Como a proteína degradável no rúmen influencia a síntese de proteína microbiana?

Na nutrição de ruminantes, a interação dinâmica entre a proteína dietética e os microrganismos do rúmen determina em grande parte o estado proteico geral do animal. Uma questão central neste contexto é: como a quantidade de proteína disponível para os microrganismos do rúmen afeta a quantidade de proteína que eles produzem para o animal? A resposta reside no papel crítico da proteína degradável no rúmen (PDR), que serve como substrato fundamental para o crescimento microbiano e subsequente síntese de proteína microbiana (SPM).

Cropenta Insight

A utilização eficaz de proteínas é a base da nutrição animal, seja considerando aminoácidos derivados do rúmen para o gado ou fontes de proteína altamente digeríveis para outras espécies. O foco permanece na entrega eficiente de aminoácidos essenciais ao animal.

Proteína Degradável no Rúmen: Abastecendo o Crescimento Microbiano

Proteína degradável no rúmen (PDR) refere-se à fração da proteína dietética que é decomposta por microrganismos do rúmen em peptídeos, aminoácidos e amônia. Esta amônia (NH₃) é então utilizada pelos microrganismos do rúmen, juntamente com energia fermentável, para sintetizar sua própria proteína celular ^{[1, 2]}. Aproximadamente 50% da população microbiana no rúmen possui enzimas protease capazes de degradar fontes de proteína da ração, convertendo-as em formas utilizáveis para seu próprio crescimento ^[1]. Este processo é crucial porque a proteína microbiana constitui uma porção significativa da proteína total que eventualmente atinge o intestino delgado para digestão e absorção pelo ruminante.

A Dinâmica da Síntese de Proteína Microbiana

A síntese de proteína microbiana (SPM) é um processo altamente eficiente, desde que haja um suprimento equilibrado e oportuno de PDR (como fonte de nitrogênio, principalmente amônia) e energia fermentável (de carboidratos). A eficiência da utilização de nitrogênio pelos microrganismos do rúmen influencia diretamente a quantidade de proteína microbiana produzida. Se o suprimento de PDR for insuficiente, o crescimento microbiano pode ser limitado, reduzindo a SPM e potencialmente levando a uma proteína metabolizável subótima para o animal. Por outro lado, um suprimento excessivo de PDR sem energia fermentável adequada pode levar ao acúmulo de amônia no rúmen, que pode ser absorvida pela corrente sanguínea, convertida em ureia no fígado e excretada, representando uma perda de nitrogênio e um custo energético para o animal ^[2]. A relação entre proteína não degradável no rúmen (PNR) e PDR (PNR:PDR) é uma consideração chave na formulação de rações para equilibrar o suprimento de nutrientes para microrganismos e para o animal hospedeiro ^[3]. Além disso, o tipo e o método de entrega de suplementos proteicos podem influenciar a comunidade bacteriana do rúmen, impactando a eficácia da utilização de proteínas ^[4].

Da PDR à Proteína Metabolizável

A proteína microbiana sintetizada no rúmen flui para o intestino delgado, onde é digerida, fornecendo uma fonte de aminoácidos de alta qualidade para o animal hospedeiro. Esta proteína microbiana, combinada com qualquer proteína não degradável no rúmen (PNR) que bypassa o rúmen e é subsequentemente digerida no intestino delgado, constitui a proteína metabolizável total disponível para o ruminante. Portanto, otimizar o suprimento de PDR para maximizar a SPM é fundamental para atender às necessidades de aminoácidos do animal. Garante que o ecossistema do rúmen converta eficientemente o nitrogênio dietético em uma forma que o animal possa absorver, em vez de depender apenas da fração de proteína de bypass. Uma SPM eficiente é discutida em relação à redução da necessidade de níveis mais altos de PNR mais caros na dieta, já que os microrganismos estão utilizando efetivamente as fontes de proteína mais degradáveis.

Avaliando as Frações Proteicas: PDR, PNR e Digestibilidade Intestinal

A cinética de degradação ruminal, determinada por incubação in-situ (saco de nylon) em vacas fistuladas no rúmen, é usada para fornecer parâmetros como a fração solúvel (S), fração potencialmente degradável (D) e taxa de degradação fracional (Kd). O valor de PNR é então calculado com base nessas características de degradação a uma taxa de passagem fracional assumida (Kp), que é tipicamente estimada a partir da ingestão e produção, não medida no saco. De acordo com a documentação do produto, os valores de PNR são comparáveis apenas quando avaliados à mesma taxa de passagem assumida ^{[5, 6]}.

Além disso, a digestibilidade intestinal da proteína não degradada no rúmen é igualmente importante. Um alto valor de PNR é nutricionalmente valioso apenas se uma parte significativa dele for digerida no intestino delgado, liberando aminoácidos para absorção. De acordo com a documentação do produto, isso é frequentemente medido usando técnicas como a técnica de saco de nylon móvel em vacas com cânulas duodenais ^{[5, 6]}. Por exemplo, de acordo com a documentação do produto, a proteína de soja de bypass MP exibe PNR calculado acima de 80% a uma taxa de passagem assumida de 6%/h, com digestibilidade intestinal da proteína não degradada no rúmen próxima de 100% ^[5]. Da mesma forma, de acordo com a documentação do produto, a proteína de colza de bypass MP mostra PNR calculado de cerca de 80% a 6%/h com digestibilidade intestinal em torno de 90% ^[6]. De acordo com a documentação do produto, testes de degradação de proteína in-vitro podem superestimar a proteção ruminal para proteínas protegidas por Maillard em comparação com medições in-vivo ^{[5, 6]}.

É importante notar que nem todos os tratamentos projetados para aumentar a PNR são igualmente eficazes ou levam aos valores declarados. Por exemplo, alguns estudos comparando farelo de colza tratado fisicamente-termicamente ou tratado com lignosulfonato descobriram que seus valores de PND in-situ eram consideravelmente menores do que os declarados, com apenas pequenas diferenças em relação ao farelo não tratado em alguns casos ^[7]. Isso ressalta a importância de uma caracterização in-vivo robusta.

Valoração Nutricional e Considerações de Formulação

Sistemas de valoração proteica nutricional, como o sistema holandês DVE/OEB, o sistema alemão nXP/RNB, o INRA PDI ou a proteína metabolizável CNCPS, traduzem as características de degradação e digestibilidade medidas em valores práticos de formulação. Esses sistemas ajudam os nutricionistas a equilibrar PDR e PNR para atender às necessidades do animal, utilizando o nitrogênio de forma otimizada. De acordo com a documentação do produto, os valores gerados por esses sistemas podem variar com base no sistema específico e nas taxas de passagem assumidas. Por exemplo, de acordo com a documentação do produto, a proteína de soja de bypass MP fornece um valor de proteína digestível específico na valoração holandesa DVE/OEB, com um balanço de proteína ruminal próximo de zero ^[5].

Otimizando o Suprimento de PDR para Rações de Ruminantes

Alcançar o suprimento ideal de PDR é um equilíbrio preciso. Pouca PDR limita a SPM, reduzindo assim o suprimento total de proteína metabolizável. Muita PDR pode levar ao uso ineficiente de nitrogênio e ao aumento da excreção de nitrogênio. Os formuladores de ração visam fornecer PDR suficiente para maximizar o crescimento microbiano e a SPM, garantindo um fluxo consistente de aminoácidos de alta qualidade para o intestino delgado. Essa estratégia apoia não apenas o desempenho animal, mas também ajuda a gerenciar a excreção de nitrogênio, contribuindo para a eficiência proteica em sistemas de produção de ruminantes.

Resumo técnico

A proteína degradável no rúmen (PDR) é crucial para a síntese de proteína microbiana (SPM), fornecendo o nitrogênio necessário para que os microrganismos do rúmen cresçam e produzam proteína de alta qualidade. O suprimento ideal de PDR, sincronizado com a energia fermentável, maximiza a SPM, o que contribui significativamente para a proteína metabolizável disponível para o ruminante. De acordo com a documentação do produto, a avaliação precisa da PDR, da proteína não degradável no rúmen (PNR) e de sua digestibilidade intestinal, geralmente por meio de métodos in-situ, é vital para a formulação eficiente da ração e a utilização geral da proteína ^{[5, 6]}.

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