2) composição e análise de alimentos

Instituto Babcock para Pesquisa
e Desenvolvimento da Pecuária
Leiteira Internacional
Essenciais em
Gado de Leite
University of Wisconsin-Madison
2) COMPOSIÇÃO E ANÁLISE DE ALIMENTOS
Michel A. Wattiaux
Babcock Institute
INTRODUÇÃO
Os alimentos contém nutrientes que são
usados para atender os requerimentos dos
animais. A maioria dos alimentos para
vacas de leite consiste em caules, folhas,
sementes e raizes de várias plantas. As
vacas também podem ser alimentadas com
sub-produtos industriais (farelos, melaço,
resíduo de cervejaria, etc.) e estas dietas
normalmente precisam ser suplementadas
com pequenas quantidades de vitaminas e
minerais. Os alimentos para bovinos
leiteiros são classificados como:
•
Forragem;
•
Concentrado;
•
Suplemento proteico;
•
Suplemento (vitamina e mineral).
Esta classificação é um pouco discutível,
mas ela se baseia no valor nutricional do
alimento. Os Nutrientes são substâncias
químicas necessárias para a manutenção,
crescimento, produção, reprodução e saúde
do animal. Existem cinco categorias de
nutrientes:
• Água;
• Energia (carboidratos, proteínas, lipídeos);
• Proteína (compostos nitrogenados);
• Minerais;
• Vitaminas.
Os alimentos também podem conter
substâncias sem valor nutritivo (Figura 1).
Alg u n s compostos
têm estruturas
complexas as quais não são digeríveis e
podem iinterferir na digestão de alguns
nutrientes (ex: lignina, tanino). Além disso,
certas plantas contém toxinas que podem
ser prejudiciais para a saúde do animal.
A COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS
Água e matéria seca
Quando os alimentos são colocados em
um forno com temperature de 105°C por 24
horas, a água (H 2 0) evapora e o material
restante é chamado de matéria seca. Os
alimentos contém quantidades variadas de
água. Em estágios imaturos do crescimento,
a maioria das plantas contém cerca de 70 a
80% de água (20 a 30% de matéria seca).
Contudo, as sementes contém apenas 8 a
10% de água (90 a 92% de matéria seca). A
quantidade de água nos alimentos
normalmente não é motivo de preocupação.
Vacas lactantes bebem cerca de 4 a 5 kg de
água para cada kg de matéria seca que elas
comem. Os bovinos leiteiros precisam ter
acesso à água limpa e fresca durante a
maior parte do dia.
A material seca contém todos os
nutrientes (exceto água) que são necessários
para os bovinos. A concentração de
nutrientes nos alimentos normalmente são
expressos com base na quantidade de
matérioa seca (MS) ao invés da matéria
verde (MV), pois:
• A quantidade de água nos alimentos
pode variar, portanto, o valor nutritivo
de diferentes alimentos pode ser
comparado mais facilmente quando a
concentração é expressa com base na
matéria seca.
• Quando expressa em material seca, a
concentraçaõ de nutrientes dos
alimentos pode ser comparada
diretamente com a concentração de
nutrientes necessários da dieta das
vacas.
A matéria orgânica e minerais
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Essenciais em Gado de Leite—Nutrição e Alimentação
A matéria seca dos alimentos pode ser
classificada em matéria orgânica e matéria
inorgânica. Compostos que contém carbono
(C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e
nitrogênio (N), são classificados como
orgânicos. Os compostos inorgânicos ou
minerais (cálcio, fósforo etc.)representam
um grupo químico diferente. Quando um
alimento é colocado em um forno a 550°C
por 24 horas, a matéria orgânica é
queimada e o que resta são os minerais ou
cinzas. Em plantas, a fração mineral varia de
1% a 12%. As forragens normalmente
contém mais cinzas que sementes e grãos.
Os sub-produtos animais derivados de
ossos pode conter cerca de 30% de minerais
(principalmente cálcio e fósforo). Os
minerais são frequentemente classificados
como macro- ou micro-minerais (Tabela 1).
Esta distinção se baseia somente na
quantidade necessária pelos animais.
Alguns minerias s ã o possivelmente
essenciais (ex: bário, bromo, niquel) e
outros podem ter efeitos negativos na
digestibilidade dos alimentos (ex: sílica).
Nutrientes nitrogenados
O nitrogênio esta presente em proteínas e
outros compostos da matéria orgânica dos
alimentos. As proteínas são compostas de
uma ou várias cadeias de aminoácidos.
Uma sequência de 20 aminoácidos
encontra d o s
nas
prot e í n a s
são
determinadas pelo código genético. Esta
sequência determina a estrutura e a função
de cada proteína no corpo. Existem
aminoácidos essenciais e não essenciais. Em
oposição aos aos aminoácidos essenciais
que podem ser sintetizados pelo organismo,
os aminoácidos essenciais precisam estar
presentes na dieta, pois o organismo é
incapaz de sintetiza-los.
Quando o nitrogênio não faz parte de da
estrutura de proteínas, como no caso da
uréia e da amônia, ele é chamado de
nitrogênio não proteico (NNP). O
nitrogênio não proteico não têm valor
nutritivo para animais de estômagos
simples. Contudo, em ruminantes, o NNP
pode ser utilizado pela flora ruminal na
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Tabela 1: Minerais necessários na dieta de
ruminantes e seus símbolos químicos.
Macro
Símbolo
Micro
Símbolo
minerais químico minerais químico
Cálcio
Ca
Iodo
I
Fósforo
P
Ferro
Fe
Magnésio
Mg
Cobre
Cu
Sódio
Na
Cobalto
Co
Potássio
K
Manganês
Mn
Cloro
Cl
Molibdênio
Mo
Enxofre
S
Zinco
Zn
Selênio
Se
síntese de aminoácidos e proteínas que
serão úteis para o animal.
Um químico dinamarquês, J.G. Kjeldhal,
desenvolveu um métod o
para a
quantificação do nitrogênio em 1893. Em
média, as proteínas contém cerca de 16% de
nitrogênio. Portanto, a porcentagem de
proteína em um alimento é normalmente
calculada como a quantidade de nitrogênio
multiplicada por 6.25 (100/16 = 6.25). Esta
medida é chamada de proteína bruta (PB). A
palavra “bruta” se refere ao fato de que
nem todo o nitrogênio de um alimento esta
na forma de proteína. Frequentemente, a
proteína bruta superestima a quantidade de
proteína verdadeira (PV) do alimento. A
porcentagem de proteína bruta nas
forragens pode variar de 5% (resíduos de
plantio) a 20% (leguminosas de boa
qualidade). Os farelos de grãos podem
conter de 30 a 50% de PB e sub-produtos
animais podem conter mais de 60% de PB.
Nutrientes energéticos
A energia disponível nos alimentos para o
animal não pode ser quantificada por uma
simples análise laboratorial. A melhor
maneira de medir esta energia é por meio
de experimentações. No corpo, o carbono
(C), o hidrogênio (H) e o oxigênio (O) dos
carboidratos, lipídeos e proteínas pode ser
convertido em água (H2 O) e dióxido de
carbono (CO2 ) com a libração de energia. A
megacaloria (Mcal) é frequentemente
utilizada como medida de energia, mas o
Joule (J) é a unidade oficial para a medida
de energia. Nos aliemntos para vacas de
leite, a energia é expressa em Mcal ou
Energia Líquida para a Lactação (NEl).
2—Composição e Análise de Alimentos
Figura 1: A composição dos alimentos e análises laboratoriais de rotina.
Esta unidade representa a quantidade de
energia em um alimento que esta
disponível para a manutenção do peso
corporal e pela produção de leite. Por
exemplo, são necessárias 0.74 Mcal NEl para
produzir 1 kg de leite; sendo que a energia
nos alimentos varia de 0.9 a 2.2 Mcal of
NEl/kg de matéria seca.
Os lipídeos e outras substâncias da
família das gorduras são medidos por um
método chamado de extração pelo éter (EE)
e normalmente estes compostos produzem
cerca de 2.25 vezes mais energia que
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Essenciais em Gado de Leite—Nutrição e Alimentação
carboidratos. Contudo, a maioria da energia
das forragens e de concentrados se origina
dos carboidratos. Os alimentos para vacas
normalmente contém menos de 5% de
lipídeos, mas cerca de 50 a 80% de
carboidratos. Existem três tipos principais
de carboidratos nas plantas:
• Açucares simples (glicose, frutose);
• Carboidratos de reserva (amido) ou
também chamados de carboidratos não
estruturais, não fibrosos, ou
carboidratos presentes fora da parede
celular;
• Carboidratos estruturais também
chamados de carboidratos fibrosos ou
de parede celular (celulose e
hemicelulose).
A glicose é encontrada em grandes
quantidades em certos tipos de alimentos
(melaço, soro de leite). O amido é o
principal componente de grãos de cereais
(trigo, cevada, milho, etc.). A celulose e a
hemicelulose
são
p r i n c ipalmente
encontradas nos caules das plantas. O
amido e a celulose são feitos de longas
cadeias de glicose. A ligação entre as
moléculas de glucose no amido podem ser
quebradas facilmente, mas na cellulose
estas ligações resistem às enzimas
degestivas de animais superiores. Contudo,
as bactérias ruminais possuem enzimas que
podem extrair a glicose contida nas fibras.
A celulose e a hemicelulose estão
associadas com a lignina (um composto
fenólico) na parede celular. A quantidade
de fibras (ex: parede celular) nos alimentos
têm um papel importante no seu valor
nutricional. Em geral, quanto menos fibra,
maior é o valor energético de uma
forragem. As fibras na forma de partículas
grandes são necessárias na dieta das vacas
pois:
• Estimulam a ruminação, que é
necessária para manter o processo
digestivo e a saúde do animal;
• É essencial para evitar a diminuição da
porcentagem de gordura do leite.
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Em muitos países, a fibra bruta ainda é o
método official para medir a quantidade de
fibra de um alimento, mas a fibra
detergente neutra (FDN) é um método
laboratorial mais recente que pode estimar
de uma maneira mais acurada a quantidade
de celulose, hemicelulose e lignina nos
alimentos. A potencial capacidade de
ingestão de um alimento pela vaca é
inversamente proporcional à quantidade de
FDN do alimento. Além disso, a fibra
detergente ácida (FDA) que quantifica a
quantidade de celulose e lignina, é um bom
indicador da digestibilidade de uma
forragem. Os açucares presentes na FDN e
na
FDA são
f ermentadas mais
vagarosamente pelas bactérias ruminais,
mas o material que se encontra fora da
parede celular (c o mpostos solúveis como
açucares simples, e algumas proteínas),
normalmen t e
são
r a p i damente
fermentadas.
A porcentagem de carboidratos não
fibrosos (CNF) em um alimento é
normalmente calculado levando-se em
conta as cinzas, proteína bruta, extrato
etéreo e o FDN:
CNF = 100 – (cinzas + PB + EE + FDN).
Vitaminas
A quantidade de vitaminas nos alimentos
não é calculada normalmente, mas as
vitaminas em pequena quantidade são
essenciais para a manutenção da saúde. As
vitaminas são classificadas em vitaminas
hidrosolúveis (nove vitaminas do complexo
B e a vitamina C) ou vitaminas liposolúveis
(β-caroteno ou provitamina A, vitaminas
D2 , D3 , E e K). Em vacas, a suplementação
de vitaminas do complexo B é menos
importante, pois as bactérias ruminais
podem sintetiza-las.