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Uso de nitrato na nutrição de ruminantes - Use of nitrate on the ruminant nutrition

Resumo
No processo de fermentação ruminal há a formação de metano pelas bactérias metanogênicas. A formação deste gás é responsável por grande parte da perda de energia desse processo fermentativo, além de ser um dos principais gases causadores do efeito estufa. Devido a isso, o presente trabalho tem por objetivo avaliar a inclusão de nitrato na ração de ruminantes e caracterizar os benefícios desta inclusão na mitigação da emissão de gases do efeito estufa, já que a conversão de nitrato em amônia pelos microrganismos do rúmen consome elétrons. Além disso, a amônia pode ser utilizada pelas bactérias do rúmen como fonte de nitrogênio. Um dos problemas relacionado com o uso de nitrato e a sua toxidez, pois a redução de nitrato a nitrito ocorre de forma mais rápida que a de nitrito a amônia, acumulando assim, nitrito no rúmen. Este por sua vez, passa para corrente sanguínea provocando a oxidação do ferro, transformando a hemoglobina e metahemoglobina, impossibilitando-a de transportar oxigênio aos tecidos. Contudo, estratégias como a forma de inclusão, o fornecimento de carboidratos fermentescíveis no rúmen e o atendimento das exigências nutricionais de enxofre dos animais, podem evitar o quadro de metahemoglobinemia, tornando viável o uso do nitrato na alimentação de ruminantes, resultando em uma redução de 23% do metano produzido.
Palavras chave: nitrogênio não proteico | metano | efeito estufa | mitigação.
Abstract
In ruminal fermentation process, there of formation methane by the methanogenic bacteria. The formation of this gas is responsible for much of the energy loss of the fermentation process, besides being one of the main of effect greenhouse gases. Because of this, the present study aims to evaluate the inclusion of nitrate in the diet of ruminants and characterize the benefits of inclusion in mitigating the emission of greenhouse gases, since the conversion of nitrate to ammonia by rumen microorganisms consumes electrons. Furthermore, the ammonia can be utilized by bacteria in the rumen as a nitrogen source. One of the problems associated with the use of nitrate and their toxicity, since reduction of nitrate to nitrite occurs faster than ammonia to nitrite, accumulating, nitrite in the rumen. This in turn passes into the blood stream causing oxidation of the iron, being the hemoglobin in methemoglobin converted, making it impossible to transport oxygen to tissues. However, strategies such as the method inclusion, the supply of fermentable carbohydrates in the rumen and supply the nutritional requirements of animals sulfur, can avoid the framework of methemoglobinemia, making feasible the use of nitrate in ruminant feed, resulting in a reduction of 23 % of methane produced.
Keywords: Non-protein nitrogen | methane | greenhouse | mitigation.

INTRODUÇÃO
Ruminantes são animais capazes de utilizar carboidratos estruturais como fonte de energia e compostos de origem não protéica como fonte de nitrogênio. Essa característica é proveniente do processo evolutivo, que conferiu a esses animais estruturas anatômicas próprias para a realização do processo de fermentação. A fermentação ruminal é o resultado da atividade física e microbiológica, que converte parte dos componentes da dieta em ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), proteína microbiana (Pmic), vitamina k e do complexo B, metano, dióxido de carbono e amônia. Contudo, a fermentação ruminal é dependente: da manutenção das características do rúmen (anaerobiose, temperatura, pressão osmótica e equilíbrio iônico); da disponibilidade constante de substratos para a microbiota; e ainda, da capacidade do rúmen de remover os subprodutos da fermentação (AGCC, células microbianas e resíduos não digeridos).
As células microbianas, resultantes do processo fermentativo, fornecem a maioria dos requisitos do animal em aminoácidos essenciais, após serem absorvidos no intestino delgado. Enquanto que, os AGCC formados e absorvidos no rúmen fornecem a maior parte do requerimento energético do animal. Entretanto, no processo fermentativo há formação do metano, a partir da atividade de bactérias metanogênicas, o que se traduz em uma fonte de perda de energia. Segundo Kozloski (2009) cerca de 18% da energia resultante do processo fermentativo é perdida na forma de metano.
A produção de metano no rúmen apesar de ser uma fonte de perda de energia, é um fator primordial para manutenção e eficiência desse ecossistema, que depende de um baixo potencial redox, essencial para a fermentação anaeróbica. As reações envolvidas nas vias de degradação de carboidratos e proteínas geram co-fatores oxidados, que podem inibir a fermentação caso não sejam reduzidos. Nesse processo, o H2 presente no fluido ruminal é utilizado para reduzir o CO2 a metano. De maneira que, quanto mais H2 é retirado do meio, maior proporção de NADH é oxidado e maior é o rendimento de acetato e de ATP. Ao contrario, se o H2 não fosse drenado pelas metanogênicas, ele iria se acumular no meio ruminal, impedindo a reoxidação do NADH e, desse modo, impedindo também a continuidade do catabolismo intracelular. A conseqüência seria a morte bacteriana e o cessamento da fermentação ruminal.
Diante disto observa-se a importância da formação de metano no meio ruminal. Porém, além de ser uma fonte de perda de energia da dieta, ele é um dos principais gases contribuintes para o efeito estufa. Wright & Klieve (2010), relatam que os ruminantes emitem aproximadamente 61 milhões de toneladas de metano por ano, sendo que, segundo Klieve (2009), esse valor contribui com cerca de 28% do total de emissões de metano na atmosfera. Devido a isso, é de suma importância que as pesquisas busquem alternativas para reduzir essa emissão sem que haja prejuízos na produção dos ruminantes.
Neste sentido, tem-se a possibilidade da utilização do nitrato como aceptor de elétrons. De maneira que no processo de conversão do nitrato a amônia, os microrganismos utilizam oito elétrons, com isso, esse processo pode se tornar a principal rota de dissipação de hidrogênio no rúmen, caso a quantidade de nitrato seja suficiente para manter a fermentação ativa. Assim, cada mol de nitrato reduzido pode diminuir a produção de um mol de metano, em conseqüência ocorrerá à diminuição de substratos para redução de CO2 a metano, pelas bactérias metanogênicas. Além do mais, a amônia formada a partir redução do nitrato é uma fonte de nitrogênio para os microrganismos do rúmen, assim, pode-se substituir parte do nitrogênio da ração pelo nitrogênio oriundo do nitrato.
O principal processo de conversão do nitrato a amônia passa primeiramente pela redução do nitrato a nitrito, e finaliza com a redução do nitrito a amônia. Quando os microorganismos reduzem nitrato a nitrito acima da capacidade de redução de nitrito a amônia, ocorre o acumulo desse intermediário no rúmen. Esse intermediário é facilmente absorvido através da parede ruminal e, no sangue, ele se liga a hemoglobina, formando metahemoglobina que é incapaz de transportar oxigênio aos tecidos. A condição resultante, metahemoglobinemia, é um estado de anóxia geral, que em casos leves pode diminuir o desempenho animal, mas em casos graves pode ser fatal.
A condição de metahemoglobinemia é um dos principais entraves da utilização de nitrato em dietas de ruminantes. Contudo, pode ser sanada ou minimizada com estratégias que aumentem a conversão do nitrito à amônia. Dentre estas estratégias estão à adaptação gradual dos animais ao produto e a inclusão dietética de ingredientes que maximizem a multiplicação dos microorganismos do rúmen.
Objetivou-se com a presente revisão avaliar o potencial de inclusão de fontes de nitrato em rações de ruminantes e caracterizar os benefícios desta inclusão na mitigação da emissão de gases do efeito estufa.

DESENVOLVIMENTO



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