3. Metabolismo - 02 Slides

1

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)

3

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)



�Célula animal x célula vegetal


4

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)


Estrutura celular da planta

CHASE (2003)


5


(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••Carboidratos fibrososCarboidratos fibrosos

6


�Parede celular

� Importante: não somente composição química, mas também a estrutura física da parede celular

FDNFDNFDAFDALigninaLignina

HemiceluloseHemicelulose

CeluloseCelulose

Parede celularParede celular


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


7


�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


�FDA x NDT


(SHAVER, 2002)

8


�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



�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


9

COMPOSIÇÃO DOS CHOCOMPOSIÇÃO DOS CHO••Carboidratos Carboidratos nãonão fibrososfibrosos


�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


10


�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


(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


11


�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



�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


12


�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



�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


13

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

14


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 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%

15


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 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)

16



�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)



�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)

17

FERMENTAÇÃO FERMENTAÇÃO RUMINAL DE CHORUMINAL DE CHO••Principais substratosPrincipais substratos


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)

18


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)



�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)

19


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)



�Tempo de fermentação ruminal dos componentes da alfafa

(CHURCH, 1993, citado por OLIVEIRA, 2008)

20


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 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

21


�Digestão microbiana x pH ruminal

FIBRA EFETIVAFIBRA EFETIVA

22


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


�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)

23


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 efetiva: conceito físico

�FDNfe x pH ruminal

(GRANT, 2003)

24

CONSIDERAÇÕES CONSIDERAÇÕES FINAISFINAIS

Documents

3. Metabolismo - 02 Slides