Universidade Federal de Minas Gerais

Escola de Veterinária Departamento de Zootecnia

CADERNOS DE NUTRIÇÃO DE NÃO-RUMINANTES

Walter Motta Ferreira1

SISTEMA DIGESTIVO DOS NÃO RUMINANTES. I. INTRODUÇÃO. Os animais não podem utilizar diretamente os nutrientes e a energia dos alimentos; é através dos processos que acontecem no trato gastrointestinal (TGI) que os alimentos são reduzidos a um tal nível molecular ou a um estado de solubilidade que permitem a absorção de seus nutrientes e a energia. Os processos digestivos supõem a diminuição do tamanho das partículas do alimento, a solubilização de seus componentes químicos, a hidrólise de suas macro-moléculas (polissacarídeos, triglicérides e proteínas) até moléculas de menor peso e complexidade estrutural (açúcares, ácidos graxos, aminoácidos), a transformação dos componentes químicos e a absorção dos nutrientes em sua forma mais simples através da parede do (TGI), passando ao sangue ou ao sistema linfático e, por seu intermédio, aos diferentes tecidos e órgãos do animal. O objetivo principal destes processos visa o fornecimento das estruturas químicas necessárias para substituir as já utilizadas e a energia gastada pelo animal nos processos biológicos destinados a sua mantença como organismo vivo e as empregadas na síntese dos nutrientes (proteína, gordura, glicogênio) que deposita em seu corpo ou nos produtos que entrega ao homem (ovos, leite) e ao trabalho muscular; assim, por exemplo, o amido do alimento fornecido as porcas em lactação é digerido no TGI até glicose que é absorvida para ser utilizada em parte como fonte de energia para a realização de trabalho, na síntese de lactose e gordura do leite e para a síntese de gordura muscular e tecido adiposo destinados à acumulação de reservas corporais. O processo digestivo compreende, portanto, três fases:

1 Zootecnista, Especialista em Produção Animal, Mestre em Zootecnia, Doutor em Ciência Animal, Professor Adjunto do Departamento de Zootecnia da Universidade Federal de Minas Gerais.

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• Formação de nutrientes simples a partir dos componentes de elevado peso molecular e estrutura química complexa que estão contidos nos alimentos;

• Absorção de nutrientes mais simples e da energia através das paredes do TGI ao sangue e sistema linfático;

• Expulsão das fezes, constituídas fundamentalmente pelos resíduos não digeridos do alimento e os componentes endógenos do TGI (enzimas secretadas, células liberadas e microorganismos).

O estudo da digestão nos animais, tanto ruminantes quanto não ruminantes, está associado com os seguintes termos: 1. Apreensão: toma do alimento ou água; 2. Mastigação: redução do tamanho da partícula do alimento; 3. Deglutição; 4. Regurgitação: retorno à boca do material não digerido; 5. Digestão: clivagem das partículas do alimento em produtos disponíveis para

serem absorvidos. A digestão pode incluir: a. Forças mecânicas; b. Ações químicas; c. Atividades enzimáticas devidas às enzimas produzidas pelo próprio TGI e pelos

microorganismos que o colonizam; 6. Absorção: transferência de substâncias do TGI ao sangue ou ao sistema

linfático; 7. Anabolismo: crescimento ou processo de construção de tecidos; 8. Catabolismo: rompimento ou reações de destruição de nutrientes; 9. Metabolismo: combinação de reações anabólicas e catabólicas que acontecem

no corpo e liberam energia; 10. Excreção: remoção dos resíduos gerados pelos processos digestivos. Com relação ao comportamento alimentar os animais domésticos podem ser divididos Em três grandes categorias:

1. Herbívoros: espécies animais que são consumidoras de vegetais e dependem

totalmente das plantas como fontes de alimento; 2. Carnívoros: espécies animais cuja alimentação está baseada no consumo de

carne ou de outros animais; 3. Onívoros: espécies animais que consomem tanto vegetais quanto carne. II. SISTEMA DIGESTIVO DOS NÃO RUMINANTES. O TGI, às vezes chamado de trato alimentar, representa o espaço que vai da boca até o ânus ou a cloaca e a través do qual passa o alimento depois de ser consumido e submetido aos vários processos digestivos. Os inúmeros órgãos, glândulas e as outras estruturas envolvidas com o TGI estão associadas com a toma do alimento, mastigação, deglutição e com a digestão e absorção dos nutrientes bem com algumas funções de secreção. O TGI nos não ruminantes apresenta uma estrutura fibrosa muscular coberta por um epitélio que em alguns locais tem-se especializado para a secreção, digestão e a absorção. As paredes do TGI estão constituídas basicamente por quatro membranas ou

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camadas concêntricas, classificadas desde a parte interior à exterior da seguinte maneira: 1. Membrana ou camada mucosa.

Camada mais próxima ao lume do TGI, constituída por sua vez por outras três camadas protegidas por muco produzido por glândulas especializadas:

1.1. Epitélio da superfície ou lâmina epitelial. Varia entre as diferentes partes do trato sendo freqüentemente rico em tecido glandular secretório.

1.2. Lâmina própria da mucosa ou mucosae.

Consiste de uma camada de tecido conjuntivo que contem inúmeros capilares sangüíneos e, em alguns casos, glândulas mucosas.

1.3. Lâmina muscularis mucosae.

Formada por uma ou várias camadas finas de músculo liso com fibras elásticas, que determinam os movimentos da mucosa sendo enervadas por fibras do sistema simpático.

2. Membrana ou camada submucosa.

Camada de tecido conjuntivo que possui vasos sangüíneos de diâmetro maior e às vezes algumas glândulas. Nela encontra-se o plexo nervoso submucoso com suas células ganglionares parasimpáticas que inervam as glândulas da mucosa. Este plexo nervoso é mais destacado naquelas regiões do trato onde a mucosa é muito rica em glândulas como por exemplo no estômago, abomaso e proventrículo.

3. Membrana ou camada muscular externa.

Camada de tecido muscular responsável dos movimentos do TGI e constituída, por sua vez, por outras duas camadas:

3.1. Interna, constituída por uma camada de fibras musculares lisas orientadas

de maneira circular.

3.2. Externa, composta de fibras musculares longitudinais. Embora estejam sob a influência do complexo mientérico próprio, ou sistema nervoso entérico local, achado entre ambas as duas camadas de fibras musculares, os músculos lisos desta membrana recebem a inervação externa através das fibras do sistema parassimpático.

4. Membrana ou camada serosa ou adventícia.

É uma camada de células escamosas simples localizada sobre o tecido conjuntivo mais externo. Normalmente os vasos sangüíneos e as fibras nervosas percorrem esta membrana antes de ingressar à camada muscular.

III. CARACTERÍSTICAS GERAIS DO TRATO GASTROINTESTINAL EM ALGUNS

NÃO RUMINANTES.

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1. AVES. BOCA. (1). Não tem dentes; (2). Nas aves a apreensão do alimento é responsabilidade principalmente do bico e em

menor proporção da língua. O bico está adaptado para ciscar rapidamente pequenas partículas de alimento, tem uma função de pinça, caso o alimento seja granulado, ou de colher para quando o alimento está sob a forma farelada e serve para reduzir parcialmente o alimento até um tal tamanho que pode ser engolido;

(3). A saliva contem amilase e, fundamentalmente, mucina que tem uma função lubrificante. Nas aves a insalivação é muito escassa porquanto suas glândulas salivares estão muito pouco desenvolvidas. A secreção salivar somente é de 7 a 25 ml/dia. A baixa secreção de α-amilase junto à ausência de mastigação fazem que seja limitada a digestão dos carboidratos na boca.

(4). A deglutição do alimento até a faringe tem lugar mediante sucessivos movimentos da cabeça para cima e para frente, com a ajuda das papilas existentes na base da língua as quais estão dirigidas para trás.

ESÔFAGO. É relativamente longo, de fácil dilatação e permite a rápida passagem do alimento da boca até o inglúvio ou papo (trata-se de uma dilatação do esôfago em forma de bolsa membranosa presente em inúmeras aves, exceto nas espécies insetívoras) que apresenta as seguintes funções: (1). Serve como um reservatório para a armazenagem e umedecimento do alimento até

que se esvazie ao proventrículo o qual está a continuação do inglúvio; (2). Permite a clivagem da amilase salivar; (3). Em algumas espécies acontece a fermentação do amido originando maltose, glicose

e ácido lático. PROVENTRÍCULO (ESTÔMAGO GLANDULAR). (1). Local de secreção gástrica (produção de HCl e pepsina); pH entre 3,0 e 4,5. A

diferença dos monogástricos as aves não produzem lipase gástrica e tanto o HCl quanto a pepsina são produzidos e secretados por um mesmo tipo de células;

(2). O alimento passa rapidamente por este local (aproximadamente 14 segundos). VENTRÍCULO (MOELA OU ESTÔMAGO MUSCULAR). (1). Órgão com parede muscular grossa e epitélio cornificado onde é reduzido

fisicamente o tamanho da partícula do alimento (semelhante à mastigação nos mamíferos) devido às contrações musculares involuntárias, as quais se apresentam em proporção de uma a cada 20 ou 30 segundos;

(2). A parede da moela não tem glândulas de secreção de enzimas, porém está recoberta por uma secreção mucosa espessa; neste local o HCl e a pepsina originados no proventrículo mantêm ainda sua atividade;

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(3). A moela contem normalmente pedras pequenas ou partículas duras que ajudam na moagem das sementes e grãos ingeridos; contudo estas não são essenciais para o desenvolvimento da função de trituração que ali acontece.

INTESTINO DELGADO. (1). Com exceção da lactase várias das enzimas achadas nos mamíferos também estão

no intestino delgado das aves; (2). O pH do intestino delgado é levemente ácido; (3). A absorção de nutrientes é similar à dos mamíferos, exceto que nas aves não há

secreção da enterogastrona, hormônio que afeta a absorção das gorduras

CECO E INTESTINO GROSSO. (1). O TGI das aves tem dois sacos cecos (ceco), no entanto nos mamíferos há só um

saco; (2). O ceco e intestino grosso são locais de reabsorção d’água; parte da degradação da

fibra do alimento e síntese de vitaminas solúveis em água acontece no ceco devido à fermentação bacteriana, sendo, contudo, menor estas atividades nas aves quando comparadas com os mamíferos, em especial os mamíferos herbívoros não ruminantes;

(3). O intestino grosso é muito curto (5-10 cm) e esvazia o seu conteúdo dentro da cloaca, cavidade onde saem também as vias urogenitais e de donde o material fecal e urinário pode ser descarregado ao meio.

As aves não alojadas em gaiolas ingerem os dejetos depositados no chão; contudo, este fenômeno é de pouca importância e não possui a significância que tem para coelhos. 2. CÃO. BOCA. Os cães devoram o alimento sem mastigar; uma vez que o alimento é apreendido e mastigado, estimula-se a produção de saliva devido à visão e o cheiro do alimento. A produção de saliva facilita a deglutição do alimento. DEGLUTICÃO. O alimento é transferido da boca até o estômago através de um tubo relativamente curto chamado de esôfago; embora neste local no sejam produzidas enzimas, as suas células adicionam grandes quantidades de muco que facilitam a passagem do alimento. A presença do alimento no esôfago estimula o peristaltismo empurrando-o para o estômago.

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Entre o esôfago e o estômago existe a cárdia que é estimulada pela onda peristáltica permitindo a passagem do alimento; a pressão gerada no estômago não causa o relaxamento do esôfago, sendo, portanto, improvável a volta do alimento à boca, exceto em circunstâncias anormais como por exemplo vômito. ESTÔMAGO. (1). O estômago nos cães funciona como reservatório permitindo que o alimento seja

ingerido na forma de refeições espaçadas ao invés que continuamente. Neste local do TGI é onde comença realmente a digestão das proteínas;

(2). O estômago também regula o fluxo de materiais para o intestino delgado. (3). Funcionalmente pode ser dividido em duas porções:

• Corpo: Possui paredes muito elásticas o que permite a armazenagem de grandes quantidades de alimento sem qualquer aumento da pressão intragástrica. A mucosa do corpo do estômago secreta muco. HCl e proteases, sendo que uma delas, a pepsina, é produzida em forma inativa como pepsinogênio seguindo os mesmos mecanismos de controle hormonal e nervoso que para as outras espécies animais não ruminates.

• Antro: A mucosa antral, em contraste com a mucosa do corpo, produz uma solução alcalina pobre em enzimas.

INTESTINO DELGADO. O alimento parcialmente digerido no estômago passa ao dudeno. A velocidade pela qual o estômago libera o quimo (mistura líquida espessa e leitosa formada no estômago entre o alimento e as secreções digestivas) para o duodeno é controlada pelo esfincter pilórico. No intestino delgado do cãe acontecem os mesmos processos digestivos sobre os nutrientes e a energia que nas outras espécies não ruminantes. INTESTINO GROSSO. (1). Não apresenta vilosidades; (2). Sua superfície de absorção é limitada; (3). Embora uma parcela pequena do alimento e da água ingerido chega até o intestino grosso, as colônias de bactérias residentes neste local do TGI são capacez de digerir parcialmente algumas proteínas e resíduos dos alimentos fibrosos. 3. COELHO. Anatomicamente o coelho apresenta estômago e ceco bastante desenvolvidos (com capacidade de conter cerca de 80% da digesta) e estão bem adaptados à fermentação posterior ao intestino delgado. Outra particularidade presente nesta espécie está

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associada com a cecotrofia que é a capacidade que tem os coelhos de reingerir parte do material fecal, as denominadas fezes moles ou cecotrofos, geradas pela fermentação cecal, o que lhes permite aproveitar mais eficientemente os alimentos com altos teores de parede celular e reingerir nutrientes derivados da atividade bacteriana. BOCA. Como nas outras espécies animais nos coelhos o processo digestivo inicia-se com a apreensão e mastigação dos alimentos (80-120 movimentos por minuto) com a conseqüente trituração e insalivação dos mesmos (a diferença do alimento os cecotrofos são deglutidos íntegros); importante é salientar que nos coelhos a saliva apresenta alta atividade enzimática da α-amilase. Depois destes processos digestivos inicias o alimento é deglutido passando diretamente através do esôfago ao estômago. ESTÔMAGO (1). Mede cerca de 115 mm de comprimento e 75 de largura e apresenta uma

capacidade média total de 500 ml no coelho adulto, não encontrando-se normalmente vazio; possui dois divertículos bem caracterizados, com um cárdia pouco pronunciado e um piloro bastante desenvolvido;

(2). Tem uma túnica muscular pouco desenvolvida e pouco contrátil; (3). As secreções estomacais incluem HCl, pepsinogênio e mucina. Nos animais

lactantes o pH situasse entre 5,5 e 6,0 (tornando-os susceptíveis às diarréias) e nos adultos entre 1 e 2. A despeito do baixo pH alguma fermentação ocorre neste local do TGI indicada pela presença de ácido láctico decorrente da ação das bactérias nos cecotrofos;

INTESTINO DELGADO E ÓRGÃOS ANEXOS. (1). Comprimento aproximado de 300 cm sendo atingido de maneira total por volta de 9

a 11 semanas de idade; (2). Encontra-se dividido em três áreas funcionais: duodeno, jejuno (maior área de

digestão e absorção) e íleo; os processos digestivos que acontecem neste local são similares aos apresentados na maioria das espécies monogástricas. Enquanto que os ruminantes secretam os ácidos biliares conjugados com a taurina, nos coelhos estes são secretados com a glicina. Outra peculiaridade é que os pigmentos biliares do coelho são principalmente constituídos de biliverdina (como nas aves e anfíbios) enquanto que a maioria dos mamíferos excretam bilirrubina.

INTESTINO GROSSO. (1). Local do TGI bastante volumoso, medindo cerca de 40 cm e com capacidade de

aproximadamente 600 ml; está dividido em ceco, cólon e reto; (2). A mucosa do ceco é bem vascularizada e rica em células mucoprodutoras e para a

absorção. A porção proximal do ceco se relaciona com a junção íleocecocólica, bastante importante na fisiologia deste e do cólon. A porção distal do ceco apresenta um apêndice vermiforme (de 13 cm de cumprimento em coelhos de 4 meses de idade) que contem numerosas células linfóides (relacionadas com a secreção de íons bicarbonato, tamponantes dos ácidos graxos voláteis produzidos

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durante a fermentação cecal); é neste apêndice onde ocorre a fagocitose bacteriana. A apendicotomia reduz, significativamente, os níveis de vitamina B12 no conteúdo cecal;

(3). O cólon tem um tamanho aproximado de 130 cm e está dividido em quatro regiões: cólon anterior proximal (5-15 cm), cólon posterior proximal (de maior comprimento que o anterior), fusus coli (com comprimento muito pequeno, de 3 a 4 cm, este sítio é responsável pela separação das fezes duras e moles) e cólon distal (apresenta número elevado de células mucoprodutoras);

(4). Após a digestão dos nutrientes do alimento no intestino delgado, os resíduos ainda não digeridos passam através da válvula ileal e seguem parte ao cólon proximal e parte ao ceco. O ceco tem importante papel na digestão do coelho devido à fermentação que ali acontece, à excreção seletiva de fibra e à reingestão do conteúdo cecal (cecotrofia). No conteúdo cecal destacam-se as bactérias anaeróbias, especialmente os bacilos não esporulados gram positivos, assim como a falta de lactobacilos, além do mais neste local não existe uma população significativa de protozoários provavelmente devido à ausência de substratos adequados como amido e açúcares solúveis.

O ceco proximal realiza movimentos anti-peristálticos e contrações no seu início e fim as quais impulsionam parte deste maneira ao ceco, onde o seu conteúdo é misturado continuamente graças às contrações rápidas que acontecem desde a base do apêndice até a junção ileocecocólica e vice-versa. Estes movimentos são responsáveis pelo maior fluxo das partículas maiores e com pouco líquido até o cólon proximal e do maior fluxo das partículas menores, os microorganismos e os líquidos ao ceco.

O material contido no cólon perde água e é rapidamente eliminado em resposta a uma estimulação nervosa. No coelho as fezes são classificadas como moles (cecotrofos) e duras. Os cecotrofos são produzidos depois que o conteúdo cecal foi submetido durante algumas horas à ação das bactérias. Sua produção inicia-se em resposta à passagem completa do conteúdo cecal pela válvula ileal. Por sua vez as fezes duras são constituídas pelas partículas maiores e sua eliminação sempre precede contrações simples e amplas do ceco e cólon proximal, com rápida movimentação destas através do cólon distal e reto; conseqüentemente, o coelho é capaz de excretar rápida e seletivamente a fibra da dieta, retendo no ceco por tempo prolongado as frações solúveis e as partículas menores dos alimentos. A estratégia de produzir dois tipos de fezes capacita ao coelho a utilizar dietas altas em forragens, com parede celular de baixa digestibilidade e simultaneamente utilizar os demais constituintes das forragens.

Nos coelhos a capacidade de digestão da parede celular dos alimentos é significativamente inferior aos ruminantes e os herbívoros com fermentação pósgástrica como o cavalo. Esta diferença se deve ao rápido trânsito do alimento, ao mecanismo que impede a entrada ao ceco de partículas fibrosas maiores e as limitações que têm as bactérias cecais por fontes ricas em energia uma vez que ao ceco somente chega o material residual do processo digestivo. Os ácidos graxos voláteis (AGV) formados no ceco durante a fermentação resultam da atividade microbiana que, por sua vez, depende da capacidade de utilização dos

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microorganismos pelos constituintes da parede celular dos alimentos. Embora as proporções de AGV no conteúdo cecal variam por inúmeros fatores (tipo de dieta, estratégias de oferecimento do alimento, tempo após a refeição) se pode dizer que estão entre 60 e 70% para o ácido acético, vão de 15 a 20% para o ácido butírico e entre 10 e 15% para o propiônico. Os AGV produzidos são absorvidos no ceco e cólon proximal, porém uma quantidade considerável é eliminada juntamente com as fezes cecotrofas o que permite aos coelhos diferirem as fezes duras das moles. Existem sugestões de que os níveis de ácido butírico tenha relação com a velocidade de trânsito da digesta: os aumentos na proporção molar deste AGV geram aumento do tempo de retenção do alimento no TGI, diminuição dos movimentos peristálticos e, em conseqüência, transtornos digestivos. Alguns autores têm sugerido, por um outro lado, que determinadas concentrações cecais de AGV poderiam regular a ingestão de alimentos devido à presença de receptores químicos sensíveis ao acetato, lactato e propionato, além de induzirem a eliminação de cecotrofos. Os microorganismos cecais também exibem a capacidade de síntese de vitaminas do complexo B e a vitamina K. O fenômeno de cecotrofia permite ao coelho que sejam cobertas as necessidades destas vitaminas com exceção da piridoxina (B6), cianocobalamina (B12) e tiamina. No conteúdo cecal dos coelhos é possível achar quantidades significativas de uréia oriunda do próprio material procedente do íleo, que por sua vez vinha da dieta, e do sangue; contudo, a uréia do alimento tem importância restrita visto que grande parte desta é degradada ainda antes de atingir o ceco. Os microorganismos contidos no ceco estão capacitados para transformar a uréia em amônia e utilizá-la na síntese de proteína microbiana ou para absorvê-la através das paredes da mucosa devido que a mucosa do ceco apresenta a enzima urease, que hidrolisa a uréia em amônia; estes achados sugerem que nas dietas para coelhos é possível substituir até 25% do nitrogênio total utilizado para mantença por fontes de nitrogênio não protéico. Contudo, a síntese de proteína a partir da fermentação microbiana significa para o animal adulto cerca de 22% dos gastos totais de energia de mantença. Como resultado da síntese microbiana o conteúdo cecal de aminoácidos totais e essenciais é superior ao fornecido pela dieta; grande parte destes aminoácidos podem ser reaproveitados pelos coelhos utilizando a cecotrofia; esta particularidade representa para o coelho o fornecimento diário, adicional ao alimento, de 13,8 g de proteína/kg de peso vivo/dia. 4. EQÜINO. BOCA. (1). Inclui os agentes da apreensão: dentes, lábio superior (é bastante móvel) e língua; (2). Dentes

(a) O movimento da mandíbula é tanto vertical quanto lateral; (b) A mandíbula superior é mais ampla do que a inferior, assim, a

mastigação só pode acontecer simultaneamente num lado da boca.

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(3). Saliva (a) Contém pouca enzima α-amilase, além de ter pouco tempo para atuar; a saliva

é pouco eficiente quanto a digestão enzimática; conseqüentemente, sua função principal é a de umedecer fortemente os alimentos;

(b) Sua secreção é estimulada pelo atrito (ação mecânica) do alimento sobre a membrana mucosa interna da bochecha;

(c) Nos cavalos maduros podem ser secretados até 35 litros de saliva por dia; (d) Três pares de glândulas estão particularmente desenvolvidas: as submaxilares,

as sublinguais e as parótidas (estas últimas só funcionam durante a mastigação);

(4). A apreensão dos alimentos é auxiliada pelos lábios, dentes e os movimentos da cabeça;

(5). A ingestão rápida de um alimento celulósico, finamente esmagado, junto a uma mastigação incompleta e a uma fraca produção de saliva, podem provocar graves perturbações gástricas;

(6). A digestão nos eqüinos é explicada em grande parte do que passa na cavidade bucal.

ESÔFAGO. (1). Tubo comprido (1,25 a 1,50 m) que vai desde a boca até o estômago no lado

esquerdo do pescoço; (2). O véu do palato muito desenvolvido e a presença de só um tipo de movimento

peristáltico fazem que a deglutição seja um processo irreversível e difícil. O aparecimento de rejeição gástrica pelas narinas é rara e, caso aconteça, indica a presença de uma dilatação esofágica ou, então, rompimento do cárdia e, portanto, a morte do animal.

ESTÔMAGO. (1). De pouco volume (15 a 20 l) quando comparado com outras espécies, o que obriga

à refeição de pequenas quantidades de alimento várias vezes por dia; (2). Não apresenta intensa atividade muscular como em outras espécies o que faz,

portanto, que o alimento se arranje com freqüência formando camadas; isto pode produzir no eqüino grandes problemas digestivos originados no estômago;

(3). É possível distinguir duas partes: a esquerda, ou de grande tuberosidade, revestida de um epitélio que contêm essencialmente glândulas que secretam muco e a direita que apresenta glândulas gástricas secretoras de HCL e pepsina;

(4). A alimentação abundante determina o esvaziamento do estômago de 6 a 8 vezes por dia. Em conseqüência de uma passagem relativamente rápida dos alimentos por este local do TGI e de um pH não muito elevado, nos eqüinos e limitada a digestão gástrica.

(5). Desde o fim da refeição a parte dos alimentos que fica no estômago, principalmente no caso dos glucídios, sofre uma rápida digestão microbiana. A posterior secreção de HCl acarreta uma queda no pH estomacal, a hidrólise das proteínas em moléculas menores mediada pela atividade da pepsina e, em conseqüência, a diminuição da atividade microbiana.

INTESTINO DELGADO.

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(1). Tem mais de 20 metros de comprimento e apresenta uma elevada capacidade de

armazenagem (60-70 l); é semelhante ao do suíno, porém não apresenta vesícula biliar e, consequentemente, há despejo direto da bílis dentro do duodeno;

(2). Normalmente o estômago esvazia-se lentamente durante as horas que seguem à refeição (3 a 8 horas) produzindo a chegada de pequenas quantidades de conteúdo estomacal ao duodeno as quais permanecem por pouco tempo neste local;

(3). No intestino delgado a secreção biliar e pancreática é continua e a intestinal é abundante e rica em inúmeras enzimas; contudo, a digestão neste local encontrase limitada pelo pouco tempo de permanência do alimento;

INTESTINO GROSSO. (1). Explica a maior parte da capacidade total do TGI (acima de 60%); é nesta parte do

TGI onde o alimento permanece durante maior tempo; (2). Está dividido em ceco, cólon menor ou flutuante, cólon maior ou dobrado e reto; (3). Ceco e cólon maior:

(a). O ceco é separado do intestino delgado pela válvula íleo-cecal e do cólon dobrado pelo orifício ceco-ilíaco;

(b). O cólon maior por sua vez é dividido em quatro compartimentos: cólons ventrais (direito e esquerdo) e cólons dorsais (esquerdo e direito);

(c). O ceco contém uma flora ativa, constituída por bactérias, semelhante à da população microbiana que existe nos ruminantes e que cumpre com as seguintes funções: • A quebra bacteriana da celulose e outros carboidratos

para produzir ácidos graxos voláteis (acético, propiônico, butírico) o que faz que o eqüino seja tido como animal capaz de utilizar alimentos fibrosos;

• Síntese bacteriana de vitaminas solúveis em água; • Síntese de proteína microbiana;

(d). No ceco se apresenta absorção de alguns ácidos graxos voláteis (AGV); visto que as proteínas e outras moléculas de elevado peso produzidas no ceco e cólon maior não estão submetidos à ação das secreções digestivas, parece que seja limitada sua utilização.

(4). Cólon menor. Área principal de reabsorção d’água do conteúdo intestinal; (5). Devido que o intestino grosso é dilatado com o material ingerido, a impactação pode

ocorrer facilmente.

5. SUÍNO. BOCA Órgão inicial do TGI que apresenta três órgãos acessórios: (1)Língua. Apreensão, mistura e deglutição; (2)Dentes: Apreensão e mastigação; (3)Glândulas salivares: três pares (submaxilares, sublinguais,

parótidas) que secretam a saliva, sendo que seus componentes são:

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(a) Água: umedece o alimento consumido e ajuda aos mecanismos comprometidos com o gosto;

(b) Mucina: ajuda na lubrificação para a mastigação; (c) Sais de bicarbonato: atuam como tampão para a regulação do pH do estômago; (d) Enzima (amilase salivar). Presente nos suínos, mas é duvidosa a sua

importância na digestão dos carboidratos dado que o alimento é rapidamente engolido. Deve-se considerar ainda que o pH da saliva é 7,3, um pouco acima daquele considerado ideal para a atividade da enzima.

(4). Os suínos utilizam o lábio inferior, dentes e língua na apreensão dos alimentos; (5). Na boca os alimentos permanecem durante pouco tempo, não sendo

suficientemente mastigados e insalivados; esta é a primeira causa da pouca adaptação dos suínos ao consumo de alimentos ricos em fibra e volumosos.

ESÔFAGO. (1). Tubo muscular oco que transporta o alimento desde a boca até o estômago; o

material ingerido é mobilizado por uma série de contrações musculares relacionadas com as ondas peristálticas;

(2). Entre o esôfago e o estômago existe o esfíncter cardial que impede o retorno do alimento desde o estômago para a boca, exceção dos casos de vômito.

ESTÔMAGO. Órgão muscular digestivo oco em forma de pêra que tem quatro regiões: esofágica, cardíaca, fúndica e pilórica; é extremadamente semelhante ao do cavalo. No entanto a primeira região nos suínos é totalmente desprovida de glândulas secretoras, as outras três possuem glândulas (cardíacas, fúndicas e pilóricas) disseminadas por toda sua camada mucosa que produzem diferentes secreções. (1). Funções:

(a) Armazenagem do alimento ingerido. O seu volume normal está entre 7 e 8 litros em um animal adulto;

(b) Apresentação de movimentos musculares que produzem o rompimento físico das partículas do alimento e sua mistura com as secreções gástricas;

(c) Secreção de sucos digestivos (ácido clorídrico, pepsina e renina) com uma composição intermediária entre os carnívoros e os herbívoros, o que pode definir sua posição como sendo um animal de tipo alimentar onívoro;

(d) Torna possível a passagem dos alimentos ao intestino; (2). O pH do estômago é aproximadamente 2; (3). O material que deixa o estômago é chamado de quimo. INTESTINO DELGADO. (1). Está dividido em três seções:

(a) Primeira seção: Duodeno. Recebe as secreções do pâncreas, fígado (a bílis é armazenada na vesícula biliar) e das paredes do intestino, além de ser o local ativo da digestão.

(b) Seção média: Jejuno. Ativa para a absorção de nutrientes.

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(c) Seção posterior: Íleo. Também ativa para a absorção de nutrientes.

(2). As paredes do intestino delgado estão arranjadas em uma série de projeções em

forma de dedo chamada villi as quais servem para aumentar a área de absorção. Cada villi possui uma pequena artéria e uma veia, junto com um tubo de drenagem do sistema linfático (lacteal). As veias finalmente drenam dentro do sistema portal o qual vai diretamente ao fígado; o sistema linfático se esvazia através do conduto torácico dentro de veia cava.

(3). O pH do conteúdo do intestino delgado é próximo de 6 a 7.

INTESTINO GROSSO. (1). Está dividido em três seções:

(a) Primeira seção: Ceco; seu tamanho vária de maneira considerável entre as diferentes espécies; no suíno tem pouca importância fisiológica; (b) Seção média: Cólon; ocupa a maior parte do intestino grosso; (c) Última seção: Reto.

(2). Funções (a) Local de absorção d’água e minerais; (b) Secreção de alguns elementos minerais como o Ca++; (c) Reservatório para o armazenagem de conteúdos não digeridos no TGI; (d) Fermentação bacteriana e, portanto, de digestão de material fibroso,

síntese de proteína e de algumas vitaminas solúveis em água e vitamina K.

IV. PROCESSO DIGESTIVO. Os processos digestivos nas espécies não ruminantes implicam tanto ações mecânicas quanto químicas e enzimáticas: 1. Ações mecânicas.

Referem-se à apreensão do alimento, mastigação e às contrações da musculatura do TGI. 1.1.Apreensão do alimento.

Refere-se a um ato voluntário, motivado pela sensação de fome e inibido pela saciedade, que realizam as diferentes espécies animais empregando os lábios, língua, dentes o bico e permite o passagem do alimento do meio externo à boca. 1.2.Mastigação.

Consiste na trituração mecânica do alimento de forma a reduzi-lo a partículas de menor tamanho físico e assim torná-lo acessível ao ataque das enzimas digestivas. A mastigação se efetiva mediante movimentos verticais e horizontais da mandíbula inferior, de forma tal que os dentes de cada mandíbula se pressionam mutuamente realizando a divisão e trituração do alimento. Em princípio a mastigação pode ser considerada como um ato voluntário, mas pode chegar a fazer-se de maneira mecânica mediante ato reflexo.

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2. Ações químicas e enzimáticas. Os princípios nutritivos dos alimentos consistem de polímeros de unidades simples unidas por enlaces de diversa natureza. O amido, por exemplo, é constituído por cadeias de unidades de glicose ligadas por ligações glicosídicas. A formação dos nutrientes que necessita o organismo animal (glicose, por exemplo) consistirá no rompimento dos princípios nutritivos (amido, por exemplo) em suas unidades mais simples; isto se realiza, fundamentalmente, pela ruptura de suas ligações, mediante a adição de uma molécula de água (hidrólise). Esta hidrólise pode ser efetuada graças à ação das enzimas ora produzidas pelo TGI ora pelos microorganismos próprios e presentes nele. As funções do TGI estão reguladas pelo sistema nervoso e pelos hormônios gastrointestinais. A inervação extrínseca do TGI está configurada pelas fibras préganglionares do sistema parassimpático, as fibras pós-glanglionares do sistema simpático e as fibras aferentes das vísceras; estas últimas têm por função transmitir, através dos estímulos gerados nos diferentes locais do trato, os impulsos ao sistema nervoso central para o controle da atividade das vísceras e do próprio comportamento do animal como por exemplo o associado com a fome e a saciedade. A enervação própria do trato, ou sistema nervoso intrínseco, está sob a ação do sistema nervoso entérico mediante os complexos ganglionares submucoso ou de Meissner e o mientérico ou de Auerbach, os que estão distribuídos ao longo das paredes do trato desde a faringe até o ânus até a cloaca. O sistema nervoso intrínseco é essencial para as funções gastrointestinais, porém este não pode mantê-las dentro de um nível adequado sem a assistência do sistema nervoso extrínseco. O fornecimento de sangue no TGI varia nas diferentes regiões, contudo é bem mais rico naqueles segmentos onde existe elevada atividade secretória e de absorção como por exemplo no intestino delgado. As contrações do TGI e as secreções digestivas, tanto químicas como enzimáticas, têm lugar como resposta aos mecanismos nervosos e hormonais no animal. No caso dos mecanismos nervosos o ato reflexo que produz o estímulo à secreção pode ser simples ou condicionado. O primeiro se produz quando acontece o contato entre as paredes do TGI e as partículas da digesta ou os produtos químicos originados pelo processo digestivo; no entanto, os reflexos condicionados são gerados a partir das percepções sensoriais do animal (vista, ouvido, tato, olfato). O mecanismo de controle hormonal se inicia a partir de um ato reflexo; neste caso o hormônio induz, posteriormente, a secreção local ou externa das enzimas ou os compostos químicos (HCl, bicarbonato de sódio, por exemplo) do TGI. O controle hormonal do TGI está sob a ação dos seguintes grupos de componentes químicos: 1. Hormônios peptídicos: Gastrina, secretina, colecistoquinina,

bombesina, bulbogastrona; 2. Peptídeos hormonais: Polipeptídeo pancreático, peptídeo intestinal vasoativo,

peptídeo libertador da gastrina e peptídeo inibidor da gastrina;

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3. Neurotransmissores: Acetilcolina, norepinefrina, alguns peptídeos e purinas como o liberador da gastrina.

A lista de peptídeos reguladores do TGI é grande; dela fazem parte, além dos já relatados, os seguintes: Substância P, neurotensina, TRH, metionina-enquefalina, endorfinas, fator libertador da corticotropina, glicentina, polipeptídeo libertador do hormônio do crescimento, peptídeo tirosina-tirosina, neuropeptídeo Y, hormônio libertador da tirotropina e enteroglucagon. O TGI das espécies animais domésticas produz um número importante de enzimas geradas a partir de quatro possíveis vias: 1. Glândulas anexas ao TGI: Salivais e pâncreas, por exemplo; 2. Glândulas encontradas nas próprias paredes em diferentes locais do TGI (abomaso,

estômago, pro-ventrículo, papo); 3. Células libertadas de maneira permanente mediante os processos de restituição das

paredes do TGI; 4. A partir das populações de microorganismos que conseguem se adaptar às condições

cambiantes do TGI. As enzimas hidrolisam os seus substratos descompondo-os em unidades mais simples; as principais enzimas originadas a partir das três primeiras vias do TGI estão registradas na Tabela 1. Nos monogástricos a flora microbiana do TGI está composta principalmente por bactérias e, possivelmente, protozoários. A flora bacteriana compreende grande quantidade de espécies com atividade enzimática diferente, sendo as mais importantes: 1. Bactérias celulolíticas: requerem para crescer os AGV de cadeia ramificada

produzidos pelas bactérias proteolíticas. Algumas das bactérias celulolíticas mais destacáveis são: Ruminococcus albus, R. flavefaciens, Bacteroides succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens;

2. Bactérias hemicelulolíticas: Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminococcus sp, Bacteroides sp, principalmente ruminicola;

3. Bactérias pectinolíticas: Butyrivibrio fibrisolvens, Bacteroides ruminicola, B. succinogenes, Peptostretococcus;

4. Bactérias amilolíticas e de carboidratos solúveis: Streptococcus bovis, Bacteroides amylophilus, B. ruminicola, Succinomonas amylolytica, Selenomonas ruminantium, clostridium butyricum e alguns grupos de Butyrivibrio fibrisolvens e B. succinogenes;

5. Bactérias que utilizam açúcares: Todos os grupos anteriores de bactérias utilizam os dissacarídeos originados a partir da degradação dos polissacarídeos. As bactérias que não têm a capacidade de degradar e fermentar os polissacarídeos, como por exemplo com os Lactobacillus, dependem dos monossacarídeos liberados por outras bactérias. Os principais grupos de bactérias que formam parte deste grupo são: Lactobacillus, Borrelia sp, Succinovibrio dextrinosolvens, E ruminantium;

6. Bactérias que utilizam ácidos orgânicos: Selenomonas ruminantium, Veilonella alcalescens, Peptostreptococcus elsdenii, Vibrio succinogenes;

7. Bactérias proteolíticas: Bacteroides amylophilus, B. ruminicola, Selenomonas sp, Butyrivibrio sp, Succinovibrio sp, Borrelia sp, Megasphera olsdenii;

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8. Bactérias ureolíticas: Streptococcus faecium, Succinovibrio dextrinosolvens, Selenomonas sp, Bacteroides ruminicola;

9. Bactérias lipolíticas: Veillonella ulcalesceus, Anaerovibrio lipolitica, Butyrivibrio sp, B. fibrisolvens, Treponemas brianti, eubacterium sp, Fusocillus sp, Micrococcus sp;

10. Bactérias metanogénicas: Metanobacterium, Methanosarcina barker, Metamicrobium mobile.

Em conjunto esta flora possui α-amilase, celulase, hemicelulase, pectinase, protease, desaminase, lipase e muitas outras enzimas. Durante a mastigação o alimento além de ser triturado é impregnado pela saliva. A saliva é um líquido incolor, espumoso e opalescente que contem 98% de água e 2% de compostos orgânicos (mucina, enzimas) e sais minerais (carbonatos, íons). A saliva exerce efeito umectante sobre os alimentos secos abrandando-os, dissolve as substâncias sápidas dos alimentos, contribui com a sensação de gosto, lubrifica o alimento e inicia o processo digestivo enzimático mediante a amilase salivar (α-amilase ou ptialina) que é produzida por diversas classes de glândulas salivares que vertem seu conteúdo ao interior da cavidade bucal. TABELA 1. PRINCIPAIS ENZIMAS DIGESTIVAS NOS NÃO RUMINANTES.

Local de secreção

Nome Condições Substrato para ser ativa

Produtos principais de sua atividade

Glândulas salivais α amilase (ptialina)

Íon cloreto; pH: Hidrólise dos 6.6 e 6.8 enlaces α-1,4

das ligações glicosídicas do amido

Maltose, maltotriose, 1-6 glicosídeo

Lipase Triglicerídeos Mono e diglicerídeos; ácidos graxos livres

Pepsina HCl; pH: 1,5-2,2 Ligações peptídicas adjacentes ao aminoácidos aromáticos (fenilalanina, tirosina, triptofano) e dicarboxílicos (ácido glutâmico e aspártico)

Polipeptídeos

Glândulas do estômago, abomaso e proventrículo

Renina Ca; pH: 4 Caseína Proteína coagulada

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Lipase gástrica Meio ácido. Por Triglicerídeos Mono e isso é limitada diglicerídeos; sua atividade no ácidos graxos estômago livres

α amilase (ptilina)

pH: 7 Hidrólise enlaces α-1,4 das ligações glicosídicas do amido

Maltose, maltotriose, 1-6 glicosídeo

Lipase Sais biliares, fosfolipídeos, colipase; pH: 8

Ligações éster primárias dos triglicerídeos

Mono e diglicerídeos; ácidos graxos livres

Colesteril esterhidrolase

Sais biliares Ésteres de colesterol

Colesterol livre; ácidos graxos livres

Fosfolipase A2 Fosfolipídeos Lisofosfolipídeo s; ácidos graxos livres

Tripsina Enteroquinase Polipeptídeo Pequenos

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intestinal; pH: com um grupo polipeptídeos; 5.2-6.0; arginina ou dipeptídeos conversão lisina terminal

autocatalítica Pâncreas Quimotripsina Tripsina; pH: 8 Polipeptídeo Polipeptídeos; exócrino com aminoácido dipeptídeos

aromático terminal

Carboxipeptidas Tripsina Hidrólise das Peptídeos; es ligações aminoácidos

peptídicas dos livres oligopeptídeos

Ribonucleases Catalizam a Nucleotídeos quebra da ligação açúcar-H3PO4 do RNA

Desoxirribonucl Catalizam a Nucleosídeos eases quebra da

ligação açúcar-H3PO4 do DNA

Aminopeptidase Completam a Peptídeos; s ação das aminoácidos

carboxipetidase livres s hidrolisando os polipeptídeos no extremo do aminoácido livre

Dipetidases Dipeptídeos Aminoácidos Polinucleotidase Nucleotídeos Nucleosídeos; s H3PO4

Nucleosidase Nucleosídeos Purinas e pirimidinas; fosfato de pentosas

Lipase Triglicerídeos Di e moniglicerídeos; ácidos graxos livres; colesterol

Intestino Sacarase pH: 5-7 Sacarose Frutose; glicose delgado Maltase pH: 5.8-6.2 Escindem a Glicose

maltose Lactase pH: 5.4-6.0 Lactose Glicose;

galactose Isomaltase pH: 6.0-6.5 Isomaltose Glicose Fosfatase pH: 8.6 Fosfatos Fosfato livre A umidade do epitélio da boca se mantém graças à secreção continua da saliva, a qual ocorre mesmo que não existam estímulos para a sua secreção; porém, é pouca a importância quantitativa deste tipo de secreção. A presença dos alimentos na boca, a sensação de gosto, a excitação mecânica das mucosas, a mastigação e qualquer outra percepção sensorial que chegue ao hipotálamo e que o animal associe com a ingestão de alimentos, são talvez os atos reflexos que maior influencia têm sobre a produção e secreção da saliva. O bolo alimentício (mistura de alimento ingerido, mastigado e homogeneizado com a saliva) passa desde a boca ao estômago ou papo nas aves, atravessando a faringe e o esôfago;

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este último se comunica com o estômago através de um esfíncter chamado cárdia, o qual permanece geralmente fechado e só se abre com a chegada da onda peristáltica durante a deglutição. Nos alimentos sólidos a deglutição ocorre em três etapas ou fases denominadas: bucal, faríngea e esofágica. No entanto a primeira corresponde a um ato voluntário, as outras duas fases são originadas pelos movimentos peristálticos das fibras musculares estriadas que se propagam em forma de onda (movimentos involuntários). Quando se tem ingestão de alimentos líquidos ou muito fluidos este são projetados rapidamente até o esôfago mediante a contração dos diversos músculos que existem na região; o trânsito destes alimentos pelo esôfago se deve a este impulso e à força da gravidade. Quando o bolo alimentar chega ao estômago é submetido à ação das suas secreções; estas consistem da mistura de duas classes distintas de secreções produzidas por dois tipos de glândulas situadas na mucosa gástrica: • As glândulas cardíacas e pilóricas elaboram uma secreção rica em mucina e com pH

básico; por sua vez as glândulas da região pilórica segregam o hormônio gastrina. A mucina forma uma cobertura na mucosa estomacal e é resistente ao resto da secreção gástrica;

• As glândulas fúndicas contêm duas classes diferentes de células; umas denominadas principais ou peptídicas e as outras chamadas de parietais ou oxínticas; en tanto as primeiras elaboram uma secreção de natureza enzimática, as parietais segregam o HCl.

As secreções gástricas (HCl, pepsina, mucina) são estimuladas e inibidas mediante inúmeros mecanismos: • Os estímulos que chegam ao hipotálamo através dos sentidos (gosto, por exemplo)

estimulam as secreções gástricas (fase cefálica da secreção gástrica); • Quando o estômago está vazio suas paredes se encontram próximas devido a uma

certa tensão de sua camada muscular intermediária. Com a chegada de alimento ao estômago suas paredes se relaxam dispondo-se em camadas concêntricas cada vez mais próximas do cárdia o que já constitui um estímulo das secreções gástricas (estímulo físico). A água e os produtos inicias do processo digestivo encima das proteínas (peptídeos e alguns aminoácidos) também estimulam as secreções gástricas prévio o estímulo da mucosa glandular da região pilórica para produzir e liberar o hormônio gastrina (estímulo químico). Este hormônio abandona o estômago, é absorvido no intestino delgado e cai na corrente sangüínea voltando por esta mesma via para estimular às glândulas estomacais de secreção. Desta forma é produzida a chamada fase gástrica das secreções estomacais.

A mistura das secreções gástricas com os bolos alimentícios tem lugar graças aos movimentos peristálticos os que se iniciam na região do cárdia e, posteriormente, se propagam numa onda em direção ao antro pilórico onde uma nova onda muito mais enérgica empurra os bolos até o píloro. O píloro permanece fechado enquanto o conteúdo estomacal não alcança um certo nível de fluidez e acidez e, portanto, este conteúdo refluirá ao corpo do estômago para continua-se misturando com as secreções gástricas até atingir as condições que permitam a apertura do píloro e, em conseqüência, sua saída, mediante uma onda peristáltica, ao intestino delgado. O píloro, por sua vez, de novo se fecha devido à distensão do duodeno perante a entrada do conteúdo estomacal, a queda imediata do pH

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intestinal e a liberação do hormônio enterogastrona pela mucosa intestinal como resposta à presença de gordura neste local do TGI. Este hormônio chega, por via sangüínea, à mucosa estomacal inibindo seus movimentos e secreções; desta forma produz-se a fase intestinal do processo digestivo no estômago. O HCl desenvolve várias funções importantes no estômago: • Destroi a maior parte dos microorganismos que chegam com o alimento ao estômago; • Solubiliza os sais minerais, favorecendo sua absorção; • Com a liberação do seu H+ produz-se a queda do pH estomacal o que, por sua vez,

provoca a desnaturação das proteínas ingeridas aumentando seu tempo de permanência neste local do TGI e gera as condições necessárias para ativar os complexos enzimáticos.

A pepsina é secretada inicialmente como zimógeno, ou a forma inativa da enzima, sendo chamada de pepsinogênio; desta forma se evita a destruição das glândulas secretoras do estômago; a liberação de um peptídeo inibidor pela ação do HCl fazem ativa esta pró-enzima convertendo-a em pepsina; posteriormente a própria pepsina ativa as novas moléculas inativas produzidas e liberadas no estômago. A pepsina, além de hidrolisar as ligações peptídicas adjacentes aos aminoácidos aromáticos e exercer forte ação sobre os dicarboxílicos, possui ainda uma atividade coaguladora sobre as proteínas do leite. Nos mamíferos é produzida a zimosina ou renina enquanto os animais estejam em lactação; depois desta ser suspensa e visto que mudam as condições estomacais quanto ao pH, se reduz consideravelmente sua produção e diminui sua atividade devido a que ela requer um pH próximo à neutralidade. Esta enzima tem grande importância no que diz respeito da digestão gástrica sobre a proteína do leite porquanto precipita a caseína formando um coalho, prolongam seu tempo de permanência no estômago e, portanto asseguram uma digestão enzimática mais estável, permitem uma passagem contínua e prolongada dos produtos digestivos gerados até o intestino delgado evitando, desta forma, a sobrecarga excessiva deste local do TGI com proteínas sem digerir ou com moléculas ainda de elevado peso molecular como são os polipeptídeos. No estômago, fundamentalmente a digestão é representada pela hidrólise parcial das proteínas do alimento em polipeptídeos a cargo da pepsina ou a renina. Neste local do TGI também tem lugar a absorção de H20, sais minerais e alguns dos monossacarídeos livres contidos no alimento. A mucosa intestinal ao ser estimulada pela acidez do conteúdo procedente do estômago secreta pró-secretina, precursor do hormônio secretina, o qual é liberado para a corrente sangüínea e ao atingir a circulação pancreática estimula as células do pâncreas a secretarem íons carbonatos, algumas enzimas, mucina e outros compostos orgânicos. As secreções pancreáticas ricas em íons e compostos orgânicos junto à bílis contribuem na neutralização do pH do conteúdo intestinal a fim de que este seja alvo das enzimas achadas neste local. As enzimas pancreáticas mais importantes são a amilase, lipase, proteases e peptidases. Ao contrário de todas as enzimas pancreáticas, a amilase é liberada ao intestino delgado em estado ativo. A lipase pancreática atua conjuntamente com a lipase gástrica, mas sua

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ação é mais importante. As proteases e peptidases são secretadas sob a forma inativa (pró-enzimas): tripsinogênio, quimotripsinogênio e procarboxipeptidases A e B. Estas formas são ativadas ao liberar-se o polipeptídeo inibidor mediante a ação da enteroquinase, uma enzima específica produzida na mucosa intestinal. Portanto, a enteroquinase ativa o tripsinogênio que se transforma na sua forma ativa a tripsina, quem, por sua vez, ativa o quimotripsinogênio e as procarboxipeptidases a quimotripsina e carboxipetidases, respectivamente. A bílis é produzida pelo fígado e liberada no duodeno, em resposta a estímulos químicos, hormonais e nervosos, através do duto biliar. Com exceção dos equídeos, todas as espécies animais têm uma vesícula -biliar-, muito evoluída nos coelhos, que serve como reservatório das secreções biliares. Na bílis encontram-se em dissolução os seguintes compostos: • Pigmentos biliares: principalmente bilirubina e biliverdina. Produzidos no fígado a partir

da destruição das porfirinas contidas nas hemácias; • Lípides saponificáveis: são esteróides que emulsionam as gorduras formando gotas

minúsculas com superfície acessível ao ataque enzimático, sendo os mais destacáveis os ácidos biliares;

• Mucina e outras pequenas quantidades de substâncias orgânicas. A presença de digesta no duodeno provoca a estimulação mecânica e química do intestino gerando mecanismos de resposta que são tanto nervosos quanto hormonais. A mucosa duodenal, por exemplo, libera o hormônio enteroquinina que estimula a secreção do suco entérico. A parede intestinal secreta o suco entérico, que é constituído por sua vez por dois tipos de secreções: • Suco duodenal: produzido pelas glândulas de Brunner, localizadas no duodeno. Trata-se

de uma secreção alcalina com pH entre 8,2 e 8,9, rica em mucina e αamilase, enzima que atua sobre os α-polímeros dos monossacarídeos ainda não atacados;

• Suco intestinal: secretado pelas glândulas de Lieberkhun, rico em enzimas digestivas de atividade próxima à neutralidade como: a oligoglucosidase, maltase, lactase, sacarase, lipase, aminopeptidases, dipeptidases, nucleotidases e ainda outras enzimas de menor importância quantitativa (fosfatases, colestinases e mucinases).

No intestino delgado, portanto, a digestão se completa pela ação combinada das enzimas fornecidas pelo pâncreas e o epitélio do intestino delgado. MECANISMO DE ABSORÇÃO DOS NUTRIENTES. O alimento ingerido progride ao longo da boca, faringe e esôfago mediante a deglutição. Posteriormente, a mistura do bolo alimentício com as secreções gástricas vai se deslocando em direção caudal ao longo do intestino delgado. O conteúdo intestinal prossegue por intermédio de movimentos peristálticos, de segmentação, pendulares e rotatórios como resposta à pressão deste sobre a parede intestinal o que gera seu avanço e mistura com as secreções próprias e que desembocam neste local do TGI. Ao longo do intestino delgado tem lugar a absorção de grande parte dos nutrientes e a

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energia contidos no alimento. Esta absorção se vê facilitada pela grande quantidade de villi que possui a mucosa intestinal as quais estão em permanente contato com o conteúdo intestinal. Cada villi contem abaixo uma camada de células, um vaso linfático e a ramificação de uma arteríola que termina em uma pequena vênula. A absorção implica diferentes tipos de mecanismos de transporte: • Diretos:

Ativo ou contra o gradiente de concentração; Passivo ou por difusão

• Indiretos ou pinocitose. A membrana celular possui uma invaginação que vai englobando as moléculas até encerrá-las no citoplasma formando um vacuólo. Este é um mecanismo muito freqüente nos mamíferos nas primeiras horas de vida após o nascimento que permite a absorção de moléculas complexas e de elevado peso mesmo sem serem ainda submetidas aos processos de digestão, como acontece, por exemplo, com as α-globulinas do colostro.

As ondas peristálticas do intestino delgado se detêm ao chegar ao final do íleo. Quando o conteúdo intestinal chega à válvula íleo-cecal parte dele passa ao ceco durante o tempo em que permaneça aberto seu esfíncter; assim que este se feche é interrompida a passagem do conteúdo e o íleo volta a sua posição original. Devido que esse processo se repete várias vezes a passagem do conteúdo intestinal ao ceco é em forma descontínua. No ceco o conteúdo intestinal é submetido a movimentos peristálticos e antiperistálticos; embora estes sejam mais lentos, quando comparados com os do intestino delgado, são suficientes para provocar sua homogeneização e avanço até o cólon. Durante o trânsito pelo ceco e cólon, os resíduos do alimento e os constituintes endógenos produzidos ao longo do TGI que ainda não foram digeridos são postos em contato com a flora microbiana ali presente e com a mucina secretada pelo intestino grosso. O tempo de permanência do conteúdo intestinal no ceco é variável dependendo da espécie animal e o tipo de parede celular presente nos alimentos ingeridos: nas aves e suínos esta pode ser praticamente inexpressiva caso que a fibra do alimento for constituída por componentes parietais muito indigeríveis; no caso dos herbívoros a digesta permanece por mais tempo neste local do TGI. No ceco e cólon se mistura a digesta, procedente do intestino delgado, com a mucina produzida pelas glândulas e as células da mucosa, ajudando a formar assim um conteúdo intestinal mais compacto. Neste local do TGI continua a ação das enzimas secretadas anteriormente pelo intestino delgado; contudo, o processo digestivo neste local é caracterizado pela fermentação microbiana sobre os resíduos do alimento resistentes às enzimas, as células descamadas ao longo do todo o TGI e sobre os próprios microorganismos mortos. O produto mais importante da ação digestiva dos microorganismos são os ácidos graxos voláteis (AGV) que são absorvidos diretamente ali por simples difusão. No ceco e cólon também são absorvidos amônia, alguns aminoácidos e vitaminas sintetizadas pelos próprios microorganismos (K e algumas do complexo B). Posteriormente as fezes são transportadas ao reto mediante movimentos peristálticos; a dilatação deste local no TGI estimula a geração de movimentos musculares voluntários que

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abrem os dois esfíncteres que o comunicam com o ânus provocando sua expulsão. Com a defecação pode se dizer que conclui o processo digestivo para um grande número das espécies animais, incluindo o homem; a exceção mais marcante está com os animais que praticam a coprofagia já que com a ingestão de seus próprios excrementos repete-se o processo digestivo. As fezes expulsas ao exterior estão compostas dos seguintes constituintes: • Partículas de alimento ingerido que resistiram às diferentes ações do processo

digestivo ou que não foram absorvidas; • Resíduos das secreções produzidas pelo próprio TGI; • Células e restos de células procedentes dos processos de troca do epitélio do

TGI; • Microorganismos e resíduos da flora própria do TGI. V. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DE APOIO SOBRE A DIGESTÃO COMPARADA

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ÁGUA.

INTRODUÇÃO. Tradicionalmente, nutriente tem sido definido como o constituinte ou grupos de constituintes de um alimento que tem a mesma composição química geral e ajuda na manutenção da vida. Atualmente nossa interpretação sobre o significado de nutriente vai além desta definição inicial visto que nela nós também incluirmos substâncias que não são necessariamente originadas no alimento (vitaminas produzidas sinteticamente, sais inorgânicos preparados quimicamente e aminoácidos sintetizados biogeneticamente). Não podemos ter a certeza de que a lista dos nutrientes conhecida até hoje encontrados nos alimentos ou nos tecidos animais tenha todos os nutrientes necessários para o funcionamento do organismo animal. Embora o estudo dos nutrientes menos complexos como a água quanto a sua descrição, funções fisiológicas específicas e seus requerimentos é bastante simples, é, também junto ao oxigênio, o mais esquecido. Por sua vez, no que tem a ver com os nutrientes que servem ao fornecimento de energia (a qual

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por sua vez não pode ser classificada como um nutriente propriamente dito) ou que desempenham inúmeras funções nos processos metabólicos de liberação e uso de energia, é mais complexa a compreensão dos processos nutricionais. Estas razões explicam porque geralmente é mais fácil realizar a caracterização dos alimentos a partir de sua composição química que a classificação dos nutrientes que o compõem. O gráfico 1 resume a forma clássica como é representada a composição química dos alimentos. ÁGUA. A.GERAL. 1. Junto com o oxigênio a água é o constituinte mais abundante e importante para a

manutenção da vida:

a. Representa de 65 a 85% do peso corporal no animal ao nascimento e entre 45 e 60% do mesmo na idade madura e explica entre 90 e 95% do conteúdo total do sangue. O teor de água corporal varia pouco dentro de cada espécie, mas depende da idade do animal, das variações no peso corporal e, consequentemente, de seu conteúdo de gordura. Os registros das tabelas 1 e 2 mostram que a porcentagem da água corporal diminui significativamente com a idade do animal e com o aumento da deposição de gordura corporal; estes mesmos registros sugerem que não existem variações significativas no que diz respeito do conteúdo de água no plasma sangüíneo diante as mudanças na idade do animal.

Aminoácidos não

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essenciais Proteína Aminoácidos semi-

essenciais Compostos Aminoácidos

nitrogenados essenciais Fontes de

nitrogênio não protéico

Simples Matéria Lípides Compostos

Orgânica Vitaminas Alimento Matéria Monossacarides

Seca Carboidratos Extrativos não Oligossacarides

nitrogenados Polissacarides Fibra bruta Polissacarides Vitaminas

Hidrosolúveis Macromineral Essenciais Essenciais Matéria Provavelmente

Inorgânica essenciais

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(Minerais) Micromineral Alguns podem ser tóxicos

Outros não parece que sejam essenciais

Água GRÁFICO 1. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS ALIMENTOS. TABELA 1. Conteúdo de água corporal e no plasma sangüíneo de aves Leghorn

Branca de acordo com a idade dos animais.

Idade dos animais Conteúdo de água (valores expressos em %) (semanas)

Corporal Plasma sangüíneo

1 95.5 85.2 2 96.3 68.7 3 96.1 67.1 4 95.8 68.9 6 95.8 59.2 8 95.5 65.9

16 95.1 48.7 32 94.6 55.0

TABELA 2. Variações nos conteúdos de água e gordura corporal de acordo com o

peso vivo de suínos tipo carne.

Peso vivo dos animais Porcentagem da carcaça (kg)

Água Gordura

15 70.4 9.5 20 69.6 10.1 40 65.7 14.1 60 61.8 18.5 80 58.0 23.2

100 54.2 27.9 120 50.4 32.7

b. A água está distribuída de forma heterogênea no corpo animal de modo a manter o

equilíbrio dinâmico entre os comportamentos do organismo:

(a). Água intracelular representa mais de 50% do peso vivo e constitui o meio onde ocorrem as reações biológicas;

(b). Água extracelular achada principalmente nos fluídos intersticiais, plasma sangüíneo, linfa e fluídos sinovial e cérebro-espinhal constitui aproximadamente 20% do peso corporal;

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(c). Água presente na urina e trato gastrointestinal.

Estando o plasma em constante equilíbrio com o fluído intersticial, a composição de ambos permanece inalterada em todas as situações.

c. O corpo dos animais domésticos e do homem pode perder praticamente toda a

gordura e mais da metade da proteína e sobreviver, enquanto a perda de 10% da água pode resultar em morte. A capacidade de suportar a privação de água e de perdê-la varia segundo as espécies: as poedeiras Leghorn, por exemplo, podem sofrer a restrição de 10 a 20% no consumo de água sem afetar o seu desempenho; no entanto, se a restrição exceder 20% ocorrerão graves prejuízos na sua produção. Já os jumentos podem suportar a perda de 30% de sua água corporal sem graves riscos para sua vida;

B. PROPRIEDADES DA ÁGUA. 1. Alta constante dielétrica; 2. Baixa viscosidade: esta propriedade permite a passagem de água e das substâncias

nela dispersas até os mais finos vasos capilares do organismo sem elevadas exigências para o organismo;

3. Boa tensão superficial: propriedade da água que permite que ela se mantenha fortemente ligada à superfície de qualquer outra substância;

4. Alto calor específico o que permite a absorção de uma enorme quantidade de calor proveniente do trabalho muscular;

5. Alta condutibilidade térmica: permite o transporte do calor absorvido para a superfície do corpo ou para o lume do intestino.

C. FUNÇÕES PRINCIPAIS DA ÁGUA. 1. Constituinte dos fluídos corporais:

Cérebro-espinhal: protege o sistema nervoso; Sinovial: lubrifica as juntas; Auricular: transporte de ondas sonoras; Intra-ocular: importante no processo da visão; Amniótico: protege o feto.

2. Regulação da pressão osmótica intracelular realizada através da ingestão e eliminação de água e/ou eletrólitos na urina;

3. Regulação da temperatura corporal devido a seu alto calor específico e a uso dos mecanismos de evaporação cutânea e pulmonar. O alto calor específico apresentado pela água significa dizer que cada grama de água necessita de muito calor para elevar muito pouco sua temperatura ou que ela é capaz de absorver grandes quantidades de calor com uma elevação mínima da temperatura corporal;

4. Principal componente das secreções animais: leite, ovos, secreções hormonais e enzimas digestivas, fetais e do crescimento;

5. Participa nos processos de hidrólise na digestão, a absorção dos nutrientes no trato digestivo, o transporte de todos os componentes químicos do organismo, o metabolismo intermediário nos tecidos e a excreção de seus produtos o que a faz ser o solvente universal;

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6. Componente corporal com maior taxa de reciclagem; 7. Dispersante ideal devido ao seu poder ionizante; 8. Boa condutora da eletricidade o que é importante na transmissão neural; 9. Participante da homeostase orgânica mantendo o equilíbrio ácido-base. D. FONTES DE ÁGUA PARA O ANIMAL. A cobertura das necessidades de água é proveniente de três origens: 1. Água para consumo direto ou água de bebida. É a principal fonte para os animais, devendo apresentar certas características que afetam sua qualidade e, consequentemente, seu consumo direto.

a. Fatores que afetam o consumo de água de bebida:

(1). Temperatura e umidade relativa do ambiente: normalmente o consumo de água aumenta quando o animal está por fora das suas condições de conforto. O aumento do calor ambiente leva a um incremento da transpiração que, por sua vez, eleva as necessidades de água consumida; sob condições de baixa temperatura também acontece aumento quanto às exigências de água de bebida porquanto ocorre o catabolismo das proteínas orgânicas. Os efeitos das variações na temperatura ambiente sobre o consumo de água também estão associados com a condição fisiológica do animal: frangos de corte, por exemplo, dobram o consumo de água quando a temperatura ambiente passa de 22 para 32o C entanto que as poedeiras triplicam o consumo de água quando a temperatura passa de 21 para 37o C;

(2). A própria temperatura da água: os animais diminuem a ingestão voluntária de água quando a temperatura desta é menor que 6o C ou superior a 36o C;

(3). Fatores da dieta: (a) Consumo da matéria seca: dentro dos intervalos de temperatura de

conforto o consumo de água está diretamente relacionado com o consumo de matéria seca;

(b). Altos teores de água no alimento reduz o consumo desta; (c). Altos teores de sais e proteína aumenta o consumo de água.

(4). Tipo de sistema urinário: as aves exigem menor quantidade de água do que os mamíferos em percentagem de peso vivo devido ao tipo de excreção do nitrogênio urinário. Entanto as aves excretam ácido úrico, que necessita menor quantidade de água para sua eliminação, os mamíferos precisam de mais de 100 g de água para eliminar tão só 1 g de uréia;

(5). Idade e estado fisiológico do animal: para cada kg de peso vivo os animais jovens necessitam mais água que animais de maior idade. Por sua vez, as vacas em lactação precisam mais água (em média para cada litro de leite produzido, são necessários 873 g de água). As porcas em lactação também consomem mais água que as gestantes e estas mais que os animais em crescimento. As aves poedeiras, sob condições normais, fora do período de postura consumem 166 ml de água/dia; este valor aumenta a 306 ml visto que a produção de um ovo exige de 37 g de água;

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(6). A qualidade d’água afeta o seu próprio consumo: (a). Água de boa qualidade para consumo deve ser incolor, insípida e inodora,

com pH entre 7,0 e 7,2 (níveis de pH acima de 7,2 indicam alcalinidade o que sugere a necessidade de se pesquisar os níveis de cálcio e magnésio) e livre de contaminação bacteriana.

(b). Água de boa qualidade deve ter menos do que 2500 mg/litro de sólidos dissolvidos;

(c). As águas que tenham acima de 1g de sulfatos/litro podem produzir diarréias;

(d). A presença de elementos como nitratos, flúor, ferro e molibdênio em excesso são extremadamente tóxicos. Níveis de 100 a 200 ppm de nitratos na água, por exemplo, são potencialmente tóxicos.

b. Consumo aproximado de água em animais maduros e não estressados:

Aves: Duas partes de água para cada parte de matéria seca consumida; Ovinos: 3-10 litros; Suínos: 5-10 litros; Bovinos e eqüinos: 35-50 litros.

2. Água contida nos alimentos.

a. Varia conforme o tipo de alimento (estádio fisiológico, processamento,

armazenagem, etc.); (1). Nos grãos pode variar desde valores abaixo de 8% até valores acima de 30%; (2). Nas forragens varia desde valores abaixo de 5% nos fenos secos até valores

acima de 90% no caso dos capins novos. (3). A quantidade de água dos alimentos pode influenciar a quantidade de água

livremente ingerida pelo animal e o valor energético do alimento. Neste último caso pode dizer-se que com o aumento no percentagem de água do alimento diminui seu conteúdo de energia digestível (ED): assim, por exemplo, o grão de milho, com 12% de água, tem 3841 Kcal de ED/kg, a mandioca, que pode ter 65% de água, apresenta 1050 Kcal de ED/kg).

b. A água de chuva sobre os alimentos diminui o consumo direto d’água. 3. Água metabólica.

a. Produzida pela oxidação das substâncias que contém hidrogênio em sua fórmula

(carboidratos, proteínas e gorduras) nos tecidos animais. As inúmeras estimativas realizadas sugerem que a oxidação de 1,4 g de proteínas, 1,7 g de carboidratos ou 0,9 de gorduras produz 1 g de água metabólica. 60, 42 e acima de 100 g de água metabólica. A maior quantidade de água metabólica produzida pela oxidação das gorduras está relacionada com o maior conteúdo de hidrogênio em relação ao oxigênio dentro da molécula. Por sua vez a quantidade de água metabólica produzida está em relação inversa à complexidade do carboidrato: a oxidação da sacarose, por exemplo, fornece 57,9% de água metabólica entanto que a do amido gera 55%.

b. Responde somente por 5 a 10% das necessidades diárias de água dos animais domésticos. Contudo, ela pode suprir as necessidades diárias de alguns animais em hibernação ou em condições desérticas.

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E. EFEITOS DAS DEFICIÊNCIAS OU RESTRIÇÕES DE ÁGUA.

1. Reduz o consumo de alimento e a produtividade; 2. Perdas de peso devido à desidratação; 3. Aumenta a excreção de nitrogênio e eletrólitos como Na+ e K+.

F. PERDAS DE ÁGUA.

As perdas de água têm quatro funções importantes nos animais: 1. Eliminação dos produtos finais do metabolismo, principalmente

através da urina; 2. Regulação da pressão osmótica do sangue; 3. Atua na termoregulação pela evaporação cutânea e pulmonar; 4. Água é o principal componente das secreções e produtos animais. As perdas de água podem acontecer através de cinco vias: 1. Rins; 2. Fezes: variam em função da espécie animal, as características do trato

gastrointestinal e o tipo de alimento consumido; 3. Pulmões: é o principal fator associado com a regulação da temperatura corporal. A

eliminação pulmonar precisa de quantidades suficientes de água para saturar o ar alveolar, que, por sua vez, depende da umidade do ar inspirado, da temperatura e da ventilação pulmonar. O ar nos pulmões varia em conteúdo de água e em temperatura. O ar expirado está próximo da temperatura do corpo e bastante saturado de água o que representa uma perda de energia considerável para um animal em clima frio e um meio de liberação de calor para um animal sob condições de clima quente visto que 1 g de água evaporada representa a perda de 576 cal.

4. Via cutânea: a perspiração resulta da difusão de água através do tegumento cutâneo entanto que a transpiração é a secreção pelas glândulas sudoríparas. Com a transpiração não só ocorre a perda de água mas também a de substâncias tais como: cloreto de sódio, sulfatos, fosfatos, compostos de enxofre, ácido láctico e vitaminas hidrossolúveis.

5. Produtos secretados: leite, ovos. G. NECESSIDADES DE ÁGUA.

O requisito mínimo de água de qualquer animal representa a soma das perdas de água pelo corpo (urina, fezes, evaporação, respiração), mais as perdas associadas à reprodução (leite, ovos, parição), mais uma parcela destinada ao crescimento do animal quando jovem que apresenta maior atividade dos tecidos e menor teor de gordura corporal. Não existem regras gerais para determinar as necessidades de água. Geralmente para realizar uma estimativa destas devem ser considerados a superfície corporal e o metabolismo basal, além do regime alimentar, sistema de criação, temperatura e umidade do ambiente, exercício realizado pelo animal, a produção animal e os próprios

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fatores da qualidade d’água. Na tabela 3 são apresentadas algumas sugestões da quantidade de água a ser consumida pelos principais animais domésticos.

H. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DE APOIO. ANDRIGUETO, J.M. Nutrição animal. São Paulo. Nobel. 1982. 395p. ANDRIGUETO, J.M. Nutrição animal. 3a ed. São Paulo. Nobel. 1986. 425p. BERTECHINI, A.G. Nutrição de monogástricos. ESAL/FAEPE. Lavras. Minas Gerais. 142p. KOLB, E. Fisiologia veterinária. Zaragoza. Acribia. 2a ed. V.2. 1979. NUNES, I.J. Nutrição animal. Escola de Veterinária. UFMG. Belo Horizonte. Minas Gerais.

Apostila. 1972. PEIXOTO, R.R & MAIER, J.C. Nutrição e alimentação animal. 2a ed. U Pelotas. Pelotas.

1993. 169p. TABELA 3. CONSUMO DE ÁGUA SUGERIDO PARA DIFERENTES ESPÉCIES ANIMAIS.

CATEGORIA CONSUMO AUTOR AVES

Frangos de corte Até 8 semanas

1,6-1,8 l/kg ração NRC (1984)

Frangas Até 16 semanas

2,4 l/kg ração

Frangas 16-22 semanas

166 ml/dia

Poedeira 90% postura 306 ml/dia BOVINOS

Vacas em lactação 62,5 l/animal/dia Benedetti (1987)

Vacas e novilhas ao final da gestação

50,9 l/animal/dia

Vacas secas e novilhas em gestação

45,0 l/animal/dia

Novilhas em idade de inseminação

48,8 l/animal/dia

Fêmeas desmamadas até inseminação

29,8 l/animal/dia

Bezerros lactantes (em baia) 1,0 l/animal/dia

Bezerros lactantes (a pasto) 11,2 l/animal/dia

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Leiteiros 40-65 l/dia Andrigueto (1982)

Bezerros até 6 semanas 6,5 kg/kg MS da ração

Bezerros de 100 ou mais kg de peso vivo

Até 100C 3,5 kg/kg MS da ração

10-150C 3,6 kg/kg MS da ração

15-200C 4,0-4,2 kg/kg MS da ração

20-270C 4,5-4,8 kg/kg MS da ração

>270C 5,6 kg/kg MS da ração

De corte 8-9 l/100 kg P.V.

45 l/animal/dia CÃO

Animais jovens 2-3 l/kg MS da ração

Fêmeas em lactação 4 l/kg MS da ração

CAPRINOS

3,5 l/kg de leite produzido

NRC (1981)

1,43 kg/kg leite produzido

Recomendação francesa

145,6 g/kg 0,75 Recomendação francesa

COBAIA

Com forneciment o de forragem verde e fresca

50-100 ml/animal/dia

NRC (1972)

Sem a suplementaç ão de forragem verde

250-1000 ml/animal/dia

COELHO

Animal adulto 0,25 l/animal/dia Andrigueto (1986)

Fêmeas antes do parto 1 l/animal/dia

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Fêmeas em lactação Segundo o número de láparos

EQÜINOS

Cavalos em descanso 37 l/animal/dia Crowell (1985)

Cavalos em trabalho pesado 57 l/animal/dia SUÍNOS

Adultos 1,9-2,5 kg/kg de ração seca

NRC (1988)

Leitões de 5-8 semanas 20 l/100 kg P.V.

Suínos em terminação 7 l/100 kg P.V./dia

DIGESTÃO DOS CARBOIDRATOS NOS NÃO-RUMINANTES. INTRODUÇÃO O nome carboidrato é derivado do francês hidrate de carbone e faz referência aos componentes que na natureza contem carbono, hidrogênio e oxigênio, sendo que o hidrogênio e o oxigênio sempre aparecem na mesma proporção como é encontrada na água (2:1). Embora definição seja útil para caraterizar este grupo de compostos químicos, ela ainda é limitada porquanto o fósforo, enxofre ou nitrogênio também podem fazer parte da estrutura dos carboidratos. Os carboidratos são feitos de compostos aldeídicos ou cetônicos com múltiplas hidroxilas e, portanto, são definidos como poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, com fórmula geral (CH2O)n, sendo que n≥ 3. Embora muitos dos carboidratos comuns apresentam na fórmula a proporção 1:2:1 entre os átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, alguns não cumprem com esta regra. I. FUNÇÕES. Os carboidratos constituem a maior parte da matéria orgânica na terra devido a suas múltiplas funções em todas as formas de vida. ¾ Primeiro, os carboidratos servem de reservas energéticas, alimentos energéticos e

intermediários metabólicos: � amido nas plantas e o glicogênio nos animais são carboidratos que podem ser

rapidamente mobilizados para gerar glicose (principal fonte alimentar para a produção de energia;

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� ATP e muitas coenzimas são derivados glicídicos fosforilados.

Nas plantas, os carboidratos são originados a partir do gás carbônico (CO2) atmosférico e d’água através de uma das mais importantes reações químicas que existem natureza, a fotossíntese. Embora a reação subentende a formação de grande número de produtos intermediários, pode ser, simplesmente, representada da seguinte maneira:

6CO2 + 6H2O + 673Kcal → C6H12O6 + 6O2 glicose Os carboidratos dos vegetais são, por sua vez, utilizados pelo animal como fontes de energia para os seus processos orgânicos e, assim, toda a vida animal depende também da fotossíntese. Nutricionalmente falando, o major problema que se apresenta aos animais não está associado com a disponibilidade de carboidratos na natureza e sim com sua capacidade para digeri-los e absorvê-los. Ao se comparar com as proteínas e gorduras, os carboidratos fornecem menos energia para o metabolismo. Contudo, esta é uma conclusão provisória. Os carboidratos acabam sendo os nutrientes que mais contribuem com o fornecimento de energia na alimentação animal visto que são encontrados em maior quantidade nas plantas (70 a 75%), são altamente digestíveis e sua participação é normalmente alta nas dietas.

¾ Segundo, os carboidratos ribose e desoxirribose formam parte do esqueleto estrutural

do DNA e do RNA. A flexibilidade na conformação desses anéis de oses é importante no armazenamento e na expressão da informação genética.

¾ Terceiro, alguns tipos de carboidratos são elementos estruturais das paredes celulares

de plantas, bactérias e dos exoesqueletos de artrópodes. De fato, a celulose, o principal constituinte das paredes celulares das plantas, é o composto orgânico mais abundante da biosfera.

¾ Finalmente, os carboidratos são ligados a muitas proteínas e lipídeos.

� As unidades glicídicas da glicoforina dão às hemácias um revestimento aniônico altamente polar;

� Unidades glicídicas nas superfícies das células participam de maneira importante no reconhecimento de célula a célula durante o desenvolvimento.

II. ESTRUTURA.

Os carboidratos estão constituídos (em % por peso molecular) de C (40%), H (7%) e O (53%), sendo que os átomos de C estão arranjados em cadeias às quais estão ligados o O e H e estes dois, por sua vez, têm semelhança química com a molécula de água. As moléculas de carboidratos mais simples podem se apresentar sob duas configurações absolutas: D e L, dependendo da posição que toma o grupamento hidroxila (OH) do penúltimo carbono.

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Importante é lembrar que, em uma projeção de Fisher de uma molécula, os átomos unidos a um átomo de carbono assimétrico por ligações horizontais estão na frente da página, e os unidos por ligações verticais estão atrás (Fig. 1).

H H

| | C=O C=O | | H—C—OH OH—C—H | | H—C—OH H—C—OH | |

H

H

D-gliceraldeído L-gliceraldeído

Figura 1. Representação das formas D e L do gliceraldeído.

Para os monossacarídeos com mais de um átomo de carbono assimétrico, os símbolos D e L referem-se à configuração absoluta do carbono assimétrico mais distante do grupamento aldeído ou cetona. Nos animais somente os carboidratos de configuração D são metabolizados; no entanto, suas formas L são menos freqüentes na natureza sendo metabolizados principalmente pelo microorganismos. Em solução as moléculas de carboidratos podem girar a luz polarizada para a direita (dextrógeras) ou para a esquerda (levógiras), isto é representado pelos sinais (+) e (-); assim, por exemplo, a D (+) é dextrorrotatória e a L (-) é levorrotatória. Por causa desta propriedade, algumas vezes os carboidratos são chamadas de dextrose e levulose. III. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS. A Tabela 1 traz um resumo da classificação dos carboidratos mais significativos em nutrição animal. De uma maneira simples os carboidratos podem ser classificados em açúcares e não açúcares. ¾ Açúcares: são carboidratos relativamente simples, de baixo peso molecular e solúveis

em água. Neste grupo encontram-se os monossacarídeos e os oligossacarídeos. TABELA 1. Classificação esquemática dos carboidratos mais significativos em

nutrição animal.

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Trioses Gliceraldeído C3H6O3 Diidroxiacetona

Tetroses Eritrose C4H8O4 Eritrulose

Ribose Pentoses Ribulose Monossacarídeos C5H10O5 Xilose

Xilulose

Arabinose Glicose

Hexoses (Dextrose) C6H12O6 Frutose

(Levulose) Galactose Manose

AÇÚCARES Heptoses Sedoeptulose C7H14O7 Sacarose Glicose-Frutose

Dissacarídeos Lactose Galactose-Glicose Oligossacarídeos Maltose Glicose-Glicose

Trealose Celobiose Glicose-Glicose

Trissacarídeos Rafinose Tetrassacarídeos Estaquiose Pentosanas Arabanas

(Arabinanas)

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Xilanas Homopolissacaríde Glicanas Amido, glicogênio,

os celulose, dextrinas Frutanas Inulina, levana Hexosanas Mananas Galacturanas Ácido péctico Glicosaminas quitina Hemiceluloses

NÃO Gomas AÇÚCARES

Mucilagens HeteroploissacarídeSubstâncias os pécticas

Sulfopolissacarídes Aminopolissacaríde Ácido hialurônico, s condroitina,

heparina Os açucares simples que na sua estrutura possuem um grupo aldeído (-CHO-) são denominados de aldoses e os que possuem o grupo cetona (-CO-), são conhecidos como cetoses. Nutricionalmente, a aldose mais importante é a D-glicose entanto que a cetose mais importante é a D-frutose. Em razão destes grupos os monossacarídeos podem ser oxidados, reduzidos, ou substituídos; fornecendo derivados de importância metabólica e nutricional.

¾ Não açúcares: constituído por carboidratos mais complexos, de

alto peso molecular, insolúveis em água ou que formam soluções coloidais. Deste grupo fazem parte os homopolissacarídeos e os heteropolissacarídeos.

Uma outra forma, mais complexa, de classificar os carboidratos baseia-se no número de átomos de carbono por molécula e no número de moléculas por composto.

1. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS QUANTO AO NÚMERO ÁTOMOS DE CARBONO.

¾ Trioses (C3 H6 O3 ) ¾ Tetroses (C4 H8 O4 ) ¾ Pentoses (C5 H10 O5 ) ¾ Hexoses (C6 H12 O6 ) ¾ Heptoses (C7 H14 O7

)

2. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS QUANTO AO SEU NÚMERO DE MOLÉCULAS.

2.1. MONOSSACARÍDEOS.

Os monossacarídeos são sólidos cristalinos, incolores, alguns apresentam sabor doce, muito solúveis em água e insolúveis em solventes não polares (clorofôrmio, benzeno e éter). Embora os monossacarídeos ou “açúcares simples” sejam os glicídeos mais simples (estão constituídos por uma unidade de carboidrato), são importantes

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por sua alta capacidade de fornecer “esqueletos de carbono” para a síntese de outros compostos como, por exemplo, os aminoácidos não essenciais; por sua grande afinidade pelo ácido fosfórico e, consequentemente, a formação de compostos de alta energia (ADP, ATP); por sua participação na constituição do DNA e RNA e por sua presença em certas plantas como glicosídeos tóxicos. O esqueleto dos monossacarídeos está constituído por uma cadeia não ramificada de átomos de carbono unidos entre si por ligações simples. Um dos átomos de carbono é unido a um átomo de oxigênio por dupla ligação formando um grupo carbonila e cada um dos demais átomos de carbono está ligado a um grupo hidroxila. Caso o grupo carbonila esteja numa extremidade da cadeia, o monossacarídeo é um aldeído sendo chamado de aldose, mas se este grupo estiver em qualquer outra posição o monossacarídeo se caracteriza como uma cetona e é chamado de cetose. A presença destes grupamentos ativos, aldeído e cetona, dá aos monossacarídeos a propriedade de serem redutores ou não, e isto faz com que possam ser oxidados, reduzidos ou substituídos, fornecendo derivados de importância metabólica e nutricional. Exceto a diidroxicetona, todos os monossacarídeos comuns que existem na natureza contêm um ou mais carbonos assimétricos ou quirais, o que os converte em isômeros óticamente ativos. Os estereoisômeros dos monossacarídeos podem ser todos relacionados a um composto de referência, o gliceraldeído, que tem uma forma D e L. Entretanto, como muitas das aldoses têm dois ou mais centros quirais, os prefixos-D e L são usados em referência à configuração do carbono quiral mais distante do átomo de carbono da carbonila. Quando o grupo hidroxila desse átomo de carbono mais distante projeta-se para a direita na fórmula, ela designa um D-açúcar. De maneira similar podemos escrever as estruturas de todos as D-Cetoses até seis átomos de carbono, elas possuem a mesma configuração ao redor do carbono assimétrico mais distante do grupo carbonila. As cetoses são designadas sistematicamente pela inserção das letras D no nome da aldose correspondente; por exemplo, D-ribulose é a cetopentose correspondente a aldopentose D-ribose. Entretanto, algumas cetoses tem nomes triviais, como a frutose. Em regra, somente os carboidratos de configuração D são metabolizados pelos animais. Além disso, as forma L são menos comuns na natureza. As formas predominantes da glicose e frutose em solução não são cadeias abertas; as formas em cadeia aberta destes monossacarídeos ciclizam-se formando anéis. Em geral, nestes o grupo carbonila não está livre, mas formando uma ligação covalente com um dos grupos hidroxila existente ao longo da cadeia; dependendo da posição que a hidroxila do primeiro toma, recebe a identificação alfa (α) ou beta (β), e quando ocorre a polimerização de suas moléculas, os compostos resultantes apresentam ligações alfa ou beta. Na D-glicose o aldeído em C-1 na forma em cadeia aberta reage com o

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grupamento hidroxila em C-5, formando um hemiacetal chamado de piranose devido à sua semelhança com o anel hexagonal do pirano; neste caso as formas em anel da Dglicose serão a α–D-glicopiranose e β–D-glicopiranosepiranose. De forma semelhante, o grupamento cetônico em C-2 na forma de cadeia aberta da D-frutose pode reagir com a hidroxila em C-5, formando um hemicetal chamado de furanose pela sua semelhança com o anel pentagonal do furano; também, neste caso, a forma em anel da D-frutose será a α–D-frutofuranose. As formas isoméricas dos monossacarídeos que diferem entre si apenas na configuração ao redor do átomo de carbono pertencente ao hemiacetal e hemicetal são chamadas formas anoméricas ou anômeros e o carbono do hemiacetal e hemicetal ou carbono da carbonila é chamado de carbono anomérico (1). 2.1.1. Trioses. São os glicídeos mais simples. São aldeídos ou cetonas que têm duas ou mais hidroxilas. O gliceraldeído, uma aldose (contém um grupamento aldeídico), e a dihidroxiacetona, uma cetose (contém um grupamento cetônico), são os principais carboidratos deste grupo porquanto são importantes intermediários na via glicolítica. Embora são pequenas suas concentrações nos fluidos celular e extracelular dos animais, sua taxa de reciclagem é extremamente rápida. O gliceraldeído tem um só carbono assimétrico; portanto, há dois isômeros dessa aldose com três carbonos: o D-gliceraldeído e o L-gliceraldeído (Fig. 1).

2.1.2. Tetroses e heptulose. São carboidratos raros nos tecidos animais. A sedo-heptulose-7-fosfato, entretanto, ocorre como intermediário na via das pentoses. 2.1.3. Pentoses (fórmula geral C5 H10 O5). Os membros mais importantes deste grupo são: ¾ Aldoses (L-arabinose, D-xilose e D-ribose): estes membros raramente ocorrem de

forma livre na natureza, exceto como subprodutos da fermentação; ¾ Cetoses (D-xilulose e D-ribulose): são produtos derivados da via das pentoses do

metabolismo intermediário.

2.1.3.1. L-arabinose. Ocorre nas pentosanas como as arabanas. É componente das hemiceluloses, goma arábica e outras gomas de exsudação vegetal; também é encontrada em silagens como resultado da hidrólise.

2.1.3.2. D-xilose. Ocorre nas pentosanas como xilanas. Forma a principal cadeia das hemiceluloses de gramíneas.

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(1) Mais um centro assimétrico é criado quando a glicose se cicliza. O carbono 1, da carbonila na forma de cadeia aberta, torna-se um centro de assimetria na forma em anel. Este átomo de carbono C-1 é chamado de carbono anômero e do mesmo modo as formas α e β são anômeras. 2.1.4. Hexoses. É o grupo mais abundante na natureza. Deste, somente a D-glicose (aldose) e a Dfrutose (cetose) encontram-se como monossacarídeos livres sendo que outras hexoses podem ser encontradas como unidades de dissacarídeos ou polissacarídeos. Ambas, a D-glicose quanto a D-frutose, pertencem à série D porque sua configuração absoluta no C-5 é a mesma que a do D-gliceraldeído. 2.1.4.1. D-glicose. Ocorre livre em plantas, frutas, mel, sangue, linfa e liquido cefalorraquidiano. É particularmente importante por ser o principal produto final da digestão dos carboidratos nos não ruminantes, fonte imediata de energia para todos os seres vivos e por ser a molécula básica para a síntese do amido e da celulose. 2.1.4.2. D-frutose. Está de forma livre em folhas verdes, frutos e mel, na sacarose (dissacarídeo) e em frutosanas; é essencial no metabolismo como frutose-1 e frutose 6-fosfato; geralmente é mais lentamente metabolizada que a glicose. Visto que é levorrotatória é nomeada de levulose. 2.1.4.3. D-manose. Não se encontra de forma livre na natureza, mas existe na forma polimerizada, como mananas, o que explica sua presença em fungos, bactérias e leveduras. É constituinte comum de glicoproteínas e outros polissacarídeos os quais estão presentes no leite e em várias secreções das mucosas. Este carboidrato não é encontrado em quantidade significativa como forma livre em tecidos animais ou fluidos corporais. 2.1.4.4. D-galactose. Não está de maneira livre na natureza, exceto como produto de fermentação. Combinada com a glicose forma a lactose, ou açúcar do leite. Também é componente de pigmentos antociânicos, galactolipídeos, gomas e mucilagens. Ambas, a D-manose e a D-galactose, são dextrorrotatórias. 2.1.5. Outros monossacarídeos. 2.1.5.1. Derivados de monossacarídeos. ¾ Ésteres de ácido fosfórico.

Exercem papel importante numa ampla gama de reações metabólicas em todos os organismos vivos. Os derivados mais comuns são os formados pela fosforização da glicose: glicose-1 fosfato e glicose-6 fosfato.

¾ Aminoaçúcares.

Em alguns carboidratos no carbono 2 o grupamento -NH2 substitui a

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oxidrila (OH) originando aminoaçúcares, sendo os mais importantes: a D-glocosamina (está na quitina da concha dos invertebrados e na mucina da saliva e do suco gástrico), a Dgalactosamina (apresenta-se juntamente com o ácido glucurônico em sulfato de condoitrina que, combinado em uma glicoproteína, origina um dos principais componentes da cartilagem).

¾ Desoxiaçúcares.

São produzidos pela substituição de um grupamento -OH por -H no carbono 2 da estrutura do carboidrato. Deste grupo o desoxiaçúcar mais conhecido é a desoxirribose que é componente importante do DNA.

¾ Ácidos açúcares.

As aldoses (L-arabinose, D-xilose e D-ribose) podem ser oxidadas fornecendo ácidos. Os mais importantes são os ácidos aldônicos (carboxilados no carbono 1), aldáricos (olicarboxílicos) e urônicos (carboxilados no último carbono da estrutura). No caso da glicose os derivados mais importantes são os ácidos glucônico, glucárico e glucurônico.

¾ Álcoois de açúcares.

Aldoses e cetoses podem ser reduzidos produzindo poliálcoois. Assim, por exemplo, a glicose produz sorbitol, a galactose dulcitol e a manose (aldose) e frutose (cetose) produzem manitol.

¾ Glicosídeos.

São gerados quando o grupo -OH do carbono 1 da glicose é substituído, por esterilização ou por condensação, por um álcool ou fenol. Embora o termo glicosídeo é usado para designar coletivamente tais derivados, os monossacarídeos e oligossacarídeos são susceptíveis à mesma reação. Quimicamente o oligo, poli e heterossacarídeo são glicosídeos. De um modo geral o termo está associado com glicosídeo tóxico ou, pelo menos, com glicosídeos que por hidrólise fornecem um resíduo que não é carboidrato, que, às vezes, é chamado de heterosídeos. Dentre dos glicosídeos sobressaem os cianogênicos, os quais liberam cianeto de hidrogênio (HCN) na hidrólise e que por causa de sua presença em muitas plantas, limitam o seu uso como alimento. Os exemplos destes compostos relatados mais freqüentementemente na literatura são: � Linamarina: presente nas sementes de linho (linhaça), feijão-de-java e

mandioca; � Vicianina: encontrada na ervilhaca; � Amigdalina: presente nas amêndoas amargas e sementes (parte

comestível) do pêssego, cereja, ameixa, maçãs e frutos rosáceos; � Durrina: está na parte aérea do sorgo; � Lotaustralina: contida no trevo branco.

2.2. OLIGOSSACARÍDEOS.

São carboidratos constituídos por 2 a 10 unidades de monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas(2), que usualmente são do tipo 1,4, sendo que nas

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ramificações, quando presentes, as ligações são do tipo 1,6. Os carboidratos podem ligar-se uma à outra formando di- e polissacarídeos. Grande número de oligossacarídeos tem sido descrito na literatura especializada, sendo que os tecidos animais contêm poucos teores deles quando comparados com as plantas. Dentro dos oligossacarídeos mais importantes temos: 2.2.1 Dissacarídeos (sacarose, maltose, lactose, celobiose e trealose). Formados pela combinação de duas moléculas de hexoses com a perda de uma molécula de água. Três dissacarídeos muito abundantes são a sacarose, a lactose e a maltose. 2.2.1.1. Sacarose. Formada pela combinação dos carbonos anômeros(3) de uma glicose e de uma frutose. Está na cana-de-açúcar e na beterraba. Não é um açúcar redutor. Quando aquecida à 160oC produz maltose e à aproximadamente 200oC, produz caramelo. 2.2.1.2. Maltose. Formada por moléculas de glicose. É um açúcar redutor e não tão doce quanto a sacarose. Nos animais é um produto da digestão ou a hidrólise do amido ou do glicogênio. O produto resultante após sua secagem é a malte, que, por sua vez, é usado na fabricação de cerveja, whisky e outras bebidas alcóolicas e não alcóolicas.

(2) Quando se aquece glicose em metanol anidro contendo HCL, seu átomo de carbono anômero reage com a hidroxila de álcool formando dois acetais: α-metil-glicosídeo e β-metil-glicosídeo. A nova ligação entre o C-1 da glicose e o átomo de oxigênio do metano é chamada de uma ligação glicosídica-especificamente, uma ligação οglicosídica. As ligações glicosídicas são facilmente hidrolisadas por agentes ácidos, mas são muito resistentes à ação de agentes básicos.

(3) O carbono anômero de um carboidrato pode ser ligado ao átomo de N de uma amina por uma ligação N-glicosídica. Este tipo de ligações em virtualmente todas as biomoléculas de ocorrência natural têm a configuração β. A importância biológica desse tipo de ligação glicosídica é evidente em biomoléculas como os nucleotídeos RNA e DNA.

2.2.1.3. Lactose. Formada por ligações galactose-glicose. É o açúcar do leite, menos doce que a sacarose e facilmente fermentável, principalmente, por Streptococcus lactis. É um açúcar redutor (4). 2.2.1.4. Celobiose. Trata-se de um carboidrato redutor derivado da hidrólise da celulose que não é fermentável. 2.2.1.5. Trealose.

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Açúcar não redutor presente em fungos e algas marinhas. 2.2.2. Trissacarídeos. Carboidratos constituídos por três moléculas de hexoses com perda de duas moléculas de água. 2.2.2.1. Rafinose. Como a sacarose também está distribuída na natureza, porém em quantidades mais limitadas: está presente nas sementes de algodão (0,8%) e no açúcar de beterraba, se acumula no melaço durante a fabricação do açúcar. Não é açúcar redutor. Sua hidrólise fornece glicose, frutose e galactose. 2.2.3. Tetrassacarídeos. Trata-se de carboidratos formados por quatro moléculas de hexoses com perda de três de água.

2.2.3.1. Estaquiose.

Presente nas leguminosas. Não é um açúcar redutor. Na hidrólise fornece 2 moléculas de galactose, 1 de glicose e 1 de frutose.

2.2.4. POLISSACARÍDEOS. São polímeros formados por grande número de açúcares simples (mais de 10 unidades). Estão representados por carboidratos complexos que possuem funções de reserva (amido, glicogênio) ou de formação de estruturas (celulose, hemiceluloses, pectina, dextrina) e se diferençam entre si pelos monossacarídeos que os compõem. Pela hidrólise ácida completa ou pela ação de enzimas específicas liberam monossacarídeos ou seus derivados.

(4). Mono e oligossacarídeos contendo um grupamento aldeídico ou cetónico livre reduzem indicadores, como, por exemplo, complexos dos íons cúprico (Cu2+) à forma cuprosa (Cu+). O agente nessas reações é a forma em cadeia aberta da aldose ou cetose.

Existem duas espécies de polissacarídeos, os homopolissacarídeos, que contêm apenas um tipo de unidade monomérica, e os heteropolissacarídeos, que contêm dois ou mais tipos de unidades monoméricas. Os carboidratos mais abundantes ingeridos pelos humanos e os animais são os polissacarídeos amido e celulose, fornecidos pelos alimentos vegetais, e o glicogênio, fornecido pelos alimentos de origem animal. 2.2.4.1. Amido. É um homopolissacarídeo de reserva que ocorre no interior das células vegetais na forma de grandes agregados ou grânulos. O amido é especialmente abundante em raízes como a batata, e em algumas sementes, como nos grãos de cereais, mas a capacidade de sintetizá-lo está presente na maioria das células vegetais. As moléculas de amido são altamente hidratadas devido ao fato de possuírem muitos grupos hidroxila expostos; por esta razão o

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amido quando extraído dos grânulos com água quente forma soluções coloidais turvas compostas por dois tipos de frações: ¾ Amilose: é a parte mais solúvel. Compõe de 10 a 20 % do amido. É um

polímero formado por cadeias longas e lineares de D-glicose com ligações α-1¤4;

¾ Amilopectina: parte mais insolúvel. Compõe de 80 a 90 % do amido. É um polímero de cadeias lineares de D-glicose com ligações α-1¤4 e com pontos de ramificação constituídos por ligações são α-1¤6.

2.2.4.2. Glicogênio. As células animais armazenam a glicose como glicogênio que é uma forma química prontamente mobilizável de glicose. O glicogênio é um homopolíssacarídeo bem grande e ramificado formado por resíduos de D-glicose que se repetem inúmeras vezes; entanto a parte linear da estrutura está formada por unidades de glicose unidas por ligações glicosídicas do tipo α1¤4, as ramificações são constituídas também por ligações glicosídicas porém do tipo α1¤6, ocorrendo uma vez a cada 10 unidades. A presença destas ramificações na estrutura do carboidrato serve para aumentar sua solubilidade, e tornar suas unidades de glicoses mais facilmente mobilizáveis. O glicogênio armazenado aumenta a quantidade de glicose disponível para o animal entre as refeições ou durante a atividade muscular. Os dois locais principais de armazenamento de glicose são o fígado, onde pode chegar a representar 7% da massa úmida do órgão, e o músculo esquelético. A síntese e a degradação do glicogênio são importantes porque regulam o nível de glicose no sangue e fornecem uma reserva de glicose para a atividade muscular energética. 2.2.5. CARACTERÍSTICAS ESTRUTURAIS E QUÍMICAS DOS COMPONENTES DA

PAREDE CELULAR VEGETAL. Devido à importância que tem os constituintes da parede celular vegetal (polissacarídeos estruturais e outros componentes químicos) na alimentação animal se faz necessário introduzir uma outra breve revisão sobre este assunto. 2.2.5.1. Estrutura da parede celular vegetal. Quimicamente a parede da célula vegetal é composta de: ¾ Polissacarídeos estruturais (Fibrosos):

Os polissacarídeos estruturais que consistem a parede celular dos vegetais são: � Polímeros das pentoses (arabinose e xilose) e hexoses

(glicose, frutose e galactose). Estas unidades básicas se combinam, dando origem a dois grupos estruturais principais β-glicanos e heteroglicanos; � Polissacarídeos matriciais.

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No primeiro grupo se encontra a celulose e no segundo, as pectinas, as hemiceluloses e outros polissacarídeos. Ambos os grupos formam a fração insolúvel da fibra ou de carboidratos insolúveis, também chamados de polissacarídeos não amiláceos. Estes carboidratos, junto com a lignina e certos polissacarídeos de reserva, como as gomas constituem a fibra, ou a parte do alimento que não pode ser digerida pelas enzimas digestivas, porém, é susceptível a uma degradação de intensidade variável, pela atuação microbiana situada em distintas partes do trato digestivo. A fibra da dieta tem sido definida como a parte dos alimentos vegetais que não é digerida pelas secreções do trato gastrointestinal.

¾ Substâncias de incrustação: � ácido fítico � amilóides � cutina � glicoproteínas � lignina � silíca � taninos

Fisicamente, a parede celular vegetal está formada por microfibrillas de celulose, de natureza cristalina, e por uma matriz macromolecular de substâncias pécticas, hemiceluloses e lignina. Os diferentes polímeros estão estritamente ligados em uma rede, cuja coesão é assegurada por forças intermoleculares e ligações débeis (Van der Waals, pontes de hidrogênio e ligações iônicas covalentes). A parede celular vegetal se encontra organizada em três zonas: ¾ Lamela média: forma um “cimento” contíguo às células do tecido da planta,

constituída essencialmente por pectinas; ¾ Parede primária: durante o crescimento da planta é a estrutura

primeiramente formada que engloba o protoplasma. Se apresenta como uma massa amorfa constituída por hemiceluloses e substâncias pécticas em que se dispersam microfibrilas de celulose;

¾ Parede secundária: formada depois ter acabado o crescimento da superfície da célula. Se apresenta com uma ultraestrutura mais resistente constituída por celulose e hemiceluloses. A principal diferença na parede secundária é a grande redução no conteúdo de água, aumento da celulose e presença de substâncias como a lignina. Quando é iniciada a fase de formação da parede secundária se apresentam os primeiros indícios de acumulação de lignina nos cantos da célula ou onde incide a parede primária; o processo avança rapidamente dos extremos para o meio. As pesquisas têm assinalado que quando a lignificação era completada, a célula morria.

A parede primária é menos diferenciada do que a parede secundária. A diferenciação é determinada pela sua composição em celulose, hemiceluloses e lignina.

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Com a idade da planta aumenta a concentração de lignina o que, por sua vez, produz queda na sua digestibilidade. Como a deposição de lignina não ocorre uniformemente, alguns nutrientes da parede ou do conteúdo celular permanecem susceptíveis a digestão ou a fermentação. 2.2.5.1.1. Celulose. Quantitativamente a celulose é o componente mais importante da parede celular e como tal é a molécula mais abundante da natureza. É um homopolissacarídeo linear, não ramificado, de alto peso molecular, formado de 10.000 ou mais unidades de D-glicose unidas por ligações glicosidicas do tipo β (1→4) que fazem às cadeias de D-glicose assumirem uma configuração alongada unidas por fortes ligações intermoleculares e intramoleculares de pontes de hidrogênio formando microfibrilas insolúveis. Esta rede fibrilar cristalina é impregnada com uma matriz de propriedades cimentantes que consiste de polissacarídeos de tipos diferentes e de uma substância polimérica chamada lignina. A regularidade na estrutura da celulose favorece a formação de uma rede cristalina muito resistente resistente à ação dos principais reagentes químicos, apresentando-se insolúvel em meios básicos, mas pode ser dissolvida por ácido sulfúrico a 72%, ácido clorídrico a 40%, ácido fosfórico a 84% e cobre amoniacal. 2.2.5.1.2. Hemiceluloses. Representam aproximadamente 40% do material da parede celular dos vegetais constituindo o segundo grupo de carboidratos mais abundante na natureza. Em média entre 2 e 12% da matéria seca dos vegetais e raízes e de 10 a 25% da matéria seca das forrageiras e de muitos subprodutos industriais como a polpa de cítricos e de beterraba, são constituídos por hemiceluloses. As hemiceluloses são heteropolissacarídeos de estrutura complexa heterogênea, composta de grande número de polímeros, sendo os xilanos (cadeias lineares de Dxilose) o principal componente, existindo, porém, freqüentemente glucomananos (cadeias lineares de D-glicose e D-manose, que podem conter também ramificações de galactose). Um fator comum nas hemiceluloses são as ligações glicosídicas β (1→4) e a capacidade de serem solubilizadas em ácido, alcali. Em plantas forrageiras as hemiceluloses são encontradas freqüentemente nas paredes lignificadas e são geralmente insolúveis tornando-se solúveis quando esta parede é delignificada. Segundo a escala de Butler a estrutura de qualquer polissacarídeo pode ser definida e classificada segundo as seguintes propriedades: tipos de monossacarídeos presentes, tipo de anel formado, posições das ligações glicosídicas, tamanho e ramificação das cadeias e configuração das ligações glicosídicas. As hemiceluloses podem ser classificadas em:

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¾ Pentosanas (polímeros compostos predominantemente por resíduos de

pentoses). � Xilanos.

São formados de cadeias, lineares de D-xilose unidos principalmente por ligações β (1→4). Este é o principal polímero das hemiceluloses. Os resíduos de xilose apresentam-se como D-xilopiranose. Associado a cadeia principal encontramos cadeias laterais curtas de arabinose, ácido glucurônico e ácido 4-0, metil glucurônico, D-galactose e possivelmente D-glicose. Os xilanos podem ser portanto subdivididos em três grupos principais baseados no carboidrato presente em suas cadeias laterais: arabinoxilanos, glucoranoxilanos e glucoarabinoxilanos.

� Arabinogalactanos. Esta pentosana é formada por resíduos de galactose unidos por ligações β

(1→3) e β (1→6). A arabinose aparece nas cadeias laterais.

¾ Hexanas (polímeros compostos por resíduos de hexoses)

� Mananas São encontradas como componentes da parede celular de várias

plantas. As glicomananas são basicamente moléculas lineares compostas por resíduos de glicopiranose e manopiranose unidos por ligações β (1→4).

� β-glucanos São moléculas constituídas de resíduos de D-glicose unidos por

ligações β (1-3) e β (1→4). Distingui-se da celulose por ser solúvel em álcalis. Parece ser uma molécula restrita a tecidos imaturos de gramíneas e parede celular do endosperma de cereais. Aproximadamente 70% da molécula é constituída de resíduos de glicose unidos por ligações β (1→4) e o restante por ligações β (1→3).

� Xiloglucanos São abundantes na parede celular primária de dicotiledôneas ,

mas têm sido também isolados em certos cereais. Todos os xiloglucanos são compostos de uma cadeia principal formada de unidades de glicopiranose ligada através de ligações β (1→4). A esta cadeia principal estão ligadas unidades de xiloporanose através de ligações α (1→6). As xiloglucanas de dicotiledôneas têm composição bastante variável contendo açúcares adicionais como galactose e fucose.

As hemiceluloses freqüentemente estão associados com a lignina ou seus precursores não apenas em contato como também através de ligações covalentes. Estas ligações podem ser do tipo estér ou éter. A composição das hemiceluloses varia de planta para planta e entre as suas diferentes partes.

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2.2.5.1.3. Pectinas. As pectinas, ou substâncias pécticas, são polímeros do ácido 1,4 β-D-galacturônico, que se encontram primordialmente na lamela média e parede primária da célula vegetal, participando como elemento cimentante da membrana. A cadeia de ácidos galacturônicos se apresenta em forma helicoidal e está associada lateralmente com arabanos e galactanos, estando os grupamentos ácidos combinados com sais de cálcio e com metil-ésteres. As pectinas podem ser extraídas com uma solução neutra composta por agentes quelantes (oxalato de amônia, ácido etileno-amino-tetrácetico) ou hidrolisada por soluções álcalis ou ácidas diluídas. A presença de pectinas em leguminosas (5-10%) é mais marcante do que em gramíneas (média de 2%), no entanto, está freqüentemente acima de 20% nas polpas de beterraba e de cítricos e em alguns frutos como a maçã e os cítricos. As pectinas conferem às fibras vegetais uma elevada capacidade higroscópica, determinando em geral um aumento de volume e peso das fezes, bem como de seu grau de viscosidade o que está em estreita relação com o trânsito da digesta. As pectinas ainda se relacionam com a capacidade de troca catiônica da fibra vegetal, ligando-se em sua superfície à ions metálicos bivalentes como o cálcio, magnésio, zinco e ferro, podendo interferir em sua absorção pré-cecal. A relação com o metabolismo dos lipídios se dá pelo processo de adsorsão de ácidos biliares na matriz da digesta com péctina ao nível duodenal, indisponibilizando a sua reabsorção ileal reduzindo o pool entero-hepático e, com isto, induzindo a mobilização do colesterol endógeno para atender a síntese dos ácidos biliares. 2.2.5.1.4. Lignina. A lignina parece ser um heteropolímero amorfo condensado de distintos álcoois fenilpropanóides cujos precursores são ρ-cumaril, coniferil e o sinapil e os ácidos fenílicos e ρ-cumárico, os quais se interligam através de ligações do tipo éter ou covalentes carbono-carbono entre o núcleo benzênico e o radical propano ou entre os núcleos benzênicos formando uma estrutura tridimensional de elevado peso molecular. A proporção destes componentes é irregular entre as espécies vegetais. A lignina é biossintetisada nas plantas vasculares por uma seqüência de reações ramificadoras, que começa com a formação de carboidratos, que são normalmente derivados de CO2 assimilado na fotossíntese.

CO2 → Carboidratos → Aminoácidos fenilpropanóides → Derivados do ácido cinâmico → Derivados do álcool cinamil → lignina.

A polimerização oxidativa dos monômeros fenilpropanóides é de característica ao acaso, pelo menos no que é observado in vitro. Os produtos de polimerização têm uma estrutura condensada contendo primariamente ligações do tipo éter e carbono-carbono entre os fenilpropanóides em uma estrutura

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tridimensional, o que explica porque a lignina é tão resistente à hidrólise. As ligações da lignina com a celulose são do tipo éter, envolvendo o núcleo benzênico da lignina e a hexose da celulose. Esse mesmo tipo de ligação ocorre entre a lignina e a xilose das hemiceluloses; contudo, os demais radicais das hemiceluloses reagem com a lignina através de ligações do tipo éster, razão pela qual a ligação entre a lignina e as hemicelulose é mais facilmente rompida por tratamentos químicos e físicos do que a existente entre esta e a celulose. A lignina é um material depositado em maior proporção durante o espessamento secundário da membrana celular vegetal; é de natureza hidrofóbica, insolúvel, considerado como material de enchimento, que substitui a água na parede celular e está incrustada às microfibrilas e os polissacarídeos da matriz. Parece ser que sua principal função está associada à cimentação dos polissacarídeos componentes da parede celular oferecendo um suporte estrutural à planta e proporcionando maior resistência mecânica contra os microorganismos. Na maior parte dos alimentos concentrados e forragens jovens a lignina está presente em quantidades razoavelmente baixas (menos de 5%). Entretanto, seu conteúdo aumenta em função do estado de maturação das plantas e da temperatura ambiente em que se desenvolvem, podendo chegar a conter até 12% em algumas plantas herbáceas. Importante é assinalar que alguns subprodutos utilizados na alimentação animal, particularmente nos que se incluem os talos, cascas e palhas, contem altas concentrações de lignina. A extração da fração lignina verdadeira da parede celular apresenta alguns inconvenientes: embora uma parte da lignina seja solúvel com as hemiceluloses, somente pode ser extraída pela ação de oxidantes fortes (hipoclorito, permanganato de potássio, trietilenoglicol em meio ácido ou parcialmente pelo bissulfito). O que se conhece como lignina bruta representa aquelas substâncias diferentes aos carboidratos da parede celular que são insolúveis em H2SO4 12M, incluindo, além da lignina, a cutina, os complexos taninos-proteínas e os produtos da reação de Maillard. 2.2.5.1.5. Componentes minoritários da parede celular. Na parede celular estão presentes outros compostos que podem ou não estar associados aos polissacarídeos estruturais e a lignina. Estes constituintes, ainda que em quantidades muito pequenas, podem ter efeitos significativos sobre o comportamento digestivo tanto dos demais componentes da parede celular quanto o conteúdo celular. Estes componentes são a sílica, cutina, taninos e compostos de baixo peso molecular. Os óleos essenciais, que fazem parte desse último grupo, estão representados por diversas substâncias orgânicas que têm a propriedade comum de solubizar-se em solventes orgânicos. Algumas dessas substâncias, que são ésteres ou éteres pertencentes ao grupo das substâncias fenólicas e provavelmente ao dos terpenos, possuem especial interesse por exibir atividade antimicrobiana e são tóxicos para não ruminantes. As substâncias terpenóides de maior importância

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nutricional para não ruminantes são as saponinas e os esteróides. Vários pesquisadores relatam que na parede celular existem dois tipos de frações químicas: uma, nomeada fibra solúvel, e outra, conhecida como insolúvel. Entanto a primeira está constituída pelos polissacarídeos não amiláceos solúveis em água como o ß-(1¤3) glucano da cevada, as pectinas das frutas, o arabinoxilano do arroz, as galactomanas das leguminosas e os polissacarídeos das algas, a fibra insolúvel em água está composta por celulose, hemiceluloses e lignina. IV. DIGESTÃO DOS CARBOIDRATOS. 1. DIGESTÃO SALIVAR E GÁSTRICA. De um modo geral nos não ruminantes a digestão do amido inicia-se na boca mediante a ação da α-amilase salivar (ptilaina). Na boca esta enzima apresenta sua atividade máxima diante a presença do íon cloreto e pH entre 6,6 e de 6,8. No esôfago e na região esofágica do estômago a ação desta enzima continua durante um tempo e só diminui assim que o alimento começa a se misturar com o suco gástrico, sendo finalmente inativa quando o pH do estômago diminui abaixo de 3,6. Nas aves visto que a insalivação é muito escassa por possuírem glândulas salivares pouco desenvolvidas, os grãos de cereais são embebidos no inglúvio antes de serem submetidos à digestão enzimática no pró-ventrículo e moela. Este processo é considerado uma “maceração fisiológica”, já que dá às aves uma maior capacidade de digerir os grãos do que os demais não ruminantes. Na região esofágica do estômago de coelhos, eqüinos e suínos e no papo das aves existe uma flora microbiana que digere parte dos carboidratos dos alimentos, gerando, como produtos da fermentação os ácidos graxos voláteis (AGV) acético, propiônico e butírico. 2. DIGESTÃO NO INTESTINO DELGADO. A medida que saem do estômago ao intestino delgado os produtos parciais da digestão gástrica sobre os carboidratos, são estimuladas as secreções pancreáticas, a bílis e as secreções das glândulas de Brünner o que produz o aumento progressivo do pH longo do duodeno; quando este atinge um valor em torno de 6 a 7, cria-se o meio adequado para que sejam ativas a α amilase pancreática e as carboidrases da mucosa duodenal (sacarase, maltase, lactase.e isomaltase). Nos não ruminantes tanto a α amilase salivar quanto a pancreática são enzimas alfaamilases e, portanto, produzem a ruptura por hidrólise dos enlaces tipo α 1¤4 das ligações glicosídicas da amilopectina. A ação de ambas estas enzimas geram como produto final a D-glicose, pequenas quantidades de maltose e um “núcleo ramificado” resistente à hidrólise chamado dextrina-limite. A dextrina-limite não pode ser hidrolisada pela α-amilase devido que as

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ligações α (1¤6) dos pontos de ramificação não são sensíveis ao ataque desta enzima. Para isto é necessária a presença de uma enzima de desramificação, a α (1¤6) glicosidase, que tem a capacidade de hidrolisar este tipo de ligações e, desta maneira, expor à ação da α-amilase novos pedaços da cadeia com ligações α (1¤4). As carboidrases localizam-se na superfície externa das células epiteliais que revestem o intestino delgado, atuam sobre a sacarose, maltose, lactose e isomaltose e liberam, como produto da sua atividade, os monossacarídeos correspondentes. Em conjunto, estes são absorvidos pela membrana das células epiteliais da mucosa duodenal, passando posteriormente ao sangue e ao fígado, onde são utilizados nas distintas rotas metabólicas para a obtenção de energia para suprir os gastos dos trabalhos biológicos, formação de gordura, etc. Importante é salientar que as células do intestino delgado têm muitas microvilosidades, característica que produz o aumento da área superficial do intestino para digestão e absorção de nutrientes. 3. DIGESTÃO NO INTESTINO GROSSO (CECO E CÓLON). Tanto os constituintes da dieta não digeridos até o íleo terminal quanto os produtos resultantes da digestão que não foram absorvidos nos diferentes locais do intestino delgado, passam ao intestino grosso onde são fermentados pelas bactérias para obter a energia necessária para o seu crescimento e proliferação. A fermentação dos componentes da fibra, assim como a fração amido resistente, podem dar lugar a produção de CO2, hidrogênio, metano e ácidos graxos de cadeia curta, que no caso dos não-ruminantes apresentam as seguintes proporções: TABELA 2. Proporção molar dos ácidos graxos voláteis produzidos pelos nãoruminates.

PROPORÇÃO MOLAR DOS ÁCIDOS GRAXOS VOLÁTEIS

ESPÉCIE ACÉTICO (%) PROPIÔNICO (%) BUTÍRICO (%)

SUÍNOS 60 - 77 17 - 21 5 - 7 COELHOS 60 - 70 10 - 15 15 - 20

EQÜINOS 70 - 75 18 - 23 5 - 7

Desde o ponto de vista quantitativo o processo de fermentação no intestino grosso faz com que o amido e os açúcares sejam digeridos em sua totalidade e que os carboidratos estruturais o sejam em maior ou menor proporção dependendo de seu nível e, sobretudo, do tipo de carboidrato estrutural presente nas dietas. A produção de ácidos graxos voláteis a partir da fermentação dos resíduos que escaparam do processo digestivo no estômago, duodeno, jejuno e íleo, que chegam ao intestino grosso, pode constituir em função da espécie animal e seu estado fisiológico, em uma importante contribuição ao metabolismo energético. Entretanto, há grande variação na composição química da fibra de diferentes origens. Tal fato, associado às interações que ocorrem entre alguns de seus constituintes, dificulta a avaliação do grau de utilização de alimentos com elevados níveis de fibra para as espécies animais. Sendo assim, a precisão na

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análise da composição química da fração fibrosa ao alimento ou da dieta deve ser a mais acurada possível, para a correta estimativa das porções degradáveis nos diferentes sítios do trato gastrointestinal. A taxa de fermentação dos polissacarídeos estruturais parece não estar associada a fatores isolados, no entanto, nos estudos em animais não-ruminantes têm-se relevado que a natureza química da fibra, nível dietético dos componentes fibrosos, forma de apresentação do alimento fibroso, grau de moagem da fonte de fibra e estado fisiológico do animal, como as variáveis mais importantes a serem consideradas. 4. ASPECTOS QUANTITATIVOS DA DIGESTÃO DOS CARBOIDRATOS. Quando o alimento chega ao segmento final do intestino delgado a digestão do amido e dos açúcares mais simples está quase completa. A literatura relata que os valores de digestibilidade do amido até este local do trato gastrointestinal variam entre 80 e 99%. Nos não ruminantes o grau de utilização digestiva dos carboidratos pode variar dependendo de fatores tais como o próprio tipo de carboidrato, sua estrutura físicoquímica, a interações deste com outros componentes da dieta e a evolução da atividade enzimática com a idade. 4.1. Tipo de carboidrato. A utilização digestiva dos carboidratos das plantas pelos não ruminantes é melhor compreendida se levamos em consideração a sua acessibilidade à ação enzimática do animal ou dos microorganismos; para tanto, podemos distinguir três tipos de grupos de carboidratos: 4.1.1. Grupo um: açúcares. De forma geral os mono e dissacarídeos apresentam total disponibilidade no intestino delgado dos não ruminantes; contudo, caso que algum deles escape à absorção até o íleo terminal, sofrerá a fermentação no intestino grosso e ceco. Os oligossacarídeos rafinose e estaquiose são pouco degradados pelas enzimas próprias do trato digestivo dos não ruminantes mais são facilmente fermentáveis no seu intestino grosso. 4.1.2. Grupo dois: polissacarídeos de reserva. Em não ruminantes, a maioria dos amidos crus são hidrolisados no intestino delgado e absorvidos como glicose e a pequena parcela destes que é resistente à ação digestiva das enzimas próprias do trato é fermentada no intestino grosso. A extensão com que o amido é digerido, depende do método de preparação do alimento. Assim, por exemplo, o amido dos cereais não estará plenamente disponível para o animal ou para os microorganismos, se os grãos não forem adequadamente quebrados, seja no processamento ou seja durante a mastigação. Contudo, é importante levar em consideração que o grau de moagem dos grãos depende também da espécie a que se destinam; no caso

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dos herbívoros não é recomendável a moagem fina destes. Uma vez alcançado o padrão enzimático de animal adulto, a digestibilidade dos hidratos de carbono, e fundamentalmente do amido, varia segundo a sua estrutura físicoquímica. ¾ Tamanho dos grânulos de amido.

Quando comparados com os tubérculos, os cereais apresentam menor tamanho de grânulos o que parece explicar as diferenças na utilização digestiva do amido entre estes dois alimentos. As pesquisas realizadas mostraram que a digestibilidade ileal e fecal da matéria orgânica caia quando em uma dieta controle era substituída 50 e 100% da cevada por batata Considerando que existe uma correlação alta entre o coeficiente de digestibilidade da matéria orgânica e a digestibilidade da energia, a cevada oferece maior proporção de energia assimilável na forma de glicose a nível de íleo do que a batata.

¾ Diferença entre a proporção de amilose e amilopectina nos

grânulos do amido. As variadas proporções de amilose e amilopectina nos grânulo dos cereais geram diferenças quanto a digestão de amido no intestino delgado dos não ruminantes: os resultados das pesquisas mostram que é maior a digestibilidade ileal do amido de trigo e milho que a do trigo. Entretanto, a digestibilidade da amilose e amilopectina são similares.

¾ Processamento físico mediante a utilização de calor e umidade.

O processamento físico de distintas matérias primas ricas em amido é outro fator que pode variar sua utilização digestiva. A capacidade de perder o adquirir água gera na estrutura da molécula de amido a presença de duas porções claramente diferenciadas na microscopia eletrônica. Estas são: � Gel: porção solúvel em água e facilmente atacada pelas enzimas α-amilase; � Cristal: porção mais resistente ao ataque destas enzimas que, portanto,

necessita ser liberada do grânulo. Entanto o aquecimento em meio úmido aumenta o número de moléculas hidratada, o aquecimento seco aumenta o de cristais. A capacidade de se hidratar ou não dá as diferenças de digestibilidade entre os amidos de origens diversas. Os amidos da mesma origem vão diferir quanto à digestibilidade, se forem cozidos ou não, porque a proporção das fases se altera. A hidratação dos grãos ou a maceração é um processo antigo e amplamente usado que apresenta os mesmos resultados de cozimento. Com a utilização do calor e umidade, consegue-se captar água no interior do grânulo que desestabiliza as pontes de hidrogênio. Estas pontes unem distintas cadeias de polímeros e, quando apresentam-se instáveis, permitem a liberação de amilose e amilopectina de estrutura granular. Este

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fenômeno, conhecido como gelatinização, resulta particularmente adequado nos casos onde a digestão do grânulo de amido é problemática, como é o caso dos tubérculos. Isto explica porque quando se submete a batata a um processo de calor e umidade, o coeficiente de digestibilidade melhora em relação às dietas que contém amido de batatas sem tratar.

¾ Interação com outros componentes da dieta. Sabe-se que a adição de fibra à dieta pode deprimir a digestão de amido. Uma possível causa seria a menor disponibilidade do tempo para a atuação das enzimas digestivas sobre os substratos específicos, já que a adição de fibra à dieta provoca um aumento da velocidade do trânsito. As pesquisas realizadas mostra que os efeitos da adição de fibra sobre a digestibilidade do amido dependem do nível de fibra adicionado à dieta e da fonte de fibra utilizada: para um mesmo nível de fibra bruta na dieta, o coeficiente de digestibilidade em porcas adultas, variou de 21% (palha de cevada) a 85% (farinha de soja).

4.1.3. Grupo três: polissacarídeos estruturais. A celulose e as hemiceluloses, constituintes da parede celular, estão disponíveis para o animal somente mediante a ação de microorganismos. A lignina, embora não seja propriamente um carboidrato, visto que é encontrada em estreita associação com os carboidratos da parede celular, geralmente é tratada simultaneamente. Sob condições in vitro a celulose não lignificada é facilmente atacável pela microflora celulolítica do trato digestivo dos herbívoros, mas quando a proporção de lignina aumenta em conseqüência do envelhecimento da planta, a digestão da celulose se vê seriamente interferida. Duas hipóteses têm sido utilizadas para explicar esta interferência: ¾ Visto que a lignina é indigerível, gera um bloqueio que não permite o ataque

enzimático das células vegetais; ¾ A lignina ao se ligar quimicamente com os outros nutrientes, torna-os indigestíveis. As interações através de pontes de hidrogênio que são encontradas freqüentemente entre as hemiceluloses e a celulose comprometem o processo digestivo das hemiceluloses.

As ligações de tipo β (1→4) da celulose não são hidrolisadas pelas

αamilases. Como o sistema digestivo dos vertebrados não secreta nenhuma enzima capaz de hidrolisar a celulose, esta não pode ser digerida e suas unidades de D-glicose não são totalmente aproveitáveis como alimento para a maioria dos organismos superiores. Somente os microorganismos presentes no rúmen dos ruminantes ou aqueles presentes no ceco e cólon dos monogástricos, produzem celulases que digerem as ligações beta da celulose e de hemiceluloses.

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As interações através de pontes de hidrogênio que são encontradas freqüentemente entre as hemiceluloses e a celulose comprometem o processo digestivo das hemiceluloses. Os não-ruminantes herbívoros aproveitam relativamente melhor as hemiceluloses do que a celulose. Uma possível explicação para maior eficiência de utilização das hemiceluloses em relação à celulose se baseia na hipótese de que as ligações arabinofuranosídicas se mostram sensíveis à acidez gástrica o que possivelmente expõe os resíduos de xilose dos arabinoxilanos à digestão. Parece que o principal problema na utilização das hemiceluloses seria então a dificuldade da remoção das cadeias laterais da arabinose pelos microorganismos no processo de fermentação. Em ruminantes a eficiência de desdobramento das hemiceluloses se torna semelhante à da celulose. A digestão também parece depender da remoção da celulose incrustada o que promoveria uma barreira à ação enzimática. As ligações complexas das hemiceluloses com a lignina também diminuem a sua degradabilidade. As pectinas diferem do amido pela posição axial da ligação no carbono 4, não sendo assim atacadas pelas α-amilases, porém são suscetíveis à ação microbiana. A degradabilidade das pectinas pelas bactérias intestinais de não-ruminantes é quase que completa, ainda que produzam uma marcante alteração no volume da excreta fecal. A lignina é o fator primário que pode limitar o potencial de digestão da parede celular onde está quimicamente ligada. A limitação da digestão da lignina pode dever-se à função física desta como substância que favorece a rigidez da parede celular, as características de suas uniões químicas com os polissacarídeos estruturais, também conhecida como complexo lignocelulósica (neste caso a digestão é mais afetada pelo grau e extensão das uniões lignina-polissacarídeos do que pela quantidade de lignina presente na dieta), a inibição da atividade enzimática, ou as interações de todos estes fatores. A presença de compostos fenólicos ou polifenólicos nos alimentos ou formados na degradação parcial da lignina no trato digestivo parece ser uma possível causa de inibição da atividade enzimática. Apesar de que parece existir uma forte relação negativa entre a quantidade de lignina e a digestibilidade das forragens, pode-se considerar que na determinação da digestibilidade da parede celular a composição química da lignina e as diferenças entre os tipos de ligações entre esta e os demais componentes da parede talvez sejam mais importante do que a própria quantidade de lignina. Nas monocotiledônias, mormente em gramíneas, por exemplo, existem ligações ésteres entre os grupos ácidos da lignina e as cadeias de xilanos de elevado peso molecular, enquanto que nas dicotiledônias, em especial as leguminosas, são mais freqüentes as ligações glicosídicas com os grupos álcoois da lignina; esta hipótese explicaria porque a lignina das gramíneas parece ter um efeito negativo maior sobre a digestão da parede celular do que a lignina das leguminosas.

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Ainda que sejam aceitos os efeitos, diretos ou indiretos, da indigestibilidade da lignina sobre a digestibilidade dos demais nutrientes da dieta, alguns pesquisas realizadas, sobretudo em ruminantes, dão valores razoavelmente altos para o coeficiente de digestibilidade da lignina. Inúmeros pesquisadores sugeriram que alguns dos resultados de digestibilidade relatados na literatura devem ser analisados à luz das diferenças na própria composição e dos erros na estimação química da fração lignificada. 4.2. Evolução das enzimas digestivas com a idade. Um dos fatores mas marcante sobre o grau de digestão do amido e dos três principais dissacarídeos (maltose, sacarose e lactose) no intestino delgado é a evolução da secreção enzimática dos não ruminantes com a idade. Nos suínos pode-se observar que a lactase apresenta atividade enzimática alta mesmo desde o nascimento, descendo a níveis seis vezes menores durante os sete dias seguintes, mantendo-se mais ou menos constante ou ligeiramente em descenso em períodos posteriores até chegar ao nível do animal adulto. Isto pode explicar porque suínos adultos alimentados com lactose podem desenvolver diarréia e mal estar gasoso devido a uma deficiência de lactase. Em certos grupos populacionais muitos mamíferos adultos apresentam intolerância ao leite por terem deficiência de lactase. Inúmeras causas podem explicar esta deficiência: parece ser que em algumas circunstâncias trata-se de um caráter autossômico recessivo herdado, geralmente expresso na adolescência ou no início da fase adulta. Em outras, esta deficiência pode ser produzida pelo baixo consumo de leite na idade adulta. Seja qual for a causa desta deficiência enzimática, no adulto após a ingestão do leite a lactose acumula-se na luz do intestino delgado levando ao aumento de líquidos neste local o que causaria distensão de abdominal, náuseas, cólicas e diarréia líquida. A α-amilase pancreática apresenta uma evolução inversa à registrada para a lactase: em geral ao nascimento a α-amilase pancreática tem baixa atividade enzimática, mas se incrementa rapidamente depois da 4 ª semana de vida. De maneira semelhante é o comportamento da atividade enzimática no caso da maltase. Ao nascimento a situação da atividade das sacarases é um tanto semelhante à da αamilase pancreática e a maltase, porém é ainda mais lento o ritmo de aumento da sua atividade com a idade. A deficiência de algumas dissacaridases específicas no aparelho digestivo traz como resultados transtornos gastrointestinais muito sérios. Se durante as primeiras semanas de vida os mamíferos recebem grandes quantidades de sacarose, desenvolvem diarréias severas e podem morrer por insuficiência de sacarase. Apesar de aumentar com a idade a capacidade dos animais para digerirem

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hidratos de carbono, parece necessário, entretanto, manter parte dos carboidratos da dieta como sendo de origem láctea nos animais desmamados de maneira precoce a fim de não afetar negativamente os rendimentos produtivos. Tem sido observado que, em leitões desmamados aos 21 dias, a velocidade de crescimento era maior quando a dieta com milho e soja continha também soro de leite. 5. Propriedades físico-químicas dos componentes da parede celular no processo

digestivo. As propriedades físico-químicas da parede celular dos alimentos são importantes para entender seus efeitos fisiológicos globais nos animais e no homem. Entretanto, o desenvolvimento destes conceitos têm sido mais evidentes nos trabalhos com aplicação em nutrição humana. As propriedades físico-químicas dos componentes parietais dos vegetais se caracterizam por influir sobre o trânsito digestivo dos alimentos, a absorção dos nutrientes e a adsorção dos sais biliares e o metabolismo dos lipídios. Por sua vez, a estrutura física, sua grande escala de polimerização e a associação entre as moléculas são os fatores de maior importância que determinam algumas das propriedades da parede celular. A variação na composição química da parede influenciam a capacidade de absorver água, de intercâmbio catiônico e de adsorção de substâncias da matriz da digesta, que são algumas das propriedades físico-químicas da parede celular. O teor de lignina, por exemplo, influencia estas propriedades, determinando o grau de fermentação da digesta. O conteúdo de hemiceluloses e, particularmente o de pectinas, está relacionado com a capacidade de retenção de água, ou capacidade higroscópica da parede, a qual, por sua vez, pode influir sobre a digestão e absorção de outros nutrientes, explicar o trânsito da digesta, o volume e peso das fezes assim como seu grau de viscosidade. O efeito negativo da capacidade higroscópica da parede celular sobre a digestão e absorção de outros nutrientes no intestino delgado pode ser causado pelo aumento da massa que se produz ao se absorver quantidades significativas de água posto que a matriz de digesta formada pode proteger alguns nutrientes da ação enzimática. Embora exerçam estes efeitos negativos, as substâncias pécticas apresentam degradação completa no intestino grosso fornecendo frações disponíveis para a flora microbiana. Por outro lado, não ruminantes a viscosidade da digesta contribui a que seja mais lento o trânsito do alimento, em especial na primeira parte do trato digestivo, devido possivelmente à resistência que possa ter a digesta em relação às contrações do intestino. A presença de parede celular nas dietas dos não ruminantes favorecem a manutenção da flora do trato gastrointestinal e exercem um importante efeito tampão determinado pelas trocas catiônicas. O complexo ecossistema intestinal, onde se incluem as colônias anaeróbicas, está formado por mais de 400 espécies de bactérias, com uma contagem

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média fecal, para o caso do homem, de 1010 à 1012 por mililitro. Em herbívoros não ruminantes adultos a população microbiana ceco-cólica é predominante formada por bacteróides gram negativos, não esporulados do gênero Bacillus sp, com uma concentração que pode variar entre 109 e 3,9x1011 por grama de conteúdo cecal em coelhos até 5x109 nos eqüinos. A atividade bacteriana ceco-cólica se produz sobre o substrato que escapou da hidrólise ácida e enzimática no estômago e intestino delgado e sobre os produtos gerados pela secreção endógena (enzimas, mucopolissacarídeos e células de descamações da mucosa). Os componentes da parede celular vegetal constituem-se no principal substrato que chega ao intestino grosso, exercendo uma forte influência sobre o aumento da massa bacteriana e sua atividade enzimática, sem afetar os tipos de bactérias. A capacidade de troca catiônica da parede celular, medida pela sua capacidade para ligar-se aos íons metálicos em sua superfície, pode conduzir à alterações na absorção de elementos minerais, afetar a ligação dos microorganismos aos polissacarídeos estruturais e, portanto, a sua taxa de digestão. Substâncias complexas, particularmente as que possuem grupamentos ácidos como o urônico (pectinas) e fenólico (lignina), ou resíduos sulfatados, e outros constituintes da célula vegetal (fitatos, silicatos e oxalatos) tendo sido apontadas freqüentemente como responsáveis pela interferência negativa com a absorção mineral porquanto podem ligar-se ao Mg, Ca, Zn e Fe. As pectinas e, possivelmente a lignina, apresentam ainda especial interesse por sua capacidade de adsorção de ácidos biliares com uma possível repercussão sobre o metabolismo dos lipídios, constituindo uma propriedade de interesse para os estudos em nutrição humana devido aos efeitos sobre a hipocolesterolemia. Entre as teorias mais acatadas está a que propõe que a ligação dos ácidos biliares às frações da parede celular reduz a sua reabsorção ileal afetando sua circulação enterohepática. O colesterol circulante passa a ser imediatamente mobilizado para atender a síntese de ácidos biliares, diminuindo assim a concentração sérica do colesterol. Um outro mecanismo que pode afetar o teor de colesterol sérico deve-se à ação do ácido propiônico, derivado da fermentação da parede celular. Os estudos in vitro realizados com hepatócitos isolados têm demonstrado que a síntese de colesterol é inibida pela presença do ácido propiônico; no entanto, sob condições experimentais in vivo, esta experiência ainda não ficou clara. 6. Algumas observações sobre o uso de alimentos fibrosos nos não-ruminantes. A estratégia de utilização digestiva dos componentes da parede celular nos nãoruminantes (onívoros, carnívoros e herbívoros) varia consideravelmente de acordo com a peculiaridade morfo fisiológica do trato digestivo de cada espécie o que revela a adaptação evolutiva desses animais para conseguir a utilização eficaz dos alimentos vegetais. Em coelhos, a estratégia utilizada para compensar suas elevadas necessidades metabólicas e o consumo de alimentos de baixo valor nutritivo e ricos em parede celular, reside em uma alta capacidade de ingestão de alimento acompanhada de um rápido trânsito da digesta, sobretudo ao que se

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refere à fração mais fibrosa, de maneira que o processo digestivo se manifesta principalmente sobre os demais componentes menos fibrosos da dieta. A fisiologia digestiva dos coelhos está igualmente relacionada com um importante processo fermentativo de digestão microbiana sobre os resíduos da digesta, principalmente no ceco. Os fenômenos de adaptação relacionados com este processo entre os quais se incluem a dualidade da excreção fecal, denominada cecotrofia, e a ingestão (coprofagia) do material diferenciado excretado (cecotrofos) formam parte de um complexo sistema digestivo onde os componentes da parede celular ingeridos jogam papel de grande significado nutricional. Em coelhos, a exceção das fontes de fibra pouco lignificadas (polpas de beterraba e de cítricos), que apresentam coeficientes de digestibilidade da fibra de 70%, os da fibra bruta e fibra em detergente ácido dos demais alimentos são normalmente menores que 20%. Apesar do escasso valor nutritivo da fibra no coelho, é necessário de se pensar em utilizar uma combinação entre diferentes fontes de fibra, e, sobretudo, em aportar um “nível mínimo de fibra indigestível” nas dietas visando evitar transtornos digestivos que podem conduzir a diarréias e, em um número elevado de casos, a morte do animal, principalmente durante a fase de crescimento do animal. A literatura especializada recomenda aportar um nível de 12% de fibra bruta indigestível ou entre 19 e 22% de FDA (ajustado a um máximo de 15 a 16% de amido) na dieta para evitar transtornos digestivos em coelhos em crescimento. Os pesquisadores espanhóis defendem a idéia de que em coelhos a melhor maneira para se estimar a fibra indigestível e predizer a concentração de energia da dieta é utilizar a FDA devido a sua forte correlação negativa com como parâmetro. A estratégia utilizada nos eqüinos também está baseada no aumento de consumo de forma a compensar sua menor eficiência em utilizar polissacarídeos estruturais da parede celular. Contudo, entre os herbívoros não-ruminantes, os eqüinos apresentam maior capacidade de digestão fração fibrosa; eles digerem a fibra com uma eficácia equivalente à 70% com respeito aos ruminantes. A fração fibrosa no entanto, deve apresentar boa palatabilidade afim de não influenciar o consumo. Ao igual que nos coelhos, a fração FDA dos alimentos tem se mostrado um potente estimador da concentração de energia nos alimentos fornecidos aos eqüinos. A utilização de alimentos com alto teor fibroso também tem sido estudada na produção de suínos, com especial ênfase em fêmeas gestantes, onde os melhores resultados se mostram mais evidentes e cujas necessidades energéticas são relativamente baixas. Diversos autores assinalam que a inclusão de certos alimentos fibrosos, em geral os menos lignificados, melhoram a redução de custos do plantel de reprodução e diminuem a mortalidade ao nascimento, além de que, quando são oferecidos próximos ao parto, previnem a constipação e a síndrome-mastite-agalaxia (MMA). Quando comparadas com animais em crescimento, as fêmeas suínas gestantes possuem maior habilidade em obter a energia a partir

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dos alimentos fibrosos; contudo, em se tratando de cereais e outros alimentos com teores baixos de fibra, nenhuma diferença é observada entre estas duas categorias. O maior desenvolvimento do trato gastrointestinal e o estabelecimento de uma flora especializada favoreceriam a maior degradabilidade da fibra nos animais adultos. Desde as pesquisas realizadas na década dos oitenta, ficou estabelecido que os suínos têm grande capacidade de utilização digestiva dos nutrientes e a energia da alfafa (Medicago sativa), que em terminação podem obter até 30% de seus requerimentos de energia líquida para mantença a partir dos ácidos graxos voláteis produzidos no intestino grosso e que é possível manter o comportamento reprodutivo normal das fêmeas até mesmo quando são alimentadas com dietas contendo acima de 90% de farinha de alfafa. Pesquisas realizadas em fêmeas adultas alimentadas durante três gestações sucessivas com dietas que continham de 50 a 96% de feno de alfafa mostraram que era possível manter rendimentos satisfatórios. Sobre esta mesma linha de pesquisa já foram relatados resultados que mostram que com a adição de até 50% de feno de alfafa se podia manter rendimentos aceitáveis tanto em gestação quanto lactação; porém, estes rendimentos decresciam quando era atingido 95% de inclusão de feno de alfafa na dieta. A influência do nível de fibra e da sua origem se dá marcadamente no aproveitamento energético dessas fontes a partir da fermentação microbiana no intestino grosso. Pesquisas realizadas na década dos anos noventa mostraram que o suprimento de energia pela fermentação pode representar 28% da energia líquida necessária para a mantença desde que sejam incluídos na dieta níveis de 20% de alimentos fibrosos de alta degradabilidade como a polpa de beterraba. Pesquisadores espanhóis defendem a inclusão de fontes fibrosas fermentecíveis como as polpas de beterraba e de polpa de cítricos em suínos adultos como uma alternativa para diminuir custos de produção sem afetar o rendimento produtivo dos animais. As pesquisas realizadas até o momento sobre o uso de recursos alimentícios fibrosos em suínos permitiram assinalar que existem efeitos associativos do nível de incorporação da fibra nas dietas sobre o animal, desde a mesma ingestão de alimentos até os vários processos que acontecem no trato gastrointestinal. Contudo, os estudos mais recentes têm sugerido que os efeitos fisiológicos e nutricionais da fibra dependem não só do nível da parede celular incorporada à dieta, mas também de sua composição químicas e estrutural, a forma como está fisicamente associada com outros nutrientes e o animal no que tem a ver com seu estado fisiológico mas, principalmente, do local do trato gastrointestinal onde estão acontecendo os processos digestivos. Embora a incorporação de níveis crescentes de alimentos fibrosos às dietas de suínos fornecem uma fonte adicional de energia aos grãos de cereais vista a contribuição da fermentação microbiana dos constituintes da parede celular no ceco e colo, os relatos das pesquisas salientam que existem efeitos associativos entre o nível de utilização e a composição da fibra sobre a própria

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ingestão de alimento, os processos digestivos, as características e a composição das fezes e, portanto, a digestibilidade dos nutrientes. Duas estratégias têm sido utilizadas para estudar os efeitos da fibra na alimentação de suínos. A primeira tem-se baseado na substituição parcial ou a suplementação de dietas semi-sintéticas por alguns isolados de fibra (celulose, gomas e pectina). A outra estratégia apoia-se no estudo de alguns alimentos fibrosos propriamente ditos; nesta já foram pesquisadas palhas, cascas e resíduos fibrosos da safra, subprodutos da transformação dos cereais e oleaginosas e derivados da indústria de extração de sucos (polpa de cítricos) e da obtenção de açúcar (polpa de beterraba). A escolha da primeira estratégia e não a dos alimentos fibrosos tem algumas vantagens porém está aberta à crítica. Os efeitos dos dois tipos de frações da parede celular (fibra solúvel e insolúvel) sobre a função gastrointestinal estão altamente relacionados com as suas propriedades físicas e químicas (capacidade de absorção de água, adsorção de minerais, tamponante, de troca catiônica e de formação de géis) e com o local onde estão acontecendo os processos digestivos. No intestino delgado a fibra solúvel tem seu maior impacto através da redução da taxa de absorção de vários nutrientes, sendo a mais marcante para a glicose, o colesterol plasmático e os aminoácidos, diminuindo, consequentemente, a digestibilidade ileal dos aminoácidos, lípides e minerais. Este efeito pode ser explicado por uma redução no vazamento gástrico, um efeito sobre a difusão e absorção dos nutrientes ou um aumento da viscosidade do conteúdo digestivo. Neste mesmo local do trato digestivo, a fibra solúvel, entretanto, afeita a diluição do conteúdo ileal, diminui o tempo de passagem da digesta e aumenta o volume fecal. No intestino grosso pode ser dito que, de maneira geral, a fibra da dieta muda a atividade das bactérias e, em conseqüência, altera o metabolismo do nitrogênio, seus padrões de excreção e, possivelmente, afete o balanço geral de nitrogênio do animal; porém, as causas que explicam a origem do aumento do volume fecal e das perdas do nitrogênio nas fezes também dependem do tipo de fibra que atingi este local do trato digestivo: no caso da fibra solúvel, por exemplo, é explicado pelo aumento na excreção do nitrogênio microbial; no entanto, a fração insolúvel, visto que apresenta baixa degradabilidade aumentam a excreção da parede celular ligada à proteína explicando, assim, o maior volume fecal e o aumento na excreção do nitrogênio nas fezes. O efeito global de ambos os dois mecanismos traduz-se em uma diminuição da digestibilidade aparente do nitrogênio. Em aves, a contribuição positiva da fibra é considerada incerta devido a alta indigestibilidade dos componentes da parede celular. As pesquisas realizadas demonstraram que os complexos celulósicos, as hemiceluloses e as substâncias pécticas são pouco digeridos mesmo pelas aves adultas. As mesmas pesquisas também têm mostrado que dos polímeros estruturais observa-se alguma degradação das pentosanas solúveis em água presentes

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em algumas hemiceluloses, particularmente as encontradas em grãos de cereais como o trigo. Os efeitos dos NPS ou polissacarídeos não-amiláceos das plantas (celulose, arabinoxilana, arabinogalactana, galactomanana, xiloglucana e substâncias pécticas) sobre a digestão têm sido estudados recentemente em frangos de corte. A figura 2 apresenta um resumo dos principais achados nesta área. De uma forma geral, o aumento nos conteúdos de fibra na dieta para aves diminui os valores de EM da mesma: em poedeiras pode-se considerar que por cada aumento de um ponto na fibra bruta há uma queda de 90 kcal de EM/kg; caso que o estimador utilizado seja a FDA a queda é de 80 kcal de EM/kg e é de 40 kcal/kg quando o estimador usado é a FDN. Nas aves, a fração fibrosa, no en tanto, revela-se como um bom preditor do valor nutricional dos alimentos, devido à alta correlação negativa que existe entre o seu conteúdo e a digestibilidade da proteína, gorduras, matéria orgânica e EM. As informações disponíveis para cães indicam que 5% é o nível ótimo de fibra para ser incluído nas dietas, visto que este promove a normalização das funções gastrointestinais, já níveis dietéticos entre 10 e 15% de fibra seriam para atender o manejo alimentar de animais obesos o diabéticos; níveis acima de 15% de fibra bruta na matéria seca ingerida podem deprimir o trânsito digestivo aumentando, porém, de maneira significativa o volume fecal e o número de defecações diárias. Efeitos positivos da fibra sobre a saciedade em cães que necessitam estar sob restrição calórica também têm sido relatados na literatura. V. METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS. No aparelho digestivo, somente os monossacarídeos se absorvem, com exceção nos animais recém-nascidos que podem absorver moléculas mais volumosas. Por conseguinte, para que a absorção se realize, as enzimas digestivas ou a flora microscópica presentes no intestino grosso deverão hidrolisar os poli, tri e dissacarídeos. As carboidrases são efetivas na hidrólise da maioria dos carboidratos complexos a monossacarídeos, com exceção daqueles que possuem o enlace Glicose -Glicose, tal como a celulose. 1. ABSORÇÃO. Encontram-se no duodeno e no jejuno os principais sítios de absorção de monossacarídeos. Na porção do íleo inferior, no estômago e no intestino grosso se absorvem poucos açucares. A velocidade de absorção varia segundo o tipo de monossacarídeo. A glicose e galactose são absorvidas mais rapidamente do que a frutose; os demais monossacarídeos são absorvidos em uma velocidade todavia menor. Estas

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diferenças se devem à existência, para os primeiros, de mecanismos específicos de transporte ativo, enquanto que para a frutose é necessário a conversão prévia da glicose. O resto de monossacarídeos são absorvidos por difusão simples. A conversão de alguns monossacarídeos em glicose se produz dentro da célula da mucosa intestinal. Os monossacarídeos que não se convertem em glicose, neste local durante a absorção, podem se converter em glicose através de reações no fígado, onde serão utilizados nas distintas rotas metabólicas para a obtenção de energia, formação de gordura, etc. Os ácidos graxos voláteis produzidos durante a fermentação dos materiais fibrosos são ácidos de cadeia curta e, por isso mesmo, solúveis em água. Na sua maior parte, são absorvidos no próprio local da digestão microbiana e utilizados metabolicamente para finalidade semelhante à glicose, porém com uma eficácia menor, em torno de 75%. A importância quantitativa destes processos varia amplamente. Assim segundo vários autores, os ácidos graxos voláteis produzidos no intestino grosso de não-ruminantes podem cobrir entre 5 e 30% das necessidades da energia líquida de mantença. Por outro lado, a eficácia de utilização da energia que se absorve no ceco é a metade da que se absorve ao nível do intestino delgado. 2. METABOLISMO DA GLICOSE. A glicose pode ser utilizada pelo mecanismo animal de duas formas: ¾ Mediante via anabólica: síntese de glicogênio, lipídeos e lactose. ¾ Mediante via catabólica: glicólise e Ciclo de Krebs. 2.1. Gliconeogênese e Glicólise. O organismo animal armazena pouquíssima energia sob a forma de carboidrato, mas parte da glicose se converte em glicogênio, o qual é armazenado no fígado e músculo esquelético. O glicogênio é um composto similar ao amido que pode converter-se novamente, de forma rápida, em glicose. O nível do açúcar sangüíneo se mantém dentro de uma margem muito estreita em animais normais. Ao converter a glicose sangüínea circulante em glicogênio (gliconeogênese), o organismo volta a convertê-lo em glicose por meio da glicólise; quando descendem os níveis sangüíneos. A concentração de glicose sangüínea se eleva depois da ingestão de alimentos, mas regressa aos níveis de jejum em poucas horas. Esta homeostase se controla de forma endócrina; os hormônios são importantes na manutenção da concentração de glicose no sangue dentro dos limites normais das espécies. O armazenamento de glicogênio depois da ingestão de alimentos evita a elevação do açúcar sangüíneo (hiperglicemia). A formação do glicogênio é limitada. Quando a ingestão de carboidratos excede as necessidades de armazenamento de glicogênio, a glicose se converte em gordura.

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2.2. Gliconeogênese. A principal rota da glicose na maioria dos tecidos começa com a fosforilação da glicose à glicose-6 fosfato; esta se transforma em glicose-1-fosfato e polimeriza-se em glicogênio. Uma pequena quantidade de glicose-6-fosfato entra continuamente em outra rota, chamada de Via das Pentoses. Esta via é primariamente importante como fonte de ribose para a síntese de ácidos nucleícos (RNA e DNA) e nucleotídeos enzimáticos. A maior rota da glicose-6-fosfato é a via glicolítica que, após a transformação da glicose-6-fosfato e, várias reações, produz piruvato. O piruvato marca o segundo ponto importante no metabolismo da glicose. Ele permanece no citoplasma e se transforma, anaerobicamente, em lactato ou entra na mitocôndria e se transforma em Acetil- CoA. Este composto químico representa um ponto básico dentro de grande número de vias metabólicas existente no organismo animal, pois ele pode resultar da degradação de ácidos graxos voláteis, glicose, aminoácidos e lipídeos. Na mitocôndria, o piruvato passa para outra via metabólica, chamada de Ciclo de Krebs, Ciclo do ácido tricarboxílico ou, Ciclo do ácido cíctrico. O Ciclo de Krebs é o final das vias metabólicas energéticas comum aos esqueletos carbonados que deram origem Acetil-CoA. Há pequenos rumos metabólicos ao longo do Ciclo de Krebs que são importantes nas interconversões, como a transformação de glicose e síntese de ácidos graxos e lipídeos. O resultado final do Ciclo de Krebs é a oxidação do carbono e hidrogênio para a formação de duas moléculas de adenosina trifosfato (ATP). O ATP é um componente rico em energia química. É utilizado nos processos bioquímicos que requerem energia para trabalho químico (biossíntese), para trabalho mecânico (contração muscular) e trabalho osmótico (transporte ativo). 3. Metabolismo dos ácidos graxos voláteis. Os ácidos graxos voláteis podem ser utilizados em processos catabólicos ou anabólicos. No catabolismo, seu destino é a síntese de ATP. No anabolismo, são empregados na síntese de lipídeos, e em particular no caso do ácido propiônico, na síntese de glicose. O ácido acético é metabolizado no tecido periférico (tecido muscular e adiposo). Entra no ciclo de krebs como Acetil-CoA. É utilizado na síntese de ácidos graxos de cadeia longa e para cada molécula de ácido acético são produzidos 10 moles de ATP. O ácido propiônico é metabolizado no fígado onde transforma-se em glicose ou é metabolizado via Ciclo de Krebs para a produção de 18 moles de ATP por molécula de ácido oxidado. O ácido butírico no fígado é convertido à Acetil-CoA que entra no Ciclo de Krebs e produz 27 moles de ATP por molécula de ácido.

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DIGESTÃO E METABOLISMO DOS LIPÍDEOS SUMÁRIO 1 Introdução 2 Funções principais dos lipídeos

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3 Definição de lipídeos 4 Ácidos graxos 4.1.1 Estrutura 4.1.2 Propriedades físicas e químicas 4.1.3 Ocorrência 5 Classificação dos lipídeos 6 Metabolismo de lipídeos 6.1.1 Ácidos graxos 6.1.1.1 Biossíntese 6.1.1.2 Catabolismo 6.1.2 Triacilgliceróis 6.1.2.1 Biossíntese 6.1.2.2 Degradação 7 Digestão, absorção e utilização 7.1 Digestão 7.1.1 Digestão pré-duodenal 7.1.2 Digestão duodenal 7.2 Absorção 7.3 Utilização 7.3.1 Digestibilidade 7.3.2 Deposição de gordura 7.3.3 Mobilização de reservas 8 Literatura consultada

1 INTRODUÇÃO

Os lipídeos, ou gorduras, apresentam um problema digestivo especial para o animal, porque não se dissolvem em água, o principal meio pelo qual ocorre a maioria dos processos corpóreos, incluindo a digestão. A ação detergente é necessária para emulsificar ou dissolver lipídeos, de forma que possam ser submetidos às ações das enzimas hidrolíticas, hidrossolúveis, no intestino. O problema da solubilidade torna a mecânica da digestão e da absorção dos lipídeos ligeiramente diferentes daquela das proteínas e carboidratos. Os lipídeos compõem uma grande porção das dietas dos carnívoros, ao passo que em geral formam uma porção menor das dietas naturais dos herbívoros adultos. Apesar disso, parece que as espécies herbívoras possuem a capacidade de digerir e absorver lipídeos em quantidades considerávelmente mais elevadas do que as encontradas em suas dietas naturais, e freqüentemente, lipídeos suplementares são acrescidos às dietas de cavalos de corrida e vacas leiteiras de alta produção. Os neonatos de todas as espécies mamíferas possuem alta capacidade de digestão e absorção de lipídeos, porque o leite tem alto teor de gordura. O lipídeo dietético primário é o triacilglicerol (TG), que tanto pode originar-se de fontes vegetais como animais. Outros lipídeos dietéticos importantes incluem o colesterol e o éster de colesterol de origem animal, ceras de fontes vegetais e fosfolipídeos, tanto de fontes vegetais como animais. A estrutura desses vários

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elementos podem ser visualizadas nas figuras 1, 2 e 3.

2 FUNÇÕES PRINCIPAIS DOS LIPÍDEOS

As funções gerais dos lipídeos são as seguintes: 1 – Fornecimento de energia para manutenção normal do organismo e das funções produtivas. A hidrólise total dos TG proporciona glicerol e ácidos graxos (AG) que servem como fontes concentradas de energia (2,25 vezes mais energia que carboidratos e proteínas) 2 – Fonte de AG essenciais : os animais aparentemente não sintetizam o ácido linoiléico e o ácido linolênico, ou pelo menos não em quantidades suficientes para prevenir as alterações patológicas e, portanto, devem estar presentes nas dietas. Na prática, ácido linoléico é adicionado à dieta destinada às aves, todavia na alimentação de suínos esse AG não precisa ser adicionado como suplemento, pois todos os alimentos são relativamente ricos em AG essenciais. Não é freqüente o aparecimento de deficiência de AG essenciais ( diminuição da velocidade de crescimento, alopecia, dermatite e problemas reprodutivos). O araquidônico é sintetizado a partir do linoléico. Então diz-se que os ácidos linoléico e linolênico são nutricionalmente essenciais, enquanto o ácido araquidônico é metabolicamente essencial. A importância metabólica dos AG essenciais parece derivar de suas funções específicas: - Papel estrutural como constituintes das membranas celulares: dietas deficitárias em AG essenciais implicam menor permeabilidade e, portanto, redução do intercâmbio de nutrientes da célula. - Papel como precursores na biossíntese de substâncias tais como prostaglandinas ( sintetizadas a partir do araquidônico), prostaciclinas, troboxanos e leucotrienos que atuam como reguladores metabólicos de importantes processos como funcionamento do rim, reprodução, regulação da pressão sanguínea, coagulação do sangue, resposta imunológica etc. - Portador das vitaminas lipossolúveis: a absorção das vitaminas lipossolúveis é função da digestão e absorção das gorduras. As vitaminas lipossolúveis encontram-se na luz do tubo intestinal, dispersas em micelas parecidas ou idênticas àquelas formadas por ocasião da absorção de AG. As micelas mistas que contêm monoacilgliceróis (MG) e AG livres captam as vitaminas lipossolúveis de maneira mais eficiente que as micelas que não contêm esses compostos.

3 DEFINIÇÃO DE LIPÍDEOS

Lipídeos são substâncias orgânicas oleosas ou gordurosas, insolúveis em água, extraídas das células e tecidos por solventes orgânicos não polares como o clorofórmio e o éter. Os lipídeos mais abundantes são as gorduras ou

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TG, que são os principais combustíveis na maioria dos organismos, sendo a principal forma de armazenamento de energia química. Os lipídeos são estruturalmente bastante diversificados, no entanto apresentam um aspecto químico comum: todos são derivados do acetato.

4 ÁCIDOS GRAXOS

4.1 ESTRUTURA São os principais componentes dos lipídeos, aos quais conferem suas propriedades gerais. A estrutura geral é R-COOH, onde R equivale a uma cadeia de carbonos, que contém desde 2 até 24 ou mais átomos. Sua característica fundamental é possuir uma função ácida de natureza carboxílica hidrófila e uma cadeia parafínica hidrófoba.

R-COOH

Cadeia parafínica carboxila hidrófila Hidrófoba

Ácido butírico CH3 (CH2)2COOH

H H H O

H – C – C – C – C – OH H H H H

Cada átomo de carbono da cadeia, com exceção do grupo carboxila e do grupo metil terminais, tem dois átomos de hidrogênio aderidos a ele. Ácido linoléico (n-6) CH3(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH- (CH2)7 – COOH A cadeia parafínica pode ser saturada (somente ligação simples entre carbonos) ou insaturada ( uma ou mais ligações duplas entre carbonos). Nas cadeias poliinsaturadas, um átomo de hidrogênio é eliminado nas ligações duplas.. A desidrogenação torna o princípio nutritivo lipídeo mais digestível. Ao contrário, as gorduras mais hidrogenadas ou saturadas, apresentam menor

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digestibilidade. As cadeias parafínicas podem ser linear, ciclica ou ramificada. Distinguem-se, ainda, três séries de AG insaturados: n-9, n-6 e n-3 conforme a ligação dupla esteja no nono, sexto e terceiro carbono desde o grupo metil do ácido graxo, respectivamente (figura 6). 4.1.2 PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS O ponto de fusão é mais elevado nos AG saturados (que são sólidos a temperatura ambiente), aumentando com o tamanho da cadeia desde 44,2°C no ácido láurico (12:0) até 76,5°C no ácido araquídico (20:0). O ponto de fusão diminue pela introdução de duplas ligações, assim passa de 69,6°C no ácido esteárico (18:0); 13,4°C no ácido oléico (18:1); -5°C no linoléico (18:2) até -11°C no ácido linolênico (18:3). Os AG de cadeia longa, da mesma forma que seus ésteres com glicerol, são inodoros a temperatura ambiente; os AG de cadeia curta têm, entretanto, um cheiro desagradável, assim como alguns de seus principais derivados da rancificação dos AG. 4.1.3 OCORRÊNCIA O conteúdo em AG varia de um alimento a outro. A maior parte dos óleos vegetais (milho, soja, girassol, algodão, amendoim, colza) se caracterizam por um alto conteúdo em ácido oléico e linoléico (tabela 1); alguns destes óleos apresentam particularidades como apreciável nível de linolênico no óleo de soja; erúcico (22:1) em algumas variedades de colza e malválico e estercúlico (AG ciclopropenóides 18:1 e 19:1 respectivamente) no óleo de algodão. Tabela 1. Composição em AG (% peso) de diferentes óleos vegetais Ácidos graxos1 Óleo girassol Óleo de soja Gord. De coco Óleo palma

8:0 10:0

- -

- -

6,0 7,0

- -

1o primeiro número indica o comprimento da cadeia (número de átomos de carbono) e o segundo as duplas ligações Outros óleos vegetais como o de coco e palmiste caracterizam-se por seu alto conteúdo em AG de cadeia média (especialmente láurico), enquanto que no

-,0 10,0 47

,0 5,0 36

,0 2 -

- ,0 1

8,0 2,0 9,0

18,0 ,0 48

12,0 54,6 20,0

,0 2,0 9,4 0 -

- ,0 60

33,0 2,0

,0 4 - -

18:3 18:2

18:1 18:0 16:0 14:0 12:0

72

óleo de palma destaca-se a concentração em ácido palmítico (16:0) e oléico (tabela 1). As gorduras animais diferem marcadamente da composição média dos óleos vegetais por seu maior grau de saturação, sendo os AG predominantes no tecido adiposo o palmítico, esteárico e oléico (tabela 2). Dentro deste grupo, a gordura do gado suíno (manteiga) ou de aves são mais insaturadas que as de ruminantes (sebo). Tabela 2. Principais AG dos triacilgliceróis do tecido adiposo, em diferentes espécies animais

Ácidos graxos Composição (% peso)

14:0 16:0 16:1 18:0 18:1 18:2

Bovino Ovino Suíno 3,7

21,8 4,7 17,1 42,3 2,3

2,9 23,7 3,5 18,3 43,2 3,8

1,5 27,6 3,2 12,2 45,1 10,4

A composição em AG da gordura do leite varia entre espécies refletindo diferenças na sua fisiologia digestiva. Assim, a gordura do leite de vaca tem elevada percentagem de AG de cadeias curta e média, procedentes do metabolismo dos ácidos graxos voláteis do rúmen, enquanto que a de porca é similar a gordura do tecido adiposo (tabela 3). Os óleos de pescado distinguem-se dos dois grupos anteriores por maior conteúdo de AG de cadeia longa (com mais de 18C) da família do ácido linolênico (série n-3), com alto grau de insaturação (tabela 4). Tabela 3. Composição em AG (%) do leite de vaca e de porca

AG Leite de vaca Leite de porca

73

4:0 6:0 8:0

10:0 12:0 14:0 16:0 16:1 18:0 18:1 18:2

3,3 2,5 1,7 4,2 5,8

15,3 39,4 2,7 3,5

14,4 1,1

- - - - -

4,5 35,4 11,1 3,9 34,7 10,5

Tabela 4. Composição em AG (% peso) de dois tipos de óleo de pescado

Ácidos graxos Anchoveta Arenque 14:0 16:0 18:0 16:1 18:1 20:1 22:1

Total n-6 Total n-3

7,5 17,5 4,0 9,0

11,6 1,6 1,2 2,1

33,7

6,1 10,8 1,4 7,3

10,3 13,4 21,3 1,3 21,4

5 CLASSIFICAÇÃO DOS LIPÍDEOS A. LIPÍDEOS SIMPLES São ésteres de ácidos graxos com certos álcoois, particularmente o glicerol, o colesterol e o cetílico. As gorduras e óleos são ésteres de AG com glicerol e as ceras são ésteres de AG com álcoois diferentes do glicerol. A.1 TRIACILGLICERÓIS (TG) São os lipídeos mais abundantes (mas de 90% do total) nos alimentos utilizados habitualmente em alimentação animal e também o são na gordura do tecido adiposo e na das produções animais. São ésteres de glicerol com AG (figura 1). As principais variações de seu valor nutritivo estão ligadas a diferenças no tipo de AG que formam parte de sua molécula. Já foram isolados mais de 100 AG distintos dos TG de diversas células e tecidos. Os mais comuns têm um número par de átomos de carbonos e uma cadeia linear e diferem no tamanho da cadeia (entre 12 e 22 átomos de carbono) e em seu grau de insaturação, como mostrado na figura 4. São os componentes principais de armazenamento ou depósito de gorduras nas células vegetais e animais, mas não são normalmente encontrados nas membranas. Nutricionalmente este é o grupo mais importante, dado o seu uso como ingredientes nas dietas. As gorduras e os óleos presentes na maioria das

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substâncias comestíveis, caracterizam-se pelo seu alto valor energético. Um grama de gordura comum produz aproximadamente 9,45 cal, quando se submete a combustão total, comparado a 4,1 cal que produz um carboidrato comum ou 4,4 cal de uma proteína. Assim a gordura produz aproximadamente 2,25 mais energia que carboidrato e proteína. Análises relacionando a proporção dos AG constituintes das gorduras indicam o máximo de energia que pode ser esperado. A energia bruta dos AG saturados aumenta com o comprimento da cadeia porque as unidades - CH2 – não oxidadas, progressivamente ocupam uma proporção maior da molécula em relação ao grupo carboxila totalmente oxidado. Possuir uma ligação insaturada na cadeia é um passo oxidativo parcial, e o conteúdo de energia bruta diminui proporcionalmente. A . 2 ESTERÓIDES São lipídeos não saponificáveis, isto é, não são hidrolizáveis pelo aquecimento com álcalis, para produzir sabões com seu componente AG. Os esteróides mais abundantes são os esteróis, que são álcoois esteróides (figura 3). O colesterol é o principal esterol nos tecidos animais. O colesterol e seus ésteres com AG são componentes importantes das lipoproteínas plasmáticas e da membrana celular externa. São, ainda, precursores das vitaminas D2 e D3 , de hormônios sexuais e de sais biliares. A molécula de colesterol apresenta um grupo cabeça polar e uma estrutura não polar não hidrofóbica (quatro anéis rígidos). A . 3 CERAS E CERÍDEOS São ésteres de AG com álcoois de cadeia longa. Os AG possuem cadeias longas (25 a 35C) saturadas e insaturadas (figura 3). Atuam como revestimento protetor natural das folhas, frutos, caules, insetos, pele, penas, pelos e servem como material estrutural das colmeias. São, também, os principais lipídeos alimentares de reserva na cadeia oceânica. Não são usados nutricionalmente, por serem altamente hidrófobos, não sendo atacados por enzimas de animais superiores. Podem ser usados como protetores de substâncias que não devem ser degradas pelo estômago. No duodeno, emulsificam-se com os sais biliares. B. LIPÍDEOS COMPOSTOS São ésteres de AG , que contém outros grupos além de um álcool e um AG, tais como fosfolipídeos, glicolipídeos e lipoproteínas. B.1 FOSFOLIPÍDEOS Têm uma estrutura química similar a dos TG, com a particularidade de que um

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dos grupos hidroxílicos do glicerol está esterificado com ácido fosfórico e este, por sua vez, com um radical nitrogenado. Este tipo de estrutura confere à molécula um alto grau de polaridade do que deriva o importante papel que têm essas substâncias na digestão das gorduras. Encontram-se principalmente na bile e nas membranas celulares (tanto animais como vegetais), estando sua estrutura relacionada com a regulação da permeabilidade da membrana, com o transporte, absorção e metabolismo de AG, do sódio e do potássio, com as oxidações celulares, com a coagulação do sangue e com a reserva de AG e fosfatos. Por outro lado, como se observa na tabela 5, os ácidos dos fosfolipídeos do tecido muscular têm um grau de insaturação notavelmente superior a dos TG do tecido adiposo. Tabela 5. Composição (% em peso) em AG dos fosfolipídeos do músculo “longissimus dorsi” em diferentes espécies animais

AG Bovino Ovino Suíno 14:0 16:0 16:1 18:0 18:1 18:2 18:3 20:4

0,4 22,6 2,5

7,8 24,3

23,0 2,0 12,5

2,1 22,0 2,3

13,2 30,3 18,0 3,9 -

0,2 18,9 1,6

12,0 18,8

25,5 0,2 7,7

O fosfolipídeo mais comum é a lecitina que contém colina como radical nitrogenado; as lecitinas obtêm-se comercialmente como subprodutos da fabricação de óleos vegetais e podem ser utilizadas como aditivos em alguns tipos de dieta. B.2 LIPOPROTEINAS As lipoproteínas contém tanto lipídeos polares e TG como o colesterol e seus ésteres. São formas de transporte de lipídeos na linfa e no plasma sangüíneo. Estão presentes em todos os glóbulos de gordura da gema do ovo, leite etc. Há três classes principais de lipoproteínas, de acordo com seu conteúdo lipídico, isto é, sua densidade. O plasma sanguíneo também contém quilomícrons(figura 5), estruturas muito maiores que as lipoproteinas, mas com densidade muito baixa (transportam triacilgliceróis do intestino delgado, onde são absorvidos durante a digestão, até os depósitos de gordura). B.3 GLICOLIPÍDEOS São glicerídeos que apresentam um carboidrato em substituição a um AG (nas posições 1 ou 3). Com frequência os glicolipídeos têm em sua composição

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nitrogênio. Juntamente com os fosfolipídeos e ésteres de colesterol, compõem a membrana plasmática. C. LIPÍDEOS DERIVADOS Incluem substâncias que derivam dos grupos mencionados anteriormente através de uma hidrólise como AG, glicerol e outros álcoois. D. TERPENÓIDES São caracterizados por uma unidade que se repete, o isopreno H2C = C – C = CH2

CH3 H Neste grupo incluem-se os carotenóides, xantofilas, tocoferóis e as vitaminas A e K. 6. 6 METABOLISMO DE ÁCIDOS GRAXOS E TRIACILIGLICERÓIS Os AG e os TG são utilizados na deposição de tecido adiposo e daí mobilizados como fonte de energia ou para síntese de lipídeos corporais (leite, ovos etc). A glândula mamária, o fígado e o tecido adiposo são os principais lugares onde se processa a biossíntese de AG e TG. O fígado é o órgão central para a interconversão e o metabolismo de lipídeos (figura 7) e sua função pode resumir-se em processar e distribuir lipídeos (e também outros nutrientes). Assim, resumidamente, pode-se enumerar as seguintes atividades metabólicas do tecido hepático: - síntese de AG a partir de carboidratos, AGV e lipídeos degradados - síntese de AG a partir de aminoácios lipogênicos - síntese de colesterol a partir de acetil CoA - síntese de fosfolipídeos e lipoproteinas - síntese de corpos

cetônicos - degradação de AG e fosfolipídeos - remoção de fosfolipídeos e colesterol da corrente sanguínea - alongamento e encurtamento de ácidos graxos - desidrogenação de AG - controle de armazenamento dos lipídeos de depósito e

armazenamento dos lipídeos hepáticos 6.1.1 ÁCIDOS GRAXOS 6.1.1.1 BIOSSÍNTESE

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Glicose é convertida em piruvato, seguindo uma série de reações enzimáticas, entrando, então, na mitocôndria onde participa do ciclo do ácido cítrico . Na presença de grande quantidade de piruvato, o ácido cítrico dentro da mitocôndria é convertido em acetil coenzima A , que é a unidade básica de 2C necessária para síntese de AG. É via sintética é localizada primariamente dentro do hepatócito que é o principal sítio de lipogênese “de novo” nas aves (em suínos é principalmente o tecido adiposo). A síntese de AG requer a presença de H fornecido pelo NADPH e energia que é suprida pelo ATP. Em aves o NADPH é derivado da enzima málica que cataliza a conversão de ácido málico em pirúvico. A via das pentoses está virtualmente ausente nesta espécie. A síntese de AG a partir de carboidratos ou aminoácidos, supõe o catabolismo prévio destes até acetil CoA. O acetil CoA e malonil CoA condensam-se a um composto intermediário, o butiril CoA. Este condensa-se juntamente com uma molécula de malonuil CoA para produzir caproil CoA.(figura 8) E, assim, essencialmente através da condensação dos AG com malonil CoA chega-se ao ácido palmítico, que pode atuar como precursor de outras moléculas saturadas. Também é possível a síntese de AG insaturados a partir do palmítico, a exceção do linoléico e linolênico. Os AG assim formados unem-se ao glicerol, para formar os TG. 6.1.1.2 CATABOLISMO A decomposição de um AG é um processo oxidativo (figuras 9 e 10) . Os átomos de hidrogênio são removidos pelas desidrogenases. Antes de iniciar a oxidação, que se processa na mitocôndria, os AG são ativados por meio de esterificação com CoA. Depois da oxidação, dois átomos de carbono da extremidade carboxila são removidos na forma de acetil CoA. O resto da cadeia que ainda persiste em forma de éster de AG (acil CoA graxo) pode reiniciar todo o processo. O acetil CoA liberado durante a oxidação torna-se disponível para ressíntese de AG, esteróides e cetonas ou pode participar do ciclo de Krebs. 6.1.2 TRIACILGLICERÓIS Os TG são o grupo mais significativo de lipídeos do ponto de vista do metabolismo energético dos animais. Eles podem ser fornecidos pela dieta ou sintetizados a partir de fontes não lipídicas (“de novo”), amplamente no fígado, tecido adiposo, glândula mamaria em lactação, nos rins, cérebro e pulmões. 6.1.2.1 BIOSSÍNTESE Duas vias gerais têm sido propostas para síntese de TG (figuras 11 e 12). A primeira envolve fosfotidato como intermediário, enquanto a segunda não inclui intermediários fosforilados. Em cada caso, os AG ativados (acil CoA

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graxo) são essenciais para formação de ligações éster de gliceril. Em ambas as vias, um diacilglicerol (DG) é produzido e, subseqüentemente, esterificado para formar um TG. O α-glicerol fosfato da via fosfatidato é gerado pela redução da diidroxiacetona fosfato (DHAP) da via glicolítica ou pela fosforilação com ATP pela glicerocinase. Também no fígado a DHAP pode ser esterificada com um acil CoA graxo antes da redução do meio carbonil. A via fosfatidato predomina na síntese de TG em muitos tecidos, enquanto que o monoacilglicerol (MG) serve como substrato principal para síntese de TG na células epiteliais da mucosa durante a formação de quilomícrons (figura 13). 6.1.2.2 DEGRADAÇÃO O catabolismo do TG (figura 14) a CO2 é um importante gerador de energia utilizável em animais. Os depósitos de TG são hidrolizados prontamente por lipases teciduais e os AG liberados são oxidados “in situ” ou transportados para outros tecidos sob a forma de complexos formados por AG-albumina. O fígado, o coração e os músculos esqueléticos (figura 7) em repouso contam exclusivamente com a oxidação dos AG a CO2. O glicerol liberado é transportado, em primeiro lugar, para o fígado, formando-se α-glicerol fosfato. Este metabólito pode ser usado para síntese de acilglicerol ou oxidado a DHAP, para uso no metabolismo energético ou na conversão em glicose. 7 DIGESTÃO, ABSORÇÃO E UTILIZAÇÃO DE LIPÍDEOS 7.1 DIGESTÃO Uma característica essencial dos lipídeos é sua polaridade. Diz-se que uma molécula é anfitática, quando possui simultaneamente um forte grupo hidrofílico (carboxila) e outro hidrofóbico (cadeia carbonada). Quando um lipídeo de alta polaridade põe-se em contato com a água, tende a concentrar-se em pequenas associações de moléculas, denominadas micelas, orientando os grupos hidrofílicos para o exterior e os hidrofóbicos para o interior da micela. As caudas não polares da molécula (cadeia parafínica) estão dentro da micela, escondidas da água, enquanto os grupos carboxila, negativamente carregados, estão expostos na superfície da molécula e interagem com a fase aquosa. Tais micelas são um composto anfipático, que permanecem uniformemente suspensos em água, devido à negatividade de suas cargas. Os lipídeos podem, então, ser classificados segundo a sua polaridade, por sua maior ou menor capacidade para dissociar-se e formar micelas em meio aquoso: a) Polaridade muito baixa: tri- e diacilgliceróis b) Polaridade baixa: ácido graxo saturado de cadeia longa e esteróis c) Polaridade média-alta: ácidos graxos de cadeias curta e média;

ácidos graxos saturados de cadeia longa, monoacilgliceróis e

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fosfolipídeos. A principal função da digestão das gorduras é converter, por hidrólise, os TG do alimento em compostos mais polares (monoacilgliceróis e AG), potencialmente solúveis no conteúdo digestivo. 7.1.1 DIGESTÃO PRÉ-DUODENAL A digestão de gordura nos suínos parece iniciar-se no estômago mediante ação de uma esterase salivar e uma lipase gástrica (figura 15). Estas enzimas atuam seletivamente liberando ácidos graxos de cadeia curta e média. Sua importância quantitativa é escassa em animais adultos e algo superior em leitões, nos quais se observou que cerca de 26% dos TG são hidrolisados no estômago a MG e DG. As lipases salivar e gástrica possuem especificidade por ligações com AG de cadeias média e curta. Tais AG podem ser absorvidos diretamente pela parede estomacal e isto apresenta grande importância para o neonato como fonte imediata de energia. A gordura do leite contém maior proporção de AG de cadeias média e curta, na maioria das espécies. A digestão pré-duodenal perde importância com o avanço da idade do animal. Em adultos, a medida que o HCl do estômago torna ácido o conteúdo estomacal, a acidez paraliza a atividade das lipases gástrica e salivar, que atuam fundamentalmente em meio alcalino. A digestão gástrica da dieta é importante porque a maioria dos constituintes dos lipídeos fazem parte dela. Tanto o pH baixo como a atividade proteolítica da pepsina atuam em conjunto para coalescer os lipídeos dos lipídeos. Os AG livres e os fosfolipídeos são parcialmente ionizados e atuam como anfófilos em pH quase neutro, mas quando o pH do ambiente aquoso diminui para 1 a 2, eles ficam não dissociados e tornam-se hidrófobos, unindo-se com TG. Aminoácidos hidrofóbicos atuam como sítios para agregação lipídica, quando vários estão sequenciados em ligações peptídicas. Porém, a pepsina hidrolisa estes sítios, evitando ligações nestas áreas. A pepsina também hidrolisa proteínas ligadas a lipídeos, tal como no germen dos grãos. O efeito final da digestão no estômago (suínos) ou proventrículo-moela (aves) é destruir a integridade estrutural do alimento e formar um pool de lipídeos. Falhas na digestão adequada de proteínas da dieta podem resultar em absorção reduzida de AG, a partir do intestino delgado. Assim, valores de digestibilidade pela pepsina dos alimentos não são apenas índices de disponibilidade de proteínas, mas afetam, da mesma forma, a utilização das gorduras. A coalescência de lipídeos a um pH baixo não apenas une cada uma das classes, mas resulta em um ponto de fusão da mistura que a torna, geralmente, líquida a temperatura do corpo. Embora muitas gorduras animais sejam líquidas a temperatura corporal, a contribuição de gordura de origem vegetal e de baixos pontos de fusão, quando combinados, é suficiente para resultar em redução favorável.

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7.1.2 DIGESTÃO DUODENAL Os lipídeos são solubilizados na luz intestinal mediante a formação físico-química de micelas lipídeo-sais biliares. Os sais biliares agem como detergentes, diminuindo a tensão superficial das soluções aquosas, permitindo que moléculas insolúveis formem facilmente micelas compostas9 figura 16) . Estas micelas, têm a propriedade de solubilizar inúmeras outras moléculas de AG não polares, substâncias afins aos lipídeos e vitaminas lipossolúveis (AG, MG , DG e TG, colesterol, ésteres de colesterol, fosfolipídeos, vitaminas A, D, E e K). Os sais biliares acumulam-se na superfície da gotícula de gordura, carregando negativamente a micela. A garga negativa atrai a colipase e a lipase pancreática. A função da colipase é fixar a lipase pancreática próxima a superfície, a revelia dos ácidos biliares que, ao contrário, a deslocariam. Os sais biliares, a colipase e o cálcio, que estimula a ação da lipase, formam um complexo por interação (micela mista). A lipase pancreática age especificamente sobre as ligações ésteres primárias dos triacilgliceróis, produzindo inicialmente 1,2 diacilglicerol e, finalmente, 2-monoacilglicerol. As micelas mistas são transportadas a superfície das células epiteliais da mucosa, onde são absorvidas ao nível de jejuno proximal. 7.2 ABSORÇÃO Os produtos derivados da hidrólise dos lipídeos são absorvidos, principalmente, pelas células da mucosa do jejuno proximal, ainda que se efetue uma absorção de menor grau até a porção distal do intestino delgado. Esses produtos (AG de cadeia longa, colesterol livre, AG de cadeia curta, glicerol e monoacilgliceróis) são incorpoprados ao citoplasma dos enterócitos e rapoidamente utilizados na reestruturação dos triacilgliceróis, ésteres de colesterol e fosfolipídeos (figura 15) . O glicerol e os AG de cadeia curta (com menos de 10C) se absorvem por meio de transporte passivo a corrente sangüínea venosa mesentérica, de onde passam a corrente sangüínea portal. Os demais lipídeos sofrem reesterificação dentro da célula para formar triacilgliceróis que, juntamente com fosfolipídeos, colesterol e ésteres de colesterol são envolvidos por uma estrutura pseudo-membranosa de natureza protéica – o quilomícrom. Sob esta forma, os lipídeos abandonam a célula da mucosa por meio de uma pinocitose invertida, penetram nos quilíferos e daí são conduzidos ao sistema linfático que transporta os quilomícrons ao sangue. Através deste, os quilomícrons são transportados ao ducto torácico e, por fim, ao fígado, onde serão metabolizados. Nas aves o processo de reesterificação dos AG em triacilgliceróis dentro da célula é similar ao dos mamíferos, entretanto a condução dos lipídeos ao sistema portal o transporta ao fígado. Tanto nos mamíferos quanto nas aves, os quilomícrons são captados pela

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fígado e tecido adiposo, onde são hidrolisados pela lipoproteina lipase até AG e glicerol. O fígado pode utilizá-los para fins catabólicos ou anabólicos, de modo similar aos nutrientes procedentes da digestão dos carboidratos. Em suma os AG e o glicerol podem: - incorporar-se ao tecido adiposo ou a glândula mamária, onde os AG são

rapidamente esterificados a triacilgliceróis; - incorpoprar-se ao tecido muscular onde podem armazenar-se

temporariamente; - oxidar-se para síntese de ATP. As células do tecido adiposo hidrolizam os quilomícrons na sua superfície exterior. Os AG e glicerol liberados formam TG no interior do lipócito. Ainda no interior das células adiposas, os TG são hidrolizados por lipases a AG e glicerol que, ao chegarem ao exterior da célula, são incorporados ao sangue. Assim, o tecido adiposo experimenta contínua renovação mediante este processo 7.3 UTILIZAÇÃO 7.3.1 DIGESTIBILIDADE A maior parte do conteúdo em lipídeos das fezes dos suínos, encontra-se na forma de sabões cálcicos. Os sabões formam-se no intestino delgado preferencialmente com AG saturados de cadeia longa (16:0 e 18:0) e não são incorporados às micelas. O procedimento habitual de extração dos lipídeos com éter não dilue os sabões, pelo que se requer um tratamento com ácido prévio a extração. A não utilização deste método até datas recentes há suposto uma superestimação da digestibilidade da gordura (sobretudo da mais saturada) nos primeiros trabalhos publicados sobre o tema. A formação de sabões explica, da mesma forma, a observação de alguns autores de que um incremento do conteúdo de minerais da dieta afeta negativamente o coeficiente de digestibilidade da gordura (tabela 6) especialmente se esta é saturada ou se o nível de AG livres é elevado. Tabela 6. Efeito do conteúdo em minerais da dieta sobre a digestibilidade da gordura.(%)

Nível de minerais*

50 100 150

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CD da gordura CD ác. Esteárico CD ác. Lnoléico

75 32 86

71 23 83

69 19 81

*expressos em % dos standards dinamarqueses de necessidades Outro fator importante que determina a digestibilidade de uma gordura é sua polaridade, isto é, sua capacidade para formação de micelas. Por esta razão, o coeficiente de digestibilidade da gordura saturada é inferior ao da insaturada ou a dos TG com AG de cadeias curta e média. Assim, quando se ingerem como AG livres, estima-se que a digestibilidade dos ácidos capróico (10:0), palmítico (16:0) e esteárico (18:0) é ao redor de 100, 60 e 20% respectivemente.; a digestibilidade dos AG dos TG é superior aos dos AG livres, devido à polaridade aportada pelos monoacilgliceróis que são gerados durante o processo de digestão. Analogamente, a digestibilidade do óleo de pescado diminue ao aumentar o grau de hidrogenação (tabela 7) e das gorduras saturadas aumenta quando se administram misturas com gorduras mais digestíveis. Tabela 7. Efeito do ponto de fusão sobre o coeficiente de digestibilidade aparente do óleo de pescado (CDa , %)

Ponto de fusão(°C) 32 38 44 50

CDa 72 72 61 53 O efeito do tipo de gordura sobre a digestibilidade é mais pronunciado em leitões que em suínos adultos. Os leitões digerem facilmente o leite da porca, cujo conteúdo em gordura (altamente saturada, ver tabela 4) é da ordem de 40%, porém tem dificuldades para utilizar a gordura saturada adicionada à dieta pré-inicial (tabela 8); especula-se que a diferença está no maior grau de divisão das partículas gordurosas no leite e com maior freqüência de alimentação dos leitões quando tomam leite que quando ingerem ração. Como conseqüência, em dieta pré-incial recomenda-se utilizar gordura láctea, ou em sua falta, óleos vegetais ou manteiga; o uso de oleínas e sebo deve estar muito limitado em leitões até 5 semanas e pode incrementar-se ao aumentar a idade do animal (tabela 8) 7.3.2 DEPOSIÇÃO DE GORDURA Durante os processos de absorção e transporte não se produzem alterações na composição de AG, de modo que, em não ruminantes, existe grande semelhança entre a composição da gordura da dieta e a gordura corporal depositada a partir da anterior. No tecido adiposo sintetizam-se também triacilgliceróis a partir de glicose procedente da digestão de carboidratos. A composição da gordura sintetizada por esta via caracterizase por elevado conteúdo de ácidos palmítico, esteárico e oléico, que supõe mais de 90% do total de ácidos graxos. O aporte de

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gordura na dieta inibe a síntese de gordura a partir de hidratos de carbono. A composição final da gordura corporal será, pois, uma média ponderada entre a gordura produzida de forma endógena a partir de glicose (síntese “de novo”) e a quantidade e composição dos AG da dieta. A adição de gordura à dieta resulta em incremento nos depósitos de gordura corporal ou da gordura do leite. A adição de gorduras à dieta de porcas eleva a concentração energética da ração e a produção de leite, isso reduz considerávelmente a mortalidade de leitões durante a lactação, especialmente dos que apresentam menor peso ao nascimento. A adição de gordura a dieta de frangos em crescimento aumenta a ingestão de alimentos e a produção. 7.3.3 MOBILIZAÇÃO DE RESERVAS Os TG armazenados como reserva de energia no tecido adiposo podem hidrolizar-se para serem utilizados por outros tecidos em função das necessidades do organismo (figuras 17 e 18)). Assim, todos os TG corporais podem deslocar-se na forma de AG livres, até os músculos, ao oviduto e as glândulas mamárias nas fases de maior produção de leite, ou oxidar-se para produção de ATP nos animais subalimentados, ou aumentar a produção de calor em condições de baixas temperaturas. Por outro lado, o tecido adiposo é metabólicamente ativo, de modo que a gordura corporal não é estática, mas está continuamente mobilizando-se e ressintetizando-se. A vida média da gordura corporal no suíno em fase de engorda é estimada em 180 dias. Daí, a possibilidade de alterar a composição da gordura depositada na carcaça, mediante manipulação do tipo de gordura adicionada à dieta nas últimas semanas de engorda. Os hormônios que regulam os processos de mobilização da reserva de lipídeos (figura 19) atuam principalmente estimulando ou inibindo a atividade da enzima lipoproteína lipase nos diferentes tecidos animais. Com isso, altera seletivamente o fluxo de AG para outra função metabólica. O metabolismo das gorduras apresenta também interações importantes com algumas vitaminas: - a tiamina e a biotina intervém na síntese de gordura a partir de

carboidratos - a riboflavina na oxidação dos AG - a colina é requerida para biossíntese de fosfolipídeos - o

inositol é um fator lipoprotéico.

8 LITERATURA CONSULTADA

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BEORLEGUI, C.B., FERREIRA, W.M. Digestión y metabolismo de las grasas. ETSIA. Madri: 1990. 37p. CUNNINGHAM, J.G. Tratado de fisiologia Veterinária. Guanabara Koogan. 1993. 454p. DUKES, H.H., SWENSON, M.J. Fisiologia de los animales domesticos. 4 ed. Editora Aguilar. 1973. 1054p. vol.1.

METABOLISMO DIGESTIVO DAS PROTEÍNAS E DO NITROGÊNIO NOS NÃORUMINANTES.

INTRODUÇÃO. O termo proteína foi proposto por Jöns J. Berzelius no século XIX, a partir da raiz grega proteios, para descrever os componentes “de primeira classe”, ou “de principal importância” que existem na natureza para a manutenção da vida. De certa maneira o significado da palavra ainda é válido porquanto as proteínas exercem papéis cruciais em, virtualmente, todos os processos biológicos. I. FUNÇÕES. ♦ Catálise enzimática. Nos sistemas biológicos quase todas as reações

químicas são catalisadas por macromoléculas específicas chamadas enzimas, as quais exibem um enorme poder catalítico aumentando a velocidade de reação biológica pelo menos um milhão de vezes. Algumas destas reações são muito simples (hidratação do CO2), entanto que outras, como a replicação dos cromossomos, são latamente complexas. O fato marcante é quase todas as enzimas conhecidas são proteínas;

♦ Transporte e armazenamento. Muitas moléculas e íons pequenos são

transportados por proteínas específicas: a hemoglobina transporta oxigênio nas hemácias, enquanto a mioglobina transporta a mesma molécula no músculo. O ferro é transportado no plama sangüíneo pela transferrina e, armazenado no fígado ligado a uma outra proteína, a ferritina;

♦ Movimento coordenado. A contração muscular é conseguida pelo movimento de

deslizamento de dois tipos de filamentos protéicos; os movimentos dos cromossomos na mitose e a propulsão de espermatozóides por seus flagelos são produzidos por montagens contráteis constituídas de proteínas;

♦ Sustentação mecânica. A alta força de tensão da pele e do osso é devida à

presença do colágeno, uma proteína fibrosa; ♦ Proteção imunitária. Nos organismos vivos existem proteínas altamente

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específicas chamadas de anticorpos que exercem um importante papel distinguindo entre o que é e o que não é próprio ao indivíduo;

♦ Geração e transmissão de impulsos nervosos. A resposta de células

nervosas a estímulos específicos é intermediada por proteínas receptoras: a rodopsina, por exemplo, é a proteína receptora nos bastonentes na retina; nas sinapses existem proteínas receptoras que podem ser acionadas por moléculas pequenas altamente específicas como a acetilcolina participando assim da transmissão dos impulsos nervosos;

♦ Controle do crescimento, da diferenciação e a atividade das células. A

expressão seqüencial controlada da informação genética é essencial para o crescimento e a diferenciação ordenados das células. Nas bactérias, as proteínas repressoras são elementos controladores importantes que silenciam segmentos específicos do DNA de uma célula. Nos organismos superiores, o crescimento e a diferenciação são controlados pelos fatores protéicos de crescimento. Nos organismos muticelulares a atividade de diferentes células é coordenada por hormônios como a insulina e o hormônio estimulante da tireóide, que são proteína.

II. ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS. As proteínas são definidas como compostos orgânicos complexos, colidais por natureza, de alto peso molecular e presentes em toda célula viva. Tal como as gorduras e carboidratos, as proteínas contêm carbono, hidrogênio e oxigênio. Além disso, contêm ampla e muito regular percentagem de nitrogênio. A maioria delas contêm enxofre além de fósforo e ferro. A escala da composição elementar das proteínas mais típicas é a seguinte:

Por cento

Carbono 51,0-55,0 Oxigênio 21,5-23,5 Nitrogênio 15,5-18,0 (média geral de 16,0%) Hidrogênio 6,5- 7,3 Enxofre 0,5- 2,0 Fósforo 0,0- 1,5

Uma característica marcante das proteínas de todas as espécies, desde as bactérias até o homem, é que estes componentes elementares das proteínas encontram-se dispostos em estruturas tridimensionais bem definidas construídas a partir de um repertório básico de 20 aminoácidos, que dão a função da proteína. Isto significa que uma cadeia protéica distendida ou disposta de maneira aleatória não tem atividade biológica; ela é conseqüência da sua conformação, ou seja, da disposição tridimensional de seus átomos na estrutura. III. PROPRIEDADES DAS PROTEÍNAS. ♦ As proteínas podem combinar-se quimicamente com ácidos e bases.

Embora os grupos amino e carboxila das ligações peptídicas não são funcionais nas reações entre ácidos e bases, todas as proteínas contém

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grupos amino e carboxila livres, seja como unidades terminais ou nas cadeias laterais dos aminoácidos. Consequentemente, as proteínas, como os aminoácidos, são substâncias anfóteras. Cada proteína tem o seu ponto isoelétrico característico, no qual são iguais as tendências para as dissociações ácidas e básicas e a proteína é precipitada por soluções salinas o por álcool. Esta propriedade é útil para a separação e purificação das proteínas.

♦ Todas as proteínas em solução têm propriedades coloidais. Variam no que

concerne a sua solubilidade em água, desde as queratinas, que são insolúveis, até as albúminas, que são solúveis. Contudo, nenhuma proteína é solúvel nos solventes graxos comuns, como o éter etílico e de petróleo. As proteínas solúveis podem ser precipitadas acrescentando à solução certos sais neutros (sulfato de sódio e de magnésio); caso que a solução seja diluída, as proteínas voltam a ser solúveis.

♦ As proteínas são compostos tão lábeis que a presença de agentes físicos, a

aplicação de altas temperaturas e a silagem e a armazenagem prolongada podem alterar o seu estado natural (desnaturando-a) e, portanto, afetando o seu valor nutritivo. O exemplo mais conhecido de desnaturação(1) das proteínas é a coagulação, por calor, da clara de ovo. Embora a maioria das proteínas são coaguladas pelo calor, são inúmeros os agentes que produzem este fenômeno: ácidos fortes, álcalis, álcoois, acetona, uréia e sais de metais pesados.

(1). A desnaturação é toda alteração não-proetolítica da estrutura própria de uma proteína natural, que determina mudanças definidos nas propriedades químicas, físicas e biológicas das proteínas. Neste conceito não são incluídos os produtos próprios originados pela hidrólise natural das proteínas. Os efeitos mais marcantes da desnaturação são observados nas mudanças das propriedades biológicas; as enzimas, por exemplo, são inativas. ♦ As proteínas, são especiais por serem capazes de reconhecer e interagir

com moléculas altamente diversas devido a sua alta capacidade na formação de superfícies e fendas complementares; o rico repertório de 20 tipos de cadeias laterais nessas superfícies e fendas permite que as proteínas formem pontes de hidrogênio, ligações eletrostáticas e de van der Waals com outras moléculas. Vejamos alguns exemplos desta capacidade: a mioglobina liga-se fortemente a um grupamento hemo quando sua cadeia polipeptídica está parcialmente enovelada; a aquisição desse grupamento permite à hemoglobina ligar-se reversivelmente ao O2, que é sua função biológica. As proteínas também combinam-se com outras produzindo arranjos altamente ordenados como os filamentos contráteis no músculo. A ligação de moléculas estranhas aos anticorpos, outros tipos de proteínas, está no fundo da capacidade do sistema imunitário de distinguir o que é ou não próprio no organismo vivo. A expressão de muitos genes é controlada pela ligação de proteínas que reconhecem seqüências específicas de DNA. De um modo geral, o poder catalítico das proteínas deve-se à sua

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capacidade de ligar-se a moléculas de substrato em orientações precisas e de estabilizar estados de transição na produção e na quebra de ligações químicas. Finalmente, as mudanças de conformação transmitidas entre locais distantes nas moléculas protéicas são a base da capacidade das proteínas de transferência de energia e informação.

IV. CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS. 1. SEGUNDO A SOLUBILIDADE. Segundo a forma, composição química e solubilidade as proteínas são classificadas nos seguintes grupos: ♦ Proteínas simples ou globulares. São proteínas que produzem apenas aminoácidos, ou seus derivados, quando

solubilizadas em água, ácidos diluídos, bases e álcool. Exemplos deste tipo são:

∗ Albuminas (albumina do ovo e do soro sangüíneo), histonas e protaminas: solúveis em água e coagulam-se ao se aquecer. Estão nos ovos, leite, sangue e inúmeros vegetais;

∗ Globulina muscular e legumina do feijão e ervilhas: insolúveis ou pouco solúveis em água, solúveis em uma solução neutra diluída de sais e coaguláveis por aquecimento. Encontram-se nos ovos, leite e sangue;

∗ Glutelinas: solúveis em ácidos e bases diluídos, sendo que as mais marcantes são as glutelinas do trigo;

∗ Prolamina: solúvel em etanol ao 70%. O exemplo mais marcante deste grupo é a zeina do milho.

♦ Proteínas fibrosas. São proteínas insolúveis, muito resistentes às enzimas digestivas dos animais,

formadas por cadeias filamentosas alongadas unidas por ligações transversais. Deste grupo fazem parte:

∗ Colágenos: constituem 30% do total da proteína do corpo animal; são as

proteínas mais importantes do tecido conectivo. ∗ Elastina: é uma proteína dos tecidos elásticos como tendões e artérias; ∗ Queratinas: são proteínas muito ricas em cistina (aminoácido com enxofre),

presentes em pêlo, pele, unhas. Entanto que os colágenos e a queratina são insolúveis em água, a queratina, além

de ser altamente insolúvel, é uma proteína indigestível. ♦ Proteínas conjugadas ou compostas. São proteínas que, por hidrólise, liberam, além dos aminoácidos, grupos não-

protéicos chamados “grupos prostéticos”. Cinco subgrupos são identificados neste tipo de proteínas:

∗ Nucleoproteínas: são compostos de alto peso molecular constituídos por

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uma ou mais moléculas protéicas mais o ácido nucléico como grupo prostético. Estão presentes em germes de sementes e tecido glandular;

∗ Glicoproteínas (mucoproteínas): são proteínas conjugadas com um ou vários heteroglicanos como grupo prostético. Na maioria dos casos os heteroglicanos contém glucosamina, galactosamina, galactose e manose. Formam parte das secreções das mucosas atuando como lubrificantes em inúmeros locais do organismo;

∗ Lipoproteínas: trata-se de uma proteína simples que contém lípides (lecitina, colesterol) no seu radical. São os componentes principais das membranas celulares realizando uma função básica no transporte de lípides;

∗ Fosfoproteínas: proteínas que formam complexos com um radical fosfórico diferente a um ácido nucléico ou a um fosfolípide. Os exemplos deste grupo são: a caseína do leite e a fosfovitina da gema do ovo;

∗ Cromoproteínas: compostos da molécula protéica com um pigmento como grupo prostético. A hemoglobina, hemocianina, citocromo e flavoproteínas são exemplos deste grupo. No caso da hemoglobina, a proteína globina está combinada com um composto que contém ferro, o grupo HEM ou hematina.

♦ Proteínas derivadas.

Consistem de compostos gerados a partir da quebra e alteração de grupos de proteínas conjugadas, produzida pela ação do calor, enzimas ou agentes químicos. Constitui um grupo grande subdividido em menores representados pelos diferentes graus de descomposição, isto é: derivados proteínicos primários, proteanos, metaproteínas, proteínas coaguladas, derivados proteínicos secundários, proteoses, peptonas e peptídios.

As proteínas hidrosolúveis enovelam-se em estruturas compactas com interior apolar. Em várias proteínas, como a mioglobina por exemplo, o enovelamento da cadeia principal é complexo e sem simetria. Contudo, em todas elas existe um princípio unificador surgido da distribuição das cadeias laterais. O fato marcante nestas proteínas é que o interior está constituído quase por completo de radicais apolares (Leu, Val; Met, e Fen), sendo que estão ausentes os radicais polares (Asp, Glu, Lis e Arg). O exterior da proteína, pelo contrário, contém radicais tanto polares quanto apolares. Essa distribuição contrastante de radicais polares e apolares revela uma faceta essencial da arquitetura protéica. Em um meio aquoso, o enovelamento da proteína é comandado pela forte tendência dos radicais hidrófobos em ser excluídos da água; importante é salientar que a água é altamente coesiva e que os grupamentos hidrófobos são termodinamicamente mais estáveis quando aglomerados no interior da molécula do que quando estendidos no ambiente aquoso. Por isso a cadeia polipeptídica dobra-se espontaneamente, para que suas cadeias laterais hidrófobas fiquem soterradas entanto que na superfície fiquem suas cadeias polares carregadas. As proteínas que integram as membranas biológicas são planejadas de maneira diferente das que são solúveis em meios aquosos. A barreira de permeabilidade das membranas é formada de lipídeos, que são altamente hidrófobos; por isso, a parte de uma

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proteína que atravessa essa região deve ter um exterior hidrófobo. 2. SEGUNDO A FUNÇÃO BIOLÓGICA. ♦ Enzimas: pepsina, tripsina, ribonuclease; ♦ Proteínas transportadoras: hemoglobina, albumina de soro, mioglobina

β1lipoproteína; ♦ Proteínas nutritivas e de reserva: gliadina (trigo), ovoalbumina (clara do ovo), caseína

(leite), ferritina; ♦ Proteínas contráteis ou de movimento: actina, miosina, tubulina e dineína; ♦ Proteínas estruturais: queratina, fibroína, colágeno, elastina e proteoglicanas; ♦ Proteínas de defesa: anticorpos, fibrinogênio, trombina, toxina, botulínica e diftérica,

veneno de serpentes e ricina; ♦ Proteínas reguladoras: insulina, hormônio do crescimento, corticotropina e

repressores. V. COMPOSTOS NITROGENADOS NÃO PROTÉICOS. A maior parte do material estrutural das células que contém nitrogênio é de origem protéica. Contudo, as células animais e vegetais têm quantidades variáveis de compostos nitrogenados que não fazem parte das proteínas. Nas análises de laboratório esses compostos têm sido classificados, de forma geral, como compostos nitrogenados não protéicos, sendo que constituem este grupo: alantonina, amidas (asparagina, glutamina, uréia), aminas (histaminas), aminoácidos livres, amônia, colina, creatina, creatinina, nitritos, nitratos, oxitocina, peptídeos, pigmentos, purinas, pirimidinas, ácido úrico, glutatione, vitaminas, alcaloídes. VI. NÍVEIS DE ESTRUTURA NA ARQUITETURA DAS PROTEÍNAS. Na estrutura das proteínas citam-se freqüentemente quatro níveis: ♦ Estrutura primária. É a seqüência de aminoácidos e a localização de dissulfetos, se houver ao

longo das cadeias de polipeptídeos das proteínas. A estrutura primária é, portanto, a descrição completa das conexões covalentes de uma proteína.

♦ Estrutura secundaria. Refere-se à conformação da cadeia de aminoácidos gerada ao se formarem as

pontes de hidrogênio entre os grupos NH e carbonila dos aminoácidos que estão perto uns dos outros na seqüência linear. Algumas dessas relações estéricas são de tipo regular, originando uma estrutura periódica encontrada sob a forma de α-hélice ou de folha pregueada β, ou pode ser irregular e, para tanto, encontra-se enovelada ao acaso.

♦ Estrutura terciária. Refere-se ao arranjo espacial de aminoácidos que estão bem longe na

seqüência linear. É difícil estabelecer a linha divisória entre a estrutura secundária e terciária. As proteínas que contêm mais de uma cadeia polipetídica exibem mais um nível de organização estrutural, no qual cada cadeia é chamada de subunidade. A interação entre os grupos R dos

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aminoácidos nas cadeias da estrutura secundária determinam folhas e dobras na cadeia de polipeptídeos, proporcionando a cada proteína sua atividade biológica.

♦ Estrutura quaternária. As proteínas possuem estrutura quaternária se contém mais de uma cadeia

de polipeptídeos. As forças que estabilizam estas estruturas são pontes de hidrogênio e ligações eletrostáticas formadas entre as moléculas das superfícies das cadeias de polipetídeos.

Estudos recentes de conformação, função e evolução das proteínas revelaram a presença de mais dois níveis de organização: ♦ Estrutura supersecundária: refere-se a aglomerados de estrutura

secundária. Em muitas proteínas, por exemplo, é encontrada como uma fita β separada de outra fita β por uma α-hélice;

♦ Domínios: são unidades globulares compactas constituídas por 100 a 400 radicais de aminoácidos nas que as cadeias polipeptídicas estão enoveladas em duas ou mais regiões que podem estar unidades por um segmento flexível de cadeia peptídica.

VII. AS CADEIAS POLIPEPTÍDICAS ESTÃO FORMADAS POR AMINOÁCIDOS

UNIDOS POR LIGAÇÕES PEPTÍDICAS. As proteínas têm uma seqüência de aminoácidos definida geneticamente, sendo que o grupamento α-carboxila de um aminoácido é unido ao radical α-amino de outro aminoácido por uma ligação petídica ou ligação amida. Cada um dos 20 aminoácidos das proteínas é codificado por uma ou mais seqüências específicas de três nucleotídeos. As proteínas de todos os organismos vivos, por sua vez, são sintetizadas a partir de seus aminoácidos constituintes utilizando o mesmo mecanismo. A formação de um dipeptídeo a partir de dois aminoácidos gera a perda de uma molécula de água. O equilíbrio dessa reação é para a o lado da hidrólise (termodinamicamente favorável), em vez da síntese (requer a entrada de energia livre). Muitos aminoácidos são unidos por ligações peptídicas formando uma cadeia polipetídica, não ramificada. Em um polipeptídeo uma unidade de aminoácido pode ser chamada de radical ou resíduo. Uma cadeia polipetídica tem direção, porque suas unidades constitutivas, os grupamentos α-amino e α-carboxila, têm extremidades diferentes. Por convenção internacional, a cadeia se inicia com a extremidade amínica, e por isso a seqüência de aminoácidos da cadeia é escrita começando com o radical amino-terminal; desse modo, por exemplo, no tripetídeo Ala-Gli-Trp, a alanina é o amino-terminal e o triptofano é o carboxi-terminal. Uma cadeia polipeptídica é constituída de uma parte repetida regularmente, chamada de cadeia principal, esqueleto ou espinha dorsal, e de uma parte variável compreendo as diferentes cadeias laterais. Na natureza a maioria das

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cadeias polipeptídicas contém entre 50 e 2000 aminoácidos. Se o peso molecular médio de um radical de aminoácido é em torno de 110, o peso molecular de grande parte das cadeias polipetídicas está entre 5500 e 220000 (2). Algumas proteínas contêm pontes dissulfeto. Essas interligações entre as cadeias ou entre as partes de uma cadeia são formadas pela oxidação de radicais de cisteína. O dissulfato gerado é chamado de cistina. As proteína intracelulares geralmente não têm pontes dissulfeto, ao passo que as extracelulares freqüentemente contêm várias. Em algumas proteínas, as fibras de colágeno no tecido conjuntivo e os coágulos de fibrina por exemplo, também estão presentes interligações não-sulfuradas derivadas das cadeias laterais da lisina. O conjunto básico dos 20 aminoácidos pode ser modificado após a síntese de uma cadeia polipeptíca o que traz aumento das suas capacidades; por exemplo, os terminais amínicos de muitas proteínas são acetilados, tornando-as mais resistentes à degradação. Existem inúmeros outros exemplos que mostram que a modificação e a clivagem das proteínas conferem novas capacidades. No colágeno recém sintetizado muitos radicais de prolina são hidroxilados formando hidroxiprolina; a adição destes radicais estabilizam a fibra do colágeno. Os anticorpos, que também são proteínas, adquirem cadeias glicídicas em determinados radicais de asparagina; fosfosserina e fosfotreonina são os mais comuns aminoácidos modificados em proteínas. Muitos hormônios, como a adrenalina, alteram a atividade de enzimas estimulando a fosforilação dos aminoácidos hidroxilados serina e treonina. Fatores do crescimento, como a insulina, agem disparando a fosforilação do radical hidroxila da tirosina, formando fosfotirosina. Muitas outras proteínas são clivadas e aparadas após a síntese. Algumas enzimas digestivas, por exemplo, são sintetizadas como precursores inativos que podem ser armazenados com segurança no pâncreas. Após serem liberadas no intestino, esses precursores são ativados por clivagem das ligações peptídicas. Na coagulação sangüínea, o fibrinogênio solúvel é transformado em fibrina insolúvel por clivagem das ligações peptídicas. Vários hormônios peptídicos, incluindo o adrenocorticotrópico, vêm da cisão de uma só proteína precursora grande.

(2). A massa de uma proteína também pode ser expressa em unidades dálton, sendo que um dálton é igual a uma unidade de massa muito próxima da do átomo de hidrogênio (precisamente igual a 1,0000 na escala de massa atômica). Uma proteína com um peso molecular de 50.000 tem uma massa de 50.000 dáltons, ou 50 kd (quilodáltons). Um kd (quilodálton) é uma unidade de massa igual a 1.000 dáltons.

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A unidade dálton foi denominada assim em homenagem a John Dalton que desenvolveu a teoria atômica da matéria.

A unidade peptídica é rígida e plana. O hidrogênio do grupamento amina substituído é quase sempre trans (oposto) em relação ao oxigênio do grupamento carbonila. Não há liberdade de rotação em torno da ligação entre o átomo de carbono da carbonila e o de nitrogênio da unidade peptídica porque essa ligação tem um caráter parcial de ligação dupla. Em contrate, a ligação entre o átomo de carbono α e o átomo de carbono da carbonila é uma ligação simples pura. A união entre o átomo de carbono α e o átomo de nitrogênio pepetídico também é uma ligação simples pura. Consequentemente, há um grande grau de liberdade de rotação em torno dessas ligações de cada lado da unidade pepetídica rígida. Nas cadeias polipeptídicas existem três conformações com repetição regular chamadas de α-hélice, de folha pregueada β e a hélice do colágeno. A α-hélice é uma estrutura em bastão. A cadeia principal polipeptídica densamente enrolada forma a parte interna do bastão, e as cadeias laterais estendem-se para afora em um arranjo helicoidal. A αhélice é estabilizada quando o grupamento CO de cada aminoácido faz ponte de hidrogênio com o NH do aminoácido que está situado quatro radicais à frente na mesma cadeia polipeptídica. A folha pregueada β difere muito da α-hélice porque é uma folha em vez de um bastão, é quase toda estendida, em vez de fortemente enrolada, e é estabilizada por pontes de hidrogênio entre os grupamentos NH e CO em cadeia polipetídicas diferentes. Na folha pregueada as cadeias adjacentes podem correr na mesma direção (folha β paralela) ou em direções opostas (folha β antiparalela). As cadeias polipeptídicas podem mudar de direção fazendo voltas β. Em sua maioria, as proteínas têm formas compactas, globulares, devidas a numerosas reversões da direção de suas cadeias polipeptídicas. As análises das estruturas tridimensionais de numerosas proteínas revelaram que muitas dessas reversões são produzidas porque o grupamento CO do aminoácido n de um polipeptídeo faz ponte de hidrogênio com o grupamento NH do aminoácido (n+3). Desse modo, freqüentemente voltas β conectam fitas β antiparalelas e cadeias polipeptídicas podem reverte abruptamente sua direção. VIII. AMINOÁCIDOS. Os aminoácidos são os produtos gerados ao se hidrolisar as proteínas mediante enzimas, ácidos ou álcalis. Ainda que existem na natureza mais de duzentos aminoácidos, somente encontram-se entre 18 e 22 tipos nas proteínas animais e desses aproximadamente 12 e 14 são necessários nas dietas destinadas para os suínos e aves, respectivamente. Os aminoácidos variam em tamanho, forma, carga, capacidade de formação de pontes de hidrogênio e reatividade química. A notável gama de funções exercidas pelas proteínas é originada pela diversidade e a versatilidade desses 20 tipos de blocos de construção.

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Um α-aminoácido é um ácido orgânico formado de um grupamento nitrogenado básico, que geralmente é uma amina (-NH2), um grupamento carboxila (-COOH), um átomo de hidrogênio e uma cadeia lateral ou radical, R, ligados a um átomo de carbono, chamado α por ser o adjacente ao grupamento carboxila (Fig. 1). O radical que se liga ao carbono α pode ser desde um simples átomo de hidrogênio, como na glicina, até compostos aromáticos ou alifáticos. 1. PROPRIEDADES DOS AMINOÁCIDOS. • A presença de um grupamento amino e um outro carboxilo faz que os

aminoácidos tenham caracter anfótero, ou seja, possuem propriedades ácidas e básicas. As moléculas que apresentam este tipo de característica, podem se encontrar como moléculas sem carga, como íons bipolares com cargas iônicas contrárias ou em misturas com ambos estes tipos. Em solução de pH neutro os aminoácidos estão predominantemente na forma de íons dipolares ou zwitterions (3), em vez de moléculas naõ-ionizadas. Na forma dipolar, o grupamento amino está protonado (NH3+) e a carboxila dissociada (-COO−) (Fig. 1).

(3). Zwitter é uma palavra que vem do alemão e significa hermafrodita. Diz-se de o ser que possui órgãos reprodutores dos dois sexos.

NH3+ NH2 NH2

l H-C-COO−

l H-C-COOH

l H-C-COO−

l l l R R R

Estrutura básica do Forma não-ionizada Forma

em íon aminoácido dipolar ou zwitteron

Figura 1. Estrutura das formas não-ionizadas e íon dipolar de um α-aminoácido.

O estado de ionização de um aminoácido varia com o pH (Fig 2). Em solução ácida (pH de 1, por exemplo), a carboxila está na forma não-ionizada (COOH) e a amina está ionizada (-NH3+). Em solução alcalina (pH de 11), a carboxila está ionizada (COO−) entanto que a amina esta na sua forma não-ionizada (NH2). Para cada aminoácido existe um valor de pH no qual é eletricamente neutro; esse valor é chamado de ponto isoelétrico. Para a glicina, por exemplo, o ponto médio da primeira ionização acontece quando o pH é 2,3 e da amina é 9,6; isto significa que na glicina o pk da carboxila é 2,3 e o da amina 9,6. Sete dos 20 aminoácidos têm cadeias laterais facilmente ionizáveis.

NH3+ NH3+ NH2 l l l

+H

+H

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H-C-COOH H-C- COO− H-C-COO− l l l R R R

Forma predominante Forma predominante Forma

predominante em pH 1 em pH 7 em pH 11

Figura 2. Estados de ionização de um α-aminoácido em função do pH.

• Por apresentarem os aminoácidos um caracter anfótero, atuam como

tampões, resistindo às mudanças de pH. • O arranjo tetraédrico dos quatro grupamentos diferentes em torno do

carbono α confere atividade ótica aos aminoácidos. As duas imagens especulares são chamadas de isômeros L e D, sendo que só os aminoácidos L são constituintes das proteínas, e as enzimas proteolíticas animais atacam apenas as ligações que apresentam esta mesma configuração. A configuração é determinada em relação com o D-gliceraldeído, utilizado como substância padrão. Dos 20 aminoácidos a glicina é especial por ser opticamente inativa.

Para facilitar uma comunicação concisa, os aminoácidos são freqüentemente designados por uma abreviação de três letras, ou por um símbolo com uma letra. As abreviações dos aminoácidos são as três primeiras letras de seus nomes, exceto para o triptofano (Trp), asparagina (Asn), glutamina (Gln) e isoleucina (Ile). Os símbolos para os aminoácidos menores são as primeiras letras de seus nomes (G, para a glicina; L, para a leucina) (Tab 1). 2. CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS. 2.1. AMINOÁCIDOS ALIFÁTICOS. O mais simples dos aminoácidos é a glicina, que só tem um átomo de hidrogênio como cadeia lateral. Logo vem a alanina, que apresenta um radical metila (-NH3+) como cadeia lateral. Existem cadeias laterais hidrocarbonadas maiores, com três e quatro átomos de carbono, nos aminoácidos valina, leucina, isoleucina e prolina. Essas cadeias laterais alifáticas maiores são hidrófoba, ou seja, têm aversão à água e tendem a se aglomerar, formando estruturas compactas com poucos orifícios.

TABELA 1. ABREVIAÇÕES UTILIZADAS PARA DESIGNAR OS

AMINOÁCIDOS.

Aminoácido Abreviação com três letras

Símbolo de uma letra

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Alanina Ala A Arginina Arg R Asparagina Asn N Aspartato Asp D Aspartato ou Asparagina Asx B Cisteína Cys C Fenilalanina Fen F Glicina Gly G Glutamato Glu E Glutamina Gln Q Glutamato ou Glutamina Glx Z Histidina His H Isoleucina Ile I Leucina Leu L Lisina Lys K Metionina Met M Prolina Pro P Serina Ser S Tirosina Thr Y Treonina Tre T Triptofano Trp W Valina Val V

A prolina também tem uma cadeia lateral alifática, porém diferencia-se dos outros aminoácidos por ter sua cadeia lateral ligada tanto ao carbono α quanto ao nitrogênio; a estrutura originada deste arranjo influencia profundamente a arquitetura das proteínas. A prolina contém uma amina secundária em vez da primária, o que torna-a um iminoácido, que não se nega a ficar exposto à água. 2.2. AMINOÁCIDOS COM CADEIAS LATERAIS AROMÁTICAS. Três aminoácidos fazem arte deste grupo: a fenilalanina, o triptofano e a tirosina. A fenilalanina, contem um anel fenil ligado a um radical metileno (-CH2-). O triptofano tem um anel indólico ligado ao radical metileno , sendo que essa cadeia lateral contém, além dos átomos de carbono e hidrogênio, um átomo de nitrogênio. A fenilalanina e o triptofano são altamente hidrófobos. O anel aromático da tirosina contém um radical hidroxila, o que torna a tirosina menos hidrófoba que a fenilalanina. Os anéis aromáticos destes três aminoácidos contêm nuvens deslocadas de elétrons que permitem sua interação com outros sistemas e a transferência de elétrons. 2.3. AMINOÁCIDOS COM ENXOFRE NAS CADEIAS LATERAIS. Existem dois aminoácidos que apresentam enxofre nas suas cadeias laterais: a cisteína e a metionina. Entanto a cadeia lateral da cisteína contém um radical sulfidrila (-SH) altamente reativo, a metionina apresenta um átomo de enxofre

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em uma ligação tio-éter (-S-CH3). Em ambos os aminoácidos as cadeias laterais sulfuradas são hidrofóbas. 2.4. AMINOÁCIDOS COM RADICAIS HIDROXILA NAS CADEIAS LATERAIS. Dois aminoácidos, a serina e a treonina, contém radicais hidroxila nas suas cadeias laterais, o que tornam-nas mais hidrófilas. A serina e a treonina são tidas como versões hidroxiladas da alanina e a valina, respectivamente. A treonina, como a isoleucina, contém dois centros de assimetria; todos os outros aminoácidos, exceto a glicina, contém um só centro assimétrico, o carbono α. A glicina é especial por ser opticamente inativa. 2.5. AMINOÁCIDOS COM CADEIAS LATERAIS MUITO POLARES (AMINOÁCIDOS BÁSICOS). Em pH neutro, a lisina e a arginina, têm carga positiva, o que os torna altamente hidrófilos. Entre os 20 aminoácidos estes dois são os que têm as cadeias laterais mais longas . A histidina, o outro aminoácido que faz parte do grupo, pode estar ou não com carga positiva, dependendo do ambiente do local; de fato, a histidina é freqüentemente encontrada nos centros ativos das enzimas, onde o anel imidazólico pode variar entre esses estados catalisando a formação e a ruptura de ligações. 2.6. AMINOÁCIDOS COM CADEIAS LATERAIS ÁCIDAS. Nos 20 aminoácidos, existem dois, o ácido aspártico e o ácido glutámico, que contém cadeias laterais ácidas. Na realidade esses dois aminoácidos são geralmente chamados de aspartato e glutamato para salientar que, sob condições de pH fisiológico, suas cadeias laterais estão quase sempre com carga negativa. A glutamina (o termo mais conveniente seria glutamida visto que trata-se de um amida do glutamato e não de uma amina) e a asparagina, que contém um grupamento amida terminal em vez de carboxila, são derivados não-carregados do glutamato e do aspartato. Além da classificação química os aminoácidos também podem ser agrupados seguindo critérios metabólicos e nutricionais. Quanto ao metabolismo animal os aminoácidos podem ser classificados em glucogênicos, glucocetogênicos e cetogênicos. Dependo de critérios nutricionais os aminoácidos podem ser tidos como limitantes, esssenciais e não essenciais. Além dos aminoácidos já registrados, existem alguns outros não protéicos que participam do metabolismo animal, mas não participam de moléculas protéicas: ♦ Citrulina e a ornitina, por exemplo, participam no ciclo da uréia na via metabólica da

síntese da ornitina; ♦ Betalanina, um isômero da alanina, faz parte do ácido pantotênico e, portanto, da

coenzima A e da proteína carreadora de acila; ♦ Creatina, uma amina quaternária derivada da glicina, faz parte do fosfato de

creatina que participa no armazenamento da energia.

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IX. METABOLISMO DIGESTIVO DAS PROTEÍNAS. As proteínas, nas suas condições naturais, apresentam uma estrutura tridimensional que oferece poucas ligações susceptíveis ao ataque das enzimas proteolíticas produzidas pelo próprio animal, além de estarem em uma tal forma que não é apropriada para atravessar as membranas da mucosa do trato gastrointestinal; consequentemente, precisam se submeter a um processo que vise que seus constituintes mais simples, os aminoácidos, possam ser liberados e absorvidos. Este processo, conhecido como digestão, inclui atividades químicas e enzimáticas, além da própria absorção dos aminoácidos. As enzimas associadas ao processo digestivo das proteínas nos não-ruminantes são registradas na Tabela 2. 1. DIGESTÃO NO ESTÔMAGO. Nos não-ruminantes o processo de digestão das proteínas começa no estômago do animal com a secreção do suco gástrico, composto principalmente por água, pepsinogênio, sais inorgânicos, mucina, ácido clorídrico e o fator intrínseco, importante para a absorção da vitamina B12. O conteúdo de ácido clorídrico do suco gástrico varia como conseqüência de inúmeros fatores, porém está em torno de 0,1 N, valor suficiente para abaixar o pH do estômago até 2,0. TABELA 2. ÓRGÃOS E ENZIMAS QUE INTERVÊM NA DIGESTÃO DAS

PROTEÍNAS NOS NÃO-RUMINANTES. ÓRGÃO ENZIMA (1) SUBSTRATO PRODUTOS FINAIS

ESTÔMAGO Pepsina Endopeptídeos de aminoácidos aromáticos

Proteoses e peptídeos

Renina (Quimosina) Caseína Paracaseinato de Ca

Tripsina Endopeptídeos de arginina e lisina

Polipeptídeos

PÂNCREAS Quimotripsina Endopeptídeos de fenilalanina, tirosina e metionina

Peptídeos

Peptidase pancreática Ligações peptídicos com aminoácidos neutros

Peptídeos

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Carboxipeptidases A Exopeptídeos de fenilalanina, tirosina, triptofano, leucina

Aminoácidos livres

Carboxipeptidases B Exopeptídeos de aminoácidos básicos

Aminoácidos livres

MUCOSA INTESTINAL

Di e Tripeptidases Di e tripeptídeos Aminoácidos livres

Aminopeptidases Peptídeos com grupos -NH2 Terminal

Aminoácidos livres

Carboxipeptidases Peptídeos com grupos -COOH terminal

Aminoácidos livres

Polinucleotidases (Desoxirribonuclease, ribonuclease)

Ácidos nucléicos (ADN, RNA)

Nucleótide

Nucleosidases Ligação entre a ribose e a base nitrogenada

Purinas e pirimidinas

Fosfatases Liberação do H3PO4 da ribose ou da desoxirribose

(1). Algumas das enzimas digestivas são secretadas como precursores inativos sendo ativados sob a influência de outras enzimas, pH ou diante a presença de íons. A ativação destes precursores tal vez requer o desmembramento de uma seção peptídica que, provavelmente, obtura o centro ativo da enzima; assim,por exemplo, entanto o pepsinogênio tem peso molecular de 42000, na pepsina é de 34000.

O ácido clorídrico desmembra uma seção peptídica de baixo peso molecular do pepsinogênio, que é a forma inativa da pepsina, e com isto é ativado na forma de pepsina. Nos suínos têm sido achados quatro tipos de pepsina, sendo que são ativas quando o pH estomacal atinge valores entre 2,0 e 3,5. A pepsina se ativa, atacando com preferência as ligações peptídicas adjacentes aos aminoácidos aromáticos fenilalanina, triptofano e tirosina; contudo, a pepsina tem forte atividade sobre as ligações que envolvem aminoácidos dicarboxílicos (ácido glutámico e ácido aspártico). Embora nos mamíferos jovens a proteína do leite é degradada pela renina (quimosina), a pepsina também exerce uma potente ação coagulante sobre este nutriente. No estômago, os produtos da digestão das proteínas são fundamentalmente proteínas parcialmente digeridas e polipeptídeos de cadeias com comprimento variável. Nas aves, é limitada a digestão das proteínas do alimento no ventrículo ou estômago glandular visto que a ingesta atravessa muito rapidamente por esse local do trato digestivo (14 segundos). Embora a moela não secreta enzimas digestivas, a ação da pepsina continua a agir durante a passagem do alimento ao ventrículo, moela ou estômago glandular pelo tempo que a ingesta ali permanece.

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Anatomicamente o coelho tem um estômago e ceco bastante desenvolvidos (com capacidade de conter cerca de 80% da digesta) e estão bem adaptados à fermentação microbiana. No coelho adulto o estômago apresenta uma capacidade média de 500ml que é considerável ao se comparar com o de outros herbívoros não-ruminates como o eqüino; além de mais, normalmente não se encontra vazio e tem a particularidade de ser pouco contrátil. Estas particularidades permitem aos alimentos e às fezes moles permanecerem o tempo suficiente para manter o pH favorável ao metabolismo bacteriano. As fezes cecotrofas são consumidas diretamente do ânus e ingeridas ainda serem mastigadas. No estômago estas não são misturadas imediatamente com o conteúdo gástrico, sendo que permanecem intatas na região do fundus entre 6 e 8 horas. Durante este período as fezes resistem as ações mecânicas, químicas e enzimáticas graças às camadas mucosas que as cobrem, convertendo-se em pequenas focos de fermentação. A presença de um sistema tampão-fosfato no interior das fezes garantem um pH favorável (4-6) para o metabolismo das bactérias apesar de que o resto do conteúdo estomacal seja ácido (pH 1-1,5). A atividade microbiana termina quando a mucosa protetora que cobre as cecotrofas são destruídas. As pesquisas têm mostrado que no antrum do estômago é secretada uma substância bacteriolítica ativada pela pepsina permitindo, em conseqüência, que as enzimas proteolíticas ataquem as proteínas contidas no estômago. O eqüino é um herbívoro não-ruminante. Como no coelho, o eqüino tem um trato gastrointestinal caracterizado pela presença de um intestino grosso bastante desenvolvido, mas, que a diferença deste apresenta um estômago com uma limitada capacidade para a armazenagem de alimento (15-18l) o que, portanto, obriga ao seu freqüente esvaziamento (6-8 vezes em um dia) e à rápida passagem do alimento por este local, limitando o alcance das ações mecânicas, químicas e enzimáticas sobre a digestão das proteínas, porém sem limitar uma certa atividade microbiana fermentativa. 2. DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS NO INTESTINO DELGADO. No intestino delgado dos não-ruminantes são semelhantes os processos digestivos sobre as proteínas do alimento; consequentemente, o modelo proposto a seguir é válido para descrever estes processos nas aves, coelhos, eqüinos e suínos. As proteínas parcialmente digeridas e os polipeptídeos gerados pela digestão estomacal das proteínas passam ao intestino delgado e misturam-se com as secreções do duodeno, fígado e pâncreas. Ao contrário da pepsina, as enzimas proteolíticas que agem no intestino delgado têm um pH ótimo para serem ativas de 7 a 9. O zimógeno inativo ou tripsinogênio, é ativado pela ação de uma enteroquinase produzida pela mucosa intestinal; assim que ativado, o tripsinogênio é transformado em tripsina, que por sua vez, e por um mecanismo autocatalítico, também ativa o zimógeno. Parece que este processo de ativação da enzima se produz quando no zimógenio é liberado um

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hexapeptídeo do grupo terminal do tripsinogênio. A tripsina é altamente específica e por isso só age sobre as ligações peptídicas onde estão presentes a lisina e a arginina; além disso, a tripsina também participa nos processos que visam a ativação do quimotripsinogênio em quimotripsina. Esta nova enzima, também altamente específica, ataca as ligações peptídicas nas que intervêm os grupos carboxilo da tirosina, triptofano, fenilalanina e leucina. Novamente a tripsina participa na ativação de outro grupo de enzimas, as procarboxipeptidases, transformando-as em enzimas proteolíticas carboxipeptidases. Este novo grupo de enzimas age no intestino delgado atacando os peptídeos da parte final da cadeia, escindindo os aminoácidos terminais que possuem um α-carboxilo livre. Por esta razão as carboxipeptidases são enzimas tidas como exopeptidases, entanto que a tripsina e a quimotripsina são endopetidases, o que significa que sua atividade está orientada a agir sobre as ligações peptídicas que ficam na parte interna do polipeptídeo. Os ácidos nucléicos, o DNA e o RNA são hidrolisados pelas polinucleotidases, a desoxirribonuclease e a ribonuclease, respectivamente. Estas enzimas catalisam o rompimento das ligações éster entre a ribose e o ácido fosfórico dos ácidos nucléicos, sendo que os produtos finais desta atividade são os nucleotídeos. Por sua parte, as nucleosidases atacam as ligações entre a ribose e as bases nitrogenadas, liberando as purinas e as pirimidinas. As fosfatases completam a hidrólise, liberando o ácido ortofosfórico da ribosa e da desoxirribose. Finalmente, a hidrólise dos peptídeos pequenos até a libertação dos aminoácidos é realizada pelas enzimas secretadas junto às células desprendidas da mucosa intestinal. Grande parte dos peptídeos pequenos são hidrolisados por aminopeptidases, especificamente na ligação peptídica adjacente ao grupo amino livre. Embora grande parte desta hidrólise acontece na superfície externa da células epiteliais, também se apresenta a absorção celular de alguns peptídeos e sua posterior degradação pelas enzimas presentes no citoplasma. Os dipeptídeos, por sua parte, são degradados pelas dipeptidases até aminoácidos. Nos eqüinos embora as ações digestivas sejam de curta duração no intestino delgado, esta região representa um segmento importante do trato gastrointestinal para a digestão das proteínas, mais ainda se levamos em consideração que sua capacidade é quatro vezes superior à do estômago. 3. TRANSPORTE DOS PRODUTOS DOS PROCESSOS DIGESTIVOS DAS

PROTEÍNAS DO LUME À MUCOSA INTESTINAL. Sabe-se que nos mamíferos a absorção por pinocitose de proteínas intactas ocorre até poucas horas após do nascimento. As proteínas assim absorvidas são vitais para as crianças, bezerros, leitões e cordeiros visto que desta maneira recebem os anticorpos que necessitam e que não foram passados pela placenta materna. A maioria dos neonatos perde rapidamente esta

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capacidade, porém também se admite que em alguns casos continua durante algum tempo. Nos animais adultos, consequentemente, não há absorção de proteínas intactas; só é possível a absorção no intestino delgado de aminoácidos livres, peptídeos e oligopeptídeos (constituídos entre dois e seis aminoácidos). Nos animais adultos, por enquanto, têm sido elucidado que existem quatro sistemas diferentes de transporte ativo de aminoácidos do lume à mucosa intestinal: ♦ Para os aminoácidos neutros Gly, Ala, Ser, Thr, Vla, Leu e Ile; ♦ Para os aminoácidos básicos Arg, Lys, Cys e His; ♦ Para os aminoácidos ácidos ácido aspártico (asparagina) e ácido glutámico

(glutamina); ♦ Para a Gly e os iminoácidos. Sabe-se que na presença de tais sistemas de absorção de aminoácidos está a explicação da competição existente entre os aminoácidos de estrutura semelhante pelo mesmo sitio ou sistema de transporte. Sabe-se também que embora tais sistemas são bastante eficientes para os L-aminoácidos, o são muito pouco para as formas D, o que faz com que os D-aminoácidos sejam pouco ou muito lentamente absorvidos. Os aminoácidos que passam ao sangue portal e ao fígado são absorvidos no intestino delgado utilizando um mecanismo de transporte ativo que, na maioria dos casos, é depende do sódio. A glicina, prolina e lisina não fogem do uso deste mecanismo para sua absorção, mas para eles não é necessária a molécula de sódio. O transporte ativo, que é um mecanismo de absorção mais rápido, requer de um transportador específico. O transportador tem dois pontos de ligação específicos, um dos quais é utilizado pelo nutriente a ser absorvido e o outro pelo sódio. O transportador carregado atravessa a membrana intestinal e deposita o nutriente e o sódio no interior da célula. Logo o transportador já sem o nutriente volta a atravessar a membrana para pegar mais outras moléculas a serem transportadas. O sódio que ingressou à célula é bombeada ativamente ao lume do intestino, ficando disponível para se ligar a outro transportador. Por sua vez os peptídeos e oligopeptídeos ingressam às células epiteliais do intestino delgado onde são hidrolisadas por di e tripeptidases específicas. 4. DIGESTÃO DOS COMPOSTOS NITROGENADOS NO INTESTINO GROSSO. Nos não-ruminates a maior parte dos produtos gerados pela digestão da proteína no estômago e intestino delgado são absorvidos no intestino delgado. Ao ceco e colo dos não-ruminates normalmente chegam algumas formas de nitrogênio das dietas que resistiram às ações químicas enzimáticas do estômago e intestino delgado e o nitrogênio de origem endógena (secreções digestivas, células do trato digestivo, microorganismos). Nestes locais do

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intestino grosso não são produzidas enzimas e sim mucosas; consequentemente, a digestão sobre essas fontes de nitrogênio é devida às enzimas do intestino delgado (que passaram com o alimento ao ceco, e prolongam a sua atividade por quanto encontram um pH favorável para tanto) e, principalmente, pelas fermentações microbianas. Nos não-ruminantes a população microbiana do intestino grosso é, em conjunto, semelhante com a do rume dos bovinos; mas, a sua eficiência nos processos fermentativos sobre as fontes de nitrogênio é mais limitada seja porque o ceco e colo são menos desenvolvidos (aves, coelhos e suínos), seja porque pode ser rápida a passagem do alimento por estes locais, seja porque se apresentam em zonas que estão após das regiões de intensa absorção dos produtos gerados. Nos não-ruminantes os microorganismos degradam o nitrogênio até aminoácidos livres e NH3 que logo serão utilizados para a síntese de proteína microbiana ou possivelmente absorvidos através das paredes do intestino grosso. A discussão que se apresenta na literatura está centralizada em estabelecer tanto a magnitude da absorção dos aminoácidos quanto a sua participação no acréscimo de nitrogênio às células do animal hospedeiro. O intestino grosso dos aves possui dois cecos, diferindo do dos mamíferos que possuem um; contudo, este é muito pequeno (5-10cm) e, em geral, tem um papel bastante restrito quanto à utilização digestiva das fontes de nitrogênio, sejam estas ligadas à proteína ou como nitrogênio não protéico. Nos coelhos o intestino grosso é um local bastante volumoso, medindo cerca de 40 cm e com capacidade de aproximadamente 600 ml. A mucosa do ceco é bem vascularizada e rica em células mucoprodutoras e de absorção. A porção proximal do ceco se relaciona com a junção íleocecocólica, bastante importante na fisiologia deste e do cólon. A porção distal do ceco apresenta um apêndice, de 13 cm de comprimento em coelhos de 4 meses de idade, que contem numerosas células linfóides (relacionadas com a secreção de íons bicarbonato, tamponantes dos ácidos graxos voláteis produzidos durante a fermentação cecal). É neste apêndice onde ocorre a fagocitose bacteriana e possivelmente a síntese de vitaminas hidrosolúveis porquanto a apendicectomia reduz, significativamente, os níveis de vitamina B12 do conteúdo cecal. O cólon tem um tamanho aproximado de 130 cm e está dividido em quatro regiões: cólon anterior proximal (5-15 cm), cólon posterior proximal (de maior comprimento que o anterior), fusus coli (com comprimento muito pequeno, de 3 a 4 cm, este sítio é responsável pela separação das fezes duras e moles) e cólon distal (apresenta número elevado de células mucoprodutoras). Após a digestão dos nutrientes do alimento no intestino delgado, os resíduos ainda não digeridos passam pela válvula íleo-cecal distribuindo-se entre o ceco (a maior parte) e o cólon proximal. O ceco tem importante papel na digestão do

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coelho devido à fermentação que ali acontece, à excreção seletiva de fibra e à reingestão do conteúdo cecal (cecotrofia). No conteúdo cecal destacam-se as bactérias anaeróbias, especialmente os bacilos não esporulados gram positivos, assim como a falta de lactobacilos, além do mais neste local não existe uma população significativa de protozoários provavelmente devido à ausência de substratos adequados como amido e açúcares solúveis. No ceco as principais fontes de nitrogênio para as bactérias são as que acompanham a digesta e a uréia que vem do íleo ou que é difundida desde o sangue. Essas fontes de nitrogênio são utilizadas pelas bactérias cecais na síntese de proteína o que explicaria porque a porcentagem de aminoácidos do conteúdo cecal é superior à da dieta. Todavia, só uma parte pequena dos aminoácidos sintetizados pode ser absorvida por difusão através das paredes do ceco e cólon. A maior parte destes encontram-se formando a proteína microbiana e só teriam alguma utilidade para o coelho caso que fossem reingeridas com as fezes cecotrofas. O cólon proximal realiza fortes movimentos anti-peristálticos que impulsionam os fluídos e as partículas pequenas ao ceco onde os dois tipos de fezes (moles e duras) se misturam homogeneamente graças a sua constante movimentação e parte do material cecal passa ao cólon proximal, onde é igualmente objeto da ação dos movimentos antiperistálticos. Isto significa que o conteúdo cecal se encontra tanto no ceco como na parte proximal do cólon. Consequentemente, o conteúdo cecal é rico em material solúvel e em partículas de tamanho pequeno, entanto que o material menos úmido e formado por partículas grandes avança até o cólon posterior onde serão formadas as fezes duras. O material contido no cólon perde água e é rapidamente eliminado em resposta a uma estimulação nervosa. No coelho as fezes são classificadas como moles (cecotrofos) e duras. Os cecotrofos são produzidos depois que o conteúdo cecal foi submetido durante algumas horas à ação das bactérias. Sua produção inicia-se em resposta à passagem completa do conteúdo cecal pela válvula ileal. Por sua vez as fezes duras são constituídas pelas partículas maiores e sua eliminação sempre precede contrações simples e amplas do ceco e cólon proximal, com rápida movimentação destas através do cólon distal e reto; consequentemente, o coelho é capaz de excretar rápida e seletivamente a fibra da dieta, retendo no ceco por tempo prolongado as frações solúveis e as partículas menores dos alimentos. A estratégia de produzir dois tipos de fezes capacita ao coelho a utilizar dietas altas em forragens, com parede celular de baixa digestibilidade e simultaneamente utilizar os demais constituintes das forragens. Quando a área de maior atividade microbiana está localizada na parte posterior do trato gastrointestinal e logo dos mais importantes segmentos de atividade enzimática e de absorção dos nutrientes, os microorganismos dispõem de um substrato menos rico em nutrientes y energia disponíveis. Por outro lado, embora há processos de inquestionável valor nutricional para o hospedeiro como é a absorção de AGV, a capacidade de utilizar outros produtos gerados pela atividade bacteriana (proteína microbiana) é limitada porque são limitados

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os sistemas de degradação enzimática da proteína e os de absorção dos produtos gerados. No coelho estas limitações são compensadas com a cecotrofia que permite a digestão enzimática das bactérias cecais, o aumento da digestibilidade da proteína e o acrescimo da absorção intestinal dos aminoácidos procedentes da proteína bacteriana. Embora se sabe que no intestino grosso dos suínos ocorre intensa atividade de síntese e degradação microbiana dos aminoácidos, a qual, aliás, influencia a composição das fezes, há pouca evidência que a mucosa do intestino grosso seja capaz de transportar os aminoácidos e, portanto, são poucos os estudos que têm conseguido demonstrar que há absorção significativa deles neste local. Alguns pesquisadores encontraram, por exemplo, que a prolina, glicina, alanina, isoleucina, leucina, fenilalanina, metionina e triptofano não foram absorvidos no ceco isolado de suínos em crescimento e que os outros aminoácidos só foram absorvidos em quantidades sem importância.

Experimentos realizados utilizando a técnica da infusão de fontes protéicas na região distal do íleo e no ceco, demostraram que a proteína, os peptídeos e os aminoácidos livres, bem de origem endógena ou do alimento, que atingem o intestino grosso, são degradados a aminoácidos e amônia e incorporados às proteínas microbianas, explicando deste modo uma alta parcela do nitrogênio achado nas fezes. A amônia pode também ser absorvida e excretada como uréia, quase de maneira completa e rápida na urina, sem se reter nos tecidos corporais, como pode ser observado nos resultados registrados na tabela 3. TABELA 3. EFEITO DA PROTEÍNA FORNECIDA NA DIETA OU INFUNDIDA NO

ÍLEO TERMINAL SOBRE A EXCREÇÃO E A RETENÇÃO DE NITROGÊNIO (G/DÍA).

Ingestão de Nitrogênio RLP

1,00

CFR 17,34

CHEID 17,82

CHEIIT 17,55

Nitrogênio fecal 1,42 1,83 1,64 1,50 Nitrogênio na urina

Total 3,31 5,89 5,56 17,32

Uréia 1,64 3,78 3,00 15,88 Retenção de Nitrogênio 0,73 0,05 (% do suplemento) Fonte: Fuller & Wang (1990) RLP: Ração livre de nitrogênio CFR: Caseína na ração CHEID: Caseína hidrolizada com enzimas e infundida no

duodeno CHEIIT: Caseína hidrolizada com enzimas e infundida no íleo terminal.

No caso dos aminoácidos por sua vez, os resultados da tabela 4, obtidos de

várias pesquisas, permitem estabelecer que a infusão de lisina no íleo do suíno não aumentou a retenção de nitrogênio quando comparada com dietas basais deficientes neste aminoácido.

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TABELA 4. EFEITO SOBRE A RETENÇÃO DE NITROGÊNIO DA

SUPLEMENTAÇÃO OU DA INFUSÃO DE LISINA NO ÍLEO TERMINAL DE SUÍNOS ALIMENTADOS COM UMA DIETA BASAL DEFICIENTE EM LISINA.

Nível de lisina na dieta basal Suplementação com lisina na dieta

Lisina infundida no íelo terminal

Lisina fornecida 4,9 (g/día)

13,6 13,8

N retido (g/día) 6,4 14,6 6,6

Os resultados desses experimentos, conduziram a assinalar a inúmeros

pesquisadores que a proteína e os aminoácidos no intestino grosso são de pouco ou nenhum valor nutricional para os suínos porquanto não fazem aportes importantes de nitrogênio para a síntese protéica.

Um outro fato marcante, ainda em discussão, está associado aos achados

segundo os quais os aminoácidos procedentes do alimento e os de origem endógena sofrem mudanças importantes na sua passagem pelo trato digestivo, sendo muito mais importantes os que se apresentam no intestino grosso.

Finalmente, segundo pesquisadores dinamarqueses a proteína retida e a resposta animal esteve mais associada com a digestibilidade da proteína e dos aminoácidos no íleo terminal que com a digestibilidade fecal. Por sua parte, os pesquisadores franceses sugeriram que a digestibilidade ileal, quando comparada com a fecal, revela muito melhor as diferenças tanto entre as dietas como entre as fontes de proteína, mas de maneira especial, quando elas são de baixa digestibilidade. Entretanto, o mesmos pesquisadores registraram que a digestibilidade ileal aparente dos aminoácidos foi um critério bem mais sensível para revelar a existência dos efeitos negativos do aquecimento do farelo de soja. 5. DESTINO DOS AMINOÁCIDOS ABSORVIDOS. O animal tem capacidade muito limitada de estocagem de aminoácidos livres, somente o fazem por poucas horas; após isso, os aminoácidos podem tomar estes destinos: ♦ São utilizados para a síntese protéica; ♦ São utilizados para a síntese de aminoácidos não essenciais, mediante

transaminação; ♦ Servem como precursores de compostos nitrogenados: ácidos nucléicos, creatina,

colina e tiroxina; ♦ São utilizados para a síntese de glicose (gliconeogênese). Participam deste

processo todos os aminoácidos não essenciais e por isso são chamados de aminoácidos glicogênicos;

♦ São convertidos a gordura (cetona e corpos cetônicos). Por esta razão são chamados de aminoácidos cetogênicos;

♦ Alguns aminoácidos podem dar origem tanto a glicose (glicogênicos) como cetona e

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corpos cetônicos (cetogênicos); ♦ São deaminados, com o esqueleto carbonado sendo degradado a CO2, H2O

e energia e o radical nitrogenado transformado em uréia ou ácido úrico. O uso da proteína e os aminoácidos como fontes de energia produz aumento de calor entre 20 e 40%.

No organismo animal parte da amônia é empregada na síntese de aminoácidos e outros compostos nitrogenados, mas sempre há um composto que precisa ser eliminado. A amônia liberada na degradação oxidativa dos aminoácidos não pode estar em excesso no sangue do animal porquanto é tóxica e até produzir a morte; para tanto deve ser convertida em compostos menos tóxicos. Na maioria dos mamíferos, anfíbios e peixes a amônia é convertida no fígado e rins em uréia e excretada pela urina. Nas aves e répteis a amônia é convertida em ácido úrico mediante um processo mais complexo. No primeiro grupo a uréia é sintetizada a partir de todos os radicais nitrogenados circulantes, mediante o denominado ciclo da uréia. Cálculos realizados por vários pesquisadores permitem assinalar que o custo energético da síntese da uréia é de 2 mol de ATP para cada átomo de nitrogênio formado. Nas aves e repteis não existe o ciclo da uréia, sendo que o processo de formação do ácido úrico é mais complexo. Entanto é muita pouca a excreção de L-aminoácidos íntegros pela urina, já que a reabsorção renal é muito eficiente, não ocorre o mesmo para os D-aminoácidos. Para que os animais sintetizem suas proteínas necessitam a presença simultânea de entre 18 e 22 aminoácidos. Visto que alguns dos aminoácidos não são sintetizados pelo organismo ou são a uma velocidade que não corresponde às necessidades do animal para o seu estado fisiológico, idade e nível de produção, devem ser fornecidos com a dieta. Esses são chamados aminoácidos essenciais ou indispensáveis. Aqueles outros aminoácidos que não se encontram nestas condições, são conhecidos como aminoácidos não essenciais ou dispensáveis. Existe outro grupo de aminoácidos conhecido como semi-indispensável. Este grupo está formado por aminoácidos não essenciais que podem sintetizar-se a partir de outro essencial, como é o caso da cistina e tirosina formadas a partir da metionina e fenilalanina, respectivamente. Portanto, na formulação das dietas animais deve-se considerar a adição de metionina+cistina e fenilalanina+tirosina. A classificação dos aminoácidos em essenciais, não essenciais e semi-indispensáveis se baseia em considerações de ordem metabólica e depende, como já relatado, da espécie animal, do estado fisiológico e do nível de produção animal. No caso dos pintos e os suínos os aminoácidos essenciais são: arginina, fenilalanina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, e valina. A glicina e a serina não são considerados essenciais para as aves; entretanto, para as aves jovens, mais que nos adultos, a glicina deve ser adicionada à dieta, pois este aminoácido não é sintetizado nos animais jovens a velocidade que estas necessitam para o crescimento rápido. Os níveis de serina e glicina são apresentados em conjunto em virtude do

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processo de interconversão entre estes dois aminoácidos no ciclo da uréia. Como a cistina tem como precursor a metionina, e a tirosina tem como precursor a fenilalanina, na formulação das dietas deve-se considerar a necessidade de metionina em separado e a de metionina-cistina em conjunto; situação similar acontece com a fenilalanina-tirosina. Em alimentação animal, se um aminoácido tem um único precursor essencial, se considera também como aminoácido essencial a soma dos dois. Na literatura sobre nutrição animal também é relatado o termo aminoácido limitante para descrever aquele ou aqueles aminoácidos essenciais que por não estar presente nas dietas em quantidades suficientes limita o crescimento ou a produção animal, ainda quando haja excesso de todos os outros aminoácidos. Espera-se que sua adição extra às dietas elimina estes problemas. Nas dietas práticas para aves e suínos a lisina e a metionina são tidos geralmente como os primeiros aminoácidos limitantes, visto que estão em baixa concentração na maior parte das proteínas dos alimentos freqüentemente utilizados e também porque elas são susceptíveis à formação da reação de Maillard. Quando há desproporção entre L-aminoácidos de estrutura semelhante, aquele de menor teor pode ter sua excreção urinária aumentada. Este fenômeno é conhecido na literatura como antagonismo entre aminoácidos. Um exemplo clássico de antagonismo verificado na alimentação animal é o encontrado entre a lisina e a arginina. Quando há excesso de lisina na dieta, ocorre alta excreção de arginina, após seu desdobramento a ornitina e uréia. O antagonismo entre ambos os aminoácidos é explicado porque a lisina compete com a arginina pela reabsorção nos túbulos renais, além de que o excesso do primeiro aumenta a atividade da arginase renal com o que se incrementa o catabolismo e destruição do sedundo. Outros casos de antagonismo entre aminoácidos podem se apresenta com o excesso na dieta de isoleucina, histidina e tirosina e vice-versa. Além do antagonismo também são registrados ocorrências de toxicidade quando o efeito adverso do excesso de um aminoácido não pode ser superado ao fornecer o seu aminoácido antagônico. Um exemplo clássico deste tipo de situação se apresenta com o excesso de metionina sintética decorrente de uma dosagem incorreta do aminoácido. Na formulação de uma dieta é necessário levar em consideração os conceitos de aminoácido essencial, não essencial, semi-indispensável, limitante, antagonismo, toxicidade e desequilíbrio de aminoácidos. Tanto o excesso quanto a falta de aminoácidos nas dietas são prejudiciais por romperem o equilíbrio dinâmico do metabolismo. O desequilíbrio se dá quando adieta não está balanceada em relação aos aminoácidos presentes ou quando o teor de proteína é inferior ao necessário. A deficiência de um só aminoácido essencial, impede a realização da síntese protéica; portanto, a insuficiência de aminoácidos individuais favorece a

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deaminação dos demais aminoácidos, a perda de amônía como uréia e o consumo da cadeia de carbono na obtenção de energia. O problema de desequilíbrio de aminoácidos é resolvido pela adição de quantidades extras de aminoácidos limitantes ou desequilibrando o teor desses aminoácidos mediante a combinação de alimentos. Um exemplo clássico de combinação entre alimentos encontra-se entre o milho e o farelo de soja. Entanto o primeiro tem baixos teores de lisina e triptofano, o que causa o crescimento muito lento do animal, o farelo de soja apresenta quantidades adequadas de lisina e triptofano, porém é deficiente em metionina e cistina e sozinha, portanto, não pode apoiar o crescimento normal dos animais. Quando o milho se combina com o farelo de soja se complementem mutuamente ao compensarem suas deficiências individuais de aminoácidos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 1. Batterham. E.S. Availability and utilization of amino acids for growing pigs.

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MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DA DISPONIBILIDADE DA PROTEÍNA E DOS AMINOÁCIDOS NOS ALIMENTOS PARA NÃO RUMINANTES.

1. INTRODUÇÃO.

No decurso dos dois últimos séculos, os cálculos de necessidades de alimentos para os animais domésticos e o planejamento das dietas têm sido baseados em padrões de alimentação, nos quais são expressos os requisitos dos animais bem como o valor nutritivo dos alimentos (Flatt, 1988). Para a nutrição isto tem significado que não é importante estimar os requisitos dos animais em termos das necessidades metabólicas se não existe informação do valor potencial dos alimentos expressa nas mesmas unidades (Fuller, 1988); mas também, esta metodologia tem demonstrado que muitos dos erros associados à avaliação dos alimentos estão compensados, de certo modo, pelas maneiras como são realizadas as estimativas dos requisitos animais (Flatt, 1988).

Para a nutrição animal, todos os nutrientes são importantes, mesmo que sejam requeridos em pequenas quantidades, mas a avaliação dos alimentos tem sido orientada à energia, que representa o alimento como um todo, e ao conteúdo de proteína, mas principalmente os aminoácidos essenciais, como parte da matéria orgânica, porque os dois são os componentes mais importantes das dietas em termos quantitativos (Bickel, 1988). No que diz a respeito dos suínos, por muitos anos os padrões de alimentação da Agricultural Research Council (ARC, 1978) e da National Research Council (NRC, 1988) têm utilizado os cálculos dos requisitos nutricionais e as estimativas do valor dos alimentos baseados nos conteúdos totais de proteína e de alguns aminoácidos essenciais No entanto, Mitchell (1924) já havia alertado para a necessidade de se referir à proteína líquida de um alimento como uma forma de expressar seu verdadeiro valor, expressão que mudou mais tarde quando o mesmo Mitchell, em 1964, citado por Sibbald (1987), observou que a avaliação nutricional de um alimento estava associada às diferenças na disponibilidade de seus aminoácidos.

Foi, então, baseados no conceito de disponibilidade, mais que no conteúdo total de proteína e aminoácidos, que começaram a surgir, a partir dos anos

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oitenta, as novas propostas de avaliação dos alimentos e de estimativas dos requisitos nutricionais não só para os suínos mas também para as aves. Como manifestou Sibbald (1987), com a adoção deste critério, espera-se melhorar a formulação das rações, dar mais atenção aos efeitos dos excessos e desbalanceamentos, mudar o objetivo dos padrões de alimentação atuais que visam mais suprir as deficiências e, aliás, poderiam se diminuir os níveis de incorporação da proteína às dietas, provocando, possivelmente, redução nos custos de alimentação.

Segundo Durmad et al. (1995), a adoção do critério de disponibilidade dos nutrientes no cálculo das dietas trará uma diminuição na excreção de nitrogênio com a conseqüente redução na poluição da água por nitritos e do ar por emissões de amônia.

Estes aspectos estão estimulando a realização de estudos que visam desenvolver novas metodologias de avaliação nutricional e estimativas das exigências dos animais baseadas na disponibilidade da proteína e dos aminoácidos. Não obstante, para Bellaver (1989), estas novas propostas se enfrentam a fortes pressões, as quais estão precisamente no fato de que elas só serão úteis à produção de alimentos se as fórmulas baseadas em nutrientes disponíveis promoverem diferenças no desempenho animal quando comparadas àquelas elaboradas a partir de conteúdos totais.

Como foi citado anteriormente, qualquer padrão de alimentação possui dois componentes nutricionais básicos que devem ser estabelecidos simultaneamente e expressos nas mesmas unidades de medida: a informação do valor nutricional dos alimentos e as estimativas das exigências dos animais. O objetivo central deste trabalho foi estudar os fundamentos de alguns dos principais métodos e técnicas que existem para avaliar a disponibilidade da proteína e os aminoácidos dos alimentos para suínos, por quanto este componente oferece grandes possibilidades de se pesquisar com sucesso nas nossas condições. Importante é salientar que apesar da maior parte das pesquisas estudadas foram realizadas em suínos, as metodologias utilizadas nos diferentes experimentos e muitos de seus achados podem servir como referência para os outros não-ruminantes.

2. CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS PROPOSTAS DE AVALIAÇÃO DA DISPONIBILIDADE DA PROTEÍNA E OS AMINOÁCIDOS DOS ALIMENTOS PARA NÃO RUMINANTES.

O primeiro fato marcante que existe na avaliação da proteína dos alimentos para não ruminantes é que muitos dos métodos clássicos descritos na literatura foram realizados com pequenos animais, principalmente ratos e aves, pensando-se nas necessidades de desenvolver estratégias de avaliação que fossem de utilidade nos humanos (Flatt, 1988). Destes métodos fazem parte, de acordo com Fuller (1988), a relação de eficiência protéica, o valor biológico da proteína, o índice de balanço de nitrogênio, e a utilização líquida da proteína. Ainda que muitos destes não sejam frequentemente empregados nos

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alimentos fornecidos aos suínos, têm provisto alguns de seus princípios mais importantes para se utilizar nos estudos de disponibilidade da lisina, metionina, treonina e triptofano realizados na Austrália por Batterham et al.(1990), Beech et al.(1991) e Batterham (1992).

O segundo tema a destacar é que existem vários experimentos isolados onde têm sido testados inúmeros métodos e técnicas de avaliação nutricional, porém não é fácil achar na bibliografia uma proposta unificada de avaliação da disponibilidade da proteína e aminoácidos; ao respeito, Bellaver (1989) indagou sobre a necessidade de padronizar as diferentes propostas e procedimentos de avaliação com vistas a ter comparações válidas e enriquecer as tabelas de composição de alimentos, bem como incluir nestas a determinação das exigências dos nutrientes disponíveis. Da variada literatura consultada só foi possível identificar quatro propostas que apresentaram um corpo coerente de idéias sobre o significado do valor nutricional das proteínas e dos aminoácidos para suínos. A tabela 1 registra um resumo das características mais marcantes que apresentam cada uma delas.

TABELA 1. PROPOSTAS DE AVALIAÇÃO DA DISPONIBILIDADE DA PROTEÍNA E OS AMINOÁCIDOS DOS ALIMENTOS.

AUTOR MÉTODOS in vivo MÉTODOS in vitro

TÉCNICAS TÉCNICAS Digestibilidade ileal dos Disponibilidade dos

AA grupos ε livres da lisina (FDNB)

Excreção fecal dos AA Liberação de AA com ou o Nitrogênio (N)

incubações enzimáticas ZEBROWSKA (1978) Concentração de AA no

sangue Ensaios de crescimento

Avaliações da disponibilidade dos AA

DIRETOS Ensaios de crescimento Digestões enzimáticas Experimentos de Prova com hidroxiprolina

balanço Ensaios com sacos de Composição química do

náilon alimento SIBBALD (1987) INDIRETOS

Ensaios com insetos

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Ensaios microbiológicos Determinações de AA no

plasma

NÍVEL DIGESTIVO

Desaparecimento no trato gastrointestinal

Aparecimento dos nutrientes no sangue

HENRY (1985) NÍVEL METABÓLICO Retenção de N e AA Utilização Líquida da

Proteína (NPU) Ensaios de crescimento Sacrifícios comparativos

INTEGRAIS

Relação de Eficiência Protéica (PER)

Índice Líquido da Proteína (LPI)

Índice de Crescimento do Nitrogênio (ICN)

Utilização Líquida da Proteína (NPU)

Valor Biológico (VB) FULLER (1988) ADITIVOS

Concentrão de AA no alimento

Digestibilidade (Absorção)

Ensaios de crescimento (Disponibilidade)

A primeira proposta a ser apresentada é a formulada por Zebrowska (1978). Esta pesquisadora destacou que os métodos para estimar a disponibilidade podem classificar- se segundo sejam in vivo e in vitro, cada um dos quais possuindo diferentes técnicas. Do primeiro grupo fazem parte os ensaios de crescimento, as dosagens da concentração de aminoácidos livres no sangue, a excreção fecal destes ou de nitrogênio e as avaliações de disponibilidade e digestibilidade ileal. Nos métodos in vitro, encontram-se as determinações colorimétricas dos grupos ε livres da lisina e as taxas de liberação de alguns aminoácidos das proteínas submetidas a diferentes incubações enzimáticas.

Sibbald (1987) compartilhou com Zebrowska (1978) a idéia de que a disponibilidade da proteína e dos aminoácidos para suínos e aves pode ser bem estimada com métodos in vivo ou in vitro. Mas este pesquisador canadense acrescentou o número de técnicas a serem levadas em consideração para cada grupo de métodos, além de incluir os ensaios de

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degradabilidade com sacos de náilon móveis no mesmo grupo de experimentos de balanço e de crescimento, apesar de que para diversos autores eles fazem parte de uma das modalidades dos estudos de digestibilidade (Sauer et al., 1989; Leibholz, 1991; Koelen et al., 1992) ou são uma proposta intermediária entre os métodos in vivo e in vitro (Boisen & Eggum, 1991). Na proposta Sibbald (1987) estabeleceu que as determinações in vivo devem dividir-se em métodos diretos e indiretos. No primeiro grupo estão os ensaios de crescimento, os experimentos de balanço e os ensaios com sacos de náilon. No entanto no grupo dos métodos indiretos, encontram-se os ensaios com insetos, os microbiológicos, as determinações de aminoácidos no plasma e as técnicas de digestibilidade. Finalmente, as determinações in vitro são realizadas utilizando as digestões enzimáticas, o método da hidroxiprolina ou levando em consideração a composição química como método para estimar o valor da proteína.

Henry (1985) e Fuller (1988), por sua vez, formularam propostas que se distanciam das anteriores pelo fato de que nelas não são incluídos os métodos in vitro como parte das estratégias de avaliação, mas, quando são comparadas, mostram que entre elas há diferenças marcantes a serem destacadas. Assim, por exemplo, Fuller (1988) estabeleceu que os métodos de avaliação podiam ser chamados de integrais e aditivos. Nos primeiros, a proteína tem um valor único e não aditivo, o qual representa sua capacidade global de afetar a taxa de crescimento ou a retenção de nitrogênio, sem levar em consideração as necessidades deste elemento para o metabolismo basal e sem fornecer informação sobre os fatores que determinaram este valor. Destes métodos fazem parte técnicas tais como a relação de eficiência protéica (PER), relação líquida de proteína (NPR), índice de crescimento de nitrogênio, utilização liquida de proteína (NPU) e o valor biológico (VB). Para Fuller (1988), nos métodos aditivos a avaliação de uma proteína surge da estimativa da quantidade de cada um dos aminoácidos de importância nutricional que são fornecidos pelo alimento de uma forma tal que sejam absorvidos e utilizados pelo animal. Nestes, existem três componentes que devem ser conhecidos para avaliar uma proteína: a concentração do aminoácido no alimento, a fração que é absorvida, ou seja, sua digestibilidade, e desta, a fração que e utilizável, isto é, sua disponibilidade, a qual é avaliada nos ensaios de crescimento.

Entretanto, Henry (1985) promoveu a idéia de que a avaliação da proteína atingiria dois níveis: o desaparecimento no trato gastrointestinal e, portanto, seu aparecimento no sangue, e o nível metabólico com as técnicas próprias dos estudos de retenção de nitrogênio e de aminoácidos limitantes, como são a NPU, os ensaios de crescimento e o sacrifício comparativo.

O último assunto a destacar nas diferentes propostas de avaliação é a existência de várias maneiras de se interpretar o termo disponibilidade. No entanto este termo às vezes é utilizado de maneira semelhante, contudo apresenta consideráveis diferenças quanto seu significado.

3. MÉTODOS PARA EXPRESSAR A DISPONIBILIDADE DA PROTEÍNA E OS AMINOÁCIDOS DOS ALIMENTOS.

3.1. OS ESTUDOS DE AVALIAÇÃO in vivo E O CONCEITO DE

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DISPONIBILIDADE.

No contexto do animal a disponibilidade é interpretada de maneira diferente daquela como é entendida nas metodologias in vitro. Nos animais a digestibilidade e a disponibilidade definem o valor potencial da proteína dos alimentos (Fuller & Wang, 1990) e mesmo que os dois termos estejam relacionados e tenham significados diferentes, é frequente achar estudos onde são utilizados como sinônimos, o que, de acordo com Batterham (1992), este fato é explicado pela crença de que se um nutriente é digerido, está em forma disponível para ser usado. Sibbald (1987) esclareceu perfeitamente a relação entre os dois termos ao assinalar que a absorção dos nutrientes no trato digestivo é pré-requisito para a sua utilização, mas não demonstra que tenha que existir disponibilidade: alguns aminoácidos presentes por exemplo nas proteínas danificadas pelo calor podem ser absorvidos e excretados na urina, o que, em conseqüência, indicaria que não se encontraram disponíveis para serem utilizados no metabolismo animal. O memo Sibbald (1987) considerou, por um outro lado que a utilização de um nutriente que foi absorvido no trato é evidência da sua disponibilidade, porém, a excreção não prova a perda da mesma.

A digestibilidade, então, deve ser entendida como a definiu Rérat (1990): uma medida do desaparecimento da proteína e dos aminoácidos durante sua passagem pelo sistema digestivo e não sob a idéia de absorção, como tem sido adotada por muitos investigadores, visto que estas fontes de nitrogênio podem ser destruídas e modificadas pela ação dos microrganismos em alguns locais do trato ou metabolizadas pelas paredes do mesmo durante a absorção. Por sua vez, a absorção refere-se aos intercâmbios que acontecem entre o sangue e o lume digestivo, os quais são medidos de maneira simultânea pelas diferenças entre as concentrações dos nutrientes no sangue portal e arterial e o fluxo de sangue na veia porta (Rérat, 1990). No entanto, a disponibilidade metabólica deve ser definida segundo como a entendeu Batterham (1992): é a proporção daquele aminoácido limitante da dieta que foi digerido e absorvido e que é utilizado para a síntese de proteína. As diferenças conceituais entre estes termos levam, então, a considerar a necessidade de se analizar algumas das metodologias e técnicas que há para realizar as medições certas do desaparecimento, absorção e disponibilidade da proteína e os aminoácidos, mas também obriga conhecer as características dos tipos de associação entre a digestibilidade e a disponibilidade metabólica destes nutrientes.

3.1.1. A digestibilidade como estratégia de avaliação da proteína e dos aminoácidos.

3.1.1.1. Digestibilidade fecal aparente e fecal verdadeira.

Tal vez as bases metodológicas dos experimentos sobre digestibilidade que foram realizados em suínos e ratos por Dammers (1964) e Eggum (1973), citados por Lenis (1992), estejam no trabalho clássico desenvolvido em ratos por Kuiken & Lyman (1948). Nelle foi sugerido o uso do método de medição do índice fecal corrigido pelo conteúdo dos componentes nitrogenados de origem endógena (secreções digestivas, liberação de células do trato gastrointestinal e

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microrganismos) para determinar a digestibilidade fecal verdadeira. Este tipo de medição é diferente da aparente porquanto nesta última não são tidas em consideração as correções dos aportes endógenos de compostos nitrogenados incorporados às fezes (Zebrowska ,1978; Low, 1982; Henry, 1985; Sauer & Ozimek, 1986).

De acordo com relatos de Henry (1985), são mais altos os valores estimados da digestibilidade fecal verdadeira dos aminoácidos que os obtidos com a metodologia aparente. Mas, para as condições práticas de avaliação da proteína, o mesmo pesquisador reconheceu que não existe vantagem em usar a digestibilidade verdadeira, pois os padrões de aminoácidos digestíveis são muito similares nas duas técnicas, sendo que os métodos existentes para a correção do nitrogênio endógeno têm limitações reais e, ademais, as perdas endógenas, como parte dos requisitos para mantença, são consideradas na digestibilidade aparente. Neste ponto, é importante destacar as sugestões de Darcy-Vrillon & Rérat (1983), citados por Henry (1985), segundo as quais, com as dietas completas, o mais importante é conhecer as quantidades totais de aminoácidos fornecidos pelo intestino, independente de serem de origem endógena ou do alimento. No caso dos alimentos individuais, a estratégia sugerida é que seja considerada a possibilidade de estimar a fração endógena e, consequentemente, é impreterível a determinação da digestibilidade verdadeira.

3.1.1.2. Digestibilidade ileal aparente e ileal verdadeira.

Se bem durante quase duas décadas foi aceitada a digestibilidade fecal como proposta metodológica, os estudos desenvolvidos a partir dos anos setenta por vários grupos de pesquisadores e sob as mais diversas condições, mostraram que a digestibilidade ileal dos aminoácidos é melhor estimativa do valor nutricional das proteínas que sua digestibilidade ileal e, em consequência, é um método mais útil para se incluir na formulação das dietas para suínos (Just et al., 1985; Darcy-Vrillon & Laplace, 1990; Fuller & Wang, 1990; Moughan et al., 1991; Bellaver, 1994; Williams, 1995) e aves (Raharjo & Farrel, 1984/1985; Papadopoulos, 1985; Parsons, 1990; Johnson, 1992; Rostagno et al., 1995).

Esta virada nos estudos de digestibilidade pode ser explicada pelos achados das pesquisas na área da fisiologia digestiva e o metabolismo dos compostos nitrogenados, alguns dos quais serão relatados a seguir: • Se bem que se saiba que no intestino grosso dos suínos ocorre intensa

atividade de síntese e degradação microbiana dos aminoácidos, a qual, aliás, influencia a composição das fezes (Mason, 1984), há pouca evidência que a mucosa do intestino grosso seja capaz de transportar os aminoácidos e, portanto, são poucos os estudos que têm conseguido demonstrar que há absorção significativa deles neste local (Zebrowska, 1978). Por exemplo, Olszewski (1975), citado por Sauer & Ozimek, 1986), encontrou que a prolina, glicina, alanina, isoleucina, leucina, fenilalanina, metionina e triptofano não foram absorbidos no ceco isolado de suínos em crescimento, no entanto que os outros aminoácidos só foram absorbidos em quantidades sem importância;

• Os experimentos pioneros de Zebrowska (1973), citados por Zebrowska

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(1978), utilizando a técnica da infusão de fontes protéicas na região distal do íleo e no ceco, demostraram que a proteína, os peptídeos e os aminoácidos livres, bem de origem endógena ou do alimento, que atingem o intestino grosso, são degradados a aminoácidos e amônia e incorporados às proteínas microbianas, explicando deste modo uma alta parcela do nitrogênio achado nas fezes. A amônia pode também ser absorvida e excretada como uréia, quase de maneira completa e rápida na urina, sem se reter nos tecidos corporais, como pode ser observado nos resultados registrados na tabela 2.

TABELA 2. EFEITO DA PROTEÍNA FORNECIDA NA DIETA OU INFUNDIDA NO ÍLEO TERMINAL SOBRE A EXCREÇÃO DE NITROGÊNIO FECAL E NA URINA (g/dia)

RLP CFR CHEID CHEIIT

Ingestão de Nitrogênio 1,00 17,34 17,82 17,55 Nitrogênio fecal 1,42 1,83 1,64 1,50 Nitrogênio na urina

Total

3,31

5,89

5,56

17,32 Uréia 1,64 3,78 3,00 15,88

Retenção de Nitrogênio (% do suplemento)

0,73 0,05

Fonte: Fuller & Wang (1990)

RLP: Dieta livre de nitrogênio

CFR: Caseína na dieta

CHEID: Caseína hidrolizada com enzimas e infundida no duodeno

CHEIIT: Caseína hidrolizada com enzimas e infundida no íleo terminal

Os resultados destes experimentos, corroborados mais tarde por Just et al. (1981), conduziram a assinalar que no intestino grosso a proteína e os aminoácidos são de pouco ou nenhum valor nutricional para os suínos porque não fazem aportes importantes de nitrogênio para a síntese protéica.

• Um outro fato marcante, ainda em discussão, está associado aos achados de Sauer & Ozimek (1986) e Lenis (1992), segundo os quais os aminoácidos procedentes do alimento e os de origem endógena sofrem mudanças importantes em sua passagem pelo trato digestivo, sendo muito mais importantes os que se apresentam no intestino grosso;

• Finalmente, segundo Just et al. (1985), a proteína retida e a resposta animal esteve mais associada com a digestibilidade da proteína e dos aminoácidos no íleo terminal que com a digestibilidade fecal. Por sua parte Henry (1985) sugereu que a digestibilidade ileal, quando comparada com a fecal, revela muito melhor as diferenças tanto entre as dietas como entre as fontes de

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proteína, mas de maneira especial, quando elas são de baixa digestibilidade. Entretanto, o mesmo pesquisador registrou que a digestibilidade ileal aparente dos aminoácidos foi um critério bem mais sensível para revelar a existência dos efeitos negativos do processamento calórico no farelo de soja.

Diante desta mudança nas estratégias de avaliação nutricional dos alimentos, o estudo das metodologias de colheita da digesta ileal converteu-se, rapidamente, em fator chave das pesquisas que têm por objetivo estimar a digestibilidade ileal dos componentes nitrogenados em suínos.

3.1.1.2.1. Métodos de colheita do conteúdo ileal para estimar a digestibilidade da proteína e dos aminoácidos.

Há vários métodos de colheita da digesta intestinal que já foram testados visando estimar a digestibilidade da proteína e dos aminoácidos em suínos; contudo, segundo Leeuwen et al. (1991), cada um deles deve cumprir com duas exigências básicas:

• Não podem afetar as condições fisiológicas gerais normais dos animais e •

As amostras colhidas devem representar as condições dos processos

digestivos.

Recentemente, Giraldo (1996) realizou uma avaliação crítica dos inúmeros métodos de colheita do conteúdo ileal quanto as vantagens, problemas e limitações que oferecem, tanto com relação à qualidade da digesta colhida como sobre a fisiologia digestiva e as condições gerais dos animais. A siguente é uma proposta de classificação dos diferentes métodos relatados na literatura para atingir este objetivo e usados visando estimar a digestibilidade ileal dos aminoácidos:

• Método do sacrifício de animais. Sugerido para ser realizado em ratos (Kuiken & Lyman, 1948), ratos e suínos (Thorpe & Thomlinson, 1967; Moughan et al., 1984; Skilton et al., 1991; Donkoh et al., 1994 a,b,c) e em aves (Raharjo & Farrel, 1984/1985);

• Métodos de colheita do quimo ileal com animais modificados cirurgicamente:

♦ Uso de cânulas simples em forma de T, colocadas no íleo distal entre 5 e 15 cm antes do esfincter ileocecal em suínos de diferentes idades (Decuypere et al., 1977; Gargallo & Zimermann, 1980; Walker et al., 1986; Leewen et al., 1987, 1991), aves (Raharjo & Farrel, 1984/1985) e ainda em coelhos (Gidenne et al., 1994);

♦ Técnica da cânula em forma de T, inserida no ceco após do esfincter ileocecal, desenvolvida pela equipe comandada por Leeuwen et al. (1988) na Holanda; ♦ Uso de cânulas reentrantes:

∗ Tipo ileoileal (Cunningham et al., 1963)

∗ Ileocecal (Easter & Tanksley, 1973) ∗ A cânula pós-valvular íleo-cólica, proposta por pesquisadores franceses (Darcy et

al., 1980 a,b,c; Darcy-Vrillon & Laplace, 1985 a,b; 1990);

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• A anastomose ileoretal, desenvolvida por vários grupos de pesquisadores com a preservação ou não do esfíncter ileocecal (Fuller et al., 1994; Laplace et al., 1994).

Da mesma maneira que a fecal, a digestibilidade ileal pode ser expressa como verdadeira ou aparente, dependendo se são ou não consideradas as correções feitas pelos aportes endógenos dos compostos nitrogenados (Henry, 1985; Sauer & Ozimek, 1986; Fuller & Wang, 1990; Lenis, 1992; Williams, 1995). No intestino delgado, as secreções digestivas originárias da saliva, suco gástrico, bile e secreções pancreáticas e intestinais contribuem com a maior parcela dos aportes endógenos de nitrogênio à digesta. Henry (1985) estimou que em suínos em crescimento estes aportes eram, sem considerar o suco gástrico, da ordem de 20 a 25 g de nitrogênio por dia, representados, em sua maior parte, por aminoácidos, uréia e amônia.

3.1.1.3. Métodos para estimar a fração endógena do nitrogênio nos estudos de digestibilidade ileal e fecal verdadeira.

Nos estudos de digestibilidade ileal ou fecal verdadeira existem pelo menos cinco métodos para se estimar a fração endógena de nitrogênio:

• Método direto, como foi denominado por Sauer & Ozimek (1986), baseado na alimentação de grupos de animais com dietas livres de proteína. Bem que seja a forma mais simples e fácil para estimar o nitrogênio endógeno, este método tem sido muito questionado porque o processo digestivo apresenta um comportamento diferente daquele que teria com o fornecimento de uma dieta normal; assim, por exemplo, Donkoh et al. (1995) relataram que as excreções encontram-se diminuidas com tais rações, o que segundo Rérat (1990) e Lenis (1992) resultaria numa subavaliação das perdas dos aminoácidos endógenos totais. Além disso, de acordo com Low (1982), no caso das dietas que são empregadas de maneira frequente na alimentação animal, o teor e o tipo de fibra aumentarão as secreções e o crescimento microbiano. Finalmente é importante assinalar que em suínos ainda não há informação suficiente para se estimar os efeitos da duração deste tipo de alimentação sobre os valores de digestibilidade e as condições gerais dos animais, como sim acontece nos estudos de determinação da energia metabolizável verdadeira (EMV) e a biodisponibilidade dos aminoácidos utilizando a metodologia proposta por Sibbald (1987) para avaliar os alimentos oferecidos as aves.

• Uso de dietas semi-sintéticas com diferentes níveis de caseína láctica ou a fonte de proteína a se testar. Neste caso, a fração endógena é estimada quando o consumo de nitrogênio é zero, empregando uma análise de regressão (Furuja & Kaji, 1989). Este método foi questionado por Donkoh et al (1995) porque a estimativa das perdas endógenas de nitrogênio são restritas a uma função linear e visto que a técnica da regressão assume que estas permanecem constantes independente dos acrescimos no teor de proteína ingerida, a proposta nem sempre faz uma descrição real do fenómeno biológico;

• Técnicas de diluição de isótopos. Desenvolvidas há muito tempo em

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pesquisas com ratos, nos últimos cinco anos vêm sendo incluídas nos experimentos com suínos (Moughan et al., 1992; Armstrong et al., 1995); não obstante, sejam propostas de custos muito mais altos, elevada complexidade nas medições (Low, 1982) e, ainda, só determinam o nitrogênio total recuperado e não cada um dos aminoácidos (De Lange et al., 1989). Quando se introduz a correção do nitrogênio endógeno utilizando estas técnicas, a digestibilidade ileal ou fecal é denominada de real (Jondreville, 1994), o que poderia explicar porque os pesquisadores consideram que ela oferece uma definição bem melhor da natureza dos compostos nitrogenados endógenos que aparecem no conteúdo ileal ou nas fezes;

• Donkoh et al. (1995) proposeram um novo método para determinar a excreção ileal de aminoácidos endógenos que consiste na alimentação do animal com peptídeos pequenos (com peso molecular menor a 5000) originados da hidrólise enzimática da caseína, seguida da ultrafiltração e da medição do resíduo. A caracterização das frações de alto peso molecular da digesta ileal que surgem após da precipitação e a ultrafiltração, pode ser considerada como uma medida das perdas dos aminoácidos endógenos. O emprego deste tipo de alimentação mantem aparentemente normal os níveis de excreção do nitrogênio endógeno. Segundo as pesquisas iniciais, considera-se que esta técnica seja melhor que as propostas que utilizam as dietas livres de nitrogênio e as equações de regressão, porém os primeiros resultados sugerem que na digesta dos ratos o valor médio do fluxo de aminoácidos endógenos é geralmente mais baixo, aliás que só seja aplicável na correção da determinação da digestibilidade das proteínas de origem animal, as quais não têm fibra e fatores antinutricionais;

• Finalmente, existem técnicas para estimar o nitrogênio endógeno de origem microbiana baseadas no uso dos ácidos desoxirribonucléico e diaminopimélico, considerados como marcadores da atividade microbiana e de freqüente utilização nos estudos de fisiologia digestiva nos ruminantes (Rowan et al., 1992). Por enquanto, estas propostas não possuem uma avaliação crítica de suas possibilidades e problemas quando utilizadas nas pesquisas com suínos.

Uma questão adicional que deve ser abordada nos estudos de digestibilidade refere-se à necessidade de que as amostras de digesta como de fezes colhidas refletem as condições de estabilidade dos processos digestivos. O problema é que, pelo menos no caso da digestibilidade ileal, o fluxo digestivo neste local do trato gastrointestinal não é contínuo, e, portanto, não é possível fazer uma colheita quantitativa do quimo (Low, 1980; Oslage et al., 1989). A solução desta situação pode-se atengir introduzindo controles as quantidades, freqüência, apresentação e os horários de fornecimento dos alimentos; mas também, o uso de indicadores inertes é de utilidade como elemento que possibilita estimar se tal condição foi conseguida (Saha & Gilbreath, 1993).

No que diz, respeito por exemplo dos experimentos de digestibilidade que empregam as cânulas simples em forma de T, inseridas no íleo distal e no ceco após do esfíncter ileocecal, e os que se baseam na colheita total de fezes os pesquisadores sugerem que é imprescindível o uso dos indicadores; no entanto assinalam também que é possível acrescentar os problemas de

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precisão dos resultados, explicados pela distribuição e localização no trato, as variações na recuperação e o fato de que os indicadores nem sempre refletem as condições do processo digestivo (Kölher et al., 1990). Para a solução destes problemas Oslage et al.(1989) proposseram períodos de amostragem muito mais longos, no entanto que Leeuwen et al.(1987) sugereram o uso de uma mistura que tenha indicadores de fase sólida e líquida. O problema é que, como foi considerado por Thomas (1988), ainda existem dúvidas em relação à obtenção de amostras representativas do comportamento que têm estes indicadores quanto à sua passagem pelo trato gastrointestinal.

3.1.1.4. Digestibilidade ileal ou fecal: é possível uma escolha?

Os estudos relatados por Henry (1985) mostraram que, no caso do nitrogênio, geralmente os valores de digestibilidade fecal são, em média, mais altos que os da ileal, com variações nas diferenças entre 2 e 14 pontos. Para este nutriente o mesmo autor considerou que ainda continua sendo importante o significado nutricional da digestibilidade fecal porque as determinações são precisas, visto que o coeficiente de variação está entre 1 e 2%, e os ensaios não produzem problemas à saúde do animal; não obstante, recomendou manter a realização de ambos estudos de digestibilidade para o nitrogênio, visando uma melhor compreensão dos efeitos associativos que se podem apresentar entre a proteína e os componentes da parede celular, principalmente no que acontece com os carboidratos que são fermentáveis no intestino grosso.

Por sua vez Lenis (1992) expressou que no caso dos aminoácidos a situação é bem diferente: por exemplo, o ácido aspártico, glicina, prolina, treonina e triptofano apresentam valores de digestibilidade ileal aparente baixos e fecal altos devido a que no intestino grosso a degradação é maior que a síntese. Pelo contrário, quando neste local do trato digestivo há mais energia fermentável, menor é a quantidade de nitrogênio absorvido sob a forma de amônia e, em consequência, é maior a incorporação na proteína microbiana, encaminhando, portanto, a síntese de aminoácidos, ocorrendo aumento de sua excreção nas fezes e decréscimo da digestibilidade entre os dois locais. Isto é o que acontece com a metionina e, em proporção um pouco menor, com a lisina, tirosina, fenilalanina, isoleucina e leucina.

Apesar de os estudos de digestibilidade ileal terem maiores dificuldades para sua realização, têm vantagens sobre os de digestibilidade fecal porque as interferências de utilização dos aminoácidos no intestino grosso são reduzidas, porém não totalmente evitadas, não têm custos muito altos e apresentam valores de desvio padrão relativamente baixos (Batterham, 1992). Mas há um aspecto importante na avaliação das proteínas dos alimentos em suínos, gerado pelos estudos realizados por Just et al. (1985) e confirmados por Batterham (1992), segundo os quais a digestibilidade ileal da proteína e da lisina apresentou maior associação com sua disponibilidade, avaliada a partir da proteína depositada, do que com a digestibilidade fecal. Partindo destes achados, nos últimos anos tem sido sugerido utilizar os ensaios de digestibilidade ileal para estimar a disponibilidade dos aminoácidos; contudo, ainda existem muito poucos dados onde possam-se comparar os resultados dos ensaios de crescimento e de digestibilidade ileal.

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Têm sido, então, os princípios de digestibilidade ileal, mais que a fecal, os que serviram de base para o estabelecimento das tabelas de necessidades nos padrões de alimentação para suínos na Inglaterra (ARC, 1981), nos Estados Unidos (NRC, 1988), a maioria dos países europeos (Henry, 1985; Lenis, 1992) e no Japão (Furuya, 1994). Porém, no caso dos Estados Unidos, estes padrões só consideraram, por enquanto, os valores de digestibilidade para 4 aminoácidos em 18 alimentos, sem incluir ainda em suas tabelas os requisitos para suínos expressos segundo a digestibilidade ileal. Estes princípios têm sido também empregados nos últimos anos por um grupo de pesquisadores da Austrália para avaliar a utilização e disponibilidade da lisina, treonina, metionina, triptofano, leucina, isoleucina e valina (Batterham, 1992) e estão contribuindo para o cálculo dos requisitos nutricionais para aves e suínos baseados no conceito de proteína ideal (Fuller & Wang, 1990; Parsons & Baker, 1994; Sève, 1994).

Segundo Parsons & Baker (1994) a proteína ideal refere-se à condição que cabe a toda proteína de possuir uma mistura de aminoácidos que tenha uma composição idêntica às necessidades do animal para a mantença e a máxima deposição da proteína corporal, sendo que estas são estimadas levando em consideração sua digestibilidade e disponibilidade biológica. Visto que nem sempre é fácil e prático realizar estimativas das necessidades para cada aminoácido, diferentes grupos de pesquisadores têm sugerido que os aminoácidos indispensáveis sejam expressos em relação com a lisina, considerada como o primeiro aminoácido limitante das dietas usadas com freqüência na alimentação dos suínos e o segundo nas dietas para aves (Fuller & Wang, 1990; Parsons & Baker, 1994; Sève, 1994). Portanto, as estimativas das necessidades dos animais baseadas na proteína ideal partem do conhecimento certo da digestibilidade e a disponibilidade da lisina nas diferentes fontes de proteína.

Devido às limitações que possam surgir pela falta de dados suficientes e precisos de digestibilidade ileal aparente de aminoácidos, Henry (1985) sugeriu que é possível a sua estimação multiplicando seu conteúdo no alimento pela digestibilidade total aparente do nitrogênio. Sob estas condições, Sibbald (1987) destacou que os dados gerados são aproximados, provisórios e só úteis para certos grupos de alimentos, como os farelos de soja ou de algodão.

Os métodos de digestibilidade fecal e ileal, quando comparados com as propostas in vitro, têm custos bem mais altos, são de elevada complexidade, exigem muito tempo para sua realização e só permitem a avaliação de uma fonte de proteína de cada vez. Apesar disso refletem, de forma mais exata, as relações que existem entre o alimento e o animal, permitindo analisar todos os aminoácidos de uma só vez.

3.1.2. Métodos para estimar a disponibilidade da proteína e os aminoácidos dos alimentos.

Como já foi dito, a digestibilidade é definida como uma medida do desaparecimento da proteína e dos aminoácidos durante sua passagem pelo sistema digestivo e não sob a idéia de absorção. Por sua vez a absorção refere-se aos intercâmbios que acontecem entre o sangue e o lume digestivo.

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No entanto, a disponibilidade é a proporção daquele aminoácido limitante na ração que foi digerido, absorvido que é utilizado para a síntese de proteína (Batterham, 1992). Nesta parte final de revisão sobre os estudos de avaliação in vivo serão analizadas algumas das metodologias e técnicas que existem para determinar a disponibilidade da proteína e dos aminoácidos dos alimentos para não ruminantes.

A tabela 3 registra um resumo das mais importantes técnicas utilizadas para avaliar de maneira integral a disponibilidade da proteína nos não ruminantes.

TABELA 3. TÉCNICAS MAIS UTILIZADAS PELOS MÉTODOS INTEGRAIS DE AVALIAÇÃO DA PROTEÍNA DOS ALIMENTOS PARA NÃO RUMINANTES.

TÉCNICAS DEFINIÇÃO

Relação de Eficiência Protéica (P.E.R) Ganho de peso corporal (g) Proteína Bruta consumida (g)

Relação de Proteína Líquida (N.P.R) Ganho de peso corporal ajustado (g) Proteína Bruta consumida (g)

Ajuste: Perda de peso de um grupo

controle alimentado com uma ração livre de proteína

Índice de Crescimento de Nitrogênio

(I.C.N) Valor da inclinação da linha que associa o ganho de peso corporal com a ingestão de

Nitrogênio (b)

Utilização Bruta da Proteína (B.P.U) Ganho de Nitrogênio corporal (g) Nitrogênio consumido (g)

Utilização Líquida da Proteína (N.P.U)

Ganho de Nitrogênio corporal ajustado (g) Nitrogênio consumido (g)

Ajuste: Perda de Nitrogênio de um grupo controle alimentado com uma ração livre de Proteína

Valor Biológico (V.B)

Ganho de Nitrogênio corporal ajustado (g) Nitrogênio realmente digerido (g) 4 Ajuste:

Perda de Nitrogênio de um grupo controle alimentado com uma ração livre de Proteína

V.B = N.P.U Digestibilidade Verdadeira 4

4 A digestibilidade verdadeira é estimada pelo ajuste das perdas de

Nitrogênio endógeno fecal dos animais controle alimentados com uma ração livre de Nitrogênio.

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Como se pode observar na tabela anterior, existem dois tipos de propostas dentro dos métodos de avaliação integral das proteínas: a PER, NPR e ICN, que se baseam no ganho de peso corporal por unidade de proteína ou nitrogênio consumido e as que associam a retenção corporal de nitrogênio com o nitrogênio consumido (BPU e NPU) ou com o nitrogênio realmente digerido (VB). Para Fuller (1988) as propostas que avaliam a proteína partindo do peso corporal têm sido questionadas porque este não consiste totalmente de proteína e nem sempre é proporcional ao ganho de proteína; além disso, alguns resultados obtidos com a PER são afetados pelas variações no consumo de alimento e, caso que estas não sejam controlados, é possível obter resultados errados que nem sempre dependem da qualidade da proteína, mas sim da palatabilidade do alimento. Embora estes métodos tinham sido questionados com veemência, ainda são empregados como maneira de estabelecer análises comparativas entre os resultados obtidos nos diferentes estudos. Segundo Fuller (1988), a relação de eficiência protéica (PER), desenvolvida por Osborne & Mendel entre 1914 e 1920, o valor biológico (V.B) de Mitchel (1924), o índice de balanço de nitrogênio (I.B.N), de Allison et al. (1946) e a utilização líquida da proteína (NPU), de Bender & Miller (1953), são métodos que têm sido empregados tradicionalmente em ratos e aves para avaliar a proteína dos alimentos, o que não significa que não possam ser considerados no que diz respeito aos suínos. Para o mesmo Fuller (1988) estes métodos fazem parte das propostas que visam avaliar as proteínas de maneira integral, geram um valor único e não aditivo para a dieta total, o que não permite que seus valores sejam utilizados quando são combinadas proteínas diferentes em dietas misturadas e, além disso, não fornecem informação dos fatores que afetam o valor nutritivo.

De acordo com Fuller (1988), para corregir algumas dificuldades geradas pelos métodos de avaliação da proteína que se baseam no ganho de peso corporal, em 1909 Thomas desenvolveu uma proposta na qual o valor da proteína está associado à eficiência de utilização do nitrogênio da dieta para promover a deposição da proteína nos tecidos corporais do animal adulto. Esta proposta foi logo aperfeiçoada por Mitchel (1924) visando sua utilização nos animais em crescimento para estimar a eficiência da proteina para satisfacer as necessidades de mantença dos animais, mas também para estimular o crescimento. O princípio deste novo método, nomeado valor biológico (VB), e algumas outras medições relacionadas com as propostas baseadas na retenção de nitrogênio como são o índice de balanço de nitrogênio (IBN) e a utilização líquida da proteína (NPU), aparecem registrados na figura 1, proposta por Fuller (1988).

Como pode ser observado nesta fígura, na avaliação da proteína se apresentam várias relações: • Se X = Consumo de proteína e Y = Ganho de peso, então:

A/I = Relação de Eficiência Protéica (PER)

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A+B/I = Relação de Proteína Líquida (NPR) Tan Θ = Ïndice de Proteína Líquida (IPL)

• Se X = Consumo de proteína e Y = Retenção de Nitrogênio,

consequentemente:

A/I = Utilização Bruta da Proteína (BPU) A+B/I = Utilização Líquida da Proteína (NPU)

• Se X = Consumo de proteína digestível e Y = Retenção de

Nitrogênio,

A+B/I = Valor Biológico (VB) Tang Θ = Índice de Balanço de Nitrogênio (IBN)

Segundo os protocolos de pesquisa desenvolvidos por Thomas & Mitchel o valor biológico é estimado utilizando 10% como o teor da proteína na dieta; a escolha desta concentração é arbitrária, porém satisfatória pelo fato que não há mudanças importantes na forma da curva de resposta acima desta concentração (Fuller, 1988). Por sua vez Bellaver (1994) criticou este método de avaliação do valor da proteína porque o nitrogênio é uma aproximação grosseira da real necessidade do animal, a qual é expressa em termos de aminoácidos e, caso que sejam estimados os valores de nitrogênio endógeno, deve-se trabalhar com dietas livres de nitrogênio, o que leva uma diminuição do consumo, ficando insuficiente para manter o ganho de peso, aumentando o catabolismo das proteínas e superestimando as perdas de nitrogênio.

No que diz respeito dos aminoácidos, Batterham (1992),e sua equipe de pesquisadores na Austrália têm proposto uma metodologia, nomeada de “slope-ratio”, com a qual já avaliaram a disponibilidade da lisina, treonina, metionina, triptofano, leucina, isoleucina e valina, quando eles são limitantes nas dietas típicas para suínos em crescimento. Em princípio esta metodologia expressa o grau de inclinação de uma linha de resposta das dietas que contêm o aminoácido a ser avaliado como uma proporção do grau de inclinação da curva de resposta da dieta padrão que é livre do aminoácido. A figura 2 registra a representação teórica proposta por Batterham (1992) dos resultados obtidos em uma determinação de disponibilidade da lisina.

Para estes pesquisadores, quando se planeja um experimento visando determinar a disponibilidade de um aminoácido empregando esta técnica é necessário considerar várias condicões:

• Segurar que a resposta animal seja devida à aminoácido que se está avaliando e não que esteja influenciada pelos outros nutrientes fornecidos pela fonte de proteína testada.

Para segurar que a resposta seja linear e corresponda com o aminoácido padrão, a dieta deve ser deficiente no aminoácido a testar, porém adequada nos outros nutrientes; além disso, é importante incorporar a proteína avaliada na dieta basal para proporcionar assím quantidades do aminoácido

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testado que sejam semelhantes àquelas que são fornecidas pela dieta padrão. A adição dos outros aminoácidos, além daquele considerado limitante, provistos pela proteína a avaliar, pode alterar o balanço destes nas dietas, quando comparadas com a dieta padrão e, consequentemente, afeta a utilização do aminoácido que está sendo avaliado.

• O controle na alimentação visando minimizar os efeitos dos imbalanços dos aminoácidos sobre a utilização e disponibilidade. As sugestões dos pesquisadores australianos assinalam que as dietas serão provistas baseadas no peso do animal a cada 3 horas de intervalo.

• Selecionar um critério de resposta valido. Em teoria o critério mais apropriado seria a medição da retenção corporal do aminoácido avaliado, mas também é o que tem os custos de experimentação mais altos; por consiguente, na prática são utilizadas diferentes medidas de resposta animal para avaliar a disponibilidade do aminoácido: nas aves, por exemplo, tem sido empregada a eficiência da conversão alimentar porque apresenta vantagem sobre o ganho de peso devido que considera as diferenças no consumo de alimento; no entanto, nos suínos Batterham (1992) sugereu que é de preferência empregar a eficiência da conversão alimentar com relação à carcaça que com o peso vivo, visto que com alimentos protéicos fibrosos as contribuções dos nutrientes digeridos no intestino grosso dos suínos podem sobreestimar em 0,42 unidades a disponibilidade dos aminoácidos.

• Utilizar um procedimento de análise adequado. O análise estatístico do método “slope-ratio” estabelece uma regressão entre o critério de resposta escolhido e o nível do aminoácido avaliado. Neste tipo de análise há mecanismos estatísticos que seguram que as respostas só sejam devidas à dieta e aos aminoácidos estudados:

♦ Segurando que a resposta ao aminoácido padrão passe através da dieta basal, nomeada dieta branco;

♦ A suposição de linearidade da resposta animal e, consequentemente, a inexistência de uma curva que se pode desenvolver caso que a inclusão da proteína avaliada produza incremento ou diminuição no consumo do alimento pela presença de um nutriente limitante na dieta basal ou um fator antinutricional. Para segurar que a resposta do aminoácido avaliado seja linear é necessário realizar um experimento constituído por 5 dietas e 4 ou 5 níveis da proteína a ser avaliada.

♦ Realizar um teste para segurar que as inclinações das curvas de resposta do aminoácido padrão e daquele que está sendo avaliado cortem o ponto da resposta atingido com a dieta basal.

A tabela 4 registra um resumo dos resultados de alguns experimentos realizados por Batterham (1992) em suínos, visando determinar a disponibilidade da lisina de várias fontes de proteína.

TABELA 4. DISPONIBILIDADE DA LISINA EM FONTES PROTÉICAS PARA SUÍNOS.

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FONTE DE PROTEÍNA DISPONIBILIDADE

VALOR MÉDIO INTERVALO

Farelo de algodão 0,34 0,27-0,43

Farelo de sementes de Lupinus sp

0,55 0,37-0,74

Farelo de amendoim 0,57 -

Farelo de girasol 0,60 0,54-0,66

Farinha de carne e de carne e ossos

0,68 0,42-0,97

Leite em pó desnatado 0,85 -

Farelo de sementes de colza (Brassica sp)

0,87 0,77-0,97

Farelo de soja 0,88 0,80-0,98

Feijão (Pisum sativum) 0,93 -

Farinha de sangue 1,08 1,03-1,13

Na proposta sugerida pelos pesquisadores australianos só é possível o estudo da disponibilidade de um aminoácido por vez, pelo que, em conseqüência, é considerada como um método que requer muito tempo, é de alto custo e limitado. Além disso, os resultados dos experimentos apresentam valores de desvio padrão bem mais altos que os obtidos nos estudos de digestibilidade, devido que as estimativas baseam-se nas inclinações de duas linhas de resposta, que por sua vez são afetadas pelas variações individuais dos animais; mas também se deve ao fato que há até 10% de variação entre os laboratórios quanto à determinação dos aminoácidos, o qual, para Batterham (1992) afeta os ensaios de digestibilidade mais que os de crescimento: a variação de 10% na determinação dos aminoácidos afeta os estimados de digestibilidade em 1%, no entanto que produz uma variação de 10% quando é utilizado o crescimento animal como critério de avaliação da disponibilidade.

Embora esta proposta tinha sido criticada, Batterham (1992) assinala que os ensaios de disponibilidade são uteis para desenvolver tabelas de classificação das principais fontes de proteína, pesquisar os efeitos do processamento sobre a qualidade dos alimentos e como valores padrão durante o adiantamento da avaliação de novas técnicas de estimação da disponibilidade. Finalmente, os resultados dos estudos realizados por estes pesquisadores, utilizando dietas de farelo de algodão e soja, indicam que as dietas formuladas a partir da lisina total resultaram em diferenças na resposta animal (medida pelo crescimento, a eficiência da conversão alimentar em relação com a carcaça, a deposição da proteína e retenção da lisina) o qual não aconteceu quando as dietas foram formuladas considerando a disponibilidade da lisina. Para os mesmos pesquisadores resultaria mais apropriado, em conseqüência, a formulação de dietas baseadas nos valores de disponibilidade da lisina que na lisina total.

127

Visto que os ensaios de disponibilidade apresentam algumas limitações para serem empregados como métodos rotineiros de avaliação dos aminoácidos, nos últimos anos tem sido sugerido o uso dos experimentos de digestibilidade ileal para sua estimativa, porque suponhe-se que se um aminoácido é digerido e absorbido no intestino delgado, então está de forma disponível para a síntese da proteína. Não obstante, que há poucos dados comparando os resultados obtidos nos ensaios de crescimento e de digestibilidade ileal, a conclusão de Batterham (1992) é que para as proteínas de alta disponibilidade há uma relação muito próxima entre as duas variáveis; no caso das proteínas de baixa disponibilidade, bem por suas condições naturais ou como efeito de alguns processos de transformação, parece que a digestibilidade ileal sobreestima a disponibilidade dos aminoácidos.

3. 2. O CONCEITO DE DISPONIBILIDADE NOS MÉTODOS DE AVALIAÇÃO in vitro.

Quando se estima o valor nutricional das proteínas é de grande importância a informação fornecida pelos estudos in vivo; contudo, estas metodologias requerem muito tempo e orçamentos altos, razões que as converteram de utilidade limitada para serem incorporadas ao controle de qualidade rotineiro que faz a indústria produtora de rações para animais. Por estes argumentos nos últimos anos têm surgido várias propostas de avaliação in vitro da proteína e de alguns aminoácidos, as quais, de acordo com Boisen & Eggum (1991), só são válidas se contem técnicas simples, rápidas, reproduzíveis e seus resultados estiverem associados aos valores obtidos in vivo, empregando alimentos similares e dentro de condições padronizadas.

Em condições in vitro são avaliados os efeitos dos tratamentos com calor e o armazenagem dos alimentos durante longo tempo sobre a qualidade da proteína e a disponibilidade dos aminoácidos utilizando várias estratégias: métodos que utilizam a incubação com diferentes sistemas enzimáticos, métodos de solubilização e técnicas químicas que estimam a disponibilidade dos aminoácidos. 3.2.1. Métodos de incubação enzimática para avaliar a proteína.

Para Boisen & Eggum (1991) os métodos in vitro que empregam incubações devem estar acompanhados de sistemas enzimáticos que tenham caraterísticas semelhantes àquelas presentes no trato gastrointestinal. A tabela 5 traz uma classificação dos diferentes sistemas enzimáticos propostos para as incubações in vitro.

TABELA 5. CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS ENZIMÁTICOS EMPREGADOS NAS INCUBAÇÕES IN VITRO.

SISTEMA ENZIMÁTICO AUTOR OBSERVAÇÕES GERAIS

INCUBAÇÃO DE UMA ETAPA

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Inóculo doudenal, líquido Löwgren et al. (1989) ileal ou fezes

Pepsina Sheffner et al. (1956);

AOAC (1984)

Tripsina Maga et al. (1973)

Pronase Taverner & Farrel (1981) INCUBAÇÃO COM DUAS ETAPAS

Pepsina - líquido duodenal de suíno

Furuya et al. (1979) Clunies & Leeson (1984)

Suínos Aves

Pepsina - pancreatina Büchmann (1979) Contem uma solução de borato com caraterísticas bacteriostáticas

Babinszky et al. (1990) O método além da pepsina e a pancreatina contem uma amilase, tem a remoção prévia dos lipídes e usa a adição de sais biliares e lipase

INCUBAÇÃO COM TRÊS ETAP

AS

Pepsina - pancreatina - líquido ruminal

Verbaeke et al. (1979) Estudar a fermentação da matéria orgânica no intestino grosso

Pepsina - Pancreatina - Metz & Van der Meer celulasa (1985) Contem além lipasa, sais biliares e uma amilasa microbial (Termamyl) Estimar a digestibilidade fecal da matéria orgânica

De maneira geral estes métodos tentam medir a taxa inícial de hidrólise, determinar os valores máximos de digestibilidade e predizer a digestibilidade in vivo dos alimentos, processados ou não, nos não ruminantes.

Dentro dos métodos que medem a taxa inícial de hidrólise da proteína, com ou sem a remoção dos produtos que podem inibir a digestão, os mais promissórios são o de Hsu et al. (1977), ou de pH - drop, e o registrado por Boissen & Eggum (1991), chamado de pH -stat. Segundo Hsu et al. (1977), a taxa de digestibilidade de uma proteína se pode calcular a partir da queda do pH após 10 minutos de incubação da proteína em uma mistura de tripsina, quimotripsina e peptidase intestinal a 37oC ou com uma incubação adicional a 55oC durante o mesmo tempo com uma proteasa de Streptomyces griseus. Quando as enzimas digerem a proteína e são rompidas

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as ligações dos peptídeos nas estruturas primárias, são liberados os íons H+

dos grupos carboxila livres, o que faz descer o pH da suspensão de proteínas; o valor de pH quase sempre declina rapidamente no período inicial de incubação, estabilizando-se aos dez minutos, momento no qual é medido de novo o pH.

Os estudos de Hsu et al. (1977), realizados com proteínas de origem vegetal, e os de Moughan et al. (1989) para vinte amostras de farinha de carne e osso registraram que houve alta correlação entre o valor de pH obtido com esta metodologia e a digestibilidade fecal aparente e ileal verdadeira determinada em ratos. Igualmente os estudos de Hsu et al. (1977) mostraram que o método de pH - stat foi sensível à presença de inibidores da tripsina e a os efeitos dos tratamentos que usam calor sobre a digestibilidade da proteína. Na Universidade de Illinois, Parsons (1991) encontrou que os valores obtidos com o método pH - stat esteveram positiva e altamente associados com a digestibilidade in vivo da lisina de várias fontes de proteína, avaliada em aves e suínos, sendo que foram bem mais altos nas aves. Um resumo destes resultados se pode observar na tabela 6.

TABELA 6. MUDANÇAS NOS VALORES DE pH E DIGESTIBILIDADE in vivo DA LISINA EM AVES E SUÍNOS DE FONTES COM ALTOS TEORES DE PROTEÍNA.

ALIMENTO MUDANÇAS NOS VALORES

DE pH (UNIDADES) (1)

DIGESTIBILIDADE APARENTE DA LISINA (%) (2)

DIGESTIBILIDADE VERDADEIRA DA

LISINA (%) (3)

Caseina 2,36 99 -

Farelo de soja 1,52 92 86

Farinha de carne 1,39 85 76

Farinha de subprodutos do sacrifício de aves

1,37 84 78

Farelo de algodão 1,23 72 60

Farinha de penas 0,90 68 -

(1) Método de pH - stat (Hsu et al., 1977) (2) Determinada em suínos com cânula ileal

(3) Determinada com galos cecotomizados

Parsons (1991) realizou uma segunda série de experimentos visando testar o método de Hsu et al. (1977) para detectar diferenças na qualidade das proteínas na farinha de penas e de carne, utilizando como critérios de avaliação os ensaios de crescimento em aves (PER e a biodisponibilidade de aminoácidos) e a digestibilidade da lisina determinada com galos cecotomizados. Os resultados destes estudos mostraram que não houve

130

diferenças na digestibilidade da lisina e nos valores da PER entre as farinhas de alta e baixa qualidade, como também não foi encontrada associação consistente entre as mudanças nos valores de pH, a digestibilidade in vivo da lisina e a PER. O mesmo pesquisador concluiu que o método de Hsu et al. (1977) é sensível para detectar diferenças na digestibilidade da lisina entre fontes protéicas que variam muito na sua composição química, mas tem uso limitado para predizer a qualidade in vivo entre amostras diferentes da mesma fonte de proteína de origem animal.

Tal vez a crítica mais forte feita à proposta de Hsu et al. (1997) tem a ver com o fato de que no caso das farinhas de carne e ossos é possível encontrar algumas amostras que apresentem alta digestibilidade in vivo da proteína com valores baixos, não esperados, de pH, situação que é explicada pela elevada capacidade tampão originada pelos altos conteúdos de cinzas (Moughan et al., 1989). Esta dificuldade poderia ser contornada, de acordo com Boissen & Eggum (1991), se fosse mantido constante o pH da suspensão da proteína com a mistura de enzimas com a adição de uma solução de 0,1 M de NaOH. A taxa inícial de digestibilidade da proteína é medida, consequentemente, pelo consumo do hidróxido. Esta modalidade de avaliação da proteína, quando comparada com o método pH - drop, melhora a estimativa da digestibilidade fecal verdadeira das proteínas de origem vegetal e animal, ainda naquelas amostras com alta capacidade tampão; contudo, por enquanto, os resultados provem de proteínas com alta digestibilidade, não havendo sido registrado um número importante de estudos com proteínas de baixa digestibilidade (Boissen & Eggum, 1991).

A digestibilidade em pepsina, como método enzimático que mede os valores máximos de digestibilidade, é o único reconhecido pela Association of Official Analytical Chemits (AOAC, 1984). O principal problema desta proposta, segundo Parsons (1991), parece ser a excessiva concentração de 0,2% de pepsina que tem sido sugerida pela AOAC (1984), visto que com ela também podem ser digeridas totalmente proteínas de baixa qualidade. Assim, por exemplo, Johnston & Coon (1979) encontraram em nove amostras de farinhas de carne que os valores de digestibilidade para o nitrogênio foram iguais quando a concentração de pepsina caio de 0,2 para 0,02%, mas diminuieram quando esta foi reduzida a 0,002%; contudo, aumentaram de maneira importante as diferenças dos valores de digestibilidade entre as amostras a diminuir a concentração de pepsina. Nesta mesma linha as pesquisas realizadas por Parsons (1990; 1991) levaram a resultados similares como pode ser analisado das tabelas 7 e 8 que registram um resumo de alguns dos achados obtidos por este pesquisador na Universidade de Illinois.

TABELA 7. EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DE PEPSINA SOBRE A DIGESTIBILIDADE in vitro DO NITROGÊNIO EM FONTES DE PROTEÍNA DE

ORIGEM ANIMAL (Valores expressos em %).

0,002 72 54 83 32 17 49 75 58 89 CONCENT PEPSINA

(%)

FARINHA DE CARNE FARINHA DE PENAS FARINHA DE SUBPRODUTOS DO

SACRIFÍCIO DE AVES

MÉDIA MÍNI MO

MÁXI MO

MÉDIA MÍNI MO

MÁXI MO

MÉDIA MÍNI MO

MÁXI MO

0,2 86 83 89 76 70 81 85 80 92

131

0,0002 42 29 69 - - - - - -

Deste resultados se pode observar que os valores de digestibilidade do nitrogênio diminueram quando decresceu a concentração de pepsina, igualmente para a mesma fonte de proteína aumentou a variação dos valores de digestibilidade quando foi mais baixa a concentração de pepsina.

No que tem a ver com as associações os resultados da tabela 8 mostram que as farinhas de penas e de carne tiveram valores de correlação mais altos e estatisticamente significativos entre a digestibilidade in vitro do nitrogênio com a digestibilidade da lisina quando a concentração de pepsina foi de 0,002%, o que não aconteceu para o 0,2% de pepsina. No caso da farinha de carne, a redução da concentração de pepsina a 0,0002% não introduziu melhoras nos valores de correlação com a digestibilidade in vivo. Por sua vez, nas farinhas de subprodutos do sacrifício de aves, tanto a digestibilidade do nitrogênio com 0,2 como 0,002% de pepsina teveram valores de correlação altos e estatisticamente significativos com a digestibilidade da lisina. Nesta mesma linha de análise, nas farinhas de penas e de carne os valores de correlação entre a digestibilidade in vitro do nitrogênio e a disponibilidade in vivo da lisina foram mais altos e estatisticamente significativos quando utilizou-se 0,002% de pesina; mas estas mesmas amostras submetidas a 0,2% de pepsina não geraram resultados similares quanto os valores de correlação.

TABELA 8. VALORES DA CORRELAÇÃO ENTRE A DIGESTIBILIDADE DO NITROGÊNIO EM PEPSINA COM A DIGESTIBILIDADE in vivo E A DISPONIBILIDADE DA LISINA DE PROTEÍNAS DE ORIGEM ANIMAL.

FONTE DE PROTEÍNA

NÚMERO DE

AMOSTRAS

CONCENTRAÇÃO DE PEPSINA (%)

VALOR DA CORRELAÇÃO

COM A DIGESTIBILIDAD

E (1)

VALOR DA CORRELAÇÃO

COM A DISPONIBILIDAD

E (2)

Farinha de penas

7 0,2 0,23 0,49

0,002 0,68 * 0,81 *

Farinha de carne

14 0,2 0,17 0,46

0,002 0,67 * 0,66 *

0,0002 0,63 *

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farinha de subprodutos do sacrifício de

aves

9 0,2 0,98 *

0,002 0,95 *

(1)A digestibilidade da lisina foi determinada em ensaios com galos submetidos a alimentação forzada.

(2)A disponibilidade da lisina foi determinada utilizando o método “slope-ratio” com frangos em crescimento.

* P< 0,05

Visto que o processo de digestão é muito complexo, os métodos in vitro mais simples, que só empregam uma enzima, fornecem informação valiosa nas pesquisas que visam estudar os efeitos dos processamentos dos alimentos sobre a digestibilidade da proteína (Boissen & Eggum, 1991); mas, como assinalou Parsons (1991), poderiam ser atingidos objetivos similares se fossem incorporados às avaliações métodos bem mais simples, como são, por exemplo, as medições de solubilidade da proteína em KOH.

Várias pesquisas têm originado resultados valiosos ao serem utilizados os métodos de duas etapas. Em suínos, por exemplo, Furuya et al. (1979) e Sakamoto et al. (1980) em experimentos realizados em aves, encontraram alta correlação entre os resultados de digestibilidade com pepsina e fluido duodenal e a digestibilidade fecal da proteína e a matéria seca. Contudo, ainda são pouco incorporados estes métodos às avaliações in vitro de disponibilidade da proteína, visto as grandes dificuldades que há para padronizar as preparações enzimáticas, o que faz que seja difícil achá-las de maneira comercial. Alguns estudos relatados por Boissen & Eggum (1991) sugerem que este problema foi aprimorado de maneira certa com a substitução do líquido ileal por uma solução pancreática, sem que sejam afetadas significativamente as relações entre os valores in vivo e in vitro, com resultados similares aos obtidos nas pesquisas com a técnica de saco de náilon de Sauer et al. (1989), além que é disponível comercialmente, tem uma composição bem definida com pouca variabilidade e com resultados reproduzíveis entre os laboratórios.

Finalmente, no que diz respeita a este assunto, Boissen & Eggum (1991), assinalam que é possível obter valores de correlação elevados entre a digestibilidade in vivo e in vitro se são considerados três elementos básicos:

• Avaliar de forma simultânea pouco número de fontes de proteína;

• Trabalhar com alimentos que tenham valores de digestibilidade com variações relativamente altas;

• Estudar alimentos que pertençam a grupos próximos na sua

133

classificação, ou com o mesmo alimento submetido a diferentes processos de transformação.

De um modo geral poderia ser dito que as medições in vitro geram valores de digestibilidade verdadeira, os quais poderiam explicar porque às vezes são mais altos, quando comparados com os obtidos nos estudos in vivo de digestibilidade aparente.

3.2.2. MÉTODOS QUÍMICOS QUE ESTIMAM A DIOSPONIBILIDADE DOS AMINOÁCIDOS.

Como foi observado dos resultados contidos na tabela 8 a digestibilidade in vitro poderia ser usada como critério para estimar a disponibilidade in vivo da lisina; mas acontece que para alguns alimentos processados a disponibilidade nem sempre é um bom método na avaliação da qualidade da proteína, pelo que é necessário estudar métodos adicionais que visem a medição in vitro da disponibilidade de alguns aminoácidos, mas de maneira particular da lisina porque, de acordo com Batterham (1992), é o primeiro aminoácido limitante das dietas para suínos e o mais susceptível durante o processamento térmico dos alimentos.

Segundo Batterham (1992), quando se aplica calor durante o processamento de um alimento os grupos ε-amino da lisina reagem com outros, principalmente os carbonila dos açúcares redutores, formando compostos de Maillard como são a fructosalisina e a lactulosalisina, os quais podem ser digeridos, porém, é pouco possível que sejam utilizados a menos que os rins tenham as enzimas necessárias para liberar a lisina, sendo, então, excretados na urina. O desenvolvimento destas reações reduz a digestibilidade, destrói fundamentalmente a lisina, porque é um aminoácido dibásico, com probabilidade mexe com a treonina, metionina e triptofano, mas, por outro lado, não parece afetar os aminoácidos com cadeias ramificadas, como leucina, isoleucina e valina.

Visto que o teor de lisina disponível não pode ser medido com as análises padrão que há para determinar os aminoácidos devido as interferências originadas por alguns compostos como a lactulosil - lisina, têm sido propostos vários outros métodos de avaliação. A tabela 9 registra as características mais importantes, vantagens e desventagens de alguns dos sugeridos por Assoumani & Nguyen (1991).

TABELA 9. MÉTODOS in vitro NÃO ENZIMÁTICOS PARA ESTIMAR A DISPONIBILIDADE DA LISINA NOS ALIMENTOS PARA NÃO

♦ 1-Fluor 2-4, Estimação da lisina Interage com dinitrobenzeno disponível carboidratos e outros (FDNB) compostos

QUÍMICOS

DESVANTAGENS MÉTODO VANTAGENS RUMINANTES.

134

Perda do DNP- Lisina na digestão ácida

♦ Ácido2,4,6 Estimação da lisina Pouco específico trinitrobenzeno 1- disponível. Tiempo sulfônico

♦ Formação de ligações Pouco específico colorimétricas com o Processo díficil. uso do ácido laranja Sobrestima o

conteúdo de lisina MICROBIOLÓGICOS (Tetrahymena pyriformis)

Usado para estimar a Requer

disponibilidade in vivo

pretratamentos enzimáticos

ELETRODOS ENZIMÁTICOS ♦ L-Lisina Alta especificidade Necessidade de

descarboxilase + Pouco tempo de análise coenzimas Duração eletrodo de CO2 (1-10 minutos) das membranas Interferênçascom ativadores não identificados

♦ L-Lisina oxidase + Especificidade Interferênça com eletrodo de O2 Pouco tempo de análise ácido levulínico nas

(1minuto) amostras hidrolizadas

com ácido

O primeiro método químico proposto para determinar a lisina disponível foi desenvolvido por Carpenter & Booth (1973). Nele utiliza-se a reação dos grupos amino livres com o 1- fluor-2,4- dinitrobenzeno (FDNB). Após desta reação a amostra é hidrolizada com um ácido, o hidrolizado é extraído com um solvente e o composto dinitrofenil - lisina (DNP - lisina) que fica é medido de maneira colorimétrica. O princípio desta proposta de avaliação basea-se no fato que se o grupo ε-amino da lisina fica livre após o processamento da proteína, então, a lisina está disponível e o resíduo que não possui este grupo, mesmo que possa ser digerível, com toda possibilidade que não será utilizado. Infelizmente o DNP - lisina não é estável durante a hidrólise ácida da proteína em presença dos carboidratos e, em conseqüência, em alguns casos é possível observar perdas de 20 a 30% (Swaisgood & Catignani, 1991).

Porém a proposta de Carpenter & Booth (1973) ofereça vantagens, Batterham (1992) têm criticado este método por en quanto ainda não tenha sido resolvido o problema da divergência que existe entre os valores encontrados no laboratório e a disponibilidade in vivo de lisina, como se pode observar na tabela 10.

135

TABELA 10. DISPONIBILIDADE DA LISINA DE FONTES PROTÉICAS DETERMINADA EM SUÍNOS EM CRESCIMENTO E COM MÉTODOS

QUÍMICOS BASEADOS NO USO DO FDNB.

FONTES DE PROTEÍNA DISPONIBILIDADE DISPONIBILIDADE in QUÍMICA DA LISINA vivo DA LISINA

COM FDNB

Farinha de sangue 0,97 1,03 Farinha de carne amostra 2 0,90 0,59

Farinha de peixe 0,90 0,89

Farinha de carne amostra 3 0,84 0,88

Farelo de feijão (Pissum sativum) 0,83 0,93

Farelo de amendoim 0,80 0,57

Farinha de carne amostra 1 0,80 0,48

Farelo de algodão 0,65 0,43

Leite em pó desnatado 0,79 0,85

Farelo de girasol amostra 1 0,77 0,84

Farelo de sementes de Lupinus sp

0,76 0,54

Farelo de girasol amostra 2 0,59 0,59

Batterham (1992) afirmou que, embora não haja dúvida de que o calor atue sobre a digestibilidade e a disponibilidade deste aminoácido em alimentos processados, os resultados de tais associações devem ser interpretados com precaução. Em alimentos de alta disponibilidade in vitro e para os aminoácidos ramificados, esta técnica parece útil para estimar a digestibilidade ileal, porque, para eles, as mudanças na digestibilidade explicam a disponibilidade metabólica. Ela é menos útil naqueles alimentos onde o calor diminui a disponibilidade in vitro da lisina, pois a diminuição na digestibilidade só explica uma parcela pequena da perda da disponibilidade metabólica, o que, além disso, sugere que nestes alimentos os ensaios de digestibilidade ileal não são apropriados para avaliar a disponibilidade, porque este efeito produz uma quantidade de aminoácidos absorvidos em formas que são utilizadas com baixa eficiência.

Existem outros métodos químicos para determinar a disponibilidade da lisina baseados na colorimetria, porém o mais utilizado é o de FDNB porque é satisfatório visto que seus resultados são reproduzíveis e permitem comparações entre os laboratórios, aliás que se mantem como o melhor procedimento para estimar a lisina disponível nos alimentos

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submetidos a tratamentos com calor ou a longos períodos de armazenagem, tornandose muito mais útil para qualificar ingredientes dentro do mesmo grupo de alimentos e sob condições definidas (Sibbald, 1987).

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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144

METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO ENERGÉTICA DOS ALIMENTOS PARA NÃO

RUMINANTES

I. INTRODUÇÃO A energia é vital para todos os seres. Em última análise toda energia utilizada pelos seres vivos provém do sol, já que as plantas captam a energia solar e armazenam essa energia em compostos químicos. Os animais, ingerindo as plantas, irão desdobrar esses compostos para obterem a energia de que necessitam e que será armazenada nas formas de carboidratos, gorduras e proteínas. Sabe-se que a maior parte do alimento consumido por um animal qualquer é utilizada para a produção de energia. Dentre os constituintes dos alimentos, os carboidratos, as gorduras, os óleos e as proteínas são os grandes fornecedores de energia para o organismo animal. As vitaminas e outras substâncias também podem fornecê-la, em quantidades pequenas. A porcentagem de energia total que pode ser retida pelo organismo e utilizada para realizar os processos metabólicos dependem da habilidade do animal para digerir o alimento. Pelo processo de digestão e mediante a degradação dos compostos químicos complexos em moléculas de mais fácil absorção, se dá a ingestão de energia. A energia total do alimento ingerido pelo animal, não é totalmente aproveitada existindo perdas, razão pela qual a energia de um alimento pode ser expressa de diversas maneiras, cada uma correspondendo a um valor energético em termos de calorias conforme o alimento utilizado (Fig. 1). A avaliação dos alimentos é um dos pontos básicos mais importantes para uma boa nutrição. É através desta análise que conseguiremos informações básicas relacionadas aos alimentos e nutrientes. Um dos métodos mais antigos de avaliação dos alimentos é o método das análises proximais ou “método de Weende”, desenvolvido em 1864, na Alemanha. Este é um método de análise química simplificado, rápido e barato, que ainda é usado atualmente para avaliação da maioria dos alimentos, objetivando a formulação de rações. Através deste método é possível determinar: matéria seca, proteína, extrato etéreo, extrato não nitrogenado, fibra bruta e cinzas. A energia de um alimento, bem como as necessidades energéticas dos animais, são medidas em calorias. Em nutrição animal a medida de aferição é a grande caloria ou quilocaloria (kcal) e significa a quantidade de calor necessária para elevar de 1ºC a massa de 1 kg de água na temperatura de 14,5ºC. Correspondente à quilocaloria temos a pequena caloria ou caloria (cal) e a megacaloria (Mcal) que definem a quantidade de calor necessária para elevar de 14,5 à 15,5ºC as massas de 1 grama e 1 tonelada de água, respectivamente (Andriguetto et al., 1982). As unidades utilizadas na medição da energia consumida (dos

145

alimentos) ou produzida pelo animal são expressas em termos de concentração de energia por unidade de peso: caloria por grama (cal/g), kcal / g, kcal / kg, Mcal / kg. O joule (J) tem sido usado, principalmente na Europa, onde é a unidade oficial (1,0 J = 0,239 cal ou 1,0 cal =4,18 J). Diversas determinações realizadas sobre glicídeos e lipídeos e proteínas, mostraram os seguintes valores energéticos médios por grama de matéria seca: Glicídeos -------------------------- 4,15 cal Lípideos --------------------------- 9,40 cal Proteínas --------------------------- 5,65 cal Os ácidos graxos voláteis (AGV) ou de cadeia curta são produzidos em grande quantidade na digestão dos animais ruminantes através da fermentação, sendo sua principal fonte primária de energia. Contudo, são também produzidos em menor proporção no trato digestivo de humanos e outros animais onívoros como por exemplo os suínos. Estas estimativas de produção de AGV no ceco e intestino delgado, são difíceis pela inacessibilidade destes locais e têm sido obtidas através de vários métodos como por exemplo: diluição isotópica, incubação “in vitro”, e através da técnica da canulação ou medição sangüínea do conteúdo de AGV. Em geral, as estimativas são de que a contribuição dos AGV para complementar os requerimentos energéticos dos animais são:

Ruminantes ---------------- 70% Humanos ------------------- 10%

Outros onívoros ---------- 20-30% Geralmente, a qualidade da dieta influi na produção de AGV, exemplo: aumento de fibra. Além disso, existem indicações de que os AGV exercem influência no metabolismo de secreção da insulina, glucagon e também no próprio metabolismo do colesterol sendo importante então, o desenvolvimento de um método preciso para mensuração da produção dos AGV nos animais não ruminantes. O objetivo desta revisão é o de avaliar criticamente os métodos utilizados para mensurar o nível de energia contido nos alimentos utilizados para nutrição de monogástricos. Figura 1: Distribuição e utilização da energia consumida pelos animais.

146

Energia bruta

- Atividade voluntária - Crescimento - Temperatura corporal - Reprodução - Gestação - Lactação. II. UNIDADES PRÁTICAS DE ENERGIA:

Energia produtiva Metabolismo basal - Mantença -

Energia usada para:

Energia líquida

nutrientes Energia usada no metabolismo dos

Energia metabolizável

Energia da urina Energia digestível Energia fecal

(Energia do alimento)

147

1. Energia bruta (EB): A energia dos alimentos é química ou potencial, ou seja, é a energia que une os átomos das moléculas orgânicas. Essa energia não é medida diretamente. A estimativa dos níveis de energia é feita a partir da oxidação total do alimento em oxigênio puro à uma pressão de 30 atmosferas de oxigênio. Esta energia desprendida da queima total do alimento é denominada energia bruta (EB), pois não há qualquer indicação de quanto o animal pode dela aproveitar, ou mesmo se pode aproveitá-la. Este é o ponto de partida para a determinação de toda a energia utilizada pelos animais e para a avaliação nutricional dos alimentos. A energia bruta sofre partição dentro do organismo. Sinônimo: calor de combustão. Energia bruta consumida (Ebc) é a energia bruta do alimento consumido multiplicado pela EB do alimento por unidade de peso seco. Ebc = EB do alimento x MS do alimento

2. Energia digestível (ED): É a energia bruta (EB) do alimento consumido menos a energia das fezes (EF), que por sua vez será maior quanto menor for o coeficiente de digestibilidade da matéria seca do alimento ou de seus princípios nutritivos. Mais apropriada para ser utilizada como unidade de alimentos utilizados para monogástricos, pois nos ruminantes, ainda temos a energia dos gases combustíveis e o próprio calor desprendido durante a fermentação, o que incorreria em erros. ED = EB - EF As fezes são compostas pela porção não digerida e não absorvida do alimento, mais microorganismos e descamações, enzimas e muco do trato gastrointestinal, principalmente. Este material dá um valor energético às fezes, valor este que se perde. Por outro lado, boa parte do conteúdo das fezes não provém do alimento, mas do próprio organismo animal, de origem endógena, e não deveria ser computado, pois mascara a verdadeira digestibilidade da energia do alimento. Quando esta fração endógena é medida tem-se a energia digestível verdadeira. Na maioria das vezes, o que se tem é energia disgestível aparente. 3. Energia metabolizável (EM) : É um valor bem mais seguro, pois leva em conta a energia desprendida nas fezes (EF), na urina (EU) e nos gases (EG), dando portanto, uma

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melhor estimativa do que estaria ocorrendo. EM = EB - EF - EU - EG A energia da urina é composta de uma fração não utilizada dos nutrientes absorvidos (perda variável) e outra, endógena, proveniente do próprio organismo animal (perda fixa). A perda urinária fixa, encontrada por Atwater ao estudar o valor da EM de alimentos para seres humanos, é de 1,25 cal/g de proteína, em virtude da energia potencial da uréia excretada. A energia bruta dos gases é medida por meio de calorímetros especiais, que recolhem e medem a quantidade excretada na respiração ou pelo ânus. Dentre os gases produzidos no trato gastrointestinal e resultantes das fermentações microbianas o mais importante é o metano (CH4), produzido em grande quantidade pelos ruminantes. Outros gases produzidos em menores quantidades são: hidrogênio, monóxido de carbono, acetona, etano e sulfeto de hidrogênio. Nos monogástricos a quantidade de metano é pequena e, por isso, geralmente omitida nos cálculos da energia metabolizável. Por isto, a perda de energia pelos gases somente tem significância nos ruminantes. 3.1. Energia metabolizável corrigida para Nitrogênio (EMc): É a energia metabolizável total corrigida do nitrogênio retido ou perdido pelo corpo. O balanço de nitrogênio (BN) é a diferença entre o nitrogênio consumido (Nc) e o nitrogênio eliminado (Ne ) nas fezes e urina: BN = Nc - ( N fezes + N urina) Quando a diferença for igual a zero o animal está em equilíbrio. Porém, em trabalhos de precisão nós teremos outros tipos de perdas como: escamação da pele, perdas por expiração, perdas de produção (leite, ovos, etc...). Quando o animal não se apresenta em equilíbrio (balanço nitrogenado igual à zero) e o balanço de nitrogênio for positivo ou negativo devemos aplicar um fator de correção para o cálculo da energia metabolizável. Para mamíferos a correção é feita da seguinte maneira: - para cada grama de nitrogênio urinário derivado do catabolismo das proteínas do corpo (igual ao balanço negativo do nitrogênio), 7,45 kcal é o valor a ser adicionado à EM, - para cada grama de nitrogênio retido no corpo (igual ao balanço positivo de nitrogênio), o valor 7,45 será subtraído da EM. EMc = EB - EF - EU - EG ± (BN x 7,45) Este valor foi obtido com cães não sendo, possivelmente, inteiramente correto para outros animais. Para animais produtores de leite ou ovos,

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não é feita a correção para o nitrogênio desses produtos. Em aves, o fator comumente usado é 8,22 kcal, porque esse valor representa o equivalente energético do ácido úrico por grama de nitrogênio. Algumas vezes é usado o fator 8,7 kcal, porque representa o conteúdo médio de energia da urina por grama de nitrogênio. A energia metabolizável também pode ser calculada em função da energia digestível, através da seguinte fórmula:

EM = 0,82 . ED 4. Energia líquida (EL): Energia líquida é a energia metabolizável menos o incremento calórico (IC), ou seja, é a energia efetivamente utilizada pelo organismo, para sua própria manutenção ou para produção. EL = EM - IC Incremento calórico (IC) é o aumento da produção de calor observada no organismo animal após a ingestão de alimentos, quando o animal estiver em um meio termicamente neutro. A zona de neutralidade térmica é a faixa de temperatura na qual o animal pode manter a sua temperatura estável, apenas acionando os mecanismos físicos de regulação de temperatura. Quando o animal está em um ambiente com temperaturas mais baixas que a temperatura crítica a energia do incremento calórico será usada para manter o corpo aquecido e assim torna-se parte da energia líquida exigida para mantença. O incremento calórico é composto na prática por duas frações de calor: - Calor produzido pela fermentação do tubo digestivo. - Calor do metabolismo celular. Um método consistente na mensuração do IC é o de subtrair a produção de calor do animal em jejum, pela produção de calor do animal quando alimentado. Se não for possível manter o animal em jejum, a produção de calor poderá ser determinada alimentando-o com 2 ou mais níveis de consumo de nutrientes e calculando a diferença na produção de calor. Os níveis de alimentos devem estar próximos aos das funções fisiológicas para os quais os dados devem ser aplicados (Harris, 1970).

IC = Produção de calor de um animal em jejum - Produção de calor em um animal alimentado

A produção do incremento calórico, varia até com a natureza do alimento. Alimentos concentrados apresentam menor incremento calórico do que fibras. Os dados obtidos de energia líquida, não são muito confiáveis, daí não ser usada com freqüência nos cálculos de ração. Os erros estão muito relacionados à temperatura ambiental. Um dado obtido em uma zona fria nunca se eqüivalerá a um dado obtido em uma zona

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quente (tropical), pois quando a temperatura ambiente é inferior à zona neutra o animal terá que acionar mecanismos químicos para manter a temperatura corporal constante. Quando se usa EL, deve-se estabelecer claramente quais as funções incluídas. Por exemplo: - EL para mantença: É a fração da EL total gasta para manter o animal

em equilíbrio energético. Neste estado não há ganho ou perda de energia líquida nos tecidos corporais. A EL para mantença é calculada pela soma do metabolismo do animal em jejum , atividades voluntárias do organismo e energia gasta com a homeostase. O metabolismo em jejum é obtido em ambiente de neutralidade térmica, no estado pósabsortivo, o animal deve estar consciente e em completo repouso.

- EL de produção: É a fração da EL necessária para o trabalho involuntário, para o ganho em tecido (crescimento e gordura), ou para a síntese do feto, leite, ovos, lã, pele, penas, etc...

6. Energia produtiva (EP): É a fração da energia que realmente será utilizada para a produção: lactação, produção de ovos, reprodução, ganho de peso ou crescimento, deposição de gordura ou de proteína, etc... A energia digestível e metabolizável são utilizadas em ruminante, suínos, eqüinos, coelhos e outros mamíferos. No caso das aves, a separação de fezes e urina é complicada, e somente é usada a energia metabolizável. A utilização média da energia dos alimentos em suínos em fase de crescimento, considerando-se a EB de um alimento como 100%, seria de 82% de ED, 78,7% de EM e 58,2% de EL. V. MÉTODOS DE AVALIAÇÃO ENERGÉTICA DOS ALIMENTOS 1. MÉTODOS QUÍMICOS: 1.1. NDT: Este método de se avaliar a energia de um alimento parece ter sua origem na Estação Agrícola de Vermont, datando de 1900. O NDT, que foi usado por muitos anos, tem sido gradualmente substituído por outros métodos de análises de energia e atualmente tem seu uso restrito praticamente para bovinos, e em alguns casos, para suínos. Os valores de nutrientes digestíveis totais (NDT) nos permitem comparar a concentração de energia digestível entre os ingredientes da dieta. Sabe-se que unicamente para as proteínas, no que diz respeito à energia metabolizável, há o decréscimo de 1,25 calorias por grama. Considerando esta perda de 1,25 calorias por grama de proteína absorvida vamos verificar que temos a seguinte relação calórica, por grama de nutrientes: Proteína bruta digestível ---------------------- 5,65 - 1,25 =

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4,4 cal ≅ 4,0 Fibra bruta digestível -------------------------- 4,15 cal ≅ 4,0 Extrativos não nitrogenados digestíveis -- 4,15 cal ≅ 4,0 Extrato etéreo digestível ---------------------- 9,4 cal ≅ 9,0 Observamos portanto, que existe uma relação de 4:9 entre proteína digestível e glicídios digestíveis respectivamente, relação que pode ser simplificada para 1:2,25. Isto quer dizer que na fração digestível dos componentes orgânicos dos alimentos, os lipídios apresentam um valor energético 2,25 vezes maior que os demais. Portanto, para o cálculo de NDT o extrato etéreo é multiplicado por 2,25 para ajustar a maior concentração de energia da gordura. Partindo deste raciocínio, aplica-se a seguinte fórmula: PB digestível + FB digestível + ENN digestível + (EE digestível x 2,25) = Equivalência

energética dos alimentos (%). A energia digestível pode ser calculada à partir dos nutrientes digestíveis totais usando-se a seguinte fórmula: ED = % NDT : 100 x 4,405 O NDT tem sido criticado porque ele dá à proteína o mesmo peso que os carboidratos, e também porque é uma soma de várias análises de digestibilidade. Portanto, o erro associado com cada análise individual irá reduzir a acurácia deste valor. Além disto não considera a perda dos gases por eructação nos ruminante, bem como não considera o incremento calórico. Em face da influência que o teor em fibra bruta exerce na digestibilidade dos alimentos, é provável que a mistura de alimentos, em uma ração, tenha seu valor em NDT ligeiramente alterado, tanto mais quanto maior for a inclusão de alimentos fibrosos (Andriguetto et al, 1982). Outros pontos negativos deste sistema são: - não mede a energia em unidades energéticas, expressando-a em percentagem. - está baseado em valores de combustão fisiológica no homem e cães, não sendo aplicáveis aos ruminantes (Harris, 1970). 1.2. SISTEMA CALORIA Em novembro de 1958 o Comitê de Nutrição Animal do Conselho Nacional de Pesquisas dos EUA tomou a resolução de iniciar o uso do sistema da caloria, juntamente com o NDT, para descrever o valor energéticos dos alimentos, rações e exigências nutricionais dos animais. • Energia bruta:

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Uma amostra do material a ser testado é pesada na cápsula de combustão. Esta cápsula é colocada em uma bomba de oxigênio contendo entre 25 e 30 atmosferas de oxigênio. A bomba é mergulhada em 2,000 g de água em um calorímetro adiabático. Após bomba e calorímetro terem sido ajustados à mesma temperatura, faz-se a ignição da amostra com um fusível de metal. O aumento de temperatura é medido sob condições adiabáticas. Do equivalente hidrotérmico do calorímetro multiplicado pelo aumento em temperatura, menos pequenas correções para a oxidação do fusível e produção de ácidos, calcula-se o valor calórico da amostra. EB = (TF - TI) x EHB - (CFQ x cal/ cm do fusível) - ml de Na2CO3 onde: TF= Temperatura final TI= Temperatura inicial EHB= Equivalente hidrotérmico da bomba CFQ = Comprimento do fusível queimado A energia bruta de alguns alimentos normalmente usados na alimentação animal estão descritos abaixo: Fubá de milho - 4,43 kcal / grama Farinha de trigo - 4,54 kcal / grama Soja - 5,52 kcal / grama Uréia - 2,74

kcal / grama • Energia das fezes (EF): Uma amostra de fezes deve ser analisada seguindo o mesmo procedimento usado para avaliar amostras sólidas e o cálculo final é baseado na seguinte fórmula: EF = Peso seco das fezes x EB das fezes / unidade de peso seco. • Energia da urina (EU): Pode ser estimada pelo conteúdo em nitrogênio da urina (NU) pela fórmula: EU (kcal / kg) - 117 + 26 (NU%) Esta fórmula foi desenvolvida com dados de bovinos e ovinos. Pode ser usado onde a quantidade de energia da urina representa uma pequena parte da energia total tal como na determinação da energia metabolizável dos alimentos nas tabelas de composição dos alimentos. Caso seja necessário uma determinação mais exata de energia da urina

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deve-se secar a amostra de urina e a energia determinada numa bomba calorimétrica de oxigênio. A amostra de urina deve ser seca em contato com um combustível sólido de peso conhecido. Um pequeno becker de plástico serve tanto como recipiente de secagem como de combustível sólido. Uma amostra de 5 ml de urina pode ser pesada em becker de polietileno tarado. A secagem ao frio é a preferida quando se dispuser desse tipo de secador. o próximo m método preferido de secagem de amostras de urina é em uma estufa à vácuo à 40ºC com mais de 700 mm de vácuo até que a amostra esteja quase seca. Quando não se puder secar dessa maneira, deve-se secar a urina em uma estufa comum à 45ºC. A amostra não necessita estar completamente seca para ser queimada. A secagem em excesso resultará em perdas de energia desnecessária. Após a secagem da amostra de urina no becker de plástico, a energia bruta é determinada de acordo com o procedimento padrão para outras amostras sólidas. A energia bruta da urina é calculada como se segue: EB da urina = (TF - TI) EHB - (CFQ x cal/cm de fusível) - ml Na2CO3 - (PB x cal/g de poliestireno) (cal / g) Peso da amostra de urina em g onde: TF= Temperatura final TI= Temperatura inicial EHB= Equivalente hidrotérmico da bomba CFQ = Comprimento do fusível queimado PB = Peso do becker de poliestireno Coeficiente de digestibilidade aparente da EB: Este é calculado através da seguinte fórmula: 100 (Ebc - EF) / EBc. 1.3. CÁLCULOS BASEADOS NA COMPOSIÇÃO DO ALIMENTO: A. Energia bruta: É possível calcularmos os níveis de energia bruta de um alimento quando a sua composição é conhecida. Na tabela 1 está descrita a composição de um determinado alimento A.

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Tabela 1: Composição de um alimento A

% Umidade 10,00 Proteína Bruta 9,00 Extrato Etéreo 4,00 Fibra bruta 5,00 Resíduo Mineral 5,00 Extrativo não nitrogenado 67,00 Total 100,0

Nas análises de alimentos o extrato etéreo representa os lipídeos totais e as frações fibra e extrativo não nitrogenado representam glicídeos. O cálculo da EB do alimento A está descrito na tabela 2. Tabela 2: Níveis de energia bruta do alimento A

% Kcal/g EB (kcal) Umidade 10,00 - - Proteína Bruta 9,00 X 5,65 50,85 Extrato Etéreo 4,00 X 9,40 37,60 Fibra bruta 5,00 X 4,15 20,75 Resíduo Mineral 5,00 - - Extrativo não nitrogenado 67,00 X 4,15 278,05

Total 100,0 387,25

B. Energia digestível: Desde que sejam conhecidos ou determinados os coeficientes de digestibilidade da matéria seca total, ou dos princípios nutritivos tomados isoladamente, é possível calcular os níveis de ED. Considerando o mesmo alimento A (Tab. 1) e supondo os coeficientes de digestibilidade de 85% para proteína bruta, 90% para extrato etéreo, 5% para fibra bruta e 92% para extrativo não nitrogenado apresentamos na Tabela 3 os níveis de ED.

Tabela 3: Níveis de energia digestível do alimento A

% Coeficiente de digestibilidad

e %

Fração digerid a

Kcal/g ED (kcal)

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Umidade 10,00 - - - -

Proteína Bruta 9,00 85,00 7,65 x 5,65 43,23

Extrato Etéreo 4,00 90,00 3,60 x 9,40 33,84

Fibra bruta 5,00 5,00 0,25 x 4,15 1,04

Resíduo Mineral 5,00 - - - -

Extrativo nitrogenado não 67,00 92,00 61,64 x 4,15 255,81

Total 100,0 333,92

C. Energia metabolizável : Se considerada a perda de 1,25 calorias por grama de proteína absorvida é viável o cálculo da energia metabolizável de um alimento. Os níveis de energia metabolizável do alimento A, já referido, estão apresentados na Tabela 4.

Tabela 4: Cálculo de Energia metabolizável para um alimento A

% Coeficiente de digestibilidad

e %

Fração digerid a

Fração de E absorvida (Kcal/g)

EM (kcal)

Umidade 10,00 - - - - Proteína Bruta 9,00 85,00 7,65 x (5,65 -1,25) 33,66 Extrato Etéreo 4,00 90,00 3,60 x 9,40 33,84 Fibra bruta 5,00 5,00 0,25 x 4,15 1,04 Resíduo Mineral 5,00 - - - -

Extrativo não

nitrogenado

67,00 92,00 61,64 x 4,15 255,81

Total 100,0 324,35

156

1.4. PREDIÇÃO DA ENERGIA À PARTIR DE SEU CONTEÚDO FIBROSO: Os métodos para estimar a energia devem ser rápidos, baratos e precisos, para serem adotados pelos laboratórios comerciais de testes de alimentos. Portanto, os laboratórios utilizam equações empíricas com base nos teores de fibra em detergente neutro (FDN) e fibra em detergente ácido (FDA), para estimar o conteúdo de energia disponível nos alimentos, principalmente em ruminantes. A relação vegetativa entre o conteúdo fibroso e a ED é devida à sua baixa digestibilidade, em relação à fração nãofibrosa (Van Soest, 1982). Diversos autores têm demonstrado que a digestibilidade de todos os componentes das forragens decrescem com o aumento do teor de FB na matéria seca. Portanto, o conteúdo de fibra tem sido considerado o melhor preditor simples para todos os coeficientes de digestibilidade e a inclusão de outros fatores aumenta relativamente pouco a acurácia das equações de predição de digestiblidade. Vários autores obtiveram equações de predição para estimar a ED, EM e o conteúdo de outros nutrientes, para várias espécies como eqüinos, coelhos e suínos (Smolders et al., 1990; Maertens et al., 1987, Ortiz, 1989; Noblet & Perez, 1992). Segundo estes estudos encontrou-se uma relação negativa entre o conteúdo de fibra bruta (FB) e a digestibilidade aparente da matéria orgânica, mas houve uma clara diferença entre a taxa de FB de forragens e de concentrados. De acordo com Almeida (1994), é possível predizer a ED dos alimentos usados para eqüinos, à partir da sua composição bromatológica. As equações que melhor predisseram os valores de ED para eqüinos foram:

ED = 5,0285 - 0,424 . FDA - 0,0144 . MO (r2 = 0,89)

ED = 3,787 - 0,44 . FDA (r2 = 0,87) 1.5. VALOR AMIDO: Não é muito utilizado em nosso meio, apenas na Europa ainda é utilizado. É unidade energética, podendo portanto, ser convertido em calor. O valor amido de um determinado alimento representa o número de unidades de amido puro que podem substituir 100 unidades desse alimento. 1.6. NIRS:

O desenvolvimento da técnica de espectofotometria (NIRS) durante as últimas duas décadas tem gerado perspectivas para a utilização de um método de avaliação energética barato, rápido e acurado em termos quantitativos e qualitativos. Além disto é uma técnica

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que não necessita de reagentes químicos e não produz poluentes. Este método pode ser usado como método de avaliação para classificação de amostras, facilitando o controle da composição química e dos valores energéticos de alimentos usados na alimentação de bovinos, aves e suínos (Boever et al., 1994; Van der Meer et al., 1988; Valdes & Leeson, 1992). 2. MÉTODOS BIOLÓGICOS: Medidas calorimétricas e/ou análises químicas do alimento e das fezes são necessárias para determinar a digestibilidade. Levando-se em conta outras medidas - energia da urina, energia dos gases produzidos (e perdidos), composição das descamações epiteliais do trato gastrointestinal, etc... -, as estimativas vão ficando mais precisas e mais próximas do que realmente o alimento pode fornecer e, o animal, realmente utilizar e produzir. A digestibilidade pode ser avaliada “in vitro” ou “in vivo”. A avaliação da digestibilidade “in vitro” se baseia na produção de um ambiente que reproduza todas as condições encontradas “in vivo”, com a vantagem de ser um método mais barato e prático do que a digestibilidade “in vivo”. Se utiliza um tubo de ensaio e o pH do meio deve estar o mais próximo do pH do estômago da espécie estudada. Adiciona-se saliva artificial, a amostra e produz-se um ambiente anaeróbio por meio de injeção de CO2

. Este material deverá ser incubado em banho maria à uma temperatura próxima à do estômago da determinada espécie e após este período o material deverá ser centrifugado e o resíduo deverá ser separado. É feita a mensuração da quantidade de matéria seca do resíduo e por diferença calculamos o quanto foi digerido. Através de equações de regressão podemos obter correlações entre valores de digestibilidade “in vitro” e “in vivo”. Os resultados in vitro são bem correlacionados com aqueles obtidos in vivo, mas geralmente os valores de digestibilidade “in vitro” são menores do que os “in vivo”. Os experimentos de digestibilidade “in vivo” são de alto custo e exigem que os animais permaneçam um longo período consumindo grandes quantidades de alimentos, não sendo apropriados como metodologia rotineira, mas sim como testes de referência. A digestibilidade pode ser considerada como real ou aparente. A digestibilidade real leva em conta as secreções endógenas (compostos nitrogenados, lipídeos e minerais), enquanto a aparente desconsidera essa fração. A determinação da digestibilidade “in vivo” pode ser feita da forma direta ou convencional, ou da forma indireta ou seja, através de indicadores.

Os ensaios de digestibilidade são conduzidos com objetivo de avaliar diferentes dietas, quanto à disponibilidade de nutrientes. Alguns pontos devem ser considerados quando se faz um experimento de digestibilidade:

� Adaptação do animal: O animal deve ser bem adaptado ao manejo e

158

ao alimento à ser analisado. Esta adaptação é feita de forma moderada consistindo de dois períodos: período de transição e de adaptação, que tem como objetivo alterar gradativamente a alimentação do campo para a alimentação do ensaio. Essa adaptação dura até que o animal atinja um nível constante de consumo do alimento, aproximadamente 14 dias.

� Suprimento de água: O consumo de água interfere no consumo de

alimento. É importante que a água esteja disponível para o animal, mas que não se misture a ração, para não alterar sua qualidade ou quantidade. Em muitos ensaios de digestibilidade os animais recebem água duas ou três vezes por dia. Esta freqüência está diretamente relacionada com a temperatura ambiente e a fase de vida do animal (lactação, vazia, gestante...). O efeito do consumo de água na digestibilidade do alimento tem sido estudado mas para isto requer que o suprimento de água seja controlado.

� Coleta de fezes: A duração deste período deve ser de 5-7 dias. Pode-

se também fazer períodos alternados de coletas. Antes do período da coleta devemos fazer um “ensaio de consumo”. Este ensaio será baseado no seguinte cálculo: Consumo = 100g de M.S./unidade de tamanho metabólico (PV0,75). Durante o período de coleta devemos fazer a padronização da ingestão. Essa padronização da ingestão é feita através do tamanho metabólico, que é igual ao peso do animal em kg, elevado à 0,75. O período de coleta deve durar de cinco à dez dias, para garantir a excreção fecal média constante, a fim de diminuir o efeito das variações. As fezes devem ser coletadas diariamente, misturadas, e retiradas amostras representativas para cada animal, que serão secas à temperatura entre 55 e 65ºC, para evitar a formação de substâncias indesejáveis (Van Soest, 1982).

� Separação da urina das fezes: A coleta de fezes tem que ser isenta de

urina, para não mascarar a digestibilidade. Por causa disso devemos usar machos de modo geral. No caso de aves, podemos fazer uma separação química com tratamentos especiais para separar o ácido úrico misturado nas fezes, ou então fazer adaptações cirúrgicas. Os ensaios geralmente são feitos em gaiolas de metabolismo, que permitem a coleta de fezes e urina dos animais separadamente. Nas gaiolas normalmente existem funis para coletas de urina, sacolas ou caixas coletoras de fezes ou funis separadores.

� Uso de fêmeas : No caso do uso de fêmeas deverão ser feita

adaptações para desviar a urina (sondas, etc...) � Seleção e preparação do alimento: Antes do início do experimento

uma quantidade suficiente de cada alimento deverá ser estocado. Os alimentos deverão sempre ser oriundos da mesma fonte. Se não for possível este alimento deverá ser misturado em mesma proporção com o de outras fontes. O alimento a ser testado deve ser preparado

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e armazenado antes do início do experimento, para evitar variações na sua composição. Deve-se estabelecer o nível de consumo durante um período preliminar, com duração mínima de duas semanas, para que os resíduos da dieta anterior sejam eliminados do trato digestivo, bem como promover a adaptação dos animais à dieta. A dieta é oferecida de forma controlada para que não hajam sobras.

� Número de animais: Grindleu et al (1917) recomendou que não menos

que três animais fossem usados em cada ensaio. Se for possível devem ser usados cinco ou mais animais, de acordo com este autor. Resultados obtidos com quatro, cinco, seis ou mais animais são muito mais confiáveis que aqueles obtidos com um ou dois, devido à redução da influência da individualidade.

� Preparação dos animais: Após a seleção dos animais, eles devem ser

tratados para parasitas internos e externos, vacinados contra algumas doenças contagiosas, identificados com brincos ou tatuagens e pesados individualmente. O manejo do animal deverá ser tranqüilo e freqüente para que sua adaptação seja eficiente.

Alguns fatores afetam a digestibilidade do alimento: • Processamento do alimento (trituração, cozimento, peletização,

reconstituição de grãos) • Espécie animal: Respeitar as diferenças existentes entre

monogástricos e ruminantes. • Espécie vegetal • Estádio fisiológico da planta • Idade do animal: Animais muito jovens e os muito velhos são piores. É

recomendado que se utilizem animais adultos jovens ou animais que estão em crescimento e atingindo a maturidade.

• Peso vivo: se reduz de 0,30-0,45 unidade a ED a cada 10 kg de incremento no peso vivo , em dietas contendo de 4-6% de fibra.

• Nível de consumo: Quanto maior é o consumo menor é a digestibilidade, pois a digestibilidade depende da passagem do alimento pelo aparelho digestivo.

• Conteúdo de fibra: O teor de fibra aumenta a velocidade de passagem do alimento pelo intestino diminuindo a digestibilidade. Em monogástricos a digestão da fibra é baixa o que influencia portanto na digestibilidade da dieta.

A variação do coeficiente de digestibilidade da energia de um alimento utilizado para suínos está relacionado com a quantidade de polissacarídeos não amiláceos e de lignina. Em média o valor de coeficiente de digestibilidade da energia bruta varia de 70 - 90% (Tabela 5 e 6).

Tabela 5: ED de alguns alimentos para suínos

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Alimento Energia digestível (%)

Fubá de milho 100%

Gordura 60-95% (varia com o grau de insaturação)

Glicídios solúveis 95-100%

A presença de polissacarídeos não amiláceos influenciam o coeficiente de utilização intestinal daquele alimento e do valor do coeficiente de utilização digestiva da dieta. Digestão parcial: É um processo mais usado para ruminantes. Neste tipo de ensaio se estuda mais o local de absorção e não quantidade de absorção. O procedimento se baseia no abate do animal (durante o período de coleta) para coletar amostras nos diversos locais do intestino ou em adaptações cirúrgicas (fístulas) são feitas de maneira tal, que permitam coletar amostras em várias partes do intestino. Geralmente o trato gastro intestinal do animal é separado através de cânulas sendo a primeira fase chamada de pré-gástrica e depois a fase gástrica, e às vezes até o intestino grosso. Essas separações são feitas por cânulas reentrantes que exteriorizam o fluxo da digesta ou por fístulas simples (não fazerem amostragem quantitativa da digesta). Neste método normalmente são utilizados indicadores. Os indicadores são substâncias presentes no alimento ou que são adicionadas no alimento que são inertes, indigeríveis, inabsorvíveis e sem efeitos colaterais. Os indicadores podem ser classificados em internos (lignina, cromogenios, sílios, nitrogênio) que são aqueles existentes no próprio alimento, ou externos da fase sólida (Cr2O3 , F2O3, Ru, Dy, Cs, etc...) e da fase líquida (polietileno glicol ). Esses indicadores externos possuem várias formas.

Exemplo de funcionamento dos indicadores: - Ingestão de 100 unidades de matéria seca do alimento com 2% de

indicador. - 60% foi digerido, logo 40% foi excretado. - Se esse indicador é indigerível, as fezes apresentarão 5% de indicador: 100 unidades ingeridas com 2 unidades de indicador ----- 40 unidades excretadas com 2 unidades de indicador = 5%. - Para se calcular a indigestibilidade da amostra é utilizada a seguinte

fórmula:

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IND = Conc. do indicador no alimento : Conc. do indicador nas fezes x 100

- Por diferença será calculada a digestibilidade:

Digestibilidade = 100 - Indigestibilidade Existem algumas considerações que devem ser feitas em relação ao uso dos indicadores. - Indicadores externos (Cr2O3): Quando se trabalha com esses indicadores deve-se esperar algum tempo para que haja equilíbrio entre a ingestão e excreção. Este equilíbrio é atingido de 6-8 dias. Porém, pode-se esperar mais para maior margem de segurança (10 dias). Após atingido o equilíbrio, inicia-se a fase de coleta das amostras. Os indicadores tem uma variação na excreção diária. Essa variação pode ser devido: - ao fato de o indicador não se misturar uniformemente com a digesta. - pode ser que a densidade do indicador seja maior que a do alimento

em si. - pode também estar ligada ao hábito de ingestão do animal. - varia conforme o fornecimento do indicador (1 ou 2 vezes por dia). Essa variação pode ser diminuída fornecendo indicador de hora em hora. Também pode-se corrigir esta variação usando impugnação em papel ou associação de indicadores (indicadores da fase sólida + indicadores da fase líquida). Quando se mistura o indicador na ração pode-se diminuir a variação diária na excreção pelo animal. As desvantagens de se misturar o indicador é que este pode não se misturar muito bem e pode ficar aderido às paredes do comedouro. Os cromogênios vegetais são pigmentos de plantas também usados como indicadores internos. Geralmente são extraídos com acetona à 85%. Depois faz-se um padrão de cromato de sódio da seguinte maneira: 10 unidades de cromogênio = coloração de uma solução com 5 mg de Na2CrO4 / 100 ml em um comprimento de onda de 406mM. Logo após, compara-se a coloração do material extraído com o padrão de cromato de sódio (processo calorimétrico). Esses cromogênios vegetais não trazem problemas de equilíbrio ingestão / excreção, variação diurna, etc... A desvantagem do uso dos cromogênios vegetais é que são parcialmente

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digeridos e absorvidos, por isso tem sido usados como “Índices de digestibilidade” O nitrogênio é outro componente do alimento utilizado como indicador, pois a digestibilidade da proteína bruta é relativamente constante. O nitrogênio metabólico fecal é proporcional à ingestão. A lignina que também pode ser utilizado como indicador é dosada no alimento e nas fezes. Algumas desvantagens são: - É parcialmente digerida, - É necessária a determinação por análise química. - Fórmula química da lignina é pouco conhecida e pouco estudada. V. CONVERSÃO DE UNIDADES: Através de fórmulas podemos converter algumas unidades nos aproximando dos valores reais: 1. Conversão de NDT em ED: Admitindo-se que 1 kg de NDT é igual à 4.409 kcal podemos calcular a ED de acordo com a fórmula abaixo: ED (kcal / kg) = % NDT x 4,409 kcal 100 2. Conversão de ED em EM: Para ruminantes: EM = 0,82 ED Para suínos: EM = ED x 96 - (0,202 x % PB) 100 VI. REQUERIMENTOS ENERGÉTICOS DOS ANIMAIS: • Energia para metabolismo basal: Grande parte dos valores que expressam necessidade, são deduzidos do peso metabólico, ou seja, do peso específico (peso vivo) elevado à potência 0,75. Em virtude de que a superfície do corpo do animal ser uma função do peso, pode-se estabelecer o cálculo da necessidade energética à partir da seguinte relação: Cal = a Pvb; onde:

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Cal = Calorificação por 24 horas PV = Peso vivo a e b = Coeficientes para os quais Brody encontrou os valores de 70,5 para a e 0,73 para b, válidos para animais com pesos entre 20 g e 600 kg. Posteriormente Kleiber estimou que em lugar de 0,73 para o coeficiente b, o valor mais adequado era de 0,75. A equação para definir o gasto energético mínimo (metabolismo basal) ficou corrigida para: Cal = 70,5 x PV 0,75

e define o gasto energético mínimo dos processos autônomos do organismo, representados pelas reações endo e exotérmicas, ou seja, de um animal em estado de pós-absorção (jejum), em repouso e em ambiente termicamente neutro. • Energia de mantença: Seguindo-se ao metabolismo basal a necessidade energética imediatamente superior corresponde ao estado de manutenção ou mantença, e que se refere a um indivíduo adulto da qual não se exige um gasto excessivo em termorregulação, nem um gasto ligado à alimentação anormal, bem como sem apresentar produção. Deve estar em estado hígido adequado, desenvolvendo a atividade normal nas condições acima descritas. À equação acima deve-se acrescentar um coeficiente para converter a necessidade calórica em repouso para aquela de manutenção: Cal = a x 70,5 x PV0,75

onde a apresenta os valores medidos de 2 para os herbívoros e de 1,4 para os onívoros. Para aves esta equação citada acima não é aplicável, uma vez que estas apresentam uma temperatura corporal mais alta do que a dos mamíferos, exigindo maior gasto de energia para sua manutenção. Para aves adultas a equação aplicável para o cálculo do gasto energético basal é a seguinte: EL = 83 x PV0,75

A necessidade energética de manutenção é, pois, o ponto de partida para aquelas de produção, crescimento (produção de carne), produção de leite, ovos, lã, etc... • Energia de crescimento:

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O crescimento representa uma variação de peso contínuo, no sentido do aumento. Portanto, não se pode considerar um animal em crescimento como, em um dado momento, estando em manutenção, pois a cobertura de suas necessidades energéticas deve atender a manutenção mais o aumento de peso pretendido na continuidade, que é constante, observando uma curva sigmóidea própria de cada espécie. Igualmente, o crescimento, dos diferentes tecidos não ocorre com a mesma rapidez, podendo-se considerar que o crescimento dos músculos e do esqueleto representam cerca de 48 vezes para os primeiros e apenas cerca da metade desta proporção para o último, desde o nascimento até a maturidade. Ao se observar uma curva de crescimento, nota-se a existência de dois segmentos, o primeiro, crescente, vai do nascimento até a puberdade enquanto que o segundo, decrescente, vai da puberdade ao estado adulto. As curvas de crescimento próprias de cada espécie, ou mesmo de cada linhagem, são tomadas como padrões para compará-las com o atendimento das necessidades nutricionais. Estes padrões são obtidos em testes biológicos, onde se verifica a ingestão de energia, correlacionada com os outros nutrientes, necessária para atingir o peso máximo dentro do estabelecido para a linhagem. Pode-se orientar o teste para o conhecimento, também, da energia necessária para a produção de um quilograma de peso, a fim de, comparativamente com a curva de crescimento padrão, estabelecer a eficiência alimentar mais econômica em face dos preços de mercado. • Energia para produção de leite: Para a produção de leite, conhecendo-se a composição média do mesmo, é fácil deduzir-se o gasto energético para a produção de um quilograma do produto. Multiplicando os constituintes do leite pelos seus correspondentes calóricos brutos (ex: gordura x 9,4 etc...), teremos a energia perdida através do mesmo. Uma vez que o teor em gordura é a maior variável dos princípios nutritivos, pode-se padronizar o cálculo para leite com 4% de gordura, aplicando-se a fórmula de Gaines: L = 0,4 + 0,15 x χ, onde L é a quantidade de leite corrigido para 4% de EE, comparativamente à 1 kg deste com x% de gordura. Evidentemente, além da energia perdida para cada kg de leite (energia líquida leite), existe um gasto energético para produção de 1 kg do produto. Forbes e Kriss calcularam que o gasto energético para a produção de leite, em energia metabolizável é 1,67 vezes o gasto energético próprio do leite produzido. VII. BALANÇO ENERGÉTICO A mensuração do balanço nutricional tem como finalidades verificar a eficiência de utilização do alimento, determinação das exigências nutricionais, mensuração do valor energético dos alimentos e do valor biológico das proteínas. Existem duas técnicas de avaliação do balanço: - Balanço da matéria: Balanço dos nutrientes que podem ser

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pesados, coletados, etc... - Balanço da energia: Envolve as tradicioais perdas insensíveis do corpo (calor, gases, etc...). Para a avaliação do balanço é necessário a utilização de equipamentos sofisticados. No balanço energético mede-se a ingestão de energia bruta, a excreção de energia bruta nas fezes, urina e leite, produção de calor dos animais e produção de gases. Dois processos são usado na mensuração do calor dos animais: métodos diretos ou indiretos. - Indiretos: Abate comparativo. Se formam dois lotes de animais (bem uniformes), sendo que um lote é abatido e o outro é submetido a um “período de alimentação”. No lote abatido, dosamos o teor de energia do corpo dos animais. - Diretos (técnicas calorimétricas): Pode ser feita a calorimetria direta ou indireta. Para a calorimetria direta podemos usar os calorímetros de gelo, adiabáticos, ou de gradiente. Na calorimetria indireta usam-se câmaras de respiração, máscaras faciais, ou cânulas traqueais. Nestes casos as trocas gasosas são mensuradas. Existem câmaras de respiração de circuito aberto, com renovação de ar e de circuito fechado, onde o mesmo ar, após a retirada de CO2, metano e outros gases é reaproveitado. Nessa câmara mede-se o CO2 produzido, O2 consumido, metano produzido, etc.. e aí se calcula os chamados “quocientes respiratórios” (QR).

QR = Vol. de CO2 produzido : Vol. de O2 consumido.

Através do QR, pode-se estimar a produção de calor dos animais. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALMEIDA, M.I.V. Predição da energia digestível de dietas para eqüinos à partir de seu conteúdo fibroso. 1994, Escola de Veterinária da UFMG, Belo Horizonte, 110p., Tese. ANDRIGUETTO, J.M.; PERLY, L.; MINARDI, I.; GEMAEL, A. et al. Avaliação do valor energético dos alimentos. In: Nutrição Animal, 257 - 267 (I), São Paulo, Nobel, 1982, 389p., 1982. BERGMAN, E.N. Energy contribuitions of volatile fatty acids from the gastrointestinal trait in various species. Physiological Reviews, 70 (2), 1990. BOEVER J.L., COTTYN, B.E., VANACKER, J.M., BOULQUÉ, Ch. V. The use of NIRS to predict the chemical composition and the energy value of compound feeds for cattle. Animal Feed Science and Technology, 51,

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VITAMINAS INTRODUÇÃO De modo geral, chama–se vitamina uma substância orgânica que preenche os seguintes quesitos: 1 – Ser um componente de um alimento natural, mas não sendo

carboidrato, lipídio ou proteína; 2 – Estar presente em concentrações muito pequenas na maioria dos

alimentos; 3 – Essencial para o metabolismo normal dos animais e

conseqüentemente necessária para a saúde e funções fisiológicas como crescimento, desenvolvimento, manutenção e reprodução;

4 – Causar uma doença ou síndrome específica, quando ausente na dieta ou quando mal absorvida ou utilizada;

5 – Quando biossintetizável, não pode o ser em quantidades suficientes para preencher as necessidades fisiológicas, devendo conseqüentemente ser obtida a partir da dieta.

A maioria das vitaminas tradicionais, tais como A, E, K, B1, B6 e B12, riboflavina, ácido fólico, ácido pantotênico e biotina satisfazem cada um desses requisitos. Por sua vez, as vitaminas C e D, a niacina e a colina são consideradas vitaminas somente em contextos bem definidos. Por exemplo, a vitamina C (ácido ascórbico) é metabolicamente sintetizada pela maioria das espécies a partir da glicose na via do ácido glicurônico. Somente poucas espécies como os seres humanos, as cobaias, alguns peixes, etc. por falta da enzima L-gulonolactona oxidase não sintetizam o ácido ascórbico, requerendo, portanto esta vitamina na sua dieta. A vitamina D por sua vez é realmente vitamina em condições de ausência de luz solar (sistemas de confinamento modernos); pois as radiações ultravioletas da luz solar permitem a biossíntese de vitamina D a partir dos precursores. A niacina é metabolicamente sintetizada a partir do aminoácido essencial triptofano. Contudo, a eficiência desta conversão é tão baixa que a maioria das espécies (especialmente o gato, os peixes, pato e marreco) necessitam de niacina dietética quando os teores de triptófano recebidos são simplesmente aqueles das misturas dietéticas

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comuns. A colina, que é metabolicamente gerada pela aminação e subsequente metilação da serina não é biossintetizada em quantidades suficientes para satisfazer as exigências do rápido crescimento dos pintos e de outras aves domésticas jovens. Neste caso, a colina é uma vitamina.

VITAMINA A 1 – As formas da vitamina A

A expressão "atividade vitamínica A" é uma caracterização genérica dos derivados da β-ionona com atividade biológica do “tudo-trans-retinol”. Nas plantas, esta atividade está presente somente na forma dos carotenóides precursores do referido transretinol. O mais ativo desses carotenóides é o β-caroteno. Os alimentos (matérias primas) de origem animal contêm carotenóides e/ou retinóides. Os mais significantes retinóides do metabolismo animal são o álcool ( tudo-trans-retinol ), os aldeídos (11-cis retinal e 11-cis-3 dehidroretinal), o ácido retinóico (tudo-trans), bem como os retinil esteres (principalmente o retinil palmitato) e retinil-β-glicuronídio. 2 – Absorção e Metabolismo Várias formas de vitamina A e carotenóides são absorvidos principalmente junto com lipídios. Os carotenóides são normalmente convertidos em retinol na mucosa intestinal; mas provavelmente também no fígado e outros órgãos, especialmente nas especies que possuem gordura amarelada tais como os bovinos e aves domésticas. Os retinil esteres da dieta são hidrolisados a retinol no intestino; e absorvidos na forma de álcool (retinol) livre que em seguida é reesterificado na própria mucosa. Nos mamíferos, os retinil esteres são transportados principalmente ligados aos qulilomicrons da linfa, para o fígado onde são hidrolisados a retinol e reesterificados antes de serem estocados. Quando da mobilização da vitamina A do fígado, o ester é hidrolisado liberando o retinol. O retinol sai do fígado ligado a uma proteína, a qual o transporta para os tecidos. Após a utilização do retinol pelos vários tecidos, o mesmo pode ser oxidado para aldeído (retinal) o qual pode ser mais tarde oxidado irreversivelmente a ácido retinóico. Na hipervitaminose A, a toxidez se deve principalmente ao ácido retinóico, bem como ao retinal em face de sua fácil conversão no organismo a ácido retinóico. Entretanto, o ácido retinóico é um alternativo metabólico com função de vitamina A, exceto para as funções de visão e reprodução. A principal via de excreção da vitamina A é biliar, através da conjugação do ácido retinóico com o ácido glicurônico, sendo que o glicuronídio formado é eliminado na bile. A circulação entero-hepática provavelmente serve para poupar a vitamina A ao invés da excreção fecal. Pequenas quantidades de glicuronídio e metabólitos finais não identificados são excretados via urina.

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3 – Funções A vitamina A possui um papel bioquímico na visão noturna. No olho, o trans-retinol é transformado em 4-cis-retinol, o qual é oxidado a 4-cis-retinal. O 4-cis-retinal combinase com a proteína opsina para formar a rodopsina também conhecida como púrpura visual. Quando a rodopsina é exposta à luz, o 4-cis-retinal, que está ligado com a opsina, é convertido em trans-retinal, transformando-se assim a rodopsina em opsina livre e trans-retinal. A energia liberada nesta reação é transmitida ao cérebro através do nervo óptico. Finalmente, o trans-retinal é reduzido reversivelmente a trans-retinol, ou oxidado irreversivelmente a ácido retinóico. Outra literatura (Vitamin Tolerance of Animals) relata uma versão ligeiramente diferente, afirmando que no olho o retinol é oxidado a retinal, com a subseqüente isomerização do trans-retinal a 11–cis-retinal, o qual se combina com a opsina para formar a rodopsina. Os mecanismos moleculares de atuação da vitamina A no crescimento, reprodução e integridade epitelial ainda permanecem parcialmente escuros. Mas a hipótese mais amplamente aceita são o papel na síntese de glicoproteínas que controlariam a diferenciação celular, e o envolvimento no controle da expressão gênica. Além da proteção do epitélio germinativo nos machos e epitélio uterino nas fêmeas, a vitamina A promove um bom desenvolvimento embrionário. A vitamina A atua também no desenvolvimento do sistema nervoso. O β-caroteno possui algumas funções não relacionadas com sua atividade provitamínica A. O corpo lúteo das vacas leiteiras contém uma considerável concentração de β-caroteno. Baixos níveis do mesmo no plasma de bovinos (vacas) estão relacionados com problemas reprodutivos.

VITAMINA D

1 – As formas da vitamina D As diferentes formas de vitamina D (esteróis) utilizadas na medicina humana e animal correspondem variadas potências biológicas relativas. A vitamina D2 é menos potente nas aves do que nos mamíferos, ao passo que a D3 é potente em ambas as “espécies”. 2 – Absorção, metabolismo e funções Por ser lipossolúvel, a vitamina D é absorvida junto com outras gorduras via quilomicrons no sistema linfático dos mamíferos ou na circulação portal das aves e dos peixes. As duas principais formas de vitamina D são o colecalciferol (Vit. D3) e o ergocalciferol (Vit. D2). O

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colecalciferol é sintetizado na pele dos animais a partir do colesterol. Nesse processo o colesterol é oxidado a 7-dehidrocolesterol, que em presença da luz ultravioleta se transforma em colecalciferol. O ergocalciferol por sua vez é sintetizado exclusivamente pelos vegetais, a partir do ergosterol, também em presença das radiações ultravioletas. A vitamina D absorvida ou biosintetizada é transportada através da circulação para o fígado, rim e mucosa intestinal onde ocorre a primeira hidroxilação gerando a 25hidroxivitamina D. A segunda hidroxilação acontece no rim, resultando na forma metabolicamente ativa da vitamina D (1α, 25-dihidroxicolecalciferol para vit. D3, ou 1α, 25-dihidroxiergocalciferol no caso da vit. D2). A 1α, 25-dihidroxivit D, o paratormônio (PHT) e a calcitonina regulam a calcemia. Uma queda na calcemia causa aumento da secreção de PTH, o qual estimula a biosíntese de 1α, 25-dihidroxivit D, que determina um aumento da absorção intestinal de cálcio e da reabsorção do cálcio ósseo. De fato, a vit. D promove a síntese da proteína transportadora de cálcio, a qual realiza o transporte ativo deste mineral. Por outro lado, o aumento da calcemia resulta na diminuição da secreção de PTH e aumento da secreção de calcitonina. Isso resulta na redução da produção de 1α, 25-dihidroxivit D, causando redução da absorção intestinal de cálcio e da reabsorção óssea. Outros fatores também podem influenciar a síntese de 1α, 25-dihidroxivit D.

VITAMINA E

1 – As formas da vitamina E O nome vitamina E é a designação genérica dos derivados do 6-cromanol com atividade biológica do α-tocoferol. Na tabela a seguir está a lista das referidas substâncias com suas potências relativas e fontes. 2 – Absorção e metabolismo A vitamina E é absorvida na forma de álcool livre (tocoferol). Ela é insolúvel no meio aquoso da luz intestinal, sendo solúvel somente na gordura. A sua absorção bem como a de outros nutrientes exclusivamente ou predominantemente liposolúveis depende, portanto, da sua solubilização micelar, isto é, depende da formação de micelas. Consequentemente, o não funcionamento do pâncreas bem como uma hipoprodução biliar prejudica essa absorção. Nos mamíferos, o tocoferol absorvido é transportado pelos quilomicrons da circulação linfática para o fígado, e subsequentemente para a circulação geral por lipoproteínas de densidade muito baixa (VLDL). Nas aves e nos peixes, os lipídios absorvidos seguem para o fígado pela circulação portal. O fígado e provavelmente todos os tecidos extrahepáticos recebem a vitamina E das “VLDL”. A vitamina E está

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presente nos tecidos na forma de álcool livre. O tocoferol age cedendo hidrogênio para a redução dos radicais livres. Ele cede o hidrogênio do seu grupo “6-OH”, se transformando em 8-α-hidroxitocoferona ou 8-αalkoxi-α-tocoferona. Pela subsequente hidrólise, as tocoferonas se transformam irreversivelmente em tocoferil quinonas. 3 – Funções A vitamina E é um antioxidante biológico, funcionando também “in vitro” como ótimo antioxidante. O selênio ( por ser um componente fundamental da enzima glutationa peroxidase) e a vitamina E fazem parte do sistema defensivo antioxidante, daí a interrelação entre vit. E e selênio. Este sistema protege as células contra os danos causados pelo oxigênio reativo e outros radicais livres que oxidam os fosfolipídios insaturados das membranas e/ou as proteínas críticas. Aqui, o mecanismo real de ação da vitamina E é o fornecimento de hidrogênio na reação que leva à redução do oxigênio reativo e de outros radicais livres. Acredita-se que a vitamina E por ser lipossolúvel protege as membranas celulares (pois estas são fundamentalmente lipídicas); embora atue também no cistosol e na matriz mitocondrial. Ao contrário, a glutationa peroxidase protege somente os componentes citosólicos e da matriz mitocondrial. É por isso que dentre os síndromes de natureza carencial referentes ao sistema antioxidante, alguns respondem somente à vitamina E ou a antioxidantes sintéticos liposolúveis enquanto outros podem ser resolvidos tanto com a vit. E quanto com o selênio. Supõe-se que os primeiros são causados por lesões nas membranas e os últimos mencionados devidos a lesões nas membranas e nos componentes celulares solúveis no citosol ou na matriz mitocondrial. A vitamina E assegura a respiração normal dos tecidos, possibilitando por um mecanismo pouco elucidado o funcionamento da redutase do citocromo C, e a proteção antioxidativa das estruturas lipídicas mitocondriais. Ela é necessária para as reações de fosforilação, especialmente naquelas que geram moléculas de alta energia. Participa no metabolismo dos ácidos nucléicos, na síntese da vitamina C, na síntese da ubiquinona e no metabolismo dos aminoácidos sulfurados. É importante na função reprodutiva. Essencial para a manutenção da função testicular protegendo do epitélio germinativo. Sua carência nas fêmeas causa parada do crescimento do feto, sua retenção e reabsorção. Nas aves, a deficiência prolongada leva à esterilidade nos machos; e morte embrionária. A vitamina E protege o mesoderma e os tecidos dele originados. Atua no metabolismo da cisteína.

VITAMINA K

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1 – As formas da vitamina K Os componentes com atividade vitamínica K possuem o anel 2-metil-1,4naftoquinona. O termo vitamina K é genérico, designando o 2-metil-1,4-naftoquinona e todos os derivados gerados por modificação na posição (carbono)3, que exibem uma atividade antihemorrágica em animais deficientes em vitamina K. A vitamina K1 ou filoquinona é sintetizada pelas plantas. A vitamina K2 ou menaquinona designa uma série de derivados sintetizados por bactérias. Por sua vez, a vit. K3 também conhecida por menadiona é uma forma sintética. É o próprio anel 2-metil-1,4 naftoquinona. Para se tornar ativa a vitamina K3 é alkilada por enzimas presentes no tecido dos mamíferos. 2 – Absorção A vitamina K é absorvida do intestino seguindo a via linfática nos mamíferos. A absorção requer a presença de gorduras, bem como das secreções biliar e pancreática. 3 – Função Na deficiência de vitamina K ou na presença de seus antagonistas, os animais apresentam hemorragias espontâneas.Isso se deve à falta de protrombina “normal”. No organismo a protrombina recém formada se encontra numa forma anormal. Ela é transformada em protrombina normal mediante um processo de carboxilação catalizada por uma carboxilase cujo cofator é a vitamina K. A protrombina normal possui os primeiros 10 glutamatos da região aminoterminal carboxilados. Isto faz com que no mecanismo de coagulação sanguínea, a ligação da protrombina com o cálcio seja forte, o que promove a ancora desta proteína (protrombina) às membranas fosfolipídicas das plaquetas, resultando numa íntima proximidade da protrombina com os fatores X e V que participam da sua ativação. Na seqüência ocorre separação do fragmento aminoterminal (ativação). A trombina resultante liberada no plasma promove a ativação do fibrinogênio (transformação em monômero de fibrina). Na falta de vitamina K ou na presença de seus antagonistas, ocorre síntese da protrombina, entretanto, esta permanece na forma anormal. Ela praticamente não se liga ao cálcio e consequentemente é ineficaz no processo de coagulação sanguínea. Radicais específicos de glutamato nos fatores VII, IX e X também são carboxilados, formando centros com alta afinidade por Ca²+. Esta carboxilação depende da vitamina K. No que diz respeito ao fator IX, a ligação do cálcio promove a sua ativação. A protrombina anormal assim como os fatores VII, IX e X não carboxilados são denominados por

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certas literaturas de proteínas precursoras dos fatores completos ( formas carboxiladas ) ¤ DUKES (vit. K).

VITAMINA B1

1- As formas da vitamina A vitamina B1 ou tiamina é encontrada na maioria dos tecidos animais predominantemente nas formas fosforiladas (como exemplos temos as tiaminas mono, di e trifosfato). Nos cereais e nas leguminosas se encontra numa forma não fosforilada. O hidrocloreto e o mononitrato de tiamina são sintetizados para uso nas rações animais. Conseqüentemente, a tiamina é encontrada nos alimentos nas seguintes formas: tiamina livre, tiamina fosforilada e tiamina em complexos fosfo-protéicos. 2 – Absorção e metabolismo No tubo gastrintestinal, as formas de tiamina ligada a outros compostos são clivadas e a tiamina livre é absorvida principalmente na porção proximal do intestino delgado. A distribuição tecidual da tiamina parece ser bastante uniforme, sendo encontradas as mais altas concentrações no fígado e no rim. No organismo humano, cerca de 80% da tiamina existe na forma de tiamina pirofosfato (TPP), 10% como trifosfato e o restante consiste do monofosfato. A timina é uma das vitaminas de menor concentração (estoque) no organismo. Os mamíferos podem esgotar suas reservas corporais de vitamina B1 dentro de uma a duas semanas. Entretanto, o suíno é uma exceção a esta regra geral, pois tem a possibilidade de estocar grandes quantidades de tiamina no músculo esquelético. Nos mamíferos, o excesso de tiamina é eliminado principalmente através da urina sem sofrer alteração. Entretanto, um certo número de diferentes metabólitos da tiamina foram encontrados na urina humana e de rato. 3 - Funções da tiamina. A forma metabolicamente ativa da tiamina é a tiamina pirofosfato (TPP), que é uma coenzima. A TPP é cofator na descarboxilação oxidativa de α-cetoácidos como o ácido pirúvico e o ácido α-cetoglutárico. A transformação do ácido pirúvico em acetil CoA pela descarboxilação oxidativa, gera um grupamento acetil, que pode servir para sintetizar moléculas como a acetilcolina, que é um neurotransmissor; razão pela qual a deficiência de tiamina pode causar distúrbios neuromusculares.

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A tiamina pirofosfato atua também como coenzima da transcetolase no ciclo das pentoses-fosfato. RIBOFLAVINA (VITAMINA B2) 1 – As formas da vitamina As formas desta vitamina nos alimentos seriam a riboflavina ou as coenzimas FMN (flavina mononucleotídio) e FAD (flavina adenina dinucleotídio), que são as formas predominantes nos tecidos de mamíferos. A forma suplementar para as dietas é geralmente a riboflavina, embora alguns pesquisadores tenham experimentado o uso de riboflavinato de sódio. Esta forma é mais hidrossolúvel do que a riboflavina. 2 – Absorção e metabolismo A riboflavina é sintetizada pela flora intestinal, principalmente nos ruminantes onde há também síntese a nível ruminal. O tempo de trânsito do bolo influencia a absorção. Contudo, não se sabe a eficiência da absorção da fração sintetizada pela microflora nos monogástricos. A riboflavina na circulação está ligada a proteínas, inclusive imunoglobulinas. A absorção desta vitamina ocorre no intestino delgado. As reservas parecem ser pequenas. A vitamina B2 é rapidamente excretada na urina, o que explica o fato dos animais necessitarem constantemente da mesma. 3 – Funções A riboflavina atua na transferência intermediária de elétrons nas reações metabólicas de oxi-redução sob forma de duas coenzimas, FMN e FAD. Estas coenzimas funcionam com um grande número de oxidases e desidrogenases importantes no metabolismo normal. As enzimas que usam o FMN incluem a glicose oxidase, L-aminoácido oxidase e lactodesidrogenase. As que usam o FAD incluem a Daminoácido oxidase, a desidrogenase succínica, as desidrogenases de acil CoA, a Lgulonalactona desidrogenase, a α-glicerofosfato desidrogenase e a glutationa redutase. Esta vitamina possui também um papel importante na síntese de polissacarídios. Nos estados de estresse quando a necessidade de hormônios adrenais aumenta, a riboflavina é importante, pois parece necessária para a síntese dos referidos hormônios.

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VITAMINA B12 Isolada como fator antianemia perniciosa, a vitamina B12 apresenta-se na forma de cristais avermelhados higroscópicos, solúveis em água, álcool, ácido acético, insolúveis no clorofôrmio e no éter. A cianocobalamina (vit. B12) possui um íon CN cuja substituição por OH gera a hidroxicobalamina, que é outra forma de vitamina B12. A sua presença nos tecidos animais é devida à ingestão de produtos de origem animal ou à síntese microbiana a nível do aparelho digestivo. Vários derivados da cianocobalamina, incluindo a hidroxicobalamina e a nitritocobalamina também possuem atividade de vitamina B12. 1- Absorção e funções A sua absorção no aparelho digestivo depende da presença do fator intrínseco, uma mucoproteína, a qual é encontrada no suco gástrico. A absorção ocorre unicamente no íleo, conforme a dosagem. Esta vitamina é transportada no sangue combinada a duas proteínas (transcobalaminas I e II) e é estocada no fígado. Atua juntamente com o ácido fólico na biossíntese de grupamentos metil lábeis. Esses grupamentos são necessários para a biossíntese das bases púricas e pirimidínicas, da metionina a partir da homocisteína, e da colina. A vitamina B12 é necessária para o metabolismo glicídico como coenzima da enzima desidrogenase do gliceraldeído-3-fosfato. Atua ainda no metabolismo lipídico via seus efeitos nos tióis (mantém os grupamentos sulfidrila na forma reduzida). As “coenzimas cobamida” muitas vezes necessitam interagir com outros nutrientes, tais como a riboflavina, o ácido nicotínico e o magnésio. Essas coenzimas estão relacionadas com a biossíntese de aminoácidos, bem como com o metabolismo do ácido ascórbico e com a função da tireóide. COLINA A colina atua na regulação de processos metabólicos como um dos principais fornecedores de grupamentos metil lábeis para os processos de transmetilação. Funciona também como elemento plástico na constituição de componentes citoplasmáticos e humorais. A colina possui funções básica e de álcool, podendo a função álcool ser acetilada formando a acetil-colina (neurotransmissor). A colina é encontrada em quase todos os alimentos às vezes em estado livre, mas na maioria das vezes combinada sob a forma de

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lecitina. Quando os grupos metil lábeis estão presentes no organismo em quantidades adequadas, a colina pode ser sintetizada em nível suficiente para atender às necessidades do organismo. Outras funções Participa da síntese fosfolipídica. Ação lipotrópica, prevenindo o acúmulo anormal de gordura no fígado.

VITAMINA C Diversas substâncias têm atividade de vitamina C, sendo que a mais importante é o ácido ascórbico. Essa vitamina atua como importante substância redox do metabolismo celular. O ácido 1-ascórbico e seu produto de oxidação, o ácido dehidro-1-ascórbico formam o sistema redox. A maioria das espécies animais é capaz de sintetizar a vitamina C no seu organismo, com exceção do macaco, do homem e da cobaia. A sua absorção em condições normais é fácil e rápida. O seu produto final de catabolismo é o ácido oxálico, que é excretado pela urina. Funções Algumas reações nas quais a vitamina C participa são: ¾ Síntese de corticosteróides, principalmente nas condições de

estresse. ¾ Evita a oxidação metabólica de certos aminoácidos inclusive a

tirosina. ¾ Atua na transferência do ferro da proteína plasmática (transferrina)

para a proteína celular (ferritina) favorecendo a estocagem do ferro no organismo. Ainda, a vitamina C é importante para na absorção do ferro no aparelho digestivo.

¾ Atua como fator necessário para a ativação do ácido fólico no fígado, o transformando em ácido folínico (forma metabolicamente ativa).

¾ Efeito estimulante na atividade fagocitária dos lucócitos, nas funções do sistema retículo-endotelial e na formação de anticorpos.

¾ Atua no processo de hidroxilação da prolina em hidroxiprolina, componente essencial das fibras colágenas;

¾ O papel principal mais específico do ácido ascórbico parece ser a sua participação na formação da matriz protéica dos ossos e dos dentes,

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bem como na síntese de colágeno. ¾ Necessária para a formação das substâncias intercelulares,

interfibrilares, compostos de mucopolissacarídeos. ¾ Parece reduzir os níveis de colesterol sanguíneo. ¾ Atua na recuperação (reciclagem) da vitamina E após que esta reduz

uma radical livre. NIACINA 1- As formas da vitamina Niacina é o termo genérico para designar os ácidos piridino-3 carboxílicos e seus derivados, que possuem a atividade biológica da amida do ácido nicotínico, ou seja, da nicotinamida. Dentre os compostos do grupo da niacina, o ácido nicotínico e a nicotinamida são os biologicamente mais potentes. A niacina existe nos alimentos em geral, quer de origem vegetal ou animal. Os cereais constituem a mais importante fonte de niacina na maioria das dietas dos animais.

2- Absorção e metabolismo O ácido nicotínico e a nicotinamida são absorvidos quase completamente por difusão simples através da mucosa intestinal. Certos pesquisadores acreditam que o ácido nicotínico uma vez absorvido é transformado na mucosa intestinal em nicotinamida, a qual é “captada” pelos tecidos e transformada nas coenzimas NAD e NADP. Outros sustentam que o ácido nicotínico também pode ser diretamente utilizado na biossíntese de NAD e NADP, sendo que neste caso a transformação do ácido em nicotinamida ocorre somente na última etapa, num composto intermediário de biossíntese. Outros intermediários de biossíntese de NAD e NADP são a nicotinamida mononucleotídio (NMN) quando a síntese se faz a partir da amida, ou o ácido nicotínico mononucleotídio quando o precursor é o ácido nicotínico. A niacina pode ser biossintetizada a partir do triptofano, sendo que a eficiência dessa conversão varia conforme a espécie animal. O gato praticamente não sintetiza. Os outros fatores que afetam a conversão incluem o nível de leucina, da proteína total e a piridoxina. A niacina e seus metabólitos são excretados na urina, principalmente em caso de ingestão de altas doses. 3-Funções A base bioquímica dos diversos efeitos da deficiência de niacina envolve uma série de reações metabólicas das quais participa a nicotinamida. Estas incluem cerca de 35 reações de oxidoredução das

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quais participa a NADH (nicotinamida adenina dinucleotídio) ou a NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídio fosfato) atuando como transportadores de dois elétrons. NADH transporta elétrons dos intermediários metábolicos para a cadeia respiratória, ao passo que NADH e NADPH servem como redutores num grande número de biossínteses. Consequentemente, a nicotinamida tem funções fisiológicas críticas na respiração mitocondrial e no metabolismo dos carboidratos, lípidios e aminoácidos. ÁCIDO PANTOTÊNICO 1 - As formas da vitamina O ácido pantotênico é o ácido pantóico ligado à β-alanina por uma função amida. Boa parte do ácido pantotênico nos tecidos está representada pelas suas formas coenzimáticas. Todas essas coenzimas possuem a β-mercaptoetilamina ligada como uma amida ao ácido pantotênico e têm um 4-fosfato. O 4-fosfato é ligado à 3`,5`adenosina difosfato por um pirofosfato na coenzima A. Na proteína carreadora de acilas e na acil CoA sintetase, o 4-fosfato é ligado a um resíduo de serina. A forma utilizada na suplementação de dietas animais é o pantotenato de cálcio. 2 –Absorção e metabolismo As formas coenzimáticas do ácido pantotênico são amplamente distribuídas nos alimentos. Essas formas seriam hidrolisadas no intestino. O soro sanguíneo possui predominantemente a forma livre do ácido pantotênico. As enzimas celulares convertem o ácido pantotênico em coenzimas. O excesso de pantotenato é excretado via urina. 3 –Funções da vitamina O ácido pantotênico é um componente da coenzima A, da acil CoA sintetase e da proteína carreadora de acilas. Consequentemente, a forma coenzima A da vitamina, que se liga a grupos acila ativos, é responsável por reações de condensação, trocas de grupos acila e transferência de grupos acila catalizadas pelas respectivas enzimas. A coenzima A está envolvida também na degradação dos ácidos graxos (através da formação de acil CoA). Os ácidos graxos são sintetizados com a participação da proteína carreadora de acilas. VITAMINA B6 (PIRIDOXINA)

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1 – As formas da vitamina A forma dietética predominante desta vitamina é geralmente a piridoxina (PN), que é a principal forma nos produtos de origem vegetal. O piridoxal (PL) e a piridoxamina são as principais formas encontradas nos tecidos animais. Todas as três formas são convertidas no organismo animal nas formas metabolicamente ativas, o piridoxal fosfato (PLP) e a piridoxaminafosfato (PMP). A forma sintética de piridoxina utilizada para suplementação nas dietas é geralmente o hidrocloreto de piridoxina (PN.HC1). 2 – Absorção e metabolismo A microflora ruminal sintetiza a piridoxina em quantidades normalmente suficientes para satisfazer as necessidades dos poligástricos. A síntese microbiana corre também no cólon dos monogástricos, sem que haja absorção em quantidade apreciável. A absorção dessa vitamina hidrosolúvel ocorre no intestino delgado por um processo passivo. Parece existir uma pequena estocagem orgânica de vitamina B6. Uma vez absorvida, a piridoxina é convertida nas suas formas metabolicamente ativas, o piridoxal fosfato (PLP) e a piridoxamina fosfato (PMP). Essa conversão requer a presença da flavina mononucleotídio (FMN), da flavina adenina dinucleotídio (FAD) e da nicotimamida adenina dinucleotídio (NAD). Consequentemente, uma deficiência de niacina ou de riboflavina, necessárias para síntese de NAD e FAD respectivamente, pode resultar em baixos níveis de formas ativas da piridoxina. O piridoxal fosfato atua com a quinureninase na síntese de niacina a partir do triptofano. 3 – Funções As formas metabolicamente ativas da vitamina B6 são as coenzimas pirodoxal fosfato (PLP) e piridoxamina fosfato (PMP). O PLP está envolvido na maioria das reações do metabolismo de aminoácidos inclusive a transaminação, descarboxilação, dissulfidrilação e desaminação não oxidativa. O PLP participa ainda como cofator de uma enzima da síntese de porfirinas, e da fosforilase do glicogênio (catabolismo do glicogênio). Outra função, não compreendida, está no metabolismo lipídico. O PLP é importante no metabolismo do ácido gama amino butírico no cérebro e na síntese da adrenalina e noradrenalina a partir da fenilalanina ou da tirosina. BIOTINA OU VITAMINA H

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1 – Absorção e metabolismo A biotina parece ser bem absorvida no intestino delgado, embora as formas ligadas a proteína contidas nos alimentos não sejam prontamente disponíveis para o animal. Há evidências de que a biotina não é bem retida pelo organismo. A sua excreção, bem como a da maioria das vitaminas hidrossolúveis está estreitamente relacionada com a ingestão. 2 – Funções A biotina participa de reações metabólicas de carboxilação, como coenzima das respectivas carboxilases. As mais importantes das enzimas de carboxilação dependentes da biotina são a piruvato carboxilase, a acetil CoA carboxilase e a propionil CoA carboxilase. A primeira catalisa a conversão do piruvato em oxalacetato. Esta reação é importante na gliconeogênese e na formação do glicerol. A propionil CoA carboxilase por sua vez permite a síntese de succinil CoA, processo fundamental na gliconeogênese (a partir do propionato) em ruminantes. A carboxilação da acetil CoA gera a malonil CoA, necessária para a síntese dos ácidos graxos de cadeia longa. A biotina serve também para a fixação do carbono nº 6 nas purinas, utilizadas na síntese de DNA e RNA. ÁCIDO FÓLICO 1 – Formas da vitamina O nome folacina é uma designação genérica de todos os compostos que possuem a atividade biológica do ácido fólico. O ácido pteroil-glutâmico foi a primeira forma de folato a ser isolada e sintetizada. Contudo, em quase todos os tecidos, as formas predominantes são os poliglutamatos. Essas formas provavelmente possuem até oito resíduos adicionais de ácido glutâmico ligados entre si e ao glutamato terminal do ácido fólico por ligações amida (poli-γ-amida). Os poliglutamatos reduzidos são as formas coenzimáticas ativas nos tecidos animais. O monoglutamato é a forma de suplementação nas rações. O organismo animal converte o monoglutamato absorvido em poliglutamatos. 2– Funções O anel de pteridina do ácido fólico é completamente oxidado e pode ser enzimaticamente reduzido a dihidro e tetrahidrofolato. As formas

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coenzimáticas da vitamina são poliglutamatos na forma de tetrahidrofolatos. Elas carregam os grupos ativos monocarbonados metil, formil, formimino, metileno e metenil. Esses grupos derivam do formiato ou do metabolismo da glicina, serina e histidina e são transportados pelos tetrahidrofolatos e utilizados na síntese de compostos como a metionina, os aneis de purina bem como na conversão da desoxiuridina monofosfato em desoxitimidina monofosfato. Conseqüentemente as coenzimas fólicas, o S-adenosil metionina e a vitamina B12 são responsáveis pela transferência de unidades monocarbonadas nas vias metabólicas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDRIGUETTO, J.M., PERLY, L., MINARDI, I. et al. Nutrição animal. 1.

As bases e os fundamentos da nutrição animal: Os alimentos. 4.ed. São Paulo: Nobel, 1990. p.135-172.

LUDWIGSHAFEN, N.A., BONN, G.B., ELMSHORN, D.D. et al. Las vitaminas en la nutrición animal. Bonn: AWT, 1985.

STRYER, L. Bioquímica. 4.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1000p. 1996. SWENSON, M.J. Dukes / Fisiologia dos animais domésticos. 10.ed.

Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1988. p.383-395. VITAMIN tolerance of animals. Washington: National Academy of Sciences, 1987. 96p.

MINERAIS INTRODUÇÃO

Os alimentos e a água contêm praticamente todos os elementos minerais conhecidos, nutricionalmente desejáveis ou não, sob várias formas químicas, ou seja, em estado livre ou sob a forma de compostos orgânicos e inorgânicos, e em proporções muito variáveis. “A alimentação mineral adquire uma maior importância à medida que submetemos os animais a uma maior pressão de produção. A evolução das características genéticas, os sistemas cada vez intensivos de exploração e a utilização de rações cada vez mais complexas, tornam necessário um maior conhecimento das necessidades nutricionais pelos animais para se obter uma produção ótima”

Não existe qualquer classificação dos elementos minerais que possibilite uma explicação convincente do fato de que alguns são essenciais à vida e outros não.

De acordo com Lloyd et al. (1978), um elemento inorgânico (mineral) é considerado essencial quando atende os seguintes critérios:

- estar presente em concentrações aproximadamente

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constantes nos tecidos sadios de todos os animais, com pequenas variações entre espécies;

- deficiências em dietas adequadas em outros nutrientes resultam em aparecimento de anormalidades estrut0urais e/ou fisiológicas reproduzíveis;

- a adição do elemento à dieta deficiente evita ou recupera a anormalidade surgida;

- as anormalidades induzidas por deficiências minerais devem ser acompanhadas por alterações bioquímicas específicas, que são prevenidas ou revertidas ao estado normal, quando fornecemos o(s) mineral(is) no(s) nível(is) adequado(s).

“Pelo menos 13 elementos inorgânicos são considerados essenciais, sendo estes: cálcio (Ca), fósforo (P), potássio (K), sódio (Na), Cloro (Cl), magnésio (Mg), enxofre (S), zinco (Zn), ferro (Fe), manganês (Mn), cobre (Cu), iodo (I), selênio (Se). Além destes, outros elementos como o vanádio (V), cromo (Cr), níquel (Ni), estanho (Sn), molibdênio (Mo), silício (Si), flúor (F), arsênico (Ar), chumbo (Pb) e cobalto (Co) estão sendo investigados para avaliar se são essenciais ou não, devido ao fato de suas necessidades estarem cobertas pelas matérias primas da ração, por ser muito pequeno seu requerimento”. “Os minerais têm três funções básicas no organismo: 1. Estrutural: - Formação do esqueleto;

- Como componente de proteínas e lipídios; - Integridade da parede celular, mantendo a pressão

osmótica 2. Regulação dos Processos Orgânicos:

- Cálcio intervém na coagulação sangüínea e contração muscular; - Vanádio regula a síntese do colesterol e fosfolipídios; - Ferro e cobre intervêm na síntese da hemoglobina, etc.

3. Regulação do Metabolismo Energético: - Intervém como cofatores que ajudarão na liberação da energia

a partir dos alimentos na sua transformação em outros metabólitos;

- O Ca, P, Mg, Mn e V intervêm na síntese e quebra dos enlaces de alta energia do ATP.

Os elementos minerais essenciais são classificados em dois grupos,

macrominerais e microminerais, de acordo com as quantidades relativas que se exija na dieta.

De um modo geral, os minerais possuem duas funções básicas no organismo:

- função estrutural - como constituintes de ossos e dentes; - função reguladora dos processos orgânicos - como a

regulação do pH e equilíbrio ácido-base, manutenção da pressão osmótica, tônus muscular, impulso nervoso, atividades enzimáticas e hormonal, etc.

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“Esta divisão se realiza segundo seus requerimentos totais, não quanto à importância. Por exemplo: o Ca (macromineral) é necessário para a osteogênese, mas sem o Co (micromineral) o crescimento se paralisa como se houvesse uma deficiência total em Ca.

Na prática, não basta apenas realizar um aporte de minerais sem considerar os distintos fatores que vão influenciar sua absorção e, portanto, utilização no organismo.

Existem diversas circunstâncias que vão influir, a nível intestinal, na eficiência com a qual um mineral é absorvido:

1 - Interações entre minerais:

a) Formação de precipitados insolúveis quando dois ou mais cátions competem pelo mesmo ânion. Este é o caso do ácido fítico, pois quando um sal solúvel é ionizado no intestino, o cátion pode ser seqüestrado por ele, formando fitatos, que são sais estáveis e insolúveis, o que os torna não absorvíveis. Esta reação ocorre sobretudo com Ca, Zn e Fe.

Por outro lado, pode ocorrer que quando a molécula ligante não esteja

presente em excesso, a suplementação de um elemento pode aumentar a disponibilidade de outro ao reduzir-se suas possibilidades para formar complexos (p.ex., quando se adiciona Cu à dieta a concentrações relativamente altas como estimulante de crescimento, aumentando-se a disponibilidade de elementos traços como o Zn, diminuindo a incidência de paraqueratose).

Também podemos citar o exemplo dos fitatos (hexafosfato de myo inositol) que ao ser analisado no laboratório é considerado como Ptotal, mas os monogástricos não são capazes de romper esta molécula por não existir suficiente fitase no intestino, tornando o P não assimilável.

Estes fenômenos de precipitação podem ocorrer também com fosfatos e oxalatos.

b) Competição entre cátions pela mesma proteína de transporte, para

passar a parede intestinal. Um exemplo deste fenômeno ocorre entre o Fe e Cu, que são antagonistas, competindo pela transferrina (o Cu tem preferência de união, o que pode diminuir a absorção de Fe).

c) Os processos enzimáticos essenciais podem ser bloqueados pela troca de um cofator metálico por um metal inativo. Um exemplo é o que ocorre com uma das enzimas essenciais à síntese de porfirina (fração da hemoglobina) que é ativada pelo Zn mas inibida pelo chumbo (Pb).

d) Quando um metal que forma parte de uma metaloenzima é substituído por outro, a atividade enzimática pode bloquear, acelerar ou não variar. É o caso da carboxipeptidase (uma metaloenzima de Zn). Quando Zn é substituído pelo Co há uma diminuição de atividade enzimática.

e) Quando há um aporte excessivo de um metal, não somente há uma

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menor absorção intestinal sendo que também há uma reexcreção no lúmen intestinal do excesso de metal, o que pode acarretar excreção de outros metais durante o processo.

f) Mesmo que tenhamos considerado estas interações de forma isolada, geralmente se produzem simultânea ou consecutivamente mais de um processo.

2 – Interações Vitamina-Minerais: as vitaminas também podem interferir na absorção intestinal de minerais. Tal como o caso do aumento na absorção de Fe causado pela vitamina C, ou a necessidade de vitamina D para absorção do Ca através do intestino. Isto se complica mais se considerarmos as interações entre vitaminas (p. ex., um excesso de niacina pode deprimir a vitamina D e interferir, portanto, na assimilação e uso do Ca). 3 – Interações entre Minerais e Gorduras: estas interações podem influir na biodisponibilidade deste mineral no organismo. Um exemplo é a interrelação existente entre os microminerais e os ácidos graxos, formando sabões insolúveis no trato digestivo. Além disso, há interações entre a síntese de ácidos graxos essenciais e minerais. 4 – Interações Fibra-Minerais: diversos estudos têm demonstrado que a presença de fibra não digestível interfere e diminui a absorção de grande parte dos minerais. Estes estudos têm se concentrado sobretudo na diminuição da absorção de Ca, P, Mg e Zn. 5 – Interferência pH-Minerais: o pH intestinal tem grande influência sobre a absorção mineral já que, em geral, pHs alcalinos diminuem a absorção (exceto dos metais alcalinos) e os cátions tendem a formar precipitados insolúveis quando o pH é elevado. 6 – Estimação das Necessidades: a meta da investigação dos microminerais relativa à fisiologia da nutrição é principalmente estabelecer dados de necessidade para os elementos individuais. Pelo fato da utilização de um elemento estar influenciada por um grande número de fatores, é útil traçar uma distinção básica entre necessidade líquida e bruta. A necessidade líquida resulta das perdas do corpo, principalmente com as fezes e urina, mas também com a transpiração cutânea e a partir dos produtos elaborados. A necessidade bruta inclui as quantidades dos elementos-traços os quais, tendo em conta o fator utilização, se deve ingerir com a dieta para cobrir a necessidade líquida. Há basicamente três métodos para medir a utilização dos microminerais: os estudos de balanço, a relação dose-resposta e o método fatorial. a) Estudos de balanço: neste estudo, o consumo do elemento-traço se

compara com a excreção. Por razões práticas, se consideram somente a excreção por fezes e urina, enquanto por razões técnicas, as perdas através da transpiração, pele e pêlos são ignoradas. Isto é considerado para o animal adulto que não esteja em crescimento, gestação ou lactação. Para o organismo adulto, a única conclusão

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que se pode traçar é que se o balanço é negativo (excreção > ingestão), as necessidades não são cobertas. Para o organismo em crescimento ou reprodução, a necessidade não se cobre se o balanço é zero ou negativo.

b) Relação dose-resposta: quando a resposta de um critério adequado se investiga como função da dose, que pode variar de subótima a subtóxica.

Tais relações se podem avaliar metodologicamente por análises de regressão. Na figura acima podemos ver que a administração é ótima quando as diferenças marginais caem abaixo de um valor definido ou voltam a zero. Os parâmetros selecionados como critério de resposta seriam específicos para um elemento e indicam sensivelmente as mudanças mais estreitas no status de administração. A necessidade líquida de um mineral obtida mediante estudos dose-resposta pode mudar em função da velocidade de crescimento. Isto significa que os requerimentos precisam ser deduzidos para cada tipo de crescimento e intensidade. c) Derivação fatorial das necessidades no método fatorial para derivar

necessidades (Kirchgessner et al., 1974 e Weigang & Kirchgessner, 1977/78) a necessidade líquida de manutenção (Nm) e de crescimento (Nc) se determinam: N=Nm + NC.

A necessidade líquida para manutenção inclui perdas inevitáveis, as

quais são as qualidades liberadas por excreção e não reutilização mais as quantidades perdidas na descamação celular, perdas de pêlo e sudoração.

A necessidade líquida para o crescimento, se determina pelo tipo e intensidade do mesmo, através da retenção do mineral receptivo nos tecidos do animal. Este tipo de determinação, tem naturalmente suas limitações, com respeito ao uso para humanos. Com a finalidade de derivar a necessidade bruta da necessidade líquida, se deve considerar a utilização.

MACROMINERAIS

I - CÁLCIO 1 – Distribuição Tissular O cálcio não ocorre livremente na natureza, mas os seus compostos são extensamente distribuídos, sendo o cátion mais abundante no corpo animal. Aproximadamente 99% do cálcio armazenado no corpo do animal está no esqueleto como constituinte dos ossos e dos dentes. Se apresenta em uma proporção aproximada de 2:1 com o fósforo inorgânico dos ossos. No sangue, o cálcio encontra-se principalmente no plasma em três estágios:

- íon livre (60%)

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- ligado a proteína (35%) - misturado com ácidos orgânicos como ácido cítrico ou ácidos

inorgânicos como o fosfato (5%) - É necessário para a contração muscular e a coagulação

sangüínea - É um moderador da excitabilidade neuromuscular que está

relacionada ao quociente das concentrações sangüíneas dos

íons, (Ca+2()K

+(+Mg+2 )

2 – Metabolismo

Os fatores primários que influenciam o metabolismo do cálcio são o fósforo, a vitamina D, sistemas hormonais e a idade do animal. No animal em crescimento, ocorre uma retenção líquida de cálcio no organismo. A quantidade que se armazena nos ossos e nos outros tecidos excede a quantidade que se perde nas fezes, urinas e suor. Nos adultos que não se encontram no período de gestação, lactação e postura, a quantidade de cálcio ingerido iguala a quantidade que se perde; se são preenchidas as necessidades metabólicas. 2.1 – Absorção O cálcio da dieta é absorvido principalmente no duodeno e jejuno da maioria dos animais monogástricos. A absorção se efetua tanto por transporte ativo (gasto de energia) como por transporte passivo (difusão). Fatores que interferem na absorção e na necessidade de cálcio A) Estado fisiológico do animal – A absorção de cálcio é maior em

animais com alta necessidade de cálcio; tais como animais em crescimento e fêmeas gestantes. Em frangas, a absorção de cálcio aumenta bruscamente entre o 10º e 14º dia antes do início da postura devido a mudanças hormonais.

B) PH a nível intestinal – os cátions tendem a formar precipitados insolúveis quando o pH é elevado, em função da atividade da bilis na luz intestinal.

C) Vitamina D – O cálcio atravessa a parede de natureza mucosa da célula duodenal, mas não consegue passar pela parede de natureza serosa. A absorção completa do cálcio é um procedimento ativo que se encontra sob o controle da proteína fixadora de cálcio (CaBP), a qual é dependente da vitamina D. Antes da vitamina D atuar na absorção do cálcio, há necessidade

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da ativação da mesma através de duas hidroxilações. No fígado, o colecalciferol (vit. D3) sofre uma hidroxilação no carbono 25, formando 25-hidroxi-colecalciferol (25OH-D3); em seguida, no rim, sofre nova hidroxilação no carbono 1, formando 1,25-dihidroxi-colecalciferol (1,25-(OH)2-D3) que é a forma ativa da vitamina D (figura 1). As enzimas responsáveis pelas hidroxilações são colecalciferol-25hidroxilase e 25-OH-D3-1α-hidroxilase, respectivamente. Existem outros metabólitos da forma ativa da vit. D, sendo o mais estudado o 24,25-(OH)2-D3, proveniente da hidroxilação do 25-OH-D3 pela enzima 25-OH-D3-24-hidroxilase. Existe algumas evidëncias que este metabólito é necessário para uma eclodibilidade normal dos ovos. Este mesmo sistema enzimático pode promover uma hidroxilação no carbono 24 da forma 1,25-(OH)2-D3 resultando no 1,24,25(OH)3-D3, o qual apresenta apenas 60% da atividade da 1,25-(OH)2-D3.

D) Gordura dietética – Altos níveis de gordura dietética, sobretudo

saturada, aumenta a formação de sabões insolúveis de ácidos graxos com cálcio.

E) Disponibilidade biológica nos alimentos – A disponibilidade biológica ou bidisponibilidade refere-se aquela porção do cálcio (e de outros nutrientes) que é efetivamente utilizada pelo animal, sendo expressa em porcentagem do total contido no alimento. Há grande variação da biodisponibilidade do cálcio dos alimentos, dependendo, principalmente, da combinação química ou da associação física com outros componentes, formando, em geral, quelatos de baixa solubilidade ou baixa digestibilidade. Podemos citar como exemplo os fitatos, fosfatos e oxalatos. O ácido fítico, presente nos alimentos vegetais, é um ester ácido do ácido hexafosfórico com o inositol (figura 2), ocorrendo sob a forma de sais. O Ca+2, Mg+2 e Zn+2 podem ligar-se muito fortemente nos grupos fosfatos do ácido fítico formando fitatos. Os fitatos caracterizam-se como sais estáveis e insolúveis. O ácido fítico presente no trigo, cevada e aveia é mais ativo que o do milho, sorgo e sementes oleaginosas.

F) Lactose, fósforo e magnésio – Ao contrário do fósforo e do magnésio, a lactose facilita a formação de um complexo lactose – cálcio que favorece a absorção de cálcio por fenômeno de

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interação. G) Fibra de baixa digestibilidade – A presença de fibra não digestível

interfere e diminui a absorção de grande parte dos minerais, sobretudo na absorção de cálcio, magnésio e zinco. A fibra poderia formar uma matriz em torno dos nutrientes, dificultando assim, a absorção dos mesmos.

H) Natureza do cálcio dietético – As fontes inorgânicas (p. ex. carbonato de cálcio) são em geral melhor absorvidos que as fontes vegetais.

2.2 – Mecanismo homeostático A concentração relativamente constante do cálcio no plasma é obtida mediante controle endocrinológicos complexos. Quando observa-se uma hipocalcemia temos uma produção do hormônio da glândula paratireoide, o paratormônio (PTH), e um aumento na atividade da enzima 1αhidroxilase a nível de rim, intensificando, deste modo, a síntese de 1,25-(OH)2-D3. Acredita-se que o PTH além de mobilizar o cálcio dos ossos e aumentar a reabsorção renal de cálcio, estimula o sistema renal da 1αhidroxilase. A forma ativa da vit. D (1,25-(OH)2-D3) além de promover o aumento na absorção de cálcio a nível intestinal, aparece ligada à receptores na glândula paratireóide que estimulam a liberação do PTH. Todos estes mecanismos e interações visam elevar o nível de cálcio até atingir o padrão normal (normocalcemia). O aumento da concentração plasmática de cálcio acima dos valores normais (hipercalcemia), ativa a glândula tireóide a liberar calcitonina (CT)ç hormônio produzido pelas células “C” ou parafoliculares da glândula. A CT diminui o nível plasmático de cálcio inibindo a atividade do PTH sobre os ossos, ou seja, inibindo a mobilização de cálcio dos ossos. Quando o organismo apresenta normocalcemia ou hipercalcemia observa-se uma diminuição na atividade da 1α-hidroxilase e um aumento na atividade da 24hidroxilase. O resultado destas alterações é o aumento da 24,25-(OH)2-D3 e a diminuição da 1,25-(OH)2-D3 circulantes na corrente sangüínea. A dinâmica do mecanismo homeostático do cálcio pode ser assim resumido: • Decresce o nível plasmático de Ca → aumenta secreção de PTH→

aumenta reabsorção de Ca ósseo; ao mesmo tempo, → aumenta a síntese de 1,25-(OH)2-D3 → aumenta síntese de CaBP → aumenta a absorção intestinal de Ca → normalizase o nível plasmático de Ca.

• Eleva-se o nível plasmático de Ca → aumenta a secreção de CT → cessa a reabsorção óssea → normaliza-se o nível de Ca no plasma.

2.3 – Ossificação A ossificação do esqueleto requer que os produtos dos íons cálcio (Ca+2) e fósforo (PO4 ) se encontre no líquido que rodeia a matriz óssea e excedam o nível crítico mínimo. Estes produtos estão presentes no

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tecido ósseo de ossos e dentes sob a forma de hidroxiapatita de fórmula geral Ca10 (PO4)6 (OH)2. A substância interticial do tecido ósseo é formada por um sistema bifásico, no qual a fase mineral encontra-se envolvida pela matriz orgânica. A fase mineral consiste principalmente de íons cálcio, fosfato e hidroxila, além do íon carbonato, dispostos sob a forma de cristais. Podem existir outros íons em menor quantidade depositados na matriz orgânica, tais como, flúor, ferro, magnésio, manganês e alumínio. A estrutura da hidroxiapatita pode sofrer modificações em decorrência de substituições atômicas. Apesar de ligeiras substituições, a relação Ca:P tende a se manter aproximadamente no limite de 2:1. 2.4 – Excreção As três principais vias de excreção são as fezes, a urina e o suor (figura 3). A excreção fecal inclui a fração que não se absorve e a fração endógena, originária principalmente das secreções da mucosa intestinal, 20 a 30% do cálcio fecal total. Na maioria das espécies, a excreção urinária é geralmente menor que a excreção fecal. Aproximadamente a metade do cálcio plasmático, principalmente o cálcio iônico, se filtra no rim em condições normais, entretanto, mais de 99% é absorvido. A perda de cálcio pelo suor é pouco significativa, com exceção no homem e no cavalo, nos quais a sudoração é abundante.

3 - Funções As principais funções do cálcio são:

- Formação dos ossos, dentes e casca do ovo; - Manutenção do equilíbrio ácido-base; - Participação no sistema de coagulação do sangue; - Controle da excitabilidade dos nervos e músculos.

4 - Deficiência

Uma carência em Ca acarreta o raquitismo no animal jovem e a osteomalácia no adulto (a matriz do osso é normal mas a mineralização é insuficiente); diminuição da produção de leite e ovos e aumento da incidência de ovos quebrados. A dieta rica em fósforo provoca a diminuição da absorção de cálcio e consequentemente, o quadro de focinho torcido em suínos. Estas afecções são raras na atualidade: não se deve confundir com a osteoporose que se caracteriza por um suporte ósseo insuficiente e cuja origem não está necessariamente relacionada com a nutrição mineral (carência em proteínas).

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5 - Excesso Ingestão de quantidades de cálcio acima das necessidades metabólicas pode produzir:

- Calcificação dos tecidos moles; - Interferência na absorção e utilização de outros minerais,

como Mg, Mn, Fe, Cu e I; - Paraqueratose em suínos resultante de uma dieta rica em

cálcio, o que dificulta a absorção de zinco. O problema pode ser corrigido com a suplementação de cobre. O aumento da concentração de cobre na dieta incrementa a disponibilidade de zinco, diminuindo a incidência de paraqueratose;

- Urolitíase em frangas com mais de 18 semanas de idade; - Problemas de patas em frangos, principalmente quando se

usam níveis baixos de fósforo.

6 - Fontes e Exigência Nutricional A maioria das matérias primas vegetais utilizadas na fabricação

de rações aportam baixos níveis de cálcio, e muitas vezes, mesmo apresentando níveis consideráveis de cálcio, estes não são considerados disponíveis, como no caso da farinha de soja, que possui 1,3% de cálcio, mas somente 0,3% é disponível.

Por isso, as necessidades de cálcio em animais monogástricos, devem ser cobertas com a suplementação de cálcio a fim de corrigir as deficiências deste mineral nas matérias primas de origem vegetal.

As fontes de cálcio mais utilizadas para a suplementação das dietas são: calcário, farinha de ostra, fosfato bicálcico, farinha de carne e ossos.

A exigência nutricional estimada em cálcio disponível, para os diferentes estágios fisiológicos dos suínos e aves, podem ser obtidas nas tabelas brasileiras publicadas pela Universidade Federal de Viçosa e para as demais espécies monogástricas nas tabelas do INRA, NRC e IRC. II - FÓSFORO O metabolismo do fósforo e do cálcio estão intimamente relacionados. Ambos formam matriz inorgânica do esqueleto, e a absorção de cada um deles está ligada à quantidade do outro presente na ração. 1 - Distribuição Tissular Cerca de 80% do fósforo se encontra no esqueleto como parte do cristal de hidroxiapatita, e os 20% restantes nos tecidos moles e líquidos corporais, se encontram em sua maioria, sob a forma inorgânica. No soro sangüíneo, o fósforo se encontra sob a forma inorgânica e orgânica, sendo a última, um constituinte dos lipídeos. Aproximadamente

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10% do fósforo inorgânico e encontra ligado às proteínas séricas e dele, 50 a 60% apresenta-se ionizado. O fósforo nos diversos tecidos do organismo apresenta-se sempre em estado dinâmico, em constante intercâmbio entre os variados órgãos. Ao contrário do cálcio, que para manter a homeostase sangüínea é mobilizado dos ossos e reabsorvido nos rins, o nível de fósforo no plasma varia com a ingestão. Por isso, a deficiência de fósforo se nota mais rapidamente que a deficiência de cálcio. 2 - Metabolismo O metabolismo do fósforo se pode estudar em termos de metabolismo ósseo, metabolismo de fosfolipídeos e de compostos de alta energia de fosfatos tais como ATP, ADP, AMP e fosfato de creatina. 2.1 - Absorção A absorção do fósforo no tubo gastrointestinal se realiza através do transporte ativo e difusão passiva. O cálcio e absorve principalmente na primeira metade do intestino delgado, enquanto a absorção de fósforo continua até a altura do íleo. Consequentemente, há de se considerar, que a relação cálcio/fósforo, varia segundo os diferentes sítios de absorção. Fatores que afetam a absorção e a utilização de fósforo A) Fonte de fósforo - A maior parte do fósforo contido nos vegetais

encontra-se combinada com fitatos ou com inositol; o ácido fítico contém seis moléculas de fósforo para cada molécula de inositol (figura 2). A capacidade dos animais em utilizar o fósforo fítico depende da espécie, sendo os mais eficientes os bovinos e outros ruminantes, seguidos pelos não ruminantes, na seguinte ordem: eqüinos, suínos e aves. Esta capacidade decorre da presença de fitase dos próprios alimentos ou dos microrganismos do trato gastrointestinal. Desta maneira, as necessidades dos animais monogástricos se expressam em fósforo disponível e não em fósforo total, como em ruminantes.

B) Relação cálcio/fósforo - A absorção de fósforo se relaciona diretamente com a concentração dietética do cálcio. O excesso de fósforo em relação ao cálcio, diminui a absorção de ambos e a hipercalcemia diminui a reabsorção de fósforo no túbulo proximal do rim. Ambos os casos decorrem da formação de cristais de fosfato de cálcio insolúveis ou de baixa permeabilidade. Entretanto, na hipocalcemia observase o efeito fosfatúrico do PTH a nível do rim, ou seja, inibe a reabsorção renal de fosfato.

C) Vitamina D - A vitamina D auxilia a absorção intestinal de fósforo, regula sua homeostase e a mineralização óssea. Níveis muito baixos desta vitamina resultam em irritabilidade muscular, tetania e mineralização óssea imperfeita.

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D) Idade dos animais - Os animais adultos utilizam mais eficientemente o fósforo de origem vegetal do que os jovens.

E) Acidose metabólica - No quadro de acidose metabólica (causada por cetose; diabetes millitus em que há produção de ácidos β-hidroxibutírico e acetoacético; acidose renal na qual ocorre falha na reabsorção de bicarbonato e este perde-se na urina; diarréia, na qual o suco pancreático, que contém bicarbonato, não é reabsorvido e perde-se; etc) a concentração de bicarbonato (HCO-

3) diminui. Isso requer ação corretiva renal, ou seja, excreção de H+ e restauração da concentração de bicarbonato no plasma (figura 4). A secreção de H+

na urina resulta na acidez da mesma, porém a quantidade de ácido que pode ser eliminada sob a forma de íons hidrogênio livres é limitada. A urina pode ser acidificada apenas até um pH em torno de 4,5. Isso significa que a maioria dos H+ excretados deve estar ligada por bases, dentre as quais as mais importantes são HPO4 e amônia, formando H2PO4

- e

amônio, resepectivamente. Os cátions que ficam em quilíbrio elétrico com HPO4 no filtrado glomerular (a maioria dos íons sódio) é substituída pelos H+ secretados e, assim, retorna para o sangue. Consequentemente, a relação Na:Cl no líquido tubular diminui, e a necessidade de fósforo aumenta em função da maior perda na urina na forma de H2PO4

-. F) Ferro, alumínio e magnésio - Altas ingestões de Fe, Al e Mg interfere

na absorção do fósforo devido a formação de fosfatos insolúveis. 2.2 - Mecanismo Homeostático A homeostase sangüínea do fósforo é mais complexa do que a do cálcio. O fósforo se encontra em equilíbrio não somente com o fósforo ósseo, mas também e expressivamente, com vários compostos do fósforo orgânico. A excreção renal do fósforo está suficientemente controlada pela secreção do hormônio da paratireóide e pelo metabólito mais ativo da vitamina D (1,25-(OH)2-D3). 2.3 - Excreção O fósforo, igualmente ao cálcio, é secretado (fósforo fecal endógeno) e excretado via luz intestinal. Entretanto, esta perda não representa uma proporção tão significativa como a excreção fecal de cálcio. A maior parte da excreção de fósforo se faz pelos rins e este parece ser o principal regulador da concentração sangüínea de fósforo. O hormônio paratireoideo e o 1,25-(OH)2-D3 são os protagonistas desse mecanismo de excreção. Quando a absorção intestinal de fósforo é baixa, o fósforo urinário descende a um nível mínimo e sua absorção nos túbulos renais chega a 99%. Por outro lado, a excreção total pode aumentar consideravelmente, quando o consumo de cálcio é proporcionalmente elevado, e a excreção

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total de cálcio (urina e fezes) aumenta ante a deficiência relativa de fósforo. Este processo preserva a ossificação normal dos ossos que exige a relação cálcio/fósforo = 2:1. 3 - Funções Através das formas orgânica e inorgânica, o fósforo participa no metabolismo animal com as seguintes funções:

- componente estrutural dos ossos, dentes e casca de ovo; - componente de fosfolipídeos com papel importante no

transporte de gordura e permeabilidade da membrana celular. Como tal, o fósforo se encontra presente praticamente em todas as células;

- intervém no equilíbrio ácido-base, atuando como tampão de fluidos intracelular;

- componente essencial de certas moléculas intimamente relacionadas com: . metabolismo energético - fosfatocreatina, adenosina monofosfato (AMP), adenosina difosfato (ADP) e adenosina trifosfato (ATP); . síntese protéica - ácido desoxirribonucleico (ADN) e ácido ribonucleico (ARN); . sistema enzimático - carboxilas e flavoproteínas.

4 - Deficiência O sinal mais comum da deficiência de fósforo nos animais é o

raquitismo, acompanhado com freqüência de uma alteração do apetite, o qual leva o animal a mastigar madeira, tijolos e etc. Esta perversão do apetite deonimina-se popularmente de pica.

À medida que a deficiência progride e o apetite diminui, o crescimento do animal e a produção ficam comprometidos.

Em aves, os animais deficientes podem morrer, especialmente em situações de estresse por excesso de calor.

As porcas podem apresentar problemas de fertilidade com estros silenciosos e dificuldade no parto.

A relação cálcio/fósforo é muito importante, sobretudo em monogástricos. Quando a relação é demasiadamente alta, observa-se o aumento da incidência de problemas de patas em aves e aprumo em suínos.

5 - Excesso Desde o ponto de vista prático, o excesso de fósforo é

antieconômico devido ao alto custo das matérias primas, fontes deste elemento.

Dietas ricas em fosfato que mantêm a relação Ca:P acima de 1:2,

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interfere na absorção de cálcio e diminui a concentração de cálcio plasmático. O organismo a fim de manter o nível normal de cálcio plasmático induz o hiperparatireoidismo secundário nutricional, que se manifesta em conseqüência da reabsorção óssea excessiva. A desmineralização óssea produz osteodisrrofia fibrosa (substituição do tecido ósseo por tecido conjuntivo) nos animais, independentemente da faixa etária. Dependendo do grau de gravidade da distrofia óssea, o animal pode apresentar manqueira e fratura espontânea de ossos longos.

O fósforo quando ministrado em quantidade acima das necessidades, apresenta efeito laxante. A diarréia é acompanhada da perda fecal de fósforo e outros nutrientes, o que debilita muito os animais principalmente os mais jovens.

O excesso de fósforo também interfere na absorção de cálcio, magnésio e outros minerais.

Os suínos em crescimento que padecem de uma absorção óssea severa produzida pelo consumo de dieta pobre em cálcio e rica em fósforo, se sufocam devido o ablandamento das costelas, até o ponto que se inibem os movimentos respiratórios.

Em aves, tanto a deficiência como o excesso de fósforo, pode provocar problema de anormalidades esqueléticas e redução na produção e na qualidade da casca do ovo.

6 - Fonte e Exigência Nutricional O fósforo pode ser de origem orgânica ou inorgânica. Na

formulação de rações, considera-se fósforo o componente mineral de maior custo. Somente 20 a 45% do total de fósforo presente nos vegetais é assimilável pelos animais monogástricos. A porcentagem pode aumentar para 50% se a ração for destinada a animais adultos.

Quando a disponibilidade biológica do fósforo é elevada, pode se diminuir o seu conteúdo do alimento. Nas matérias primas de origem animal, a utilização de fósforo pelo animal aumenta de 90 a 100%.

A dieta complementa-se com fosfato bicálcico, fosfato monocálcico e outros fosfatos utilizados como fonte de fósforo. No Brasil, existe grande potencial de rochas fosfóricas, aproximadamente 2,9 bilhões de toneladas, que tem promovido um crescente interesse como fonte alternativa de fósforo em rações de suínos e aves.

As exigências de fósforo nos vários estágios de desenvolvimento podem ser obtidos nas mesmas fontes citadas para o cálcio.

7 - Métodos para Melhorar a Utilização do Fósforo Fítico: Pode-se aumenta-la mediante fitases de fungos e bactérias, como

no caso de Aspegillus, melhorando-se desta forma a utilização do Pfítico (Nelson et al., 1978). A melhora na utilização do Pfítico em grãos úmidos pode ser devida a uma menor proporção do mesmo no grão imaturo, ativação de fitases naturais em grãos úmidos ou fitases de origem microbiana produzidas por fermentação.

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Ao contrário do que acontece com o Pfítico, a maioria das fontes de Pinorgânico, tem uma concentração elevada de Passimilável. Os fosfatos solúveis em água (monocálcio, tripolifosfato sódicos) são muito boas fontes de P, mas seu preço limita o emprego nas rações.

A solubilidade em água dos fosfatos não é uma condição necessária para a assimilação do fósforo. Existem fosfatos completamente insolúveis que podem ser muito assimiláveis. Pelo contrário, é indispensável que o P seja extraído e posto em meio ácido, ou seja, em condições similares às do tubo digestivo.

8 - Relação Cálcio - Fósforo: em leitões e animais em engorda,

uma relação Ca:P acima de 1,3:1 na dieta, acarretou depressão do crescimento e do desenvolvimento ósseo, enquanto que ao fornecer uma concentração alta de Ca, não se apresentaram efeitos adversos mesmo chegando-se a uma relação 2,0:1.

No que diz respeito à relação Ca:P, pode haver influência do fato que os dois minerais não são absorvidos no mesmo sítio do trato gastrointestinal. O Ca se absorve principalmente na primeira metade do intestino delgado enquanto a absorção do P continua até a altura do íleo. Devido a esta particularidade, a relação Ca:P, a nível de absorção, pode não ser a mesma que a nível de alimento. Também influi a velocidade de absorção relativa do Ca e P, dependendo esta, da solubilidade dos sais de Ca e P no intestino. Mesmo assim, o coeficiente de utilização digestiva real (CUDr) diminui com a idade para ambos. III - MAGNÉSIO 1 - Distribuição tissular O magnésio se distribui amplamente em todo o organismo e depois do cálcio e fósforo, se encontra no corpo em quantidades maiores que qualquer outro mineral. Os ossos contêm 0,8% de Mg, correspondendo a cerca de 60 a 70% do magnésio presente no organismo. Os 30 a 40% restantes estão distribuídos pelos tecidos moles e fluidos corporais. Nos tecidos moles, se encontra em maior concentração no fígado e músculos esqueléticos. No sangue, está distribuído aproximadamente em torno de 75% nas células vermelhas e 25% no soro. 2 - Metabolismo O metabolismo do magnésio é complexo e variado, e está muito relacionado com o metabolismo do cálcio e fósforo. 2.1 - Absorção A absorção do magnésio no aparelho digestivo, se realiza principalmente no íleo de forma passiva e sem relação alguma com a vitamina D.

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2.2 - Mecanismo Homeostático Não se conhece claramente o controle homeostático do magnésio no sangue e nos tecidos. Aparentemente, este controle é feito pelo mecanismo de excreção. Aproximadamente 95% do magnésio nos rins é reabsorvido, o restante é eliminado através da excreção urinária. A fração fecal endógena é excretada principalmente na porção proximal do intestino delgado, tal como o cálcio. 3 - Funções As funções de maior expressão do magnésio são:

- constituinte do osso, dente e casca do ovo; - ativação de processos enzimáticos nos quais intervém o ATP

No fluido intracelular que contém altas concentrações de Mg+ o

ATP e o ADP existem principalmente como complexos MgATP-2 e MgADP-. Em muitas reações enzimáticas nos quais o ATP participa como doador de fosfato, sua forma ativa realmente é o complexo MgATP-2

(figura 5). Assim, o magnésio ao formar complexos com o ATP, participa de

diversas funções: contração muscular, impulso nervoso, síntese de proteína, lípides, ácidos nucléicos e coenzimas, e etc.

É provável também que haja um efeito do Mg sobre o músculo uterino, favorecendo o parto.

4 - Deficiência - Diminuição da produtividade - Disfunção muscular - Excitabilidade nervosa e aumento da mortalidade - Calcificação dos tecidos moles - Vasodilatação periférica - Extremidades débeis e retorcidas, hiperritabilidade, espasmos

musculares, tetania e morte pode ocorrer em suínos quando a relação Ca:P é maior que 1:2.

5 - Excesso O excesso de magnésio, provoca uma ação tranquilizante ou

efeito depressor sobre o sistema nervoso central. Isto se deve a diminuição da liberação do acetil colina na união neuromuscular e nos gânglios simpáticos.

Outros efeitos consideráveis são: - diminuição da palatabilidade; - efeito laxante com produção de fezes aquosas em aves; - aumento de ovos com casca quebrada; - Um ligeiro excesso reduziria os intercâmbios ósseos.

6 - Fontes e Exigência Nutricional

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As fontes inorgânicas são melhor absorvidas que as fontes vegetais. A maioria das forragens e outras matérias primas utilizadas na

formulação de rações, são ricas em magnésio. Raramente é necessária a suplementação deste mineral.

As fontes protéicas, tanto a animal como a vegetal e os cereais são ricos em magnésio.

Para o aporte extra de magnésio se utilizam fontes inorgânicas, tais como, o óxido e o sulfato de magnésio.

As exigências nutricionais do magnésio para os diferentes estágios fisiológicos das espécies monogástricas podem ser obtidas nas tabelas do NRC, do ARC e do INRA.

IV - POTÁSSIO, SÓDIO E CLORO O potássio, sódio e cloro são estudados juntos por serem

eletrólitos muito importantes na manutenção da pressão osmótica dos líquidos extracelular e intracelular e na manutenção do balanço ácido-básico.

1 - Distribuição Tissular Aproximadamente 90% do potássio corporal é intracelular e se

intercambia facilmente com o líquido extracelular. Por outro lado, o sódio se encontra principalmente no líquido

extracelular, com menos de 10% no interior da célula. Aproximadamente metade do sódio intracelular se adsorve aos cristais de hdiroxiapatita nos ossos.

O cloro atua com o bicarbonato para balancear eletricamente o sódio do líquido extracelular. Encontra-se quase que exclusivamente no líquido extracelular e como elemento essencial do suco gástrico. Resumindo, praticamente todas as células contêm uma concentração relativamente alta de potássio e uma concentração baixa de sódio.

O plasma sangüíneo e a maioria dos outros líquidos extracelulares, apresentam alta concentração de sódio e baixa concentração de potássio (figura 6). A parte esquerda de cada barra do gráfico mostra a composição de cátions; a parte direita a composição de ânions. As áreas mais escuras representam a soma de componentes menores. Observe a grande diferença no conteúdo de sódio e potássio entre o plasma sangüíneo e o fluido intracelular. Estes gradientes são mantidos pela ATPase Na+ K+ da membrana plasmática em praticamente todas as células do organismo. O gradiente de íons H+ no suco gástrico resulta da ação de uma ATPase transportadora de íons H+ nas células parietais do estômago.

2 - Metabolismo

2.1 - Absorção

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Os íons Na+, K+ e Cl- não são absorvidos em quantidades

consideráveis no estômago. A absorção e dá principalmente na porção superior do intestino delgado e em menor grau na porção inferior do intestino delgado e no intestino grosso.

Os três íons se absorvem tanto por procedimento ativo como passivo; dependendo do local de absorção. O sódio e o potássio atravessam as mucosas por transporte ativo no intestino e principalmente por difusão no estômago. O cloro se absorve por transporte ativo no estômago e na porção superior do intestino delgado, mas por difusão passiva no intestino delgado (porção inferior).

2.2 - Mecanismo Homeostático

O nível plasmático do sódio e potássio tende a estar controlado

pela ação do hormônio aldosterona, um mineralocorticóide produzido pela córtex da glândula suprarenal. Ele promove a reabsorção parcial do sódio nos túbulos renais e a perda de potássio pelos rins.

A produção de aldosterona, por sua vez, encontra-se sob controle do hormônio adrenocorticotrófico da glândula pituitária anterior. Este hormônio de ação antidiurética é liberado em resposta a mudanças da pressão osmótica do líquido extracelular induzido por privação de água. Ao mesmo tempo, a liberação de aldosterona é suspensa e consequentemente a reabsorção renal de sódio.

Em situação inversa, quando a ingestão de água é elevada ou há uma diminuição do sódio plasmático, ocorre a inibição do hormônio antidiurético e a aldosterona passa a atuar na reabsorção urinária do sódio.

O consumo de potássio geralmente excede várias vezes o requerimento da necessidade metabólica do animal. Ainda assim, a intoxicação por potássio não ocorre devido a capacidade do rim de controlar a sua excreção. A aldosterona também intervém na manutenção de potássio no organismo. Uma concentração elevada de potássio no líquido extracelular estimula a secreção de aldosterona da mesma forma que a baixa concentração de sódio plasmático. Na deficiência de potássio, uma parte do sódio é transferido ao interior da célula para substituir o potássio, e desta maneira manter o equilíbrio osmótico e ácido-básico.

A concentração de íon cloro no líquido extracelular tende a equilibrar-se em relação a concentração de sódio no organismo. A excreção renal excessiva do íon sódio eleva a concentração do íon bicarbonato (HCO3-) para que se escrete igual quantidade do íon cloro (Cl-) através da urina. A relação entre esses três íons fundamenta-se na manutenção da concentração idêntica de cátions e ânions no plasma.

A homeostasia do potássio e do cloro também está muito relacionada. A deficiência de um resulta na deficiência metabólica do outro. A reabsorção de potássio nos túbulos renais, necessita da presença de cloro. Consequentemente, considera-se o cloreto de potássio mais efetivo do que qualquer outro sal de potássio, para

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compensar a deficiência de potássio. 3 - Funções

3.1 - Sódio e potássio

- Pressão osmótica - O sódio extracelular e o potássio intracelular atuam através de uma bomba sódio-potássio na manutenção do equilíbrio osmótico (figura 7). Como já foi apresentado, a concentração de potássio no interior da célula é bem maior que a sua concentração no plasma sangüíneo, e de forma inversa ocorre com

o sódio. A manutenção desses gradientes através da membrana plasmática depende do fornecimento da energia química do ATP. A membrana das células contêm uma enzima denominada ATPase transportadora de Na+K+. Ela cataliza a hidrólise de ATP em ADP e fosfato orgânico e utiliza a energia liberada para bombear K+ para dentro e Na+ para fora da célula, contra o gradiente de concentração. Para cada molécula de ATP hidrolizada, três íons de Na+ são transportados para fora e dois íons de K+ para dentro da célula. A ATPase Na+ K+ das células do túbulo renal funciona permitindo uma perda constante de potássio na urina, enquanto a perda de sódio deve ser mantida em níveis muito baixos.

- Cofator enzimático - O potássio atua como cofator enzimático juntamente com o magnésio na transferência do grupo fosfato do fosfoenolpiruvato para o ADP. A reação é catalizada pela piruvatoquinase.

Fosfoenolpiruvato + ADP Mg

++2 →enolpiruvato + ATP

K - Transmissão do impulso nervoso - A bomba de Na+K+ é

também responsável pela transmissão do impulso nervoso. Ela gera uma diferença de potencial elétrico na membrana axonal do neurônio, responsável pela transmissão do impulso nervoso ao longo dos neurônios.

- Manutenção do equilíbrio hídrico e do balanço ácido-básico - Componente de secreções digestivas - Participação do transporte de nutrientes e outros eletrólitos

através das membranas celulares. 3.2 - Cloro - Atua no controle da pressão osmótica extracelular e na

manutenção do balanço ácido-básico do organismo. - É secretado em grandes quantidades no estômago, para

juntamente com o íon H+ formarem HCl (suco gástrico).

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Ultimamente, a atenção dos investigadores voltou-se mais para determinar o efeito que o balanço iônico pode ter sobre os resultados de produção, do que nas quantidades absolutas dos íons a suplementar. Este aspecto é especialmente importante quando se utilizam dietas complexas, onde a utilização de soros lácteos, pesados ou substituição parcial da soja (rica em K+) por lisina sintética, pode alterar o equilíbrio. Tabela - Efeito do balanço de eletrólitos sobre o rendimento de suínos*

Na+ K+ Cl- meq/kg Variáveis -85 0 100 175 277 341 Ganho médio diário (em kg) 0,57 0,65 0,66 0,69 0,67 0,66

Consumo x diário** (kg) 1,27 1,45 1,43 1,48 1,49 1,48 Conversão alimentar 2,23 2,22 2,18 2,15 2,21 2,23

*Adaptação de Patience et al., 1987 **Efeito linear (P<0,002) e quadrático (P<0,04) do balanço eletrolítico da dieta. 4 - Deficiência 4.1 - Sódio

- Pobre aspecto da pele, pêlo e plumagem; - Diminuição do apetite; - Diminuição do índice de conversão e produção; - Depravação do apetite (picacismo) - o animal lambe qualquer

objeto e bebe a urina num intento de satisfazer sua necessidade; - Canibalismo entre as aves.

4.2 - Potássio A deficiência de potássio é rara em animais monogástricos. Os sinais m ais comuns se manifestam por:

- Aumento da susceptibilidade ao estresse; - Depravação do apetite e anorexia; - Perda geral do tônus muscular - marcha instável; - Atraso

do crescimento, emagrecimento e morte.

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4.3 - Cloro A deficiência de cloro, igualmente a deficiência de potássio dificilmente ocorre. Os principais sinais são: diminuição do índice de crescimento e aparecimento de sintomas nervosos. 5 - Excesso Geralmente, a ingestão superior a que se necessita, traz como conseqüência a excreção rápida do mesmo pelos rins. Como conseguinte, é pouco provável que o sódio, o potássio e o cloro em excesso na ração possam protagonizar um quadro de intoxicação. Exceto se é restringido o consumo de água, limitando a excreção urinária ou quando o animal apresenta insuficiência renal. 5.1 - Sódio O NaCl se torna tóxico quando seu nível está acima de 2% na ração. Os perigos são menores quando o animal dispõe de água a vontade. Nos ruminantes, o sal é utilizado com êxito para restringir consumo, entretanto, isto seria perigoso para os monogástricos, que são relativamente susceptíveis a intoxicação com sal. Os sinais de intoxicação se manifestam por andar cambaleante paralisia e convulsões. 5.2 - Potássio O excesso crônico de potássio ocasiona a hipertrofia da córtex suprarenal devido a necessidade de aumentar a produção de aldosterona. 5.3 - Cloro O excesso de cloro produz um aumento moderado do consumo de água. 6 - Fontes e Exigência Nutricional Devido ao alto conteúdo de potássio e do cloro na maioria das matérias primas utilizadas na alimentação animal, não é freqüente a adição suplementar destes íons. Todavia, as altas necessidades do animal do sódio em relação ao seu conteúdo nas matérias primas, faz necessário sua suplementação em rações compostas. Em geral, todos os alimentos são ricos em cloro. As forragens apresentam altos teores de potássio e os grãos baixos teores de sódio e potássio. As dietas para monogástricos são suplementadas dom sal comum para cobrir as necessidades de sódio. O nível suplementário de sal (40% de Na e 60% de Cl) na ração geralmente está em torno de 0,3 a 0,5% para a maioria das espécies monogástricas. Para aves poedeiras o sal da

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ração deve limitar-se a 0,23%, pois o aporte de cloro para estes animais não deve ultrapassar a 0,14%. O sódio que falta, pode-se ministrar sob a forma de bicarbonato, carbonato ou sulfato de sódio. V - ENXOFRE 1 - Distribuição Tissular As proteínas estão presentes em cada célula do corpo e os aminoácidos que contêm enxofre são componentes praticamente de todas as proteínas. Assim, podemos afirmar que o enxofre se distribui de forma ampla em todo o organismo animal. 2 - Metabolismo As formas orgânicas do enxofre se absorvem facilmente através do transporte ativo que se realiza a partir da parte superior do intestino delgado. A absorção do sulfato inorgânico a partir do aparelho digestivo é pouco eficiente. O sulfato inorgânico se excreta através das fezes e da urina. O enxofre que não se absorve, provavelmente se reduz na porção inferior do aparelho digestivo como sulfato. O enxofre endógeno fecal chega ao aparelho digestivo principalmente através da bílis. O enxofre urinário se encontra principalmente como enxofre inorgânico mas também como outros componentes orgânicos (tiossulfato, taurina, cistina, etc.). A maior parte do enxofre corporal se encontra nas proteínas e desta maneira, a excreção urinária de enxofre tende estar associada a excreção urinária de nitrogênio. 3 - Funções O enxofre atua principalmente como componente de compostos orgânicos, tais como:

- Vitaminas como a biotina e a tiamina. A biotina intervém no metabolismo dos lipídeos, carboidratos e proteínas. A tiamina participa na utilização eficiente de energia e no funcionamento ótimo do sistema nervoso.

- Aminoácidos sulfurados como metionina,cistina e cisteína. As aves cuja plumagem é formado por uma grande quantidade de aminoácidos sulfurados, apresentam necessidades maiores de enxofre do que os mamíferos.

- Molécula de insulina e glutationa, importantes reguladores do metabolismo. - Coenzima A.

O enxofre de natureza inorgânica se concentra fundamentalmente nas seguintes moléculas: - Condroitina - uma mucoproteína com papel estrutural das

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cartilagens e tendões. Apresenta também um papel de interesse na integridade da pele e dos fenômenos de coagulação sangüínea.

- Heparina - anticoagulante atuante no sangue. - Sulfato - intervém na desintoxicação de certas substâncias

como indol e glicosídeos cianogênicos. 4 - Deficiência

Em geral, a deficiência de enxofre é muito difícil de se provocar e diagnosticar. Se a carência é devida ao enxofre inorgânico, o animal utiliza enxofre orgânico protéico a fim de compensá-lo. Assim, os sinais mais evidentes da deficiência de enxofre é anorexia e perda de peso. 5 - Excesso A intoxicação por enxofre não é um problema freqüente, porque a absorção intestinal do enxofre inorgânico é muito baixa. O elemento enxofre é considerado um dos elementos menos tóxicos. A toxicidade depende da capacidade do animal formar H2S a partir de fontes de SO4 inorgânico, pois o H2S compete com o cianureto em sua toxicidade. 6 - Fontes e Exigência Nutricional O enxofre inorgânico é suprido através dos produtos de origem animal incorporados à ração. Quantidades importantes de enxofre inorgânico e ministram como veículos, já que muitos microminerais são suplementados sob a forma de sulfato, tais como o sulfato de cobre, sulfato ferroso e sulfato de magnésio. O enxofre orgânico é adicionado à ração sob a forma de metionina, aminoácido essencial para monogástricos. VI - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DUKES, H.H. et al. Fisiologia dos Animais Domésticos. 10 ed. Rio de

Janeiro: Guanabara Koogan, 1988. 799p. MINI-SIMPÓSIO DO COLÉGIO BRASILEIRO DE NUTRIÇÃO ANIMAL, 6, 1991,

Campinas. Anais... Colégio Brasileiro de Nutrição Animal, 1991, 189p. SOARES JR., J.H. Calcium Metabolism and its control - a review. Poultry

Science, v.63, p.2075-2083, 1984. VELOSO, J.A.F. Perspectivas de uso dos fosfatos de rocha nacionais na

alimentação animal. Cad. Tec. Esc. Vet. Da UFMG, n.6, p.55-84, 1991.

MICROMINERAIS

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Os oligoelementos estão presentes em quantidades muito pequenas nos tecidos (ppm) e atuam em doses ínfimas. Ao contrário dos macroelementos, não entram na estrutura dos tecidos, salvo em raras exceções (iodo da tiroxina, ferro da hemoglobina). As carências agudas com sintomas graves são raras na prática, mas podem existir subcarências com repercussão sobre os rendimentos zootécnicos. Também pode-se induzir carências por excesso de outros fatores alimentícios, produzindo-se as interações já descritas. Os métodos de estimação das necessidades dos oligoelementos são geralmente muito globais e as variações das concentrações nas rações são difíceis de apreciar, de maneira que os aportes recomendados comportam inevitavelmente uma certa imprecisão. I – IODO (I) 1 – Distribuição tissular O corpo animal contém menos de 0,0004% de iodo. Cerca de 70 a 80% do iodo corporal concentra-se na glândula tireóide. Pode ser encontrado também no estômago, intestino delgado, glândulas salivares, pele, glândulas mamárias, ovários e placentas. Existem diferenças a este respeito entre as diversas espécies. 2 – Metabolismo 2.1 – Absorção e armazenamento O iodo é absorvido sob a forma de iodeto majoritariamente no intestino delgado e em pequenas quantidades no estômago. O iodo necessário chega à tireóide através do sangue. Ele é armazenado nos folículos tireoideanos, incluídos em uma proteína coloidal da glândula. São utilizados para iodar resíduos de tirosina na tiroglobulina, uma glicoproteína. 2.2. Biossíntese de compostos tireóideos Os compostos tiroxina (T4) e triiodotironina (T3) são formados a partir de L3 Monoidotirosina (MIT) e 3-3’ Diiodotironina (DIT) que se originam da iodação da tiroglobulina. A forma T3 é mais ativa do que a T4, mas é encontrada em menor quantidade no sangue. 2.3. Transporte Praticamente todo o T3 e T4 recém-formados são transportados no plasma sangüíneos ligados a uma globulina (TLG – tiroxina ligada a globulina) ou a uma préalbumina. Os níveis de TLG geralmente se encontram mais elevados nos animais jovens e durante a prenhez. Em um determinado momento, os hormônios tireoideanos, tiroxina e triiodotironina são liberados gradativamente no sangue pela ação de

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enzimas proteolíticas específicas. Livres, eles são transportados às células alvo onde se ligam às proteínas receptoras específicas que direcionam o T3 ou o T4 ao núcleo celular. Em resposta a interação dos complexos tiroxina-receptor com genes específicos, as células alvo são induzidas a sintetizar grandes quantidades de certas enzimas e sistemas enzimáticos. O principal resultado é a estimulação da velocidade metabólica basal do animal. 2.4. Degradação dos compostos tireoideanos e excreção Cerca de 80% dos hormônios tireoideanos que chegam aos tecidos se degradam por meio da subtração do iodo no fígado, rim, e outros tecidos. O iodo liberado nas células pode recircular e ser reutilizado e os resíduos de tirosina podem ser catalizados ou utilizados para síntese de proteínas tissulares. O organismo perde os 20% dos hormônios tireóideos restantes através da excreção biliar. O iodo inorgânico se excreta principalmente através dos rins e em menor quantidade através do suor e da bílis. As glândulas salivares secretam grande quantidade de iodo, mas a maior parte se reabsorve no aparelho digestivo. 2.5. Homeostase sangüínea dos compostos tireoideos. Os hormônios tireóideos são sintetizados em resposta a sinais recebidos do hipotálamo que secreta o hormônio liberador da tireotrofina (TSH) em resposta a uma produção reduzida de tiroxina (retro-alimentação), o que estimula a hipófise anterior a secretar a tireotrofina no sangue.

A tireotrofina ao se ligar aos receptores nas células da glândula tireóide, estimula-as a produzir os hormônios tireóideos. Entretanto quando a concentração da tiroxina e da triidotironina no sangue está elevada, atua como inibidora da secreção de TSH pelo hipotálamo e da tireotrofina pela hipófise. Ademais, a somatostatina secretada pelo hipotálamo e também pelo pâncreas pode inibir a secreção de TSH. Portanto, a secreção ou a ação da tiroxina e triiodotironina são regulados por vários hormônios. 3. Funções

- Componentes da tiroxina e triiodotironina; hormônios reguladores do índice de oxidação celular ou metabolismo basal.

- Influe indiretamente nos processos de termoregulação, crescimento corporal e desenvolvimento da pele, pêlos e plumas.

- Influe na atividade gonadal.

4. Sinais de deficiência e excesso 4.1 – Deficiência

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A deficiência de iodo nos animais jovens se denomina cretinismo e nos adultos mixedema.

A deficiência dietética de iodo diminui o índice de metabolismo basal e consequentemente prejudica o crescimento e a atividade gonadal.

Os problemas reprodutivos se associam a reabsorção fetal, natimortalidade, abortos, estro irregular, diminuição da libido, piora da qualidade do sêmen e problemas com a incubabilidade dos ovos.

A pele dos animais apresenta-se seca e o pêlo quebradiço. As aves produzem emplumagem anormal.

Os suínos cujas mães são deficientes em iodo, podem apresentar alopécia e a pele seca e grossa. Os animais adultos podem apresentar hipertrofia da glândula (também chamada de bócio) e diminuição da produção láctea.

Pode haver interação do iodo com outros minerais (Mn, Co, etc.) ou a presença de compostos antitireoideanos na dieta como as substâncias bociogênicas (que aumentam os requisitos de iodo). Estas substâncias são o 5-vinil-2-oxazolidinetiona, o 3 butenil o 4 butenil derivados do isocianato, este presente em algumas sementes. Dentre os alimentos que contêm bociogênicos citam-se a família Brassica (couve, nabo, acelga, etc.), o amendoim e a soja.

4.2. Excesso O excesso de iodo no organismo pode resultar de uma dieta mal

equilibrada, de desinfecções ou tratamento contra micose com fontes iodadas.

Como resultado do excesso de iodo os animais apresentam: - lacrimejamento incontrolado; - salivação excessiva; - congestão respiratória; - diminuição do consumo de alimento - a suplementação excessiva de iodo a fêmeas gestantes causa

nascimento de animais com bócio, porque há um estímulo do iodo para o aumento de tamanho da tireóide do feto. Este fato já foi observado em eqüinos, ratos, aves e pessoas.

5 – Fonte e exigências nutricionais

O conteúdo em iodo dos vegetais é maior nas áreas litorâneas em relação ao interior do país. A alfafa e produtos de origem animal são boas fontes de iodo.

A suplementação de iodo se faz principalmente com iodeto ou iodato de potássio entretanto o iodato de cálcio e o iodeto de cobre também podem ser utilizados. O iodato de potássio é mais estável na mistura mineral do que o iodeto de potássio. Este quando em contato com o sulfato de cobre da mistura mineral, perde rapidamente o iodo que se

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volatiliza. As exigências nutricionais do iodo para os diferentes estágios

fisiológicos das espécies monogástricas, podem ser obtidas nas tabelas brasileiras da Universidade Federal de Viçosa e nas tabelas do Institut Natoinal de la Recherche Agronomique (INRA), National Research Council (NRC) e IRC.

Deve-se entretanto, ademais das recomendações, considerar os problemas da variação da qualidade dos ingredientes, processamentos e estocagem. II – FERRO (Fe)

1 – Distribuição tissular Cerca de 70% do ferro corporal encontra-se sob a forma heme, presente nas células vermelhas do sangue e na mioglobina do músculo. Aproximadamente 20% se armazena sob formas lábeis no fígado, baço, medula óssea e outros tecidos, onde se encontra disponível para a formação de hemoglobina. Os 10% restantes se encontram nos tecidos, como parte da miosina e actomiosina muscular. Está presente ainda nas enzimas metaloporfirínicas (citocromo C, catalase e peroxidase) e metaloflavínicas (desidrogenase, redutase, xantino oxidase e NADH).

2 – Metabolismo Apenas uma pequena fração de 5 a 10% do ferro na maioria dos alimentos é de fato absorvida sob a forma ferrosa (Fe2). Absorção é mais eficaz em condições ácidas. A quantidade de ferro absorvida no estômago e principalmente no duodeno, é mais expressiva do que no íleo. A xantino-oxidase da mucosa intestinal cataliza conversão do ferro do estado ferroso ao estado férrico, facilitando sua ligação à transferrina, uma proteína específica responsável pelo transporte do ferro através da corrente sangüínea. O ferro presente na carne é melhor absorvido do que o ferro presente nos cereais. As concentrações elevadas de fosfatos inorgânicos e ácidos fítico nos cereais, diminuem a absorção de ferro ao formar sais insolúveis. Também, concentrações elevadas de outros elementos traços, com o Zn, Mn, Cu e Cd, reduzem sua absorção . Presumivelmente, isto se deve à competição pelos sítios de enlace de proteínas de transporte presentes na mucosa intestinal. O controle de absorção de ferro aparentemente depende da concentração de ferro sob a forma de ferritina nas células da mucosa intestinal. Do ferro captado somente uma pequena porção se transfere para as células do sangue; a maior parte se retém nas células da mucosa e desta forma esse transferem para a célula sangüínea conforme sua necessidade.

Nos tecidos, o ferro (forma ferrosa) está armazenado sob a forma de ferritina. Quando a capacidade de armazenamento é excedida, o ferro é acumulado como grânulos insolúveis de hemosiderina dentro das mitocôndrias de alguns tecidos. A ferritina é considerada a forma solúvel,

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e a hemosiderina a forma insolúvel do ferro armazenado. Há um constante intercâmbio do ferro entre os tecidos e o plasma. A incorporação de ferro plasmático (transferina) à ferritina nas células hepáticas depende de energia (ATP) e se relaciona com a redução de Fe3+ da transferina a Fe2+ da ferritina. A liberação de Fe2+ da ferritina hepática ao plasma se efetua através do catalizador xantino oxidase. O organismo retém o ferro que absorve. O ferro liberado da degradação da hemoglobina é reciclado e utilizado na síntese da nova hemoglobina.. O ferro excretado é constituído principalmente pelo ferro dietético que não se absorve, pelo ferro endógeno eliminado pela bílis e pelo ferro das células intestinais descamadas. A excreção urinária ocorre somente quando a administração do ferro parenteral é superior a capacidade do plasma em liga-lo. 3 – Transferência placentária e mamária A eficácia da transferência de ferro ao feto através da placenta é diferente entre as espécies. O ferro se transfere ao feto através de um processo ativo, e sua concentração na circulação fetal excede a concentração plasmática materna. A transferrina não atravessa a placenta. Inicialmente é necessário que o ferro se dissocie da transferrina no lado materno da placenta, para posteriormente associar-se com proteína transportadora do lado fetal. À medida que progride a gestação, mais e mais ferro se transfere ao feto. Ainda que os recém-nascidos de algumas espécies apresentem uma concentração de ferro hepático relativamente elevado, como no saco vitelino das aves, o suíno recém-nascido ao contrário, é propenso a apresentar deficiência em ferro. A concentração de ferro no leite de todas as espécies é baixa. A tentativa de aumentar esta concentração no sangue da reprodutora, através da administração de suplementos de ferro à dieta ou através da aplicação de ferro parental é infrutífera. 4 – Funções O átomo de Fe está presente no centro do grupo ferro-porfirina ou grupo heme (Figura 2) de várias proteínas (hemoglobina, mioglobina, transferrina, ferretina, ovotransferrina, e lactotransferrina) e enzimas (catalase, peroxidase, citocromo C, desidrogenase, NADH, redutase e xantino oxidase) que participam do transporte de oxigênio e de elétrons da cadeia respiratória. 5 – Sinais de deficiência e excesso 5.1 – Deficiência

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Exceto em animais jovens a carência de Fe é difícil de se produzir na prática. O sinal mais freqüente de deficiência de ferro é a anemia microcítica hipocrômica que se caracteriza por palidez, anorexia, respiração dificultosa, crescimento retardado e baixa resistência às doenças. A anemia por deficiência de ferro é um problema comum que se observa nos casos de infestação massivas com parasitos internos ou suínos recém-nascidos, sujeitos a uma transferência placentária e mamária ineficaz. As reservas em Fe do leitão ao nascimento são muito pequenas (50 mg) e se esgotam muito rapidamente, já que o leite apresenta uma forte carência neste elemento (1 mg/litro), comparativamente com a sua necessidade (7 mg/dia). O suíno ao nascer apresenta 10g/dl de hemoglobina; uma concentração normal para suas necessidades metabólicas. Entretanto com seu crescimento extremamente rápido, apresentando às três semanas, cinco vezes o seu peso ao nascer, ocorre diluição do armazenamento com instauração de anemia e problemas de crescimento. Sabe-se também que o aporte de Fe da mãe passa com dificuldade ao leite, e a administração de Fe ao leitão no momento do nascimento permite evitar a anemia: a injeção de Fe dextrano é preferível à suplementação por via oral, já que por esta via se estimula o crescimento bacteriano, em particular da E. coli.

A injeção intramuscular de 150-200mg de ferro-dextrano aos 2 ou 3 dias de vida, mantém o nível normal de hemoglobina até a terceira semana quando o consumo de alimento seco proporciona a quantidade suficiente de ferro. Atualmente se dispõe do Fe quelado com aminoácidos, aumentando a assimilação do Fe e diminuindo os problemas. Mesmo assim, ultimamente se está estudando o emprego de uma enzima chamada lactoferrina, para aumentar a absorção do Fe a nível intestinal com duplo efeito: aumento da biodisponibilidade e menor presença de Fe no conteúdo intestinal disponível para enterobactérias. Convém evitar as carências em vitamina E susceptíveis de provocar acidentes (hemorragias, choques mortais) no momento da injeção. 5.2 – Excesso As diferentes espécies de animais domésticos são muito tolerantes ao excesso de ferro. A intoxição crônica de ferro produz diarréia, diminuição da taxa de crescimento e da eficácia de utilização do alimento. Em rações que incluem farinha de algodão rica em gossipol, o excesso de ferro pode ser benéfico. O gossipol e o ferro formam um complexo não tóxico para o animal. 6 – Fonte e exigências nutricional O leite contém pouco ferro, mas as matérias-primas concentradas são boas fontes do elemento. Em geral, a suplementação não é necessária, já que as fontes adicionais de cálcio e fósforo costumam conter altas quantidades de ferro com disponibilidade aceitável. Entretanto, na

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prática, é comum adicionar ferro às rações compostas para alimentação de suínos e aves. A causa mais provável é o seu baixo custo. Sulfato ferroso é a fonte suplementar mais utilizada. As exigências nutricionais podem ser obtidas nas mesmas fontes citadas paera o iodo. III – ZINCO (Zn) 1 – Distribuição tissular

Na epiderme e anexos (pele, pêlos, lã e penas) está a maior parte

do zinco presente no corpo, mas se encontra também em concentrações mais elevadas no fígado, osso, rim, músculo, pâncreas, olho, próstata, placenta.

A concentração de zinco no sangue se divide entre as células e o plasma em uma relação 9:1. A maior parte do zinco plasmático se liga às globulinas e a maioria do zinco encontrado nas hemácias está presente como componente da anidrase carbônica.

2 – Metabolismo A absorção de zinco que se processa no intestino delgado

corresponde de 5 a 40% do consumo. A absorção de zinco se encontra afetada de forma adversa por uma elevada concentração dietética de cálcio e presença de fitatos de grãos utilizados na elaboração da ração. O ácido fítico, grupos fosfatos múltiplos, ao ligar o zinco forma um composto insolúvel não absorvível, reduzindo a disponibilidade do mesmo. O agente quelante, Etileno Diamina Tetra Acetato ou EDTA, aumenta a disponibilidade de zinco ao competir com o fitato para formar o complexo EDTA – Zn facilmente absorvível. Por outro lado, a injeção de EDTA aumenta a excreção de zinco. A histidina e a cistina encontrados em grande quantidade em alimentos, tais como a soja e o milho, diminuem a absorção do elemento.

O zinco é armazenado na célula epitelial da mucosa intestinal, onde se encontra incluído a uma metaloproteína de baixo peso molecular, denominada metalotioneína. Ela é sintetizada em resposta ao aumento da concentração plasmática de zinco no interior dos eritrócitos. A transferência de zinco das células da mucosa intestinal ao plasma esta controlada pela metaloproteína.

A produção de metalotioneína se faz mediante a síntese de tioneína, uma metalotioneína livre de metais.

Figura 3 O zinco não absorvido e o zinco endógeno são excretados

principalmente pelas fezes. A outra via de excreção do zinco endógeno que assume grande importância é o suco pancreático. As perdas urinárias não são muito significativas.

Quando a concentração do zinco plasmático excede às necessidades metabólicas imediatas, promove-se a formação de compartimentos intra-celulares e a excreção endógena de zinco. De

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forma similar, o fígado ao produzir metaloproteína colabora com a homeostase do cálcio.

Um estado de estresse pode determinar o aumento da atividade de glicocorticóides e consequentemente desencadear o aumento da síntese hepática de metalotioneína. Como resultado, observa-se o armazenamento de zinco no fígado e uma diminuição concomitante de zinco plasmático.

A má absorção do Zn tem caráter hereditário: “lethal trait A-46” (característica letal A-46), conhecida por paraqueratose hereditária ou hipoplasia hereditária do timo, afeta o gado da raça holandesa e “Black Pied Danish”, já descrita no Brasil (Arq. Bras. Med. Vet. Zoot., v.38, n.6, p.871-878, 1986).

3 – Funções O zinco é cofator de numerosas metaloenzimas:

- anidrase carbônica – intervém no transporte de oxigênio e dióxido de carbono no glóbulo vermelho.

- Carboxipeptidase A e B e ribonucleases – são enzimas secretadas pelo pâncreas no intestino delgado onde catalizam a hidrólise de peptídeos e ácido ribonucleico presentes no alimento ingerido.

- Desidrogenase – cataliza reações bioquímicas de oxi-redução. Os pares de coenzimas NAD+ e FAD participam

- DNA polimerase: responsável pela iniciação e síntese de cadeias de DNA.

E ainda: - Participam na síntese e metabolismo de proteínas. - Participa no metabolismo dos carboidratos por ser um

componente da insulina

- Atua na formação do esperma. 4 – Sinais de deficiência e excesso 4.1 – Deficiência Os sinais mais característicos da deficiência de zinco são atraso do crescimento e anorexia. É freqüente encontrar hiperqueratinização das

células epiteliais. A paraqueratose em suínos pode ser acompanhada de lesões. Os animais ao serem alimentados com concentração apropriada de zinco na dieta, se recuperam dentro de duas a três semanas. Quando o cobre está numa concentração relativamente alta na dieta, atuando como estimulante do crescimento aumenta-se a disponibilidade de zinco; diminuindo-se a incidência de paraqueratose. As aves apresentam dermatite, plumagem anormal e anomalias de patas (perose). A deficiência deste mineral acarreta efeitos drásticos sobre os órgãos reprodutores masculinos; causando hipogonadismo e outras

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disfunções. No retardamento de cicatrizações de feridas, pode-se pensar em deficiência de zinco. 4.2. Excesso Concentrações elevadas de zinco interferem na absorção de cobre e ferro no aparelho digestivo e consequentemente provoca um quadro de anemia. Gastrite e enterite podem resultar da ingestão excessiva deste elemento. Em poedeiras, óxido de zinco na dosagem 10.000 a 20.000 ppm é utilizado para provocar muda forçada pois inibe o consumo. 5 – Fontes e exigências nutricionais As matérias primas mais ricas em zinco são os concentrados protéicos e sobretudo as farinhas de carne. Os concentrados protéicos vegetais não são boas fontes, já que o zinco apresenta-se quelado pelos fitatos. Para isto se utilizam fontes inorgânicas tais como: óxido de zinco, sulfato de zinco e carbonato de zinco. As exigências nutricionais do elemento são encontrados nas mesmas fontes citadas para o iodo. IV – COBRE (Cu)

1 – Distribuição tissular Maiores concentrações de Cu ocorrem em animais mais jovens. Na maioria das espécies, as maiores concentrações de cobre se encontram no fígado, cérebro, coração, rim, parte pigmentada do olho, pêlo, pâncreas e músculo e em baixas concentrações na tireóide, pituitária, timo, próstata, ovário e testículo. O cobre no plasma se associa em cerca de 90% com a alfa 2-globulina como ceruloplasmina; apenas 10% se encontram nas células vermelhas do sangue como eritrocupreína. 2 – Metabolismo O cobre se absorve no estômago e principalmente no intestino delgado. O pH do conteúdo intestinal modifica a absorção; sais de Ca diminuem a absorção de Cu ao elevar o pH. Os minerais Mercúrio, Molibdênio, Cádmio e Zinco também prejudicam a absorção de Cu. O Hg e o Mo provavelmente pela formação de compostos insolúveis com o cobre; o cádmio e o zinco por deslocarem o cobre ligado à proteína na mucosa intestinal. Algumas formas combinadas de cobre são melhor absorvidas do que outras. O nitrato cúprico, o cloreto cúprico e o carbonato cúprico se absorvem melhor que o óxido cuproso. O sulfato cúprico é mais facilmente absorvido que o sulfato cuproso. O cobre metálico apresenta baixa absorção.

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O cobre absorvido liga-se à albumina plasmática para ser transportado ao fígado, onde é armazenado, e utilizado na síntese de inúmeras proteínas e enzimas, ou liberado ao plasma como albumina cúprica e em grande quantidade como componente da ceruloplasmina. Na medula óssea, o cobre é captado para formar a eritrocupreína das células vermelhas do sangue. O cobre é excretado pelas fezes via bílis. Através da célula intestinal e das secreções pancreáticas se perdem quantidades menores, e pela urina quantidades insignificantes. 3 – Funções:

- Participa da hematopoiese ao permitir a absorção, o transporte e a liberação do ferro das células hepáticas.

- Componentes de enzimas metaloproteínas. A citocromo oxidase contém ferro e cobre no seu grupo prostético. A lisil oxidase produz interligações entre as cadeias polipeptídicas do colágeno e da elastina presentes nos vasos sangüíneos - Importante na formação de mielina e adrenalina .

- Participa na formação dos ossos e no processo de pigmentação do pêlo e formação de plumas.

- Favorece a absorção de zinco. - Mantém os processos de reprodução. - Intervêm na formação de melanina e tem um papel

importante na integridade da pele.

4 – Sinais de deficiência e excesso 4.1 – Deficiência

Não é muito freqüente encontrar deficiências de cobre em animais criados intensivamente, devido:

- à riqueza de cobre nas matérias-primas. - às mínimas necessidades do animal - a capacidade de armazenamento no fígado

A deficiência pode estar associada à presença de fitatos, ao excesso de proteína na ração ou interações com outros minerais tais como zinco, ferro, molibdênio ou sulfato.

Os sinais mais específicos de deficiência são: - anemia ferropênica (microcítica normocrômica). - problemas cardiovasculares - problemas gastrointestinais - perda de rigidez dos ossos longos e aparecimento de ovos

com casca disforme. - alterações na pigmentação da pele, descoloração e perda de

pêlo, emplumagem anormal, dermatite e comprometimento da

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qualidade da lã. - ataxia com queda do terço posterior devido à desmielinização

dos nervos. - falhas na reprodução com aumento da infertilidade e mortalidade fetal.

4.2 – Excesso:

Este elemento é utilizado em doses elevadas em suínos (125 ppm), coelhos (100 ppm) e frangos (75 ppm) como estimulante do crescimento. Estas espécies são muito tolerantes a concentrações elevadas de cobre, o que não acontece com os ruminantes.

Em frangos, o excesso de cobre aumenta as necessidades de aminoácidos sulfurados e altera a integridade da moela, com aparecimento de úlceras.

O excesso de cobre em suínos pode aumentar a insaturação dos ácidos graxos do toucinho, com incidência de gordura blanda.

5 – Fontes exigências nutricionais As melhores fontes de cobre são os concentrados proteicos

vegetais. Os cereais contêm pequena quantidade de cobre, entretanto sua biodisponibilidade está em torno de 70%.

A suplementação de cobre se faz com sulfato de cobre, óxido de cobre ou carbonato de cobre. A disponibilidade do metal nestes componentes é de 25, 80 e 53% respectivamente.

As exigências nutricionais podem ser obtidas nas mesmas fontes citadas para o iodo. V – MANGANÊS (Mn) As necessidades de manganês na dieta dos animais, são bem menores comparando-as com as de outros minerais indispensáveis. O conteúdo total de manganês em animais adultos é somente 1% da quantidade total de zinco. Um homem de 70 kg, possui apenas 12-20 mg de Mn.

1 – Distribuição tissular O manganês se encontra disseminado por todo o corpo. Ao

contrário dos demais elementos traços, ele normalmente não se acumula no fígado e outros tecidos quando é ingerido em quantidades elevadas. É encontrado em maior concentração no osso, rim, fígado, pâncreas, glândula pituitária e cérebro. Uma grande proporção de manganês nos tecidos moles se encontra sob a forma intracelular lábil, mas no osso, associa-se principalmente à fração inorgânica. 2 – Metabolismo A forma e controle da absorção do manganês no aparelho digestivo não são bem conhecidas. O processo é pouco efetivo; geralmente a absorção é menor do que 10%.

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Ele é absorvido no aparelho digestivo como Mn, em seguida, sofre oxidação, formando Mn2+, depois nova oxidação, e como Mn3+ é transportado pelo sangue ligado a uma betaglobulina plasmática (transferrina). O manganês se concentra nos tecidos ricos em mitocôndria (fígado, pâncreas e cérebro), todavia, se desconhece o papel exato deste elemento traço no metabolismo e sua função na mitocôndria. As funções são deduzidas através dos sinais de deficiência desenvolvidos pela carência de manganês na dieta. A excreção do manganês se faz principalmente através da bílis e em menor escala através do suco pancreático, urina e suor. Considerando-se que a homeostase corporal normal se mantêm através da excreção e não da absorção. 3 – Funções

- O manganês é indispensável para a formação do sulfato de condroitina um componente da matriz orgânica do osso.

- Essencial no metabolismo de todos os princípios nutritivos.

- Mantém o funcionamento normal do sistema nervoso central e sistema reprodutivo.

- Apresenta função lipotrópica em suínos e poedeiras.

- Componente da enzima arginase (Figura 4) os três aminoácidos estão relacionados sequencialmente. A ornitina é precursora da citrulina, e esta, precursora da arginina. A arginina é hidrolizada irreversivelmente a ornitina e uréia pela ação da enzima arginase. Após a regeneração, a ornitina participa de um novo ciclo da uréia.

- Ativador eficaz da enzima glicosil transferase responsável pela síntese de mucopolissacárides e glicoproteínas.

4 – Sinais de deficiência e excesso 4.1 – Deficiência A deficiência em manganês pode estar acompanhada de anormalidades esqueléticas irreversíveis, relacionadas com a formação de ossos do corpo e do ouvido durante a vida pré-natal. Nos suínos jovens, observa-se encurtamento e arqueamento da pata, aumento das articulações e ataxia.

Os frangos jovens apresentam “bico de papagaio”, encurtamento e engrossamento das pernas e asas. As galinhas poedeiras respondem á deficiência de manganês com menor produção de ovos, e estes apresentam menor taxa de incubação e espessura da casca. O excesso de proteína e a interação do manganês com outros minerais em grande quantidade na ração, acentuam a sua deficiência.

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4.2 – Excesso A intoxicação por excesso de manganês é difícil de ser observada devido ‘a grande tolerância exibida pelos animais. Os efeitos de excesso de manganês se relacionam mais com a interferência na utilização de outros minerais do que com efeito específico do próprio elemento. A utilização de cálcio e fósforo é modificada quando o manganês encontra-se acima do requerimento normal. Em resposta, o animal diminui o consumo, apresenta menor índice de crescimento e nos casos crônicos, raquitismo. Anemia por antagonismos com o ferro também pode ser detectada. 5. Fontes e exigências nutricionais As melhores fontes de manganês são os derivados de trigo (farelo e farelinho) e as farinhas animais. O aporte adequado é feito através de fontes inorgânicas, tais como: carbonato, óxido e sulfato de manganês. Para os monogástricos, a forma sulfatada é a mais utilizável. As exigências nutricionais de manganês podem ser obtidas nas mesmas fontes citadas para o iodo. VI – SELÊNIO (Se) Por muitos anos o selênio, na forma de selenito ou selenato, foi considerado como tóxico para o gado criado em pastagens onde os sais de selênio estão naturalmente presentes em grande quantidade. Posteriormente descobriu-se que o selênio em pequena quantidade, é necessário na dieta de frango e suínos criados em confinamento. 1 – Distribuição tissular O selênio encontra-se em todas as células do corpo. Concentrações mais elevadas são encontradas no fígado, rim e músculo. 2 – Metabolismo O principal local de absorção do selênio é no duodeno, onde se absorve de forma relativamente eficaz. A absorção aumenta em resposta às necessidades tissulares. A forma de administração de selênio na dieta influencia significantemente a absorção. O selênio vegetal sob a forma inorgânica apresenta maior disponibilidade biológica do que o encontrado nos tecidos animais, onde apresenta-se principalmente sob a forma orgânica. Depois da absorção, o plasma transporta o selênio em associação com uma proteína plasmática. Nos tecidos, ele é armazenado principalmente como selenocistina e selenometionina. A concentração do elemento nos diversos órgãos varia com o consumo.

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O selênio se incorpora às células vermelhas do sangue, leucócitos, mioglobina, nucleoproteínas, miosinas e várias enzimas, que incluem o citocromo C e aldolase. A excreção responde aos requerimentos tissulares. As perdas se efetuam através dos pulmões (hálito com cheiro de alho), fezes e urina. As perdas fecais se constituem do selênio que não se absorve e do selênio excretado através da bílis, do suco pancreático e das células da mucosa intestinal. 3 – Funções As funções metabólicas do selênio estão inteiramente relacionadas com as da vitamina E, e em muitas ocasiões é impossível diferenciá-las. Antioxidante, vitamina E e selênio tem funções semelhantes atuando para evitar a oxidação. Os antioxidantes dietéticos evitam a formação de peróxidos na ração. A vitamina E, um antioxidante biológico, evita a formação de peróxidos no organismo. O selênio destrói os peróxidos que conseguiram formar-se apesar da ação dos oxidantes e da vitamina E. Ao atuar corno componente da enzima glutationa-peroxidase, o selênio participa na redução dos peróxidos a álcoois de natureza não tóxica. O sítio ativo da glutationa-peroxidase contém selenocisteína; um aminoácido raro, no qual o átomo de enxofre da cisteína foi substituído pelo átomo do selênio (Figura 5). Assim, o selênio como integrante da enzima gutationa peroxidase é responsável pela manutenção da integridade das membranas biológicas contra a oxidação por peróxidos intracelulares. E ainda, o selênio:

- É necessário na formação de cistina a partir de metionina.

- Preserva a integridade do pâncreas, responsável, através da lipase pancreática, pela absorção normal dos lipídios e dos tocoferóis no aparelho digestivo.

- Atua como cofator da aldolase, enzima que cataliza a clivagem da frutose 1,6-difosfato em duas trioses fosfatos: gliceraldeído 3-fosfato e diidroxiacetona fosfato. Este passo representa a última reação da primeira fase da glicólise.

- Componente do citocromo C, proteína mitocondrial transportadora de elétrons.

4 – Sinais de deficiência e excesso 4.1 – Deficiência É muito difícil diferenciar os sintomas típicos de uma deficiência

em selênio dos sintomas de deficiência em vitamina E. Em geral, a vitamina E parece ter a capacidade de prevenir todos os sintomas de carência do selênio. Na distrofia muscular nutricional (degeneração de Zenker) o músculo cardíaco e às vezes o fígado, apresentam uma aparência

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esbranquiçada. A necrose hepática, igualmente à distrofia muscular é mais freqüente em suínos jovens. A morte súbita pode resultar do comprometimento desses dois importantes órgãos. Nas aves, a diátese exsudativa se caracteriza por acúmulo de líquido subcutâneo no peito, resultante do extravazamento da fração líquida do sangue aos espaços extracelulares. A encefalomalácea em frangos se cura somente com vitamina E ou com antioxidantes.

A vitamina E que também protege os animais contra a necrose hepática, diátese exsudativa e distrofia muscular, não tem efeito sobre as atividades da glutationa peroxidase por conseguinte, a ação protetora da vitamina E é diferente da ação antioxidante do selênio. A carência em selênio pode ainda ser responsável por:

- Retenção de placenta em ruminantes; - Maior incidência de “fígado gordo” em poedeiras;

- Menor resistência a doenças.

4.2 - Excesso A toxidade por selênio não é freqüente em animais estabulados e

sim em animais que pastoreiam em solo selenífero ou que se alimentam de vegetais cultivados neste tipo de solo.

As dietas que contenham 5 ppm de selênio produzem sinais tóxicos na maioria das espécies.

O consumo de dietas ricas em proteína ou sulfato inorgânico, e a adição de arsênio à reação ou a água de beber, diminuem os sinais de intoxicação em suínos (manqueira, má formação e necrose dos cascos) e em aves (desenvolvimento embrionário anormal e diminuição da produção de ovos e da taxa de incubação). 5 – Fontes e Exigências Nutricionais

As proteínas animais e a farinha de pescado são boas fontes

selênio, entretanto sua disponibilidade é baixa. Para o aporte inorgânico se utiliza selenito de sódio que

apresenta considerável disponibilidade. As exigências nutricionais podem ser obtidas nas mesmas fontes

citada para o iodo.

VII – COBALTO (Co) 1 – Distribuição Tissular Esta presente nos animais na quantidade de 1,1 mg. 43% está nos músculos, 14% nos ossos, 19%, na medula. Existe uma controvérsia a respeito do que sejam os padrões normais e concentrações que indiquem deficiência (McNaugth: 0,04-0,06 ppm e 0,08-0,12 ppm; outros autores: 0,06-0,09 ppm e 0,28-0,34 ppm para concentrações de deficiência e concentrações normais respectivamente).

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2 – Metabolismo Acreditava-se que o cobalto fosse mal absorvido, mas através de pesquisas, concluiu-se que a sua absorção varia de 20-95% e que é feita no intestino. Diminui a absorção quando o cobalto se liga à proteína e há um aumento quando a dieta é pobre em ferro pois há indícios de que o sítio de ligação desses dois minerais seja o mesmo e o mecanismo de regulação do transporte idêntico. A principal via de excreção é a urina, mas também é excretado via fezes, suor e pêlos. 3 – Funções - Representa aproximadamente 4,5% do peso da vitamina B12 e

portanto está ligado à hematopoiese e ao crescimento. - Aumenta a ação das peptidases. - Supõe-se que diminua a ação de enzimas respiratórias como a

citocromo oxidase e succinato-desidrogenase. 4 – Sinais de Deficiência e Excesso Na deficiência os sintomas apresentados são: Anemia, anorexia e perda de peso, já quando ocorre excesso ocorre também anemia causada pelo impedimento da absorção do ferro, depressão do crescimento, anorexia e policitemia. 5 – Fontes e Exigências Nutricional Segue as mesmas recomendações da bibliografia indicada para o iodo. VIII – CROMO (Cr) 1 – Distribuição Tissular Encontra-se principalmente no coração, aorta, pulmão, baço, rins e fígado. Há uma diminuição do cromo com o avanço da idade. Na aorta de pacientes com oclusão não foi encontrado cromo. 2 – Metabolismo É um mineral pobremente absorvido (apenas 1-3%). Sua absorção se dá no intestino delgado (jejuno principalmente). O cromo é um antagonista do zinco, e sua absorção é aumentada pela presença de oxalatos. Já os fitatos diminuem-na. Sua absorção é maior na forma hexavalente. Esta última é transportada pelas células vermelhas do sangue enquanto a sua forma trivalente é transportada ligada à betaglobulina. O transporte aos tecidos é feito pela transferritina.

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A concentração é maior nos tecidos que no plasma. O cromo absorvido se excreta principalmente pela urina, mas também se encontra cromo nas fezes principalmente o exógeno porém há também cromo originário da bílis. 3 – Funções É um potencializador da insulina e portanto está ligado ao metabolismo da glicose. Estimula a síntese hepática de ácidos graxos e colesterol diminuindo o colesterol circulante. 4 – Sinais de Deficiência e Excesso A deficiência leva à diminuição do crescimento e da longevidade, pode levar à diabete mellitus e a arterioesclerose. O excesso causa depressão do crescimento e lesões hepáticas e renais.

As fontes e exigências nutricionais são encontradas nas mesmas tabelas utilizadas para o iodo. IX – FLÚOR (F) O flúor assume importância na nutrição animal quando se cogita a utilização dos fosfatos de rocha ou fosfatos não defluorizados. Sabe-se que com o uso prolongado o flúor além de se acumular nos ossos acumula-se também nos tecidos moles. Nos ossos a formação da flUorhidroxiapatita confere-lhes maior rigidez mas a sua acumulação nos tecidos moles tem se mostrado maléfica, apesar de alguns autores não aceitarem este fato. Sabe-se que é facilmente absorvido no, intestino e excretado pela urina. Demais dados a respeito desse mineral são controversos e necessitam de maiores estudos. É importante ressaltar que ele possui um efeito acumulativo e também se credita ao flúor efeito cancerígeno. X - MOLIBIDÊNIO (Mo) O molibidênio é encontrado principalmente no fígado, ossos e rins. É rapidamente absorvido no intestino. Sua excreção se dá pela urina. Sabe-se que os sulfatos aumentam a excreção e diminuem o seu armazenamento. É componente da xantino oxidase que é responsável pela formação do ácido úrico a partir da xantina. É componente também da aldeído oxidase. Suas fontes e exigências são encontradas nas mesmas referências do iodo. XI – MINERAIS QUELATADOS: Levando-se em consideração os fatores que influem na absorção dos diferentes minerais, é fácil deduzir que independentemente do

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conhecimento da concentração de um determinado elemento na dieta, é muito difícil realizar uma predição do grau de absorção e equilíbrio mineral, quando se utilizam fontes clássicas de aporte inorgânico destes oligoelementos. Uma forma de evitar-se esta situação é a utilização de minerais quelatados com aminoácidos. Efetivamente, como um sal, o mineral está livre para participar das reações descritas anteriormente, mas como um quelato estável de aminoácido, não há ionização no intestino sendo, o mesmo, absorvido por via diferente. Um quelato se produz quando o mineral é fixado a 2 aminoácidos, formando um duplo anel heterocíclico de baixo peso molecular. Nesta situação, não há precipitação do mineral dos sais nem há efeito da fibra ou gorduras sobre sua absorção. Igualmente, a utilização de minerais quelatados com aminoácidos oferece uma maior absorção, assim como a vantagem de não depender da situação do meio ambiente intestinal. Com relação a este tema, ultimamente a literatura especializada já é bastante ampla, sendo inclusive realizados simpósios anuais onde são apresentadas às últimas pesquisas sobre os produtos correlatos.

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