Metabolismo de Carboidratos e Principais matérias-primas usadas na confecção de alimentos para Cães e Gatos

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1 I Curso de Nutrição de Cães e Gatos da FMVZ/USP Metabolismo de Carboidratos e Principais matérias-primas usadas na confecção de alimentos para Cães e Gatos Luciana Domingues de Oliveira, MV MSc, DSc em Nutrição de Cães e Gatos Depto. Técnico e Comunicação Científica Royal Canin do Brasil CONCEITOS São as biomoléculas mais abundantes na face da Terra por constituírem mais de 70% da matéria seca das plantas e mais de 8% dos cereais (LENINGER et al., 1993, POND et al., 199). Alimentos secos industrializados para cães e gatos podem incluir de % a 60% de carboidratos, e alimentos industrializados úmidos podem conter de 0 a %. A maior parte dos carboidratos contido nesses alimentos é proveniente do amido (CASE et al., 00). 1

2 CONCEITOS Amidos são polissacarídeos cujos açúcares estão unidos por ligação alfa, acessíveis à digestão enzimática pelos mamíferos. Estes possuem grande influência sobre os aspectos digestivos de cães e gatos (MURRAY et al., 1999). Polissacarídeos são os carboidratos que, por hidrólise, fornecem mais de 6 unidades de monossacarídeos. Como principais polissacarídeos podem ser citados o amido, o glicogênio e a celulose. AMIDO 2

3 CONCEITOS A CELULOSE é um polissacarídeo estrutural de cadeia linear, que apresentam ligação glicosídica do tipo β1 4. Por possuir a conformação β, as unidades de glicose que ela possui só estão acessíveis à degradação por microorganismos, já que os mamíferos não possuem as enzimas celulase e celobiase, que quebram a celulose em glicose (LENINGER et al., 1993). CONCEITOS O AMIDO é um polissacarídeo encontrado em plantas verdes, onde é formado durante a fotossíntese (MELO et al., 1998). O amido é formado basicamente por dois tipos de polímeros: amilose e amilopectina (LENINGER et al., 1993). A amilose forma uma cadeia não ramificada. A amilose constitui em torno de % a % da molécula do amido, entretanto, pesquisadores têm desenvolvido plantas mutantes que produzem amido sem amilose ou com alta amilose (0-8%) (BILIADERIS et al., 1991). 3

4 CONCEITOS A amilopectina tem cadeia ramificada, e peso molecular superior ao da amilose (LENINGER et al., 1993). A amilopectina representa normalmente 60 a 80% do amido total. Como cada ramificação termina em um açúcar não redutor, as enzimas degradativas podem trabalhar simultaneamente em vários pontos da molécula, tornando a amilopectina mais facilmente conversível em glicose que a amilose (LENINGER et al., 1993). As proporções de amilose e amilopectina variam de acordo com a espécie de planta, idade e cultivares, sendo controladas geneticamente. Amilopectina Amilose 4

5 AMIDO - DIGESTÃO Vários fatores afetam a digestão e a utilização dos amidos nos diferentes alimentos: tipo de cereal utilizado; a interação entre amido e proteína; forma física do grânulo de amido; tipo de amido; presença de inibidores de digestão no grão; tipo de processamento do alimento; tamanho da partícula do grão após processamento (ROONEY & PFLUGFELDER, 1986; RICHARDSON & MIKUS, 04). AMIDO - GELATINIZAÇÃO O amido não processado é insolúvel em temperatura ambiente (BILIADERIS et al., 1991; VAN SOEST, 1994). Entretanto, quando este é aquecido em água a uma temperatura mínima de 60 C ocorre uma alteração est rutural irreversível. Como os grânulos de amido expandem com a entrada de água, a amilose se solubiliza, acarretando no aumento da viscosidade.

6 A micrografia da dispersão de amido a 2 C. Observa- se sob luz polarizada a presença da cruz de Nicols, que evidencia a semicristalinidade dos grânulos. Souza e Andrade, 00 As micrografias da Figura 2 mostram as dispersões de amido a 40 e 60 C. Observa-se que o aumento da temperatura de 40 a 60 C provoca uma maior absorção de água pelos grânulos, que se tornam mais inchados. Souza e Andrade, 00 6

7 A 70 C, os grânulos de amido tornam-se excessivament e inchados; cerca de 70% dos grânulos são rompidos (Figura 3a). Esta temperatura pode ser considerada como a temperatura de gelatinização do amido de milho. A temperaturas superiores a 7 C, a observação deste material sob luz polariz ada mostra a ausência de birrefringência (Figura 3b), resultante da perda da ordenação molecular previamente existente. Souza e Andrade, 00 Além disso, as cadeias de amilopectina, ramificadas, se quebram facilmente, promovendo a ruptura da estrutura granular, hidratação e solubilização do amido. A esse processo dá-se o nome de gelatinização (BILIADERIS et al., 1991; COLONNA et al., 1992; VAN SOEST, 1994). AMIDO - GELATINIZAÇÃO Se a temperatura não for suficiente para promover a gelatinização total do amido, quando essa solução esfriar pode haver uma reassociação, conhecida como retrogradação, que pode levar à formação de amidos resistentes à degradação por amilases. 7

8 AMIDO - GELATINIZAÇÃO A amilose é especialmente sensível à retrogradação, já que a amilopectina, por conter uma cadeia mais complexa, apresenta limitada capacidade de reassociação de sua estrutura química (VAN SOEST, 1994) O fenômeno da gelatinização é afetado por: temperatura, umidade, ingredientes contidos no alimento, concentrações dos nutrientes, tipo de amido, quantidade de amido, condições de processamento, tamanho da partícula AMIDO - GELATINIZAÇÃO (BILIADERIS et al., 1991; COLONNA et al., 1992). 8

9 AMIDO - Digestão Nem todo amido ingerido é digerido no intestino delgado dos animais. Os motivos para que ocorra digestão incompleta do amido podem ser divididos em fatores intrínsecos e extrínsecos (ENGLYST & CUMMINGS, 1990). Fatores intrínsecos: inacessibilidade física do amido (grãos inteiros ou grosseiramente moídos); a forma cristalina do grânulo de amido (amilose: amilopectina); retrogradação do amido; AMIDO - Digestão Fatores extrínsecos: tempo de trânsito intestinal, quantidade de α-amilase disponível para hidrólise, quantidade de amido presença de outros alimentos que possam retardar a hidrólise enzimática (ENGLYST & CUMMINGS, 1990). 9

10 AMIDO - Digestão O termo amido resistente se refere à soma do amido e de seus produtos de degradação que não são digeridos e absorvidos no intestino delgado de indivíduos sadios sendo fermentados por bactérias anaeróbicas no intestino grosso (MUIR & O DEA, 1992, LOBO & LEMOS SILVA, 03) Comportamento similar ao da fibra alimentar, e tem sido relacionada a efeitos benéficos locais e sistêmicos (LOBO & LEMOS SILVA, 03). Existem três tipos de amido resistente: amidos fisicamente inacessíveis (AR1), grânulos de amido nativo cru (AR2) AMIDO - Digestão amido retrogradado (AR3). (> amilose > quantidade amido resistente) Mamíferos são capazes de digerir, ou pelo menos fermentar, os tipos AR2 e AR3 (ENGLYST & CUMMINGS, 1990; LOBO & LEMOS SILVA, 03).

11 AMIDO - Digestão Devido às diferenças observadas entre as fontes de amido, estes foram classificados a partir de sua digestão in vitro como: amidos de digestão rápida e completa, amidos de digestão lenta e completa; amidos resistentes Índice glicêmico Proporção de Amilose é inversamente relacionada: digestibilidade (BILIADERIS et al., 1991). respostas glicêmicas (GODDARD et al., 1984). Amilose: Leguminosas > Cereais AMIDO - ABSORÇÃO Para serem absorvidos, polissacárides, oligossacárides, trissacárides e dissacárides devem ser hidrolisados a monossacárides, o que tem efeito no trato digestivo dos animais. Quanto maior e mais rápida é a digestão, mais rápida e elevada será a curva de glicemia pós-prandial produzida por determinada fonte de carboidrato (HOLSTE et al., 1989). 11

12 Análises Laboratoriais e Cálculos Pet Brasil: Consideram ENN (extrativos não nitrogenados) Não é uma análise ENN = 0 (PB + EE + MM + FB) Acurácia das análises, principalmente FB Embora cães e gatos pertençam à Ordem Carnívora, várias importantes diferenças nutricionais e metabólicas tem sido encontradas entre essas espécies (MORRIS, 198, 01; KIENZLE, 1993; CASE et al., 00). De modo geral, considera-se que gatos apresentem menores coeficientes de digestibilidade aparente dos nutrientes que os cães (KENDALL et al., 1982a). Amidos não são ingredientes da dieta natural de felinos, entretanto, consideráveis quantidades de amido compõem os alimentos industrializados para gatos (KIENZLE, 1993). Menores amilase - digestão mais lenta, curvas glicêmicas mais prolongadas. DIGESTIBILIDADE DO AMIDO > 90% AMIDO - GATOS 12

13 Incremento de GLICOSE sanguínea (mg/dl) GATOS Cassava flour mandioca ervilha Pea - de-oliveira et al., Brewer's rice arroz Lentil lentilha Corn milho Sorghum sorgo Blood Glucose (mg/dl) Cassava flour mandioca MANDIOCA ervilha Pea de-oliveira Carciofi et al., et al., Incremento de GLICOSE sanguínea (mg/dl) Time (min) Brewer's rice GATOS CÃES arroz 8 Lentil lentilha 80 - Blood Glucose (mg/dl) Corn milho - 2 MILHO Sorghum sorgo Time (min) - 13

14 FIBRAS São classificadas de acordo com sua: Solubilidade em água Psyllium solúvel Celulose, cascas de cereais - insolúvel Capacidade de fermentação Polpa de beterraba, casca de soja média Celulose, psyllium não fermentável Gomas altamente fermentáveis FIBRAS- BENEFÍCIOS Fibras solúveis Aumento da umidade da digesta, mas a aguá não está livre; aumento do tempo de esvaziamento gástrico; efeitos sistêmicos Fibras insolúveis Formação do bolo fecal Fermentáveis Produção de AGVs nutrição dos colonócitos; efeitos sistêmicos Não fermentáveis Motilidade intestinal 14

15 FIBRAS- BENEFÍCIOS FONTES: Farelos de cereais: farelo de soja, arroz, ervilha, trigo Cascas de cereais: soja, ervilha Gomas (emulsificantes): guar e xantana Fibras purificadas: celulose Outros: polpa de beterraba, polpa cítrica - Uso de acordo com o objetivo - Interessante utilizar diferentes fontes - Diluidores da energia do alimento - Reduzem palatabilidade e digestibilidade em grandes quantidades - Forma de análise laboratorial (FDT vs FB) PREBIÓTICOS São carboidratos (oligossacárides), e não são quebrados pelas amilases (não digestíveis), sendo processados no organismo como se fossem fibras fermentáveis Diferentes substâncias fermentáveis podem atuar como prebióticos Polissacarídeos não-amídicos Amidos resistentes Oligossacárides não digestíveis Chegam intactos ao cólon, onde sua fermentação produz os AGVs de cadeia curta e ácido láctico

16 Tem que ser fermentados por alguns tipos de bactérias (benéficas) acidificação do ph intestinal desfavorável ao crescimento de outras bactérias EFEITOS PRINCIPAIS: Modulação da microbiota intestinal Alteração da digestibilidade (depende da concentração) PREBIÓTICOS Redução de resíduos metabólicos fecais e séricos (nitrogenados, oxalato, aminas biogênicas, etc) Estimulam a proliferação de linfócitos e o sistema imunológico local (IgAs) e sistêmicos IMPORTANTE: EFEITO SIMBIÓTICO QUANDO SE ASSOCIA 2 PREBIÓTCOS (FOS + MOS) FONTES UTILIZADAS ARROZ: O arroz é o cereal mais cultivado e consumido no mundo. Cerca de 80% da produção mundial de arroz (Oryza sativa) destina-se à alimentação humana, os % restantes são utilizados nas rações animais (TAKAKURA, 03). O beneficiamento do arroz gera ao redor de % de subprodutos, como farelo de arroz integral, farelo de arroz desengordurado, quebrados, quirera e óleo, que podem integrar alimentos para animais como excelentes substitutos do milho (COSTA, 01). 16

17 FONTES UTILIZADAS ARROZ: Apresenta amido de digestão rápida e completa interessante para animais em manutenção. Para animais com distúrbios do controle glicêmico - EFEITOS Produz aumento rápido de glicose e insulina sanguínea em cães; É considerado uma das fontes de carboidratos de maior digestibilidade por cães e gatos; Digestibilidade superior a 9% dependendo do cultivar; Mais utilizado Quirera de Arroz de-oliveira, et al., 08; Carciofi et al., 08 FONTES UTILIZADAS MILHO: O milho (Zea mays) é o segundo mais importante cereal produzido, participando com 70% do total dos grãos utilizados no mundo. Digestão do amido superior a 90% para cães e gatos; Propicia aumento glicêmico e insulínico rápido para cães e gatos; Amido de digestão rápida e completa de-oliveira, et al., 08; Carciofi et al., 08 17

18 SORGO: O sorgo (Sorghum bicolor), no plano mundial, ocupa lugar de destaque entre os cereais. É o quinto mais cultivado no mundo e se presta tanto à alimentação humana quanto animal. Seus teores nutricionais assemelham-se aos do milho. O empenho da pesquisa permitiu amenizar certas características indesejáveis, como a presença de maiores teores de taninos no sorgo, que afetam negativamente a digestibilidade de aminoácidos, interferindo no aproveitamento de proteínas da ração pelos animais (AGRIANUAL, 04). Amido de digestão lenta e completa; FONTES UTILIZADAS Digestibilidade do amido para cães e gatos superior a 90% Tipo de amido + FDT = redução digestão e absorção de-oliveira, et al., 08; Carciofi et al., 08 FONTES UTILIZADAS MANDIOCA: Consumida como alimento energético por milhões de pessoas, principalmente nos países em desenvolvimento, a mandioca (Manihot esculenta), macaxeira ou aipim, também tem comprovada utilização na área industrial. Todos os cultivares de mandioca apresentam princípio tóxico, devido à presença de glicosídeos cianogênicos, os quais por hidrólise liberam acetona, açúcar e ácido cianídrico (HCN). No Brasil, para a alimentação animal, são considerados dois sub-produtos da mandioca: a farinha integral e a raspa. A farinha integral consiste do tubérculo desidratado e moído e a farinha ou farelo de raspa consiste do subproduto após extração do amido (fécula). Amido de digestão rápida e completa Digestibilidade do amido >9% ( arroz) de-oliveira, et al., 08; Carciofi et al., 08 18

19 FONTES UTILIZADAS LEGUMINOSAS E OUTROS CEREAIS (AVEIA, CEVADA, TRIGO, ERVILHA, LENTILHA, FEIJÃO): Produção brasileira normalmente não atende a demanda; Normalmente são amidos de digestão lenta e incompleta; Altos teores de FDT Digestão e absorção lenta retardo do esvaziamento gástrico Reduzidas variações glicêmicas e insulínicas pósprandiais Maior poder de saciedade Digestibilidade do amido pode ser menor que 90% Altamente interessante em dietas terapêuticas (Obesidade, Diabetes, etc) de-oliveira, et al., 08; Carciofi et al., 08 FONTES UTILIZADAS BATATA: Amido cru de batata é muito pouco digestível Digestão rápida e completa ( milho) Digestibilidade do amido > 90% para cães e gatos; Não é muito utilizada no Brasil fontes processadas e desidratadas; Uma boa opção como fonte alternativa de carboidratos 19

20 OBRIGADA! Luciana Domingues de Oliveira