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Enzimas e minerais na nutrição de
ruminantes
Luis Fernando Tamassia
Diretor de Inovação e Ciência Aplicada para a América Latina
DSM - Brasil
O que é inovação?
Em 50 anos, a população mundial precisará de:
• 100% mais alimentos
• 70% destes alimentos deverão ser provenientes
da utilização de tecnologias para incremento
da produtividade
O crescimento populacional será maior que nossa
capacidade de produzir alimentos????
Page 4
Aumentar a produtividade
Otimizar o uso de recursos
Aumentar a eficiência
alimentar
Sustentabilidade!!
Ciência e Tecnologia
Saúde
Animal
Eficiência
Alimentar
Exigência dos
Mercados
Gases Efeito
Estufa Otimização dos
custos de produção
Focos de interesse em melhorias
na produção de carne e leite
Fertilidade /
reprodução
Qualidade do
Produto Final
Saúde
Animal
Eficiência
Alimentar
Exigência dos
Mercados
Gases Efeito
Estufa Otimização dos
custos de produção
Focos de interesse em melhorias
na produção de carne e leite
Vitaminas Minerais
Vitamina A
Vitamina D
Vitamina E
Vitamina B1
Niacina
Biotina
Beta Caroteno
Calcio
Fósforo
Sódio
Magnésio
Potássio
Enxofre
Cobalto
Cobre
Cromo
Iodo
Manganês
Selênio
Zinco
Fertilidade /
reprodução
Qualidade do
Produto Final
Saúde
Animal
Eficiência
Alimentar
Exigência dos
Mercados
Gases Efeito
Estufa Otimização dos
custos de produção
P
Carboidratos Parede
Leveduras
Fósforo
Leveduras
Aminoácidos
Zn
Minerais Tortuga
Fertilidade /
reprodução
Qualidade do
Produto Final
Focos de interesse em melhorias na
produção de carne e leite
O que são?
Minerais Tortuga
P
Carboidrato
Aminoácido
Yeast Cell Wall
Fósforo
Levedura
Zn
Se
Mn
Cu
Cr
Co
S
Fe
Ca
Mg
Reatores – Manipulação:
Minerais Tortuga
P
Carboidrato Yeast Cell Wall
Fósforo
Levedura
Aminoácido
Zn
Onde a reação ocorre
Processo produtivo
Minerais Tortuga
Processo produtivo SPRAY DRYER :
1,1 ton/hora ou 700 ton/mês
FORBERG:
2,3 ton/hora ou 1.400 ton/mês
Minerais Tortuga
Modo de ação Carbo-amino-fosfoquelatos
• Interações antagônicas mínimas;
• Melhor absorção pelos enterócitos;
• Maior biodisponibilidade;
• Melhor utilizado pelos micro-organismos ruminais;
• Menor risco de intoxicação.
Minerais Tortuga
Caco-2-cell/ Transwell®-model-system
Tamassia & Greiner, 2010. MRI – Department of Food Technology and Bioprocess Engineering
Gut model
Biodisponibilidade do CQ Fe
+ 25% de ferritina* produzida pelas células intestinais para
o CQ de ferro em relação ao sulfato de ferro
Caco-2-cell/ Transwell®-model-system
+25%
*Ferritina = proteína de reserva de ferro
1 molécula de ferritina = 4.000 átomos de ferro
A maior produção de ferritina, comprova a
maior absorção de ferro via CQ!
Minerais Tortuga
Resposta em desempenho animal
• Desempenho zootécnico: GMD e LEITE;
• Conversão alimentar;
• Reprodução (machos e fêmeas);
• Resposta imune;
• Stress térmico;
• Qualidade do produto;
• Alterações fisiológicas e bioquímicas;
• Meio ambiente.
Espécie Resultado Referência
Leite
Maior taxa concepção ao 1º serviço
Benedetti et al. (2003) Maior GMD
Menor retenção de anexos embrionários
Leite Menor retenção de placenta
Batista et al. (2009) Melhor qualidade do colostro
Leite Menor CCS Maior teor de PB no leite
Benedetti et al. (2003)
Leite Menor CCS Menor ocorrência de mastite
Cortinhas et al. (2010)
Leite Maior teor de gordura no leite Maior produção de LCG
Dell Valle et al. (2015)
Corte
Maior GMD vacas e bezerros
Sá Filho et al. (2005) Menor ocorrência de cistos ovarianos
Menor ocorrência de endometrite
Maior diâmetro folículo
Corte Maior GMD (Minerais Tortuga – cromo) Bizinoto et al. (2006); Polizel Neto
et al. (2009); Melo et. al (2008)
Confinamento Maior quantidade de protozoário
Saran Netto et al. (2009) Melhor CA início confinamento
Corte Maior GMD (Minerais Tortuga) Acedo et al. (2015)
Resultados Minerais Tortuga
50
10,7
39,2
66,66
14,8 18,5
0
10
20
30
40
50
60
70
Excelente Boa Ruim
% v
acas
Qualidade do colostro
Minerais inorgânicos
Minerais Tortuga
Fonte: Batista et al., 2009
Tratamentos 30 dias pre parto
• Inorgânico - 69 vacas
• Minerais Tortuga (Se, Mn, Co,
Cu, e Zn) - 66 vacas
Resultados de Pesquisa
Qualidade de colostro de vacas suplementadas com minerais sob a
forma inorgânica ou Minerais Tortuga no período pré-parto.
20,28
12,12
0
5
10
15
20
25
Com retención
Re
ten
çã
o d
e p
lac
en
ta (
%)
Minerais inorgânicos Minerais Tortuga
Fonte: Batista et al., 2009
Redução de 40,24%
Tratamentos 30 dias pré-parto
• Inorgânico - 69 vacas
• Minerais Tortuga (Se, Mn, Co,
Cu, e Zn) - 66 vacas
Resultados de Pesquisa
Ocorrência de retenção de placenta em vacas suplementadas com
minerais sob a forma inorgânica ou Minerais Tortuga no período pré-
parto.
Utilização de minerais Tortuga em vacas mestiças leiteiras.
Tratamento Proteína Escore Peso
0 g 2,92 3,08 478,00
10 g 3,07 2,94 472,00
15 g 3,10 3,22 513,00
20 g 3,15 2,97 485,00
P < 0,05, r² = 88%.
Tratamentos: 60 dias pré-parto aos 120 dias
pós-parto
• 1) Inorgânico
• 2) Inorgânico + 10g Minerais Tortuga
• 3) Inorgânico + 15g Minerais Tortuga
• 4) Inorgânico + 20g Minerais Tortuga
Fonte: Benedeti et al., 2003
Resultados de Pesquisa
237,37
55,58
0
50
100
150
200
250
Mil
Inorgânico
Minerais Tortuga
Fonte: Adaptado de Cortinhas et al., 2010
Redução de 76,6 %
Contagem de células somáticas (P = 0,056).
Tratamentos: 60 dias pré-parto aos 80
dias de lactação
• Inorgânico
• Minerais Tortuga (Se,Cu e Zn)
Resultados de Pesquisa
Parâmetros de saúde da glândula mamária Fontes de Zn, Cu e Se
Minerais
Tortuga Inorgânica P¹
Novos casos de mastite subclínica 1 8 0,014
Número de vacas com CCS > 200,000 céls/ml 1 13 0,001
Casos clínicos 2 4 -
¹Análise estadística realizada pelo teste do qui-Quadrado.
Qualidade do leite e saúde da
glândula mamária
Fonte: Cortinhas et al., 2010
Resultados de Pesquisa
21
Produção de leite
(kg/dia)
+1,57kg
* P <0,05
Minerais Tortuga
Inorgânicos
• Minerais Inorgânicos (sulfatos)
• Minerais Tortuga (Zn, Cu, Se, Cr,
Mn, Co, Fe e S)
Resultados de Pesquisa
Fonte: Adaptado de Del Valle et al., 2015
1,37
1,03
1,29
0,98
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
Gordura Proteina
Composição
(kg/dia) *
4,18%
4,02%
3,14%
3,06%
Minerais Tortuga
Inorgânicos
Composição do leite
Resultados de Pesquisa
Fonte: Adaptado de Del Valle et al., 2015
* P <0,05
Saúde
Animal
Eficiência
Alimentar
Exigência dos
Mercados
Gases Efeito
Estufa Otimização dos
custos de produção
Focos de interesse em melhorias
na produção de carne e leite
Fertilidade /
reprodução
Qualidade do
Produto Final
Saúde
Animal
Eficiência
Alimentar
Exigência dos
Mercados
Gases Efeito
Estufa Otimização dos
custos de produção
Focos de interesse em melhorias na produção
de carne e leite
Energia
Proteína
Fibra
Melhorar utilização
dos alimentos
Enzimas - Amilase
Fertilidade /
reprodução
Qualidade do
Produto Final
O amido é armazenado como grânulos nas células
do endosperma
– O amido é armazenado como grânulos
nas células do endosperma
– Cada célula do endosperma é cercada
por uma parede celular
O QUE É O AMIDO?
As células vermelhas mostram os grânulos
de amido aprisionados nas células do
endosperma de milho e as linhas azuis
indicam as paredes das células que
dificultam o acesso ao amido
1
1
2
Microscopy
2
Os grânulos de amido, encapsulados no interior das células intactas do endosperma limitam o acesso à atividade das enzimas
Source: Peron et al., 2007, Br. Poult. Sci. 48, 370-380
Pontos brancos mostram o amido não digerido
Grânulos aprisionados nas células do endosperma
Imagem microscópica do amido não digerido na dieta de frangos de corte
(conteúdo ileal)
Grânulos de amido
encapsulados permanecem
não digeridos pelo animal,
o que limita a absorção de
energia
O QUE É O AMIDO?
RumiStar
O que é e como funciona?
Modo de ação do RumiStar
RONOZYME® RumiStar é uma α-amylase pura.
Cataliza a hidrólise do amido no rúmen em oligossacarídeos.
RumiStar é estável e altamente ativa em condições ruminais (pH, temperatura).
Muda a digestão do amido, aumentando no rúmen e, consequentemente,
aumentando a atividade microbiana.
Bactérias fibrolíticastambém se beneficiam desta ação de quebra enzimática do
amido (cross-feeding), aumentando a degradação ruminal da fibra.
Resposta expressiva na produção de leite, especialmente no início da lactação,
resultando em efeito positivo no metabolismo energético.
RumiStar
É preciso fornecer amilase exógena?
RumiStar
A estrutura do amido das variedades de milho é variável
Endosperma duro/vítreo Endosperma macio
Hoseney, 1986, Principles of Cereal Science and Technology
Foto Internet
RumiStar
Digestibilidade X Vitreosidade
Fonte: Correa et al., 2012
20
22
24
26
28
30
32
34
Control 264 780 1320
To
tal S
CF
A (
mM
ol)
Floury corn
Dent corn
Flint corn
Flint: endosperma duro
Floury: endosperma mole
KNU/kg corn DM
Fonte: Klingerman et al, 2008
Desempenho do RumiStar™ sobre diferentes tipos de
grão - in vitro
Rumistar aumenta a digestibilidade do amido
A amilase exógena faz a digestão do amido mais fácil or grânulos de amido
Mais energia pode ser obtida através da adição de uma amilase exógena à dieta
tornando os grânulos de amido mais fáceis de serem digeridos
In-vitro teste do efeito da amilase no amido de milho
Controle, Amido de milho Amido de milho com
tratamento de amilase
RumiStar alterou o padrão de degradação ruminal da dieta
Dieta Alto Amido(30%) Dieta Baixo Amido (20%)
Controle Amilase Controle Amilase
Digestibilidade ruminal verdadeira, %
MO 64.6 67.3* 62.6 67.9*
Digestibilidade ruminal aparente, %
FDN 44.6 47.5 48.8 49.9
Amido 73.9 81.1** 76.2 82.0**
RumiStar aumentou significativamente a digestibilidade do amido e da
matéria orgânica.
Fonte: Nozière et al, 2012
* P <0.01
** P <0.03
Desempenho produtivo
RumiStar melhora significativamente a digestibilidade da MS, MO e FDN
em dietas baseadas em silagem de milho como volumoso. Isso resultou
em aumento do leite corrigido para gordura em 3,6 kg e melhor
eficiência na produção de leite.
RumiStar
Fonte: Klingerman et al, 2008
Melhora na eficiência alimentar
RumiStarTM melhorou eficiência alimentar em 26%
* P <0,10
Fonte: Klingerman et al, 2008
RumiStar
Aumento na produção de leite corrigido para gordura
Vacas no início da
lactação Controle RumiStar Diferença
Produção de leite
(kg/d) 42.9a 46.0b + 3.1
Gordura (%) 3.17a 3.35b + 0.18
LCG (kg) 37.1A 41.5B + 4.4
a, b: P< 0,01
A, B: P< 0,001
ROI: 4.4 kg *0.35 € - 0.125€/0.125€
ROI >10:1
RumiStar
Fonte: Masoero et al., 2011
Melhora a produção durante toda a lactação
RumiStar
Níveis de glicose sanguínea
Source: Bach 2012
RumiStar
Blood glucose concentrations were significantly greater in RumiStar than in Control cows. This
was mainly due to a relatively large difference between values observed 7 d after calving. The
increase of blood glucose could indicate an amylase activity also in the small intestine.
NEFA, ß-OH-butyrate and insulin concentrations in blood were not affected by RumiStar.
Revisões ou experimentação:
Efeitos positivos no uso de enzimas exógenas na dieta de
ruminantes (Krause et al., 2003; Beauchemin et al., 2004;
Beauchemin and Holtshausen, 2011; Tricarico et al., 2008)
Inconsistência nos resultados publicados: variações
diferentes dietas, métodos de aplicação da enzima,
estabilidade e atividade das enzimas (Meale et al., 2014,
McAllister et al., 1999, Beauchemin et al., 1997)
O uso de enzima na nutrição de ruminantes
Diversos estudos...
Compilação de 21 experimentos revisados em 19 artigos publicados
Gerando um total de 77 comparações de tratamentos
(Beachemin et al., 1995; McAllister et al., 1999; Krueger et al., 2014; Gomez-Vasquez et al., 2003; Salem et
al., 2013; Miller et al., 2008; Titi and Tabbaa, 2004; Gado et al., 2009; Beauchemin et al., 1999; Gencoglu
et al., 2010; Klingerman et al., 2009; Weiss et al., 2011; Arriola et al., 2011; Yang et al., 2000; Yang et al.,
1999; Rode et al., 1999; Lewis et al., 1999; Bowman et al., 2002; Noizere et al., 2014)
Dados de digestibilidade: bovinos de corte e leite
Fonte: Acedo et al., 2015
Meta-análise: Enzimas
Meta-análise: efeito da amilase sob o DFDN
da dieta de ruminantes
46.15b 48.43a
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
Controle Enzima
Amilolítica
Dig
est
ibilid
ade d
a F
DN
(%
)
P = 0.0372
5,0%
Fonte: Acedo et al., 2015
Meta-análise: efeito da amilase sob o DMS
da dieta de ruminantes
68.83b 70.09a
60,0
62,0
64,0
66,0
68,0
70,0
72,0
74,0
76,0
78,0
80,0
Controle Enzima
Amilolítica
Dig
est
ibilid
ade d
a M
S (
%)
P = 0.0062
3,0%
Fonte: Acedo et al., 2015
Publicados entre 1995 e 2015:
Bovinos de corte – 20 experimentos
Bovinos de leite – 21 experimentos
Divididos pelo tipo de enzima utilizada:
Amilolítica ou Fibrolíticas (Xilanases, endoglucanases, celulases
e hemicelulases)
Interação testada:
Tratamento - Controle vs Enzima
Doses: “0” como “controle” e a média das doses “enzima”
Os estudos foram considerados efeitos aleatórios no modelo e a
interação Tratamento*Enzima foi considerada efeito fixo.
EPM - foi considerado na análise e incluso no “steatment weight”,
PROC Mixed SAS
Meta-análise: Enzimas
St. Pierre (2001)
Bovinos de Leite
Análise descritiva dos dados compilados para realização da meta-análise
SD= desvio padrão, PC=peso corporal, 1= amido e FDN das dietas
PC
(kg)
Amido1
(%)
FDN1
(%)
CMS
(kg/d)
Prod. leite
(kg/d)
Gord.
(%)
Prot.
(%)
Lactose
(%)
Média 621 26,6 32,7 22,4 35,1 3,67 3,14 4,69
SD 76 4,8 3,4 4,8 8,8 0,35 0,23 0,48
Máx. 759 36,5 44,0 29,8 52,1 4,78 3,68 5,19
Mín. 439 19,7 29,1 10,3 12,8 2,98 2,73 2,00
Fonte: Acedo et al., 2015
Bovinos de Leite – Produção de Leite
39,2b 39,7a
30,5b 31,4a
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
Controle Enzima Controle Enzima
Amilolítica Fibrolítica
Pro
dução d
e leit
e (
kg/d
) P = 0,0384
Efeito da adição de enzima exógena sobre a produção de leite
0,5 kg/dia
0,9 kg/dia
Fonte: Acedo et al., 2015
Bovinos de Leite – Composição do leite
Gráficos 9 e 10 - Efeito da adição de enzima exógena sobre o teor de gordura (9) e
proteína (10)
3,61 3,64 3,67 3,67
0,00,51,01,52,02,53,03,54,04,55,0
Controle Enzima Controle Enzima
Amilolítica Fibrolítica
Gord
ura
no leit
e (
%) P = 0,9400
3,00 3.03 3,21 3,23
0,00,51,01,52,02,53,03,54,04,55,0
Controle Enzima Controle Enzima
Amilolítica Fibrolítica
Pro
teín
a n
o leit
e (
%) P = 0,0628
Não houve efeitos significativos na
composição do leite (gordura,
P=0,9400; e proteína, P=0,0628)
Bovinos de Leite – Consumo de MS
Gráfico 7 - Efeito da adição de enzima exógena sobre o consumo de
MS.
23,5 23,2
20,7 21,3
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
Controle Enzima Controle Enzima
Amilolítica Fibrolítica
Consu
mo d
e M
S (
kg/d
)
P = 0,4148
Não foi afetado pela uso de enzimas
Andreazzi et al. (2013)
28 vacas (171 ±80 DEL)
Tramentos:
• Controle vs Ronozyme RumiStarTM
Milho moído fino (semidentado ou tipo duro)
0,5 g de enzima/kg de MS (300 KNU/kg de MS)
Experimentos de desempenho realizados no Brasil
50
Dietas
Andreazzi et al., 2013
Desempenho produtivo – bovinos de leite
Parâmetro Controle Amilase* P value EPM
CMS, kg/dia 20,7 19,7 <0,01 0,16
Leite, kg/dia 32,3 33,0 0,02 0,18
Gordura, kg/dia 1,11 1,10 0,66 0,01
Proteína,kg/dia 1,01 1,02 0,35 0,01
Lactose, kg/dia 1,49 1,53 0,01 0,01
Peso vivo, kg 647 645 0,90 11,4
ECC, 1 a 5 3,45 3,41 0,44 0,03
Leite/CMS 1,58 1,70 <0,01 0,012
LCE/CMS 1,52 1,63 <0,01 0,013
Tabela 7 – Desempenho e consumo de vacas leiteiras suplementadas ou não com
amilase.
EPM = Erro padrão da média, CMS = consumo de matéria seca. LCE = leite corrigido para energia. ECC = escore de
condição corporal.*Ronozyme RumiStar™, DSM Produtos Nutricionais Brasil S.A.
Andreazzi et al., 2013
0,7 kg
Parâmetros plasmáticos – bovinos de leite
Parâmetro Controle Enzima EPM P value
NUP, mg/dL 14,7 13,6 0,36 0,05
Nitrogênio uréico no plasma (NUP) 12 horas após alimentação de vacas
leiteiras com ou sem amilase exógena nas dietas.
Concentração de nitrogênio uréico no plasma (NUP) de
vacas leiteiras com ou sem amilase exógena nas dietas.
Andreazzi et al., 2013
Parâmetros plasmáticos– bovinos de leite
Parâmetro Controle Enzima EPM P value
Glicose, mg/dL 59,3 68,6 3,16 0,07
Glicose plasmática 12 horas após alimentação de vacas leiteiras com ou
sem amilase exógena nas dietas.
Concentração de glicose no plasma de vacas
leiteiras com ou sem amilase exógena nas dietas.
Andreazzi et al., 2013
Os menores valores de NUP, maiores de glicose plasmática
e as alterações no comportamento ingestivo das vacas que
receberam amilase: sugerem o aumento de fermentação da
matéria orgânica no rúmen.
Maior teor de glicose plasmática, este é resultado de uma
possível maior atividade dos microrganismos ruminais e
consequente maior produção ruminal de AGV.
Mais glicose - maior lactose - maior
produção de leite
Desempenho produtivo – bovinos de leite
Programa Internacional
Qualidade do Leite Começa Aqui!
propriedades inscritas
vacas avaliadas
propriedades premiadas
2013 2014 2015
430 549 850
2012 2013 2014
15.000 30.000 50.000
2013 2014 2015
22 27 27
2013 2014 2015
30.000 50.000 58.000
O Programa
Page 57
2013
Proteína (%)
3,20
Gordura (%)
3,72
CCS (x1000/ml)
343
2014
Proteína (%)
3,23
Gordura (%)
3,66
CCS (x1000/ml)
373
2015
Proteína (%)
3,4
Gordura (%)
3,9
CCS (x1000/ml)
390
Média geral dos resultados
O Programa
A ciência tem permitido o desenvolvimento
de tecnologias destinadas a aumentar a
produtividade com otimização do uso dos
recursos produção.
Desta forma, estas tecnologias têm
proporcionado, ao longo dos anos, aumento
na produção de alimentos de forma
sustentável.
Considerações finais
