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CARBOIDRATOS PARA CARBOIDRATOS PARA RUMINANTES: RUMINANTES: METABOLISMOMETABOLISMO
André André OstrenskyOstrenskyMéd. Vet., M.Sc.Méd. Vet., M.Sc.
Letícia Letícia MoritzMoritzGraduandaGraduanda em Med. Vet.em Med. Vet.
EQUALIS ENSINO E QUALIFICAÇÃO SUPERIOREQUALIS ENSINO E QUALIFICAÇÃO SUPERIOR
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Importância de CHO para ruminantes
� Correspondem a 70 – 80% da IMS
� Atender exigências de
� Energia
� Síntese de proteína microbiana
� Composição do leite
� Saúde do animal (ex: fibra x pH ruminal)
� Fibra efetiva(NUSSIO et al, in BERCHIELLI et al, 2006)
2
COMPOSIÇÃO DOS COMPOSIÇÃO DOS CHOCHO
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
Caracterização dos CHO
�Classificações
� Estruturais (CE) x Não estruturais (CNE)
X
� Fibrosos (CF) x Não fibrosos (CNF)
� O que é fibra?
(NUSSIO et al, in BERCHIELLI et al, 2006)
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Caracterização dos CHO: CF x CNF
�Fibra bruta
� Digestão ácida → digestão alcalina
� Ignora frações de lignina e HC, que são solubilizadas
� Celulose não tem comportamento uniforme
� Métodos dos detergentes de Van Soest
� Métodos-referência, principalmente o FDN
� Digestão em solução de detergente neutro
� Aprimoramento: sulfito de sódio e amilase termoest.(NUSSIO et al, in BERCHIELLI et al, 2006)
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
Caracterização dos CHO
�Célula animal x célula vegetal
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
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Carboidratos das plantasCarboidratos das plantas
Conteúdo celularConteúdo celular Parede celularParede celular
Ác.Ác.orgânicosorgânicos
AçúcaresAçúcares AmidosAmidos FrutanasFrutanas PectinasPectinasββ--glucanasglucanas
Hemicel.Hemicel. CeluloseCelulose
FDNFDN
FDAFDAFSDNFSDN
FSDN: fibra solúvel em detergente neutroFSDN: fibra solúvel em detergente neutroFDA: fibra em detergente ácidoFDA: fibra em detergente ácidoCSDN: carboidrato solúvel em detergente neutroCSDN: carboidrato solúvel em detergente neutroFDN: fibra em detergente neutroFDN: fibra em detergente neutroPNA: polissacarídeos não amiláceosPNA: polissacarídeos não amiláceos
PNAPNACSDN ou CNFCSDN ou CNF
(HALL, 2001)
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
Estrutura celular da planta
CHASE (2003)
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
5
Caracterização dos CHO
(CHERNEY, 2007)(CHERNEY, 2007)
ProteínasCHO solúveisVitaminas
ProteínasCHO solúveisVitaminas
Lignina e fibra (celulose e hemicelulose)
Plantas jovens Plantas jovens ou grãosou grãos
Estádios avançadosEstádios avançadosou parte fibrosaou parte fibrosa Pa
rede celular
Parede celular
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO••Carboidratos fibrososCarboidratos fibrosos
6
Caracterização dos CHO
�Parede celular
� Importante: não somente composição química, mas também a estrutura física da parede celular
FDNFDNFDAFDALigninaLignina
HemiceluloseHemicelulose
CeluloseCelulose
Parede celularParede celular
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
Composição química principal
HemiceluloseHemicelulose
CeluloseCelulose
LigninaLignina
FDNFDNFDAFDA
�� Indicativo da Indicativo da digestibilidadedigestibilidade�� Usado para predizer o Usado para predizer o valor de energiavalor de energia
�� Indicativo da Indicativo da ingestãoingestãode matéria secade matéria seca�� Mais relacionado à Mais relacionado à ruminaçãoruminação
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
7
Caracterização dos CHO
�FDA
� É a fração menos digestível
� Tendência: menos uso, mas será feita por ser etapa para determinação de lignina
� Fatores que influenciam
� Problema: estrutura física da lignina e não somente química
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
�FDA x NDT
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
(SHAVER, 2002)
8
Caracterização dos CHO
�FDN
� Lembrar que amostra é moída: portanto, é parâmetro químico
� Fatores que influenciam a digestibilidade
� Espécie e idade da forrageira
� Presença de CHO de fácil fermentação
� Nível de ingestão (x tempo para mastigação)
� Presença de N e minerais
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
Caracterização dos CHO
�Lignina
� Não é carboidrato, mas é componente da parede celular
� Reduz a digestibilidade dos CHO, pois com o crescimento da planta, é inserida entre moléculas de xilose da hemicelulose, comprometendo sua digestibilidade. Portanto, quanto mais lignina, mais xilose é comprometida
� Insolúvel nas análises
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
9
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO••Carboidratos Carboidratos nãonão fibrososfibrosos
Caracterização dos CHO
�CSDN
� O que não é FDN (= CNF)
� CNF = 100 – (FDN+PB+EE+RM)
� CNF = 100 – ((FDN-PBFDN)+PB+EE+RM)
� Componentes c/ digestibilidades diferentes
� Pode ser digerido, em parte, no ID
� Digestão microbiana x animal
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
10
Caracterização dos CHO
�Característica de digestão do CSDN
Ácidos orgânicosÁcidos orgânicos
AçúcaresAçúcares
AmidosAmidos
FrutanasFrutanas
PectinasPectinas
ββ--glucanasglucanas
Digeridos por Digeridos por enzimas de enzimas de mamíferosmamíferos
Digeridos por Digeridos por enzimas enzimas
microbianasmicrobianas
Potencialmente Potencialmente fermentados a fermentados a ácido láticoácido lático
Pouco Pouco fermentados fermentados em pH baixoem pH baixo
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
(HALL, 1999)
CSDN Composição Fontes comuns
Ác. orgânicos Plantas: malato, citrato, oxalato, ...Fermentação: lactato, acetato, propionato,...
Plantas
Silagens
Açúcar Glicose, sacarose, frutose, lactose
Melaço, polpa cítrica
Amido Cadeias de gli Cereais, silagens, tubérculos
Frutanas Cadeias de fru Gramíneas tropicais
Pectinas Cadeias de ác galacturônico, arabinose, galactose
Forragens leguminosas, polpa cítrica, casca soja
β-glucanas Cadeias de gli Forragens, cereais inverno
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
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Caracterização dos CHO
�Ácidos orgânicos
� Não são propriamente carboidratos
� Encontrados em forragens frescas: malato, citrato,...
� Encontrados em alimentos fermentados: acetato, propionato, butirato e lactato
� Utilizados pelo animal, mas com pouco efeito sobre crescimento microbiano
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
Caracterização dos CHO
�Açúcares
� Monossacarídeos: glicose e frutose
� Oligossacarídeos: sacarose, principalmente
� Rápida fermentação e pode ↑ ácido lático
� Fontes: melaço, polpa cítrica. Resultam em
� Mais butirato do que outros CNF
� Qtde de propionato semelhante ao amido
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
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Caracterização dos CHO
�Amido
� Cadeias de glicose, estocadas em grânulos cristalinos pelas plantas
� Degradados inicialmente a maltose e, depois, intensamente pelas bactérias sacarolíticas
� Resulta na produção de propionato. Fontes
� Milho e sorgo (grãos e silagens)
� Cereais de inverno
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
Caracterização dos CHO
�Fibras solúveis em detergente neutro (FSDN)
� 10 – 12% da MS total da dieta
� Pectina, β-glucana, frutanas
� Em geral, fermentação rápida (exceto c. soja)
� Taxa de fermentação depende da fonte
� Pectinas resultam em mais acetato
� Fontes: casca de soja, polpa cítrica, farelo soja
COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO
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FERMENTAÇÃO FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHORUMINAL DE CHO
••Principais produtos resultantesPrincipais produtos resultantes
FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação ruminal
�Conceito geral
(Adaptado de DIJKSTRA et al, 2003, citado por OLIVEIRA, 2008)
Alimento
Degradação
AGV Massa microbiana
PassagemPassagemAbsorção
Rúmen
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FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação ruminal
�Conceito geral
(OLIVEIRA, 2008)
Microrganismos
SubstratoDegradação ATP
Produto de degradação
Animal hospedeiro
AGVMassa microbianaVitaminas B e K
GasesCO2: 60 – 70%CH4: 30 – 40%N2: < 7 %H2: < 0,2 %O2: < 0,6 %
FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação microbiana de CHO
�Principais substratos glicídicos
� Polímeros de pentoses e hexoses
� CF: Celulose, hemicelulose e pectina
� CNF: Amido e açúcar
�Principais AGVs
Acético: 55 – 75% Propiônico: 15 – 25% Butírico: 5 – 15%
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FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação microbiana de CF
�Relação V:C x produção de AGV
(CHURCH, 1993)
Concentração molar (%)
Vol: Conc Acetato Propionato Butirato
100:00 71,4 16,0 7,9
75:25 68,2 18,1 8,0
50:50 65,3 18,4 10,4
40:60 59,8 25,9 10,2
20:80 53,6 30,6 10,7
FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação microbiana: produção de AGV
�Ácido acético
� Produzido principalmente a partir de CF
� 20% metabolizados no epitélio ruminal → corpos cet.
� 80% passam para corrente sanguínea
� Síntese de gordura: tecido adiposo e gld mamária
� Oxidado via Ciclo de Krebs → prod. energia
(OLIVEIRA, 2008)
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FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação microbiana: produção de AGV
�Ácido propiônico
� Produzido principalmente a partir de CNF
� 2 a 5%: convertidos a ácido lático no epitélio
� 95 a 98%: passam para o sistema porta → fígado
� Gliconeogênese: propionato → glicose → energia
� Principal precursor de gli em ruminantes
(OLIVEIRA, 2008)
FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação microbiana: produção de AGV
�Ácido butírico
� Produzido por bactérias celulolíticas (++?) e amilolíticas (-?)
� 80 a 90%: convertidos em corpos cetônicos (β-hidroxibutirato)
� Pode ser usado diretamente como fonte de energia, por alguns músculos
� Pode ser usado na síntese de gordura
(OLIVEIRA, 2008)
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FERMENTAÇÃO FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHORUMINAL DE CHO••Principais substratosPrincipais substratos
FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação microbiana de CF: substratos
�Celulose
� Carboidrato presente em maior quantidade nas plantas, na forma cristalina e amorfa
� Fermentada principalmente a ácido acético
� Fatores que afetam a digestão
� Presença de amido e açúcar na dieta: efeito associativo resulta em maior produção de microrganismos (tem limite)
(OLIVEIRA, 2008)
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FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação microbiana de CF
�Celulose
�Fatores que afetam a digestão
� Presença de N: mínimo 1%
� Minerais: Ca, P, Na, S, Co
� Ácidos graxos de cadeia ramificada para síntese de aminoácidos
(OLIVEIRA, 2008)
FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação microbiana de CHO
�Hemicelulose�Grupo heterogêneo de polissacarídeos � Pentoses: xilose e arabinose� Associado a celulose e lignina, fermentada pelas
mesmas bactérias a ácido acético� Pectina� Polímeros de ácido galacturônico� CE, mas é CNF, � Associada com a PC, mas não ligado à lignina� Elevada digestão ruminal, com fermentação acética
(OLIVEIRA, 2008)
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FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação microbiana de amido
�Amido: a rapidez da degradação depende de
� Fonte: Trigo > cevada > aveia > milho > sorgo/milheto
� Processamento: altera local, taxa e extensão da degradação do amido → ↑ digestibilidade ruminal
� Granulometria
(NUSSIO et al, in BERCHIELLI et al, 2006)
FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação microbiana de CHO
�Tempo de fermentação ruminal dos componentes da alfafa
(CHURCH, 1993, citado por OLIVEIRA, 2008)
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FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação microbiana de CHO�Digestão microbiana x AGV
CHO Tipo Veloc. Rúmen
Digestib.(%)
AGV
Não fibr. Açúcares ↑ Rápido 100 Butir.,Prop.
Amido Rápido 70 – 90 Prop.
Pectina Rápido 70 – 90 Acet-prop.
Fibrosos Hemicel. Moder. 70 Acet-prop.
Celulose Lento 30 – 50 Acet-but.
“Lignina” ↑ Lento 0 –
FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
Fermentação microbiana de CHO�Digestão microbiana x AGV
Classe Substr.Neces
NAGV
princip.Amplit.pH
Replic. (h)
Celulolíticas Celulose NH3 Acetato 6,0–6,8 8 – 10
Hemicel. Butirato
AmilolíticasAmido NH3
Prop., Butir. 5,5–6,0 0,5
Açúcar AA Lactato
Protoz. Amido AA 6,2–7,0 15 – 24
Açúcar AA
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FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHOFERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHO
�Digestão microbiana x pH ruminal
FIBRA EFETIVAFIBRA EFETIVA
22
FIBRA EFETIVAFIBRA EFETIVA
Relação volumoso: concentrado na MS
�Não é conceito físico
� A relação V: C na MS da dieta é um importante fator
de controle do pH ruminal
� Para gado de corte, é possível trabalhar com
relações menores que as indicadas para gado de leite
e existem até dietas com 100% de grãos para
confinamento, durante período limitado de tempo
FIBRA EFETIVAFIBRA EFETIVA
�Relação volumoso: concentrado na MS da dieta
Relação V: C Ruminação Saliva Bicarb.Na pH rúmen
(min/dia) (L/dia) (kg/dia)
100 V: 0 C 960 200 2,4 7,0
80 V: 20 C 940 190 2,3 6,6
60 V: 40 C 900 182 2,2 6,2
40 V: 60 C 820 165 2,1 5,8
20 V: 80 C 660 140 1,9 5,4
0 V: 100 C 340 120 1,5 5,0
(DAVIS, 1979 e CHASE, 2004)
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FIBRA EFETIVAFIBRA EFETIVA
Fibra efetiva: conceito físico
�Definição
� Representa a fração da fibra que estimula a
ruminação e, por conseguinte, a ensalivação
� Exemplo mesma amostra de feno: inteiro x picado
� Expresso pelo FDN fisicamente efetivo
� É o tamanho da partícula, mensurado pela Peneira da
Penn State University
FIBRA EFETIVAFIBRA EFETIVA
Fibra efetiva: conceito físico
�FDNfe x pH ruminal
(GRANT, 2003)
24
CONSIDERAÇÕES CONSIDERAÇÕES FINAISFINAIS