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Universidade Federal do Tocantins Campus Universitário de Araguaína Escola de Medicina Veterinária e Zootecnia Nutrição de Monogástrico – Zootecnia Professor Gerson Fausto Minerais na Nutrição de Monogástricos (Ca, P, K, Na e Cl) Acadêmicos: Ranniere Rodrigues e Rhaiza Alves Araguaína – To 2012 1.INTRODUÇÃO 2.CLASSIFICAÇÃO DOS MINERAIS 3.FUNÇÕES GERAIS DOS MINERAIS 4.BIODISPONIBILIDADE 5.CÁLCIO E FÓSFORO 5.1 Considerações químicas 5.2 Principais Fontes 5.3 Funções fisiológicas e metabolismo 5.4 Problemas decorrentes de deficiência e excesso 6. SÓDIO, POTÁSSIO E CLORO 6.1 Considerações químicas 6.2 Principais Fontes 6.3 Funções fisiológicas e metabolismo 6.4 Balanço Eletrolítico 6.5 Problemas decorrentes de deficiência e excesso 7.EXIGÊNCIAS NUTRICIONAIS E SUPLEMENTAÇÃO 8.CONSIDERAÇÕES FINAIS Introdução Os elementos minerais são nutrientes que, juntamente com a energia e a proteína, realizam funções essenciais para o desempenho satisfatório. Aves representam 3 a 4% do PV Suínos representam 2,8 a 3,2% do PV Estudos sobre fontes de minerais para rações datam da década de 50, onde se iniciou a suplementação mineral para resolver problemas ósseos e de desempenho das aves. Bertechinni (2006) Introdução Aumento da importância dos minerais na nutrição de aves e suínos: Melhoramento genético - veloc. ganho de peso; Leitegadas numerosas; Alta precocidade; Alta produção de ovos; Modelo de criação em confinamento – contato TERRA; Retirada ou redução do uso de farinha de origem animal nas rações – problemas de DOENÇA... Introdução Cálcio (Ca), Fósforo (P): Estreita correlação no metabolismo orgânico Absorção nutrientes Formação de ossos Sódio (Na), Potássio (K) e Cloro(Cl): Responsáveis pelo balanço eletrolítico Classificação Macro elementos Presentes no organismo em proporção superior a 70 mg/kg PV. Presentes em diferentes quantidades Ca em > quantidade (constituição OSSO) Micro elementos ou elementos traço Proporção inferior a 70 mg/kg PV Elemento Concentração no Corpo Animal Porcentagem (%) Grama (g) Cálcio 1,5 1.050 Fósforo 1,0 700 Potássio 0,35 245 Enxofre 0,25 175 Sódio 0,15 105 Cloro 0,15 105 Magnésio 0,05 35 Ferro 0,004 3 Manganês 0,0003 0,2 Cobre 0,0002 0,1 Iodo 0,00004 0,03 Tabela 1 – Concentração de macro e microminerais no corpo animal Fonte: Adaptado de Nunes (1998). Funções gerais dos Minerais Variadas funções: Formação do tecido conectivo; Manutenção da homeostase, dos fluidos orgânicos e do equilíbrio da membrana celular; Atuam ainda como catalisadores de reações bioquímicas; Exercem efeito direto ou indireto sobre as funções das glândulas endócrinas Processo de absorção e transportes de nutrientes no organismo... Biodisponibilidade Proporção de um nutriente presente no alimento que é absorvida pelo animal e utilizada nas funções biológicas, Nunes (1998). Fatores que interferem na absorção e utilização dos minerais: Espécie, Idade e o estádio fisiológico do animal, Forma química em que o elemento está presente no alimento ou no intestino... Biodisponibilidade Fósforo Depende teor de ÁCIDO FÍTICO; Varia entre as fontes; P inorgânico e fontes protéicas de origem animal 100% disponível P vegetal: disponibilidade média 1/3 do total analisado Existe no mercado a FITASE (produto fermentação) - pode ser utilizada com efeitos significativos - melhoria disponibilidade P fítico. o Resultados de pesquisas mostram uma média de aumento no P disponível de Ingredientes vegetais da ordem de 33%. Biodisponibilidade Cálcio Não é grande vantagem calcular rações em termos de Ca disponível. O Ca nos suplementos é consistentemente de alta disponibilidade. Biodisponibilidade Alimentos de origem vegetal 30% do fósforo total (Aves) não fítico (disponível) 20 a 60% (Suínos) Quanto mais jovem, menos capaz é o suíno ou ave em utilizar o fósforo fítico. Cálcio e Fósforo Considerações Químicas: Cálcio Símbolo Ca; Número atômico 20; Pertence a família dos alcalino-terrosos; Ponto de fusão é 842-848 º C; Ebulição eleva-se a 1.494 º C. Fósforo Símbolo P; Número atômico 15; Incluído no grupo 5ª; Se apresenta no estado sólido, com colorações em vermelho, branco e preto; Fusão e ebulição, respectivamente, 44,15 ºC e 44,15 ºC. Cálcio: Ingredientes vegetais possuem baixos teores desse elemento (CEREAIS) Farinhas de origem animal ( boa %) Fontes inorgânicas: (CALCÁRIO CALCÍTICO) CUIDADO!!! GRANULOMETRIA (retenção do Ca) SOLUBILIDADE Poedeiras : não ultrapasse 12% de solubilidade in vitro Granulometria (1 a 2 mm) Frangos de corte: apresente alta solubilidade in vitro (> 20%) Granulometria fina ( 0,03mm) Fontes Fontes Fósforo: Fosfato bicálcico – mais utilizado • Custo Fosfato Monoamônio; Farinha de ossos; Superfosfato triplo – tratamento rocha fosfática com ácido sulfúrico... Fontes alternativas: custo • fertilizantes fosfatados; • fosfatos de rocha “in natura”. Alimento P Digestível Verd. (%)1 Ca PT PFit Pdisp Aves Suínos % % % % Valor Coef Valor Coef Milho 0,03 0,25 0,19 0,06 0,10 40,8 0,11 44,0 Soja Farelo (48%) 0,31 0,63 0,39 0,24 0,28 45,0 0,29 45,7 Soja Casca 0,50 0,14 0,03 0,11 0,04 30,0 0,04 30,0 Milheto 0,04 0,31 0,21 0,10 0,12 38,0 0,12 38,0 Sorgo Baixo Tanino 0,03 0,26 0,18 0,08 0,09 36,0 0,09 36,0 Trigo Farelo 0,14 0,97 0,64 0,33 0,48 50,0 0,50 52,0 Mandioca Int. Raspa 0,20 0,09 0,06 0,03 0,03 38,0 0,03 38,0 Algodão Farelo (39%) 0,43 1,03 0,59 0,44 0,39 37,8 0,37 37,8 Arroz Farelo 0,11 1,67 1,43 0,24 0,48 29,0 0,47 28,0 Girassol Farelo 0,35 1,03 0,69 0,34 0,40 39,0 0,26 25,0 Babaçu Farelo 0,12 1,23 0,82 0,41 - - - - F.Carne Osso (60%) 7,40 3,70 - 3,33 2,29 62,0 2,37 64,0 Citrus Polpa 1,57 0,20 0,13 0,07 - - 0,07 33,0 Peixe Farinha (61%) 4,70 2,41 - 2,41 1,81 75,0 1,94 80,7 Penas Farinha (75%) 0,35 0,63 - 0,63 0,35 56,0 0,35 56,0 Sangue Farinha 0,23 0,22 - 0,22 0,20 92,0 0,20 92,0 Tabela 3 – Conteúdo de Cálcio e Fósforo – Total, Fítico, Disponível e Digestível Verdadeiro – dos Alimentos (na matéria natural) Ca= Cálcio; PT= Fósforo Total; PFit= P Fítico; Pdisp= P disponível (PT – PFit). 1 Os valores entre parênteses correspondem as dietas peletizadas. Fontes Elementos Compostos % Elemento nos compostos Biodisponibilidades Cálcio Calcário calcítico Fosfato bicálcico Fosfato tricálcico Fosfato de rocha desfluor Farinha de ossos autoclav Carbonato de cálcio. 38,0 22,0 31,5 (19,9 a 35,7) (23 a 37) 40,0 Alta a Média Alta Alta Média Alta Alta Fósforo Fosfato de rocha desfluor Farinha de ossos autoclav Fosfato monocálcico Fosfato bicálcico Fosfato tricálcico Fosfato mono amônio. (8,7 a 21,0) (8,0 a 18,8) (18,6 a 21,0) 18,0 19,0 24,0 Média a Alta Alta Alta Alta Alta Alta Fonte: Adaptado de SOUZA (1985). Tabela 2 - Percentagens de macro elementos de alguns compostos comumente utilizados em suplementos minerais, e a disponibilidade biológica relativa das fontes Funções Fisiológicas e Metabolismo Cálcio: 98 – 99%: formação e manutenção ossos e dentes; Contração muscular; Permeabilidade de membranas celulares; Coagulação do sangue; Secreção de hormônios; Transmissão de estímulos nervosos... Funções Fisiológicas e Metabolismo Fósforo: Participação esqueleto - 80% P orgânico; Metabolismo – gorduras, carboidratos e proteínas; Reações metabólicas – formação ATP, GTP; Transmissão genética – RNA e DNA... Funções Fisiológicas e Metabolismo Absorvidos principalmente no intestino delgado superior – DUODENO Quantidade absorvida depende??? Fonte – biodisponibilidade; Proporção Ca:P; pH intestinal – acidez favorece absorção; Nível e tipo da vit. D - absorção intestinal e celular do Ca; Idade do animal... Funções Fisiológicas e Metabolismo A gordura relacionada a absorção Ca??? absorção - EXCESSO Sabões de Ca insolúvel qnt. ajudam a absorção Elementos que interferem na absorção de P: Ferro Alumínio Magnésio EXCESSO – formação fosfato insolúveis . Funções Fisiológicas e Metabolismo O Ca e o P absorvidos circulam através do corpo e são rapidamente retirados do sangue: Uso para ossos e dentes (período de crescimento) Os hormônios paratireoide (PTH) e tirocalcitonina regulam os níveis de Ca plasmático. Funções Fisiológicas e Metabolismo Tirocalcitonina níveis plasmáticos de Ca e P; Hormônio da paratireoide ; O excesso desses minerais são excretados pelos RINS. BALANÇO DE CÁLCIO – EFICIÊNCIA 60% INGERIDO 3500 mg FEZES URINA MEDULA OVO 2200 mg 370 mg 930 mg 20 mg 70 mg 2130 mg 90 mg 350 mg 930 mg Beterchini et al. (2003) CÁLCIO NAS EXCRETAS = 2,58% Problemas Decorrentes de Deficiência e Excesso Crescimento retardado; Deformações ósseas (animais jovens); Nascimento de leitões fracos e natimortos; Redução na produção de ovos; Produção de ovos com casca fina ou sem casca; Baixa fertilidade; Nódulos na junção costela-vértebra em aves, etc. O excesso de cálcio de alta solubilidade intestinal resulta em redução da absorção de fósforo: formação de fosfatos insolúveis no intestino delgado Problemas Decorrentes de Deficiência e Excesso Calcário com alta solubilidade in vitro em níveis inadequados pode afetar a biodisponibilidade da maioria dos minerais. Trabalho realizado por Shoulten et al. (2002) evidenciou a redução da absorção de Zn e Mn quando se elevou os níveis de Ca da dieta de frangos de corte. Sódio, Cloro e Potássio Considerações Químicas: Sódio Símbolo Na; Nº atômico 11; Família IA; Ponto fusão 97,8ºC Cloro Símbolo Cl; Nº atômico 17; Família VII A; Ponto fusão -101,5ºC. Potássio Símbolo K; Nº atômico ; Família IA; Ponto fusão 98,6ºC Fontes Principal fonte de Na e Cl: Cloreto de sódio (NaCl) contém 39,7% e 59,6% de Na e Cl, respectivamente. Outras fontes de sódio bicarbonato de sódio (NaHCO3) 27% Na carbonato de sódio 43% Na Potássio principal fonte: carbonato de potássio (K2CO3) com 42,3% de K. Alimento Potássio (%) Sódio (%) Cloro (%) Milho 0,29 0,02 0,06 Soja Farelo (48%) 2,11 0,02 0,05 Milheto 0,34 0,01 0,03 Sorgo Baixo Tanino 0,34 0,02 0,05 Trigo Farelo 1,03 0,02 0,06 Mandioca Int. Raspa 0,52 0,03 0,05 Algodão Farelo (39%) 1,34 0,11 0,04 Arroz Farelo 1,40 0,04 0,06 Girassol Farelo 1,57 0,02 - Babaçu Farelo - - - Far.Carne Osso (63%) 0,47 0,60 Citrus Polpa 0,75 0,07 0,5 Peixe Farinha (61%) 0,58 0,50 0,70 Penas Farinha (75%) 0,12 0,12 0,19 Sangue Farinha 0,26 0,48 0,36 Amendoim Farelo 1,28 0,03 0,06 Tabela 2 – Conteúdo de Sódio, Potássio e Cloro de Alguns Alimentos para Aves e Suínos (na matéria natural) Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2011). Funções Fisiológicas e Metabolismo Funções de maneira geral (Na, Cl e K) Mantém a pressão osmótica e o nível celular de água; Envolvidos na absorção dos nutrientes e na transmissão dos impulsos nervosos. Sódio: Regulador do volume dos fluidos do corpo, pH e as relações osmóticas do organismo; Absorção e transporte dos nutrientes para as células; Inibição de enzimas da mitocôndria no meio extracelular; Participa das contrações das células musculares; Participa da estrutura dos ossos; Componente de produtos. Potássio Regulador do volume dos fluidos intracelulares; Ativador de sistemas enzimáticos, principalmente enzimas da mitocôndria . Controla o potencial de ação da membrana da célula. Cloro Contribui para a tonicidade da resistência iônica do meio extra e intracelular; Formação de HCl gástrico. Funções Fisiológicas e Metabolismo O sódio é o íon mais rapidamente absorvido Sua absorção ocorre de forma muito eficiente 50% do sódio dietético é absorvido por difusão passiva; 40 a 45% são co-transportados com outros íons e substratos. O cloreto dietético é absorvido pelo menos com 80% e próximo a 100% de eficiência. O potássio é absorvido principalmente por difusão simples no intestino delgado superior Excreção pelos rins Absorção e Excreção Balanço Eletrolítico Refere-se ao equilíbrio iônico dos fluidos orgânicos que regula o balanço ácido-básico para manutenção da homeostase orgânica (BETERCHINI et al. 2006). Na+ K + Cl- Homeostase Algumas definições Alterações no pH sanguíneo p/ fora do intervalo normal (7 – 7,8): Acidemia Alcalemia Distúrbios provocado pela alteração no pH sanguíneo: Acidose Metabólica Alcalose Metabólica Regulação da Homeostase dos Íons Sistema tampão bicarbonato Sistema tampão hemoglobina Sistema tampão proteína e fosfato Regulação respiratória Excreção do íon H+ e bicarbonato pelo rim Balanço Eletrolítico BE= %Na x 10000 + %K x 10000 - %Cl x 10000 PA PA PA DCA= mEq(Na+ + K+) – mEq(Cl-) (MONGIN, 1980) Exemplificando... Sais mais usados para adequação da DCA das dietas: CaCl2, NaHCO3, K2CO3 Balanço Eletrolítico Alta DCA: - lúmen gástrico: ↑ secreção H+ ↓pH - Intestino: ↑NaHCO3 ↑pH Alcalose Metabólica Alcalemnia DCA inapropriada ↓ Organismo também controla homeostase Baixa DCA: ↓pH sanguíneo ↓ [ HCO3 - ] ↓ excesso de bases Acidemia Acidose Metabólica Queda no Desempenho Produtivo Balanço Eletrolítico pH sanguíneo influi na ativação de complexos enzimáticos Formação da clara do ovo: pH alto: má formação da ovomucina → afeta unidade Haugh do ovo → reduz altura de albúmen. Formação da casca do ovo: Redução do pH → liberação do PTH →ativação dos osteoclastos p/ reabsorção óssea → ↑ calcemia → formação de CaCO3 na câmara calcífera. DCA das dietas Parâmetros Sanguíneos Fisiologia Animal Geral Problemas Decorrentes de Deficiência e Excesso A deficiência prolongada de sódio leva a um animal sem desenvolvimento (Reece, 2006). aspecto desfigurado; crescimento e produtividade baixos. Os animais podem tolerar níveis muito elevados do sal dietético: Água fornecida e os rins estiverem funcionando bem A deficiência de cloreto pode resultar em alcalose metabólica e hipovolemia Deficiência menos grave pode resultar em letargia, e mau desempenho Administrando elevadas quantidades de cloreto não acompanhadas pelo Na ou pelo K induzirá a acidose metabólica. Risco de morte Teor de K total abaixo do normal: Depleção de K diminui o fluxo sanguíneo renal fraqueza muscular generalizada Concentração do K plasmático estiver abaixo do normal: Animal estará hipocalêmico interfere na secreção de insulina – metabolismo carboidratos MAIOR RISCO DE MORTE Exigências nutricionais e suplementação A natureza dos alimentos utilizados afeta marcadamente as necessidades tanto de P como de Ca nas dietas dos animais, (Swenson, 1996). De maneira geral, a Relação Ca e P de 1:1 ou 2:1 é usualmente recomendada. Aumento da DCA da dieta de leitões de 50 para 350 mEq/kg, melhorou CR e EA (Park et al., 1994). Exigências nutricionais e suplementação Em frangos de corte, pesquisas indicam melhor desempenho com dietas contendo de 250 a 300 mEq/kg (Mongin & Sauveur, 1997; Johnson & Karunajeewa, 1985). Maciel et al. (2003) verificaram que o uso de dietas aniônicas (81 mEq/kg) pela manhã e catiônicas (178,3 mEq/kg) à tarde para poedeiras mudadas, possibilitou melhores resultados de qualidade da casca. Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2011) Exigência de Cálcio para Formação da Casca do Ovo Casca: basicamente CaCO3 → 8,5% peso do ovo ↑ Peso do ovo ↓ % casca Ovos tipo Jumbo (>66g) → maiores chances perda por quebra Ovo grande 58g → 5,6g casca (38%Ca) = 2,2g Ca Tx. Absorção Ca = 60% → 3,5g Ca (CR=100g → 3,5% Ca) Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2011) Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2011) Na alimentação de Suínos Devem ser evitados altos níveis de cálcio e fósforo. afetam o desempenho dos animais aumentam a contaminação do meio ambiente A relação disponível deve ser mantida entre 2,03:1 e em 2,08:1 para relação Ca:P digestível nos níveis recomendados (ROSTAGNO et al. 2011). Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2011) Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2011) Fonte: Adaptado de Rostagno et al. (2011) • 5 tratamentos: (0,097; 0,190; 0,280; 0,370 e 0,460% de Pd) • Avaliou-se: GP, CA, CR, P no soro e Características de carcaça • 2 experimentos e 6 tt0s: (0,16; 0,41; 0,66; 0,91; 1,16; 1,41% de Ca) • Avaliou-se: GP, CA, CR, P no soro e Características de carcaça 1,02% 1,01% • 5 níveis de Na. • Avaliaram: GP, CR, CA, PAA, PRA, RC, MS. 0,256% 0,255% • Dois experimentos com 6 tto’s • Avaliaram: GP, CR e CA • EXPERIMENTO 1: • Na+ foi 0,26 e 0,29% para GP e CR • Não houve efeito p/ CA • Balanço eletrolítico 304 a 319 mEq/kg • EXPERIMENTO 2: • Cl- foi 0,29 e 0,28% para GP e CA • Comportamento linear decrescente p/ CA • Balanço eletrolítico 250 a 252 mEq/kg Considerações Finais Os minerais são fundamentais na nutrição dos animais. Independentemente das exigências de cada espécie e possuem funções essenciais no metabolismo. Atuam em diversos mecanismos metabólicos. Níveis adequados dos minerais nas dietas, evitando os extremos (deficiência e excesso): promover bom DESEMPENHO e evitar contaminação ambiental. Obrigado!!!