Enzimas Fibrolíticas como aditivos na alimentação de bovinos de corte – parte 1/3

Introdução

Um dos desafios encontrados pelos nutricionistas de bovinos é maximizar o consumo de matéria seca digestível para que se tenha o maior aproveitamento possível dos nutrientes. Para isto é necessário usar altas quantidades de concentrado, que por muitas vezes pode afetar de modo negativo a saúde do rúmen do animal. Desta forma a maximização da digestão da fibra deve ser considerada, primeiro por ser de menor custo, e em segundo por manter o rúmen “saudável” Entretanto isto nem sempre é possível devido a grande variação qualitativa dos volumosos, especialmente quando se refere a gramíneas temperadas. O uso de aditivos alimentares vem se tornando uma prática comum entre os nutricionistas no Brasil, talvez o mais conhecido atualmente sejam os ionóforos (monensina e lasalocida), e o mais recente, já comercializado por algumas empresas, surgem as enzimas fibrolíticas.

As enzimas são utilizadas como aditivos de alimentos, visando melhor aproveitamento destes por animais de produção, principalmente nos sistemas de suínos e aves. Por acreditar-se que as enzimas eram pouco resistentes a proteólise ruminal, e em conseqüência de resultados conflitantes a utilização de enzimas exógenas na alimentação de ruminantes era desaprovada. Contudo estudos recentes mostram que a adição de preparações enzimáticas na alimentação de ruminantes tem contribuído de forma efetiva na produção animal, por melhorar a digestibilidade dos nutrientes.

O interesse do uso de enzimas como aditivos na alimentação de bovinos vem crescendo nos últimos anos, em vista do crescente número de trabalhos, onde tem-se estudado os efeitos de misturas enzimáticas no valor nutritivo dos alimentos, bem como seu mecanismo de ação, dose, formas de aplicação, e as possíveis conseqüências no desempenho animal.

O objetivo desta revisão será de apontar os avanços na utilização de enzimas fibrolíticas para bovinos de corte, analisando as áreas onde há necessidade de gerar mais informações.

Caracterização das enzimas

As enzimas são proteínas que catalisam reações químicas em sistema biológicos. Estas proteínas estão envolvidas na digestão de moléculas complexas de alimentos em compostos químicos menores (ex. glicose, aminoácidos), tanto nas bactérias como em ruminantes. As enzimas são caracterizadas pelo tipo de substrato ao qual reagem e especificidade, podendo ser de origem bacteriana (Bacillus sp.) ou fúngica (Tricoderma e Aspergillus; Beuchemin e Rode,1996).

A indústria utiliza-se de enzimas basicamente derivadas do fungo Tricoderma. O mecanismo de hidrólise da fibra provocada pelo fungo consiste da liberação individual de várias enzimas no meio, que agem seqüencialmente na degradação do substrato. Este sistema difere do mecanismo da microbiota ruminal, onde a maioria parece sintetizar complexos multienzimáticos (Morgavi et al. 2000).

Atualmente estudos vêm sendo feitos na identificação de novos microorganismos produtores de enzimas, e com auxílio da engenharia genética já é possível selecionar e desenvolver cepas com maior especificidade, e consequentemente enzimas com maior efetividade que as utilizadas atualmente (Cheng 2000).

As enzimas são classificadas em função de sua especificidade com substrato, podendo apresentar atividades de celulolase, xilanase, amilase, pectinase, protease ou Beta-glucanase. Contudo a maioria dos produtos comerciais apresenta basicamente misturas com diferentes proporções/concentrações (atividade) de celulase e xilanase, sendo que atividades das outras enzimas podem aparecer em menores proporções.

Atividade Enzimática

A quantificação da atividade enzimática é expressa em açucares reduzidos (AR) (glicose e xilose) liberados da mistura do produto enzimático a substância padrão (ex: carboxymetilcelulose, extrato de xilan, amido) (Hristov et al. (2000).

Rode e Beuchemin (1999) relatam a importância do conhecimento da atividade enzimática do produto, porém a quantificação enzimática tem baixa relação com a atividade real do produto como aditivos para ruminantes. Os autores citam que ao comparar dois produtos enzimáticos comerciais, com atividades enzimáticas semelhantes, apresentaram uma variação de 10 unidades na habilidade da enzima digerir feno de alfafa, quando fornecidas a bovinos.

A grande variabilidade na composição e atividade dos produtos vem gerando variações na eficiência dos aditivos, principalmente no que se diz respeito a rúmen. A determinação das atividades enzimática são realizados em ambiente controlado, com pH ótimo e substratos purificados, o que difere das características do rúmen. Segundo Treacher e Hunt (1996), a digestão completa da celulose da planta requer atividade enzimática múltipla com fatores complementares ou funções mutuamente dependentes, enquanto que em cada ensaio laboratorial com substratos puros tem a capacidade de avaliar apenas um tipo de atividade enzimática.

Mecanismo de ação

A forma de ação das enzimas ainda não é bem entendida, porém o mecanismo pelo qual estas proteínas atuam na degradação da fibra é alvo de estudos recentes. Evidências demonstram que elas atuam realizando hidrólise direta do alimento, ou por efeito associativo, além de atuar indiretamente “estimulando” a colonização da fibra por microorganismos.

Os aditivos enzimáticos atuam inicialmente por hidrólise dos carboidratos da parede celular em açúcares, reduzindo o conteúdo da fibra e consequentemente melhorando a digestão de forrageiras (MUCK e KUNG, 1997). O tratamento enzimático diminui as frações indisponíveis da proteína e carboidratos tornando a parede celular mais degradável (Gwayumba e Christensen, 1996).

A estabilidade ruminal da enzima é um ponto crítico para sua eficácia como aditivo alimentar, e por muitos anos acreditou-se que as enzimas suplementares fossem rapidamente destruídas no rúmen, porém. Hristov et al (1997) observaram que as enzimas apresentaram-se estáveis ao ambiente ruminal, indicando que o rúmen é o principal local de atuação das enzimas.

Há evidencias de que a hidrólise do alimento no rúmen é causada pela enzima é aumentada pela associação com enzimas ruminais. A mistura de “extrato” de Aspergillus oryzae com enzimas de bactérias ruminais provocou hidrólise em maiores proporções do feno, quando comparado com a soma dos efeitos individuais de cada enzima (Chesson, 1994). Este sinergismo pode indicar que as enzimas originárias do fungo complementariam a ação das enzimas produzidas pelo rúmen.

Em trabalho recente avaliou-se o efeito da associação de enzimas de microorganismos do líquido ruminal de novilhos recebendo dietas com diferentes proporções de concentrado, com preparações enzimáticas comerciais (celulase e xilase extraídas do Trichoderma longibrachiatum). Foi observado sinergismo entre os extratos fúngicos e as enzimas de microorganismos do rúmen. A hidrólise da celulose, xilan e silagem de milho foram aumentadas em 35, 100, e 40%, respectivamente, sendo mais evidente em pH variando de 5,0 a 6,0 (Tabela, 1; Morgavi, 2000).

A ação fibrolítica das enzimas endógenas é diminuída ou até inibida quando o pH ruminal é menor que 6,0, já as enzimas de origem fúngica (exógenas) tem boa ação com pH baixo. Com isto, a adição de enzimas também torna-se interessante para bovinos recebendo dietas com alta energia, evitando-se a menor digestão da fibra.

Maior digestibilidade da fibra também pode estar relacionada com a colonização microbiana da partícula. Yang et al. (1999), observaram que o aumento no desaparecimento da MS do alimento esteve relacionado a maior colonização microbiana do resíduo. Apesar de que observou-se apenas melhoras numéricas na digestibilidade do alimento em função da adição de enzimas, o que segundo os autores pequeno número de animais usados no ensaio, e pelos altos coeficientes de variação.

A adesão dos microorganismos ao substratos, parece ser controlado em função da disponibilidade de nutrientes, que por sua vez são usados na produção de glicocalix pela bactéria, permitindo maior adesão destas aos substratos (Yang et al. ,1999). As enzimas também podem atuar por destruir as barreiras (ex: cutícula) e compostos químicos (ex: taninos) que protegem a parede celular impedindo a adesão bacteriana. Outro aspecto a ser considerado pela maior adesão de microorganismos a fibra seria em função de quimiotaxia das enzimas.

O aumento na população microbiana do rúmen também foi notado devido a adição de enzimas de origem fúngica (Aspergillus oryzae). Isto provavelmente ocorre em função da maior disponibilidade de substratos da fermentação ruminal e a adequação de N na dieta, promovendo maior síntese e fluxo de proteína microbiana para o duodeno.

Nos ensaios de Hristov et al (1997) foi relatado aumento da atividade enzimática no intestino, principalmente a xilanase. Isto implica que algumas enzimas são resistentes a digestão no rúmen e abomaso, podendo também desta forma eventualmente afetar a utilização dos nutrientes no intestino.

Polissacarídeos de alta viscosidade, como Beta-glucan, aparecem em maiores concentrações em dietas de cevada, podem prejudicar a absorção de nutrientes no intestino por aumentar a viscosidade da digesta, diminuindo o acesso de nutrientes a mucosa, ou por alterar a morfologia do epitélio intestinal (Hristov et al., 2000). Em monogástricos os benefícios da ação enzimática são principalmente pela habilidade da mesma em diminuir a viscosidade da digesta no duodeno, facilitando desta forma a absorção dos nutrientes (Bedford et al , 1991).

Hristov et al (1998) trabalhando com dietas tratadas ou infusão abomasal de enzimas, e Hristov et al (2000) usando doses crescentes no rúmen de misturas enzimáticas, observaram aumentos na atividade enzimática no duodeno. No entanto nestes trabalhos não foi possível observar melhora na digestibilidade dos nutrientes devido à ação pós-ruminal das enzimas.

Poucos são os trabalhos que comprovam de maneira concreta a forma de atuação das enzimas. Trabalhos envolvendo técnicas in vitro e in vivo são necessários para estruturar os mecanismos citados. Os efeitos intestinais das enzimas são apenas especulações e pouco elucidativas.