fracionamento de carboidrato e proteina

8/17/2019 Fracionamento de Carboidrato e Proteina

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95ISSN: 1983-0777

Vet.Not., Uberlândia, v.19. n.2, p. 95-108, jul./dez. 2013

FRACIONAMENTO DE CARBOIDRATO E PROTEÍNA SEGUNDO OSISTEMA CNCPS*

Simone Pedro da Silva1, Márcia Maria Cândido da Silva2

RESUMO

Objetivou-se com esse estudodescrever o sistema nutricional CNCPSbem como discutir sobre como ocorre adegradação ruminal das frações deproteína e carboidratos e como se dá ocrescimento microbiano em função dadisponibilidade desses nutrientes. OThe Cornell Net Carbohydrate andProtein System (CNCPS) foi criado na

Universidade de Cornell, nos EUA.Nesse sistema é possível simular osefeitos de ingestão do alimento,fermentação ruminal, digestãointestinal, absorção e metabolismosobre a utilização do nutriente, esubsequente o desempenho animal. Deacordo esse sistema, a proteína e oscarboidratos utilizados na alimentaçãodos ruminantes são fracionados emrelação à sua composição química,características físicas, degradação

ruminal e digestibilidade intestinal. Coma estimativa dos parâmetros cinéticosdessas frações no trato gastrintestinal,é possível adequar o fornecimento derações, visando à máxima eficiência desíntese de proteína microbiana. Ademais, é possível reduzir perdasenergéticas e nitrogenadas decorrentesda fermentação ruminal pela melhorformulação de dietas visandomaximizar a sincronização dadegradação entre nitrogênio ecarboidratos no rúmen.

Palavras-chaves: crescimentomicrobiano, disponibilidade, forrageiras

tropicais, ruminantes, taxa dedegradação

INTRODUÇÃO

A nutrição e a alimentação deruminantes são áreas do conhecimentoque necessitam de diferentesinformações científicas para odesenvolvimento de técnicas a fim denutrir adequadamente os animais de

interesse zootécnico. Nesse sentido,recorrer aos estudos de bromatologiazootécnica é de extrema importânciapara conhecer a quantidade denutrientes que o alimento é capaz deoferecer para satisfazer àsnecessidades do animal.

Os sistemas de avaliação dealimentos para ruminantes estão emcontínua construção ao longo dosanos, passando a se intercalar cadavez mais com outras ciências, como a

física, matemática e estatística, o quetorna esses sistemas mais complexos.Considerando a evolução doconhecimento sobre esses sistemas,atenção especial tem sido dada ao TheCornell Net Carbohydrate and ProteinSystem (CNCPS). Nesse sistema épossível realizar simulações daresposta animal sob várias condiçõesde produção, detalhando-se com maioracuidade os alimentos, animais,manejo e as condições ambientais, demaneira a capacitar o zootecnista aidentificar fontes que podem exercermaiores variações no desempenhoanimal.

___________________________* Artigo recebido em: 21/07/2013 Aceito para publicação em: 19/12/20131 Zootecnista, Doutora, Bolsista de pós doutorado do CNPQ na Universidade Federal de Uberlândia. ,Faculdade de Medicina Veterinária – FAMEV. Campus Umuarama - Bloco 2T. Av. Pará, 1720 - BairroUmuarama. Uberlândia - MG - CEP 38400-902. Email: [email protected]

Engenheira Agrônoma e Zootecnista, Doutora em Zootecnia, Bolsista de pós doutorado na UniversidadeFederal de Viçosa


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SILVA, S. P. da; SILVA, M.M.C. da

De acordo com o sistemaCNCPS, a proteína e os carboidratosutilizados na alimentação dosruminantes são fracionados em relaçãoà sua composição química,características físicas, degradaçãoruminal e digestibilidade intestinal. Coma estimativa dos parâmetros cinéticosdessas frações no trato gastrintestinal,é possível adequar o fornecimento derações, visando à máxima eficiência desíntese de proteína microbiana. Ademais, é possível reduzir perdasenergéticas e nitrogenadas decorrentesda fermentação ruminal pela melhorformulação de dietas visandomaximizar a sincronização da

degradação entre nitrogênio ecarboidratos no rúmen.Nos sistemas de produção de

ruminantes, a alimentação representa amaior parcela dos gastos, variando de50 a 75% dos custos totais. Aformulação de dietas balanceadas, comobjetivo de atender exigênciasnutricionais dos animais com baixocusto, é de extrema importância paraaqueles que lidam com a criação deruminantes. De fato, o desempenho

produtivo do animal estáintrinsecamente relacionado à suaalimentação, e o seu custo influenciano orçamento final, estandodiretamente ligado ao lucro daempresa, com grande impacto sobre arentabilidade da criação de ruminantes.

Nesse sentido, objetivou-se comesse estudo descrever o sistemanutricional CNCPS bem como discutirsobre como ocorre a degradaçãoruminal das frações de proteína e

carboidratos e como se dá ocrescimento microbiano em função dadisponibilidade desses nutrientes.

O CORNELL NET CARBOHYDRATEAND PROTEIN SYSTEM (CNCPS)

O sistema Weende para análiseproximal é utilizado para medircomponentes como fibra bruta, extratoetéreo, matéria seca e nitrogênio total,sendo o extrato não-nitrogenado (ENN)calculado por diferença. Entretanto,este sistema não pode ser usado para

predizer de forma mecanicista ocrescimento microbiano, porque a fibrabruta não representa toda a fibradietética, o extrato não nitrogenado(ENN) não representa acuradamenteos carboidratos não-fibrosos e aproteína precisa ser descrita porfrações relacionadas com as suascaracterísticas de degradação ruminal.(FOX, 2003). Este sistema foiamplamente utilizado, por mais de umséculo, na quantificação da proteína eenergia sem levar em consideração asdiferentes frações disponíveis nosalimentos.

O The Cornell Net Carbohydrateand Protein System (CNCPS) foi criado

na Universidade de Cornell, Ithaca, NYnos EUA, a quase 30 anos atrás, poruma equipe liderada por pesquisadoresdo departamento de Zootecnia daquelainstituição. As versões prévias doCNCPS são: Versão 1.0 de 1991,Versão 2.0 de 1993, Versão 3.0 de1994, Versão 4.0 de 2000, Versão 5.0de 2003, Versão 6.0 de 2007 e a últimaVersão 6.1 de 2008 e atualmentedisponível para utilização. Cada novaversão contém alterações que

melhoram a precisão do modeloCNCPS e facilidade de utilização dosoftware de computador.

Nesse sistema é possível simularos efeitos de ingestão do alimento,fermentação ruminal, digestãointestinal, absorção e metabolismosobre a utilização do nutriente, esubsequente o desempenho animal.Trata-se de um modelo com basemecanicista, ou seja, baseado emteorias ou princípios biológicos,

químicos e físicos conhecidos, com oobjetivo de melhorar os modelos depredição da resposta animal, bemcomo otimizar o uso de recursosdisponíveis nas propriedades e reduziro impacto ao meio ambiente, tais comoexcesso de nutrientes no solo e sobre aqualidade da água. Difere de modelosempíricos, que são baseados emrelacionamentos derivados diretamentede observações sobre o sistema, nestecaso o organismo dos animais.

Desde 1980, submodelosseparados, que podem ser


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classificados pela função fisiológicatem sido desenvolvidos e refinados noCNCPS: (1) Consumo e composiçãodos alimentos, (2) fermentação ruminal,(3) digestão intestinal, (4) metabolismo,(5) mantença, (6) crescimento, (7)gestação, (8) lactação, (9) reservas e(10) excreção de nutrientes.Informações novas têm sidoperiodicamente incorporadas a estesmodelos.

O CNCPS assume que osalimentos são compostos por proteína,carboidratos, gorduras, minerais,vitaminas e água. Carboidratos eproteínas são subdivididos pelacomposição química, características

físicas, por suas taxas de degradação ecaracterísticas de digestibilidade pós-ruminal, de modo a poder predizervalores de energia líquida e de proteínametabolizável para cada alimento, combase nas interações entre essasvariáveis.

As frações de carboidratos eproteínas bem como suas taxas dedegradação são utilizadas paracomputar a quantidade de nutrientesdisponíveis para dar suporte à

fermentação ruminal para cada um dosgrupos de microrganismos, conformedescrito por Russel et al. (1992).

PROTEÍNA

A proteína contida nos alimentosdos ruminantes é composta por umafração degradável no rúmen (PDR) euma fração que escapa da degradaçãoruminal (PNDR). A degradação deproteínas no rúmen ocorre por meio da

ação de enzimas secretadas pelosmicrorganismos ruminais (ØRSKOV &McDONALD, 1979).

As exigências em proteínametabolizável dos ruminantes sãoatendidas pela proteína microbianasintetizada no rúmen e pela proteínadietética que escapa à fermentaçãoruminal, o que torna a nutrição proteicados ruminantes bastante complexa.

As gramíneas de clima tropicalpossuem teores de proteína bruta (PB)inferiores ao das espécies de clima

temperado. Grande parte dessasgramíneas apresenta teores de PBinferiores a 100 g/kg de MS, que podeser insatisfatório para o atendimento deexigências para alguns níveis decrescimento e produção de leite. Essebaixo teor de PB é devido à presençada via fotossintética C4. As plantas C4 têm maior eficiência na retirada de CO2 do meio, e com isso possuem menoresproporções da enzima Rubisco que asC3, apresentando assim menoresconcentrações de nitrogênio em seustecidos fotossinteticamente ativos. Além disso, apresentam uma maiordensidade de feixes vasculares emrelação às C3. Esses feixes vasculares

são circundados por células da bainhaparenquimática, ou seja, apresentamuma maior proporção de carboidratosfibrosos.

As leguminosas com anatomiafoliar típica de espécies C3 apresentamteores proteicos mais elevados (166g/kg de MS) e suas folhas possuem osfeixes vasculares circundados por umabainha de parede espessa na faceinterna e uma bainha de parede maisdelgada externamente. Seus feixes

vasculares são separados por ummesofilo com células esparsamentearranjadas. Nas gramíneas C4, existeuma bainha de células grandes e comparede celular até cinco vezes maisespessa do que as células do mesofilo,em torno do feixe vascular.

O teor de proteína nas espéciesforrageiras é maior nos estádiosvegetativos iniciais da planta ediminuem à medida que as mesmasatingem a maturidade. Os maiores

teores de proteína ocorrem nas folhas,que possuem alto valor biológico, comcomposição aminoacídica de altaqualidade.

O modelo denominado CNCPSapresenta um procedimento maiscomplexo para determinar a PDR ePNDR dos alimentos. Esse modeloutiliza reagentes químicos paradeterminar as frações proteicas quesão divididas em cinco: A, B1, B2, B3 eC. A fração A representa oscomponentes nitrogenados de natureza


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não proteica (NNP) que éinstantaneamente solubilizada e suataxa de degradação tende ao infinito,sua determinação química é realizadacomo a proporção da proteína solúvelem solução de tampão borato-fosfatoque não precipita em ácidotricloroacético (TCA). A fração Crepresenta a proteína que está ligada aFDA e não é degradada no rúmen,contém proteínas associadas à lignina,taninos e produtos da reação deMaillard, sendo conhecida comoproteína insolúvel em detergente ácido,ou PIDA. A fração B representa afração potencialmente degradável e édividida em três frações de acordo com

suas taxas de degradação, sujeitas aosefeitos de passagem. A fração B1 representa a fração da proteína solúvelem tampão borato-fosfato, mas queprecipita em TCA (rapidamentedegradada no rúmen). A fração B3 écalculada como a diferença entre afração da proteína recuperada noresíduo insolúvel em detergente neutro(FDN) e a recuperada no resíduoinsolúvel em detergente ácido (FDA).Essa fração representa a proteína

potencialmente degradável existente naparede celular das plantas, sendolentamente degradada no rúmen. Afração B2 representa a fração deproteína insolúvel em tampão-boratopresente no conteúdo celular, sendoobtida pela diferença entre o valor totalda proteína do alimento e a soma dasfrações A, B1, B3 e C e apresenta taxade degradação intermediária (LICITRAet al., 1996).

Porém, em alguns trabalhos, tem-

se utilizado somente quatro fraçõesprotéicas (A, B1, B2 e C) em vez decinco (A, B1, B2, B3 e C), devido àsfrações B1 e B2 encontrarem-se noconteúdo celular e se comportarem deforma nutricionalmente uniforme. (VANSOEST, 1994; BRODERICK, 1995;FAVORETO et al., 2008 ). Além disso,as técnicas laboratoriais utilizadasnesse fracionamento são mais simples,tornado tais procedimentos maisacessíveis às análises de rotinas noslaboratórios.

Malafaia et al.(1997) encontraram

para o capim tifton-85 com 60 dias derebrotação os teores das fraçõesprotéicas A, B1, B2, B3 e C de 17,38;2,54; 36,18; 26,95 e 16,95%respectivamente. Cabral et al. (1999a)verificaram com a mesma gramínea,colhida com 30 cm (14,7% PB) e 50 cm(9,9% PB) as proporções das fraçõesprotéicas A, B1, B2, B3 e C de 12,4 e26,8; 9,2 e 4,0; e 29,4 e 23,5; 40,8 e34,2; e 8,3 e 11,4% da PB,respectivamente.

Ribeiro et al. (2001) avaliaramfenos de capim-tifton 85 sob idades derebrotação (28, 35, 42 e 56 dias) everificaram que os valores das fraçõesproteicas A, B1, B2, B3 e C, expressos

como percentagem da PB, variaramentre 22,10 a 35,53%; 0,24 a 4,55%;30,37 a 31,34%; 26,55 a 36,62%; e5,75 a 6,76%, respectivamente, nosfenos com idades de 28 a 56 dias.Neste trabalho, a proporção deproteína com taxa de degradaçãointermediária (B2) foi semelhante entreas idades, enquanto que a fração B3 foisimilar entre os fenos mais jovens. Osautores sugeriram que, quanto maioros valores das frações A e B1, maior é

a necessidade de suprimento decarboidratos de rápida degradaçãopara adequado sincronismo defermentação de proteína e carboidratosno rúmen.

Felisberto (2007) fracionou aproteína do feno de capim-tifton 85colhido com 30 dias, 15,7% PB e76,94% FDN, e verificou que as frações A, B1, B2, B3 e C, foram,respectivamente, 20,57; 2,94; 34,71;35,99 e 5,78% PB. Em trabalhos com a

mesma planta forrageira avaliadas nasidades de 28, 42, 63 e 84 dias, Gonçalvez et al. (2003) encontraram osvalores de 23,0; 4,4; 31,3; 25 e 17,4%das respectivas frações A, B1, B2, B3 eC para a idade de 28 dias, bem como19,8; 0,4; 31,4; 26,2 e 22,8% emplantas com 84 dias. Estes autoresobservaram redução na qualidade dofeno com o aumento da idade, namedida em que as frações A+B1 decresceram linearmente e a fração Caumentou.

Os teores de nitrogênio ligados


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aos compostos da parede celulartendem a aumentar com a idadefisiológica da planta, principalmente,aquela fração ligada a FDA. Lima et al.(1999) encontraram redução linear nafração da proteína de lenta degradação(fração B3) e aumento da fração C coma maturidade de plantas de tifton- 85(Cynodon dactylon), bahia (Paspalumnotatum) e floralta (Hemarthriaaltissima) (BALSALOBRE, 2002).

CARBOIDRATOS

Os carboidratos são os principaisconstituintes das plantas forrageiras,correspondendo de 50 a 80% da MS

das forrageiras e cereais. Ascaracterísticas nutritivas doscarboidratos das forrageiras dependemdos açúcares que os compõem, dasligações entre eles estabelecidas e deoutros fatores de natureza físico-química (VAN SOEST, 1994). Afermentação de carboidratos no rúmenleva à produção de ácidos graxosvoláteis, que são as principais fontesde energia para os ruminantes. Acomposição química, características

físicas e cinéticas de digestão sãocaracterísticas dos carboidratos queinfluenciam o consumo de matériaseca, digestão e utilização da raçãototal (MERTENS, 1992)

Os carboidratos são classificadosem estruturais, presentes na paredecelular, e não estruturais presentes noconteúdo celular (SNIFFEN et al.,1992). Porém, a pectina trata-se de umcarboidrato estrutural presente naparede celular, mas que possui taxa de

degradação similar ao dos constituintesdo conteúdo celular. Dessa forma, aclassificação proposta por Sniffen et al.(1992) refere-se às característicasestruturais que os carboidratosapresentam na planta e não àscaracterísticas nutricionais.

Em termos nutricionais, aclassificação dos carboidratos emfibrosos (CF) e não-fibrosos (CNF) tempor base as características nutritivas enão a função estrutural exercida naplanta. Nessa classificação, os CNF

representam as frações degradadasmais rapidamente e incluem osaçúcares, amido e a pectina. Oscarboidratos fibrosos (CF) estãopresentes na parede celular e incluema celulose e a hemicelulose, os quaissão lentamente degradados e ocupamespaço no trato gastrintestinal (TGI).

Associados à parede celularpodem ser encontrados componentesquímicos de natureza diversa, como alignina. Esta tem a natureza de umpolímero fenólico que se associa aoscarboidratos fibrosos, celulose ehemicelulose, durante o processo deformação da parede celular e estácorrelacionada à indigestibilidade dos

nutrientes. A planta forrageira de climatropical, em relação àquela de climatemperado, é caracterizada por baixosteores de carboidratos não fibrosos epela elevada proporção de carboidratosfibrosos. Esta característica é denatureza anatômica e ocorre devido àalta proporção de tecidos vasculares,comuns nas plantas C4 (VAN SOEST,1994).

Os níveis de carboidratos fibrosos

são bem mais elevados em gramíneasque em leguminosas, e nos caules emrelação às folhas. Com o avançar damaturidade, verificam-se aumentos nosteores de carboidratos fibrosos eredução nos carboidratos não fibrosos.Isso influencia a digestibilidade daforragem, que declina maisdrasticamente para as gramíneas quepara as leguminosas.

Segundo o sistema CNCPS oscarboidratos totais são classificados em

quatro frações, de acordo com suastaxas de degradação no rúmen:

Fração A - açúcares solúveisprontamente degradados e queapresentam taxa de digestão de 250 a500%/h;

Fração B1 - compreende oscarboidratos não-fibrosos (amido epectina) com fermentação intermediáriade 30 a 70%/h;

Fração B2 - compreende oscarboidratos fibrosos, celulose ehemicelulose, com lenta taxa de


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degradação (3 a 20%/h);Fração C - parte indegradável

dos componentes fibrosos presentesna parede celular, compostaprincipalmente pela lignina (NRC,1996).

O modelo CNCPS consideracomo carboidratos fibrosos as fraçõesB2 e C, que representam,respectivamente, a fibrapotencialmente digestível e aindisponível, ambas presentes naparede celular. Os carboidratos não-fibrosos são representados pelasfrações A e B1, que correspondem aosaçúcares, amido e pectina. Esta última,apesar de estar presente na parede

celular das plantas, apresentadegradação ruminal próxima aosconstituintes do conteúdo celular.

Segundo o sistema CNCPS, oscarboidratos não-fibrosos (açúcares,amido e pectinas) são computadoscomo 100 - (PB + FDNcp + EE + MN),em que PB, FDNcp, EE e MNcorrespondem, respectivamente, àproteína bruta, fibra em detergenteneutro corrigido para cinzas e proteína,extrato etéreo e minerais. Para análise

de açúcares (fração A), utiliza-se tantoa reação fenol/ácido sulfúrico ou areação de antrona. O método paradeterminação do amido consiste no AOAC 996.11 (AOAC, 1995). Pectinase outros carboidratos solúveis sãodeterminados indiretamente, peladiferença entre a fibra dietética total(FDT) e a fibra em detergente neutro,corrigindo ambas para cinzas enitrogênio. A fração B1 é obtida pelasoma do amido e pectinas. A fração C

é estimada pela multiplicação daconcentração de lignina pelo fator 2,4.O ensaio recomendado para lignina é ahidrólise dos resíduos do procedimentode fibra em detergente ácido, em ácidosulfúrico 72% (VAN SOEST et al.,1991). A fibra disponível (fração B2) éobtida como FDNp – Fração C. OCNCPS não disponibilizaprocedimentos laboratoriais de comoobter taxas de degradações doscarboidratos.

Alguns trabalhos foramconduzidos no Brasil para avaliar as

frações de carboidratos em forrageirastropicais. Nesse sentido, Cabral et al.(1999b) avaliaram o capim tifton-85 sobduas alturas de corte (30 e 50 cm) everificaram que, para a altura de 30 cm,os valores das frações A + B1, B2 e Cforam, respectivamente, 14,67; 68,72 e16,60%; já para a altura de 50 cm, osvalores corresponderam à 11,87; 68,76e 19,37%, respectivamente. Com oacréscimo da altura da planta, ocorreuaumento da fração C em 17%, reduçãodos carboidratos não fibrosos em 19%,e pouca variação nos teores da fraçãoB2. O aumento da fração C pode serem parte, atribuída ao aumento daconcentração de lignina na FDN em

23%. Neste trabalho, foi observadoque, a grande totalidade doscarboidratos correspondeu à fração B2.Realmente, alimentos volumosos comaltos teores de FDN possuem maiorproporção da fração B2, ou seja, fibrapotencialmente digestível. Dessaforma, dietas à base desses volumosossuportam melhor o crescimento demicrorganismos que utilizamcarboidratos fibrosos. Portanto, autilização de nitrogênio não-protéico

(NNP) ou de fontes protéicas de lentadegradação no rúmen é desejável(Cabral, 1999b), haja vista que osmicrorganismos que degradam a fibrautilizam, como única fonte denitrogênio, a amônia, oriunda dadegradação de fontes de NNP. Alémdisso, como a fibra é lentamentedegradável, o uso de fontes protéicasde baixa degradação no rúmen éapropriado, pois permite melhorsincronismo de degradação entre

carboidratos e proteínas.Em outro experimento, o capim-

tifton 85 foi avaliado aos 60 dias porMalafaia et al.(1997), que encontraramvalores de 5,45; 74,38 e 20,17%,respectivamente, para as frações A +B1, B2 e C. O incremento da fração C ea redução das frações A + B1 implicaem redução na disponibilidade deenergia para os microrganismos quefermentam carboidratos fibrosos e não-fibrosos, o que poderia influir naeficiência de síntese de proteínamicrobiana e, ainda, conduzir à perdas


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de N no rúmen, se por ventura foremutilizados suplementos protéicos demédia ou rápida degradação.

Nos trabalhos anteriormentecitados, o fracionamento doscarboidratos foi realizado da seguintemaneira: carboidratos totais foramcalculados pela fórmula CHOT = 100 – (%PB + %EE + %Cinzas); fração C foiobtida a partir do resíduo indigerívelapós 72 horas de incubação comlíquido de rúmen (MERTENS, 1987) oupela multiplicação do resíduo de ligninapela constante 2,4; fração B2 foideterminada a partir da subtração daFDNp pela fração C; e os carboidratosnão-fibrosos (CNF) foram quantificados

pela fórmula: CNF = 100 – (%PB +%FDNcp +%EE + %Cinzas) de acordocom Sniffen et al. (1992). Dessa forma,observa-se que não foi realizado ofracionamento dos CNF em açúcares,amido e pectina, o que possivelmentese deve à dificuldade em analisaresses constituintes isoladamente nolaboratório, de maneira a facilitar aformulação das dietas para ruminantes.

Ribeiro et al. (2001) avaliaramfenos de capim-tifton 85 colhidos em

várias idades e encontraram valoresdas frações de carboidratos A, B1, B2 eC de 5,44; 2,35; 78,62 e 13,59%,respectivamente, para o feno com 28dias. Essas mesmas frações foram,respectivamente, de 3,51; 2,03; 80,59 e13,87% para o feno com 35 dias; 3,17;2,09, 79,12 e 15,62% para o feno com42 dias, e 2,73; 1,91; 77,49; 17,87%para o feno com 56 dias.

As frações A e B1 doscarboidratos obtidas no trabalho

anterior foram calculadas segundoequações propostas por Sniffen et al.(1992):

Fração B1(%CHOS) = Amido(%CNE)*(100 - B2 (%CHOS) – C(%CHOS))/100; Fração A (%CHOS) =(100 – Amido (%CNE))*(100 – B2(%CHOS) – C(%CHOS))/100, em que%CNF = valor na base da MS. Osteores de açúcares totais e de amidoforam determinados por reação comantrona, conforme metodologiadescritas, respectivamente, por Hodge

& Hofreiter (1962) e por McCready etal. (1950), modificado por Patel (1970). Apesar de terem sido realizadas asseparações das frações A e B1,verifica-se que a fração B1 é constituídaapenas de amido e não de pectina,como descrito no sistema CNCPS. Além disso, a obtenção das estimativasdas taxas de degradação dessasfrações foi realizada para as duasfrações em conjunto (A+B1).Possivelmente, tais procedimentosforam adotados pela dificuldade emseparar as degradações dessasfrações através de modelosmatemáticos.

Dessa forma, o que se observa é

que, apesar de, em vários trabalhos, osautores terem realizado ofracionamento de carboidratos, poucosrealmente utilizaram os procedimentosrecomendados pelo CNCPS para aseparação das frações. Isso,possivelmente, é devido às dificuldadesde execução das análises laboratoriaisproposta pelo sistema CNCPS.

DEGRADAÇÃO RUMINAL DASFRAÇÕES DOS CARBOIDRATOS E

COMPOSTOS NITROGENADOS

O CNCPS por meio de trabalhosrealizados por Sniffen et al. (1992) eRussell et al. (1992), enfatiza anecessidade da sincronização nadegradação de compostosnitrogenados e carboidratos no rúmen,para que se obtenha a máximaeficiência de síntese de proteínamicrobiana, bem como redução nasperdas energéticas e nitrogenadas

decorrentes da fermentação ruminal. Através de modelos mecanicistas épossível estimar a quantidade deproteína microbiana sintetizada, escaperuminal de nutrientes e proteínametabolizável, a partir dos dadosrelativos às frações de carboidratos eproteínas e suas respectivas taxas dedegradação ruminal.

O conhecimento da cinética dadegradação ruminal da proteína dosalimentos é fundamental para formulardietas com quantidades adequadas de


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proteína degradável no rúmen, a fim desuprir as necessidades dosmicrorganismos ruminais e adequadasquantidades de proteína nãodegradável no rúmen.

As frações de carboidratos bemcomo suas taxas de degradação sãoutilizadas para computar a quantidadede nutrientes disponíveis para darsuporte à fermentação ruminal paracada grupo de microrganismo.Segundo Nocek & Russell (1988), ataxa de digestão do alimento no rúmene, particularmente, o sincronismo entrea taxa de digestão das proteínas e doscarboidratos podem ter importanteefeito sobre os produtos finais da

fermentação e, consequentemente,sobre a produção animal. Alimentos com altas proporções

das frações proteicas A e B1, e com asrespectivas taxas de digestãoelevadas, podem ocasionar grandesperdas de amônia, quando nãosuplementados com fontes decarboidratos de rápida degradaçãoruminal. Nesse sentido, para queocorra eficiente síntese microbiana norúmen, torna-se necessário bom

sincronismo na fermentação deproteínas e carboidratos, com oobjetivo de se obter melhorias nodesempenho animal (NOCEK &RUSSELL, 1988).

As estimativas das taxas dedigestão das frações nitrogenadas têmsido obtidas por intermédio dediferentes métodos, sendo o método invitro com proteases oriundas deStreptomyces griseus o mais utilizado(KRISHNAMOORTHY et al., 1983). A

ação dessas proteases apresentaatividade máxima em pH 8, daídecorrem as críticas ao uso dessasenzimas para obtenção das taxas dedegradação (BRODERICK, 1995).Entretanto, Cone et al. (1996)compararam o escape de proteínapredito pelo método in vitro, usandoproteases originárias do S. griseus,com o escape de proteína predito apartir do método in situ, e concluíramque o uso das proteases permitia obter,de forma rápida, o porcentual deescape da proteína dietética. Dessa

forma, a obtenção de estimativas dastaxas de degradação das fraçõesproteicas utilizando proteases oriundasde Streptomyces griseus (KRISHNAMOORTHY et al., 1983), sãovalidas e recomendadas pelo sistemaCNCPS. Além disso, sua utilização émenos laboriosa quando comparada aoisolamento das proteases do rúmen.

A utilização de enzimasproteolíticas isoladas do rúmen (KOHN& ALLEN, 1995; MALAFAIA & VIEIRA,1997; MALAFAIA et al., 1997) trata-sede uma alternativa ao uso de proteasecomercial devido ao alto custo elevadodesta última. Contudo, as prediçõescom base neste método devem ser

verificadas por meio da comparaçãocom os valores obtidos in vivo (VIEIRAet al., 2000a).

As técnicas de avaliação dosparâmetros cinéticos da degradaçãoruminal dos alimentos compreendemestudos sobre o desaparecimento damassa de amostra incubada ao longodo tempo de incubação, denominadatécnica gravimétrica, ou a quantificaçãoda produção cumulativa de gases CO2 e CH4, oriunda da atividade microbiana

ruminal a partir da fermentação de umaamostra em líquido ruminal tamponado,durante o período de incubação,conhecida como técnica metabólica(MENKE et al., 1979; PELL &SCHOFIELD, 1993; THEODOROU etal., 1994).

Determinadas frações dosalimentos apresentam um período delatência em que não se verifica adegradação do substrato. Durante esseperíodo, pode ocorrer hidratação das

partículas do alimento, remoção desubstâncias inibidoras, eventos ligadosà adesão e efetiva colonização daspartículas do alimento pelosmicrorganismos ruminais, de modoque, antes do término desta fase, oalimento permanece inalterado norúmen, a não ser por ação mecânica.Os processos envolvidos durante operíodo de latência inicial sãodependentes do tempo, pois sãorealizados gradualmente ao longo dotempo. Essa dependência do tempo,possivelmente explica a curvatura


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inicial presente em gráficos dedegradação in vitro ou in situ (VIEIRAet al., 2008). Desse modo, é justificávela utilização de modelos quedeterminam a contribuição do períodode latência como tempo-dependentesobre a cinética de degradação ruminal(MERTENS, 1977; McDONALD, 1981;PEREIRA, 1992; VIEIRA et al., 2008).

Malafaia et al. (1997) avaliaram acinética ruminal das frações proteicasde algumas gramíneas tropicais, comoo capim tifton-85, capim-elefante,Brachiaria brizantha e Brachiariadecumbens, e encontraram para afração B1 da proteína taxas dedegradações que variaram de 1,913 à

0,697 e 1,322 à 0,783 h

-1

,respectivamente. Para essas mesmasplantas as frações B2 e B3 variaram de0,013 e 0,001; 0,017 e 0,0006; 0,011 e0,002; 0,011 e 0,009 h-1,respectivamente. As taxas dedegradações das frações proteicasforam realizadas utilizando proteasesextraídas do líquido ruminal, segundotécnica proposta por Kohn & Allen(1995).

Cabral et al. (1999a) ao medirem

as taxas de digestão das fraçõesnitrogenadas em proteases extraídasdo rúmen, obtiveram para o capim-tifton 85 com 30 e 50 cm dealtura,respectivamente, taxas dedegradação de 0,615 e 1,220 h-1 para afração B1. Para as frações B2 e B3 foram encontrados valores de 0,016;0,033 e 0,049; 0,087 h-1,zrespectivamente. As taxas dedegradações dos carboidratosencontradas na fração solúvel em

detergente neutro e B2 foram de 0,222;0,039 e 0,227; 0,049 h-1, para asplantas colhidas com 30 e 50 cm dealtura, respectivamente.

Ribeiro et al. (2001), ao avaliaremo feno de capim-tifton 85, encontraramvalores para as taxas de degradaçãodas frações proteicas entre 0,319 e1,324; 0,072 e 0,094; e 0,008 e 0,012h-1, respectivamente, para as fraçõesproteicas B1, B2 e B3, nos fenos entre28 e 56 dias de idade. As taxas dedigestão das frações A+B1 de

carboidratos, pouco variaram entre osfenos de diferentes idades,apresentando valores entre 0,181 e0,200 h-1. Para a fração B2 doscarboidratos a variação da taxa dedegradação foi de 4,00 a 4,66 %/h,sendo os menores valores para plantasde maior idade fisiológica. Segundoesses autores alimentos com altasproporções das frações proteicas A eB1, com as respectivas taxas dedigestão elevadas, podem ocasionarmaiores perdas de amônia, quando nãosuplementados com fontes decarboidratos de rápida degradaçãoruminal. Necessita-se, assim, de bomsincronismo na fermentação de

proteínas e carboidratos, para eficientesíntese microbiana no rúmen econsequente melhoria no desempenhoanimal.

Vieira et al. (2000b) avaliaram astaxas de degradações das frações decarboidratos nas amostras de extrusaem pastagens nativas coletadas emduas épocas do ano (período daságuas e período da seca). Verificaramredução significativa da taxa dedegradação da fração potencialmente

degradável dos carboidratos fibrosos.Na estação do período das águas, afração B2 foi degradada maisrapidamente pelos microrganismos(0,090 h-1); logo, conclui-se que a taxade degradação diminuiu no materialconsumido pelos animais durante aestação seca (0,062 h-1).

FERMENTAÇÃO RUMINAL ECRESCIMENTO MICROBIANO

O submodelo do rúmen, queprediz a fermentação e a digestão dosalimentos, é de grande importância aoCNCPS. A quantidade e a qualidadedos produtos da fermentação sãodependentes dos tipos e atividades dosmicrorganismos, sendo o ecossistemaruminal bastante diverso (SNIFFEN etal., 1992).

A fermentação ruminal, porapresentar inúmeras inter-relaçõesentre os diversos microrganismos, temconfundido as predições do


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desempenho animal a partir dosingredientes dietéticos. Dessa forma,muitos pesquisadores da áreapressupõem que o ecossistema ruminalé tão complexo que não pode serentendido ou descrito em termosquantitativos (RUSSELL et al., 1992).

O CNCPS, descrito por Russell etal. (1992) e Sniffen et al. (1992) propõea divisão do ecossistema ruminal emdois grupos microbianos. Osmicrorganismos que fermentamcarboidratos fibrosos (CF) emicrorganismos que fermentamcarboidratos não-fibrosos (CNF).Geralmente, os microrganismos quefermentam carboidratos fibrosos

(celulose e hemicelulose) crescemmais lentamente, e utilizam amôniacomo preferencial fonte de nitrogêniopara síntese de proteína microbiana.Em contraste, os microrganismos quefermentam carboidratos não-fibrosos(amido, pectina e açúcares) crescemmais rapidamente e podem utilizaramônia e aminoácidos como fontes denitrogênio. Os microrganismosfermentadores de CF e CNF têmdiferentes requerimentos de mantença

e o CNCPS estima 0,05 e 0,15 g decarboidratos por g de microrganismopor hora, respectivamente, e aeficiência de crescimento das bactériasque digerem CNF é otimizada napresença de 14% de peptídeos comoporcentagem de CNF. Assim, orequerimento de proteína degradável épara suportar a ótima utilização de CNFe CF para atender aos respectivosrequerimentos de crescimentomicrobiano (FOX, 2003).

A taxa de crescimento microbianode cada categoria é diretamenteproporcional à taxa de digestão decarboidratos, desde que uma adequadafonte de nitrogênio esteja disponível.Uma deficiência de nitrogênio no rúmenreduz o crescimento microbiano e adigestão da fibra. Baseado no modelopublicado por Tedeschi et al. (2000) eFox et al. (2004) o submodelo dorúmen do CNCPS é sensível aosefeitos de uma deficiência de nitrogênioruminal sobre as taxas de digestão daforragem. Com uso desse modelo, é

possível quantificar redução naquantidade de bactérias que utilizamcarboidratos fibrosos e dessa formacontabilizar a queda na fermentaçãodesses, ocasionados por deficiência denitrogênio no rúmen.

De fato, alguns estudos (SILVA etal., 2010; SILVA et al., 2013;) já foramrealizados para verificar quaisnutrientes são limitantes para odesempenho animal. De acordo comSilva et al. (2013) foi possível atravésdo fracionamento de proteína ecarboidratos das forrageiras leucena,amoreira e capim tifton-85 verificarquais nutrientes foram limitantes paramáxima síntese de proteína microbiana

e desempenho animal, o que evidenciaa importância do uso do modelo Cornellem propiciar maior eficiência nautilização dos nutrientes pelosruminantes.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Em vários trabalhos o que seobserva é que, apesar de, os autoresrealizarem o fracionamento decarboidratos e proteína, poucos

realmente utilizam os procedimentosrecomendados pelo CNCPS para aseparação das frações. Isso,possivelmente, é devido às dificuldadesde execução das análises laboratoriaisproposta pelo sistema CNCPS, sendoessa a principal limitação ao uso domodelo na avaliação nutricional deforrageiras, uma vez que são técnicaslaboriosas e onerosas.

No entanto, a utilização domodelo CNCPS permite realizar

simulações de consumo e desempenhoanimal o que possibilita identificar quaisnutrientes estão sendo limitantes aomáximo desempenho. Além de que, talferramenta de simulação é de grandeimportância nos sistemas de produçãopara realização de planejamento nocampo.

FRACTIONATION OFCARBOHYDRATE AND PROTEIN BYCNCPS SYSTEM


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ABSTRACT

The aim of this study was to describethe CNCPS nutritional system anddiscuss about how the ruminaldegradation of fractions of protein andcarbohydrates occurs and how is themicrobial growth due to their availabilityof these nutrients. The Cornell NetCarbohydrate and Protein System(CNCPS) was created at CornellUniversity, USA. In this system ispossible to simulate the effects of feedintake, ruminal fermentation, intestinaldigestion, absorption and metabolism,and subsequent animal performance. At the CNCPS protein and

carbohydrates used in ruminant feed isfractionated using relation to theirchemical composition, physicalcharacteristics, ruminal degradationand intestinal digestibility. Withestimates of the kinetic parameters ofthese fractions in the gastrointestinaltract, it is possible to adjust the supplyof feeds aiming at maximum efficiencyof microbial protein synthesis.Moreover, it is possible to reduceenergy losses and nitrogen resulting

from ruminal fermentation by best dietformulation in order to maximize thesynchronization between nitrogen andcarbohydrate degradation in the rumen.

Key-words: availability, degradationrate, microbial growth, ruminants

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