Enzimas e minerais na nutrição de ruminantes. Luis Fernando Tamassia Diretor de Inovação e Ciência Aplicada para a América Latina DSM - Brasil

Transcrição

1 Enzimas e minerais na nutrição de ruminantes Luis Fernando Tamassia Diretor de Inovação e Ciência Aplicada para a América Latina DSM - Brasil

2 O que é inovação?

3 Em 50 anos, a população mundial precisará de: 100% mais alimentos 70% destes alimentos deverão ser provenientes da utilização de tecnologias para incremento da produtividade O crescimento populacional será maior que nossa capacidade de produzir alimentos????

4 Ciência e Tecnologia Aumentar a produtividade Otimizar o uso de recursos Aumentar a eficiência alimentar Sustentabilidade!! Page 4

5 Focos de interesse em melhorias na produção de carne e leite Saúde Animal Eficiência Alimentar Exigência dos Mercados Otimização dos custos de produção Gases Efeito Estufa Qualidade do Produto Final Fertilidade / reprodução

6 Focos de interesse em melhorias na produção de carne e leite Saúde Animal Eficiência Alimentar Otimização dos custos de produção Vitaminas Vitamina A Vitamina D Vitamina E Vitamina B1 Niacina Biotina Beta Caroteno Minerais Calcio Fósforo Sódio Magnésio Potássio Enxofre Cobalto Cobre Cromo Iodo Manganês Selênio Zinco Exigência dos Mercados Gases Efeito Estufa Qualidade do Produto Final Fertilidade / reprodução

7 Focos de interesse em melhorias na produção de carne e leite Saúde Animal Minerais Tortuga Leveduras Eficiência Alimentar Zn P Fósforo Exigência dos Mercados Aminoácidos Carboidratos Parede Leveduras Otimização dos custos de produção Gases Efeito Estufa Qualidade do Produto Final Fertilidade / reprodução

8 Minerais Tortuga O que são? Levedura Zn Se Cu Cr Mn P Fósforo Co Fe S Ca Mg Aminoácido Carboidrato Yeast Cell Wall

9 Minerais Tortuga Reatores Manipulação: Processo produtivo Onde a reação ocorre Levedura Zn P Fósforo Aminoácido Carboidrato Yeast Cell Wall

10 Minerais Tortuga SPRAY DRYER : 1,1 ton/hora ou 700 ton/mês Processo produtivo FORBERG: 2,3 ton/hora ou ton/mês

11 Minerais Tortuga Carbo-amino-fosfoquelatos Modo de ação Interações antagônicas mínimas; Melhor absorção pelos enterócitos; Maior biodisponibilidade; Melhor utilizado pelos micro-organismos ruminais; Menor risco de intoxicação.

12 Tamassia & Greiner, MRI Department of Food Technology and Bioprocess Engineering Minerais Tortuga Caco-2-cell/ Transwell -model-system Biodisponibilidade do CQ Fe Gut model

13 +25% Caco-2-cell/ Transwell -model-system + 25% de ferritina* produzida pelas células intestinais para o CQ de ferro em relação ao sulfato de ferro *Ferritina = proteína de reserva de ferro 1 molécula de ferritina = átomos de ferro A maior produção de ferritina, comprova a maior absorção de ferro via CQ!

14 Minerais Tortuga Desempenho zootécnico: GMD e LEITE; Conversão alimentar; Reprodução (machos e fêmeas); Resposta imune; Stress térmico; Qualidade do produto; Alterações fisiológicas e bioquímicas; Meio ambiente. Resposta em desempenho animal

15 Espécie Resultado Referência Leite Leite Leite Leite Leite Corte Corte Confinamento Resultados Minerais Tortuga Maior taxa concepção ao 1º serviço Maior GMD Menor retenção de anexos embrionários Menor retenção de placenta Melhor qualidade do colostro Menor CCS Maior teor de PB no leite Menor CCS Menor ocorrência de mastite Maior teor de gordura no leite Maior produção de LCG Maior GMD vacas e bezerros Menor ocorrência de cistos ovarianos Menor ocorrência de endometrite Maior diâmetro folículo Maior GMD (Minerais Tortuga cromo) Maior quantidade de protozoário Melhor CA início confinamento Benedetti et al. (2003) Batista et al. (2009) Benedetti et al. (2003) Cortinhas et al. (2010) Dell Valle et al. (2015) Sá Filho et al. (2005) Bizinoto et al. (2006); Polizel Neto et al. (2009); Melo et. al (2008) Saran Netto et al. (2009) Corte Maior GMD (Minerais Tortuga) Acedo et al. (2015)

16 Resultados de Pesquisa % vacas Qualidade de colostro de vacas suplementadas com minerais sob a forma inorgânica ou Minerais Tortuga no período pré-parto , ,8 10,7 Minerais inorgânicos Minerais Tortuga 39,2 18,5 Excelente Boa Ruim Qualidade do colostro Tratamentos 30 dias pre parto Fonte: Batista et al., 2009 Inorgânico - 69 vacas Minerais Tortuga (Se, Mn, Co, Cu, e Zn) - 66 vacas

17 Resultados de Pesquisa Retenção de placenta (%) Ocorrência de retenção de placenta em vacas suplementadas com minerais sob a forma inorgânica ou Minerais Tortuga no período préparto Minerais inorgânicos 20,28 Minerais Tortuga 12,12 Redução de 40,24% 0 Fonte: Batista et al., 2009 Com retención Tratamentos 30 dias pré-parto Inorgânico - 69 vacas Minerais Tortuga (Se, Mn, Co, Cu, e Zn) - 66 vacas

18 Resultados de Pesquisa Utilização de minerais Tortuga em vacas mestiças leiteiras. Tratamento Proteína Escore Peso 0 g 2,92 3,08 478,00 10 g 3,07 2,94 472,00 15 g 3,10 3,22 513,00 20 g 3,15 2,97 485,00 P < 0,05, r² = 88%. Tratamentos: 60 dias pré-parto aos 120 dias pós-parto 1) Inorgânico 2) Inorgânico + 10g Minerais Tortuga 3) Inorgânico + 15g Minerais Tortuga 4) Inorgânico + 20g Minerais Tortuga Fonte: Benedeti et al., 2003

19 Resultados de Pesquisa ,37 Mil ,58 Inorgânico Minerais Tortuga Redução de 76,6 % 50 0 Contagem de células somáticas (P = 0,056). Fonte: Adaptado de Cortinhas et al., 2010 Tratamentos: 60 dias pré-parto aos 80 dias de lactação Inorgânico Minerais Tortuga (Se,Cu e Zn)

20 Resultados de Pesquisa Qualidade do leite e saúde da glândula mamária Parâmetros de saúde da glândula mamária Fontes de Zn, Cu e Se Minerais Tortuga Inorgânica P¹ Novos casos de mastite subclínica 1 8 0,014 Número de vacas com CCS > 200,000 céls/ml ,001 Casos clínicos ¹Análise estadística realizada pelo teste do qui-quadrado. Fonte: Cortinhas et al., 2010

21 Resultados de Pesquisa Produção de leite (kg/dia) +1,57kg Minerais Tortuga Inorgânicos * P <0,05 Fonte: Adaptado de Del Valle et al., Minerais Inorgânicos (sulfatos) Minerais Tortuga (Zn, Cu, Se, Cr, Mn, Co, Fe e S)

22 Resultados de Pesquisa Composição do leite 1,4 1,3 1,2 1,1 1,37 * 1,29 Composição (kg/dia) 1 0,9 4,18% 4,02% 1,03 0,98 Minerais Tortuga 0,8 0,7 Gordura 3,14% 3,06% Proteina Inorgânicos * P <0,05 Fonte: Adaptado de Del Valle et al., 2015

23 Focos de interesse em melhorias na produção de carne e leite Saúde Animal Eficiência Alimentar Exigência dos Mercados Otimização dos custos de produção Gases Efeito Estufa Qualidade do Produto Final Fertilidade / reprodução

24 Focos de interesse em melhorias na produção de carne e leite Saúde Animal Eficiência Alimentar Melhorar utilização dos alimentos Energia Proteína Fibra Enzimas - Amilase Exigência dos Mercados Otimização dos custos de produção Gases Efeito Estufa Qualidade do Produto Final Fertilidade / reprodução

25 O QUE É O AMIDO? O amido é armazenado como grânulos nas células do endosperma 2 1 O amido é armazenado como grânulos nas células do endosperma 2 Cada célula do endosperma é cercada por uma parede celular 1 As células vermelhas mostram os grânulos de amido aprisionados nas células do endosperma de milho e as linhas azuis indicam as paredes das células que dificultam o acesso ao amido Microscopy

26 O QUE É O AMIDO? Os grânulos de amido, encapsulados no interior das células intactas do endosperma limitam o acesso à atividade das enzimas Imagem microscópica do amido não digerido na dieta de frangos de corte (conteúdo ileal) Pontos brancos mostram o amido não digerido Grânulos aprisionados nas células do endosperma Grânulos de amido encapsulados permanecem não digeridos pelo animal, o que limita a absorção de energia Source: Peron et al., 2007, Br. Poult. Sci. 48,

27 RumiStar O que é e como funciona?

28 RumiStar Modo de ação do RumiStar RONOZYME RumiStar é uma α-amylase pura. Cataliza a hidrólise do amido no rúmen em oligossacarídeos. RumiStar é estável e altamente ativa em condições ruminais (ph, temperatura). Muda a digestão do amido, aumentando no rúmen e, consequentemente, aumentando a atividade microbiana. Bactérias fibrolíticastambém se beneficiam desta ação de quebra enzimática do amido ( cross-feeding), aumentando a degradação ruminal da fibra. Resposta expressiva na produção de leite, especialmente no início da lactação, resultando em efeito positivo no metabolismo energético.

29 RumiStar É preciso fornecer amilase exógena?

30 RumiStar A estrutura do amido das variedades de milho é variável Endosperma duro/vítreo Foto Internet Endosperma macio Hoseney, 1986, Principles of Cereal Science and Technology

31 Digestibilidade X Vitreosidade Fonte: Correa et al., 2012

32 Desempenho do RumiStar sobre diferentes tipos de grão - in vitro Flint: endosperma duro Floury: endosperma mole Total SCFA (mmol) Floury corn Dent corn Flint corn Control KNU/kg corn DM Fonte: Klingerman et al, 2008

33 Rumistar aumenta a digestibilidade do amido A amilase exógena faz a digestão do amido mais fácil or grânulos de amido Controle, Amido de milho Amido de milho com tratamento de amilase Mais energia pode ser obtida através da adição de uma amilase exógena à dieta tornando os grânulos de amido mais fáceis de serem digeridos In-vitro teste do efeito da amilase no amido de milho

34 RumiStar alterou o padrão de degradação ruminal da dieta Dieta Alto Amido(30%) Dieta Baixo Amido (20%) Digestibilidade ruminal verdadeira, % Controle Amilase Controle Amilase MO * * Digestibilidade ruminal aparente, % FDN Amido ** ** * P <0.01 ** P <0.03 RumiStar aumentou significativamente a digestibilidade do amido e da matéria orgânica. Fonte: Nozière et al, 2012

35 RumiStar Desempenho produtivo RumiStar melhora significativamente a digestibilidade da MS, MO e FDN em dietas baseadas em silagem de milho como volumoso. Isso resultou em aumento do leite corrigido para gordura em 3,6 kg e melhor eficiência na produção de leite. Fonte: Klingerman et al, 2008

36 RumiStar Melhora na eficiência alimentar * P <0,10 RumiStarTM melhorou eficiência alimentar em 26% Fonte: Klingerman et al, 2008

37 RumiStar Aumento na produção de leite corrigido para gordura Vacas no início da lactação Produção de leite (kg/d) Controle RumiStar Diferença 42.9 a 46.0 b Gordura (%) 3.17 a 3.35 b LCG (kg) 37.1 A 41.5 B ROI >10:1 a, b: P< 0,01 A, B: P< 0,001 ROI: 4.4 kg * /0.125 Fonte: Masoero et al., 2011

38 RumiStar Melhora a produção durante toda a lactação

39 RumiStar Níveis de glicose sanguínea Blood glucose concentrations were significantly greater in RumiStar than in Control cows. This was mainly due to a relatively large difference between values observed 7 d after calving. The increase of blood glucose could indicate an amylase activity also in the small intestine. NEFA, ß-OH-butyrate and insulin concentrations in blood were not affected by RumiStar. Source: Bach 2012

40 O uso de enzima na nutrição de ruminantes Diversos estudos... Revisões ou experimentação: Efeitos positivos no uso de enzimas exógenas na dieta de ruminantes (Krause et al., 2003; Beauchemin et al., 2004; Beauchemin and Holtshausen, 2011; Tricarico et al., 2008) Inconsistência nos resultados publicados: variações diferentes dietas, métodos de aplicação da enzima, estabilidade e atividade das enzimas (Meale et al., 2014, McAllister et al., 1999, Beauchemin et al., 1997)

41 Meta-análise: Enzimas Dados de digestibilidade: bovinos de corte e leite Compilação de 21 experimentos revisados em 19 artigos publicados Gerando um total de 77 comparações de tratamentos (Beachemin et al., 1995; McAllister et al., 1999; Krueger et al., 2014; Gomez-Vasquez et al., 2003; Salem et al., 2013; Miller et al., 2008; Titi and Tabbaa, 2004; Gado et al., 2009; Beauchemin et al., 1999; Gencoglu et al., 2010; Klingerman et al., 2009; Weiss et al., 2011; Arriola et al., 2011; Yang et al., 2000; Yang et al., 1999; Rode et al., 1999; Lewis et al., 1999; Bowman et al., 2002; Noizere et al., 2014) Fonte: Acedo et al., 2015

42 Meta-análise: efeito da amilase sob o DFDN da dieta de ruminantes Digestibilidade da FDN (%) 60,0 50,0 40,0 30, b 48.43a P = ,0 10,0 0,0 Controle 5,0% Amilolítica Enzima Fonte: Acedo et al., 2015

43 Digestibilidade da MS (%) Meta-análise: efeito da amilase sob o DMS da dieta de ruminantes 80,0 78,0 76,0 74,0 72,0 70, b P = a 68,0 66,0 64,0 3,0% 62,0 60,0 Controle Enzima Amilolítica Fonte: Acedo et al., 2015

44 Publicados entre 1995 e 2015: Bovinos de corte 20 experimentos Bovinos de leite 21 experimentos Divididos pelo tipo de enzima utilizada: Amilolítica ou Fibrolíticas (Xilanases, endoglucanases, celulases e hemicelulases) Interação testada: Meta-análise: Enzimas St. Pierre (2001) Tratamento - Controle vs Enzima Doses: 0 como controle e a média das doses enzima Os estudos foram considerados efeitos aleatórios no modelo e a interação Tratamento*Enzima foi considerada efeito fixo. EPM - foi considerado na análise e incluso no steatment weight, PROC Mixed SAS

45 Bovinos de Leite Análise descritiva dos dados compilados para realização da meta-análise PC (kg) Amido 1 (%) FDN 1 (%) CMS (kg/d) Prod. leite (kg/d) Gord. (%) Prot. (%) Lactose (%) Média ,6 32,7 22,4 35,1 3,67 3,14 4,69 SD 76 4,8 3,4 4,8 8,8 0,35 0,23 0,48 Máx ,5 44,0 29,8 52,1 4,78 3,68 5,19 Mín ,7 29,1 10,3 12,8 2,98 2,73 2,00 SD= desvio padrão, PC=peso corporal, 1= amido e FDN das dietas Fonte: Acedo et al., 2015

46 Produção de leite (kg/d) Bovinos de Leite Produção de Leite 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 P = 0, ,2b 39,7a 0,5 kg/dia 30,5b 31,4a 0,9 kg/dia Controle Enzima Controle Enzima Amilolítica Fibrolítica Efeito da adição de enzima exógena sobre a produção de leite Fonte: Acedo et al., 2015

47 Gordura no leite (%) Bovinos de Leite Composição do leite Proteína no leite (%) 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 P = 0,9400 3,61 3,64 3,67 3,67 Controle Enzima Controle Enzima Amilolítica Fibrolítica Não houve efeitos significativos na composição do leite (gordura, P=0,9400; e proteína, P=0,0628) 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 P = 0,0628 3, ,21 3,23 Controle Enzima Controle Enzima Amilolítica Fibrolítica Gráficos 9 e 10 - Efeito da adição de enzima exógena sobre o teor de gordura (9) e proteína (10)

48 Consumo de MS (kg/d) Bovinos de Leite Consumo de MS Gráfico 7 - Efeito da adição de enzima exógena sobre o consumo de MS. 30,0 P = 0, ,5 23,2 25,0 20,7 21,3 20,0 15,0 10,0 Não foi afetado pela uso de enzimas 5,0 0,0 Controle Enzima Controle Enzima Amilolítica Fibrolítica

49 Experimentos de desempenho realizados no Brasil Andreazzi et al. (2013) 28 vacas (171 ±80 DEL) Tramentos: Controle vs Ronozyme RumiStar TM Milho moído fino (semidentado ou tipo duro) 0,5 g de enzima/kg de MS (300 KNU/kg de MS)

50 Dietas 50 Andreazzi et al., 2013

51 Desempenho produtivo bovinos de leite Tabela 7 Desempenho e consumo de vacas leiteiras suplementadas ou não com amilase. Parâmetro Controle Amilase* P value EPM CMS, kg/dia 20,7 19,7 <0,01 0,16 Leite, kg/dia 32,3 0,7 kg 33,0 0,02 0,18 Gordura, kg/dia 1,11 1,10 0,66 0,01 Proteína,kg/dia 1,01 1,02 0,35 0,01 Lactose, kg/dia 1,49 1,53 0,01 0,01 Peso vivo, kg ,90 11,4 ECC, 1 a 5 3,45 3,41 0,44 0,03 Leite/CMS 1,58 1,70 <0,01 0,012 LCE/CMS 1,52 1,63 <0,01 0,013 EPM = Erro padrão da média, CMS = consumo de matéria seca. LCE = leite corrigido para energia. ECC = escore de condição corporal.*ronozyme RumiStar, DSM Produtos Nutricionais Brasil S.A. Andreazzi et al., 2013

52 Parâmetros plasmáticos bovinos de leite Nitrogênio uréico no plasma (NUP) 12 horas após alimentação de vacas leiteiras com ou sem amilase exógena nas dietas. Parâmetro Controle Enzima EPM P value NUP, mg/dl 14,7 13,6 0,36 0,05 Concentração de nitrogênio uréico no plasma (NUP) de vacas leiteiras com ou sem amilase exógena nas dietas. Andreazzi et al., 2013

53 Parâmetros plasmáticos bovinos de leite Glicose plasmática 12 horas após alimentação de vacas leiteiras com ou sem amilase exógena nas dietas. Parâmetro Controle Enzima EPM P value Glicose, mg/dl 59,3 68,6 3,16 0,07 Andreazzi et al., 2013 Concentração de glicose no plasma de vacas leiteiras com ou sem amilase exógena nas dietas.

54 Desempenho produtivo bovinos de leite Os menores valores de NUP, maiores de glicose plasmática e as alterações no comportamento ingestivo das vacas que receberam amilase: sugerem o aumento de fermentação da matéria orgânica no rúmen. Maior teor de glicose plasmática, este é resultado de uma possível maior atividade dos microrganismos ruminais e consequente maior produção ruminal de AGV. Mais glicose - maior lactose - maior produção de leite

55 Programa Internacional Qualidade do Leite Começa Aqui!

56 O Programa propriedades inscritas vacas avaliadas propriedades premiadas

57 O Programa 2013 Média geral dos resultados Proteína (%) 3,20 Gordura (%) 3,72 CCS (x1000/ml) 343 Proteína (%) 3,23 Gordura (%) 3,66 CCS (x1000/ml) 373 Proteína (%) 3,4 Gordura (%) 3,9 CCS (x1000/ml) 390 Page 57

58 Considerações finais A ciência tem permitido o desenvolvimento de tecnologias destinadas a aumentar a produtividade com otimização do uso dos recursos produção. Desta forma, estas tecnologias têm proporcionado, ao longo dos anos, aumento na produção de alimentos de forma sustentável.

59