Nutrio Animal

Universidade Estadual Paulista Jlio de Mesquita Filho Cmpus de JaboticabalFaculdade de Cincias Agrrias e Veterinrias

Utilizao de nitrato na nutrio de ruminantes

Raiza SilveiraMestranda PPG Zootecnia

Jaboticabal14 de maio de 2015

Introduo

Alimentos alternativosEnergiaProtenaLimitao da produtividade e qualidade estratgias(El-Zaiat, 2015)Os ruminantes so animais capazes de utilizar alimentos que no so aproveitados pelo homem e por animais no ruminantes e transformar em protena de alta qualidade. Esses animais so capazes de utilizar carboidratos estruturais como fonte de energia e compostos de origem no proteica como fonte de protena (Van Soest, 1994). No entanto, principalmente nas regies situadas nos trpicos, h uma limitao da produtividade devido variao na disponibilidade e qualidade das forragens em especial durante a estao seca (El-Zaiat, 2014). Por esse motivo, faz-se necessrio a busca por estratgias nutricionais que possam maximizar o aproveitamento dos nutrientes e que possam otimizar o crescimento microbiano.

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Introduo Fermentao

Ao microbiolgica e fsicaAGCC, Pmic, Vitaminas, CH4, CO2, NH4, etc(Valadares Filho e Pina, 2011)

No rmen, ocorre o processo de fermentao que o resultado da ao microbiolgica e fsica que tem a funo de converter os componentes da dieta a cidos graxos de cadeia curta, protena microbiana e vitaminas do complexo B e K, metano e dixido de carbono, amnia, nitrato etc. (Valadares Filho e Pina, 2011).

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Produo de metanoPerda de 2 a 15% de energiaGs contribuinte para o efeito estufaFundamental na manuteno do baixo potencial redox no rmen

Agricultura e utilizao de combustveis fsseis

20% da emisso antrpica de gases

(Brown et al., 2011)(IPCC,2007)(Jonhson et al., 2005) A produo de metano no rmen, apesar de representar perda de 2 a 15% da energia resultante do processo fermentativo (Brown et al, 2011) e ser um dos principais gases contribuintes para o efeito estufa, aparece como um fator de fundamental importncia para manter o funcionamento do ecossistema ruminal j que o baixo potencial redox essencial para a fermentao anaerbia (Valadares Filho e Pina, 2011). Segundo o IPCC (2007) o aumento na concentrao de metano provavelmente devido agricultura e utilizao dos combustveis fsseis. Estima-se que a agricultura contribui com aproximadamente 20% da emisso antrpica de gases do efeito estufa (Jonhson et al, 2005) e por esse motivo muitas pesquisas esto sendo realizadas atualmente com a inteno de reduzir a produo de metano entrico sem que haja prejuzos na fermentao ruminal e, consequentemente, na produtividade do sistema.

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Estratgias para mitigao de CH4No reduzir o desempenho animal

Inibir as reaes que liberem H2Capturar o H2 por outras vias metablicasEliminar parte das bactrias metanognicas(El-Zaiat, 2013)A chave para controlar a emisso de CH4 no rmen a manipulao de produo e utilizao de H2.(Joblin, 1999)Pesquisas nas reas de nutrio e microbiologia dos ruminantes vem sendo desenvolvidas para minimizar as perdas energticas na forma de CH4, direcionando esta energia para a sntese de produtos como leite, carne e l e, consequentemente, aumentando a EA. Este aspecto, associado reduo da metanognese, est relacionado melhoria da qualidade de vida no planeta. A utilizao de suplementos, a incorporao na dieta de ingredientes como ionforos, lipdios, compostos que favorecem o crescimento de fungos ruminais, leveduras, substncias defaunantes, so alternativas que podem diminuir as emisses por animal.5

Estratgias para mitigao de CH4Defaunao Protozorios

Dietas ricas em energia e NNP levam reduo dos protozorios, melhor desempenho animal e reduo na produo de CH4.

Fungo (zoosporo), protozorio e bactrias metanognicas (bastonetes)Fonte: rehagro.com.br (Hegarty et al., 2008)A relao simbitica existente entre protozorios e bactrias metanognicas, oferece hbitat para a colonizao de aproximadamente 20% das metanognicas. Por outro lado a presena dos protozorios no rmen tem um fator na manuteno do ambiente ruminal e no processo fermentativo, atravs da ingesto de partculas alimentares e pelo armazenamento de amido, que pode trazer alguns benefcios uniformizando a fermentao ruminal. Os protozorios podem servir como uma fonte de nitrognio aps sua morte e degradao. 6

Estratgias para mitigao de CH4Composio da dieta

Fonte: www.portallacteo.com.br

Fonte:www.vitamais.com.brAlterao na fermentao ruminalMenor relao acetato:propionatoMenor produo de metanoFavorecimento da produo de acetatoAumento na produo de H2 e CH4 Maior perda de energia na forma de CH4A incluso de concentrado na dieta altera a fermentao ruminal, principalmente reduzindo a proporo acetato:propionato. O processo de produo de propionato provavelmente o maior aceptor de H2, depois de CH4. Consequentemente, a produo de CH4 menor quando os animais esto alimentados com dietas ricas em concentrado. J quando os animais so alimentados com forragem, a fermentao ruminal produz mais CH4 representando maior perda de energia na forma de metano, Quando esse animais recebem uma dieta alta em gros produzem 2-3% menos metano. Dietas base de volumosos favorecem a formao de acetato, aumentando a produo de H2 e consequentemente CH4 por unidade de matria orgnica fermentada.7

Estratgias para mitigao de CH4Inibio das bactrias Archeae metanognicasExtratos de plantasTaninosSaponinasleos essenciais

VacinaoEstmulo do sistema imunolgico dos animais para a produo de anticorpos contra as bactrias produtoras de CH4

Flemingia macrophylla leguminosa com elevado teor de taninoFonte: www.tropicalforages.infoTem efeitos txicos sobre os protozorios Inibem o acmulo de H2 no rmenOs taninos so compostos fenlicos que formam complexos principalmente com protenas e, em menor grau, com CHOs estruturais e amido, reduzindo a digestibilidade e degradao destes. Plantas que possuem compostos secundrios como taninos e saponinas reduzem a emisso de CH4 pelo efeito txico deste componente sobre os protozorios. Os leos essenciais tem atividade antimicrobiana contra bactrias gram positivas e gram negativas e podem ter atividade antimetanognica pelo efeito inibitrio sobre o acmulo de H2 no rmen. Vacinao- contudo a eficcia do uso de vacinas pode variar pela dieta e localizao geogrfica do hospedeiro dificultando uma abordagem nica e limitando sua utilizao.8

Estratgias para mitigao de CH4Utilizao do H2 em rotas alternativasLipdiosLevedurasIonforoscidos orgnicosNitrato

Fonte: www.rehagro.com.brEfeitos txicos aos microrganismos e reduo na atividade das metanognicas e no grupo dos protozoriosEstimulam bactrias acetognicas que utilizam H2 para produzir acetatoSo precursores diretos de propionato e reduzem metanognese.Atuam sobre bactrias e protozorios, alternando a permeabilidade da membrana celular, ocasionando aumento da presso osmtica e morte de microrganismos.Lipdeos: O uso de lipdios alm de aumentar a densidade energtica da dieta, pode reduzir a produo de CH4 pelo fato de agir sobre os microrganismos que contribuem de forma direta ou indireta para a formao de metano.Leveduras: a incluso de leveduras em dietas de ruminantes pode estimular uma espcie de bactria acetognica que utiliza o H2 para a produo de acetato.Ionforos: Os efeitos anti-metanognicos dos ionforos esto relacionados com a inibio da formao dos precursores de CH4 ou com as bactrias que esto produzindo H2. Estes dois mecanismos contribuem para a alterao na fermentao de acetato para propionato, reduzindo a produo de CH4 e tambm podem estar ligados com a inibio do crescimento de CH4.cidos orgnicos: Os ac orgnicos malato e fumarato so precursores diretos do propionato e reduzem a metanognese. A incorporao desses cidos na dieta permite a utilizao do H2 livre no rmen para a formao do succinato, funcionando como um dreno de H2 e reduzindo a emisso de metano.9

Incluso de nitratoNitrato aceptor de eltrons no rmen fonte de NNP

NO3- + H2 H2O + NO2- NO3- + 3H2O + 2H+ 2H2O +

O nitrato considerado um potente inibidor da metanognese em todos os sistemas anaerbios incluindo o rmen.(Kozloski, 2011)NH4A reduo de nitrato a amnia por organismos anaerbios altamente competitiva com a produo de metano pelo fato de consumir oito eltrons/mol de nitrato no processo sendo assim um importante sumidouro de H2 no processo fermentativo.Primeiramente o nitrato reduzido a nitrito e, posteriormente, o nitrito reduzido amnia. Essa rota pode se tornar a principal rota de eliminao do H2 se houver nitrato suficiente no ecossistema ruminal. A amnia produzida estaria disponvel ao anabolismo de aa e seria importante fonte de nitrognio fermentvel em dietas deficientes em PB podendo assim substituir parte do N da dieta.10

Rotas do nitratoSalivaRmenCorrente SanguneaNitratoNitritoAmniaNitratoHemoglobina

MetahemoglobinaAmniaRimNitrato da dietaUreiaUrina(Adaptado de Kozloski, 2011)

Utilizao do nitratoReduo na digestibilidade da fibrae MS

IntoxicaesNveis e taxa de consumoIncompleta reduo do nitratoLenta taxa de passagem

(Leng, 2008; Yaremcio, 1991))Glenn e Ely, 1981; Nolan et al., 2010; Van Zijderveld et al., 2011No observaram diferenas na digestibilidade da MS e FDA, DT e MS, FDN respectivamenteReduo na digestibilidade devido ao efeito txico aos microrganismos.As forragens utilizadas na alimentao de ruminantes normalmente j tem nitrato na forma de nitrognio em sua composio e, em condies normais, a quantidade existente desprezvel e no chega a ser um problema no caso dos ruminantes (Lee & Beauchemin, 2014) j que o nitrato vai ser reduzido amnia no rmen. No entanto, dependendo da maturidade das forragens, das condies do solo e da aplicao de fertilizantes no mesmo, quantidades relativamente altas de nitrato podem ficar acumuladas nas plantas e quando consumidas por ruminantes podem causar intoxicao (Leng, 2008). 12

MetahemoglobinaA intoxicao causada pelo intermedirio do nitrato amnia limita sua utilizaoAnimais no adaptadosAcmulo de nitrito

(McAllister et al., 1996)

NO2-Fe2+Fe3+Em animais no adaptados a capacidade dos microrganismos ruminais de reduzirem nitrato a nitrito maior que a capacidade de reduzir nitrito a amnia ocorrendo um acmulo desse intermedirio no rmen. O nitrito acumulado no rmen absorvido pela parede ruminal , levado corrente sangunea onde oxida a hemoglobina de sua forma ferrosa para a forma frrica sendo esta incapaz de transportar O2 para os tecidos. Uma parte do nitrito do sangue pode ser reciclado de volta no intestino, ser excretado na urina ou ser incorporado no metabolismo do xido ntrico (Lewicki et al, 1998; Gilchrist et al, 2010) mas o nitrito se liga s clulas vermelhas do sangue e muda sua forma de ferrosa (Fe2+) para frrica (Fe3+), chamada de metahemoglobina (MetHb) (Lundberg et al, 2008) e esta incapaz de transportar oxignio no sangue e por esse motivo altos nveis de MetHb caracterizam um quadro de intoxicao por nitrato. 13

IntoxicaoSintomas de intoxicaoRedues no consumo, produtividade e ganho de pesoSusceptibilidade infecesProblemas reprodutivosDescolorao das mucosasProblemas respiratriosComaCianosebito

(Bruning-Fann e Kaneene, 1993)30 a 40%80 a 90%(El-Zaiat, 2013)Nveis de 30 a 40% de methb provocam sinais clnicos e nveis de 80 a 90% causam a morte. 14

IntoxicaoSusceptibilidade

Os bovinos e ovinos so espcies particularmente afetadas pela toxicidade do nitrato.(El-Zaiat, 2013)A susceptibilidade depende da capacidade de transformar nitratos em nitritos.No entanto, os ovinos tem maior tolerncia ao nitrato devido sua capacidade de aumentar a concentrao de glbulos vermelhos no sangue.15

IntoxicaoA formao de MetHb um dos entraves da utilizao do nitrato na dieta de ruminantes.Van Zijderveld et al. (2010) afirmaram que o valor mais elevado de MetHb no sangue de cordeiros alimentados com nitrato foi de 7%, quando o nitrato foi introduzido gradualmente por 28 dias na dieta desses animais.Nolan et al. (2010) observaram aumento significativo (P