Minerais e suas fontes na alimentação animal

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1 Minerais e suas fontes na alimentação animal Alimentos e Bromatologia- ZAZ 1318 Profa. Dra. Maria Fernanda de Castro Burbarelli Departamento de Zootecnia (ZAZ) mfcb@usp.br Minerais Elementos inorgânicos essenciais ao desenvolvimento e manutenção do organismo Não sintetizados por organismos vivos Classificados papel biológico e/ou conteúdo presente nos tecidos 1950: 13 minerais essenciais Macro: Cálcio, fósforo, potássio, sódio, cloro, enxofre, magnésio Micro: Ferro, iodo, cobre, manganês, zinco e cobalto 1970: molibdênio, selênio, cromo, flúor foram adicionados a lista de essenciais Exigências recentes incluem: Arsênico, boro, chumbo, lítio, níquel, silício, estanho, vanádio, rubídio, alumínio Plantas e tecidos animais no mínimo 30 minerais Sem funções essenciais descobertas Adquiridos do ambiente ligados a rotas metabólicas nos tecidos Quantidades mínimas deficiências raras em condições práticas Macro + microminerais 3,5% do peso vivo (46% Ca e 29% P) Macrominerais Exigência na dieta acima de 100 mg/dia Cálcio, fósforo, sódio, potássio, magnésio, cloro e enxofre; Microminerais No corpo do animal em concentração menor 50 mg/kg Exigência na dieta menor de 100 mg/kg Cobalto, Cobre, Iodo, Ferro, Manganês, Molibdênio, Selênio, flúor e Zinco Elementos traços: Exigência inferior a 1 mg/dia iodo, cromo, antimônio, cobalto, selênio, alumínio, estrôncio, silício e estanho 1

2 Concentração corporal Exigência de minerais: atender perdas endógenas, excreção em produtos, doses empíricas (dose resposta microminerais) Dose adequada para uma função pode ser inadequada para outra Adequação para curto período crescimento reprodução/longevidade Interações balanço de minerais Funções dos minerais: Equilíbrio ácido-básico, permeabilidade de membranas, controle osmótico Estruturas de óssos e proteínas Regulação da reprodução e diferenciação celular Ligações com enzimas ou grupos prostéticos (cofatores) Fontes primárias: plantas e seus produtos Espécie, maturidade da planta, solo, clima, estação do ano, ph solo Leguminosas e suas sementes(grãos) mais ricas nos macrominerais e alguns microminerais quando comparadas a gramíneas Produtos de origem animal: boas fontes de macrominerais Grande parte das dietas precisam de suplementação de minerais Fontes inorgânicas de macrominerais Microminerais em forma de sais Custos, forma física e química, impurezas, biodisponibilidade Minerais quelatados Toxicidade de minerais: altamente variáveis (10 e 1500 vezes o recomendado) Minerais de difícil excreção cumulativos Microminerais são mais tóxicos Adicionar à dieta na forma de premix e mistura eficiente evitar hot spots Minerais inorgânicos Minerais inorgânicos Fontes minerais mais utilizadas nas rações suplementar deficiências matérias primas Oriundas de compostos inorgânicos de origem geológica ou industrial Forma natural ou através de misturas minerais (premix) Variedade de compostos inorgânicos Finalidade e proporção - biodisponibilidade Custo por unidade dos elementos Formas químicas/combinação elementos Formas físicas - tamanho das partículas Ausência de substâncias tóxicas Trato gastrointestinal minerais solubilizados liberam íons Forma iônica se ligam outros componentes da dieta dificulta/indiponibiliza Microminerais competem com macrominerais pelos transportadores Microminerais baixa biodisponibilidade Complexo com substâncias TGI Fornecimento níveis superiores exigidos Otimizar desempenho/excesso de fornecimento 2

3 Minerais orgânicos/quelatados Íons metálicos ligados substâncias orgânicas aminoácidos, peptídeos ou complexos polissacarídeos Hidrólise fonte proteica + exposição ao elemento mineral Biossíntese - leveduras Maior biodisponibilidade orgânicos Alta estabilidade e solubilidade Proteção efeitos adversos no TGI Rapidez absorção Absorção carreadores intestinais de aminoácidos e peptídeos Evita competição minerais pelos mecanismos de absorção Inorgânicos X Orgânicos Balanço eletrolítico Balanço eletrolítico Eletrólitos manutenção da homeostase no organismo Cargas positivas (cátions) e negativas (ânions) Regulação da pressão osmótica distribuição de água no organismo Equilíbrio ácido básico Rim é o órgão mais importante para composição e volume de fluídos corporais Sódio (Na+) é o principal cátion extracelular Potássio (K+) é o principal cátion intracelular Cloro (Cl-) é o principal ânion extracelular Concentrações de Na e K são mantidas pela bomba Na-K ATPase Transporta de forma ativa o Na+ para o exterior das células e K para o interior Diferenças o líquido intra e o extracelular: mantidas membrana celular Água se difunde livremente através da barreira celular Movimento pelas alterações na concentração dos eletrólitos (principalmente o sódio e o potássio) de cada lado da membrana Eletrólitos considerados em conjunto Células - combinação específica de ânions e cátions para funcionar Equilíbrio ácido-básico influência sobre a função das células Animal regular a entrada e saída de íons para homeostase Quantidades oferecidas nas rações muitas vezes não contribuem para equilíbrio Balanço eletrolítico Balanço eletrolítico Potássio: quantidades maiores que as necessidades dos animais Cloro: alimentos e suplementos acima das necessidades dos animais Sódio é atendido plenamente Sal comum 40% Na e 60% Cl Requer o equilíbrio da quantidade de cátions e ânions consumidos pelos animais, seguindo a fórmula proposta por Mongin (1981): Eq. Eletrolítico (meq/kg) = (Na + + K + +Ca Mg + + ) (Cl - + P -- + S -- ) Eq. Eletrolítico (meq/kg) = (Na + + K + ) (Cl - ) Aves = 250 meq/kg Suínos = meq/kg Vacas período de transição = dietas aniônicas (ânions em maior quantidade que cátions) Distúrbios de Ca Redução do ph sanguíneo leve acidose metabólica favorecendo liberação de Ca dos ossos e absorção das dietas Uso de sais aniônicos na dieta: sulfato de magnésio, sulfato de cálcio, cloreto de cálcio 3

4 Cálcio Cálcio Mineral mais abundante no corpo dos animais Ossos e dentes(99%), transmissão de impulso nervoso, contração muscular, coagulação sanguínea. Concentração plasmática: mamíferos mg/l poedeiras mg/l leite, folhas verdes-pastagens, leguminosas, subprodutos de origem animal Cereais e raízes são pobres Farinha de ossos autoclavada 29(23-37) alta Fosfato de rocha desfluorizado* 29,2 (19,9-35,7) Intermediária Carbonato de cálcio 40 Intermediária Fosfato mole 18 baixa Calcário calcítico 38,5 Intermediária Calcário dolomítico 22,3 Intermediária Fosfato monocálcico 16,2 Alta Fosfato bicálcico 23,2 Alta Sulfato de cálcio 20 baixa *Fluor deve ser ausente tóxico Monogástricos: níveis elevados de lipídios podem formar sabões de cálcio reduzindo a disponibilidade do cálcio Fósforo Fósforo Mineral com mais funções no organismo animal Ossos e dentes(80-85%): associado com o metabolismo do cálcio Tecidos moles e fluídos (15-20%) Fosfoproteínas, fosfolipídios e ácidos nucleicos (membrana e núcleo celular) Metabolismo energético: ATP (adeninda tri-fosfato) Monogástricos: excreção via rins Ruminantes Saliva: difusão do plasma - fonte de fósforo no rúmen Excreção via intestinal leite, cereais, farinha de peixe contendo ossos Fenos e palhas tem baixa concentração Disponibilidade - fósforo fítico em grãos de cereais relação com outros minerais Excesso: excreção no ambiente poluição ambiental Balanço Ca:P Desbalanço é tão prejudicial quanto deficiência Em geral 1:1 a 2:1 (ruminantes mais tolerantes) Poedeiras usam maiores proporções até 10:1 Fósforo Potássio Fosfato de rocha desfluorizado 13,1 (8,7-21,0) Intermediária Fosfato de cálcio 18,6-21,0 Alta Fosfato bicálcico 18,5 Alta Fosfato tricálcico 18 - Ácido fosfórico 23,0-25,0 Alta Fosfato de sódio 21,0-25,0 Alta Fosfato de potássio 22,8 - Fosfato mole 9,0 Baixa Equilíbrio osmótico e ácido básico Junto com ions sódio, cloro e bicarbonato Principal cátion intracelular Correlacionando-se com sódio extracelular para manter o equilíbrio iônico e o potencial de repouso da membrana Participa da excitação de músculos e nervos Desequilíbrio iônico despolarização/repolarização da membrana Metabolismo dos carboidratos Biossíntese de proteínas Cofator em vários sistemas enzimáticos 4

5 Potássio Absorção se realiza nas primeiras porções do intestino delgado grande quantidade nas forragens Forrageiras de clima temperado mais ricas em potássio que espécies de clima quente Cloreto de potássio 50 Alta Sulfato de potássio 41 Alta Sulfato de magnésio e potássio 18 Alta Sódio Maior parte do sódio do organismo animal tecidos moles e fluídos corporais Equilíbrio osmótico e ácido básico Junto com ions potássio, cloro e bicarbonato Participa da transmissão do impulso nervoso e contração muscular Participa da absorção de açúcares e aminoácidos do trato digestivo Ingerido e excretado principalmente na forma de cloreto de sódio Absorção mínima no estômago e máxima no jejuno Sódio Cloro Maior fração do sódio do organismo não é intercambiável (30%) Tecidos pobremente mobilizáveis como os ossos e o tecido conjuntivo Filhotes: dobro de sódio intercambiável do que os adultos(maiores quantidades de tecido conjuntivo, cartilagem e líquido extracelular e menores massas musculares) diarreia leva a rápida desidratação Alimentos de origem vegetal possuem baixo níveis Alimentos de origem animal principalmente marinhos altos níveis Cloreto de sódio (sal comum) é a principal fonte Equilíbrio osmótico e ácido básico Junto com ions potássio, cloro e bicarbonato Secreção gástrica: ácido clorídrico e sais de cloreto Excreção: urina Transpiração perdas de cloro, potássio e sódio maioria dos alimentos possui baixo nível de cloro Farinha de peixe possui altos níveis Principal fonte sal comum Enxofre Enxofre Componente dos aminoácidos sulfurados (cistina, cisteína e metionina), biotina, tiamina e da insulina Lã é rica em cistina Componente estrutural condroitina (tendões, cartilagens, ossos e vasos sanguíneos) Maior ingestão na forma de proteínas Uso de NNP reduz disponibilidade de enxofre adição de enxofre nessas dietas Sulfato de cálcio (gesso) Baixa Sulfato de potássio 28 Alta Sulfato de magnésio 22 Alta Sulfato de sódio 10 Intermediária Sulfato de sódio anidro 22 - Flor de enxofre 96 Baixa Sulfato de amônio 24 Alta 5

6 Magnésio Magnésio Associado ao cálcio e fósforo Associado ao PTH e metabolismo do cálcio 70% do Mg está no esqueleto 30% distribuído nos tecidos moles e fluídos Cofator de enzimas mais comum Metabolismo de carboidratos e lipídeos Componente do DNA, AMP cíclico e outros mensageiros Atividade neuromuscular e integridade das membranas Absorvido no IG e ID monogástricos Absorção no rúmen ruminantes K reduz a absorção ruminal: inativação dos transportadores ativos Fontes Maioria dos concentrados proteicos de origem vegetal são boas fontes Cereais e farelo de soja - em geral as exigências já são atendidas Farelo de trigo, levedura seca, torta de algodão, torta de linhaça Trevos mais ricos do que as gramíneas forragens tem alta variação de concentração Suplemento mineral: oxido de magnésio(mgo) na forma de magnesita calcinada(mgco 3 ) Ferro Ferro 90% do Fe conjugado com proteínas Hemoglobina mais importante Transferrina no soro sanguíneo transporte de Fe Ferritina e hemossiderina armazenamento de Fe baço, fígado, rins, medula óssea Transporte de elétrons citocromos Oxidação e redução do Fe Absorção todo TGI principalmente duodeno e jejuno Absorção baixa independente da fonte Reciclagem a partir da destruição da hemoglobina Folhas verdes, leguminosas, produtos de origem animal (farinha de sangue, farinha de peixes) Oxido de Ferro Não disponível Carbonato de Ferro Baixa Sulfato de Ferro Alta Cobre Associado ao metabolismo do Fe e síntese de hemoglobina Componente de proteínas do sangue(eritrocuperina) Metabolismo do O 2 nos eritrócitos Componente de sistemas enzimáticos Antioxidante nas células Pigmentante nas penas, pelos e lã Encontrado nos alimentos em concentrações que em geral atendem a exigência dos animais Promotor de crescimento (dose elevada 250 mg/kg) Alteração na microbiota TGI Poluição do ambiente (UE até 170 mg/kg) Cobre Sementes e seus subprodutos possuem bons níveis Palhas possuem baixos níveis Leite possui baixos níveis animais jovens especialmente leitões suplementação junto com Fe Sulfato de cobre 25 Alta Carbonato de cobre 53 Intermediária Cloreto de cobre 37,2 Intermediária Oxido de cobre 80 Baixa Nitrato de cobre 33,9 Intermediária 6

7 Cobalto Cobalto Reações enzimáticas Síntese de vitamina B12 pelos microrganismos ruminais Pastagens pobres em cobalto Baixa absorção de vitamina B12 no TGI de ruminantes Animais jovens mais susceptíveis a deficiência Vitamina B12 metabolismo ácido propiônico Não ruminantes síntese de B12 microrganismos intestinais Inclusão de fonte de B12 na dieta + sal de cobalto Alimentos em geral possuem traços de cobalto Pastagens em geral possuem μg/kg (fertilizantes para elevar níveis em pastagens pobres) Carbonato de cobalto Sulfato de cobalto 21 - Cloreto de cobalto 24,7 - Iodo Iodo Distribuído por todo o corpo animal Relacionado apenas a síntese dos hormônios T3 e T4 na tireóide Ativação para T3 depende de selênio e ocorre no fígado, rins e pele Aumento da taxa metabólica crescimento e consumo de O 2 Desenvolvimento fetal, sistema imune, digestão e ciclos reprodutivos Absorvido na forma inorgânica no TGI Traços na maioria dos alimentos iodo inorgânico Alimentos de origem marinha melhores fontes Sais iodados Iodato de cálcio 63,5 Alta Iodato de potássio 69 Alta Iodeto de Cobre 66,6 Alta Etilenodiamino dihidroiodeto 80 Alta Manganês Zinco Baixa concentração no organismo animal Maior concentração nos ossos, fígado, rins, pâncreas e glândula pituitária Importante ativador de enzimas Fontes Boa distribuição nos alimentos Pastagens mg/kg Grãos concentrações moderadas (arroz e trigo são elevadas) Milho, leveduras e produtos de origem animal baixas concentrações Sulfato de Manganês 27 Alta Óxido de Manganês Intermediária Encontrado em todos os tecidos do organismo animal Acumulado nos ossos em maior quantidade do que no fígado Altas concentrações na pele, pelos e lã Encontrado em enzimas e é um ativador enzimático Participa da replicação e diferenciação celular no metabolismo dos ácidos nucleicos Metabolismo de produção, armazenamento e secreção hormonal Atua no sistema imune e balanço eletrolítico 7

8 Zinco Molibidênio Leveduras e farelos e gérmen de cereais Produtos de origem animal possuem teores mais elevados do que produtos vegetais Carbonato de zinco 52 Alta Cloreto de zinco 48 Intermediária Sulfato de zinco Alta Oxido de zinco Alta Componente de enzimas Metabolismo das purinas (bases nitrogenadas A e G) Citocromo C da mitocôndria transporte de elétrons respiração celular Metabolismo do ácido úrico Interações com metabolismo do cobre Absorvido pelo intestino e excretado principalmente na urina Geralmente as dietas atendem as exigências devido a sua distribuição em vegetais, grãos e produtos de origem animal Selênio Metabolismo antioxidante das células Remoção do peróxido de hidrogênio protegendo membranas celulares Atua juntamente com a vitamina E - reduz a quantidade dela necessária para manutenção das membranas Sistema imune e prevenção da toxicicidade de metais pesados Formação dos hormônios da tireóide T3 e T4 Selenio-metionina nos alimentos ligado a proteínas Leveduras enriquecidas com Se Selenito de sódio 8