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Um estudo sobre a variação da proporção de amylose e amilopectina em dietas de peixes e seus efeitos sobre o crescimento, composição corporal e digestibilidade. O documento discute experimentos realizados com diferentes proporções de amilose:amylopectina e observações sobre o crescimento, rendimentos, composição corporal e digestibilidade de amido em jundiás. Além disso, o documento aborda a relação intermediária entre amilose:amilopectina e a estabilidade metabólica dos peixes.
Tipologia: Slides
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Não perca as partes importantes!
“A alegria está na luta, na tentativa, no sofrimento envolvido. Não na vitória propriamente dita.” (Mahatma Gandhi)
A Deus, por tudo. À UFSM pela oportunidade concedida, desde a graduação até o doutorado estudando neste chão. O agradecimento estende-se ao Programa de Pós-graduação em Zootecnia e ao Departamento de Zootecnia. Agradeço à minha amada Viviani, pelo apoio, pelo auxílio incansável sempre que precisei e principalmente pelo carinho e pelo amor dedicados. As nossas idas e vindas com certeza fortaleceram nossa cumplicidade. Sou muito feliz ao teu lado. Aos meus pais, Aldo e Ceres, por apoiar incondicionalmente nessa jornada e por todo o amor e incentivo sempre presente. Ao meu irmão Fabrício e sua esposa Josiane, a Lelli e a Bianca obrigado pelos momentos juntos e por proporcionar tanta alegria. Agradeço também à Fernanda e Flávia, pelo apoio de sempre. Minha gratidão não tem tamanho. Duas pessoas que são muito importantes, Vô e Vó, sempre me socorriam quando o “bicho pegava”, as visitas foram vitais para minha sanidade. O carinho que tenho por vocês é imensurável. Agradeço ao Prof. João Radünz Neto pelo aprendizado, pela amizade, pelo exemplo profissional. Depois de quase dez anos de convivência, comparo o como eu era e como sou agora, e se evoluí, boa parte da culpa é dele. Também agradeço à Profa. Leila Picolli da Silva, sempre pronta para ajudar. Com certeza este trabalho não seria o mesmo sem sua dedicação. Ao Prof. Rafael Lazzari pelo apoio durante toda a caminhada no setor. Com certeza a convivência, as conversas e as tardes fechando o buraco do Tq. 4 não foram em vão! À Profa. Tatiana Emanuelli pelo auxílio com as análises de composição química dos peixes. E à Vanessa Knapp, quem realizou as análises. À Profa. Vânia Lucia Loro e às gurias do Lab. em especial a Doti! Ao Prof. Bernardo Baldisserotto, pelos ensinamentos e sempre disposto em ajudar. À Profa. Débora Fracalossi pela contribuição a este trabalho com sua experiência e pela amizade. Ao grande Jorge Parra pela participação e pela amizade em boa parte dessa jornada. Aos colegas de doutorado Ivanir e Mauro, com certeza a caminhada pelas disciplinas com vocês foi enriquecedora. À Olirta Giuliani, pelo auxílio durante o curso e pela amizade. Também pelo seu carinho especial ao pessoal dos peixes. Ao “Seu” Finamor pela disposição em fazer e refazer as leituras do cromo. À CAPES e ao CNPq pela concessão das bolsas de doutorado e de produtividade em pesquisa para Profs. Radünz e Leila. Ao Instituto Rio Grandense do Arroz (IRGA) pela doação das variedades de arroz utilizadas neste trabalho. Ao LAMIC e ADISSEO pelas análises concedidas. À empresa Doles®^ pela doação de kits de análises. Finalmente um agradecimento especial ao pessoal do Laboratório de Piscicultura: Giovani, Cátia, Tinho, Suzete, Cristiano, Suzi, Daniel, Marco e Maria, pelo auxílio nos experimentos e principalmente pela amizade e momentos de alegria, pois reafirmo o que já disse, lá eu me sinto em casa.
Animal Science Doctorate Thesis Post-Graduate Program in Animal Science Federal University of Santa Maria
Date and Defense Place: Santa Maria, August, 23th, 2010.
Fish use carbohydrates less efficiently than proteins for energy production. Even so, the use of such source in the diet may reduce the catabolism of proteins and lipids for energy purposes. The objective of this study was to evaluate growth, metabolism and digestibility of nutrients with different proportions of amylose:amylopectin and thermal processing of starch in the diet of jundiá ( Rhamdia quelen ). Two completely randomized experiments were conducted, where jundiás were reared in water re-use system consisting of 12 units of 280L and 6 conical units of 200L (digestibility). In the first experiment three diets were tested for 60 days varying in proportions of amylose:amylopectin: P26:74 = 26% amylose and 74% amylopectin, P16:84 = 16% amylase and 84% amylopectin and P0:100 = 0% amylose and 100% amylopectin. The variation of amylose content of the diets did not affect growth, yield, body composition of fish or starch digestibility. For the biochemical variables, less quantity of amylose (P0:100) provided greater mobilization of triglycerides, decrease in the deposition of liver glycogen and increase in metabolism of amino acids and lactate in muscle, indicating gluconeogenesis. The glycemic response of fish was stable (linear, r^2 = 0.67) with more amylose (P26:74). Starch with more amylopectin presented quadractly effect P16:84 (r^2 = 0.76) and P0:100 (r^2 = 0.93). In the second experiment, in a 2X2 factorial arrangement, diets were evaluated with two proportions of amylose:amylopectin and two physic starch forms, raw and gelatinization starch. The fish (14.3±0.6 g) were fed twice a day (4% body weight/day). The proportion of amylose:amylopectin did not affect the growth of jundiá, however, the gelatinization of the starch decreased growth, a higher hepatosomatic and lipid index in body composition of fish. The digestibility of the dry matter and starch was higher with starch gelatinized in the diet. Greater amount of amylopectin and the effect of gelatinization increased serum triglyceride levels. In liver tissues, higher levels of amylose and the process of gelatinization caused greater deposition of glycogen and amino acids. In conclusion, the proportion of amylose:amylopectin is not i change the digestibility of starch and the growth of jundiá, but the increase in amylose provided lower lipid mobilization and stable glycemic levels. The gelatinization of the starch decreased growth and increased the starch digestibility and deposition of body lipids.
Key words: amylose, glycogen, amylopectin, Mochi, Starch structure
FIGURA 1 - Proteínas totais (A) e Triglicerídeos totais (B) no soro sanguíneo dos jundiás alimentados com diferentes proporções de amilose:amilopectina. ............... 37 FIGURA 2 - Atividade das enzimas amilase e maltase no intestino de juvenis de jundiás alimentados com diferentes proporções de amilose:amilopectina ................ 39 FIGURA 3 - Glicemia pós-prandial dos jundiás alimentados com diferentes proporções de amilose:amilopectina ......................................................................... 41
FIGURA 1 - Umidade (A) Lipídeo (B) corporal de juvenis de jundiá alimentados com duas proporções de amilose:amilopectina e formas físicas do amido ............... 63 FIGURA 2 - Deposição de gordura corporal (A) e de proteína corporal (B) em juvenis de jundiá alimentados com duas proporções de amilose:amilopectina e formas físicas do amido ............................................................................................ 64
FIGURA 1 - Atividade de amilase e maltase no intestino de jundiás alimentados com duas proporções de amilose:amilopectina e formas físicas do amido ............... 81
AC: amido cru IGC: índice de gordura celomática ACt: alimento consumido total Nd: nutriente na dieta AG: amido gelatinizado Nf: nutriente nas fezes ALBU: albumina NS: não significativo (P>0,05) BHT: butil hidróxi tolueno P0:100: Arroz com 0% amilose CAA: conversão alimentar aparente P16:84: Arroz com 16% de amilose CAD: consumo de alimento diário P26:74: Arroz com 26% de amilose CDa: coeficiente de digestibilidade aparente PBc: proteína bruta da dieta CIN: cinzas PBCi: proteína bruta corporal inicial COL: colesterol enzimático liquido PBCf: proteína bruta corporal final Cr 2 O 3 d: óxido de cromo na dieta Pi: peso inicial Cr 2 O 3 f: óxido de cromo nas fezes PF: peso final CRP: coeficiente de retenção protéica PROT: proteínas totais DAM: digestibilidade aparente do amido PTD: proteína total depositada DMS: digestibilidade aparente da matéria seca QI: quociente intestinal DPB: digestibilidade aparente da proteína bruta RC: rendimento de carcaça DPC: deposição de proteína corporal RF: rendimento de filé DGC: deposição de gordura corporal r^2 :coeficiente de determinação dpr: desvio padrão residual TCE: taxa de crescimento específico FC: fator de condição TEP: taxa de eficiência protéica GCi: gordura corporal inicial TRIGL: triglicérides enzimático líquido GCf: gordura corporal final GP: ganho em peso GTD: gordura total depositada HDL: colesterol HDL IDS: índice digestivo-somático
O Brasil possui ampla diversidade de espécies nativas com alto potencial para piscicultura intensiva. Uma espécie promissora para criação no Sul do País é o jundiá, a qual tem demonstrado rusticidade no manejo criatório (BALDISSEROTTO; RADÜNZ NETO, 2005) e bons índices de crescimento, inclusive nos meses mais frios (FRACALOSSI et al., 2002), aliados a boa qualidade de pescado (KUBOTA; EMANUELLI, 2004). Mas para que esta alternativa torne-se rentável, há de se considerar as diversas peculiaridades quanto aos respectivos hábitos alimentares, o que será determinante para elaboração de alimentos (rações) que garantam a maximização do desempenho produtivo. Espécies onívoras como o jundiá, por definição, têm capacidade de aproveitar tanto alimentos de origem animal quanto vegetal (BALDISSEROTTO, 2009). No entanto, tal aproveitamento será influenciado diretamente pela qualidade nutricional do ingrediente, tendo reflexos marcantes sobre o consumo, digestibilidade e desempenho zootécnico (STEFFENS, 1987; PEZZATO, 1997). Ingredientes de origem animal são importantes, pois têm alto valor protéico e bom balanço em aminoácidos. Já ingredientes de origem vegetal apresentam menor digestibilidade, deficiências em alguns aminoácidos e fatores antinutricionais, entretanto são alternativas de custo mais baixo (PEZZATO, 1995). As condições adequadas de cultivo refletem um bom manejo, principalmente o alimentar, que está diretamente ligado à qualidade da água. Para minimizar a eliminação de resíduos nitrogenados e melhorar a utilização da proteína alimentar, diminuindo custos, torna-se imprescindível considerar a relação entre proteína e energia da dieta (PEZZATO, 1997) já que a finalidade é a deposição protéica. O efeito poupador de proteína tem sido buscado pela adequação do nível energético das dietas (MEYER; FRACALOSSI, 2004) e pela utilização de ingredientes energéticos não protéicos, como lipídios (SALHI et al., 2004), carboidratos (KIM; KAUSHIK, 1992; SHIAU, 1997; VENOU et al., 2003) e suas combinações (MÉDALE et al., 1991; ALI; JAUCEY, 2004; MARTINO et al., 2005). Os lipídios são ingredientes ricos em energia e em ácidos graxos essenciais, entretanto a utilização varia conforme as espécies (DE SILVA; ANDERSON, 1995). Algumas têm bom crescimento com níveis elevados (cerca de 20%) como o pintado
2.1. Objetivo geral
Estudar a resposta biológica e qualidade de pescado do jundiá alimentado com diferentes estruturas moleculares (amilose:amilopectina) e duas formas físicas (cru e gelatinizado) do amido.
2.2. Objetivos específicos
Avaliar a influência da proporção amilose:amilopectina e da gelatinização do amido no desempenho zootécnico dos jundiás;
Medir a atividade das enzimas digestivas dos peixes;
Obter os parâmetros sangüíneos e metabólitos intermediários dos peixes alimentados com diferentes formas de amido e verificar o efeito da gelatinização do amido sobre essas variáveis;
Avaliar o efeito das formas de amido e da gelatinização destes, no rendimento de carcaça e de filé e composição química corporal.
3.1. Estrutura dos carboidratos
Carboidratos são compostos orgânicos formados por carbono, hidrogênio e oxigênio. São fracionados em três principais grupos: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Os monossacarídeos são açúcares simples, podem conter três (triose), quatro (tetrose), cinco (pentose) e seis carbonos (hexose). Pentoses e hexoses são mais abundantes entre os monossacarídeos. Dentro do grupo das hexoses estão a frutose, a galactose e a glicose. Os oligossacarídeos geralmente resultam da quebra parcial de polissacarídeos e contêm entre dois a dez monossacarídeos ligados quimicamente entre si. O último grupo é formado pelos polissacarídeos, que são açúcares complexos que contêm repetidas cadeias de monossacarídeos, como o amido. Este tem importante papel na alimentação de peixes (DE SILVA; ANDERSON, 1995; LOVELL, 1998; WEBSTER; LIM, 2002). O amido é um dos principais polissacarídeos digestíveis utilizados em rações para peixes (RAWLES; LOCHMANN, 2003), apresentando-se como dois tipos de cadeia, a amilose (cadeia linear de glicoses unidas por ligações α 1-4) e a amilopectina (cadeia ramificada de glicoses unidas por ligações α 1-4 e α 1-6). A organização da amilose e amilopectina nos grânulos de amido ainda não é bem elucidada (KAUKPETOON; WANG, 2007). A proporção amilose:amilopectina na presença de lipídios e interação com condições de processamento, tamanho do grânulo e existência de camada protéica de superfície (SVIHUS et al., 2005; KAUKPETOON; WANG, 2006; KAUKPETOON; WANG, 2007), parece se refletir na digestibilidade do amido (ZHOU; KAPLAN, 1997; SVIHUS et al., 2005). Durante o processamento, as alterações na estrutura do amido modificam as suas propriedades funcionais e fisiológicas. Com o aquecimento e umidade ocorre a ruptura das pontes de hidrogênio estabilizadoras da estrutura cristalina interna do grânulo, caracterizando a gelatinização. Essa modificação estrutural aumenta a susceptibilidade à degradação amilolítica do substrato (LOBO; LEMOS SILVA, 2003; SVIHUS et al., 2005), aumentando a digestibilidade dos carboidratos para os peixes
TRIPATHI, 1991). Um exemplo é o “ayu” ( Plecoglossus altivelis ), que apresentou melhor eficiência protéica e ganho em peso com 40% de amido na dieta, sem afetar a composição corporal (NAKAGAWA et al., 2004). No jundiá ( Rhamdia quelen ) foi observado um decréscimo da atividade enzimática da amilase e lipase com a diminuição de carboidrato e lipídios e aumento da proteína da dieta, o que ressalta o caráter indutivo das enzimas em resposta ao substrato (MELO, 2004). No entanto, os resultados de crescimento dessa espécie foram maiores com o aumento da proteína da dieta, ficando uma lacuna na questão tipo de carboidrato sobre a sua utilização e resposta ao crescimento. Dietas com carboidratos que são digeridos lentamente em geral resultam em glicemia mais estável e melhor crescimento (WILSON, 1994). Entretanto, a digestibilidade deve ser alta para maior aproveitamento e menor eliminação de resíduos. A digestibilidade está ligada à complexidade da molécula dos carboidratos, sendo que açúcares simples como glicose e sacarose, têm maior digestibilidade que dextrina e amido. Contudo, em termos práticos, esses açúcares não são utilizados de forma significativa na formulação de dietas, mas sim, carboidratos de estrutura complexa como o amido, presente nos produtos de origem vegetal (KAUSHIK, 2001). Diferentes formas moleculares de amido têm demonstrado efeito significativo na utilização do alimento e no crescimento em algumas espécies (HEMRE, 2002), o que decorre de sua variação natural de composição. A utilização de glicose, maltose e dextrina em níveis de 25% nas dietas para o “striped bass” ( Morone saxatilis ) e “sunshine bass” ( Morone chrysops ♀ × M. saxatilis ♂) não afetou o crescimento dessas espécies (RAWLES; GATLIN, 1998). Cereais como o milho e o trigo são ingredientes muito utilizados para elaboração de rações para peixes (VENOU et al., 2003; RAWLES; LOCHMANN, 2003). HEMRE; HANSEN (1998) sugerem que os amidos de trigo e de milho podem ser utilizados na alimentação de salmão do Atlântico ( Salmo salar ), com digestibilidade semelhante, porém, com velocidades de absorção diferentes. Com outra espécie, “sea bream” ( Sparus auratus ), o trigo foi melhor fonte de amido que o milho, proporcionando melhor peso final, eficiência alimentar e taxa de eficiência protéica, por ter uma absorção intestinal mais lenta (VENOU et al., 2003). O amido é o tipo de carboidrato mais digestível para animais monogástricos (LIMA et al., 2006). As estruturas amídicas (amilose e amilopectina) podem estar
associadas à velocidade de digestão e absorção. A amilopectina é hidrolisada mais rapidamente que a amilose durante a digestão em ratos (ZHOU; KAPLAN, 1997). Já em peixes, trabalho realizado com “sunshine bass” mostrou que maior quantidade de amilose na dieta promoveu melhor crescimento e eficiência alimentar, e menor deposição de gordura visceral que dietas onde a maior parte do amido era composto por amilopectina (RAWLES; LOCHMANN, 2003). Em juvenis de “European sea bass” ( Dicentrarchus labrax ) a variação nos teores de amilose e amilopectina das rações não afetou significativamente o crescimento (ENES et al., 2006). O mesmo resultado foi verificado para juvenis de “gilthead sea bream” ( Sparus aurata) (ENES et al., 2008).
3.3. Gelatinização dos alimentos O processamento dos alimentos através da gelatinização ou extrusão pode trazer benefícios para o cultivo de peixes, pela maior disponibilização dos nutrientes e menor eliminação de resíduos. No trabalho realizado por Mohapatra et al. (2003), foi demonstrado que graus de gelatinização da ração acima de 90% melhoraram o crescimento, proporcionando aumento da atividade enzimática da amilase e consequentemente maior digestibilidade dos carboidratos, salientando que a espécie utilizada ( Labeo rohita ) era herbívora. Com o “gilthead sea bream” a extrusão melhorou nutricionalmente o milho e o trigo, principalmente o milho, pois o trigo apresentou resultados idênticos na forma extrusada ou cru (VENOU et al., 2003). Nesse mesmo trabalho, a extrusão promoveu acúmulo de lipídeos corporais nos peixes. Contudo, o tratamento térmico do milho e do trigo através do cozimento (75-80 ºC) não influenciou no crescimento de juvenis de piava, mas modificou a composição corporal aumentando a deposição de lipídios (LAZZARI et al., 2007). Resultado semelhante foi obtido com “southern catfish” ( Silurus meridionalis ) em que a utilização de amido cru ou pré-cozido ou glicose não afetaram o desempenho (FU, 2005). Já em dietas para o “sea bass” com 25% de amido, a substituição total do amido cru pelo gelatinizado reduziu o crescimento e ingestão. No entanto, a substituição parcial (50%) ou total do amido cru pelo gelatinizado aumentou significativamente a eficiência alimentar, reduzindo a excreção de amônia, e também maximizou necessidades de proteína e energia digestível para produção.
