Atividade enzimática (celulase e hemicelulase) no rúmen de vacas alimentadas com inclusão de Levedura Saccharomyces cerevisiae (LBCM-45) na dieta

Enzymatic activity (cellulase and hemicellulase) in the rumen of cows fed diets with Saccharomyces cerevisiae yeast (LBCM-45).

ABSTRACT - In the present study the enzymatic activity (Cellulase and Hemicellulase) in the ruminal fluid containing Saccharomyces cerevisiae live yeasts (LBCM-45) in the diet was evaluated. Four non-lactating, Girolando cows, rumen cannulated, were individually housed, and submitted to treatments containing 0, 8, 17 and 26g live yeast / day, in a 4x4 Latin square arrangement. For the quantification of the enzymatic activity in ruminal fluid samples were taken three hours after the morning feeding of the animals on the 17th day of each experimental period. Samples containing 100 ml of ruminal fluid were frozen at -20 ° C for further analysis. At the time of the analysis, the samples were thawed at a temperature of 39 ° C, sonicated at 5 cycles per 30 ", centrifuged at 20,000 x g at 4 ° C for 30 minutes, and the assay was performed for the determination of reducing sugars. Subsequently, the concentration of soluble protein in each of the diets was determined. Significantly linear increase (p <0.01) was observed for the cellulase concentration in rumen fluid in diets containing increasing amounts of LBCM-45 yeast. Unlike Hemicellulase, which did not differ (p> 0.01) with the inclusion of yeasts. It is concluded that increasing amounts of yeasts improve the enzymatic activity mainly of Cellulase in diets containing Saccharomyces cerevisiae (LBCM-45).

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Introdução

Em extensas regiões brasileiras a falta de forragem em quantidade e qualidade adequada, ainda é um problema afeito à alimentação dos rebanhos enfrentado por produtores. Nestas condições, elas apresentam qualidades nutricionais inferiores, alto teor de fibra, baixo teor de proteína, e atuam negativamente sobre o consumo de nutrientes, digestibilidade e taxa de passagem da digesta.

O uso de aditivos microbianos Leveduras Saccharomyces cerevisiae na contribuem para melhorar a disponibilidade de nutrientes, ingestão de matéria seca e a atividade microbiana do rúmen. A utilização de leveduras vivas, modificam favoravelmente o processo de fermentação ruminal, aumentando a digestibilidade das frações fibrosas das forragens (Robinson,2010; Guedes et al., 2008). Este aspecto é de grande importância quando se considera a necessidade de aumento na digestibilidade da fibra dos volumosos tropicais.

As leveduras possibilitam um aumento da degradação de carboidratos estruturais das plantas, através da ação dos microrganismos e a ação das leveduras na digestão de fibras está principalmente relacionada com a degradação da celulose e da hemicelulose (Chaucheyras-Durand et al., 2008).

Este trabalho tem por objetivo avaliar a atividade enzimática (Celulase e Hemicelulase) no fluido ruminal de vacas ingerindo dietas contendo Leveduras vivas SaccharomycescerevisiaeLBCM-45, isoladas na região do semiárido brasileiro, no Estado de Minas Gerais.

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Revisão Bibliográfica

O ecossistema ruminal tem um papel determinante na resposta produtiva dos ruminantes às suas dietas. Ele consiste de uma grande diversidade de bactérias predominante anaeróbicas, protozoários ciliados, fungos anaeróbios e archaea metanogênicas, que são responsáveis pela degradação e fermentação de 70 a 75% dos componentes dietéticos (Chaucheyras-Durand e Durand, 2010).

A celulose e hemicelulose constituem 15-70% da maioria das dietas para ruminantes e esses microrganismos produzem enzimas capazes de degradar a celulose das plantas, fornecendo energia ao seu hospedeiro em uma relação de simbiose (Arcuri et al., 2006).

As bactérias celulolíticas produzem celulases e hemicelulase extracelulares e outras enzimas, que degradam celulose e hemicelulose liberando como produto final, principalmente, celobiose, glicose, xilose, xilobiose e arabinose (kozloski, 2009).

Tem sido sugerido que Leveduras vivas, principalmente as Saccharomyces cerevisiae, favorecem o aumento no número total de bactérias ruminais e de populações celulolíticas, e que este seria um dos mecanismos capazes de induzir ganhos na digestão da fibra (Wallace e Newbold, 2007).

Um dos principais fatores que poderiam explicar o efeito benéfico de leveduras vivas em aumentar a população de bactérias degradadoras de fibra é a capacidade das células de levedura para retirar o oxigênio do ambiente ruminal.

Segundo Newbold et al. (1996) as leveduras vivas no ambiente ruminal realizam atividade respiratória e consomem o oxigênio, e isso favorece o crescimento da maioria das bactérias que atuam na degradação de carboidratos estruturais, no caso as celulolíticas.

O aumento no número de bactérias no rúmen é de grande importância quando se considera a necessidade de aumento na digestibilidade da fibra dos volumosos tropicais. A modulação da atividade enzimática pela adição das leveduras pode contribuir para melhorar a utilização dos carboidratos fibrosos pela microbiota ruminal. Em estudos Bitencourt et al., (2011) observaram que a digestibilidade aparente da fibra, tendeu a ser maior nas dietas com levedura.

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Materiais e Métodos

O trabalho foi conduzido no Estábulo Experimental do Laboratório de Nutrição Animal (UESB), Campus de Vitória da Conquista-Bahia.

O inoculo de levedura (LBCM-45) contendo 1,8x10¹¹ UFC/mL, foi incubado no meio de cultura composto por melaço de cana-de-açúcar pasteurizado, acrescido de ureia e sulfato de amônio, por um período de 24 horas. Após este período, a levedura fresca foi misturada à dieta das vacas.

Foram utilizadas 4 vacas Girolando multíparas, não lactantes, canuladas no rúmen, com aproximadamente 559 kg de peso vivo. Utilizou-se a proporção concentrado: volumoso de 20:80 com base na matéria seca. O concentrado utilizado foi milho moído, farelo de soja e levedura viva. Como volumosos, utilizou-se palma forrageira e capim elefante.

Os tratamentos foram compostos por diferentes níveis de levedura correspondendo ás quantidades de zero, 8, 17 e 26 g/levedura/vaca/dia. O delineamento foi o quadrado latino 4 × 4, com duração de 88 dias, divididos em 4 períodos experimentais com 22 dias, 16 dias de adaptação à dieta e 6 dias de coletas de amostras.

As amostras para a quantificação da atividade enzimática no fluido ruminal foram realizados no horário de três horas após a alimentação matinal dos animais, no17º dia de cada período experimental. As amostras consistiram de 100 mL de líquido ruminal.

A avaliação da ação da enzima hemicelulase no fluido ruminal foi realizada seguindo a metodologia descrita por Bailey et al. (1992). Utilizou-se como referência a xilose e como substrato a Xilana a 0,25%. A enzima celulase teve sua atividade enzimática seguindo a metodologia de Wood e Bhat (1988), tomando como referência glicose e o substrato a Carboximetilcelulose a 1%. O açúcar redutor liberado foi quantificado a 540 ηm pelo método de DNS (Miller, 1959).

                Posteriormente foi determinada a concentração de proteína solúvel em cada uma das dietas pelo método de Bradfort (1976). Os resultados foram submetidos à análise de variância e analisados pelo programa SAS (2002).

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Resultados e Discussão

Ao contrário da Hemicelulase, que não diferiu (p>0,01) com a inclusão da levedura, houve aumento linear de forma significativa (p<0,01) para a concentração de Celulase no fluido ruminal nas dietas contendo quantidades crescentes de Levedura LBCM-45.

Na Tabela 1 encontram-se apresentados os resultados médios para a quantificação das enzimas Celulase e Hemicelulase no fluido ruminal.

Tabela 1: Valores médios da atividade enzimática da Celulase e Hemicelulase em dietas contendo quantidades crescentes de leveduras LBCM 45.

Variável1	Tratamentos2				Efeitos3
	T1	T2	T3	T4	L	Q
Hemicelulase	13,2	11,8	13,5	13,6	0,387	0,289
Celulase4	19	19,9	21,6	22,7	0,026	0,296

 ¹As unidades de atividade foram expressas como equivalentes mmol/gramas/proteína/minutos de produto da enzima;²T1; T2; T3 e T4 = zero, 8, 17 e 26 gramas de levedura/vaca/dia, respectivamente;³Efeito linear e quadrático, ⁴ Y=0,0335x + 19,12.

 A provável explicação para o aumento da Celulase, seria o aumento da população de bactérias degradadoras de fibra bactérias no rúmen, provavelmente devido à atividade da cultura de levedura Saccharomyces cerevisiae que protegem as bactérias anaeróbicas contra a toxicidade causados pelo oxigênio e, consequentemente, proporciona uma melhor fermentação ruminal.

Este aumento da população seria a remoção das barreiras estruturais da parede celular pela ação das enzimas fibrolíticas (xilanases e celulases), o que tornaria mais fácil a colonização da fibra pelas bactérias ruminais. 

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Conclusões

A suplementação com levedura viva Saccharomyces cerevisiae (LBCM-45) aumenta a atividade enzimática principalmente da Celulase nas dietas.

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Referências

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