ADITIVOS EM DIETASINICIAIS DE LEITÕES

MED.VET.GODOFREDO MILTENBURGSECRETÁRIO CBNA

DESAFIOS GLOBAIS PARA O SECULO 21

Proteção do clima Urbanização Proteção do meio ambiente

Crescimento população Segurança alimentar

Múltiplas dimensões de sustentabilidade

• Segurança da cadeia alimentar:

• Produção e cadeia de suprimentos:

• Mercado:

• Água: Uso do terra:

• Consumidores exigem transparência e informações.

• Produção eficiente para ganhar a confiança dos consumidores.

• Atingir as necessidades do consumidor, hoje e amanhã.

• Água potável é limitado.• Uso do terra:

• Biodiversidade:

• Pegada ecológica:

• Alimento seguro:

• Água potável é limitado.• Terra fértil é limitado.• Produção de alimentos compete

com a biodiversidade.• Produzir alimentos, respeitando o

impacto ecológico.• Demanda crescente para

alimentos saudáveis,de alta proteína.

FERRAMENTAS PARA A SUSTENTABILIDADE E PRODUTIVIDADE NA NUTRIÇÃO ANIMAL:

• AMINOÁCIDOS INDUSTRIAIS• VITAMINAS• ENZIMAS EXÓGENAS• PROBIÓTICOS• PROBIÓTICOS• PREBIÓTICOS• ÁCIDOS ORGÂNICOS• ÓLEOS ESSÊNCIAIS• MINERAIS ORGÂNICOS• PALATABILIZANTES

Impacto ambiental na suplementação de aminoácidos indústriais na alimentação de aves e suínos usando Avaliação do Ciclo da Vida

Study from INRA Rennes (France)

Objetivo do estudo:Avaliar o impacto ambiental da produção de alimentos para aves e suínos (desde a plantação até o alimento).

Life Cycle Assessment (LCA) caracterização por kg de alimentoMudança climática: g CO2- equivalente/kgEutrofização: g PO4- equivalente/kgAcidificação: g SO2-equivalente/kgEcotoxicidade Terrestre: g 1.4 DCB*-equivalente/kgDemanda acumulada de energía: MJ/kgDemanda acumulada de energía: MJ/kgOcupação territorial: m2 ano/kg

Lista de ingredientes:Trigo, milho, cevada, farelo de trigo, aveia, farelo de canola, óleo de canola: FrançaFarelo de soja: BrasilFosfato e calcáreoSalFitaseAminoácidos

Os impactos na produção e entrega de 1 Kg de producto:

ProdutoMudançaclimaticog CO2-eq

Eutrofização

g PO4-eq

Acidificação g

SO2-eq

Ecotoxicidade terrestreg 1.4-DCB-

eq

Demanda cumulativa de energía

MJ

Ocupação

territorialm²�año

Trigo 538 3.8 4.4 1.6 3.7 1.44

Milho 427 4.0 5.2 7.5 3.0 1.42

Cevada 503 4.0 4.0 1.8 3.7 1.58

Fl. Trigo 253 1.6 2.0 1.1 2.5 0.60

Aveja 373 8.6 1.6 1.9 4.0 2.56Aveja 373 8.6 1.6 1.9 4.0 2.56

Fl. Canola 456 3.3 3.8 2.2 4.1 1.01

Fl. Soja 930 5.7 7.1 4.4 12.8 1.64

Óleo de canola

2094 15.9 18.0 10.3 17.5 4.95

Fitase 1900 2.2 4.8 x 26.0 0.15

Fosfato 1202 14.9 30.8 8.7 18.4 0.32

Sal 216 0.2 1.0 1.8 3.9 0.02

CaCO3 436 0.0 0.2 1.4 0.9 0.00

Px Vit Min 436 0.0 0.2 1.4 0.9 0.00

Correlação entre produção animal e meio ambiente

0,53

0,84

1,1

0,57

0,68

0,6

0,8

1

1,2kg/dia/1000kg pv

Estimativa da produção de efluentes Kg por dia para cada 1000 Kg. de peso vivo animal de diferentes espécies.

0,53

0,42

0,57

0,35 0,35

0,48

0

0,2

0,4

0,6

kg/dia/1000kg pv

Nitrog P2O5 K20

Suino Poedeiras Frangos

Referencia: poedeira 1,5kg; frango 1,2kg; suíno 61,2kg

Adaptado: Kentucky Coop. Extension Service (1998)

Os impactos ambientais da produção de aminoácidos indústriais

Impacto ambiental*

Processo de Fermentação

Processo Quimico

Mudança Climática 4 294 2 960

Eutrofização g PO4-eq 7.8 1.4

Acidificação g SO2-eq 13.4 6.8

Ecotoxicidade terrestre g 1.4-DCB-eq

22.6 2.7eq

Demanda acumulativa energia

MJ 119.9 89.3

Ocupação territorial m2 - year 2.27 0.01

*per kg

Bases de calculo da produção de Amino Acidos*

• Processo quimico1: A produção de 1 kg de amino acido requer 0.43 kg de propileno, 0.27 kg de sulfito de hidrogenio (acido sulfurico), 0.39 kg de metanol, 0.21 kg de ácido cianidrico e 7.4 MJ de energia do processo da fábrica, sendo eletricidade (50%) e gás natural (50%).

• Processo de fermentação2: O produto de 1 kg de Amino acidos requer 1 kg de açucar, 0.5 kg de amido de milho e 0.5 kg de amido de trigo, 0.3 kg de ammonia liquida e 36 MJ de energia de processo na planta, sendo eletricidade (50%) e gás natural (50%).

1 A partir da DL-Methionine e Metionina Hidroxi análoga1 A partir da DL-Methionine e Metionina Hidroxi análoga2 A partir da L-Lisina HCl e L-Treonina

* Fonte: FEFANA, 2010

Aminoácidos: essenciais para suínos

Essencial Condicionalmente Essencial

Não Essencial

Lisina Glutamina Alanina

Treonina Arginina Ácido Aspártico

Triptofano Glicina AsparaginaTriptofano Glicina Asparagina

Valina Prolina Ácido Glutâmico

Isoleucina Tirosina Serina

Metionina Cisteína

Leucina

Histidina

Fenilalanina

Seis diferentes simulações para alimentos de suínos

Quatro formulas otimizadas:

Um alimento – sem aminoácidos

Alimentação em fases – sem aminoacidos

Alimentação em fases – baixa proteina – 3 aminoacidos

Alimentação em fase – sem restrição proteica – 3 aminoacidos

Maximizando uso de aminoácido com programa de fases

Minimizando a emição de gases de efeito estufa com o programa de fases

Resultados para suínos:

MudançaClimática

Eutrofização

Acidificação

Eco toxicidad terrestre

Demanda acum. de energía

Ocupaçãoterritorial

g CO2

eq/kgg PO4

eq/kgg SO2

eq/kgg 1.4-DCB

eq/kgMJ/kg m²�yr/kg

1 Alimento – sem Aminoácidos

636 4.6 5.4 3.9 6.4 1.59

2 Alimentos – sem AAs 615 4.5 5.2 3.8 6.0 1.57

2 Alimentso – Baixa PB + AAs

601 4.1 4.7 2.3 5.6 1.45

2 Alimentos – sem restrição PB. limit+AAs

592 4.1 4.6 2.2 5.5 1.48

2 Alimentoss – Max AA 592 4.1 4.6 2.2 5.5 1.48

2 Alimentos – Min. GHG

563 4.1 4.8 3.7 5.3 1.47

Banda de variação 73 0.5 0.8 1.7 1.1 0.14

Máxima diferença 11% 11% 15% 44% 17% 9%

Níveis de triptofano e consumo de ração de leitões desmamados em função do desafio imune

500

600

700

800

900Consumo

21%

0

100

200

300

400

500

15 18 21 24

Baixo desafio

Alto desafio

Relação Triptofano:Lisina

o

de

rAção

Dietas altas em proteína bruta

↑ pH ↑ pH intestinintestin

al al

↑ ↑ Proteína Proteína

Bruta Bruta

Eggum et al., 1985

Proteína bruta, % 25,4 22,5 19,2 15,8

Casos de diarréia, %1 17,0 16,0 11,0 7,0

Eggum et al., 1987

al al Proteína

não digerida favorece a

proliferação de

microorganismos

patogênicos no intestino

Bruta Bruta Proteína bruta, % 26,6 23,1 19,5

Casos de diarréia, %1 14,0 3,0 4,0

Bolduan et al., 1993

Proteína bruta, % 20,2 18,4 16,3

Casos de diarréia, %1 3,2 2,4 0,8

Le Bellego and Noblet, 2002

Proteína bruta, % 22,4 20,4 18,4 16,9

Casos de diarréia, %1 18,1 18,0 4,6 11,0

1 percentual de dias com fezes moles ou líquidas

Exemplo prático (AHL, 2004)

• Ensaio comercial - creche

• 1000 leitões (5.5 ± 0.06 kg)

• Fase 1: 0-7 dias

• Fase 2: 7-14 dias

• Suínos distribuídos em dois tratamentos

• 0,15% L-Lys (Alta PB)

• 0,50% L-Lys (Baixa PB)

• Aminoácidos industriais substituindo 6% farinha de

peixe (L-Lys, L-Thr, DL-Met, L-Trp, L-Val e L-Ile)

Fase 1: GPD 0-7 dias (AHL, 2004)

133 135

120

140

160

40

60

80

100g/d

Alta PB Baixa PB

Fase 1: CA 0-7 dias (AHL, 2004)

1,111,14

1

1,1

1,2

1,3

1,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1g/g

Alta PB Baixa PB

Fase 2: GPD 7-14 dias (AHL, 2004)

275 272

260

280

300

320

160

180

200

220

240

260

g/d

Alta PB Baixa PB

Fase 2: CA 7-14 dias (AHL, 2004)

1,39

1,44

1,4

1,5

1,6

1

1,1

1,2

1,3g/g

Alta PB Baixa PB

Melhorando para mais carne...

2.8% aumento no % carne magra (Ball et al. 2008) ↑ “Turnover” protéico ↑ 18.7% Produção de Calor

Mecanismo Geral – o uso de aminoácidos industriais aumenta o conteúdo de grãos (ingredientes energéticos) e reduz o de ingredientes

protéicos na formulação. -> A proteína bruta é reduzida e os aminoácidos são balanceados

diminuindo o

excesso de nitrogênio na ração.

Novas descobertas em nutrição de aminoácidos para

leitões – Aminoácidos Funcionais

O leite materno suíno satisfaz no máximo23%, 66%, 23% e 42% das exigências deglicina, alanina, aspartato + asparagina eglutamato + glutamina (Wu, 2010)glutamato + glutamina (Wu, 2010)

• Enzimas são catalisadores orgânicos, ou compostos quecontém componentes orgânicos e aceleram reaçõesquímicas.

• São derivadas de fungos ou bactérias, sendo compostosprotéicos susceptíveis a uma série de agressores

O QUE SÃO ENZIMAS, E QUAIS SÃO AS MAIS UTILIZADAS PARA NUTRIÇÃO ANIMAL?

protéicos susceptíveis a uma série de agressorescapazes de desnaturar sua estrutura (calor, pH,proteases, etc)

(NAHM, 2007; SORBARA, 2008).

• Fitases, Xilanases, β-glucanases, Amilases,

Celulases, α-galactosidases, Proteases e

Lipases;

O QUE SÃO ENZIMAS, E QUAIS SÃO AS MAIS UTILIZADAS PARA NUTRIÇÃO ANIMAL?

• Substrato de ação, processamento das

rações/ingredientes, idade do animal, interações

com outros componentes das rações, densidade

criatória, qualidade das matérias-primas, entre

outros fatores.

Fatores Anti Nutricionais

Ingrediente Fatores não-nutricionais

Cevada Beta-glucanos, arabinoxilanos y fitatos

Trigo Arabinoxilanos, beta-glucanos y fitatos

Triticale Arabinoxilanos, beta-glucanos, inhibidores de protease y fitatosprotease y fitatos

Sorgo Taninos

Farelo de soya

Inhibidores de protease, lectinas, saponinas, glicinina, conglicinina, oligossacarídeos, pectinas y fitatos

Farelo de canola

Taninos, ácido erúcico, ácidos fenólicos, glucosinolatos, pectinas, oligossacarídeos

Farelo de girassol

Celulose, lignina y taninos

Farelo de algodão

Celulose y gossipol

Enzimas usadas em rações de suínos e aves

Enzimas Substrato Efectos

Xilanase Arabinoxilanos Reducción de la viscosidad de la digesta.

Glucanases ββββ-glucanosReducción de la viscosidad de la digesta. ⇓⇓⇓⇓humedad de cama

Pectinases Pectinas Reducción de la viscosidad de la digesta.

Degradación de celulosa y liberación deCelulases Celulosa

Degradación de celulosa y liberación denutrientes.

Galactosidases Galactosídios Remoción de galactosídios

Fitase Ácido fíticoMejor utilización de fósforo de vegetais.Rompimiento del ácido fítico.

Proteases ProteínasSuplementar enzimas endógenas. Degradarmejor eficientemente la proteína.

Amilases AlmidónSuplementar enzimas endógenas. Degradarmejor eficiente el almidón.

LipasesLípidos y

ácidos grasosMejora la utilización de grasas animalesy vegetales

QUANTIDADE DE P-FÍTICO NAS MATÉRIAS-PRIMAS

Matéria-Prima P-FíticoCevada 0,17%Farelo de Canola 0,72%Farelo de Coco 0,24%Milho 0,21%Gérmen de Milho 0,78%Gérmen de Milho 0,78%Glúten de Milho 0,37%Farelo de Algodão 0,88%Arroz 0,05%Farelo de Arroz 1,24%Sorgo 0,22%Farelo de Soja 0,41%Farelo de Girassol 0,75%Trigo Grão 0,23%Farelo de Trigo 0,72%

MÉDIA DE RESPOSTA PARA FITASE

0.900

0.950

Con

trol

ilea

l am

ino

acid

dig

estib

ility

5

6

Impr

ovem

ent w

ith e

nzym

e ad

ditio

n (%

)

0.700

0.750

0.800

0.850

Cys Thr Gly Asp Ser Ala Val Pro Ile His Tyr Trp Phe Lys Leu Glu Arg Met

Con

trol

ilea

l am

ino

acid

dig

estib

ility

0

1

2

3

4

Impr

ovem

ent w

ith e

nzym

e ad

ditio

n (%

)

Control Phytase improvement (%)

XILANASE E CONTROLE

40

50

60

% impro

vemen

t in IAAD w

ith xylan

ase

Revisão de 19 estudos publicados entre 1998 e 2009 onde oefeito da xilanase sobre a digestibilidade ileal deaminoácidos foi descrito. ~538 observações. (P<0.001;R2=0.66)

-10

0

10

20

30

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Control IAAD

% impro

vemen

t in IAAD w

ith xylan

ase

Generalizando: efeito da xinalase reduz em ~2% para cada 10% de aumento na digestibilidade do controle.Ex. à 90% de digestibilidade do controle: xil +3% e à 80% de digestibilidade: xyl +5%.

Bedford et al., 1998; Danicke et al., 1999; Hew et al., 1998; Im et al., 1999; Ravindran et al., 1999a,b; Zanella et al., 1999; Yin et al., 2001a,b; Hong et al., 2002; Selle et al., 2003; Barrera et al., 2004; Diebold et al., 2004; de

Souza et al., 2007; Nortey et al., 2007; Nitrayova et al., 2007; Rutherfurd et al., 2007; Cowieson & Ravindran, 2008; Woyengo et al., 2008; Cadogan et al. 2009.

Efeito da utilização conjunta de carbohidrases e fitases

Carbohidrases Fitases C+F

Consumo - /+ +++ ?

Ganho de peso ++ +++ ?

Índice conversão ++ + ?

Energia Metabolizavel ++ + ?

Efeitos carbohidrases: “on-top” ou com reformulação

Efeitos fitases: dependentes da deficiencia em P

Digestibilidade carbohidratos

+ + ?

Digestibilidade proteína, AA

+ + ?

Digestibilidade lípidos ++(+) + ?

Disponibilidade de minerais

+ +++ ?

Microflora, mucosa intestinal

++ + ?

Efeitos das NSPase e fitase são bem conhecidos separadamente, mas os efeitos da combinação de ambas não são bem conhecidos

Slide 31

PN1 El efecto de las fitasas depende de la deficiencia en P, lo que es un gran diferencia con las carbohidrasas que los efectos se mesuran "on top" o con reformulacionCreo que es punto que necessite commentario !Adisseo - Prénom, Nom; 11/02/2008

MUITO OBRIGADO