí-lo nas formulações com o intuito
de reduzir o custo da dieta sem perdas no desempenho das aves, considerando
a valorização da matriz nutricional proveniente dos lisofosfolipídios.
Existem evidências utilizando intestino de ratos que a LPC aumenta
a permeabilidade da membrana para macromoléculas (Tagesson et al., 1985;
Bolin et al., 1986), o que sugere que essa substância pode também atuar
no aproveitamento de outros nutrientes da dieta além das gorduras, como
explicitado por Silva Júnior (2009). Karlqvist et al. (1986) citam que a LPC
aumentou a permeabilidade gástrica, no entanto, observou-se que as estruturas
dos microvilos foram danificadas. Essa ação sobre a permeabilidade da
membrana precisa ser melhor estudada na avicultura, principalmente para fins
de produção, elucidando seus efeitos sobre o desenvolvimento e a descamação
da mucosa no TGI, como por exemplo sobre as vilosidades intestinais, que
estão fortemente relacionadas à eficiência alimentar. Kume & Gimbrone Jr
(1994) concluíram que a LPC pode induzir a expressão de gene relacionado ao
fator de crescimento em culturas de células epiteliais humanas.
Num cenário onde, atualmente, tem-se discutido muito sobre a proibição
272
dos antibiótico melhoradores de desempenho, os lisofosfolipídios, como a
LPC, podem representar uma possibilidade, dentre outras, para circuncisar o
problema. Foi demonstrado por Coonrod & Yoneda (1983) que surfactantes
como os lisofosfolipídios possuem atividade antibacteriana. Kabarowski et al.
(2001) demonstram a ligação da LPC no desenvolvimento do sistema autoimune. Adicionalmente, a enzima fosfolipase A2 foi intrinsecamente ligada à
capacidade de causar o rompimento da integridade das bactérias, levando ao
comprometimento da viabilidade bacteriana (Dubouix et al., 2003).
O mecanismo de ação antibacteriano dos lisofosfolipídios está ligado a
habilidade dos mesmos em desestabilizar as membranas celulares das bactérias
aumentando a permeabilidade para íons, destruindo o equilíbrio iônico entre o
interior e o exterior da célula (Silva Júnior, 2009). Conforme demonstrado por
uma sequencia de pesquisas realizadas por Dänicke et al. (1997a; 1997b; 1999;
2000; 2003), a microflora intestinal possui forte influência na digestibilidade
de gorduras, principalmente de gordura saturada. Esse efeito é evidente pela
ação direta de enzimas exógenas sobre os polissacarídeos não-amiláceos
solúveis encontrados na dieta, que podem aumentar a viscosidade intestinal
quando não hidrolisados, propiciando condições para o desenvolvimento de
bactérias indesejáveis.
Mediante os efeitos antibacterianos dos lisofosfolipídios, pode-se
dizer que esse aditivo atua também de maneira indireta na digestibilidade
de gorduras, já que a flora bacteriana é capaz de desconjugar os sais biliares
provenientes da bile. A desconjugação de sais biliares ocorre exclusivamente
em função de enzimas bacterianas, como a coliltaurina hidrolase bacteriana,
que provoca queda no ganho de peso e na conversão das aves, já que os sais
biliares conjugados auxiliam na digestão, emulsificação e absorção dos lipídios
e dos compostos lipossolúveis no intestino delgado (Feighner & Dashkevicz,
1987).
ÁCIDOS ORGÂNICOS
Os ácidos orgânicos possuem uma extensa história de utilização
como aditivo para preservar alimentos e prevenir a deterioração, aumentando
a vida útil de ingredientes perecíveis (Ricke, 2003). Os ácidos orgânicos
também são denominados de ácidos carboxílicos ou de doadores de prótons.
Na produção animal, são referidos como ácidos de cadeia curta com
propriedades antimicrobianas.
A inibição do crescimento microbiano pelos ácidos orgânicos é
explicada pela habilidade desses ácidos em passar pela membrana, dissociandose no interior celular acidificando o citoplasma (Immerseel et al., 2006).
A exportação excessiva de prótons por parte das bactérias para controlar o pH
intracelular demanda consumo de adenosina trifosfato (ATP), o que resulta na
273
depressão de energia da célula (Ricke, 2003), podendo levar o microrganismo
à morte.
A falta de consistência nos resultados de trabalhos desenvolvidos com
ácidos orgânicos é intrínseca a variáveis intervenientes, tais como: pH do trato
digestivo, capacidade tampão dos ingredientes da dieta, condição higiênica do
ambiente produtivo, heterogeneidade da flora intestinal e resistência inerente
dos microrganismos (Salazar et al., 2008). Segundo Ribeiro et al. (2008),
a quantidade de acidificante a ser adicionada à ração depende do pH e da
capacidade tamponante da dieta.
Rezende et al. (2008) observaram efeitos lineares positivos no
ganho de peso e na conversão alimentar de frangos que consumiram níveis
crescentes de ácido acético. Avaliando o ácido cítrico, Chowdhury et al.
(2009) demonstraram melhora no desempenho corporal de frangos de corte,
além de melhorar o estado imunológico contra patógenos entéricos e doenças
infecciosas. Assim, foi verificado melhora no desempenho de aves que
consumiram os ácidos lático, fórmico e acético fornecidos na dieta, e também
no fornecimento desses ácidos associados ao ácido fosfórico na água de bebida
(Viola et al., 2008).
Compilando as informações expostas até o momento, é plausível que
a associação de lisofosfolipídios e de ácidos orgânicos em dietas para aves
possa apresentar resultados benéficos, e até possivelmente sinérgicos. A ação
unida desses dois aditivos pode apresentar efeitos que se completam. O efeito
conjunto desses dois aditivos estaria ligado principalmente a dois fatores:
1- Ação antibacteriana aditiva, sendo a ação dos ácidos orgânicos mais estudada
e comprovada do que a dos lisofosfolipídios. 2- A melhora no aproveitamento
de lipídios dietéticos causada pelos lisofosfolipídios resultaria em menos
nutrientes disponíveis para as bactérias intestinais, que teriam menos substratos
para se multiplicarem, favorecendo a atuação dos ácidos orgânicos no controle
da microflora intestinal, que, por sua vez, evitaria a perda de sais biliares pela
atividade bacteriana indesejada, beneficiando a digestibilidade de gorduras,
gerando um círculo virtuoso que se retroalimenta. Uma segunda hipótese seria
um complemento no modo de ação dos lisofosfolipídios e dos ácidos orgânicos,
sendo que o aumento na permeabilidade da membrana ocasionado pelos
lisofosfolipídios poderia atuar como um facilitador para os ácidos orgânicos
dissociarem íons no interior das células bacterianas. Portanto, seja pelo efeito
conjunto desses dois aditivos, ou pelo modo de ação complementar, surge a
hipótese de haver alguma interação na combinação de lisofosfolipídios e de
ácidos orgânicos em dietas para aves. Vale ainda ressaltar que os benefícios
dessa associação podem estar ligados à qualidade das fontes lipídicas a serem
utilizadas e à composição da dieta.
274
RELAÇÕES ENTRE A COMPOSIÇÃO DA DIETA E A MICROFLORA
INTESTINAL NO APROVEITAMENTO DE LIPÍDIOS
O processo de digestão dos alimentos é um sistema complexo que
compreende uma série de interações, sensivelmente dependentes de um
equilíbrio biológico da flora bacteriana ativa e de extrema importância (Silva
Júnior, 2009). A composição da dieta e a disponibilidade de substrato não
aproveitado no TGI, principalmente de substratos fermentáveis como a pectina,
exercem influência direta na população de bactérias intestinais (Metzler et al.,
2008).
O farelo de soja é um ingrediente amplamente utilizado em dietas
para aves como principal fonte de proteína. Em sua composição, há quantidade
considerável de pectinas, hemicelulose e oligossacarídeos, que são carboidratos
de baixíssima ou nenhuma disponibilidade, e que apresentam alguns fatores
antinutricionais. Segundo Parsons et al. (2000), o farelo de soja contém frações
de carboidratos de pobre digestibilidade como a rafinose e a estaquiose, que
servem de substrato para o crescimento microbiano indesejável no íleo.
Dentre os cereais utilizados, aqueles que têm maiores proporções de
carboidratos não digestíveis são os denominados cereais de inverno, como o
trigo, a cevada e o centeio (Campestrini et al., 2005). Nesse sentido, Jia et al.
(2009) observaram maior número de Clostridium perfringens em dietas a base
de trigo e farelo de soja comparadas à dietas a base de milho e farelo de soja.
Esse relato reforça a afirmação de que a população microbiana no TGI das aves
pode ser modulada pela dieta (Santos et al., 2007).
O milho, cereal amplamente utilizado em rações avícolas no Brasil,
não apresenta grandes frações de baixa digestibilidade como os cerais de
inverno, contudo, alguns trabalhos demonstram resultados positivos com a
aplicação de aditivos com ação antimicrobiana. Resultados positivos vêm sendo
encontrados com a adição de ácidos orgânicos (Viola & Vieira, 2007), os quais
reduzem o pH intestinal das aves controlando a microflora e proporcionando,
consequentemente, melhor absorção de nutrientes (AO et al., 2009).
Outra causa inerente às frações dietéticas indigestíveis é o aumento
da viscosidade intestinal causada por elementos solúveis como as pentosanas
e os β-glucanos. No trigo há a predominância de pentosanas solúveis, que
causam aumento da viscosidade intestinal e interferem diretamente na digestão
de lipídios, principalmente de gorduras provenientes de fonte animal, como o
sebo bovino (Meng et al., 2004). Em outras palavras, a elevada taxa de umidade
no intestino proporcionada por polissacarídeos não amiláceos solúveis acentua
ainda mais o desafio biofísico da digestão de lipídios, que parece piorar na
presença de fontes com predominância de ácidos graxos saturados.
Vários estudos apontam que a emulsificação dos lipídios no TGI, com
consequente ação da lipase e colipase, e posterior formação de micelas, ocorre
275
com maior facilidade nos ácidos graxos insaturados do que nos saturados,
beneficiando a absorção (Bertechini, 2006; Smink et al., 2008). Segundo
Dänicke et al. (1997a, 1999, 2000, 2003), os ácidos graxos saturados são mais
sensíveis a qualquer inadequação dos fatores de digestão.
Em dietas a base de milho e farelo de soja, raros são os trabalhos que
relacionam o melhor aproveitamento de lipídios com aditivos que melhoram a
saúde intestinal de frangos de corte. Apesar de bem documentado o efeito das
frações indigestíveis de dietas a base de milho e farelo de soja (Barbosa et al.,
2008; Francesch & Garaert, 2009; Tiwari et al., 2010), Pucci et al. (2003) não
observaram interação da melhora da digestibilidade de dietas compostas por
milho e farelo de soja com quatro níveis de inclusão de óleo de soja (0; 2,5;
5,0 e 7,5%). Contudo, os autores não avaliaram a interação com outras fontes
lipídicas como o sebo bovino, que possui grande quantidade de ácidos graxos
saturados de cadeia longa (Blanch et al., 1995).
A interação entre os nutrientes (Furlan et al., 2004) e a capacidade
tamponante (Silva Júnior, 2009) da dieta também podem ser destacados como
fatores intrínsecos na assimilação de lipídios e de outros nutrientes, pois estão
relacionados ao desenvolvimento intestinal das aves e a atividade de sucos e
enzimas digestivas, respectivamente. Por sua vez, o estado do epitélio intestinal,
principalmente quanto à espessura, está atrelado à microbiota bacteriana que
coloniza o TGI (Oetting et al., 2006; Costa et al., 2007).
Sob este contexto, a viabilização de aditivos como os lisofosfolipídios
e os ácidos orgânicos é marco importante na nutrição de aves, abordando a
tendente questão mundial da proibição de antimicrobianos e de anticoccidianos
químicos, iniciada em 2006 pela Comunidade Europeia. Por fim, dietas mais
eficientes originam menores taxas de excreções, atendendo aos movimentos
ambientalistas que visam discutir formas de diminuir a eliminação de poluentes
no ambiente, que podem ser excretados em maior ou menor quantidade
dependendo da formulação. Esse fator contribui para tornar a produção animal
mais sustentável e consciente, preservando os ecossistemas e os mananciais de
água do planeta.
DIETAS PARA FRANGOS DE CORTE CONTENDO DIFERENTES
FONTES LIPÍDICAS SUPLEMENTADAS OU NÃO COM
LISOFOSFOLIPÍDIOS E ÁCIDOS ORGÂNICOS
Em um estudo no Laboratório de Avicultura da FMVZ – USP, foram
realizados dois experimentos com o objetivo de avaliar o efeito do óleo de
soja e do sebo bovino em dietas suplementadas com lisofosfolipídios e ácidos
orgânicos. Em ambos os trabalhos foi utilizado um delineamento inteiramente
casualizado em esquema fatorial 2 × 2 × 2, sendo duas fontes lipídicas
(óleo de soja e sebo bovino) na presença ou ausência de lisofosfolipídios e
276
ácidos orgânicos, com oito repetições e 12 aves por unidade experimental.
Os parâmetros analisados foram: ganho de peso, consumo de ração e conversão
alimentar. Ao término da criação (42 dias de idade) avaliou-se também a
viabilidade das aves e o fator de eficiência produtiva. O primeiro experimento
foi conduzido utilizando-se dietas a base de milho moído e farelo de soja, que
são os ingredientes largamente usados na avicultura brasileira. No segundo
experimento foram utilizadas dietas a base de grão de trigo moído e farelo
de soja, para aumentar o desafio biofísico da digestão de lipídios, pois, o
grão de trigo, possui maiores quantidades de polissacarídeos não-amiláceos
solúveis do que o milho, aumentando assim, a umidade intestinal. Esse tipo de
dieta, com grão de trigo moído na composição, é bastante utilizada em países
localizados no hemisfério norte do planeta, onde cultiva-se cereais de inverno
em função do clima da região.
Experimento 1- Dietas a base de milho e farelo de soja.
Foram utilizados pintos de corte com um dia de idade, machos, da
linhagem Cobb®. O peso médio inicial foi de 46,16g ± 0,61g (P>0,05). Aos 14
dias de idade das aves, não houve interação dos fatores estudados (Tabela 1).
Foi observado efeito de fonte lipídica para o ganho de peso, que foi maior com
a utilização do óleo de soja. O consumo de ração não foi influenciado pelos
tratamentos. Já a conversão alimentar foi melhor com a utilização de óleo de
soja e em rações com a presença de ácidos orgânicos. Nesse período não foi
constatado nenhum efeito resultante da inclusão dos lisofosfolipídios.
277
Tabela 1. Desempenho de frangos de corte alimentados com dietas a base de milho e farelo de soja contendo
diferentes fontes lipídicas suplementadas ou não com lisofosfolipídios e ácidos orgânicos, no período de 1 a
14 e 1 a 21 dias de idade.
LF, lisofosfolipídios; AO, Ácidos Orgânicos. 2OS, óleo de soja; SB, sebo bovino; com, presença de
lisofosfolipídios; sem, ausência de lisofosfolipídios; +, presença de ácidos orgânicos; -, ausência
de ácidos orgânicos. 3GPM, ganho de peso médio (g); CRM, consumo de ração médio (g); CA,
conversão alimentar. 4EPM, erro padrão da média.
1
278
Aos 21 dias de idade, o ganho de peso e o consumo de ração foram
maiores com a inclusão de óleo de soja. Houve interação na conversão alimentar
entre as fontes lipídicas e a inclusão de lisofosfolipídios (Figura 1), bem como
também foi observada interação das fontes lipídicas com os ácidos orgânicos
(Figura 2). Em ambas as interações pode-se observar que o óleo de soja
apresentou melhor conversão alimentar que o sebo bovino, independente da
inclusão ou não dos aditivos. Já nas dietas contendo sebo bovino, a conversão
alimentar foi melhor com a adição de lisofosfolipídios ou de ácidos orgânicos.
Figura 1. Desdobramento da interação das fontes lipídicas (OS, óleo de soja; SB, sebo bovino)
com a inclusão de lisofosfolipídios (LF) em dietas para frangos de corte aos 21 dias de idade.
Figura 2. Desdobramento da interação das fontes lipídicas (OS, óleo de soja; SB, sebo bovino)
com a inclusão de ácidos orgânicos (AO) em dietas para frangos de corte com 21 dias de idade.
279
Tabela 2. Desempenho de frangos de corte alimentados com dietas a base de milho e farelo de soja contendo
42 dias de idade.
LF, lisofosfolipídios; AO, ácidos orgânicos. 2OS, óleo de soja; SB, sebo bovino; com, presença
de lisofosfolipídios; sem, ausência de lisofosfolipídios; +, presença de ácidos orgânicos; -,
ausência de ácidos orgânicos. 3GPM, ganho de peso médio (g); CRM, consumo de ração médio
(g); CA, conversão alimentar; VIAB, viabilidade (%), FEP, fator de eficiência produtiva (((GPM
diário*VIAB)/CA)/10). 4Teste não-paramétrico de Kruskal-Wallis. 5EPM, erro padrão da média.
1
280
No período total de criação (1 a 42 dias), as aves alimentadas com
óleo de soja mantiveram o maior ganho de peso em relação ao sebo bovino,
conforme foi observado nas fases iniciais (Tabela 2). Adicionalmente, nesse
período, verifica-se que o óleo de soja também melhorou a conversão alimentar.
A inclusão de lisofosfolipídios proporcionou às aves maior ganho de peso,
e os ácidos orgânicos, em contrapartida, melhoraram a conversão alimentar.
No entanto, observa-se que esses efeitos ocorreram de forma isolada, não
havendo interação entre os fatores avaliados. O consumo de ração, a viabilidade
e o fator de eficiência produtiva não foram significativamente alterados pelos
tratamentos.
Experimento 2- Dietas a base de trigo e farelo de soja.
No segundo experimento, o milho foi totalmente substituído pelo
trigo na formulação, com o intuito de avaliar os mesmos tratamentos numa
condição intestinal mais adversa. Isso porque foi claramente demonstrado por
Dänicke et al. (1997a; 2000) que a hidrólise de polissacarídeos não-amiláceos
solúveis da dieta, como por exemplo as pentosanas, interagem diretamente
com a fonte lipídica, que pode ser melhor ou pior aproveitada dependendo de
sua qualidade (grau de saturação). Já foi relatado em dietas a base de trigo,
que o sebo bovino e o óleo de canola interagem com o uso de carboidrase
sobre a digestibilidade de gordura, gerando mais uma evidencia do efeito que
os polissacarídeos não-amiláceos solúveis do trigo podem exercer nas fontes
lipídicas dietéticas (Meng et al., 2004). Portanto, este trabalho teve a finalidade
de avaliar em dietas a base de trigo a eficiência de fontes lipídicas em função
do grau de saturação (óleo de soja e sebo bovino), e seus efeitos e interações
com lisofosfolipídios e ácidos orgânicos.
Os pintos de corte, machos, da linhagem Cobb®, foram alojados com
um dia de idade, apresentando peso médio inicial de 44,72g ± 0,44g (P>0,05).
Refutando parcialmente a hipótese elaborada, não houve interação entre as
fontes lipídicas e os aditivos, contudo, observou-se resultados decorrentes
do efeito isolado (principal) dos fatores. Aos 14 e 21 dias, apenas as fontes
lipídicas alteraram o desempenho, em que os frangos alimentados com óleo de
soja apresentaram maior ganho de peso, maior consumo de ração e melhora na
conversão alimentar (Tabela 3).
Aos 42 dias de idade, os frangos alimentados com óleo de soja
apresentaram maior ganho de peso e melhor conversão alimentar (Tabela
4). O consumo de ração não sofreu interferência das dietas. Tais resultados
demonstram a superioridade do óleo de soja em relação ao sebo bovino, que
não apresentou nenhum incremento nos resultados com a inclusão de aditivo(s).
Os ácidos orgânicos beneficiaram o ganho de peso das aves, que foi 1,89% maior
em relação às aves que consumiram ração sem ácidos orgânicos. A viabilidade
281
e o fator de eficiência produtiva não sofreram variações significativas.
Tabela 3. Desempenho de frangos de corte alimentados com dietas a base de trigo e farelo de soja contendo
diferentes fontes lipídicas suplementadas ou não com lisofosfolipídios e ácidos orgânicos, no período de 1 a 14
e 1 a 21 dias de idade.
LF, lisofosfolipídios; AO, ácidos orgânicos. 2OS, óleo de soja; SB, sebo bovino; com, presença de
lisofosfolipídios; sem, ausência de lisofosfolipídios; +, presença de ácidos orgânicos; -, ausência
de ácidos orgânicos. 3GPM, ganho de peso médio (g); CRM, consumo de ração médio (g); CA,
conversão alimentar. 4EPM, erro padrão da média.
1
282
A inclusão de óleos e gorduras em dietas para frangos de corte é
de suma importância para uma nutrição adequada, incidindo fortemente no
desempenho das aves. Neste trabalho, confirma-se o efeito superior do óleo
de soja em comparação ao sebo bovino, deixando nítido que a qualidade da
fonte lipídica a ser empregada é um fator que deve ser levado em consideração.
Todavia, não foi possível demonstrar que os aditivos melhoradores de
desempenho, estudados no presente trabalho, interagem com as fontes lipídicas,
com ressalva para os dados de conversão alimentar aos 21 dias em dietas a base
de milho e farelo de soja, nas quais a inclusão de lisofosfolipídios ou de ácidos
orgânicos proporcionam melhora nas dietas contendo sebo bovino.
283
Tabela 4. Desempenho de frangos de corte alimentados com dietas a base de trigo e farelo de soja contendo
42 dias de idade.
LF, lisofosfolipídios; AO, ácidos orgânicos. 2OS, óleo de soja; SB, sebo bovino; com, presença
de lisofosfolipídios; sem, ausência de lisofosfolipídios; +, presença de ácidos orgânicos; -,
ausência de ácidos orgânicos. 3GPM, ganho de peso médio (g); CRM, consumo de ração médio
(g); CA, conversão alimentar; VIAB, viabilidade (%), FEP, fator de eficiência produtiva (((GPM
diário*VIAB)/CA)/10). 4Teste não-paramétrico de Kruskal-Wallis. 5EPM, erro padrão da média.
1
284
Conclui-se que os ácidos orgânicos aumentam o ganho de peso de
frangos alimentados com dietas contendo trigo em sua composição. Já em
dietas a base de milho, os ácidos orgânicos melhoram a conversão alimentar,
ao passo que os lisofosfolipídios aumentam o ganho de peso. Tais resultados
esclarecem que, apesar de não haver fortes interações com as fontes lipídicas,
os ácidos orgânicos e os lisofosfolipídios representam uma alternativa para
melhorar o desempenho das aves.
As pesquisas que investigam associações de aditivos, apesar de ainda
serem escassas, possuem alto potencial de aplicabilidade. Apesar de não ter
sido explicitado neste trabalho, existem várias possibilidades de combinação
de aditivos melhoradores de desempenho que podem atuar no equilíbrio e na
saúde intestinal, beneficiando a nutrição e o desenvolvimento avícola. Ainda,
é importante realizar novas pesquisas com o objetivo de melhor elucidar os
efeitos dos lisofosfolipídios, associados ou não a outros aditivos, relacionando,
principalmente, seus efeitos na permeabilidade das membranas e na microbiota
intestinal com o aproveitamento de diferentes fontes lipídicas.
AGRADECIMENTOS
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, FAPESP,
pela concessão de bolsas de estudo e pelo auxílio ao desenvolvimento dos
projetos de pesquisa.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior,
CAPES, pela concessão de bolsas de estudo.
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290
CAPÍTULO XV
DOGMAS E PARADIGMAS NA ANÁLISE DE FIBRA
Alejandro Vargas VELÁSQUEZ1 e Romualdo S. FUKUSHIMA1
Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia da Universidade de São Paulo
1
INTRODUÇÃO
A necessidade de métodos mais sensíveis e precisos para a análise
de fibra tem acompanhado a comunidade cientifica por mais de um século
e meio. Desde 1860, quando foi estabelecida a Estação Experimental de
Agricultura em Weende, na Alemanha, pesquisadores como Henneberg e
Stohman já questionavam a função da fibra contida na parede celular vegetal
e as propriedades nutritivas que esta poderia apresentar. Foi assim como, a
partir da incorporação de uma técnica para análise química de alimentos, nasce
o método de análise proximal, também conhecido como método de Weende,
devido ao lugar aonde foi desenvolvido. A técnica foi proposta inicialmente
pelo químico da Harvard University, Howard Harsford, que costumava ferver
grãos em soluções ácida e alcalina sucessivamente para isolar a fibra. A partir
desta técnica foi desenvolvida toda a análise de alimentos que conhecemos
hoje, e que os divide em cinco componentes básicos: água (umidade), extrato
etéreo (gordura), proteína bruta, fibra bruta e o extrato livre de nitrogênio,
calculado pela diferença.
A principal critica ao método Weende tem sido que, nem a fibra bruta
(FB) nem a fração extrato livre de nitrogénio (ELN) representam entidades
químicas definíveis. Também, as distinções biológicas entre a FB e o ELN não
refletem a realidade, já que em alguns casos a digestibilidade é maior para o
componente fibroso o que se sabe que não é verdade. Adicionalmente, neste
método, a lignina aparece dentro do ELN o que não faz sentido nenhum sendo
que esta fração supõe representar o conteúdo mais digestível. Apesar dos anos
e das inúmeras pesquisas que se têm desenvolvido na área, este conceito ainda
é amplamente utilizado, tendo sofrido algumas modificações menores ao longo
do tempo.
Entre as modificações propostas ao longo da segunda metade do
século passado, as mais significativas foram as de Peter Van Soest, pesquisador
americano da Universidade de Cornell em Ithaca, Nova York. Foi ele, que
em 1963, publicou o primeiro trabalho sugerindo o uso de detergentes para
extração de preparações fibrosas que tivessem baixo conteúdo de nitrogênio.
Após analisar vários detergentes, sua recomendação foi a utilização de lauril
sulfato de sódio em solução ligeiramente alcalina e cetil trimetilamonio
291
brometo em solução ácida. Estas soluções produziam dois tipos de fibra: a
preparada com solução neutra representava basicamente a parede celular sem
ter sofrido degradação, enquanto que o resíduo ácido constituía a fração não
digestível. Van Soest acrescentava ainda que, esta última, a fibra ácida, seria um
melhor substrato para as análises de lignina já que uma porção importante da
hemicelulose teria sido removida pelo tratamento com o detergente. Concluía
sugerindo que dependendo da análise que fosse a ser feita, deveria se empregar
um ou outro tipo de fibra.
FIBRA EM DETERGENTE ÁCIDO
No mesmo ano de 1963, Van Soest publica outro manuscrito no
qual propõe a fibra em detergente ácido (FDA) como substrato ideal para
as análises de lignina. Esta afirmação é baseada no fato que, mesmo sem
ser uma entidade com valor nutricional, este substrato ácido é praticamente
livre de nitrogênio e contem só a celulose e a lignina. Ao utilizar o detergente
ácido, pretendia-se evitar a perda de lignina por solubilização nas soluções
alcalinas, o que comumente ocorre na preparação de fibra bruta. Ao empregar
a solução de detergente ácido para obter uma preparação fibrosa, Van Soest
(1963b), objetivava evitar a contaminação protéica no resíduo, principal crítica
levantada contra o método lignina Klason (LK) (WHITEHEAD; QUICKE,
1964), especialmente quando utilizada para análise em leguminosas pelo alto
teor de proteína nestas espécies (VAN SOEST, 1994).
A lignina contida na FDA é denominada de lignina detergente ácido
(LDA) e recebeu boa aceitação pela comunidade científica devido à facilidade
de se preparar e ao pouco tempo que a análise leva. Os experimentos realizados
pelo grupo de pesquisadores americanos mostrou que o detergente ácido deve
estar numa concentração de 2% para garantir que o resíduo de nitrogênio seja
efetivamente eliminado. Acima desta concentração, o efeito detergente sobre a
quantidade e composição do resíduo nitrogenado é pouco. Estes experimentos
também mostraram que não é necessário determinar a quantidade de extrato
etéreo na FDA já que esta fração não interfere com os valores de fibra obtidos,
nem com as análises posteriores.
As analises realizadas pelo autor em 18 forragens temperadas, de
10 tipos diferentes entre gramíneas e leguminosas, mostraram valores entre
24.8 a 54% e entre 2 a 11.6% para FDA e LDA, respectivamente (Van Soest,
1963b). Os resultados de nosso laboratório, analisando amostras de 19 forragens
tropicais, sendo 12 gramíneas e 7 leguminosas, mostraram uma variação entre
25.5 a 54.9% e entre 3.6 a 12.3% para FDA e LDA, respectivamente (dados
não publicados).
O autor determinou também que o conteúdo de nitrogênio e minerais
na FDA não era constante e que, em forragens, isto poderia estar relacionado
292
à maturidade. Ao calcular que o nitrogênio da parede celular representava
só ao redor de 7% do total de nitrogênio, Van Soest postula que a vantagem
prática de poder determinar a lignina no mesmo resíduo em que se determina o
conteúdo de fibra tira toda a importância dos questionamentos sobre a pureza
da preparação fibrosa. Esta vantagem abre a possibilidade para que a lignina
seja avaliada de forma rotineira nos laboratórios já que permitia a análise de
grande número de amostras de forma rápida e conveniente. Isto foi aceito
pela comunidade cientifica da época e desenvolveram-se inúmeras pesquisas
utilizando a técnica nos 50 anos seguintes. O aporte destas descobertas foi
de inestimável importância para começar a compreender a fibra contida nas
plantas e seu potencial para a alimentação de ruminantes.
Conforme a técnica dos detergentes foi sendo utilizada nas pesquisas
ao redor do mundo, os resultados mostraram que a o nitrogênio residual
contido nas amostras de FDA, ainda interferia sim na determinação da lignina
causando valores ainda artificialmente elevados. Diante deste fato, as pesquisas
se focaram no efeito do método de secagem das amostras sobre a recuperação
de FDA e subsequente determinação da LDA.
As amostras adquiriam uma coloração amarronzada com um
característico cheiro de queimado, o que denominaram como “browning
reaction” e que posteriormente passou a ser conhecida como reação de Maillard.
Foram estudados os métodos de secagem por calor e por ar, o que permitiu
identificar as alterações que as amostras sofriam a distintas temperaturas.
Assim foi possível definir como ponto ideal temperatura não maior que 55°C,
máximo 60°C. Isto devido a que acima desta temperatura ocorrem alterações
nas proteínas da parede celular, complexando-as com a lignina na presença de
agua, e tornando-as indigestíveis. Estufas equipadas com ventilação forçada de
ar arranjam o problema, pois aumenta a velocidade da secagem.
Em 1966, Van Soest publica outro manuscrito no qual finalmente
propõe substituir o método da fibra bruta (Weende) pelo sistema detergente,
baseado nos vários fatos que as pesquisas da época tinham mostrado.
Ele alegava que, o conceito de fibra bruta está baseado na presunção de que o
conteúdo de fibra esta relacionado à qualidade da mesma. Mesmo que isto seja
geralmente verdadeiro, não é estatisticamente preciso (Sullivan, 1964) e por
tanto torna o método insatisfatório.
Os valores relativamente baixos de digestibilidade observados no
ELN eram causados pela lignina contida nesta fração, o que da mesma forma
contribuía para as altas digestibilidades da fração fibrosa, por conter menos
lignina, o que não representava a realidade. Neste manuscrito, Van Soest
analisou a composição da FB e do ELN em vários tipos de alimentos, tanto
forragens quanto concentrados. Estes estudos mostraram que existe um resíduo
não nutritivo (RNN) nos alimentos que pode ser quimicamente definido e não
293
pode ser totalmente digerido. No entanto, são poucos os componentes nos
alimentos que não sofrem algum grau de degradação na passagem pelo trato
digestivo.
No mesmo estudo, o autor declara a existência de duas categorias
de substâncias vegetais: aquelas contidas na parede celular vegetal e aquelas
contidas na porção metabólica das células. Este conceito é de uma importância
nutricional incalculável já que divide a nutrição de ruminantes em dois sistemas
metabólicos diferentes, mas complementares. O primeiro sistema é aquele no
qual são inclusos os carboidratos não fibrosos (CNF) e os açucares simples
enquanto que o segundo sistema trata da digestão dos carboidratos fibrosos
(CF) da parede celular. O segundo sistema é exclusivo dos ruminantes e dos
animais com ceco funcional (equinos, capivaras, etc.) já que os monogástricos
não secretam as enzimas necessárias para degradar a celulose e a hemicelulose.
Desta forma os carboidratos associados a estas fibras serão indigestíveis.
Os ruminantes, por meio da fermentação microbiana no rúmen, conseguem
degradar estes carboidratos fibrosos.
O conteúdo celular contem lipídios, proteínas e aminoácidos,
açúcares, amido e outros carboidratos facilmente digeridos que não precisam
ser fermentados. A disponibilidade destes compostos não é afetada pelo
grau de lignificação do alimento. Já que em algumas espécies de plantas, em
especial leguminosas, o conteúdo celular pode representar até 60% da matéria
seca, e a inclusão da lignina no ELN, como proposto pelo sistema Weende,
não faz sentido nenhum e poderia explicar as inconsistências nos valores de
digestibilidade.
Mesmo para os ruminantes, que contam com fermentação microbiana
no rúmen, os carboidratos da parede celular não são totalmente digestíveis
devido à lignificação, que causa queda na digestibilidade conforme a planta
amadurece. Porém, não todos os componentes da parede celular são lignificados
na mesma extensão. A pectina, por exemplo, é totalmente livre de lignina e por
tanto é altamente solúvel e digestível, mesmo fazendo parte dos componentes
da parede celular.
Os componentes nitrogenados dos alimentos podem ser classificados
em várias categorias. Até 33% do nitrogênio total pode ser não protéico
(Ferguson e Terry, 1954), e 5-10% do N total pode estar complexado com
a lignina na parede celular (Van Soest, 1965), fazendo-o indigestível. Desta
forma, 60-80% do nitrogênio total contido nos alimentos tem potencial para
ser digerido, porém, como já foi mencionado, os processos comercialmente
aplicados a estes materiais para sua conservação (ex. fenação de material ainda
úmido) ou manipulação podem induzir à reação não enzimática de Maillard
o que pode tornar grande parte desta proteína indisponível ao animal. Este
processo é mais acentuado em produtos de origem animal (por exemplo, farinha
294
de carne e ossos) que usualmente são oferecidos como suplementos protéicos
de alta qualidade. O aminoácido essencial mais afetado pelo processamento
a quente dos alimentos é a lisina e por tanto se deve prestar especial atenção
aos seus níveis na dieta de animais, especialmente vacas de leite que tem alta
demanda por este composto. Agora bem, nem sempre o tratamento de alimentos
protéicos com calor tem efeitos negativos. Em algumas situações, o tratamento
com calor pode exercer um efeito benéfico na nutrição de ruminantes ao reduzir
a taxa de deaminação bacteriana no rúmen e a subsequente perda de uréia na
urina.
FIBRA EM DETERGENTE NEUTRO
Em 1967, Van Soest e Wine publicam outro trabalho sobre o uso
de detergentes na análise de fibra e na determinação dos constituintes da
parede celular vegetal. Desta vez, o foco foi a preparação fibrosa obtida
após o tratamento das amostras com detergente neutro e posterior pesagem.
Esta fração contém celulose, hemicelulose e lignina, o que representa os
componentes da parede celular, e foi denominada de fibra em detergente
neutro (FDN). Os autores informaram que os valores de FDN não diferiram
dos obtidos pelo procedimento enzimático geralmente utilizado (Van Soest
e Wine, 1967). Devido ao menor tempo de análise e a simplicidade do
procedimento, propuseram o uso rotineiro da FDN para determinar o conteúdo
de fibra em amostras de alimentos. Quando utilizada em conjunto com a FDA a
metodologia permite calcular os três componentes principais da parede celular
de forma individual.
Também em 1967, Van Soest publicou outro estudo que reúne as
duas preparações fibrosas detergentes no intuito de desenvolver um sistema
para análise de alimentos e demostrar sua aplicação para as forragens. E ele
descreveu extensamente que existe alta correlação entre os teores de celulose
e hemicelulose com as taxas de lignificação. A hemicelulose aparenta ter uma
relação mais forte com a lignina por meio das ligações químicas com xylose
e em menor medida com arabinose. O autor chama então a atenção sobre a
importância da hemicelulose, devido às variações que apresenta tanto de suas
quantidades quanto de sua composição dentro da mesma espécie. Desta forma,
destaca a influencia da hemicelulose sobre o valor nutricional das forragens.
Em 1973, Van Soest publica um novo trabalho sobre a uniformidade
e o valor nutricional da celulose. O autor declara que a qualidade de toda a
celulose não é igual. A combinação dela com os outros componentes da
parede celular como a lignina, cutina, hemicelulose e sílica, causam variações
na disponibilidade da celulose ao modificar suas características intrínsecas.
Mesmo a celulose sendo um polímero formado exclusivamente por moléculas
de glicose unidas por ligações β-1, 4, sua digestibilidade varia de 0-100% de
295
acordo com a maturidade da planta (Van Soest, 1973). O autor observa como
a celulose das leguminosas é fermentada mais rapidamente do que a celulose
das gramíneas. Portanto, os processos que apresentam taxas de passagem
mais rápidas afetam em maior medida a digestibilidade de gramíneas quando
comparada com a de leguminosas. Nas gramíneas, a taxa de digestão parece
estar relacionada com a relação lignina:celulose. O certo é que a lignificação
diminui a digestibilidade da celulose. Assim, para atender propósitos
nutricionais práticos a celulose não deve ser considerada como uma substância
única já que apresenta grandes variações entre plantas e dentro da mesma.
LIGNINA
A lignina é um polímero fenólico resistente à hidrólise química e enzimática
no rúmen. Sua principal função é a de suporte e sustentação da planta.
Ela age como substância cimentante dos polissacarídeos da parede celular,
porém, também confere resistência mecânica e proteção contra agentes
patógenos externos, tanto química quanto fisicamente (HIGUCHI, 1980).
Depois da celulose, a lignina é o polímero orgânico mais abundante
no planeta e por isto têm recebido especial interesse de grupos de pesquisa
ao redor do mundo. Para atender a sua função de proteção contra ataques
bacterianos, especialmente durante a fase de crescimento da planta, a molécula
de lignina associa-se estreitamente com os carboidratos da parede celular
formando um revestimento protetor sobre a estrutura de celulose-hemicelulose
na célula vegetal (NUNES, 1998).
Não apenas o teor de lignina aumenta com a maturidade, é possível
que a lignina presente nas folhas seja diferente daquela presente no caule das
plantas (SAVIOLI; FUKUSHIMA, 2000). Também existem indícios de que
ocorrem modificações estruturais na molécula de lignina ao longo dos estádios
de maturidade (FUKUSHIMA; DEHORITY, 2000). Tais eventos poderiam
explicar as diferenças na digestibilidade entre as frações da planta bem como a
influência do estádio de maturidade.
As metodologias disponíveis para quantificar o teor de lignina
em plantas forrageiras geralmente se dividem em dois grupos segundo sua
natureza: os métodos gravimétricos e os métodos não gravimétricos. No
grupo dos métodos gravimétricos está representado pelos procedimentos:
lignina detergente ácido (LDA) preconizado por Van Soest (1963b), lignina
permanganato de potássio (LPer) descrito por Van Soest e Wine (1968), e o
método lignina Klason (LK) (THEANDER; WESTERLUND, 1986). Porém,
estes métodos de natureza gravimétrica nem sempre refletem o real valor da
lignina (FUKUSHIMA; HATFIELD, 2004).
A determinação do valor real de lignina pode ser útil para estimar a
extensão da digestão da fibra (BARTON; AKIN, 1977). Van Soest (1963b)
296
utilizou a solução de detergente ácido para obter a FDA, preparação ligninocelulósica isenta de proteína, com o objetivo de tratá-la com ácido sulfúrico 72%
e hidrolisar os componentes da parede celular exceto a lignina. Denominou
este método como lignina detergente ácido (LDA).
O método LDA frequentemente subestima os teores de lignina devido
à solubilização de até 50% dela na solução de detergente ácido (KONDO;
MIZUNO; KATO, 1987), ou então na solução de ácido sulfúrico 72%
(HATFIELD; JUNG; RALPH et al., 1994). Esta constatação é observada
especialmente em gramíneas (LOWRY; CONLAN; SCHLINK et al., 1994).
O método LK foi desenvolvido para ser utilizado na determinação
do teor de lignina em madeiras. Este método utiliza a preparação fibrosa fibra
dietética ou parede celular bruta como substrato a ser hidrolisado com ácido
sulfúrico 72%. A fibra dietética é obtida segundo Theander e Westerlund
(1986), após o tratamento sucessivo das amostras com as enzimas amilase e
amilo-glicosidase em tampão fosfato e finalmente com álcool etílico 80%.
Tanto o método LDA como o LK tem produzido resultados
conflitantes para as mesmas amostras de plantas forrageiras, apesar de ambos
se basearem no mesmo princípio da hidrólise ácida dos componentes da parede
celular (HATFIELD; JUNG; RALPH et al., 1994). Além da perda de parte
da lignina, os resultados destes métodos podem sofrer alterações em função
de contaminantes insolúveis (FUKUSHIMA, 1989) e, portanto, não refletir a
quantidade real do polímero presente nas amostras.
A parede celular vegetal contém proteínas, geralmente chamada de
extensinas, que tem função estrutural dentro da matriz da parede celular e
tem sido sugerido que podem estar enlaçadas à lignina (WHITMORE, 1982).
As extensinas são compostos ricos em hidroxiprolina, mas também apresentam
elevado conteúdo de alanina, serina e treonina (DARVILL; MCNEIL;
DARVILL et al., 1980). Esta composição característica de aminoácidos e
a impossibilidade de extrair grande parte da proteína das paredes celulares,
sob condições não degradáveis, indicam que esta proteína é um componente
primário na estrutura da parede celular vegetal (ESCOLA SENAI, 1988).
A parede celular de madeiras, e consequentemente sua lignina,
é livre de proteínas (ESCOLA SENAI, 1988), porém, este não é o caso da
parede celular de plantas forrageiras, especialmente de leguminosas que
apresentam altos teores de proteína, o que representa um sério obstáculo ao
método LK (VAN SOEST, 1994). Os autores (VAN SOEST; WINE, 1967;
YOUNG; LAI, 1971) apontaram que a principal limitação ao uso do método
LK em plantas forrageiras era a inclusão de proteínas no resíduo insolúvel.
Algumas alternativas para contornar o problema foram propostas como, por
exemplo, tratamento da amostra com enzimas proteolíticas que ajudassem
a remover o material protéico (ARMITAGE; ASHWORTH; FERGUSON,
297
1948; SULLIVAN, 1959) ou mensuração do conteúdo protéico no resíduo para
calcular as devidas correções (THOMAS; ARMSTRONG, 1949). Entretanto,
a primeira alternativa não demostrou ser eficiente e a segunda pressupõe mais
trabalho e tempo para as análises.
Pelo apresentado anteriormente, a recomendação padrão para as
análises de lignina que utilizam estas metodologias é quantificar proteína nos
resíduos de LDA e LK (HATFIELD; JUNG; RALPH et al., 1994). Também
é aconselhável que se quantifique teor de cinzas nestes resíduos (JUNG;
MERTENS; PAYNE, 1997; JUNG; VAREL; WEIMER et al., 1999). Udén,
Robinson e Wiseman (2005), reportaram que a presença de material mineral na
LDA poderia ser explicada pelo fato de que a sílica é parcialmente solubilizada
pela solução de detergente neutro, mas é quantitativamente recuperada na
solução de detergente ácido e pode contribuir aumentando os teores de LDA.
Outro possível contaminante nos resíduos de LDA e LK é a cutina
(VAN SOEST, 1994; FUKUSHIMA, 1989). A cutina é composta por ésteres
hidroxilados de ácidos graxos e álcoois de cadeia longa e permanece no
resíduo de FDA. A cutina pode ser determinada tratando sequencialmente a
FDA com ácido sulfúrico a 72% e depois com solução de permanganato de
potássio (VANSOEST; WINE, 1968; VAN SOEST, 1994).
A lignina detergente ácido (LDA) é a metodologia mais empregada
atualmente no mundo nas áreas de Agronomia e Ciência Animal. Muito
embora, vários estudos (FUKUSHIMA; SAVIOLI, 2001; FUKUSHIMA;
HATFIELD, 2004; HATFIELD; FUKUSHIMA, 2005) tenham reportado que
os valores obtidos por meio do emprego dela são inferiores e apresentam maior
variabilidade do que os valores obtidos por metodologias espectrofotométricas
mais recentemente desenvolvidas. Mudanças nos hábitos são normalmente
lentas, particularmente na comunidade científica.
O método lignina brometo de acetila foi inicialmente proposto
por Johnson e Moore (1961), para ser usado em madeiras e posteriormente
modificado por Morrison (1972) para seu uso em forragens. Este procedimento
resulta na formação de derivados de acetil com grupos OH não substituídos
dentro do polímero de lignina, e a substituição dos grupos OH nos carbono-α
pelo brometo, desta forma, liberando a molécula de lignina solúvel em ácido
acético (Figura 1).
298
Figura 1 - Estrutura da lignina natural e sua forma acetilada após o tratamento com solução de brometo de
acetila a 25%.
Fonte: Adaptado de: (Hatfield e Fukushima, 2005)
O método é baseado na absorção da radiação ultravioleta pelo complexo
de brometo acetil-lignina em valores de 280 nm e várias modificações têm sido
sugeridas desde que foi proposto. Este método espectroscópico foi proposto
como alternativa aos métodos disponíveis na época. Entretanto, o método
carecia de um padrão de referência confiável para desenvolver as curvas de
calibração, com as quais seriam comparadas as leituras de absorbância. Isto
representava um sério entrave, pois todo método espectrofotométrico pressupõe
a existência de um padrão (FENGEL; WEGENER, 1984). Diversos materiais
já foram empregados como padrões por diversos autores: Indulina (BACON;
CHESSON; GORDON, 1981), lignina “kraft” (BRILLOUET; RIOCHET,
1983), guaiacol (SHARMA; BRILLOVET; 1986), ácido ferúlico (AL-ANI
e SMITH, 1988), lignina nativa (FUKUSHIMA; DEHORITY; LOERCH,
1991) e lignina brometo de acetila (FUKUSHIMA; DEHORITY, 2000), entre
outros. A necessidade de uma curva de calibração impediu a adoção rotineira
deste método (FUKUSHIMA; DEHORITY, 2000) o que levou Fukushima e
Hatfield (2001, 2004) a proporem como padrão a lignina extraída com dioxano.
Os autores demonstraram que a lignina extraída com solução ácida de dioxano
continha teores menores de contaminantes, especialmente carboidratos
e proteínas. O uso desta lignina como padrão de referência nas leituras
espectrofotométricas resultou em concentrações de lignina mais consistentes
para as plantas estudadas. Apesar do processo funcionar satisfatoriamente,
este requer que a lignina seja extraída de cada amostra para a construção das
curvas de calibração o que representava uma desvantagem pelo tempo e custo,
limitando o uso da metodologia. Mais recentemente, procurando contornar
esta desvantagem, os autores (FUKUSHIMA; KERLEY, 2011) propuseram
uma equação de regressão, obtida a partir das curvas de calibração de várias
plantas, que pode ser utilizada para determinar o conteúdo de lignina em
qualquer espécie vegetal independentemente da sua origem botânica.
299
Os estudos de Ramos, Fukushima e Kerley et al. (2012), utilizando
o método LBA, mostraram que as curvas entre a lignina e a digestibilidade
são exatamente iguais para gramíneas e para leguminosas; e como a diferença
na composição da lignina entre estes dois gêneros vegetais está amplamente
reportada, a semelhança das curvas derruba a teoria de inibição diferenciada
pela composição do polímero de lignina.
Este método vem despertando o interesse de pesquisadores durante as
últimas duas décadas e os estudos têm sido dirigidos a colher informações que
validem e padronizem os resultados e permitam que o uso do método torne-se
comum nos laboratórios ao redor do mundo.
Outros procedimentos analíticos já foram utilizados para tentar
melhor quantificar o teor de lignina em plantas forrageiras. Por exemplo,
(IIYAMA; LAM; STONE, 1990; BILLA; TOLLIER; MONTIES, 1996)
tentaram quantificar ácidos e aldeídos fenólicos individuais após oxidação
alcalina com nitrobenzeno, mas este procedimento só estima parcialmente os
monômeros e exige correções matemáticas para o total de fenóis que compõem
a lignina (IIYAMA; WALLIS, 1989). Ao oxidarem a molécula de lignina
com nitrobenzeno, Fukushima e Hatfield (2001), não obtiveram a totalidade
da lignina medida através da somatória dos seus componentes principais.
Lu e Ralph (1997, 1998), também não conseguiram hidrolisar a totalidade dos
blocos consecutivos da lignina ao empregar o procedimento de clivagem com
brometo de acetila.
Outra técnica empregada é a de ressonância magnética nuclear, um
instrumento analítico de alto valor já que fornece informações detalhadas
e específicas sobre os componentes moleculares da lignina e possíveis
substâncias contaminantes da mesma (RALPH; HATFIELD; GRABBER,
1998; FUKUSHIMA; HATFIELD, 2003). Entretanto, esta técnica é de caráter
qualitativo e não permite fazer avaliações quantitativas.
O grande obstáculo para avaliar a acurácia dos métodos analíticos
é a falta de um material de referência com o qual o resultado de um
determinado método possa ser comparado, o que exige o emprego de meios
auxiliares. Possivelmente as melhores ferramentas coadjuvantes para auxiliar
na determinação de um método analítico adequado, sejam os ensaios de
digestibilidade (in vitro, in vivo ou in situ) através da correlação estatística
(regressão) com os teores de lignina, medida pelos métodos analíticos a avaliar.
Nossos estudos tem utilizado o procedimento de digestibilidade in vitro, devido
ao elevado numero de amostras, facilidade de execução e grande fidelidade
para expressar os fenômenos observados em estudos de digestibilidade in vivo
(REINHART; SUNVOLD, 1996)
300
“CORNELL NET CARBOHYDRATE & PROTEIN SYSTEM”
Devido à incapacidade do sistema detergente para reconhecer as
diversas frações de carboidratos, com diferentes solubilidades e características
de degradação distintas, foi proposto o “Cornell Net Carbohydrate & Protein
System” (CNCPS) (FOX; SNIFFEN; O’CONNOR et al., 1992; RUSSELL;
O’CONNOR; FOX et al., 1992; SNIFFEN; O’CONNOR; VAN SOEST et al.,
1992). Este sistema utiliza equações para estimar a digestão e passagem das
diversas frações de carboidratos e proteína considerando a dinâmica ruminal.
As equações do CNCPS dividem o ecossistema ruminal em microrganismos
que fermentam carboidratos estruturais (aqueles contidos na parede celular)
e em microrganismos que fermentam carboidratos não estruturais (amido,
pectina, açúcares, etc.). A concentração destes carboidratos afetará diretamente
a produção de proteína microbiana (RUSSELL; OCONNOR; FOX et al., 1992).
No nível dois do CNCPS, os carboidratos totais são fracionados em estruturais
e não estruturais, e o conteúdo é calculado a partir de dados de FDN, corrigidos
para teores de cinzas e proteína (FOX; SNIFFEN; O’CONNOR et al., 1992).
O fracionamento de carboidratos e proteínas é uma das melhores ferramentas
para maximizar a eficiência microbiana, já que as fontes de carboidratos
aportam energia e esqueletos carbônicos para os microrganismos ruminais,
enquanto a proteína é fonte de nitrogênio (COELHO DA SILVA; LEÃO,
1979). Segundo Nocek, Russell e Fallon et al. (1988), a taxa de digestão do
alimento no rúmen e, particularmente, o sincronismo entre a taxa de digestão
das proteínas e dos carboidratos pode ter importante efeito sobre os produtos
finais da fermentação e, consequentemente, sobre a produção animal. Portanto,
é de crucial importância a correta avaliação das frações de carboidratos e
detalhada caraterização deles.
Para estimar o conteúdo de carboidratos totais (CHO) utiliza-se a
fórmula:
CHO (MS%) = 100 – [PB (MS%) + EE (MS%) + MM (MS%) + Lig (MS%)]
(Fukushima – informação pessoal)
E dentro dos carboidratos totais, Sniffen e O`Connor et al. (1992)
propuseram quatro frações de carboidratos com base na taxa de degradação
ruminal e na disponibilidade dos nutrientes de cada fração. As frações, com
base no teor de CHO, são: A, B1, B2 e C.
A fração A, é composta principalmente pelos carboidratos solúveis e
é rapidamente degradada no rúmen.
A (CHO%) = [100 – amido (CNE%)] x [100 – B2 – C] / 100
301
O conteúdo de amido calcula-se em base nos carboidratos nãoestruturais (CNE), que são solúveis em solução de detergente neutro, e
constituem principalmente as frações A e B1.
CNE (MS%) = 100 – [PB (MS%) + FDNcp (MS%) + EE (MS%) + MM
(MS%)]
A fração B1 apresenta taxa de degradação maior que a sua taxa de
passagem, e é composta por amido e pectina.
B1 (CHO%) = amido (CNE%) x [100 – B2 – C] / 100
A fração B2 está ligada à parede celular vegetal e apresenta
disponibilidade ruminal lenta, e portanto sua extensão e degradação pode ser
afetada pela taxa de passagem. É composta pelos carboidratos estruturais da
parede celular.
B2 (CHO%) = 100 x [FDNcp (MS%) – PBFDN (PB%) x 0,01 x PB (MS%) –
FDNcp (MS%) x 0,01 x lignina (FDNcp%) x 2,4] / CHO (MS%)
A fração C é composta pela lignina e outros componentes indisponíveis
da parede celular.
C (CHO%) = 100 x [FDNcp (MS%) x 0,01 x lignina (FDNcp%) x 2,4] / CHO
(MS%)
Tanto a equação B2 como a equação C do CNCPS, expressa o
conteúdo de lignina com base na FDN livre de cinzas e proteína (FDNcp), e
este valor é multiplicado por um fator de correção de 2,4, originado a partir de
um estudo de Chandler e Jewell et al. (1980). Neste estudo, foram fermentados
alguns materiais lignocelulósicos (incluindo fezes de animais herbívoros) por
90 ou 120 dias, e após este longo período de incubação, observaram que o teor
de carboidratos recalcitrantes à degradação foi de, na média, 2,4 vezes o teor
de lignina.
Queiroz e Fukushima et al. (2008), questionaram a inclusão da pectina
e dos demais carboidratos solúveis da parede celular na fração B1 do CNCPS.
Estes autores sugeriram que estes carboidratos, também denominados de fibra
solúvel (FS), fossem alocados para uma fração exclusiva. Portanto, a fração B1
seria composta exclusivamente pelo amido.
B1 (CHO%) = amido (MS%) / CHO
302
A sugestão da criação de uma nova equação para alojar a pectina e os
demais oligossacarídeos solúveis na solução de detergente neutro, tais como
β-glucanos, fructosanas, gomas, etc., origina uma equação que emprega os
resultados dos métodos para determinar o teor de fibra.
B2 (CHO%) = (PCcp – FDNcp) / CHO
Neste mesmo trabalho, também propuseram uma equação simplificada
da equação C do CNCPS, na qual o conteúdo de lignina é expresso com base
na matéria seca, ao invés de FDN livre de cinzas e proteína (FDNcp), com os
mesmos resultados.
C (CHO%) = 100 x [lignina (MS%) x 2,4] / CHO (MS%)
Como no CNCPS original a fração B2 é a dos carboidratos da parede
celular, lentamente digestíveis, sustenta-se a seguinte proposta para estes
carboidratos.
B3 (CHO%) = 1000 x [PCcp – FS – lignina (MS) x 2,4] / CHO (MS)
(Fukushima, informação pessoal).
As três equações propostas pelos autores supracitados são menos
laboriosas do que suas contrapartes do CNCPS, e a preparação fibrosa FDN é
usada para se estimar o teor de FS. Uma questão que pode ser suscitada é, “qual
é a relação entre as equações de Cornell que estimam os carboidratos com o
teor de lignina?”. A implicação reside no fato das equações B3 e C terem a
lignina como um dos seus elementos. Claramente os erros analíticos relevantes
aos métodos tradicionais vão impactar substancialmente os resultados das
estimativas de carboidratos e consequentemente afetar negativamente as
estimativas de valor nutricional dos alimentos e a produção microbiana advinda
da fermentação destes alimentos. Se esta premissa for verdadeira, então podese inferir que um método analítico para lignina com maior poder de acurácia e
precisão (no presente caso, a sugestão da LBA) poderá resultar em maior força
nas estimativas do valor nutritivo e produção microbiana.
Outro aspecto igualmente importante e que se alinha ao argumento
acima, é a equação dos CHO totais proposta pelos pesquisadores de Cornell:
CHO (MS%) = 100 – [PB (MS%) + EE (MS%) + MM (MS%)
Claramente esta equação falha ao excluir a lignina. Ou então, ela
está subentendida como pertencente à fração dos CHO totais, o que origina
303
uma distorção ainda maior. Devido ao fato da lignina ser um componente
numericamente expressivo, as consequências são assustadoras: todas as
estimativas das frações de carboidratos, seja pelo CNCPS ou qualquer outro
sistema que no passado utilizaram os CHO totais como indexador, estão
enviesados.
RESULTADOS RECENTES
Um estudo recente realizado por Velásquez, (2012), utilizou
5 espécies forrageiras: Brachiaria brizantha cv. Marandú, Brachiaria
brizantha cv. Xaraés (MG-5), Panicum maximum cv. Mombaça, Pennisetum
purpureum cv. Cameroon e Pennisetum purpureum cv. Napier. As plantas foram
colhidas em sete estádios de maturação, em intervalos de 15 dias entre cortes,
sendo: pré-florescimento 1 (35 dias), pré-florescimento 2 (50 dias), início
de florescimento (65 dias), florescimento total (80 dias), pós-florescimento
1 (95 dias), pós-florescimento 2 (110 dias) e pós-florescimento 3 (125 dias).
A PC foi determinada segundo o protocolo proposto por (Fukushima
e Hatfield, 2001), o qual utiliza solventes orgânicos, que por meio de um
aparelho de Soxhlet fazem a lavagem das amostras para retirar o conteúdo
celular e manter a parede celular intacta. As determinações de FDN e FDA
realizaram-se segundo (VAN SOEST; ROBERTSON; LEWIS, 1991) num
determinador de fibra TE-149 (TECNAL, São Paulo, Brasil). Nas amostras
vegetais e nas FDN e PC, o conteúdo de cinzas (minerais) foi determinado
por combustão em forno mufla (MARCONI, São Paulo, Brasil) a 450°C, e a
proteína bruta (N x 6,25) foi medida utilizando um destilador de nitrogênio
TE 036/1 (TECNAL, São Paulo, Brasil). Os teores de lignina permanganato
de potássio foram determinados segundo (VANSOEST; WINE, 1968), e a
determinação de lignina Klason foi realizada de acordo com (HATFIELD;
JUNG; RALPH, et al., 1994). A quantificação de lignina brometo de acetila
seguiu a técnica descrita por Fukushima e Kerley (2011), onde o padrão de
referência foi representado por uma equação de regressão derivada da média
de coeficientes de extinção de 17 amostras purificadas de lignina, oriundas de
diversas plantas, variando de madeiras a gramíneas, passando por leguminosas,
e incluindo-se 3 amostras de ligninas comerciais.
O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado,
com duas repetições para todas as análises. A análise de variância e as
correlações entre os teores de lignina e a digestibilidade in vitro da matéria seca
foram obtidos utilizando o PROC GLM e o PROC CORR, respectivamente,
do software estatístico SAS (SAS, 2009), versão 9.1. As comparações entre as
médias dos tratamentos foram realizadas pelo teste de Tukey, ao nível de 5%
de probabilidade. Devido à existência de interação entre o método analítico
versus espécie e versus corte decidiu-se comparar as metodologias entre
304
elas dentro de cada espécie, o que tinha maior relevância frente ao principal
objetivo deste estudo.
Cerca de 80% da MS foi composta por parede celular (PC). Portanto,
é previsível que o aumento no teor de MS seja acompanhado por um aumento
nos valores de PC. É de se esperar também, que os rendimentos de PC
aumentem conforme avança o estádio de maturidade das plantas (SAVIOLI;
FUKUSHIMA, 2000). Os valores observados estão próximos aos reportados
por (SAVIOLI; FUKUSHIMA; LIMA et al., 2000) que observaram teores de
PC entre 68% a 79%, no caule e nas folhas de diferentes gramíneas, em dois
estádios de maturidade.
Composição bromatológica média de 5 espécies de gramíneas
tropicais em 7 estádios de maturidade
matéria seca; 2parede celular; 3fibra em detergente neutro; 4fibra em detergente ácido; 5fibra
solúvel 105°C; 6celulose; 7hemicelulose; 8fibra em detergente neutro corrigida para cinzas e
proteína; 9parede celular corrigida para cinzas e proteína; 10digestibilidade in vitro da matéria
seca.
1
Considerando que a preparação fibrosa PC preserva a totalidade dos
componentes da parede celular enquanto que a solução de detergente neutro,
utilizada para obter a FDN, solubiliza e remove substâncias pécticas e outros
oligossacarídeos (como os β-glucanos, fructosanas, gomas, etc.), pode-se
prever que os valores de PC sejam maiores que os valores registrados para
os teores de FDN. Os valores observados na tabela 1 sustentam as afirmações
de vários autores que reportaram perda da pectina e outros componentes da
parede celular na solução de detergente neutro. A análise estatística realizada
sobre estes dados mostrou que houve diferença significativa entre os valores
de FDN e PC em todos os estádios de maturidade. As correções de cinzas e
proteína nas preparações fibrosas FDN e PC são feitas simplesmente pelo fato
de cinzas e proteína não serem consideradas fibras, no sentido dietético, muito
embora a proteína tenha papel estrutural dentro da parede celular.
Bacha (2006) e Queiroz, Fukushima e Gomide, (2008), substituíram
305
a fração FDNcp pela preparação PCcp nas equações de Cornell (CNCPS)
que estimam as frações de carboidratos dos alimentos e verificaram que esta
substituição é possível. Uma importante conclusão destes trabalhos foi a
possibilidade de se estimar a fração carboidrato solúvel na solução de detergente
neutro, a fibra solúvel (FS) que inclui a pectina, β-glucanos, fructosanas, gomas,
etc., usando a relação FS = PCcp – FDNcp. O procedimento PC proposto por
Fukushima e Hatfield (2001) mantém íntegra esta fração na matriz da parede
celular.
Da mesma forma, como a solução de detergente ácido remove a
hemicelulose, é de esperar que os valores de FDA sejam inferiores aos valores
de FDN e PC. A diferença observada entre FDN e FDA deve-se em maior parte
à solubilização da hemicelulose, constituinte este que não está presente na
fração FDA, mas sim na FDN (VANSOEST; ROBERTSON; LEWIS, 1991).
Estas observações foram constatadas nas análises do presente estudo, onde o
rendimento de PC foi superior aos valores obtidos para fibra em detergente
neutro (FDN) e fibra em detergente ácido (FDA) (Tabela 1). Os teores de FDN
e FDA observados correspondem com as observações de Malafaia, Valadares
Filho e Vieira et al., (1998), as de Ribeiro, Pereira e Valadares Filho (2001) e
as de Bacha (2006) que observou valores entre 58,9% a 80,6% para a FDN e
31% a 56% para a FDA, em diferentes gramíneas tropicais em dois estádios de
maturação.
Nas equações da Cornell Net Carbohydrate and Protein System, as
frações FDN são inseridas livres de cinzas e proteína motivo pelo qual o mesmo
procedimento foi adotado para PC neste estudo. Aderindo a este preceito,
determinou-se o teor de cinzas e proteína na FDN e na PC, sendo possível
calcular a fibra em detergente neutro livre de cinzas e proteína (FDNcp) e
a parede celular livre de cinzas e proteína (PCcp) Ao subtrair estes valores
de FDNcp e PCcp dos seus respectivos valores de FDN e PC, constatou-se
que a concentração destes compostos orgânicos, em gramíneas, é pequena.
No caso das gramíneas, a correção para cinzas e proteína parece não ser muito
importante pelas quantidades relativamente pequenas presentes nas amostras
de FDN e PC, porém em amostras de leguminosas, que são ricas em proteínas
(UDÉN, 2006), correções são necessarias. Neste sentido, devido ao fato da
proteína ser considerado um contaminante na fração fibrosa, Goering, Smith
e Van Soest, (1973), propuseram o uso de sulfito de sódio com o intuito de
remover a proteína da parede celular.
No estudo de Velásquez (2012) anteriormente citado, o método
LDA reportou os menores valores de lignina entre todas as espécies em todos
os estádios de maturidade. Os valores de LBA foram os mais altos entre os
métodos comparados, e apresentaram diferencia significativa em todas as
espécies para todos os estádios de maturidade (Figura 1).
306
CONCLUSÕES
Têm sido necessários muitos anos de pesquisa para chegar aos
procedimentos disponíveis hoje para análise de fibra. Porém, ainda estamos
longe de caracterizar fielmente a parede celular vegetal em todos seus
componentes e todos os métodos utilizados atualmente apresentam falhas e/
ou limitações. Nunca se deve confiar em resultados de pesquisa cegamente, já
que os resultados mais atuais tem permitido dilucidar que vários fatores que se
tinham como realidades, hoje devem ser reavaliadas.
O método LBA para quantificação de lignina em plantas forrageiras
é uma alternativa interessante aos métodos gravimétricos tradicionais, LDA e
LK, já que não sofre interferências causadas pela presença de cinzas e proteína
ou pela perda de lignina durante a preparação das amostras para análise. A
possível interferência por outros compostos contendo anéis fenólicos na análise
de LBA é inexpressiva já que estes compostos são precipitados ou removidos
pelo meio analítico. A utilização de uma curva de calibração possibilita o uso
de este procedimento de forma rotineira no laboratório de forragens.
Tanto a LK quanto a LDA utilizam-se de ácidos fortes que requerem
adequada manipulação; além disso, recomenda-se medir proteína e cinzas nos
resíduos de lignina, o que aumenta substancialmente o tempo de análise, e na
LBA não é necessário realizar nenhum tipo de correção uma vez finalizado
o procedimento. Recomendam-se maiores estudos, diversificando espécies
forrageiras, particularmente a questão dos valores supostamente mais baixos
de LBA nas leguminosas. O método LBA é conveniente para determinar a
concentração total de lignina em plantas forrageiras e uma boa opção para uso
rotineiro nas análises de laboratório.
307
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CAPÍTULO XVI
A INTERAÇÃO HOMEM-ANIMAL E SUA DINÂMICA EM
SISTEMAS DE PRODUÇÃO
¹MARTINS, M. F.; ²STANQUINI, C. S.; ²PEREIRA, N. W. B.
¹ Professora Doutora do Departamento de Nutrição e Produção Animal da FMVZ/USP,
Coordenadora do Laboratório de Zooterapia e Helicicultura da FMVZ-USP - Campus
de Pirassununga. E-mail: [email protected]
² Alunos de graduação em Medicina Veterinária pela FZEA-USP, bolsistas do Programa
Aprender com Cultura e Extensão (PACEx) pela FMVZ-USP.
RESUMO
A interação homem-animal e sua dinâmica em sistemas de produção
torna-se cada vez mais complexa a partir do momento em que se exige dos
animais o máximo de seu potencial produtivo, criando novos paradigmas que
vão em desencontro à sensciencia dos animais de produção. Ignorá-la seria o
mesmo que continuar a acreditar que a Terra é o centro do Universo.
Neste capítulo são discutidas as interações entre o animal e o ser
humano, abordando especialmente os pontos de vista dos pesquisadores de
ciência animal, pequenos e grandes produtores, peões de fazendas e população
consumidora; a forma como vivenciam a ambiguidade de sentimentos nestas
interações e os problemas éticos decorrentes da criação destes animais.
INTRODUÇÃO
Vivenciamos uma época onde, mais do que nunca, a interação
entre o homem e o animal é expansiva e intensa, de modo que não seja uma
exclusividade dos pets: tal interação tem sido constantemente detectada nos
sistemas de produção. O Brasil, sendo uma das maiores potências mundiais no
que diz respeito à criação e produção animal, ultrapassando a marca de 212,
8 milhões de cabeças de bovinos, 34,9 milhões de suínos e 12.863.000 toneladas
de aves abatidos, e ocupando a 5ª posição na produção mundial de leite, além
de contar com uma produção anual de 11 milhões de toneladas de lã, e também
crescente potencial de produção de queijos finos de caprinos (IBGE, 2012),
nos mostra que a tendência em produção animal aumenta exponencialmente,
de modo que tal representatividade acarreta em maiores níveis de exigências
quanto às praticas de produção, reprodução, nutrição, saúde e bem estar dos
animais.
A interação entre humanos e animais de produção sempre existiu,
porém, com a evolução da era industrial, animais como aves, suínos e bovinos
313
de corte passaram a ser criados exclusivamente como máquinas geradoras de
proteína animal. Superar o problema relacionado à eficiência de produção
quanto às exigências de mercado, abordando o bem estar animal e um
manejo adequado (quesitos cada vez mais importantes, à medida que o Brasil
consolida números expressivos, como citados acima), torna-se um desafio,
uma vez que questiona-se no momento em que o animal será transformado
em comida, a dicotomia entre o sentimento afetivo e a produção, nessa relação
que, inicialmente, é simbiótica,
As questões éticas, morais e econômicas relacionadas ao tema,
muitas vezes encontram-se dissociadas do bem estar, sugerindo a necessidade
premente da aplicação de conhecimentos específicos, conscientizando todos
aqueles que trabalham com a produção animal. Autores como Broom (1986)
e Molento & Broom (2004), afirmam que este questionamento deixa de ser
pontual e passa a ser mais abrangente, de modo que a sociedade clama por
uma valorização do bem estar destes animais de forma efetiva e consistente,
cabendo à Universidade o papel de formar indivíduos que tenham como
objetivo não só produzir, mas também que entendam a sensciência de cada
animal como um ser vivo, que como tal, merece respeito, assegurando que
durante a sua vida, suas necessidades sejam atendidas.
A INTERAÇÃO COM OS ANIMAIS EM SISTEMAS PRODUTIVOS
Os produtores estão em íntima relação com os animais através de um
contato constante, o que lhes traz uma compreensão de seus comportamentos,
bem como de suas necessidades fisiológicas. Entretanto, é a preocupação em
produzir alimentos que beneficiem sua saúde que leva os produtores rurais a
justificarem o abate e enaltecer seus produtos. Avaliar um sistema de produção
apenas baseado num critério de produtividade, ou mesmo de lucratividade,
pode levar a equívocos, pois o mesmo pode não ser benéfico, nem eticamente
aceitável para a vida animal.
Para Hermsworth e colaboradores (1998), a atitude do produtor em
relação aos animais está implicitamente relacionada ao bem estar, produtividade
e reprodução dos mesmos, reforçando através de modelos a influencia do
ser humano sobre as relações com a produção animal. Se buscamos viver e
produzir, devemos primeiro entender o significado do comportamento dos
nossos animais de produção, aceitar sua sensciência e correlacionar o seu bem
estar como parâmetro essencial de qualidade ao alimento de origem animal
que iremos consumir.
Estamos, atualmente, em um contexto social no qual, ao que se
costuma dizer, a sociedade apresenta uma consistência reforçada acerca
de temas pertinentes ao meio ambiente e aos animais, incluindo-se nesse
contexto o bem-estar dos mesmos; algumas das consequências mais notáveis
314
são o crescimento do vegetarianismo e do veganismo em tendência mundial,
assim como maiores preocupações com o tema da sustentabilidade e o
surgimento de novas exigências de mercado relativas à logística da produção
(abate humanitário, por exemplo), algumas das quais representadas por selos
de qualidade. Ainda, reforçado pela chamada “pandemia da obesidade”
(Rassi, 2013), tem-se dado mais atenção à alimentação saudável, intimamente
ligada com o consumo ou não de alimentos de origem animal, bem como com a
exigência por uma produção mais orgânica dos mesmos. Imediatamente surge,
neste panorama, questões acerca dos modos de produção, inevitavelmente
chegando ao nível da relação homem-animal no estabelecimento produtor, já
que uma maior organicidade produtiva aumenta o contato entre o produtor e
animal, abrindo mão de maquinarias e outras soluções tecnológicas responsáveis
por uma produção mais industrial e, ao mesmo tempo, o posicionamento dos
animais como meros objetos, assim como dos tratadores como operadores
tecnológicos.
Em uma produção mais orgânica, muito representativa no Brasil,
sobretudo na bovinocultura, onde a criação é majoritariamente em caráter
extensivo, pode-se falar em um grande dilema sobre a relação entre um
pequeno produtor rural e seus animais. Como conviver intimamente com um
animal, tratando-o em todas as fases de sua vida e, muitas vezes, vivendo sobre
o mesmo terreno, sabendo que este companheiro se tornará a comida? Parece
restar tão somente a opção pelo sentimento de conformidade, assim como
um cidadão qualquer, por mais que ame os animais, não pode simplesmente
adotar a todos os que encontrar na rua, guardado o caráter relativo de cunho
cultural – no Brasil, os cães ocupam uma posição de destaque entre os animais
de estimação, enquanto que, na China, por exemplo, são tidos sem grandes
restrições como alimento.
Não cabe, portanto, prosseguir com tal análise sob a ótica que
privilegia a produção: a mesma mais se aproxima à valorização da produção
intensiva à medida em que se rotula um animal como alimento, deixando de
lado a relação homem-animal. A questão, então, chega ao terreno do bemestar, procurando-se fornecer ao animal, enquanto em vida, condições
adequadas às suas necessidades, dado que, na ocasião de seu abate, a adoção de
procedimentos menos dolorosos é feita de acordo com o nível de sensibilidade
dos responsáveis. É preciso, portanto, trabalhar tais aspectos, que acabam
sendo dificultados pela existência de um limite entre o nível dos investimentos
na qualidade de vida dos animais de produção e um devido retorno financeiro
que os justifique, ao que se exige do consultor rural um amplo conhecimento
sobre extensão e as correlações entre as aquisições em bem estar e o aumento
no valor agregado do produto. Sabe-se, contudo, que na maioria das vezes tais
correlações são positivas e, dessa forma, passa a ser tarefa dos profissionais
315
a difusão de noções gerais para que se alcance um modo de produção ótimo
nesse aspecto e com um devido preparo emocional do produtor, para que hajam
aplicações adequadas das inovações em questão.
Estudos envolvendo também o lado emocional do tratador, como
empatia uma ou outra espécie e a personalidade do tratador, foram desenvolvidos
por Seabrook, (1984), English, (1991) e Lensink (2002), porém tais pesquisas
não indicaram claramente qual a exata relação entre a personalidade do tratador
e a empatia sobre a produção, ou se as mesmas estavam mais relacionadas às
praticas de manejo e tecnologias empregadas. Entretanto, a relação do produtor
rural com seus animais gera comportamentos intimamente correlacionados a
fatores que interferem na produtividade (Figura 1).
Figura 1: Modelo modificado, baseado em Hemsworth & Coleman,
1998, sobre a dinâmica da interação homem-animal em sistemas de produção.
ASPECTOS CULTURAIS E SOCIAIS PRESENTES NA PRODUÇÃO
ANIMAL
Não é novidade que, ao redor do mundo, o sistema de produção
animal, bem como suas matrizes, possui variações mediadas pelo caráter
social e cultural vigente. As características da vida moderna têm levado à
escolhas alimentares mais complexas, fazendo com que hábitos alimentares
sejam pautados por questões éticas, espirituais ou ecológicas, fatores estes que
têm estimulado cada vez mais pessoas a refletirem sobre sua dieta alimentar,
316
refletindo em suas decisões a respeito do uso da proteína animal em sua dieta
(Franco & Rego, 2012).
Assim como citado anteriormente, a respeito das diferentes
abordagens do cachorro entre o Brasil e a China, outros países, povos e
culturas têm suas particularidades. A carne do cachorro é um alimento
consumido principalmente na Ásia Oriental, em alguns países da África,
como a Nigéria, e também nas Filipinas, onde sua produção é feita na
área rural, especificamente para o consumo humano (Murray, 2007)
(Figura 2). Os escargots, especiarias da culinária francesa, não obtiveram o
mesmo sucesso em nosso país, onde não são considerados alimento, mas sim
uma praga, de acordo com o mito de que transmitem doenças, além de serem
associados a moluscos de jardins (Figura 3).
Figura 2: carne de cachorro sendo comercializada na China
(fonte: http://asia4net.com/2009/12/carne-de-cachorro/)
Figura 3: Escargots prontos para consumo
(fonte: http://blogdopeco.blogspot.com.br/2010/03/escargot-molusco-pre-historico.html)
317
No Japão, cuja demografia não permite criações extensivas, desde os
primórdios a população adaptou-se a obter proteína de origem animal oriunda
dos peixes, que desempenham um papel essencial na dieta dos japoneses, aliado
ao fato de ser um alimento de baixo valor calórico e alto valor nutricional
(Oetterer, 2013). A Índia tem a maior população de bovinos e bubalinos do
mundo, sendo 199 milhões de bovinos (15% da população mundial) e 105
milhões de búfalos (57%). Entretanto, ela representa um grande paradoxo em
termos de alimentação oriunda de proteína animal devido a motivos religiosos,
haja vista que o rebanho bovino existente neste país daria para alimentar toda
a população durante 5 anos de acordo com as exigências nutricionais mínimas
do ser humano, embora a população ainda sofra com a fome e desnutrição
(Delgado, 1999) (Figuras 4 e 5). Também por motivos religiosos, a população
judaica abdica do consumo da carne suína. Mesmo no Brasil, de acordo com
a região, o consumo de algumas carnes, consideradas exóticas, como a de
jacarés, quelônios e lagartos, é tão comum quanto o de um bovino qualquer,
criado em uma pequena propriedade e em íntimo contato com o produtor, que
foi concebido com a finalidade de ser convertido em alimento. (Ataídes et. al,
2010).
Figura 4: Indiana amamentando bezerro (fonte: http://www.somdovialejo.com.br/das-vacas-deshiva/)
Figura 5: Necessidades nutricionais X parâmetros culturais. (fonte:http://g1.globo.com/
Noticias/PlanetaBizarro/0,,MUL997465-6091,00-INDIA+PREPARA+REFRIGERANTE+DE+U
RINA+DE+VACA.html)
318
Populações mais carentes tendem a ter menos proteína animal
disponível em suas mesas quando comparadas ao resto da sociedade.
Entretanto, com o barateamento da carne no Brasil, têm-se visto um grande
aumento no seu consumo por estas pessoas, especialmente da carne de aves,
que atualmente lidera o consumo interno (Gasques, 2013).
A IMPORTÂNCIA DA EDUCAÇÃO HUMANITÁRIA
Domesticar animais para saciar a fome é uma atividade muito antiga
e que ao longo dos anos conquistou grande relevância na economia mundial.
Aos poucos, o homem foi aperfeiçoando os sistemas de criação, introduzindo
o melhoramento genético, aliado à nutrição e ao manejo, que foram sendo
aperfeiçoados para produzir alimentos em escala mundial. Neste contexto,
questões extremamente polêmicas surgem como reflexos importantes. Assim,
encontramos na educação humanitária o estabelecimento de conexões que
sintetizem as ideias de Piaget quanto ao construtivismo do conhecimento
cognitivo destinado a facilitar a adaptação dos seres vivos ao seu meio,
podendo ser resumido na figura a seguir:
Figura 06: Pilares da Educação Humanitária aplicados à Sistemas de Produção Animal
A Educação Humanitária é fundada nos pilares da Empatia,
Interdependência (percepção do ser humano sobre sua interação com o
ecossistema), Conhecimento e Ética. Sua importância nos sistemas de produção
enfoca-se na conscientização social sobre a necessidade de mudanças em
319
antigos paradigmas a respeito da interação com o animal, bem como sobre suas
necessidades e percepção do meio, gerando diferentes abordagens para essa
atividade econômica já tão consolidada nos hábitos alimentares da sociedade.
A interação homem-animal sob o aspecto produtivo carece de novas
abordagens, ainda que esteja em constante evolução nos aspectos de criação,
manejo, nutrição, genética, bem estar e sustentabilidade. É preciso considerar
que tal interação é multifacetada, envolvendo questões complexas, como
aspectos religiosos, culturais, socioeconômicos e políticos, de modo que não
se possa julgá-los, embora haja a possibilidade de estudá-los e adaptá-los a um
consenso que respeite tais diversidades.
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