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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI
CAMPUS TANCREDO DE ALMEIDA NEVES
CURSO DE BACHARELADO EM ZOOTECNIA
NUTRIGOAT: Cálculo de rações para cabras em lactação
LORENA RODRIGUES PALMEIRA
SÃO JOÃO DEL-REI/MG
DEZEMBRO DE 2015
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI
II
CAMPUS TANCREDO DE ALMEIDA NEVES
CURSO DE BACHARELADO EM ZOOTECNIA
NUTRIGOAT: Cálculo de rações para cabras em lactação
LORENA RODRIGUES PALMEIRA Graduando em zootecnia
SÃO JOÃO DEL-REI/MG
DEZEMBRO DE 2015
LORENA RODRIGUES PALMEIRA
III
NUTRIGOAT: Cálculo de rações para cabras em lactação
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Bacharelado em
Zootecnia, da Universidade Federal de São João del-Rei/Campus Tancredo de
Almeida Neves, como parte das exigências para a obtenção do diploma de
Bacharel em Zootecnia.
Comitê de Orientação:
Orientador (a): Daniel de Noronha Figueiredo Vieira da Cunha (UFSJ/CTAN)
SÃO JOÃO DEL-REI/MG
DEZEMBRO DE 2015
Lorena Rodrigues Palmeira
IV
AGRADECIMENTOS
Primeiramente а Deus que permitiu que tudo isso acontecesse, ao longo de
minha vida, е não somente nestes anos como universitária, mas em todos оs momentos.
Agradeço toda minha família pelo apoio, especialmente meu pai, João, que apesar de
todas as dificuldades me fortaleceu е que para mim foi muito importante, a minha mãe,
Luciana, heroína que me deu apoio, incentivo nas horas difíceis, de desânimo е cansaço
e ao meu irmão, Sávio. Minha formatura é dedicada a vocês, que muitas vezes
trabalharam dobrado, sacrificando seus sonhos em favor dos meus.
Ao meu namorado, Daniel, que de forma especial е carinhosa me deu força е
coragem, me apoiando nos momentos de dificuldades.
Ao Curso de Zootecnia da Universidade Federal de São João Del Rei, е às
pessoas com quem convivi аo longo desses cincos anos. А experiência compartilhada
cоm os amigos nesses anos foram а melhor experiência dа minha formação acadêmica.
Аоs amigos que continuarão para sempre comigo, pеlаs alegrias, tristezas е
dores compartilhas. A todos aqueles quе dе alguma forma estiveram е estão próximos
dе mim, fazendo esta vida valer cada vеz mais а pena.
Ao meu eterno quarteto, com quem passei tantas dificuldades, alegrias, vitórias
nesses cinco anos. Tamara, Jéssica e Mayra vocês fizeram parte dа minha formação е
vão continuar presentes еm minha vida cоm certeza.
A todos оs professores pоr mе proporcionar о conhecimento nãо apenas
racional, mаs а manifestação dо caráter е afetividade dа educação nо processo dе
formação profissional. E principalmente ao Prof Fernando, que me proporcionou muitas
oportunidades e muito me ensinou, sem em momento algum desanimar.
A Prof Janaína e Prof Daniel que aceitaram sem resignação me ajudar nesta
etapa e que dentro das dificuldades encontradas durante nossa caminhada em momento
nenhum deixou-se vencer.
V
EPÍGRAFE
“Não confunda derrotas com fracasso nem vitórias com sucesso. Na vida de um
campeão sempre haverá algumas derrotas, assim como na vida de um perdedor sempre
haverá vitórias. A diferença é que, enquanto os campeões crescem nas derrotas, os
perdedores se acomodam nas vitórias.”
Roberto Shinyashiki
VI
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - VARIÁVEIS UTILIZADAS NO SOFTWARE, SIGNIFICADOS E UNIDADES. ........ - 19 -
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – REPRESENTAÇÃO DIAGRAMÁTICA DO SOFTWARE NUTRIGOAT. ................. - 20 -
FIGURA 2 - FORMULÁRIO DE ACESSO ........................................................................... - 26 -
FIGURA 3 - FORMULÁRIO PRINCIPAL ............................................................................ - 27 -
FIGURA 4 - FORMULÁRIO DE EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS ............................................. - 27 -
FIGURA 5 - FORMULÁRIO DE COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS ........................................ - 28 -
FIGURA 6 - FORMULÁRIO DE FORMULAÇÃO DE RAÇÕES. .............................................. - 29 -
VII
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................ - 1 -
2. REVISÃO DE LITERATURA ......................................................................................... - 2 -
2.1.CAPRINOCULTURA NO BRASIL E NO MUNDO .................................................... - 2 -
2.2. EXIGÊNCIAS DE ENERGIA PARA CABRAS EM LACTAÇÃO ........................ - 4 -
2.2.1. MANTENÇA .................................................................................................... - 5 -
2.2.2. GESTAÇÃO ................................................................................................... - 10 -
2.2.3. LACTAÇÃO ................................................................................................... - 11 -
2.3. EXIGÊNCIAS DE PROTEÍNA PARA CABRAS EM LACTAÇÃO ................... - 12 -
2.3.1. MANTENÇA .................................................................................................. - 12 -
2.3.2. GESTAÇÃO ....................................................................................................... - 14 -
2.3.3. LACTAÇÃO ................................................................................................... - 15 -
2.4. EXIGÊNCIAS DE MINERAIS PARA CABRAS EM LACTAÇÃO .................... - 15 -
2.4.1. MANTENÇA .................................................................................................. - 15 -
2.4.2. GESTAÇÃO ................................................................................................... - 16 -
2.4.3. LACTAÇÃO ............................................................................................... - 16 -
3. PROCESSOS DE FORMULAÇÃO E OTIMIZAÇÃO DE RAÇÃO ............................ - 16 -
4. MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................ - 18 -
5. CONCLUSÃO ................................................................................................................ - 29 -
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................ - 29 -
VIII
RESUMO
Objetivou-se desenvolver um software livre com interface amigável e de fácil
utilização, para cálculo de rações de custo mínimo para cabras em lactação. O programa
NUTRIGOAT foi desenvolvido em linguagem Basic, com a utilização do pacote Visual
Basic 2015, para utilização em plataforma Windows 7 e 8. Para cálculo das exigências
nutricionais de energia e proteína foram utilizadas as equações propostas no AFRC
(1993) e por Sahlu et al (2004) e para exigências de minerais foram utilizadas as
recomendações do ARC (1980). O método de otimização empregado foi o Simplex. O
algoritmo de otimização foi desenvolvido com auxílio de uma DLL, implementada no
programa, disponibilizada livremente pela empresa Solver Foundation. O programa foi
estruturado com um formulário principal contendo ícones de acesso aos formulários
secundários. O formulário de exigências nutricionais foi desenvolvido para permitir a
entrada de dados, de acordo com AFRC (1993), Luo et al. (2004) e ARC (1980). O
formulário de composição dos alimentos foi desenvolvido com um banco de dados
composto, pela composição bromatológica de 160 alimentos. O formulário de
balanceamento de rações foi estruturado para executar os procedimentos de
balanceamento e otimização do custo das rações, além de gerar gráficos e relatórios e
exportar resultados para planilhas Microsoft Excel.
Palavras chave: Alimentação, Caprinos leiteiros, Otimização, Produção de leite
ABSTRACT
The objective was to develop a free software with user friendly interface and easy to
use, for least-cost ration calculation for lactating goats. NUTRIGOAT program was
developed in Basic language, using Visual Basic 2015 package, for use in Windows
platform 7 and 8. To calculate the nutritional requirements of energy and protein they
used the equations proposed in AFRC (1993) and Sahlu et al (2004) and for mineral
requirements we used the ARC's recommendations (1980). The optimization method
used was the Simplex. The optimization algorithm was developed with the help of a
DLL, implemented in the program made available freely by the Solver Foundation
company. The program was structured with a main form containing icons to access
secondary forms. The form of nutritional requirements has been developed to allow the
input data according AFRC (1993), Luo et al. (2004) and ARC (1980). The form of the
food composition was developed with a database composed by the chemical
composition of 160 foods. The feed balancing form has been structured to perform the
IX
balancing procedures and optimization of the cost of feed, and generate charts and
reports and export results to Microsoft Excel spreadsheets.
- 1 -
1. INTRODUÇÃO
Práticas alimentares de animais, seja para produção de leite ou carne, são
dependentes das exigências nutricionais destes e da qualidade dos alimentos
disponíveis. Isso requer informações de exigências específicas para cada função
produtiva, do consumo de alimentos e a contribuição de cada alimento em atender as
exigências nutricionais, para que atinja a lucratividade do sistema de produção.
Para implementar condições que tornem a atividade leiteira um negócio
sustentável e competitivo é imprescindível uma nova visão de gestão de propriedades,
implementando processos administrativos modernos e profissionais, buscando maior
agilidade e acerto nas decisões (Yamaguchi, 2004).
Os programas computacionais são capazes de fornecer a melhor relação custo-
benefício, pois o que irá demandar a qualidade será o banco de dados e saber executa-lo
de forma correta e consciente. Os programas quando bem utilizados pelos usuários,
fornecem inúmeras possibilidades de misturas, limitações ou combinações que, por
métodos analíticos dificilmente seriam obtidas.
Deste modo torna-se de grande importância, ao se adquirir um programa para
cálculo de ração, que este seja capaz de conter um robusto banco de dados com a
composição nutricional de alimentos, de realizar cálculos precisos de exigências
nutricionais dos animais, de utilizar algoritmos para minimização de custos de ração,
além da capacidade de importação e/ou exportação de dados, gerando relatórios em
arquivos do tipo doc, pdf, ou txt. Quando bem utilizados, esses programas se tornam
importantes ferramentas para auxílio à tomada de decisões.
Segundo Cunha et al. (2010), no Brasil, embora ainda existam barreiras culturais
e econômicas à utilização da informática na agropecuária, tem havido nos últimos anos
rápido aumento do número de propriedades que adotam essa tecnologia. Contudo, no
- 2 -
setor da produção primária do agronegócio, tem se observado prioritariamente o uso de
planilhas eletrônicas, uma vez que os fabricantes de softwares específicos ainda não se
adaptaram aos consumidores desse segmento e o número de empresas que se dedicam
ao mercado agropecuário ainda é muito pequeno. Destarte, a ausência de competição faz
com que os softwares destinados ao setor agropecuário brasileiro possuam preços
elevados, o que dificulta ainda mais o uso dessa tecnologia.
Softwares para balanceamento de rações de custo mínimo para cabras em
lactação, em língua portuguesa, gratuitos, confiáveis e de fácil utilização não estão
disponíveis atualmente no mercado, com isso, o objetivo deste trabalho foi desenvolver
um software de fácil utilização, com interface amigável, para cálculo de exigências
nutricionais e formulação de rações de custo mínimo para cabras em lactação.
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1.CAPRINOCULTURA NO BRASIL E NO MUNDO
A caprinocultura é parte da Zootecnia que trata do estudo e da criação de
caprinos, sendo uma atividade desenvolvida desde os primórdios da história humana e
tem se destacado no agronegócio brasileiro devido a sua importância sócio-econômica.
É provável que a criação de caprinos tenha sido a primeira atividade zootécnica
desenvolvida pelo homem, uma vez que esta espécie foi a primeira a ser domesticada.
Os primeiros registros em pinturas rupestres dão testemunho deste princípio, há cerca de
dez mil anos atrás (Zeuner, 1963; Zeder e Hesse, 2000).
A produção de caprinos na América do Sul é pequena, sendo o Brasil o maior
produtor do continente, com rebanho estimado em 14 milhões de animais, distribuído
em 436 mil estabelecimentos agropecuários, colocando o país em 18º lugar do ranking
mundial de exportações (MAPA, 2014).
- 3 -
O Brasil é primeiramente no Nordeste brasileiro, fazendo desta região a maior
produtora desses animais. Segundo Cordeiro & Cordeiro (2009), 92% do rebanho
caprino brasileiro concentra-se nessa região. Houve uma rápida dispersão destes
animais devido sua fácil adaptação aos mais variados ambientes. Como a caprinocultura
no Nordeste não era feita de forma controlada ocorreu cruzamento de várias raças
distintas, dando origem aos animais sem raça definida (SRD) gerando, em alguns casos,
animais com pouca aptidão para produção leiteira, mas com qualidades genéticas
valiosas como rusticidade e prolificidade.
De maneira geral, a caprinocultura ainda é conduzida de forma empírica e
extensiva, com baixos níveis de tecnologia, não somente no Brasil, mas em várias partes
do mundo (Dubeuf et al., 2004; Correia & Borges, 2009). No entanto, a caprinocultura
leiteira é uma atividade muito lucrativa, que pode ser implantada em pequenas
propriedades e com baixo custo de investimento, aumentando de forma significativa sua
participação no cenário agropecuário brasileiro, superando o constante desafio de
conquistar e manter novos mercados para o leite de cabra e seus derivados (Borges &
Bresslau, 2002).
Existem bacias leiteiras já sedimentadas nas regiões Sudeste e Sul do País.
Sendo que, no Sudeste a produção se concentra nos Estados de Minas Gerais e Rio de
Janeiro. Já, na região Sul, o Rio Grande do Sul é o destaque de produção de leite de
cabra. Nestes estados, maior parte do leite produzido tem como destino as usinas de
pasteurização e/ou produção de queijos finos. Contudo, a exemplo do Nordeste, a
produção de leite de cabra nestas bacias leiteiras tem origem em sistemas de produção
do tipo familiar ou pequenos produtores (Holanda Júnior et al., 2008).
A produção de leite de cabra na região Sudeste do Brasil caracteriza-se pelo uso
de sistemas de produção intensivos confinados, na sua grande maioria em pequenas
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áreas próximas das regiões metropolitanas e centros urbanos. Nesses sistemas, animais
de raças leiteiras especializadas (Saanen, Alpina e Toggenburg) ou mestiços destas
raças são mantidos em áreas restritas ou galpões, sendo toda a alimentação fornecida no
cocho (Borges, 2003).
Segundo Lopes et al. (2007) a caprinocultura leiteira como fonte de renda nas
propriedades mantém-se em sua maior parte (78,57%) como atividade secundária e
apenas 10,71% exploram-na como atividade principal. O regime de criação
predominantemente adotado é o extensivo (78,57% das propriedades entrevistadas
contra 21,42% que adotam o sistema semiextensivo). Foi constatada que a maioria das
propriedades possui rebanhos pequenos destinados a produção leiteira, sendo que
53,57% possuem até 50 animais destinados à exploração leiteira; 28,57% possuem entre
51 e 100 animais; 7,14% possuem de 101 a 200 animais e 10,71% acima de 200
cabeças.
Conforme Holanda Júnior et al. (2006), além da sua importância na produção de
alimento saudável, a caprinocultura leiteira é uma atividade que permite fluxo de
recursos mais regular para a agricultura familiar. Segundo os autores, o Rio de Janeiro é
uma alternativa de mercado aberto para carne, leite e pele de caprinos, despertando
também interesse em outros estados e regiões do país.
No Brasil, de maneira geral, é baixo o número de caprinocultores que
armazenam os dados provenientes da atividade de criação de cabras. Em países
desenvolvidos essa prática ocorre em quase todas as propriedades (Lôbo, 2002).
Comparando-se a produção mundial com a nacional, conclui-se que a caprinocultura
leiteira brasileira se encontra ainda em fase de desenvolvimento.
2.2.EXIGÊNCIAS DE ENERGIA PARA CABRAS EM LACTAÇÃO
- 5 -
Com o passar do tempo, os caprinos passam a exibir melhores índices produtivos
(ganho de peso, conversão alimentar, rendimento de carcaça, produção leiteira), com
isso, suas exigências nutricionais tornaram-se mais elevadas.
As exigências nutricionais são influenciadas por vários fatores, como condições
ambientais, raça, idade, condições fisiológicas, entre outras. No Brasil, os sistemas de
alimentação mais utilizados são o britânico, Agricultural and Food Research Council
(AFRC) o americano, National Research Council (NRC); o francês, Institut National
de La Recherche Agronomique (INRA); e o australiano, Commonwealth Scientific and
Industrial Research Organisation (CSIRO). Estes diferem nos valores indicados para as
exigências nutricionais, em função das metodologias, nos fatores de correção e
eficiências de utilização adotados por estes sistemas.
2.2.1. MANTENÇA
O ARC (1980) definiu as exigências de mantença de um animal como
quantidade de nutrientes ou energia necessários para que os processos vitais do seu
corpo permaneçam normais, de forma prática poderia ser contemplada quando um
animal não está em produção e nem sofrendo alterações no seu peso e na sua
composição corporal. Entre os fatores que influenciam as exigências de mantença
destacam-se: peso corporal, raça, sexo, idade, condição fisiológica, nível de produção,
condições ambientais, estresse e exercício.
A exigência de energia para mantença é tida como o consumo de oxigênio do
corpo, sendo a metade dessas necessidades utilizada pelas paredes do trato
gastrintestinal e fígado para absorção e metabolismo de nutrientes digeridos, um terço
pela pele, rins e tecido nervoso e o restante para as atividades musculares básicas (Seal
e Reynolds, 1993). Variações no nível de atividades desses tecidos em função do
- 6 -
genótipo, idade, estado fisiológico, nível de alimentação, secreção de ureia e condições
ambientais modificam os requerimentos de energia para mantença.
Segundo o AFRC (1998) as exigências de mantença para caprinos, com base no
peso metabólico, são maiores que para ovinos e similares a bovinos, concluindo que isto
deve ser devido ao maior metabolismo basal dos caprinos e bovinos, comparados aos
ovinos. Por outro lado, Sahlu et al. (2004) indicaram que a exigência de energia
metabolizável de mantença (EMm) para ovinos pode ser utilizada para caprinos, o que
está de acordo com o CSIRO (1990).
Em que:
G= genótipo
S= sexo
FC= fator de correção
PC0,75
= peso metabólico, kg
IDa= idade do animal em anos
EMprodrução= energia metabolizável para produção, Mcal/dia
EMpastejo= energia metabolizável para pastejo, Mcal/dia
EMacli= energia metabolizável para aclimatização, MJ/dia
Para caprinos, Sahlu et al. (2004) não encontraram diferenças entre raças
específicas, entretanto conseguiram agrupá-las em grandes grupos, em função de suas
aptidões (carne: >50% Boer; leite: raças leiteira; nativas, e angorá), e este foi o critério
adotado pelo NRC. Desta forma, o NRC (2006) preconizou valores fixos de energia
metabolizável para mantença em função do genótipo, a saber: animais em aleitamento,
125 e 107 kcal/kg de peso corporal em jejum (PCJ) para machos e fêmeas,
respectivamente; animais de aptidão leiteira em crescimento, 128 kcal/kg de PCJ para
- 7 -
machos inteiros, castrados ou fêmeas; animais adultos, 120 kcal/kg de PCJ para fêmeas
e machos castrados e 130 kcal/kg de PCJ para machos inteiros.
Outro fator que afeta as exigências de mantença é a idade do animal. Em geral,
os sistemas de exigências não utilizam a correção para idade preconizada pelo CSIRO
(1990), a qual utiliza a expressão exponencial, . Esta correção baseou-se na
constatação de que o metabolismo em jejum decresce com a idade em uma taxa de 8%
ao ano, chegando a estabilização aos seis anos de idade. Assim sendo, aos seis anos o
metabolismo basal será 16% do valor inicial.
Devido as diferenças na composição corporal em função do sexo dos animais,
normalmente são utilizadas correções para a condição sexual, sendo que é considerado
que os machos inteiros apresentam metabolismo basal 15% maior que as fêmeas e
castrados (CNCPS-S, 2004; NRC, 2006; CSIRO, 2007).
O NRC (1981; 1985), INRA (1988) e AFRC (1998) não consideram em seus
cálculos o efeito do nível de ingestão na estimativa de EMm. O NRC (2000) estimou,
para bovinos de corte, um decréscimo de 20% nas exigências de EMm durante o tempo
em que os animais estão submetidos a um baixo plano nutricional e que mesmo após
mudança para plano alimentar mais elevado observa-se efeito da baixa nutrição sobre os
valores de EMm, por 2 a 3 meses. Para avaliar a severidade do plano nutricional, este
comitê utilizou o escore de condição corporal (EC) e % menor para animais com EC 1
comparados a aqueles com EC 5. Baseado nessas recomendações, Sahlu et al. (2004)
utilizou as mesmas correções para caprinos, adotadas pelo NRC para esta espécie.
- 8 -
Em que:
FC= fator de correção
EC= escore de condição corporal (escala de 0 a 5)
R= tempo de restrição em semanas
O NRC assumiu para calcular os requerimentos de energia de mantença na
temperatura de conforto (20ºC), se os animais estiverem submetidos a temperatura
diferentes é recomendado o ajuste na equação, a qual foi adaptada do CSIRO (1990) e
NRC (2000), de 0,70 caprinos.
De acordo com CSIRO (2007), quando a quantidade de ingestão de energia
metabolizável (EM) é conhecida e o desempenho animal é predito, utiliza–se seguinte
equação.
Em que:
PC0,75
= peso metabólico, kg
EM= energia metabolizável
Tp= temperatura media mensal, °C
O CSIRO recomenda o ajuste para aclimatação também levando em
consideração a idade do animal, não somente peso corporal e a temperatura.
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Em que:
EMm= energia metabolizável para mantença
Tp= temperatura media mensal, °C
PC0,75
= peso metabólico, kg
IDa= idade do animal em anos
Km= eficiência de utilização da EMm
Mais um aspecto que tem sido levado em consideração para ajustes nas
estimativas das exigências de energia metabolizável para mantença é a atividade do
animal. Assim, conhecendo que os caprinos são animais mais ativos que bovinos e
ovinos, espera-se maior perda de energia com atividade (Sahlu et al.,2004).
Cannas (2004) utilizou para animais a pasto a indicação do ARC (1980), a qual
leva em consideração o deslocamento horizontal e vertical dos animais.
Em que:
EMatividade= energia metabolizável para atividade
PC= peso corporal, kg
DH= distância horizontal, km
DV= distância vertical, km
O CSIRO leva em consideração à distância horizontal percorrida, relação entre a
intensidade de pastejo utilizada e o potencial da pastagem, a disponibilidade de
forragem, nº de animais por hectare e a inclinação do terreno.
Em que:
EMpastejo= energia metabolizável para pastejo
CMS= consumo de matéria seca, g/dia
DH= distância horizontal, km
PC= peso corporal, kg
Km= eficiência de utilização da EMm
- 10 -
Têm sido realizados estudos, no Brasil, avaliando o comportamento de animais
em pastejo, os quais observaram que os animais aumentaram suas atividades de pastejo
com a redução da qualidade da pastagem sem, contudo, elevar o consumo (Pedroso et
al., 2004). O que está de acordo com o ajuste indicado pelo NRC (2006) e CSIRO
(2007).
2.2.2. GESTAÇÃO
De acordo com o ARC (1984), para se obter a exigência de energia
metabolizável para gestação é necessário conhecer além da energia metabolizável para
mantença, que irá incluir o incremento na produção de calor devido a gestação, o
crescimento e a energia depositada no útero grávido e no úbere, pois ocorrem
modificações, devido a sua preparação para início de secreção láctea.
O modelo mais aceito para descrever as taxas de acréscimo de energia e
nutrientes durante o crescimento fetal e produtos do útero grávido é a equação de
Gompertz, que estima energia e nutrientes depositados em função da idade gestacional.
Em que:
Y= energia depositada
a e b = parâmetros sem significado biológico
t= dias de gestação
Para estimar a energia metabolizável de todos componentes do útero grávido e
da glândula mamária de caprinos, o NRC considerou os dias de gestação, número de
fetos (NF) e peso das crias ao nascer para estimar a energia (Sahlu et al, 2004).
- 11 -
Em que:
EMges= energia metabolizável para gestação
PCN= peso das crias ao nascer
Tges= tempo de gestação
NF= número de fetos
2.2.3. LACTAÇÃO
As exigências para lactação dizem respeito a quantidade de energia necessária
para uma dada produção de leite, assim, para sua estimativa devem ser levadas em
consideração a produção e a composição do leite (Resende et al., 2008).
O CNCPS estimou as exigências de energia para produção de leite em função da
gordura, proteína verdadeira e produção de leite em kg/dia. Considerou, ainda a
mobilização dos tecidos em função de mudanças no escore de condição corporal
observadas no início do período de lactação e final de período de gestação em relação
ao peso do corpo em jejum (Cannas et al., 2004).
Em que:
ELl= energia liquida para lactação
G= gordura
Pv= proteína verdadeira
Pleite= proteína do leite
PCJinicial= peso do corpo em jejum inicial
PCJfim= peso do corpo em jejum final
MT= mobilização dos tecidos
Para as exigências de energia metabolizável para cabras em lactação, o NRC
preconizou valores fixos de 1,25 Mcal/kg de leite com 4% de gordura no leite e 1,45 g
de proteína/g de proteína metabolizável para síntese de proteína do leite.
- 12 -
O CSIRO estimou as exigências de energia líquida baseado apenas no teor de
gordura do leite e considerou que a quantidade de energia e gordura do leite de cabra é
similar ao leite de vaca.
Em que:
ELl= energia liquida para a lactação
G= gordura
2.3. EXIGÊNCIAS DE PROTEÍNA PARA CABRAS EM LACTAÇÃO
2.3.1. MANTENÇA
Estimar as exigências para proteína através da proteína liquida é a maneira mais
precisa, embora trabalhos dessa natureza seja escassos (Sahlu et al.,2004). As
exigências de proteína liquida para mantença (PLm) são consideradas como sendo as
perdas de nitrogênio metabólico fecal (NFE), endógeno urinário (NU), além das perdas
de nitrogênio pela descamação da pele e queda de pelos (ARC, 1980).
Das exigências proteicas para mantença, crescimento, gestação e lactação em
ruminantes, de 60 a 85% é atendida pela proteína microbiana sintetizada no rúmen
(Timmermans Jr. et al., 2000), sendo o restante, atendida pela proteína dietética não
degradada no rúmen digerida no intestino (Paulino et al., 1999). Com isso, na
determinação das exigências de proteína metabolizável se faz necessário, além da
estimativa da produção fecal, o conhecimento do volume urinário, da digestibilidade e
degradabilidade do alimento.
Para animais em pasto é necessário a estimativa de ingestão de nitrogênio.
Marques (2007) estimou a PLm através da relação da quantidade diária de nitrogênio
retida (NR) no corpo vazio e a quantidade diária de N ingerida pelos animais.
- 13 -
Em que:
Y= perda endógena
Ningerido= nitrogênio ingerido
Multiplicando o valor de Y por 6,25, Marques (2007) encontrou o valor da PLm.
Segundo CANNAS et al. (2004), a eficiência de conversão de PM para PL por
contribuições endógenos urinárias e fecais foi adotada como sendo 0,67, que é o mesmo
coeficiente utilizado no modelo CNCPS (Fox et al., 2004) e é semelhante ao valor 0,7
utilizados por CSIRO (1990, 2007). A exigência de PB endógena fecal é variável e
aumenta à medida que o consumo de matéria seca (CMS) aumenta. Isto é consistente
com o modelo CNCPS (Fox et al., 2004); no entanto, o INRA (1989) e AFRC (1993)
sugerem que a proteína endógena fecal seja função do peso corporal.
2.3.1.1.Perdas de nitrogênio endógeno urinário (NUE)
O nitrogênio endógeno urinário é a quantidade de nitrogênio excretada na urina,
que é proveniente da oxidação dos aminoácidos e do custo da mantença associado à
reciclagem de nitrogênio. Este inclui ureia, creatinina, bilirubina, alantoína, ácido úrico,
ácido hipúrico e aminoácido 3 metil-histidina (CSIRO, 1990). As perdas de NUE são
consideradas menores que as perdas de nitrogênio metabólico fecal.
Para caprinos, o NRC recomendou o valor médio de 1,031
g/PC0,75
de NUE, conforme o que foi preconizado por Sahlu et al. (2004).
2.3.1.2.Perdas de nitrogênio metabólico fecal (NFE)
Os sistemas de alimentação estimam a perda de nitrogênio metabólico fecal em
função de consumo de matéria seca. Para caprinos, Sahlu et al. (2004)
- 14 -
recomendaram 26,7 g/kg CMS/d de NFE, que foi o valor adotado pelo NRC para esta
espécie.
2.3.1.3.Perdas por descamação (PD)
As perdas de nitrogênio por descamação da pele são estimados em função do
peso corporal. Sendo que de maneira geral o valor recomendado é 0,2 g/kg PC0,6
de
NDP (NRC, 2006).
Desta forma, as exigências de proteína líquida para mantença (PLm) serão
estimadas a partir do somatório do nitrogênio perdido na urina, fezes e descamação da
pele. E para estimativa da PMm deve-se dividir a PLm pela eficiência de utilização da
proteína, que segundo o NRC é de 0,67 para perdas fecais e urinárias e 0,60 para perdas
na pele (NRC, 2006)
2.3.2. GESTAÇÃO
Para caprinos, o NRC considera os dias de gestação, número de fetos (NF) e
peso das crias ao nascer para estimar proteína líquida para gestação. Conforme
recomendou Sahlu et al. (2004).
Em que:
PMges= proteína metabolizável para gestação
PCN= peso das crias ao nascer
Tges= tempo de gestação
- 15 -
NF= número de fetos
2.3.3. LACTAÇÃO
A proteína metabolizável para a lactação (PMl) para caprinos é calculada a partir
verdadeiro teor de proteínas lácteas (Tedeschi et al., 2008).
Em que:
PMl= proteína metabolizável para lactação
PP= proteína verdadeira do leite real de um dia especifico da lactação
Yn= produção de leite real em um determinado dia de lactação
Kpl= eficiência de proteína metabolizável a PL para a gestação
2.4.EXIGÊNCIAS DE MINERAIS PARA CABRAS EM LACTAÇÃO
2.4.1. MANTENÇA
A subnutrição é comumente aceita como uma das limitações mais prejudiciais
aos animais nos países tropicais. Deficiências de minerais são responsáveis por baixa
produção, bem como por distúrbios reprodutivos amplamente observados entre os
ruminantes (Conrad et al., 1985).
As exigências dietéticas de um elemento mineral são obtidas a partir da divisão
da exigência liquida do mineral pela disponibilidade do mineral nas diversas fontes
dietéticas (ARC, 1980). Com isso, os requerimentos dietéticos preconizados pelo NRC
(2007) foram calculados utilizando as equações sugeridas por Meschy (2000).
- 16 -
Em que:
Ca= cálcio
P= fósforo
Mg= magnésio
Na= sódio
K= potássio
IMS= ingestão de matéria seca
PV= peso vivo
2.4.2. GESTAÇÃO
As estimativas de exigências diárias podem ser calculadas assumindo-se uma
biodisponibilidade de 50% para Fe e Zn (Ferrel et al., 1982); para Na e K, 91% e 100%,
respectivamente (ARC, 1980) e 20% para Mg (Haenlein, 1992). Para o S, utiliza-se o
valor de 80%, referente à eficiência de incorporação de S na proteína microbiana, que é
similar à usada para a incorporação de nitrogênio da uréia (ARC, 1980).
Em que:
Y = conteúdo de mineral no componente da gestação;
A, B e C = constantes obtidas pela análise de regressão
x = tempo de gestação
2.4.3. LACTAÇÃO
A exigência líquida de minerais para lactação corresponde à quantidade desses
mesmos minerais secretados no leite, esta exigência é dividida pela disponibilidade do
mineral nas diversas fontes dietéticas, sendo o resultado expresso como exigência
dietética (ARC, 1980).
3. PROCESSOS DE FORMULAÇÃO E OTIMIZAÇÃO DE RAÇÃO
Para a otimização de sistemas é necessário a utilização de uma ferramenta que
seja capaz de ajustar vários fatores que influenciam a tentativa de reproduzir o melhor
- 17 -
resultado. Muitos desses processos são influenciados por mais de um fator, assim tenta-
se buscar uma combinação de fatores que otimize o sistema ou conduza a uma melhor
resposta (Morgan et al., 1990). O sucesso de um método de otimização depende da sua
eficácia para encontrar o ótimo corretamente (Hedlund e Gustavsson, 1999).
Formular uma dieta implica compatibilizar os conhecimentos relacionados às
exigências dos animais, às características nutricionais dos alimentos e à relação
custo/benefício (Alves et al., 2006). Segundo Lanna et al., (1999), nem sempre uma
dieta de menor custo reverte em maior lucratividade. A dieta de custo mínimo pode não
ser a de maior lucratividade, pois pequenos incrementos no custo podem resultar em
grandes aumentos de desempenho.
Segundo Silva (2009) os modelos em pesquisas operacional assumem a forma de
equações ou inequações para traduzir a condição de que variações controladas só podem
ser manipuladas dentro de limites, assim, somente apresentará soluções dentro de seus
limites mínimos e máximos.
Diversos métodos de otimização foram elaborados para atender formulações que
exigiam um elevado padrão qualitativo a um baixo custo. Um destes métodos para
otimização denominado Simplex destacou-se na resolução de variáveis lineares. O
Simplex foi formalizado por George B. Dantzig em 1947, sendo denominado por seu
autor como Simplex Primal. Logo após, sua versão dual surgiu com Lemke (1954), que
consiste numa especialização do método primal simplex para resolução do problema
dual.
Devido a importante aplicação nos métodos de otimização linear inteiro ou
parcialmente misto, o método dual simplex tem atraído interesse os quais resolvem uma
sequencia de problemas de otimização linear, com característica de que uma solução
básica dual factível de boa qualidade é sempre disponível para o problema seguinte da
- 18 -
sequência (Maros, 2003). O método de otimização mostra uma boa concordância com
os resultados encontrados na literatura (Bona et al., 2000).
Glória et. al., (2010) realizaram simulações de dietas para cabras leiteiras
utilizando a ferramenta Solver do Microsoft Excel®2007, com adaptações do CNCPS
para sistemas nacionais de produção, principalmente visando a digestibilidade da fibra.
Os autores utilizaram a técnica de Programação Não Linear Geral (PNLG). Os autores
concluíram que a ferramenta Solver é capaz de otimizar dietas para cabras leiteiras em
mantença e em ganho diário fixo, nas situações de não linearidade simuladas.
Também Santos et al., (2006) desenvolveram um modelo computacional para
formulação de rações de mínimo custo para pequenos ruminantes, com modificações na
utilização da fibra por pequenos ruminantes, entretanto utilizando programação linear.
O processo utilizado pelos autores objetivou o seguimento de três etapas de formulação:
estimativa das exigências nutricionais dos animais; cálculo dos nutrientes fornecidos
pelos alimentos e modelagem do problema para a obtenção de uma ração que possa
otimizar o desempenho animal a um mínimo custo. O modelo foi desenvolvido com
auxílio da ferramenta Microsoft Visual Studio .NET 2003. Os autores concluíram que o
modelo pode auxiliar os produtores quanto a alimentação animal e redução dos custos
de produção podendo gerar maior rentabilidade ao setor de produção.
4. MATERIAL E MÉTODOS
O software NUTRIGOAT foi desenvolvido em linguagem Basic, com o uso do
pacote Visual Basic 2015 versão Express. O método de otimização usado foi o
SIMPLEX, implementado com assistência de uma DLL de uso livre, compatível com a
linguagem Basic, disponibilizada pela empresa Solver Foundation.
As variáveis utilizadas no Software, bem como seus significados e unidades,
encontram-se na tabela abaixo.
- 19 -
Tabela 1 - Variáveis utilizadas no Software, significados e unidades.
Var. Significado Unidade
Energia Bruta Mcal/kg
Extrato Etéreo % da Matéria seca
Energia Líquida Mcal/kg
Energia Líquida para Atividades Mcal/kg
Energia Líquida para Mantença Mcal/kg
Energia Metabolizável Mcal/kg
Energia Metabolizável para Ganho Mcal/kg
Energia Metabolizável para Mantença Mcal/kg
Energia Metabolizável Fermentável Mcal/kg
Energia Metabolizável Total Mcal/kg
Matéria Seca % da Matéria natural
Fibra Detergente Neutro % da MS
Ganho de Peso Corporal kg / dia
Ingestão de Matéria Seca kg/dia
Fator de Utilização da Energia Líquida para Ganho -
Fator de Utilização da Energia Líquida para Mantença -
Ingestão de EM em Nível de Mantença X Mantença
Matéria Seca Fornecida % da MS predita
Proteína Bruta g/dia
Proteína Bruta Microbiana g/dia
Proteína Digestível no Rumem g/dia
Proteína Microbiana Metabolizável g/dia
Proteína Não Digestível no Rumem g/dia
Proteína Não Digestível no Rumem Verdadeiramente Digestível g/dia
Proteína Metabolizável -
Proteína Metabolizável para ganho g/dia
Proteína Metabolizável para Mantença g/dia
Proteína Metabolizável Total g/dia
Quantidade de Energia Metabolizável na Energia Bruta EB/EM
Peso Corporal Kg
Peso Corporal Metabólico Kg
Demanda de Proteína/ Mcal de EMF g/Mcal de EMF
O software contém seis formulários integrados, evidenciados na Figura 1. O
formulário de identificação foi criado para conferir o acesso dos usuários, permitindo
- 20 -
somente que os indivíduos credenciados tenham acesso ao software. A verificação
correta da senha permite a visualização do formulário principal do programa.
Figura 1 – Representação diagramática do software Nutrigoat.
O formulário principal permitirá o acesso aos formulários de composição dos
alimentos e de exigências nutricionais, assim como para controlar o encerramento do
programa. O formulário principal não foi interconectado com o formulário de
formulação de rações, de forma que a formulação e otimização das rações será
condicionada a entrada de dados para cálculo das exigências nutricionais e a seleção dos
alimentos disponíveis, com suas respectivas composições nutricionais.
O formulário de composição dos alimentos foi desenvolvido a partir de um
banco de dados com a composição nutricional de 160 alimentos. A composição inicial
Formulário de
identificação
Formulário principal
Formulário de
composição dos
alimentos
Formulário de
exigências nutricionais
Formulário de
modificações das
exigências nutricionais
Formulário de
formulação e otimização
de ração
- 21 -
dos alimentos foi baseada nas Tabelas Brasileiras de Composição de Alimentos para
Bovinos (Valadares et al. 2012). O formulário foi implementado para permitir a edição
da composição nutricional de cada alimento e o cálculo da concentração energética dos
alimentos.
Para ter acesso ao formulário de formulação e otimização de rações será
necessária a seleção de um subconjunto de alimentos disponíveis para formular as
rações. O formulário de composição de alimentos foi desenvolvido também com a
possibilidade de geração de relatórios, com a composição nutricional dos alimentos
contidos no banco de dados.
O formulário de exigências nutricionais foi arquitetado para conter caixas de
texto para entrada de variáveis como identificação do lote, número de animais e o preço
de venda determinado em R$ / kg de peso vivo. Além disso, foram criadas caixas de
texto, cujo evento de preenchimento foi unido a execução do algoritmo de cálculo das
exigências nutricionais. Essas caixas de texto foram desenvolvidas para receber valores
de variáveis, como peso corporal e ganho de peso diário.
O formulário de exigências nutricionais foi desenvolvido ainda com variáveis de
entrada para parâmetros relacionados ao perfil da ração a ser formulada. Com estas
variáveis é possível determinar a quantidade de matéria seca fornecida em porcentagem
da IMS predita, a concentração desejada de FDN na ração em porcentagem da MS e a
quantidade desejada de EE da ração. Também como variável de entrada foi adicionada
ao formulário uma caixa de entrada que permite a determinação da quantidade de
alimento concentrado desejada na ração.
O formulário de exigências nutricionais foi desenvolvido para permitir também
a geração de relatórios das exigências calculadas. As exigências nutricionais calculadas
- 22 -
pelo programa podem ser alteradas, caso o usuário considere necessário, utilizando-se o
formulário de modificações das exigências nutricionais.
Para obtenção de estimativas de ingestão de matéria seca foi utilizada a equação
recomendada por Luo et al. (2004), obtida a partir da correção da equação de predição
de consumo adotada no AFRC (1998).
Em que:
ã
ã ã ã
A exigência de energia líquida de mantença foi estimada como a soma da
produção de calor em jejum, em condições de termoneutralidade (Cannas et al., 2010),
com a energia necessária para movimentação voluntária diária dos animais (AFRC,
1993). A exigência de energia metabolizável de mantença foi obtida por meio do
quociente entre a energia líquida de mantença e a eficiência de utilização da energia
metabolizável de mantença (AFRC, 1993; CSIRO, 1995; CSIRO, 2007). A eficiência de
utilização de energia metabolizável de mantença foi assumida como variável
dependente da metabolizabilidade da ração, tal como recomendado pelo AFRC (1993).
- 23 -
Em que:
çã ã ã ã ã ã
A exigência de energia metabolizável de gestação foi calculada como
recomendado pelo AFRC (1993).
Em que:
Para obtenção de estimativas de exigência de energia metabolizável para ganho
de peso foram utilizadas as equações recomendadas por Luo et al. (2004).
- 24 -
Em que:
ã
ã ã ã
A exigência de energia metabolizável de lactação foi estimada tal como
recomendado pelo AFRC (1993).
Em que:
ã ã
As exigências de proteína metabolizável de mantença, gestação, ganho de peso e
lactação foram estimadas tal como recomendado pelo AFRC (1993).
Em que:
- 25 -
Em que:
Em que:
Em que:
Para estimativa das exigências de minerais foram utilizadas as equações
sugeridas no ARC (1980).
O formulário de formulação e otimização de rações foi desenvolvido com a
possibilidade de permitir a seleção das restrições desejadas, para o processo de
otimização dos custos da mistura de alimentos. Com isso o usuário poderá determinar
quais restrições serão atribuídas no algoritmo de otimização. Foi implementada ainda a
possibilidade da edição da margem de erro aceita para o atendimento de cada restrição,
de forma que o atendimento das restrições poderá ser flexibilizado, conforme a
necessidade do usuário. Esse formulário permite também a edição das restrições
- 26 -
relativas as porcentagens mínimas e máximas de inclusão de cada alimento na ração.
Além disso, foi implementada a geração de relatórios com as informações das rações
formuladas.
4. RESULTADO E DISCUSSÃO
Ao abrir o programa, é exibido um formulário de acesso onde o software exige a
digitação de uma senha (Figura 2).
Figura 2 - Formulário de acesso
Com a digitação da senha correta o software carrega o formulário principal
(Figura 3). Na parte superior do formulário principal estão localizados botões de
comando que permitem acesso aos formulários e exigências nutricionais e de
composição de alimentos. O botão de comando que encerra o programa também se
encontra no formulário principal.
- 27 -
Figura 3 - Formulário principal
O formulário de exigências nutricionais permite inserção dos dados para cálculo
das exigências de energia, proteína e minerais (Figura 4).
Figura 4 - Formulário de exigências nutricionais
No formulário de exigências nutricionais estão presentes caixas de texto e caixas
de listagem nas quais podem ser inseridas informações relativas ao animal e ao
- 28 -
ambiente. O formulário calcula e exibe todos os componentes de exigências nutricionais
e permite a geração de relatórios. Conforme se modificam os dados de entrada do
formulário, as exigências nutricionais apresentadas na região direita do formulário são
recalculadas automaticamente. Essas informações podem ser salvas no programa, como
também exibidas em relatórios.
O formulário de composição dos alimentos utiliza os dados de entrada da
composição dos alimentos para realização dos cálculos de estimativas da concentração
energética, de acordo com o recomendado por Weiss (1993) e adotado pelo NRC (2001)
(Figura 5). Esse formulário permite a seleção de alimentos para alteração da
composição e a escolha de alimentos para formulação da ração. O formulário de
composição de alimentos permite ainda a geração de relatórios, com a composição de
todos os alimentos listados.
Figura 5 - Formulário de composição dos alimentos
O formulário de balanceamento de rações permite a formulação de rações de
custo mínimo (Figura 6). Nesse formulário é possível determinar a margem de erro
- 29 -
aceitável, no atendimento de cada componente das exigências nutricionais e as
porcentagens mínima e máxima de cada alimento na ração. É possível gerar gráficos e
relatórios. Nesse formulário o usuário tem a possibilidade de determinar as quantidades
que cada ingrediente deve entrar na formulação, modificando os valores de mínimo e
máximo. O balanceamento pode ser feito também através da tentativa de erros e acertos,
onde as porcentagens são inseridas manualmente, como também pelo método de
otimização que o programa oferece.
Figura 6 - Formulário de formulação de rações.
5. CONCLUSÃO
O software NUTRIGOAT possui interface amigável e é de fácil utilização. O
método de otimização implementado permite formular rações de custo mínimo,
atendendo as exigências nutricionais dos animais, com seus respectivos intervalos de
tolerância, além das restrições de quantidades máximas e mínimas de cada alimento
selecionado.
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