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Conceitos e exigências de energia na nutrição de bovinos de corte em condições brasileiras. Ele discute as unidades de medida de energia, os métodos de medição, as perdas de energia e as exigências de energia para mantença e ganho de peso. O texto também aborda a importância da eficiência de utilização da energia metabolizável.
Tipologia: Slides
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Disciplina: SEMINÁRIOS APLICADOS
Tiago Pereira Guimarães Orientador: Prof. Dr. João Restle
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Seminário apresentado junto à Disciplina Seminários Aplicados do Programa de Pós- Graduação em Ciência Animal da Escola de Veterinária e Zootecnia da Universidade Federal de Goiás. Nível: Mestrado
Área de Concentração: Produção Animal
Linha de pesquisa: Metabolismo nutricional, alimentação e forragicultura na produção animal
Orientador: Prof. Dr. João Restle UFT
Comitê de orientação: Prof. Dr. Juliano José Resende Fernandes EVZ/UFG Prof. Dr. João Teodoro Padua EVZ/UFG
iv
AGD = ácido graxo digestível cal = caloria CEM = consumo de energia metabolizável CNFD = carboidrato não fibroso digestível EB = energia bruta ED = energia digestível EDa = energia digestível aparente EL = energia líquida ELg = energia líquida de ganho ELm = energia líquida de mantença Elm = energia líquida para mantença Elp = energia líquida para produção EM = energia metabolizável EM m+p = energia metabolizável requerida para mantença mais produção Emm = energia metabolizável de mantença FDND = fibra em detergente neutro digestível IC = incremento calórico J = Joule Kcal = quilocaloria Kg = eficiência de utilização da energia metabolizável para ganho kg = quilograma Km = eficiência de utilização da energia metabolizável para mantença Km+p = eficiência de utilização da energia metabolizável requerida para mantença mais produção Mcal = megacaloria NDT = nutrientes digestíveis totais NRC = National Research Council PBD = proteína bruta digestível PC = produção de calor PCVZ = peso de corpo vazio PCVZ0,75^ = peso de corpo vazio metabólico
Devido às pressões dos mercados, tanto externo quanto interno, a pecuária de corte brasileira tem vivenciado transformações nos sistemas tradicionais de produção. Atualmente, os sistemas empresariais adotados na produção de bovinos de corte têm como objetivo o aumento da produtividade e a da rentabilidade econômica do setor. O manejo alimentar é um dos principais fatores responsáveis pela baixa eficiência produtiva e qualitativa da pecuária brasileira, e é por isso que se tem buscado com tanto afinco soluções para melhorar a qualidade nutricional dos rebanhos. A energia é considerada fator limitante à vida e às funções produtivas dos animais. A determinação das exigências energéticas, seja para mantença, crescimento ou produção, é tão importante quanto à determinação da proteína em dietas para ruminantes. O método mais utilizado na determinação das exigências nutricionais é o método fatorial, que divide a exigência dos animais em seus diversos componentes de produção: exigência de mantença, de ganho, de gestação e lactação. Nos bovinos destinados à produção de carne, as exigências de energia para mantença podem corresponder a 70% das exigências totais de energia (NRC, 1996), de modo que esta energia envolve os gastos com manutenção da homeotermia, da pressão sanguínea, do tônus muscular, da atividade cardíaca, da transmissão de impulsos nervosos, do transporte de íons através de membranas, da ingestão de alimentos, da locomoção, entre outros. O restante da energia líquida é utilizado para a síntese de tecidos, proteína e gordura, sendo denominada energia líquida de ganho. A eficiência de utilização da energia para produção nos animais consiste em como a energia contida nos alimentos é retida na forma de produto animal (carne, gordura, leite etc). Essa eficiência pode variar conforme a composição da ração, a composição do ganho de peso (taxa de deposição de proteína e gordura), o grupo genético, a taxa de ganho, o ambiente e o estádio de crescimento dos animais (RESENDE et al.,2006).
2.1 Energia
A energia é definida como o potencial para realizar trabalho. Ela pode ser mensurada durante sua transformação de uma forma energia para outra e pode ser expressa em diversas unidades, sendo o Joule (adotado pelo Sistema Internacional), a unidade preferencial para quantificar a energia (NRC, 1996). Porém, o Joule tem sido substituído pela caloria por ser considerado uma medida métrica (RESENDE al et., 2006). A caloria e o Joule são medidas pequenas, e os nutricionistas trabalham com múltiplos dessas unidades, como pode ser visto no Quadro 1.
QUADRO 1- Conversão das principais unidades de energia Unidade Conversão 1 J 0,239 cal 1 cal 4,184 J 1 quilocaloria (Kcal) 1000 cal 1 Kcal 4,184 kJ 1 megacaloria (Mcal) 1000 Kcal 1 Mcal 4,184 MJ 1 g NDT 4,409 Kcal FONTE: Adaptado de LAWRENCE & FOWLER (1997), LANA (2005)
A energia é essencial para sustentar todos os processos vitais do corpo, incluindo respiração, circulação, atividade dos músculos, manutenção de temperatura corporal, processos metabólicos, entre outras funções. Sua deficiência manifesta-se na falta de crescimento, falhas na reprodução e perdas de reservas corporais, reduzindo a produtividade animal (FREITAS et al., 2006). É o componente que mais limita a produtividade animal, de modo que sua utilização pelos seres vivos tem sido alvo de inúmeros estudos importantes na zootecnia. Segundo LIMA et al. (2011), em experimento realizado com 12 bovinos machos, submetidos em três dietas (rica, intermediária e pobre em energia), puderam observar que a deficiência de energia prolongada em bovinos de crescimento desencadeou acentuada diminuição do peso vivo e diminuição do consumo de alimentos.
2.2 Métodos de determinação de energia
Segundo FERRELL (1988), o estudo do metabolismo energético pode proporcionar melhor compreensão das origens e fontes de produção de calor ou energia no animal.
2.2.1 Métodos Calorimétricos
O método calorimétrico mede a ingestão de energia metabolizável e a produção de calor em uma câmara calorimétrica, obtido por diferença a energia retida. Este método possui algumas desvantagens devido à complexidade e ao alto custo das medições e um número reduzido de animais. Além disso, existe a dificuldade de adaptação desses dados, que são obtidos em ambientes controlados, para situações práticas de alimentação. Na calorimetria direta, o calor liberado pelo animal é medido pelo aumento da temperatura da água circulante na câmara ou por meio de corrente elétrica gerada pelo calor que passa através de pares termoelétricos (RESENDE et al., 2006). Uma caloria é a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de 1 grama de água de 16,5°C para 17,5°C. Já a calorimetria indireta é baseada no conhecimento da combustão do substrato energético ingerido e necessário pelo organismo. Usa-se o volume de ar expirado, a porcentagem de oxigênio consumido, a porcentagem de gás carbônico produzido e a quantidade de nitrogênio proteico eliminado na urina no mesmo período de tempo (FERRELL, 1988), o cálculo destes valores permite o conhecimento do fornecimento calórico dos nutrientes e a participação deles no processo.
2.2.2 Abate Comparativo
A energia retida (ER) pelo animal pode ser determinada diretamente pela técnica do abate comparativo, em que a determinação da ER em um período de tempo é feita pela diferença da composição corporal de animais abatidos no início e final de um período experimental pré-determinado. A produção de calor,
no processo de digestão e metabolização (WEISS, 1993). Na Tabela 1 estão apresentadas as principais fontes de energia bruta e seus respectivos valores energéticos resultantes da combustão completa.
TABELA 1- Rendimentos energéticos resultantes da combustão completa do material seco purificado e expressados em Mcal/kg- Material MJ kg- 1 Glicose 3, Sacarose 3, Amido 4, Celulose 4, Oléo vegetal 9, Gordura animal 9, Proteína 5, FONTE: Adaptado de LAWRENCE & FOWLER (1997)
2.3.2. Energia digestível (ED)
A primeira perda de energia que ocorre equivale à fração não digerida que se perde nas fezes e que é subtraída da EB do alimento, resultando na energia aparentemente digestível (NRC, 2000). O termo “aparente” é devido às células de descamação das paredes do trato gastrintestinal e o resíduo de secreções que superestimam o valor da energia das fezes(RESENDE al et., 2006). A perda pelas fezes pode variar de acordo com a digestibilidade dos alimentos, 10% no caso de alguns grãos de cereais, até 70%, no caso de palhas, proporcionando digestibilidades de 90% e 30%, respectivamente LAWRENCE & FOWLER (1997). Portanto: Energia digestível = energia bruta ingerida – energia bruta perdida nas fezes. A avaliação da ED reflete a digestibilidade da dieta e pode ser medida com relativa facilidade. Entretanto, a energia digestível mensurada é a ED aparente (EDa), pois considera a fração endógena, ou seja, as perdas por secreções e descamações do sistema digestivo. Como resultado, a EDa subestima o valor energético de alimentos com alta fibra como fenos ou palhadas (NRC, 2000). O NRC (2001) propôs o cálculo da energia digestível (ED), a partir
da multiplicação das concentrações de nutrientes digestíveis pelos respectivos calores de combustão, conforme a equação: sendo PBD: proteína bruta digestível, AGD: ácido graxo digestível, CNFD: carboidrato não fibroso digestível e FDND: fibra em detergente neutro digestível. Como a ED se baseia na digestibilidade aparente e as equações para estimativas das frações digestivas (PBD, CNFD e FDND) referem-se à digestibilidade verdadeira, foi sugerida a subtração do valor 0,3 como correção para energia fecal metabólica. Segundo RESENDE et al. (2006), a produção de AGCC e sua subsequente absorção representam pelo menos 50% da quantidade total de energia digestível para os ruminantes.
2.3.3 Nutrientes digestíveis totais (NDT)
O NDT (Nutrientes digestíveis totais) é um dos modos mais empregados de expressão de energia para avaliação de alimentos na nutrição de ruminantes. Muitos componentes químicos são relacionados à concentração de energia disponível, sendo que os constituintes comumente avaliados são: proteína bruta digestível, extrato etéreo digestível, fibra em detergente neutro digestível (corrigida para cinzas e proteína) e carboidratos não fibrosos digestíveis (ROCHA JUNIOR et al., 2003). Cálculo do NDT: NDT= PBD + 2,25 EED + CNFD + FDND - 7 O NDT é semelhante à energia digestível, mas inclui uma correção para digestão de proteína devido à descamação do trato gastro intestinal (o valor "7" subtraído refere-se ao fator de ajuste para NDT fecal metabólico.). Segundo o NRC (1996), o NDT não tem vantagens particulares ou desvantagens sobre a ED, podendo ser utilizado para descrever valores de necessidades energéticas do animal. O NDT pode ser convertido para ED pela equação: 1 kg NDT = 4,4 Mcal ED. Segundo VALADARES FILHO (2000), grande parte da avaliação energética dos alimentos se baseia no NDT e que os cálculos de energia líquida (EL) são estimados a partir do NDT ou energia metabolizável (EM), oriunda também do NDT, o que faz com que o NDT possa ser considerado, no momento, como unidade possível de ser utilizada para formulação de rações.
energia para mantença e ganho de peso e a soma dessas representa, então, as exigências líquidas totais de energia dos animais (LOFGREEN & GARRET, 1968). O sistema de energia líquida considera também a perda de energia na forma de calor durante os processos de digestão, absorção, metabolismo e fermentação do alimento consumido. A soma dessa perda energética com a energia gasta na atividade física relacionada ao consumo do alimento é chamada de incremento calórico (WARPECHOWSKI, 2005). A subtração do incremento calórico pela EM obtem-se a energia líquida, que é definida como a quantidade de energia disponível para os processos de mantença e de produção dos animais. Parte da EL vai para o metabolismo basal do animal, que, basicamente, seria responsável pela manutenção da temperatura corporal e renovação de macromoléculas (WARPECHOWSKI, 2005), o que é conhecido como EL de mantença (ELm) e a outra parte da energia é responsável pela produção animal, isto é, a EL de ganho (ELg), é usada para crescimento ou produção (carne, leite, gestação) (RESENDE et al., 2006). A vantagem do sistema de energia líquida é porque não depende do tipo de dieta e os valores de energia do alimento. É determinado separadamente para diferentes funções fisiológicas, isto é mantença, ganho, lactação e gestação (NRC, 1996).
2.3.5.1 Energia líquida de mantença (ELm) e metabolismo basal
O metabolismo basal está relacionado à mínima produção de calor necessária para que ocorram os processos vitais de um animal saudável, em jejum e em repouso. Usada para manter a atividade celular vital, respiração e circulação sanguínea. Na Tabela 2 estão descritos os valores dos gastos energéticos de componentes do metabolismo basal segundo GIL & OLDHAM (1993). FERREL (1988) afirma que a energia gasta pelos órgãos (citados na Tabela 2) correspondem a cerca de 50 a 65% do metabolismo basal. O autor ainda cita que esse gasto pode ser explicado pelo turnover protéico e as atividades de transporte de íons, podendo variar de acordo com o nível
nutricional, estado fisiológico e a raça. O conceito nutricional de mantença não é o mesmo que metabolismo basal, pois na mantença o animal não está em jejum. A energia metabolizável para mantença (EMm) é definida como a taxa de produção de calor de um animal mantido em um ambiente termoneutro quando a taxa de consumo de energia metabolizável é exatamente o saldo da taxa de perda de calor (LAWRENCE & FOWLER, 1997). Logo, a produção de calor (PC) correspondente a EMm, engloba a produção de calor do animal alimentado, ou seja, considera o incremento calórico (IC). Já a ELm é obtida do animal em jejum, ou seja, sem a produção de calor vinda do incremento calórico.
TABELA 2. Estimativas dos custos de energia de diversos processos não produtivos Componentes do metabolismo basal Funções físicas Levantado (em pé) 13-25% gasto energetico basal Exercício 6,69 Kcal/km (vertical)0,62 Kcal/km (horizontal) Ingestão Comendo 0,6 kcal/h Ruminando 0,48 kcal/h Função Circulação 9-11% gasto energético basal Respiração 6-7%^ gasto energético basal Rim 6-7 %^ gasto energético basal Fígado 5-10% gasto energético basal Funções nervosas 10-15 %^ gasto energético basal Mantença celular Transporte de íons 18-23% produção total de calor Síntese de proteína 15-25% gasto energético basal Síntese de lipídios 2-3% gasto energético basal Fonte: Adaptado de GIL & OLDHAM (1993)
A EMm é sempre superior a ELm, pois o processo de comer, digerir e metabolizar o alimento requer energia e este acaba sendo liberado do animal como calor. Os principais contribuintes para produção de calor em um animal recebendo EMm podem estar relacionados ao processamento da dieta pelo animal
custo energético associado às funções vitais básicas. VALADARES FILHO et al. (2006) explicam que o CEM tem forte influência sobre a massa e a atividade metabólica do fígado e do trato gastrointestinal que impactam diretamente no total de energia utilizada para manutenção. Assim, em períodos de restrição de CEM, como na estação seca do ano para animais a pasto, o organismo se adapta ao menor consumo de energia, diminuindo os órgãos de alta atividade metabólica, diminuindo assim a quantidade de energia necessária para sua manutenção. Entretanto, HINTON (2007) considera que os animais em pastejo gastam mais energia com a ingestão de alimentos do que animais em confinamento. Cita ainda, que a energia gasta com a caminhada é de 0, kcal/km de deslocamento horizontal e de 6,69 kcal/km de deslocamento vertical. Com isso, as exigências de energia de mantença para bovinos em pastoreio é cerca de 10 a 20% maior do que para animais em confinamento, dependendo da topografia do terreno, qualidade e disponibilidade da forragem, topografia, distribuição de água ou interação entre esses fatores.
2.3.5.2 Energia líquida de ganho (ELg): produção e crescimento
A deposição de ELg ocorre quando a ingestão diária de alimento excede o que é requerido para mantença, e assim, a energia torna se disponível para produção. Segundo RESENDE et al. (2006), esse excedente pode ser retido como parte do corpo na forma de tecidos ou na forma de produto como o leite. As exigências líquidas de energia para ganho de peso ou crescimento são estimadas pela quantidade de energia depositada como matéria orgânica (proteína e gordura) no corpo do animal (NRC, 1996). Quando a energia é retida na forma de proteína, maior quantidade de calor é gerada do que na forma de gordura. Em animais jovens a retenção de gordura é de até 50% da energia retida, porém, quando o animal atinge a maturidade sexual, a composição do ganho varia pouco, porque os animais depositam gordura em uma taxa relativamente constante (RESENDE et al., 2006). Portanto, em animais adultos, a energia retida como forma de gordura pode variar de 85 a 95% do total de energia retida e a energia depositada como proteína no
crescimento do animal representa de 32 a 25% do total de energia retida (Figura 2).
Figura 2 - Estimativa dos conteúdos corporais de gordura e proteína (kg), de acordo com o PCV, de bovinos Nelore não-castrados puros e mestiços FONTE: Adaptado de FREITAS et al. (2006)
As principais diferenças em relação à condição sexual dos animais são observadas quanto ao tecido adiposo. Considerando-se animais pertencentes a mesma raça e com peso de corpo vazio (PCVZ) similar, fêmeas possuem maior quantidade corporal de gordura que machos castrados, e estes, mais que os inteiros. Este comportamento se reflete nas concentrações de energia corporal e nas respectivas exigências energéticas para ganho (VÉRAS ET AL., 2001). Segundo (FERREIRA et al., 1998), a maturidade do animal é caracterizada pelo aumento na proporção de gordura. Animais mais jovens têm maior proporção de água e menor de gordura, de modo que as concentrações de proteína, cinzas e água decrescem com a idade e com a engorda (Tabela 3).
TABELA 3. Conteúdos de gordura (g), proteína (g) e energia (Mcal), por quilograma (kg) PCV de bovinos Nelore puros, mestiços, mestiços leiteiros e zebu. Parâmetros Nelore puro e mestiço Mestiço leiteiro Zebu PCV kg 250 550 250 500 250 500 Proteína g/kg 180 160 237 265 237 263 Gordura g/kg 170 290 276 307 276 299 Energia Mcal 2,7 3,54 2,60 2,93 2,64 2, FONTE: Adaptado de FREITAS et al. (2006); BACKES et al. (2005)
Conteúdo, kg
PCV, kg
utilizada (crescimento, gestação, lactação, etc.). A Kg é relacionada com um conjunto de funções metabólicas do animal e da habilidade em absorver nutrientes para atender suas demandas metabólicas. É possível estimar a eficiência maxima teórica em que um animal pode desempenhar suas funções produtivas, se forem conhecidas às rotas metabólicas envolvidas. Baseando- se nesse conhecimento, a eficiência teórica de um ruminante em crescimento deveria ser de 70 a 80%, entretanto o que tem sido observado é que a eficiência desses animais varia de 30 a 60%, o que demonstra que os animais dificilmente atingem sua máxima eficiência (RESENDE et al., 2006). Segundo FOX et al. (2003), a eficiência de EM para mantença (Elm) varia de 57,6% para EM de 2,0 Mcal/kg (típica para gramíneas temperadas no estádio de final de florescimento), a 65,1% para EM de 2,6 Mcal/kg (típica para silagem de milho) até 68,6% para EM de 3,2 Mcal/kg (grãos de milho) (Tabela 4).
TABELA 4 – Eficiência de uso da EM para mantença e ganho. EM, Mcal/kg
F:C ELm/EMm x 100 (km)
ELg/EMm x 100 (kg)
ELg/ELm 2,0 100:0 57,6 29,6 0, 2,2 83:17 60,8 34,6 0, 2,4 67:33 63,3 38,5 0, 2,6 50:50 65,1 41,5 0, 2,8 33:67 66,6 43,9 0, 3,0 17:83 67,7 45,8 0, 3,2 0:100 68,6 47,3 0, FONTE: Adaptado de FOX et al. (2003)
2.5 Exigências de energia para bovinos de corte em confinamento e pastejo
As exigências de energia para bovinos de corte no Brasil tiveram aumentos expressivos ao decorrer dos anos, que foram observados em diversos trabalhos realizados. Esses efeitos podem ser devidos á vários fatores como, diferenças regionais, tipos de alimentação, melhoramento genético, diferentes métodos de pesquisa, entre outros. Na Tabela 5 pode-se observar esse efeito para exigência de ELm expressas em Kcal/PCVZ0,75^ para diferentes grupos genéticos.
TABELA 5 - Valores individuais e médios das exigências líquidas para mantença (kcal/PCVZ0,75) para os diferentes grupos genéticos Autor Número de animais ELm Kcal/PCVZ0, Zebuínos Salvador, 1980 40 56 Boin, 1995 - 73, Paulino, 1996 63 60, Véras, 2000 35 82, Silva, 2001 40 83, F1 (E x Z) Pires, 1991 22 67, Pires, 1991 22 68, Veloso, 2001 50 76, Holandeses Teixeira, 1984 10 88, Rocha, 1997 16 68, Signoretti, 1998 52 110, Fêmea zebu Borges, 2000 16 61, Grupo genético Valores médios
Segundo o NRC (1996), animais não castrados têm requisitos de ELm 15% maiores que machos castrados e novilhas e, de acordo com LOFGREEN & GARRETT (1968), zebuínos são 10% menos exigentes que taurinos. Assim, a exigência de ELm de animais zebuínos não-castrados, segundo proposição do NRC (1996), seria de 79,70 kcal/PCVZ0,75/dia. Segundo SILVA et al. (2002), a média do valor de ELm de animais zebuínos (71,3 kcal/PCVZ0,75/dia) obtida foi 11,8% inferior ao recomendado pelo NRC (1996). A ELm dos animais F1 foi bem próxima à dos animais zebuínos 70,77 kcal/PCVZ0,75/dia. A média da ELm dos mestiços leiteiros (79,65 kcal/PCVZ0,75/dia) apresentou valor bem próximo ao recomendado pelo NRC (1996) e a dos animais Holandeses, um valor 11,6% superior ao referido conselho. Nas Tabelas 6 e 7 são apresentados as exigências de EM expresso em Mcal/kg de ganho de peso corporal e de NDT em kg/kg de ganho de peso de corpo vazio encontrados por ARAÚJO et al. (1998). O trabalho foi realizado com animais mestiços holandês/zebu, confinados, com peso inicial de 150 kg e peso
