Uso de leveduras vivas e mananoligossacarídeos em dietas à base de grãos para bovinos: parâmetros ruminais

Use of live yeasts and mannanoligosaccharides in grain-based diets for cattle: ruminal parameters

ABSTRACT - The objective of this experiment was to study the effects of live yeasts and mannanoligosaccharides (MOS) supplementation on the ruminal parameters of cattle fed grain-based diets. Three Holstein steers with mean body weight of 497±3 kg and ruminal and duodenal cannulas were used, in a 3 x 3 Latin Square experimental design. The treatments studied were: control (without additive); 1.5 g of live yeasts/kg DM (Saccharomyces cerevisiae-NCYC 996-1010 CFU/g) and 1.5 g of MOS /kg DM. Ruminal concentration of isobutyrate increased (P≤0.05) by addition of the additives. Isovalerate increased (P≤0.05) with live yeasts and reduced (P≤0.05) with MOS. Live yeast and MOS increased (P≤0.05) ruminal pH and reduced (P≤0.05) ammonia concentrations from 16.4 to 14.4 and 13.4 mg/dL, respectively. The inclusion of live yeasts and MOS in the grain-based diets for cattle allowed to stabilize ruminal pH and reduced ammonia concentrations.

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Introdução

As leveduras vivas Saccharomyces Cerevisiae são aditivos probióticos amplamente explorados na nutrição de ruminantes, devido aos efeitos benéficos sobre a eficiência alimentar e o desempenho dos ruminantes. Por outro lado, os mananoligossacarídeos são aditivos prebióticos derivados da parede celular externa das leveduras Saccharomyces cerevisiae, e formados principalmente por β-glucanos, mananoproteínas, conhecidos como elementos capazes de ativar o sistema imunológico dos animais (Broadway et al., 2015).

Os principais benefícios em relação ao uso de aditivos probióticos e os prebióticos, destacam-se o potencial para modificar o metabolismo ruminal, inibir bactérias produtoras de lactato, favorecer a estabilidade do pH ruminal, melhorar o desempenho, e ativar o sistema imunológico dos animais (Broadway et al., 2015). Em virtude disso, tanto os probióticos como os prebióticos vêm sendo utilizados na alimentação de ruminantes visando evitar distúrbios digestivos, especialmente, aos relacionados com o alto consumo de energia em dietas à base de grãos em sistemas de confinamento de bovinos de corte (Vyas et al., 2014).

No entanto, os resultados encontrados ainda mostram inconsistências que precisam ser esclarecidas. Assim, objetivou-se avaliar os efeitos da suplementação com leveduras vivas Saccharomyces cerevisiae e os mananoligossacarídeos sobre os parâmetros ruminais de bovinos alimentados com dieta de alto grão.

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Revisão Bibliográfica

O uso de probióticos e prebióticos como suplementos alimentares para ruminantes não é um conceito novo. Os probióticos são aditivos alimentares constituídos de microrganismos vivos, que adicionados na alimentação dos animais em pequenas doses, causam efeitos benéficos na função ruminal, melhorando a digestão dos alimentos (Broadway et al., 2015). A espécie de leveduras mais comum utilizada na indústria alimentar é Saccharomyces cerevisiae. Os prebióticos são ingredientes alimentares, constituídos fundamentalmente por oligossacarídeos. Dentro deste grupo, destaca-se os mananoligossacarídeos (MOS), derivados da parede celular externa da levedura Saccharomyces cerevisiae (Klis et al., 2002).

Estudos in vitro mostraram que o modo de ação de Saccharomyces cerevisiae em ruminantes está relacionado à capacidade da levedura em captar oxigênio, favorecendo a anaerobiose ruminal (Newbold et al., 1995). Esta habilidade das leveduras permite estimular o crescimento de bactérias ruminais, como, M. elsdenii e S. ruminantium, principais bactérias utilizadoras do lactato (Pinloche et al., 2013), contribuindo para a redução desse ácido orgânico, favorecendo a regulação do pH ruminal. Bach et al. (2007) verificaram que a suplementação com leveduras vivas estabiliza o pH ruminal máximo de 0,5 unidades e mínimo de 0,3 unidades em vacas em lactação. Estes efeitos sugerem que as leveduras vivas Saccharomyces cerevisiae podem ser utilizadas na prevenção de distúrbios digestivos associados ao consumo de alimentos concentrados.

Chung et al. (2011) verificaram mudanças na proporção dos ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), com aumento de propionato e redução de butirato em vacas leiteiras. Estudos in vitro e in vivo comprovaram uma redução na produção de amônia (NH₃) na presença de leveduras vivas (Chaucheyras-Durand e Fonty, 2002).

O modo de ação dos MOS nos ruminantes, ainda não está totalmente elucidado. Li et al. (2007) observaram melhor eficiência na utilização dos nutrientes em ruminantes suplementados com MOS, decorrente da maior digestibilidade dos nutrientes da dieta. Resultados semelhantes foram encontrados por Li et al. (2011), que observaram maior fermentação ruminal e produção AGCC com a suplementação de níveis crescentes de oligossacarídeos (0,2 a 0,8%) na dieta basal de ovelhas. O aumento crescente na produção de propionato e a redução de NH₃ no líquido ruminal (Li et al., 2011) também foram observados em ruminantes suplementados com oligossacarídeos.

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Materiais e Métodos

Foram utilizados três bovinos machos castrados, da raça Holandesa, com peso corporal médio de 497+3 kg, providos de cânula ruminal e duodenal, distribuídos em delineamento experimental Quadrado latino 3x3, com duração de 21 dias cada período.

As dietas foram constituídas por 5% de bagaço de cana e 95% de ração concentrada, elaborada com grão de milho moído, ureia e mistura mineral. Os tratamentos estudados foram: Controle (sem aditivo); 1,5 g/kg MS leveduras vivas (Saccharomyces cerevisiae–NCYC 996–1010 UFC/g) e 1,5 g/kg MS de mananoligossacarídeos (MOS: 22% de mananos e 24% de β-glucanos). Antes do início do experimento, foi realizada a adaptação dos animais à dieta no sistema de escada (Step up) durante 15 dias.

A partir do 15º dia, foram coletadas, via cânula ruminal, amostras de líquido ruminal (100 mL), para determinar a concentração de amônia (NH₃) e ácidos graxos de cadeia curta. As coletas foram realizadas em diferentes horários (0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 e 21 h) após alimentação. A concentração de NH₃ foi determinada segundo Chaney e Marbach (1962). A determinação das concentrações dos AGCC foi realizada em Cromatógrafo Gasoso (SHIMADZU, modelo GC-2014) com injetor automático e detector de Ionização de Chama. No 15º e 17º dia de cada período experimental, foram coletados 50 mL de líquido ruminal via cânula ruminal, para determinar o pH de hora em hora por 24 h. Foi calculado o pH ruminal médio, mínimo, máximo, a duração do pH >5,8 e a área sob a curva, calculada como descrito por Vyas et al. (2014).

A análise estatística dos dados foi realizada utilizando-se o procedimento GLM do pacote estatístico SAS (Statistical Analysis System, versão 9.1). O modelo matemático utilizado para a análise foi: Yijk = µ+ Ai + Pj + Tk + eijk, onde, Yijk= variável dependente; µ = média geral dos tratamentos; Ai=efeito de animal; Pj= efeito de período; Tk= efeito de tratamento; eijk=erro. As médias entre os tratamentos foram comparadas pelo teste Tukey a α=0,05 de probabilidade.

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Resultados e Discussão

A suplementação com leveduras vivas Saccharomyces cerevisiae ou MOS não influenciou (P>0,05) a concentração total de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), nem as proporções molares de acetato, propionato, butirato e valerato (P>0,05; Tabela 1).

Estudos in vitro mostraram que as respostas para a produção ruminal de AGCC e proporções molares de AGCC com a suplementação de leveduras vivas, varia de acordo com a proporção de concentrado na dieta (Zelenak et al., 1994), indicando que resultados discrepantes nos resultados observados na literatura podem estar relacionadas às diferenças na composição química das dietas e possivelmente ao nível de consumo das mesmas.

Em relação à concentração de isobutirato no rúmen, os animais que receberam dietas com MOS apresentaram o maior valor, seguidos por aqueles que receberam leveduras vivas, e a mais baixa concentração foi observada para os animais alimentados com a dieta controle (P<0,05). Para o isovalerato, o maior valor foi observado em animais que receberam leveduras vivas, seguidos pelos animais controle, e o menor valor foi observado nos animais que receberam MOS (P<0,05). O isovalerato e o isobutirato são liberados durante a fermentação de aminoácidos, os quais quando em excesso, favorecem o acúmulo desses AGCC. Lascano e Heinrichs (2009) concluíram que a suplementação com leveduras vivas pode estimular o crescimento de bactérias amilolíticas, as quais utilizam preferencialmente os aminoácidos, devido a sua atividade proteolítica, resultando em maiores concentrações ruminais de isoácidos como o isovalerato e isobutirato.

O uso das leveduras vivas Saccharomyces cerevisiae e dos MOS na dieta dos animais resultou em pH médio maior, quando comparado ao tratamento controle (P<0,05; Tabela 2). Apesar de não ter encontrado diferença (P>0,05), a suplementação com leveduras vivas Saccharomyces cerevisiae e com MOS na dieta dos bovinos reduziram em 5 e 5,6 horas, respectivamente, a duração em que o pH ficou abaixo de 5,8, indicando que a suplementação com os aditivos estudados pode ajudar a estabilizar o pH ruminal em animais alimentados com dietas `base de grãos.

Animais que consumiram a dieta contendo MOS apresentaram menores concentrações médias de NH₃ no líquido do rúmen (P<0,05) que aqueles alimentados com a dieta controle, mas não diferiram (P>0,05) dos animais que receberam leveduras vivas (Tabela 4). O uso de leveduras vivas e de MOS em dietas de ruminantes, pode diminuir a concentração de NH₃ no rúmen e aumentar o fluxo de nitrogênio bacteriano para o intestino delgado (Chaucheyras-Durand e Fonty, 2002; Li et al., 2011), devido, possivelmente, ao maior crescimento microbiano e maior utilização da amônia ruminal.

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Conclusões

O uso de leveduras vivas Saccharomyces cerevisiae (1,5 g/kg MS; 10¹⁰ UFC/g) e de mananoligossacarídeos (1,5 g/kg MS) em dietas à base de grãos para bovinos estabilizou o pH ruminal e reduziu as concentrações de amônia.

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Gráficos e Tabelas

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Referências

Bach, A.; Iglesias, C.; Devant, M. 2007. Daily rumen pH pattern of loose-housed dairy cattle as affected by feeding pattern and live yeast supplementation. Animal Feed Science and Technology 136: 156–163.

Broadway, P.R.; Carroll, J.A.; Sánchez, N.C.B. 2015. Live Yeast and Yeast Cell Wall Supplements Enhance Immune Function and Performance in Food-Producing Livestock: A Review. Microorganisms 3: 417-427.

Chaucheyras-Durand, F. and Fonty, G., 2002. Influence of a probiotic yeast (Saccharomyces cerevisiae CNCM I-1077) on microbial colonization and fermentation in the rumen of newborn lambs. Microbial Ecology in Health and Disease 14: 30-36.

Chung, Y. H. Walker, N. D.; McGinn, S. M. Beauchemin, K. A. 2011. Differing effects of 2 active dried yeast (Saccharomyces cerevisiae) strains on ruminal acidosis and methane production in nonlactating dairy cows. Journal of Dairy Science 94: 2431-2439.

Chaney, A.L.; Marbach, E.P. 1962. Modified reagents for determination of urea and ammonia. Clinical Chemistry 8: 130-132.

Newbold, C. J.; Wallace, R. J.; Chen, X. B.; Mcintosh, F. M. 1995. Different strains of Saccharomyces cerevisiae differ in their effects on ruminal bacterial numbers in vitro and in sheep. Journal Animal Science 73: 1811–1818.

Klis, F. M.; Mol, P.; Hellingwerf, K.; Brul, S. 2002. Dynamics of cell wall structure in Saccharomyces cerevisiae. FEMS Microbiology Reviews 26: 239-256.

Lascano, G.J. and Heinrichs, A.J. 2009, Rumen fermentation pattern of dairy heifers fed restricted amounts of low, medium, and high concentrate diets without and with yeast culture. Livestock Science 124: 48-57.

Li, G.H.; Ling, B.M.; Qu, M.R.; You, J.M.; Song, X.Z. 2011. Effects of several oligosaccharides on ruminal fermentation in sheep: an in vitro experiment 1 College of Animal Science and Technology, Jiangxi Agriculture University, Nanchang, Jiangxi. Revue Médecine Vétérinarie 162: 192-197.

Li, G.H.; Liu, B.; Qu, M.R.; Zhang, X.F.; Liu, G.B.; Gao, M. Zhang, A.Z. 2007. Effects of soybean oligosaccharides infusion in different parts of the gastrointestinal tract on several immune indices in sheep. Chinese Journal Animal Science 19: 1-7.

Pinloche, E.; Mcewan, N.; Marden, J.; Bayourthe, C.; Auclair, E.; Newbold, C.J. 2013. The Effects of a Probiotic Yeast on the Bacterial Diversity and Population Structure in the Rumen of Cattle, PLoS ONE, 8: e67824.

Vyas, D.; Uwizeye, A.; Mohammed, R.; Yang, W. Z.; Walker, N. D.; Beauchemin, K. A. 2014. The effects of active dried and killed dried yeast on sub-acute ruminal acidosis, ruminal fermentation, and nutrient digestibility in beef heifers. Journal animal science 92:724-732.

Zelenak, I.; Jal Elenak, V.; Jalč, I.; Kmet, V.; Siroka, P. 1994. Influence of diet and yeast supplement on in vitro characteristic. Animal Feed Science and Technology 49: 211-221.

SAS Institute. 2009. SAS Proprietary Software, Release 9.2. SAS Inst. Inc., Cary, NC.