Valor Nutricional de Alimentos na Nutrição de Ruminantes: Matéria Seca e Análises, Resumos de Nutrição

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CAP

ítulo

Valor nutricional

dos alimentos

na nutrição de

ruminantes e sua

determinação

Sérgio Raposo de Medeiros

Carolina Tobias Marino

4 Valor nutricional dos alimentos na nutrição de ruminantes e sua determinação

1000 g totais de MS do alimento menos os demais presentes na Figura 1. Ele se aproxima do valor de carboidratos não estruturais (CNE), sendo que a diferença entre CNF e CNE será detalhada mais a frente. A proteína é, no exemplo, o nutriente que vem em seguida na ordem decrescente de concentração. A análise que é feita, na verdade, é a de nitrogênio (N) e o valor encontrado é multiplicado por 6,25, que é o inverso da concentração média de N nas proteínas. Por ser um resultado que não diferencia a origem do N, que pode ou não ser proteína verdadeira, essa análise chama-se proteína bruta. Os minerais são os penúltimos em concentração e representam tudo o que não é orgânico na MS do alimento. A análise é uma das mais simples, pois basta fazer a combustão completa da parte orgânica do alimento, mo- tivo pelo qual se dá o nome a esta análise de determinação de cinzas dos alimentos. No caso desta forragem, a gordura é o nutriente com menor participação. Ela representa tudo que tinha na amostra que é solúvel em éter, motivo pelo qual a análise se chama extrato etéreo. Na sequência, vamos descrever as principais características dos nutrien- tes e suas determinações nos alimentos.

matéria seca (ms)

A matéria seca é a mais simples e mais usual das análises bromatológicas. Como o próprio nome diz, representa a fração do alimento que não é água. A maneira mais simples de retirar água é pelo aquecimento da amostra. A água torna-se vapor e deixa a amostra. Isso acontece mesmo à temperatura ambiente. O processo de fenação funciona assim e, quanto mais quente o dia,

FigurA 1.2. Valores dos principais nutrientes de um 1 kg de uma forrageira tropical usada na alimentação de ruminantes, como apresentado na Figura 1.1, com exceção da água.

Fibra Carboidrato não fibroso Proteína Minerais Gordura

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mas rápida a secagem da forragem. Mas, mesmo nos dias mais quentes e de menor umidade relativa, não se consegue reduzir a umidade muito abaixo dos 20-15%. Isso acontece, pois, ainda que haja água livre, vai ficando no alimen- to a água com maior interação físico-química com os demais componentes. É preciso aumentar bastante a temperatura para quebrar essas interações. O problema é que, expor a amostra à temperatura elevada, pode alterar alguns dos seus atributos nutricionais como veremos no decorrer deste capítulo. A alternativa encontrada para retirar a água e, ao mesmo tempo, manter a amostra minimamente alterada, é fazer a secagem em duas etapas. Com o material da primeira matéria seca, são realizadas as demais análi- ses bromatológicas (proteína bruta, extrato etéreo, carboidratos estruturais e matéria mineral). A existência apenas de água residual facilita a preparação das amostras (moagem, armazenamento) e evita as interferências da água nas análises. Para amostras com mais de 80% de MS não é necessário fazer a primeira MS para a maioria das análises. O extrato etéreo, que para nós representa a gordura do alimento, é uma das análises que precisa ser feita sem nenhuma umidade residual (ou com muito pouca umidade). Os resultados das amostras apenas com a primeira matéria seca, portan- to, não são diretamente em 100% de matéria seca. Elas devem ser corrigi- das utilizando-se o resultado da segunda matéria seca. Subtraindo-se 100% do valor percentual da primeira matéria seca do valor da segunda matéria seca obtém-se o valor, em percentagem, de água residual que ainda há na amostra. A correção pode ser feita com uma regra de três, como demonstra- do no Exemplo 1, abaixo:

Exemplo 1: Calculamos em 65% o valor de FDN (fibra detergente neutro) de uma forrageira na primeira matéria seca. A segunda matéria seca deste mesmo alimento teve como resultado valor de 95%. Qual o teor de FDN em 100% de matéria seca?

Em 95% MS .................................. 65% FDN Em 100% MS .................................. X x = (100% X 65%) ÷ 95% = 68,42% FDN na Matéria Seca Graficamente temos (Figura 1.3):

QuAdro 1.1. Procedimento para extração de matéria seca

PRiMeiRA MATÉRiA SeCA Ou PRÉ-SeCAGeM

SeGuNDA MATÉRiA SeCA Ou SeCAGeM DeFiNiTivA

A amostra é seca por 48 horas (ou até peso constante) a uma temperatura entre 50-65oC, em geral, em uma estufa com ventilação forçada. Ao final contém de 1 a 5% de água residual na amostra.

Uma alíquota da amostra resultante da primeira matéria seca é colocada por 2 horas (ou até peso constante) em uma estufa à 105oC. Ao final não apresenta água residual (ou apenas quantidade irrelevante), portanto, representa 100% de Matéria Seca.

Valor nutricional dos alimentos na nutrição de ruminantes e sua determinação 7

No caso da cana mais úmida, estaríamos oferecendo 0,67 kg de MS de cana a menos para o animal. O resultado, considerando que o concentrado fosse dado no valor fixo de 5,00 kg/cab.dia, seria uma IMS mais baixa que não seria percebida pelo produtor durante o confinamento, mas que faria com que o desempenho do animal fosse menor. Inversamente, se a cana fosse mais seca, como 5,00 kg do concentrado estão sendo ofertados e considerando que IMS fosse, de fato, limitada a 10 kg, o animal comeria os 5,00 de MS em cana, equivalente a 14,70 kg de MO de cana. Esse valor é praticamente 2 kg de matéria fresca ( in natura ) a menos do que o estimado. O produtor, então, acreditaria que seus animais estariam com um consu- mo abaixo do esperado, quando, o consumo de MS, o que de fato importa, estaria certo. Evidentemente, os animais poderiam consumir mais MS que o estimado. Apesar de, a princípio, isso parecer vantagem, nem sempre o consumo de MS a mais representa maior desempenho, particularmente se a dieta estiver sendo desbalanceada neste processo. Por exemplo, neste caso, o aumento da proporção do volumoso dilui os teores totais de nutrien- tes da dieta (i.e. reduz a % de PB, % de NDT, etc.). Uma solução para isso seria a determinação da MS dos volumosos na própria fazenda, que pode ser fácil e eficazmente feita para forragens fres- cas ( in natura ) com o uso de forno de micro-ondas.

uso de determinação de ms na propriedade

Uma opção bastante prática para determinação de matéria seca de grãos é o uso de analisadores automáticos. Apesar de menos acurados que as determinações de laboratório, eles são bastante usados para controle de secagem e para comercialização e têm a grande vantagem de serem extremamente rápidos. Existem, inclusive, modelos portáteis que podem ser levados ao local de armazenamento para, na realização da compra, saber de antemão o teor de umidade, pois não há nenhum interesse em levar água para a propriedade ao preço do grão. O princípio de funcionamento mais comum baseia-se na alteração do com- portamento da corrente elétrica em função da umidade da amostra na sua passagem por ela (condutância/capacitância). Portanto, esses equipamentos

tAbElA 1.1. variação na ingestão de MS em função do teor de umidade da cana em dieta com relação 50:50 volumoso:concentrado e quantidade fixa sendo oferecida in natura.

iNGeSTãO iN NATuRA % MS iMS 1 Cana mais úmida 16,67 26,00% 4,

Cana igual à tabela 16,67 30,00% 5,

Cana mais seca 16,67 34,00% 5,

(^1) IMS = Ingestão de Matéria Seca.

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dependem de um padrão de comparação pré-determinado de fábrica para cada tipo de grão a ser analisado. Isso implica em especificidade para os grãos para que haja calibração e, também, seu uso fica restrito a determina- da faixa de umidade. É interessante checar esses detalhes e comparar com o objetivo de uso para garantir a sua adequação e a acurácia da medida antes da aquisição. Um método de determinação de MS bastante prático e que pode ser feito na própria fazenda é a evaporação de toda a água da forragem através do aquecimento no forno de micro-ondas. A marcha detalhada está disponibilizada como anexo ao final desta publicação

proteína bruta (pb)

Proteína bruta é o resultado do teor de N do alimento multiplicado por 6,25. Por si só é um valor bastante importante, mas para formulação de ra- ções é necessário particioná-la em algumas frações como mostrado a seguir. Detalhes sobre o significado nutricional são fornecidos no capítulo sobre proteína na nutrição animal.

nitrogênio ligado à fibra

Há uma parte do N dos alimentos que está ligada à fibra. Com isso, te- mos dois valores que podem ser analisados:

• Nitrogênio (ou proteína) ligado à fibra em detergente neutro (NIDN ou PIDN)
• Nitrogênio (ou proteína) ligado à fibra em detergente ácido (NIDA ou PIDA) O NIDN consiste na análise de N do resíduo da FDN. A semelhança do NIDN, a análise de NIDA consiste na análise de N do resíduo do FDA. Normalmente, o valor de NIDA é expresso como porcentagem da proteína bruta ou porcentagem da MS, mas, por vezes, é expresso em porcentagem de N com base no FDA, pois esse é o resultado direto da análise. Assim, devemos checar bem a unidade que o laboratório usa para evitar confusão. Para transformar os resultados originalmente expressos tendo como base o FDA como porcentagem da proteína bruta na FDA ou porcentagem da MS basta seguir o exemplo abaixo, que pode ser usado também para alterar a base de expressão do N ligado ao FDN: Exemplo 3 : Acabamos de analisar uma mostra de capim Tanzânia cujo resultado foi 0,54% de N no FDA. Para obter o valor em PB ligada ao FDA, é só multiplicar o valor de NIDA por 6,25. 6,25 × 0,54 = 3,37% de PB na FDA Mas esses 3,37% estão no FDA, isto é, para cada 100 g de FDA do ca- pim Tanzânia, temos 3,37 g de PB. Para saber em 100g de matéria seca da

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proteína verdadeira

No caso da proteína verdadeira, não é necessário fazer uma análise es- pecífica, uma vez que ela seria calculada como a PB menos o equivalente proteico de NNP (NNP como % PB) e a PIDA (NIDA x 6,25).

partição conforme o sistema de cornell:

O sistema de Cornell (CNCPS) é um modelo mecanístico para avaliação e formulação de dietas. Ele foi adotado como base do último manual de exigências de bovinos americano, editado pela National Research Council daquele país e que é conhecido como NRC (NRC, 2000). Este modelo per- mite a classificação da fração proteica de acordo com suas taxas de de- gradação o que possibilita estimar a disponibilidade de N para crescimento microbiano. Nesse esquema podemos ver:

1. Que o N não proteico (NNP) é determinado pela subtração do N total da dieta do que é proteína verdadeira, incluindo o N insolúvel em de- tergente ácido (NIDA). Ela corresponde à fração A.
2. Que o N ligado à fibra é igual à soma das frações NIDA (fração C) e B3. A fração B3 corresponde ao N potencialmente disponível ligado à fibra, resultado da subtração do valor de N insolúvel em detergente neutro (NIDN) pelo valor de NIDA. A fração C seria indisponível.
3. Que o N solúvel em tampão borato-fosfato que é precipitado pelo ácido tricloroacético (TCA) ou ácido túngstico corresponde ao N de proteína verdadeira solúvel, correspondente à fração B1.
4. Que a diferença entre o N da dieta e a soma das frações A + B1 + B

• C corresponde à fração B2, que seria o N de proteína verdadeira in- solúvel no rúmen, mas que não estaria ligado à fibra detergente neutro.

FigurA 1.4. Esquema do N dietético segundo a divisão proposta do modelo de Cornell (CNCPS v 6.0, Fox et al., 2000).

N da dieta

N solúvel N insolúvel em tampão de borato-fosfato

NNP N precipitado TCA N solúvel FDN NIDN

NIDA

B3 C

B

A B

Valor nutricional dos alimentos na nutrição de ruminantes e sua determinação 11

carboidratos estruturais

Fibra bruta: uma determinação em desuso

A análise de fibra bruta (FB), antes da adoção do sistema de Van Soest, era a análise padrão do ultrapassado sistema de Weende (ou sistema pro- ximal), ainda usado hoje. Na FB, a amostra seca e desengordurada do ali- mento era submetida à digestão ácida (solução de ácido sulfúrico), seguida por uma digestão básica (solução de hidróxido de sódio). O grande problema da fibra bruta (FB) é que parte dos componentes da parede celular, celulose e lignina, são solubilizadas. Assim, a FB subestima o valor real da fibra e, portanto, os teores de FDN e FDA são sempre maiores que a FB.

o sistema de detergentes de Van soest

Idealizado por Van Soest, no final da década de 60, com uma importan- te revisão feita a pouco mais de duas décadas (Van Soest et al., 1991) e com interessantes sugestões feitas já nesse século (Mertens, 2002), essa metodologia faz uso de soluções detergentes para solubilizar conteúdo celular e/ou hemicelulose, tendo como resíduo a fibra em detergente. Na Figura 1.5, as partições possíveis com essa técnica são graficamente de demonstradas. Existem dois tipos de solução detergente: a de detergente neutro e a de detergente ácido. A solução de detergente neutro solubiliza, basicamente, o conteúdo celular, restando o resíduo insolúvel que é chamado, então, de fibra em detergente neutro (FDN). A FDN seria a melhor opção disponível para representar a fibra da dieta, uma vez que aceitemos para ela a definição de Mertens (2002): fibra insolúvel dos alimentos (indigestível ou lentamente digestível) que ocupa espaço no trato digestivo. Com procedimento muito parecido com a FDN, a extração com deter- gente ácido solubiliza, além do conteúdo celular, a hemicelulose. Segundo os idealizadores do sistema detergente na revisão de 1991, o FDA não é uma fração válida para uso nutricional ou predição de digestibilidade. É uma análise preparatória para determinação de celulose, lignina, N ligado à fibra detergente ácido e cinza insolúvel em detergente ácido. Há equações de predição de energia e ingestão de MS que utilizam o FDA e que, uma vez re- sultando em valores que possam ser usados na prática, evidentemente, são válidas. A sugestão dos autores do método dos detergentes para evitar esse tipo de uso da FDA seria no sentido de que a fração que melhor representa a fibra é a FDN e, assim, ela que deveria ser usada para qualquer modelo nutricional para uma abordagem mecanística (causal) e não meramente empírica (matemática). A FDA também é usada para estimar a hemicelulose. O valor da hemice- lulose pode ser estimado através da subtração do valor de FDN pelo valor de fibra detergente ácido (FDA).

Hemicelulose = FDN – FDA

Valor nutricional dos alimentos na nutrição de ruminantes e sua determinação 13

lignina

A lignina não é um carboidrato, mas é mais um componente da parede celular e, ao mesmo tempo, o principal fator que limita a sua disponibilidade como alimento para os herbívoros. Apesar dessa importante implicação nu- tricional, seus componentes não são claramente identificados. Ela é fracionada em dois tipos de lignina:

1. Core : Seria o principal polímero da lignina, mais condensado e mais resistente à degradação. Poderia ser considerada mais próxima à lignina propriamente dita.
2. Não Core : Seriam os compostos fenólicos extraíveis associados à lignina core. Ácido ferrúlico e ácido p-cumárico são os principais compostos fenólicos desta fração. Na verdade, ainda existe bastante confusão quanto ao que seria, de fato, a lignina verdadeira. Como a maioria dos produtos é insolúvel, a lignina pre- cisa ser desintegrada para ser analisada e a caracterização dela é feita com base nos resíduos produzidos. Há, assim, uma dificuldade analítica em se chegar a resultados conclusivos na sua definição química. Em adição a isso, uma análise muito específica para lignina, definindo-a muito bem do ponto de vista químico, deixaria de fora material indigestível e inibitório. Assim, um purismo em tentar se chegar ao que realmente é lignina pode ser contraproducente em termos do interesse do nutricionista animal. Para a nutrição animal o que interessa é associar essa fração com a indegra- dabilidade da parede celular, ou seja, o que mais nos importa com relação à lignina é seu efeito nutricional. O principal mecanismo de inibição da lignina é atuar como barreira me- cânica aos microrganismos ruminais e as hidrolases secretadas por estes. Outros efeitos postulados, mas que teriam papéis secundários na inibição (ou nem isso), seriam a toxicidade direta de compostos fenólicos e um efei- to hidrofóbico da lignina que reduziria a água em espaços adjacentes aos substratos. A toxicidade dos fenólicos é um fato, mas seriam necessárias concentrações bem maiores do que aquelas que normalmente ocorrem no rúmen para haver esse efeito.

determinação de carboidratos não estruturais

O sistema mais usual de análise de alimentos, sistema de Weende ou sistema proximal, não tem a determinação específica de carboidratos não estruturais, mas tem uma aproximação que é o extrativo não nitrogenado (ENN). Na verdade, o ENN é a MS total subtraído da somatória dos valores determinados de Proteína Bruta (PB), Extrato Etéreo (EE), fibra bruta (FB) e cinzas (CZ):

ENN = 100% MS – (% PB + % EE + %FB + % CZ) O ENN inclui todos os erros destas análises. O maior deles estaria na fração fibra bruta que resulta em numa superestimativa do ENN. A fibra bruta está sendo substituída praticamente em todos os laboratórios de nutrição

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animal pela Fibra em detergente neutro (FDN), de Van Soest. Assim, de ma- neira análoga, estimam-se os carboidratos não fibrosos (CNF) pela fórmula: CNF = 100% MS – (% PB + % EE + %FDNlivre de PB + % CZ) Faz parte do CNF um grupo de compostos denominados polissacarídeos não amiláceos hidrossolúveis (PNA hidrossolúveis). Eles seriam constituídos pelas frações não recuperadas no resíduo de FDN (solúveis em detergente neutro), mas que seriam resistentes às enzimas digestivas de mamíferos. Os PNA hidrossolúveis contêm vários componentes que são componentes da parede celular (beta-glucanas, pectinas, etc.), polissacarídeos de reserva (como galactanas) e outros. Para a determinação da equação é necessário que se tenha analisado a PB, a gordura (como extrato etéreo), o FDN e o NIDN, para calcular o FDN livre de PB e as cinzas (CZ). É importante notar que, para maior exatidão, a porcentagem de FDN deve estar já descontada do seu conteúdo de cinzas e deve ser livre de PB. No caso da análise de FDN ter sido feita com o uso de Sulfito de Sódio, cujo uso voltou a ser recomendado, não é necessário fazer esse desconto. Se não tiver sido usado o Sulfito e não for feito o desconto de PB ligado ao FDN, essa porção acaba sendo contabilizada duas vezes, pois ela já está naturalmente incluída da determinação da PB. O conteúdo de cinzas normalmente não é descontado, apesar de bastar a colocação do cadinho com o resíduo na mufla após a extração com a solução detergente. Ela, segundo Mertens (2002), melhoraria a acurácia da determinação no caso de amostras com teores de FDN menores que 25%. Já o desconto da proteína ligada à fibra depende da determinação de N no resíduo do FDN, portanto, é uma análise adicional que muitos laborató- rios ainda não fazem rotineiramente. Muitos alimentos, especialmente forragens frescas, têm valores baixos de N no FDN e, portanto, a ausência da correção não tem grandes reflexos, mas forragens muitas passadas e alimentos que tenham passado por pro- cessamentos de aquecimento podem ter uma quantidade considerável de N no FDN e, nesse caso, os erros seriam, consequentemente, maiores.

extrato etéreo

Há alguns conceitos diferentes para enquadrar lipídeos, mas o mais simples e mais utilizado seria aquele no qual gordura é definida como subs- tância insolúvel em água, mas solúvel em compostos orgânicos. Dos compostos orgânicos (hexano, isopropanol, clorofórmio, benzeno e outros) foi escolhido o éter etílico para a determinação de gordura dos alimentos. Por isso dá-se o nome de extrato etéreo (EE) para essa análise. Além dos lipídeos, são também solubilizados compostos não lipídicos: clorofila, carotenóides, saponinas, ceras de baixo peso molecular (relacio- nadas à cutícula), óleos essenciais e compostos fenólicos de baixo peso molecular. Todos esses compostos não lipídicos contribuem praticamente com ne- nhuma energia para as bactérias ruminais ou seu hospedeiro. Portanto, ao mesmo tempo em que extraímos lipídeos, cujo conteúdo de energia é 2,

CAP

ítulo

Partição de

energia e sua

determinação

na nutrição de

bovinos de corte

Sérgio Raposo de Medeiros

Tiago Zanetti Albertini

Partição de energia e sua determinação na nutrição de bovinos de corte 19

energia dos alimentos

Ao contrário dos demais nutrientes, a energia não é uma porção física do alimento, da qual podemos fazer uma análise de laboratório para determinar a quantidade disponível para os animais. A energia é um atributo do alimento relacionado com o potencial que este tem de gerar trabalho. Os trabalhos que devem ser realizados para manu- tenção da vida animal seriam, basicamente, a manutenção dos gradientes eletroquímicos das membranas, manutenção da pressão-volume e a síntese de macromoléculas. Na Figura 2.1, é demonstrado um esquema da partição da energia no ruminante, conforme a proposta do sistema de energia líquida utilizado pelo sistema de alimentação americano de gado de corte e de gado de leite. A energia química presente nos alimentos, obtida através da sua com- bustão completa até CO 2 e H 2 0 é chamada de Energia Bruta. A quantidade de energia bruta de um alimento depende da sua composição química, mas guarda pouca relação com o que está disponível para o animal, apesar de, em grande parte, o animal utilizar a oxidação como forma de gerar energia. Isto porque existem perdas no processo de digestão e metabolização que são extremamente variáveis. A primeira perda de energia que ocorre equivale à fração não digerida que se perde nas fezes (energia bruta das fezes). Essa perda varia de acor- do com a digestibilidade dos alimentos, desde valores menores que 10%, como no caso de alguns grãos de cereais, até 70%, no caso de uma palha, considerando digestibilidades de 90% e 30%, respectivamente.

FigurA 2.1. Partição de energia do alimento como ocorre em ruminantes conforme proposta do sistema de energia líquida.

Produção total de calor

20 Partição de energia e sua determinação na nutrição de bovinos de corte

Assim, descontando a primeira ineficiência que é a energia perdida nas fezes, sobra a porção da energia química que é absorvida pelo organismo, chamada Energia Digestível. A segunda perda de energia , ou seja, a próxima ineficiência do processo, ocorre no metabolismo da energia absorvida (digestível). Essa ineficiência decorre da perda de energia através da urina e dos gases. A perda atra- vés dos gases é particularmente importante para ruminantes, por causa da fermentação ruminal. Descontadas as perdas da energia da urina mais as dos gases, ficamos com a Energia Metabolizável, ou energia disponível às células do animal. A terceira perda de energia seria o Incremento Calórico , que é a per- da energética na forma de calor inerente a metabolização dos alimentos. Subtraindo-se o incremento calórico da Energia Metabolizável tem-se a Energia Líquida , que é efetivamente a energia disponível para o animal sobreviver e produzir. Parte da Energia Líquida vai para o metabolismo basal do animal, que, basicamente, seria responsável pela manutenção da temperatura corporal, potencial de membranas e “turnover” de macromoléculas, conhecida como Energia Líquida de Manutenção. A outra parte da energia seria a responsável pela produção animal, isto é, seria a Energia Líquida de Produção , usada para crescimento ou secreção dos produtos animais (carne, leite, gestação). As vantagens do sistema de energia líquida seriam que: 1) a energia ex- pressa como energia líquida é independente do tipo de dieta e 2) os valores de energia do alimento são determinados separadamente para diferentes funções fisiológicas, isto é mantença, ganho, lactação e gestação.

o conceito de nutrientes digestíVeis totais (ndt) e seu uso

O NDT (Nutrientes Digestíveis Totais) é um dos modos mais empregados de expressão de energia. Ele representa a soma das frações digestíveis dos alimentos de acordo com as análises de Wendee (Sistema Proximal): pro- teína digestível (PBD), fibra bruta digestível (FBD), extrativo não nitrogenado digestível (ENND) e extrato etéreo digestível (EED), conforme equação: NDT(%) = %PBD + %FBD + %ENND + (%EED × 2,25) Nessa fórmula podemos ver que se considera que a proteína, a fibra e os carboidratos solúveis (representados pelo ENN) contribuiriam com a mesma quantidade de energia e que o EE contribuiria com 2,25 vezes mais energia do que elas. O sistema do NDT é de uso fácil, mas apresenta imperfeições tais como:

1. Incorpora os defeitos do sistema de análise proximal (Weende);
2. Leva em conta apenas perdas digestivas de energia;
3. Leva em conta as rotas metabólicas dos nutrientes apenas ao definir o valor 4 kcal/g para o teor de energia dos carboidratos digestíveis (ENN, FB) e de 9 kcal/g para o EE digestível. A água e cinzas (MM)