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1 PUBVET, Publicações em Medicina Veterinária e Zootecnia. Disponível em: < Sistema CNCPS para avaliação da qualidade de forrageiras tropicais S.A.C. Araújo 1, B.B. Deminicis 2, V.C. Oliveira 3 1 Zootecnista, Doutorando em Produção Animal da UENF/CCTA/LZNA, Bolsista Uenf, Av. Alberto Lamego, 2000, Parque Califórnia, Campos dos Goytacazes-RJ. Brasil. 2 Zootecnista, Doutorando em Produção Vegetal da UENF/CCTA/LFIT, Bolsista CAPES. 3 Zootecnista, Mestre em Produção Animal, Bolsista de Apoio Técnico FENORTE/TECNORTE. Resumo O objetivo deste estudo foi realizar uma profunda revisão de literatura sobre o uso do sistema CNCPS para predizer o valor nutritivo de forrageiras tropicais em dietas de ruminantes, pois os sistemas de exigências nutricionais para ruminantes são o maior suporte às formulações de dietas alimentares. Os atuais conceitos de

2 nutrição de ruminantes envolvem modelos que estimam a degradação dos alimentos no rúmen. Essa proposta tem levado os nutricionistas a buscar alternativas para reduzir custos com a experimentação e definir métodos para formulação de dietas com maior segurança. Um sistema bastante promissor, de aplicação prática e com boa aceitação na comunidade científica é Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS). O sistema trabalha com estimativas, utilizando dados das análises químicas realizadas no laboratório. No entanto, os constituintes químicos e as taxas de degradação dos alimentos produzidos em condições tropicais diferem grandemente daqueles produzidos em regiões de clima temperado. Diante disso, torna-se de fundamental importância avaliar as forrageiras tropicais, com o intuito de se obter dados em relação às frações de proteína bruta e carboidratos totais, que possam gerar tabelas para cálculos matemáticos, de acordo com o nosso clima. No Brasil, o modelo de Cornell tem sido avaliado, sendo necessário maior número de dados para ajuste do modelo para os alimentos às condições brasileiras. Cornell net carbohydrate and protein system for evaluation of tropical forages quality Summary The objective of this study was making a literature review broad above the use of the CNCP system for say as soon as possible the nutrition value of tropical forages in ruminant diets, but the systems of nutritional requirements about to ruminant are the best support for diets formulations. The current conceptions of ruminant nutrition

3 envelop models what esteem the food degradation into the rumen. This tender impish the scientists fetch alternatives to reduce costs with experiment and define methods about to diets formulation of with safety major. A system quite promising of application practice e with good acceptability on scientific community is Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS). The system works with estimations, by using information from the chemistry analysis realized into laboratory. However, the chemical composition and the degradation rates of foods produced in tropical conditions very differ of foods produced in regions of temperate climate. Before about that, the evaluation of tropical forages has fundamental importance with the objetictive of obtain information in relation to fractions of crude protein and total carbohydrates, what may be produce tables for mathematician calculations for our climate. In Brazil, the Cornell system has been studied, but a major number of studies and informations are necessary to adjustment of the model about to the foods for Brazilian conditions. INTRODUÇÃO A determinação do valor nutritivo de alimentos destinados à alimentação animal tem sido alvo de contínuos trabalhos de pesquisa. Observa-se constante procura por metodologias acuradas e simples para estimar a qualidade dos alimentos, cujos objetivos são as predições dos valores protéicos e energéticos para atender a demanda gerada pelas funções produtivas dos animais em determinado estado fisiológico. O problema essencial é a busca do entendimento em bases mecanicistas das relações entre a

4 composição bromatológica, a disponibilidade de energia e proteína e a resposta esperada nos animais (Pereira et al. 2005). Nos sistemas de avaliação de alimentos, recorre-se a métodos para a predição da disponibilidade protéica e energética (AFRC, 1993; NRC, 1996). O CNCPS (Fox et al., 1992; Russell et al., 1992; Sniffen et al., 1992 e O Connor et al., 1993), ou sistema Cornell, tem como objetivo avaliar dietas, visando minimizar as perdas de nutrientes, maximizando a eficiência de crescimento dos microrganismos ruminais. Atualmente, os sistemas de avaliação de alimentos para ruminantes, que dão suporte à formulação de rações, requerem que os alimentos utilizados pelos animais sejam fracionados nas suas porções protéicas energéticas para melhor caracterizá-los (Sniffen et al., 1992). Assim, o fracionamento de compostos nitrogenados e carboidratos, baseia-se no modo diferenciado de como os microrganismos do rúmen fazem uso destes, levando-se em consideração as diferenças quanto à utilização dos carboidratos para manutenção e crescimento, quanto à utilização e natureza dos compostos nitrogenados consumidos e à sincronização entre a disponibilidade de energia e nitrogênio para maximização do crescimento microbiano em nível ruminal (Russell et al., 1992; Sniffen et al., 1992; e NRC, 1996). Os alimentos produzidos sob condições tropicais apresentam composição nutricional diferente dos alimentos obtidos em condições temperadas (Van Soest, 1994). Além disso, é notória a existência de poucos dados sobre a caracterização das frações que constituem as proteínas e os carboidratos de alimentos cultivados em regiões tropicais, tornando a predição mecanicista do desempenho animal com sistemas desenvolvidos em condições temperadas ainda mais complexa. Estas circunstâncias tornam cada vez mais necessária a

5 avaliação das frações dos alimentos tropicais a fim habilitar os nutricionistas a fazer predições mais confiáveis sobre o desempenho dos animais (Fox et al., 1992). Segundo Pereira et al. (2000), no Brasil a utilização deste sistema para predizer o desempenho animal, deverá ser feita a partir do sub-fracionamento dos carboidratos e proteínas que compõe os alimentos, e o conhecimento do comportamento destas frações ao longo do trato gastrintestinal levará no futuro a utilização de modelos ou sistemas que venham a predizer e explicar satisfatoriamente os eventos digestivos resultando em minimização dos recursos financeiros e viabilização de recursos naturais (Fox e Barry, 1995). AVALIAÇÃO DE ALIMENTOS PARA RUMINANTES Os alimentos quando são consumidos pelos ruminantes são transformados pelos microorganismos ruminais. Esta transformação dificulta a predição do desempenho animal a partir dos componentes dietéticos (Russel et al., 1992). A digestão nos compartimentos gástricos e nos segmentos iniciais do intestino delgado tem como função a redução das formas poliméricas complexas em substâncias simples (monossacarídeos e aminoácidos) para serem assimilados ao longo do trato gastrintestinal. Os processos de fermentação e digestão executados pelos microorganismos ruminais fornecem os produtos finais da fermentação (ácidos graxos voláteis), que são utilizados como fonte de energia, e a massa microbiana cuja constituição protéica representa uma fonte de aminoácidos para o hospedeiro (Pereira et al., 2005). Os microorganismos ruminais dependem de esqueletos de carbono, disponibilidade de energia e de

6 um concomitante fornecimento de amônia e peptídeos para que haja a síntese microbiana. A disponibilidade de carboidratos no rúmen tem grande efeito sobre os compostos nitrogenados. O crescimento microbiano depende da transferência de energia da fermentação de carboidratos para o processo biossintético com a síntese de proteína microbiana. O processo catabólico, ou seja, a fermentação de carboidratos está completamente vinculada ao processo anabólico ou síntese de proteínas via adenosina trifosfato (ATP). Se a taxa de produção de ATP excede a taxa de utilização, ocorre desacoplamento energético, e a energia do ATP é dissipada na forma de calor. Isto ocorre quando a disponibilidade de nitrogênio é muito alta (ou a energia está em excesso), ou se minerais como fósforo e enxofre estão deficientes (Nocek, 1988). A extensão com que os nutrientes são degradados é determinada pela competição entre a taxa de passagem e de degradação, com efeitos profundos sobre o desempenho animal. O conhecimento de ambas é necessário para predizer a quantidade de energia ou proteína que estão disponíveis no rúmen. Os sistemas de avaliação de alimentos para ruminantes empregam modelos de primeira ordem para estimar a digestão e o escape ruminal dos nutrientes. A manipulação das taxas de digestão e de passagem pode culminar em maior ou menor escape de proteína dietética, que resulta em formas diferentes de utilização de compostos nitrogenados dietéticos pelos animais (Van Soest, 1994). CORNELL NET CARBOHYDRATE AND PROTEIN SYSTEM (CNCPS) Os objetivos dos estudos em nutrição animal, atualmente, estão concentrados em aumentar a produtividade, reduzir o uso de

7 recursos e proteger o meio ambiente. Entretanto, os pesquisadores extrapolam as exigências de nutrientes e valores nutritivos, desenvolvidos sob condições de pesquisa padronizadas e controladas, para todas as combinações de animais, alimentos, condições ambientais e de manejo. Melhoras adicionais na eficiência de produção de bovinos serão resultantes do uso de modelos para predição das exigências nutricionais e utilização de alimentos em vários sistemas de produção. Predições acuradas do suprimento e das exigências dos nutrientes, associadas com descrições cuidadosas do animal e do ambiente, permitem ao nutricionista identificar as fontes de variação de desempenho. Conhecendo melhor as causas das variações de produção, é menor a necessidade de fatores de segurança nutricional, caros e geralmente prejudiciais ao meio ambiente (Fox et al., 2003). Até a década de 60 utilizou-se o sistema proximal, também denominado de Weende ou Fibra Bruta, para a avaliação da qualidade dos alimentos, entretanto, esse sistema ao longo do tempo apresentou-se insatisfatório, por não reconhecer as diversas frações dos carboidratos, com características de solubilidade e degradação distintas, e também por erros associados a metodologia (Van Soest, 1994). Na década de 60, pesquisadores da universidade de Cornell, liderados por Peter Van Soest, propuseram a caracterização das plantas forrageiras em porções solúveis e não solúveis em soluções detergentes. No caso do detergente cetiltrimetil amônio brometo, o resíduo insolúvel foi determinado de fibra em detergente ácido (FDA). Em se tratando do detergente lauril sulfato de sódio a porção insolúvel foi determinada de fibra em detergente neutro (FDN). A FDN é amplamente utilizada por nutricionistas de ruminantes para diversas finalidades, incluindo a formulação de rações e

8 estimativas de conteúdo energético e ingestão alimentar. A fração FDN tem grande efeito sobre a ingestão voluntária de alimentos fornecidos a ruminantes (Mertens, 1994). Entretanto a conceituação de FDN como sendo representativa da parede celular, é vista com restrições por alguns pesquisadores, uma vez que a solução detergente neutro solubiliza a pectina, colocando-a dentro da fração solúvel. Segundo os preconizadores do sistema detergente a pectina apesar de estar localizada na parede celular, pode ser inclusa na fração que compreende o conteúdo celular, em função de sua elevada digestibilidade (Van Soest, 1994). Como o sistema detergente continuava a não reconhecer as diversas frações dos carboidratos, com características de solubilidade e degradação distintas, foi proposto o sistema Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS) que avalia as frações protéicas e de carboidratos dos alimentos utilizando equações que estimam a digestão e a passagem dessas frações (Fox et al., 1992, Russel et al., 1992, Sniffen et al., 1992, O Connor et al., 1993). O Sistema Cornell de Carboidratos e Proteínas foi desenvolvido por pesquisadores do Departamento de Ciência Animal da Universidade de Cornell, nos EUA, para predizer as exigências, utilização de alimentos e excreção de nutrientes para o gado de leite e corte em sistemas de produção específicos. Este modelo integra o conhecimento das exigências do gado que sejam influenciados por tipo genético, tamanho do animal, nível de produção e ambiente, com o conhecimento sobre a composição dos alimentos, digestão e metabolismo, ao serem fornecidos nutrientes para atender àquelas exigências (Fox et al., 2003). O software conhecido como CNCPS, que foi então desenvolvido, é o componente que relaciona o rebanho ao planejamento integrado

9 de manejo de nutrientes em uma propriedade rural, conhecido como Cornell Nutrient Management Planning System. O sistema proposto permite a simulação da resposta animal sob uma variedade de condições de produção ao se detalhar com maior acuidade os animais, o manejo e as condições ambientais, capacitando o nutricionista a identificar as fontes que poderiam exercer maiores variações sobre o desempenho animal (Rodrigues e Vieira, 2006). O modelo CNCPS é constituído por uma estrutura com base biológica para avaliar dietas para todas as classes de bovinos. Neste modelo faz-se uso de um conjunto integrado de equações e coeficientes de transferência para descrever processos fisiológicos em bovinos. Durante anos, vários submodelos têm sido desenvolvidos para expressar cada função fisiológica como Consumo e Composição dos Alimentos, Fermentação Ruminal, Digestão Intestinal, Metabolismo, Mantença, Crescimento, Gestação, Lactação, Reservas e Excreção de Nutrientes (Rodrigues e Vieira, 2006). O sistema Cornell assume que os alimentos são compostos de proteínas, carboidratos, gorduras, cinza e água. As proteínas e os carboidratos são subdivididos pela sua composição química, características físicas, degradação ruminal e características de digestibilidade pós-ruminal (Sniffen et al., 1992), de modo a se poderem predizer valores de energia líquida e de proteína metabolizável para cada alimento, baseado na interação entre essas variáveis. Neste sentido, o sistema CNCPS desenvolvido por Fox et al. (1992), Russel et al. (1992), Sniffen et al. (1992) e O Connor et al., (1993) tem, basicamente, o objetivo de melhor avaliar as dietas completas, visando a minimização das perdas de nutrientes e a busca da maximização da eficiência de crescimento dos microorganismos do rúmem (Van Soest, 1994). Este sistema sugere a divisão do sistema

10 ruminal em dois grupos microbianos: os microorganismos que utilizam carboidratos estruturais e aqueles que utilizam carboidratos não estruturais. Esta segregação reflete as diferenças quanto às fontes de energia e compostos nitrogenados utilizados, bem como a eficiência do crescimento microbiano, pois as bactérias que fermentam carboidratos estruturais (celulose e hemicelulose) necessitam de amônia como principal fonte de nitrogênio e ácidos graxos de cadeia ramificada. Esses microorganismos não utilizam peptídeos e aminoácidos, sob condições limitantes de N, apresentando menor crescimento, decorrente dos maiores custos de mantença dos microorganismos. As bactérias que fermentam carboidratos não estruturais (amido e pectina) apresentam crescimento mais rápido, e utilizam em média, 66p. 100 de peptídeos e aminoácidos e 34p. 100 de amônia como fonte de N para seu crescimento (Russel et al., 1992). As frações de carboidratos e de proteínas bem como suas taxas de degradação são utilizadas para computar a quantidade de nutrientes disponíveis para dar suporte à fermentação ruminal para cada um dos grupos de microorganismos. As frações de nutrientes poderão ser determinadas por laboratórios comerciais de alimentos, utilizando-se o sistema detergente proposto por Van Soest et al. (1991) e as análises proximais. O procedimento para determinação da fibra em detergente neutro, desenvolvido por Mertens (2002), foi aprovado pela Association of Official Analytical Chemists AOAC, e tem sido também recomendado nos manuais do CNCPS (Rodrigues e Vieira, 2006).

11 FRAÇÕES DOS COMPOSTOS NITROGENADOS DOS ALIMENTOS Quando se objetiva formular rações utilizando-se o algorítimo (sequência de instruções) do sistema Cornell torna-se necessário o detalhamento das frações nitrogenadas. A determinação destas frações nitrogenadas é baseada no tratamento prévio da amostra com substâncias que promovam a solubilização de determinado grupo de compostos, que podem ser quantificados pela diferença entre o teor de nitrogênio total e o teor de nitrogênio remanescente no resíduo insolúvel, conforme mostrado na figura 1 (Malafaia et al., 1997). Figura 1: Fracionamento dos compostos nitrogenados dos alimentos, adaptado de Malafaia et al. (1997). (Fractionation of nitrogen compounds of foods, adapted of Malafaia et al. (1997)). Sniffen et al. (1992) sugeriram que os alimentos fossem fracionados nas frações A, basicamente constituída de nitrogênio não protéico (NNP) considerada fração solúvel, B1, composta por proteínas solúveis e rapidamente degradadas no rúmen, nas frações

12 constituídas por proteínas insolúveis com taxas de degradação intermediária no rúmen (fração B2) e lenta (fração B3) e fração C, a qual consiste nas proteínas insolúveis e indigestíveis no trato gastrintestinal. Entretanto, Malafaia e Vieira (1997) ressaltam que embora esta classificação seja bem aceita e compreendida quanto à sua utilização nos sistemas de exigências nutricionais mecanicistas, a padronização dos procedimentos químicos para análise destes grupos de compostos nitrogenados ainda não se encontra completamente estabelecida nos laboratórios. A determinação dos compostos nitrogenados não protéicos (NNP) inicia-se com a precipitação da fração protéica, com posterior filtração e determinação do teor de nitrogênio residual da amostra (Licitra et al. 1996). O teor de NNP é calculado pela diferença entre o percentual do nitrogênio total na amostra e o valor do nitrogênio protéico contido no resíduo após o tratamento com o agente precipitante. Vários agentes precipitantes têm sido usados, porém os mais utilizados são o ácido wolfrâmico (H 2 WO 4 ) e o tricloroacético (TCA). A fração de NNP ou fração A, deve ser calculada da seguinte maneira: A (p. 100Nt) = [( Nt N1)/ Nt] x 100; onde: Nt corresponde ao teor de nitrogênio total da amostra e N1 equivale ao teor de nitrogênio insolúvel após tratamento com TCA. A fração nitrogenada solúvel dos alimentos inclui além dos compostos nitrogenados não protéicos, aminoácidos, peptídeos e proteínas. Para a determinação dos compostos nitrogenados solúveis, incuba-se a amostra com solução tampão a base de fosfato de sódio monobásico, tetraborato de sódio e álcool butírico terciário para servir como agente umectante. Posteriormente, adiciona-se soda azídica, a qual atua como inibidor enzimático. Finalmente filtra-se a amostra e determina-se o nitrogênio residual insolúvel no tampão borato fosfato

13 (TBF). A fração B1 pode ser calculada da forma seguinte: B1 (p. 100Nt) = [(N1 N2)/Nt] x 100; onde: N2 corresponde ao teor de nitrogênio residual insolúvel no tampão borato-fosfato (TBF). Se o ácido wolfrâmico for o agente precipitante a ser utilizado para a determinação do NNP, a fração de proteínas solúveis (B1), conterá também peptídeos de pequeno peso molecular. O nitrogênio associado aos constituintes da parede celular vegetal está na forma de proteínas que estão quimicamente ligadas, apresentando as funções de defesa contra patógenos, de elasticidade, no processo de lignificação e na rigidez da parede celular vegetal. A fração B2 é determinada pela diferença entre a fração insolúvel em tampão borato-fosfato (N2) e a fração do nitrogênio insolúvel em detergente neutro (NIDIN), como pode ser observado na fórmula: B2 (p. 100Nt) = [(N2 NIDIN)/Nt] x 100. A fração B3 corresponde às proteínas que são insolúveis em detergente neutro e solúveis em detergente ácido e pode ser determinada pela diferença entre os teores de NIDIN e os de NIDA, segundo a equação: B3 (p. 100Nt) = [(NIDIN NIDA)/Nt] x 100. O nitrogênio insolúvel em detergente ácido (NIDA) é considerado como indigestível durante sua permanência no tato gastrintestinal sendo considerada pelo sistema Cornell como Fração C. FRAÇÕES DOS CARBOIDRATOS DOS ALIMENTOS No sistema Cornell, os carboidratos são classificados em quatro frações de acordo com a taxa de degradação no rúmen (h -1 ). Os valores sugeridos para a taxa de degradação, bem como de passagem das diferentes frações são baseados em dados citados na literatura. Os valores de concentração para cada fração poderão ser

14 obtidos tanto em laboratórios quanto em tabelas de composição de alimentos (Rodrigues e Vieira, 2006). Os carboidratos são compostos pelas frações: Fração A: representada pelos açúcares simples e seus conjugados que fazem parte do metabolismo intermediário das plantas, tais como a glicose e os dissacarídeos com função de reserva nas plantas como a sacarose, os quais são prontamente fermentados no rúmen. Também são considerados nesta fração alguns componentes que se apresentam como não carboidratos, a exemplo dos ácidos orgânicos (apresentam taxa de degradação nula). Fração B1: constituída por compostos que apresentam taxas intermediárias de degradação. Carboidratos de reserva das plantas tais como o amido, as frutosanas (presentes nas folhas e colmos de gramíneas temperadas) e galactanas (presente nas leguminosas) são considerados dentro deste grupo. A pectina e as B-glicanas são polissacarídeos presentes na parede celular que também são considerados dentro desta fração. Apesar de serem componentes de parede celular, as pectinas apresentam como característica cinética de degradação mais próxima aos polissacarídeos de reserva (Rodrigues e Vieira, 2006). Fração B2: corresponde à fração lenta e potencialmente digerível da parede celular. São classificados nesta fração os polissacarídeos celulose e a hemicelulose. Fração C: representada pela porção indigerível ao longo do trato gastrintestinal (Sniffen et al., 1992). Essa fração é estimada como sendo o valor da lignina multiplicado pelo fator 2,4. Entretanto, o valor de lignina recomendado na análise é aquele obtido quando da hidrólise, em ácido sulfúrico, de resíduos de FDA. Valores obtidos com a análise de lignina em permanganato podem ser também utilizados, embora um ajuste deva ser feito utilizando-se o fator de correção de 0,82.

15 As fórmulas recomendadas para o fracionamento dos carboidratos segundo Sniffen et al. (1992) são: CHOT (p. 100MS) = 100 [PB (p. 100MS) + EE (p. 100MS) + MM (p. 100MS)]. As frações A + B 1, agrupados como carboidratos não-estruturais (CNE) serão calculados de acordo com a fórmula: A+B 1 (p. 100MS) = MO (PB + EE + FDNcp); onde: FDNcp é a parede celular vegetal isenta de cinza e de proteínas. A fração C considerada a porção indegradável no trato gastrintestinal é calculada como: C (p. 100CHOT) = {100 x [FDN (p. 100MS) x 0,01 x Lignina (p. 100FDN) x 2,4]}/CHOT (p. 100MS). A fração B2 composta de fibra em detergente neutro potencialmente degradável será calculada pela equação: B 2 (p. 100CHT) = 100 x [FDN(p. 100MS) PIDN (p. 100PB) x 0,01 x PB (p. 100MS) FDN (p. 100MS) x 0,01 x lignina(p. 100FDN) x 2,4] / CHOT(p. 100MS); onde: PIDN é a proteína insolúvel em detergente neutro e C e a fração indigerível ao longo do trato gastrintestinal. A composição química das forrageiras pode ser utilizada como parâmetro de qualidade das espécies forrageiras, contudo deve-se ter em mente, que tal composição é dependente de aspectos de natureza genética e ambiental. Assim, há grande variação nas proporções das frações nitrogenadas e de carboidratos que compõe os alimentos, tornando imprescindível o desenvolvimento de uma rede multilocacional para delinear e padronizar metodologias com o objetivo de confeccionar uma base de dados ampla e confiável, objetivando o sucesso na adaptação e/ou criação de modelos mecanicistas baseados em forrageiras tropicais.

16 TAXAS DE DEGRADAÇÃO E PASSAGEM DOS ALIMENTOS O sistema Cornell prediz o suprimento de determinado nutriente com base na competição entre as taxas de degradação e passagem. Assim, o conhecimento de ambas é necessário para predizer de maneira mais precisa a quantidade de proteína e energia disponível. As taxas de degradação têm sido obtidas, utilizando-se métodos in vitro com várias modificações de Tilley e Terry (1963), ou por meio de incubações in situ, utilizando-se sacos de náilon. Entretanto, estas metodologias podem apresentar algumas falhas. Segundo Van Soest (1994) a incubação em meio de cultura in vitro apresenta os inconvenientes de se eliminar a população microbiana aderida à partícula no processo de filtração do material, inviabiliza microorganismos sensíveis quando retirados do ambiente ruminal e apresenta grande número de etapas e análises para sua execução o que promove elevados erros nesta avaliação. Em relação à incubação do material in situ, essa técnica apresenta desvantagens como o fato da contribuição dos carboidratos solúveis não ser considerada e também por possuir número insuficiente de pontos para desenvolver curvas de degradação mais representativas. Esses problemas metodológicos têm levado a estimativa de valores de taxas de degradação da fração de carboidratos não fibrosos elevados e muito variáveis (Sniffen et al., 1992). Devido às limitações impostas pelas técnicas in vitro e in situ, o método que mensura a produção acumulativa de gases (dióxido de carbono e metano) vem sendo utilizado com sucesso para estimar as taxas de digestão das frações solúveis e insolúveis dos carboidratos, com base no princípio de que os gases produzidos são oriundos do metabolismo microbiano, a partir da fermentação do material

17 incubado (Pell & Schofield, 1993). O sistema CNCPS inclui taxas de degradação muito elevadas para a fração A, de cerca de 3h- 1. As frações de carboidratos no Sistema Cornell podem ser representadas conforme Figura 2. Figura 2: Frações de carboidratos e suas taxas de degradação relativas no modelo CNCPS, adaptado de Pell et al. (1995). (Fractionation of carbohydrates and your relative degradation rates in Cornell system, adapted of Pell et al., (1995)). Em relação aos compostos nitrogenados, a fração A é a fração de proteína que instantaneamente é solubilizada, considerando-se, portanto, que tenha taxa de degradação infinita. Para a fração C, considera-se como não sendo degradada, apresentando taxa de degradação zero. Considera-se para a fração B, que todas as suas frações possuem a mesma taxa de passagem pelo rúmen. As taxas teóricas de degradação associadas as frações B da proteína são: B1

18 (1,2 a 4h -1 ), B2 (0,03 a 0,16 h -1 ), B3 (0,0006 a 0,0055 h -1 ) (Rodrigues e Vieira, 2006). As frações nitrogenadas têm sido determinadas por métodos de solubilização, entretanto a estimativa de suas respectivas taxas de digestão tem sido obtida por diferentes métodos, causando grande variação nos resultados obtidos (Cabral et al., 2000). Os métodos in situ e in vitro também são os mais utilizados com este objetivo, sendo que a técnica in vitro normalmente emprega proteases oriundas do Streptomyces griseus, a qual apresenta algumas limitações. Outros métodos in vitro utilizam enzimas extraídas dos microorganismos do rúmen, apresentando como principal limitação a redução da atividade enzimática com o decorrer da incubação, não sendo, portanto, adequadas para a estimativa das taxas de digestão da fração protéica de lenta degradação. Kohn & Allen (1995) propuseram um método in vitro com proteases isoladas dos microorganismos do rúmen, capaz de manter a atividade enzimática por mais de 16 horas, o que torna possível sua utilização para estimativa das taxas de digestão das frações protéicas lentamente digeríveis. ATUALIZAÇÕES O sistema CNCPS sofre atualizações periódicas com o intuito de aperfeiçoar cada vez mais suas predições. Desta forma, a última atualização do Sistema Cornell foi publicada por Lanzas et al., (2006). Segundo esses autores, baseados em características de degradação ruminal e disponibilidade de métodos analíticos foi criado um novo programa, o que mais diferiu dos programas originais do

19 CNCPS e do CPM (Cornell-Penn-Miner). O fracionamento dos carboidratos foi ampliado, dividindo-se a fração A em quatro frações: ácidos graxos voláteis (A1), ácido lático (A2), outros ácidos orgânicos (A3) e açúcares (A4). Embora os ácidos orgânicos (frações A1, A2 e A3) não serem considerados carboidratos, eles são incluídos nestas frações de carboidratos por mais se aproximarem destes do que de gorduras e proteínas. Fração A1 (g/kg MS) = ác. acético + ác. propiônico + ác. butírico + ác. isobutírico. Segundo McDonald et al., (1991), os ácidos graxos voláteis podem representar cerca de 60 g/kg de matéria seca em silagens. Os ácidos graxos voláteis que são produtos finais da fermentação não são fontes de energia para os microorganismos ruminais. Desta forma, suas taxas de degradação e o máximo de crescimento microbiano são zero. Fração A2 (g/kg MS) = ác. Lático. Em alimentos fermentados, como silagens, o ácido lático é o ácido orgânico predominante que pode estar presente de g/kg de MS. Fração A3 (g/kg MS) = outros ácidos orgânicos. Outros ácidos orgânicos além do ácido lático e do ácidos graxos voláteis quase não são detectados em silagens. Porém em forragens frescas, os ácidos cítrico, málico e aconítico podem compreender mais que 100 g/kg da forragem com base na matéria seca. Fração A4 (g/kg MS) = açúcares. A fração A4 dos carboidratos inclui os monossacarídeos, dissacarídeos e oligossacarídeos. Os açúcares predominantes nos alimentos são a glicose, frutose e a sacarose. Os açúcares produzem iguais proporções de propionato e maior de butirato quando comparado com o amido, e em baixo ph produz mais lactato do que o amido. Fração B1(g/kg MS) = amido. A degradabilidade do amido varia dependendo do tamanho da partícula, tipo de grão, efeito do processamento e do método de preservação. As fibras solúveis são calculadas pela diferença: Fração B2 (g/kg MS)

20 = CNF A1 A2 A3 A4 B1. A fração B2 inclui as ß - glucanas e substâncias pécticas e são definidas como fibra porque não são digeridas por enzimas dos mamíferos. As substâncias pécticas ocorrem em elevada concentração em sub-produtos como polpa cítrica, polpa de beterraba e casca de sementes, bem como, em parede celulares de leguminosas forrageiras. As ß-glucanas estão presentes em grãos de cevada e aveia de g/kg de MS e possuem taxas de degradação semelhantes as do amido. Fração B3 = [(FDN PIDN)/ 100] C. Esta fração é constituída pela celulose e hemicelulose. Lanzas et al 2006 concluíram que esta ampliação do modelo CNCPS original promove mais precisão nas características de fermentação ruminal e que a determinação dos componentes destas frações já é prática de rotina em laboratórios comerciais. Deficiências na atual metodologia de mensuração de algumas frações (por exemplo açúcares) e suas correspondentes taxa de degradação complicam toda a caracterização dos carboidratos dos alimentos. No entanto, a proposta do fracionamento promove uma estrutura para aplicação destas informações, e principalmente estimular a pesquisa para o desenvolvimento de metodologias apropriadas de laboratório para sua mensuração. CONSIDERAÇÕES O sistema Cornell, bem como outros sistemas de avaliação de alimentos e predição de desempenho animal utiliza o fracionamento da proteína e carboidratos dos alimentos como base dos modelos mecanicistas, porém estes sistemas são oriundos de países de clima temperado e utilizam tabelas cujos alimentos apresentam composição

21 química distinta daqueles existentes no Brasil. Dessa forma, a determinação das frações que compõe os alimentos de origem tropical com metodologias padronizadas tem fundamental importância para a evolução de sistemas nacionais de formulação de dietas. A grande dificuldade da aplicação de sistemas de predição de desempenho encontra-se na padronização dos ensaios experimentais. Fatores bióticos e abióticos como níveis de adubação, idade de corte, época do ano e genótipos, por exemplo, interferem sobremaneira nos resultados laboratoriais, originando a imensa variação observada. Uma rede multilocacional de pesquisa deveria ser criada para a avaliação de forrageiras tropicais com técnicas padronizadas para o desenvolvimento de tabelas de composição dos alimentos mais amplas e precisas. REFERÊNCIAS Agricultural and Food Research Council AFRC Energy and protein requirements of ruminants. Cambridge University Press, 159p. Azevedo, J.A.G., J.C. Pereira, A.C. Queiroz, P.C.S. Carneiro, R.P. Lana, M.H.P. Barbosa, A.M. Fernandes, F.P. Rennó Composição Químico-Bromatológica, Fracionamento de Carboidratos e Cinética da Degradação in vitro da Fibra de Três Variedades de Cana-de-Açúcar (Saccharum spp.). Revista Brasileira Zootecnia, 32 (6): Backes, A.A., L.M.B. Sanchez, M.B.F. Goncalves, J.P. VELHO, J.P Determinação das frações de proteína e carboidratos de alguns alimentos conforme método de CNCPS. In: Reunião Anual

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