Forrageiras: Principais Fatores de Antiqualidade.

A pecuária brasileira baseada em pastagens é uma das atividades econômicas mais importantes do Brasil, portanto são necessárias a manutenção e a ampliação de programas de melhoramento genético de forrageiras. Além de se observar o desempenho agronômico do vegetal, é importante a determinação do seu valor nutritivo. Essa última característica é comumente determinada por análises bromatológicas, mas, no entanto, existem fatores que limitam a ingestão e a digestão das forragens que não são determinadas pelas análises convencionais, os quais são denominados de antiqualidade ou antinutricionais, os quais prejudicam até mesmo a aceitabilidade da forragem pelos animais. Os fatores de antiqualidade são de natureza química ou estrutural, podendo ser determinados em análises anatômicas e histoquímicas com facilidade. Os principais fatores químicos limitantes das forragens são os alcalóides, compostos fenólicos e substâncias terpênicas, enquanto que os estruturais são a arquitetura tissular, as células lignificadas e a sílica. O conhecimento dos fatores de antiqualidade otimiza os programas de melhoramento genético, inferindo o valor nutritivo e opotencial forrageiro.

Termos para indexação: fatores antinutricionais, indigestibilidade, valor nutritivo. 

Estima-se a área cultivada com pastagens em 45 a 50 milhões de hectares,somente na região dos Cerrados, sendo 55% desta área com Brachiariadecumbens e 20% com B. brizantha (Macedo, 1995). Entre as várias opções demelhoramento dessa região, como fonte de forragens para os animais, pode-secitar o uso de leguminosas, quer sejam consorciadas, ou como culturas puras, aserem utilizadas em épocas críticas do ano (Andrade, 1981).A introdução de leguminosas em pastagens tem sido sugerida como alternativapara suprir ou minimizar a deficiência de N desses ecossistemas, aumentando acapacidade de suporte e longevidade, assim como a produtividade (Almeida etal., 2003a). Porém, o manejo de pastos consorciados é dificultado pelascaracterísticas morfofisiológicas distintas de cada espécie (Almeida et al.,2003b). A qualidade de uma forrageira é geralmente determinada por meio de análisesquímicas de seus caules e de suas folhas, as quais identificam grupos químicosque podem interferir na digestibilidade do vegetal no rúmen do animal. Algunsdesdes grupos são também denominados de metabólitos secundários, sendopossível destacar, dentre estes, os terpenóides, fenóis e compostosnitrogenados, por exemplo, os alcalóides (Taiz & Zeiger, 2004). Em geral, alignina, formada por precursores fenólicos, é que, ao se ligar quimicamente comos carboidratos da parede celular, se constitui no principal obstáculo à digestãoda fibra (Jung et al., 1997). Ocorre que, mesmo que algumas análises químicasindiquem boa digestibilidade da forragem, principalmente se considerar apenas o teor de lignina, ela pode não ter boa aceitação pelo gado, por apresentar estruturase barreiras físicas que prejudicam sua degradação.De acordo com Herrero et al. (2001), a força física necessária para a ingestão deforragens tem muita relação com o ganho de peso dos animais, pois plantas combaixa resistência à cisão permitem que o consumo voluntário seja atingido.Deve-se ter em mente que o consumo voluntário é determinado pela produção enão o contrário, ou seja, o animal ingere até satisfazer suas necessidadesenergéticas. Conforme Herrero et al. (2001), a força física relaciona-se com acomposição química e estrutural da planta. Hughes et al. (2000) afirmam que énecessário investigar a resistência física do material em conjunto com o desempenhoagronômico e com análises químicas. De fato, a interação dessas variáveis é que permitirá efetivos avanços de sua utilização na predição do potencialprodutivo das forrageiras.O valor nutritivo da forragem é definido pela sua degradabilidade ruminal,digestibilidade e composição química (Possenti & Valarini, 2004). É importanteo conhecimento do real valor nutritivo da forragem ingerida, em condições depastejo, o que expressa a seletividade dos animais, para maximizar a utilizaçãodo pasto como fonte de energia (Clipes et al., 2004). Esse valor nutricional podeser prejudicado pela presença de algumas estruturas e compostos químicospresentes nas forragens.As estruturas e compostos químicos que prejudicam a palatabilidade, a degradaçãoe a digestibilidade das forragens são denominados de fatores deantiqualidade. De acordo com Matches et al. (1973), tais fatores podem sercompostos secundários ou alelopáticos, que protegem as plantas de ataques depatógenos e herbívoros, além de inibir a atividade fisiológica do animal ruminante.Esses autores citam ainda a importância da constituição estrutural da plantapara a qualidade das forragens. Para determinar o valor nutricional das forragens é importante o desenvolvimentode estudos multidisciplinares, que incluam desde ensaios de campo até análisesquímicas. O estudo anatômico de lâminas foliares de gramíneas forrageiras temauxiliado na compreensão das diferenças qualitativas entre essas plantas, quealgumas vezes não são detectáveis em análises químicas (Lempp et al., 2002),sendo possível classificar os tipos de fatores de antiqualidade por meio daanatomia e da histoquímica vegetal.Os estudos realizados em microscopia de luz e eletrônica estabelecem diferençasno potencial de digestão dos diferentes tecidos, possibilitando a associação entrea proporção de tecidos e o valor nutritivo (Paciullo, 2002). Segundo Brito &Rodella (2001), as características anatômicas da planta podem fornecer umasérie de indicações antecipadas sobre o seu potencial de digestibilidade e seremutilizadas como uma primeira aproximação para a caracterização da qualidade dasforragens.Neste trabalho tem-se como principal objetivo descrever os principais fatores deantiqualidade, estruturais e químicos, relacionando-os com a ingestão,degradabilidade e digestibilidade das forragens. 

O termo alcalóides é utilizado para designar compostos nitrogenados queapresentam nitrogênio ligado a anéis heterocíclicos, tendo a maioria dessescompostos origem em aminoácidos alifáticos, por exemplo, a ornitina e a lisina,assim como em acetogeninas, terpenóides e esteróides (Barnes & Gustine,1973).De acordo com Van Soest (1994), os alcalóides causam toxicidade para o gadoquando presentes em forrageiras, podendo-se destacar o caso de indolalquiliminaem Phalaris spp., o grupo perlolina em Festuca spp. e mimosina em Leucaena.Além de causar toxicidade para os herbívoros e reduzir a palatabilidade, a açãodesses alcalóides também pode prejudicar a ingestão e a digestibilidade dasforragens, pois esses compostos têm ação antimicrobiana, afetando a atividadedos microorganismos do rúmen dos animais. Taiz & Zeiger (2004) afirmam que na célula os alcalóides agem de modo muitovariável, mas que interferem principalmente nos componentes do sistemanervoso, além de ter ação em transmissores químicos, transportadores demembrana, sintetizadores protéicos e complexos enzimáticos. Ainda de acordocom aqueles autores, alguns alcalóides específicos, como a lecitina, ligam-se aoscarboidratos, formando complexos com as células epiteliais do trato digestivodos herbívoros, interferindo na absorção de nutrientes. Além desses problemasde ordem celular, os animais com intoxicação por alcalóides tendem a apresentarfalhas na coordenação motora, desordem no sistema nervoso central, fibroseventricular, redução na produção de leite e até mesmo vir a óbito (Marten,1973). Existem alcalóides que têm relação com deformações fetais eabortamento, sendo denominados de alcalóides teratogênicos (Barnes & Gustine,1973).Para otimizar o desempenho de rebanhos é ideal que seja investigada a presençadesses compostos nas cultivares de forrageiras disponíveis. Tais compostospodem ser identificados por meio de análises laboratoriais histoquímicas emsecções anatômicas (Fig. 1). Após a detecção desses compostos é necessária ainvestigação química para determinar os tipos de alcalóides presentes, utilizandoa metodologia de Van Soest (1994). 

Foto: Vanessa de Fátima Jerba.

Fig. 1. Alcalóides (setas) identificados, por meio do teste histoquímico com Reagentede Wagner, em xilema e esclerênquima de folhas de Brachiaria (A) e Panicum (B), eem caule de Stylosanthes capitata (C).

 

Os fenóis, como também são designados os compostos fenólicos, compreendemos compostos químicos com grupo fenol agrupado a uma hidroxila funcional,servindo como defesa química contra patógenos e herbívoros (Taiz & Zeiger,2004). São de modo geral derivados da fenilalanina, por exemplo, osfenilpropanóides (Barnes & Gustine, 1973). De acordo com Barry et al. (2001),os compostos fenólicos são os principais compostos secundários encontrados nas plantas e podem ser classificados como monômeros, lignina, taninoscondensados e hidrolisáveis, além dos flavonóides.Existe grande variação química entre os compostos fenólicos, porém os maisimportantes para estudos de fatores de antiqualidade são a lignina e o tanino(Taiz & Zeiger, 2004). A lignina tem função duplicada contra herbivoria, poisage quimicamente como bloqueio enzimático e fisicamente, proporciona rigidez àparede celular. É uma macromolécula formada por polímeros ramificados defenilpropanóides, que tem origem no coniferil, comaril ou no álcool sinapil, quesão sintetizados via fenilalanina (Taiz & Zeiger, 2004). Conforme Van Soest(1994), a lignina é o fator isolado mais limitante da digestibilidade de umaforragem. A indegradabilidade da fração fibrosa da forragem expressa como oresíduo em fibra detergente neutro, chega a ser estimada pela relação de menos2,4 unidades percentuais de degradabilidade para cada unidade de ligninadeterminada pelo método de digestão com ácido sulfúrico (Fox et al., 2000).Segundo Van Soest (1994) e Taiz & Zeiger (2004), os taninos podem sercondensados e hidrolisáveis. Ainda para esses autores, os taninos condensadossão polimerizações de unidades de flavonóides, constituindo o lenho dosvegetais, enquanto que os taninos hidrolisáveis são polímeros heterogêneos decompostos fenólicos e açúcares.A presença de taninos nas forrageiras não as torna tóxicas para o rebanho,porém pode prejudicar sua aceitabilidade pelos animais em função da concentração.Esses compostos formam facilmente pontes de hidrogênio com proteínassalivares (Taiz & Zeiger, 2004), prejudicando o paladar do animal. Taninos sãograndes moléculas com vários grupamentos de hidroxila dos fenólicos, capazesde formar ligações cruzadas com proteínas, tanto as presentes na saliva, jácomentadas, como da própria proteína dietética. Essa associação entre o tanino ea proteína diminui a degradabilidade ruminal, podendo torná-la indisponível (VanSoest, 1994). Além da precipitação de proteínas, os taninos inibem a ação dascelulases ruminais e hidrolisam enzimas digestivas e podem interferir tambémcom o próprio trato digestivo, como por exemplo causando irritação da mucosa(Van Soest, 1994). Os taninos podem ainda apresentar funções benéficas à nutrição animal, pois deacordo com Barry et al. (2001) baixas concentrações de taninos em Loluscarniculatus aumentam a absorção de proteínas. Entretanto é difícil estabelecer a concentração de tanino ideal para otimizar a nutrição animal, pois a concentraçãodesses metabólitos varia de acordo com as condições climáticas, principalmentea temperatura e fertilidade do solo (Lascano et al., 2001).Os fenóis estão presentes, geralmente, em células parenquimáticas, as quais sãodenominadas de idioblastos taniníferos. Carneiro & Rodella (2003) observaram apresença de idioblastos taniníferos no caule de Adesmia latifolia, enquanto que,em Trifolium repens, essas células se mostraram ausentes, confirmando-se, pormeio da presença dos idioblastos, o menor valor nutritivo de A. latifolia emrelação a T. repens.A presença de compostos fenólicos nos vegetais pode ser investigada por meiode análises laboratoriais histoquímicas em secções anatômicas (Fig. 2). Após adetecção, a determinação das classes fenólicas é realizada por análises químicas(Van Soest, 1994).

Foto: Vanessa de Fátima Jerba.

Fig. 2. Teste histoquímico com cloreto férrico a 10% em caules de Stylosanthesguianensis (A), identificando idioblastos taniníferos (seta) e com dicromato depotássio a 10% em folhas de Brachiaria brizantha (B), mostrando fenóis na parede ecélulas xilemáticas e esclerenquimáticas (setas).

 

A cutina é uma macromolécula lipídica, formada por longa cadeia de ácidosgraxos, que está presente na composição da cutícula da planta em conjunto comceras, formando uma barreira hidrofóbica (Taiz & Zeiger, 2004). A cutina é umcomposto indigesto e a cutícula é uma barreira física aos organismos do rúmen,prejudicando a digestão dos tecidos (Van Soest, 1994). Segundo Taiz & Zeiger(2004), as ceras epicuticulares não são macromoléculas, mas sim, polímeros lipídicos, sintetizados na epiderme e exteriorizados através de poros até sesolidificarem na superfície do vegetal (Fig. 3). Ainda de acordo com essesautores, a suberina é um composto pouco estudado, formado por lipídios e estápresente na periderme de plantas arbóreas, em áreas de abscisão foliar e injúriasprovocadas por patógenos e herbívoros. 

Fig. 3. Análise micromorfológica ao microscópio eletrônico de varredura em superfíciefoliar, mostrando diferentes arranjos de polímeros das ceras epicuticulares(setas).Fonte: Taiz & Zeiger, 2004.

As características da cutícula, químicas e estruturais, podem ser observadas pormeio de análises químicas e histoquímicas, assim como em secções anatômicas,respectivamente, como podem ser observadas na Fig. 4.

Fig. 4. Corte anatômico de folha de Brachiaria brizantha, com destaque para acutícula (seta).

 

O grupo dos terpenóides é um dos principais fatores de antiqualidade dasforrageiras. Esses compostos são formados pela condensação de três unidadesde acetato, formando o ácido mevalônico e convertendo-se em um composto decinco carbonos, sendo essa unidade denominada de isopreno (Barnes & Gustine,1973). Van Soest (1994) afirma que os terpenóides, na sua maioria, sãovoláteis e componentes de óleos essenciais, incluindo-se nessa classe assaponinas e os esteróides.De acordo com Taiz & Zeiger (2004), os terpenóides, ou terpenos, são classificadosconforme o número de isoprenos, tendo cada classe suas peculiaridades.Ainda segundo esses autores, os monoterpenos, por exemplo, o piretróide, sãotóxicos para insetos; os mono e sesquiterpenos estão presentes em óleosessenciais de tricomas caulinares e foliares, podendo ser tóxicos para mamíferos herbívoros; os diterpenos, como o forbol, são encontrados em leguminosas eeufórbias arbóreas e causam irritação cutânea e nos órgãos digestivos dosherbívoros; os triterpenos são tóxicos para vertebrados herbívoros e incluem aclasse dos cardenolídeos e das saponinas, e os cardenolídeos agem no músculocardíaco e as saponinas têm poder adstringente.As saponinas, ou lactonas sesquiterpênicas (Taiz & Zeiger, 2004), causamhemólise em hemácias nos mamíferos herbívoros, além de inibir o crescimento ea atividade dos microorganismos do rúmen. Hanson et al. (1973) afirmam quealgumas saponinas são triterpenos e causam aborto e morte fetal em ruminantese monogástricos.Os esteróides são considerados terpenóides originados do lanosterol, que éformado a partir da ciclização do escaleno (Barnes & Gustine, 1973).Os terpenóides podem ser evidenciados nas plantas por meio de análiseshistoquímicas (Fig. 5) e determinação química (Van Soest, 1994).

 

A parede celular é uma matriz extracelular formada por polissacarídeos, polifenóise proteínas, variando sua constituição e estrutura de um tecido para o outro emesmo de espécie para espécie. De acordo com Raven et al. (2001), a celuloseé o principal polissacarídeo da parede celular, sendo esse componente organizadoem microfibrilas que, associadas, formam uma rede de macrofibrilas. Aindasegundo esses autores, os espaços que não são ocupados pela celulose sãopreenchidos por uma matriz de matéria não-celulósica, como os polissacarídeoshemicelulose e pectinas, além de polifenóis, como a lignina, substâncias graxas,por exemplo, a cutina e a suberina, além de minerais, como o cálcio e silício. É comum também a presença de terpenóides e alcalóides na parede celular.A função da parede celular, durante muito tempo, foi considerada apenasestática, ou seja, proporcionar rigidez e determinar o formato da célula. Porém,com o advento de técnicas modernas de microscopia eletrônica, observou-se quena parede celular ocorrem atividades metabólicas importantes para a planta,como sinalização de condições de estresse e reações enzimáticas (Mauseth,1988).

Fig. 5. Teste histoquímico para detecção de terpenóides (setas), através da reaçãodestes compostos com 2,4 dinitrofenilhidrazina, em B. brizantha (A), P. maximum (B)e Stylosanthes guianensis (C).

A parede celular é formada por camadas (Fig. 6), sendo a mais externa a lamelamediana; subseqüente a esta, ocorre a parede primária e mais internamente, aparede secundária, que está presente em alguns tecidos, principalmente noxilema e no esclerênquima (Raven et al., 2001). Wilson (1993) relatou apresença de uma camada membranosa extremamente delgada, localizada internamenteà parede secundária (lado do lúmen).

Fig. 6. Desenho esquemático da estrutura da parede da célula vegetal.Fonte: Raven et al., 2001.

Segundo Rodrigues & Gobbi (2004), o desenvolvimento de uma parede primáriarígida ao redor do protoplasto, além da lignificação e conseqüente aumento naespessura da parede secundária, constituiu um importante passo para evoluçãoda vida vegetal no ambiente terrestre. Esses autores afirmam que a resistência àredução das partículas durante a degradação ruminal tende a diminuir com adiminuição da espessura da parede celular, mesmo de tecidos recalcitrantes,como o esclerênquima e xilema. Isto evidencia a natureza fatorial da resistência àcisão das paredes celulares, envolvendo espessura de paredes, composiçãoquímica e arranjo estrutural de seus componentes.A espessura da parede celular dificulta a digestão do vegetal por reduzir aacessibilidade do material aos microorganismos ruminais, sendo observado que adigestibilidade da parede celular pode variar de 0% a 100% de acordo com suadeposição (Rodrigues & Gobbi, 2004). Conforme Wilson (1997), a estrutura e aespessura da parede explicam a baixa degradabilidade de alguns materiais quenão apresentam componentes químicos indigeríveis. A baixa digestão de algunstecidos advém, principalmente, do arranjo adensado de suas células, elevadaespessura das paredes celulares e da presença de lignina (Paciullo, 2002).Para Jung & Deetz (1993), dentre os componentes químicos associados àparede celular, a lignina é aquela que limita a digestão dos polissacarídeos daparede celular no rúmen. Ainda segundo esses autores, a lignificação prejudica a digestão dos polissacarídeos, principalmente por serem tóxicos aosmicroorganismos do rúmen, além do impedimento físico causado pela ligaçãolignina-polissacarídeo e limitação da ação de enzimas hidrolíticas, causada pelanatureza hidrofóbica dos polímeros de lignina.O principal mecanismo de inibição da lignina é como barreira mecânica aosmicroorganismos ruminais e as hidrolases secretadas por estes (Van Soest,1994). Para esse autor, a toxicidade direta de compostos fenólicos é o efeitohidrofóbico da lignina, que reduziria a água em espaços adjacentes aossubstratos, os quais seriam fatores secundários. A toxicidade potencial doscompostos fenólicos é um caso comprovado, mas para que seja efetiva emanimais, são necessárias concentrações bem maiores do que aquelas quenormalmente ocorrem no rúmen (Fukushima, R.S., comunicação pessoal1).A composição da parede celular pode ser investigada por meio de testeshistoquímicos (Fig. 7) e determinação química, assim como sua estrutura podeser estudada por meio da microscopia eletrônica de varredura e de transmissão,além de preparações anatômicas ao microscópio de luz.

A maior ou menor taxa de degradação da parede celular pelos microorganismosruminais é determinada, em grande parte, pela capacidade da biota e suasenzimas extracelulares transporem barreiras anatômicas e estruturais das forragens(Brito & Rodella, 2001). Há a necessidade de se estabelecer um banco deinformações a respeito da anatomia de diferentes gramíneas forrageiras, permitindoavanços no conhecimento das relações entre os fatores anatômicos e aqualidade das forragens (Paciullo, 2002).A possibilidade de se associarem as características anatômicas à qualidadenutricional das plantas está relacionada com o fato de que os tecidos distintosapresentam taxa e extensão de digestão diferenciadas (Akin & Burdick, 1975).Essa diferença na digestão das forragens foi observada em fragmentos foliares de Panicum maximum cv. Aruana e Vencedor, sendo observado maior desaparecimentode tecidos na cultivar Aruana, por causa da presença menos intensa deesclerênquima (Lempp & Ezequiel, 1999).

Foto: Vanessa de Fátima Jerba.

Fig. 7. Paredes celulares com terpenóides e alcalóides em Stylosanthes capitata (A) eS. guianensis (B), respectivamente (seta). Paredes celulares com lignina noesclerênquima e no xilema de folha da gramínea forrageira Brachiaria brizantha (C).

De acordo com Rodrigues & Gobbi (2004), a digestibilidade de lâmina foliar,bainha, pecíolo e caule, está associada à proporção relativa dos diferentestecidos em cada órgão. Ainda segundo esses autores, as principais característicasque interferem negativamente na qualidade nutritiva das forrageiras estãorelacionadas com a proporção de tecido vascular e esclerênquima.Além dos tecidos lignificados, como o xilema e o esclerênquima, a epidermepode apresentar características que prejudiquem a digestibilidade. A sinuosidadeda parede lateral (Fig. 8) e a cutícula espessa das células epidérmicas degramíneas, por exemplo, são fatores que diminuem a digestibilidade do material(Wilson, 1997). Cultivares de P. maximum, com células de parede celular poucosinuosas e menor presença de sílica, apresentam maior digestibilidade, por causa da maior facilidade de desprendimento das células epidérmicas (Lempp et al.,1998). Em gramíneas, a presença de cutícula mais delgada e de célulasepidérmicas menos lignificadas poderia facilitar a fragmentação do órgão durantea ingestão do vegetal e a mastigação (Rodrigues & Gobbi, 2004).

Foto: Vanessa de Fátima Jerba.

Fig. 8. Sinuosidades (setas) na parede celular de Brachiaria brizantha e Panicummaximum.

Nas leguminosas, a epiderme está aderida ao mesofilo de forma débil, bem comonas gramíneas C3, o que facilita a ruptura pela mastigação e, conseqüentemente,o acesso dos microorganismos. As C4, por sua vez, têm a epiderme firmementefixada aos vasos vasculares, com uma resistência muito maior. Nelas, a epidermeestá ligada aos feixes vasculares por uma estrutura que é chamada de estruturagirder. Ela pode ser do tipo "I", que une as duas faces da epiderme da folha oudo tipo "T" em que apenas um lado da epiderme tem essa ligação. Essa estruturaevita, ou pelo menos dificulta, a remoção da epiderme pela digestão ou forçafísica leve e reduz o acesso dos microorganismos ruminais ao mesofilo e aoparênquima.A presença da estrutura girder nas gramíneas (Fig. 9), seja em "I" ou "T",prejudica a ingestão e sua subseqüente digestão no rúmen, por meio da resistênciafísica proporcionada às plantas. Lempp et al. (1997), estudando cultivares dePanicum maximum, afirmam que os dois tipos de estrutura girder interferem naseparação dos tecidos e, conseqüentemente, na acessibilidade dosmicroorganismos ruminais. No caso dos feixes vasculares de Brachiariabrizantha, 93% destes apresentam estrutura girder do tipo "I" (Lempp et al.,2002) que seriam as estruturas girder que mais prejudicariam a degradabilidadeda folha.

Foto: Vanessa de Fátima Jerba.

Fig. 9. Estrutura girder (seta) em "I" em Brachiaria brizantha (A) e Panicummaximum (B).

Os tecidos das gramíneas C3 são rapidamente digeridos, em relação às espéciesC4, relacionando-se essa característica à proporção total dos diferentes tecidos(Paciullo, 2002). A proximidade dos feixes vasculares, maior em gramíneas C4,seguida das gramíneas C3 e das leguminosas, tem relação com a digestibilidadepor causa da inacessibilidade dos tecidos quando os feixes são muito próximos(Wilson, 1997). No caso da epiderme, é notável a diferença entre leguminosas egramíneas C3 e C4. Ela é a primeira barreira que deve ser cortada para reduzir otamanho e foi feita para resistir aos estresses físicos e biológicos (insetos,fungos e outros). As plantas C4 têm células vizinhas que se ligam por fortesestruturas sinuosas que as fazem muito mais reforçadas, dificultando a separação.Nas C3, as células vizinhas se unem de maneira reta (como tijolos), masainda são mais resistentes às separações do que as leguminosas, que têm umaestrutura em lóbulos e são facilmente separadas. Nas hastes, as epidermes dasgramíneas têm paredes mais lignificadas, o que produz uma forte lamela médiaentre as células.A arquitetura tissular pode ser estudada por meio da microscopia eletrônica devarredura e de transmissão, além de preparações anatômicas ao microscópio deluz (Fig. 10). A proporção dos tecidos pode ser quantificada por meio daanatomia quantitativa, seja em mesa digitalizadora ou em digitalizador deimagem. A degradação dos tecidos pode ser feita "in vitro"ou "in situ" eobservada ao microscópio de luz, por meio de secções anatômicas. Enfim, aestrutura celular, assim como de suas paredes, pode atrapalhar o acesso dosmicroorganismos ruminais às paredes secundárias.

 Foto: Vanessa de Fátima Jerba.

Fig. 10. Arquitetura tissular de folha (A) e caule (B) de leguminosa forrageiraStylosanthes capitata.

 

Fibras e demais células lignificadasA estrutura anatômica dos órgãos da planta está diretamente ligada aos problemasde qualidade nutricional da forragem, principalmente àqueles associadoscom o baixo consumo de alimentos fibrosos (Rodrigues & Gobbi, 2004).Segundo Mauseth (1988) as fibras são células esclerenquimáticas longas efinas, com parede secundária e, na maioria das vezes, altamente lignificadas.Ainda de acordo com este autor, as fibras podem ser classificadas conforme asua posição, sendo designadas de fibras xilemáticas (Fig. 11), quando estãopresentes no xilema; floemáticas (Fig. 12), quando são encontrados no floemae, extraxilemáticas (Fig. 18), quando estão associadas a outros tecidos.O grau de lignificação dessas células está associado ao valor nutritivo dasforragens. A lignificação da fibra ocorre principalmente na parede primária e nalamela mediana, ocorrendo nessas camadas um arranjo mais ramificado e maisestreitamente associado aos polissacarídeos da parede (Paciullo, 2002).

Foto: Vanessa de Fátima Jerba.

Fig. 11. Fibras xilemáticas (seta) em folhas de Brachiaria brizantha e em caules deStylosanthes capitata.

Fig. 12. Fibras floemáticas (seta) e extraxilemáticas (*) em folhas de Brachiariabrizantha (A) e fibras floemáticas em caules de Stylosanthes guianensis (B).

O esclerênquima de algumas espécies vegetais apresenta fibras com paredescelulares espessadas e pouca ou nenhuma lignificação, sendo denominadas defibras gelatinosas (Fig. 13). Tais fibras, também chamadas de mucilaginosas,consistem de parede secundária composta de celulose higroscópica, a qualapresenta alta capacidade de absorver água, geralmente apresentam-se menoslignificadas que os demais tipos de fibras (Metcalfe & Chalk, 1989). Portanto,forrageiras que apresentam esclerênquima com células de parede gelatinosa oucom baixo nível de lignificação tendem a ter bom valor nutricional.

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Fig. 13. Fibras do tipo gelatinosa (seta) em Stylosanthes guianensis cv. Mineirão.

A lignificação afeta a porosidade da parede primária, destituindo progressivamentea água da parede celular, tornando-a hidrofóbica e, conseqüentemente,resistente ao ataque microbiano (Rodrigues & Gobbi, 2004).As células que sofrem lignificação, como o esclerênquima e os elementos devaso do xilema, podem ser observadas em secções anatômicas, em microscópiode luz, por meio de corantes, como a fucsina básica e a safranina, assim como em testes histoquímicos com a floroglucina. Ainda pode-se determinar a ligninaquimicamente por meio de reações específicas ou análises bromatológicas (VanSoest, 1994).

A sílica pode estar presente tanto em incrustações na parede celular quanto naforma de depósitos translucentes denominados de corpúsculos de sílica(Metcalfe & Chalk, 1989). De acordo com Mauseth (1988), os polímeros desílica são denominados de estegmata (Fig. 14), exceto em Cyperaceae ePoaceae, famílias em que são referidos pelo termo corpúsculos.

Foto: Vanessa de Fátima Jerba.

Fig. 14. Estegmata (seta) em células epidérmicas de Stylosanthes capitata.

As gramíneas apresentam em sua epiderme células curtas, geralmente, agrupadasaos pares, que são denominadas de células silicificadas e suberificadas(Mauseth, 1988). Para Fahn (1990), as células silicificadas contêm corpúsculosde sílica no seu interior e as células suberificadas têm sua parede impregnada porsuberina (Fig. 15).

Foto: Vanessa de Fátima Jerba.

Fig. 15. Células silicificadas (seta) em Brachiaria brizantha.

A sílica, assim como a lignina, limita a digestibilidade da forragem por proporcionarresistência física ao vegetal (Moore & Mott, 1973). Ela é utilizada pelosvegetais como um elemento estrutural, complementando a lignina e proporcionandomaior rigidez à parede celular (Van Soest, 1994).Os cistólitos (Fig. 16) são cristais de carbonato de cálcio ou de sílica associadosàs pectinas, presentes nas células epidérmicas de muitas famílias vegetais(Mauseth, 1988). A presença desses cristais também é um fator antinutricional,pois esse tipo de cristal contribui para maior resistência mecânica à ingestão edigestão do vegetal.A sílica e os cistólitos nas forrageiras podem ser observados por meio desecções transversais e paradérmicas ao microscópio de luz, ou determinadosquimicamente em análises químicas e bromatológicas (Van Soest, 1994).

Foto: Vanessa de Fátima Jerba.

Fig. 16. Desenho esquemático (A) de cistólito em folha de Ficus elastica (Fahn,1990). Cistólito (seta) com sílica em folha de Panicum maximum (B).

Aspectos aplicados de fatores deantiqualidadeO teor de nutrientes dos alimentos confere o seu valor nutritivo, mas a presençade compostos indesejáveis, os quais, conforme comentado, quase nunca sãoanalisados, podem interferir com o valor nutritivo efetivo do alimento. Umexemplo disso é a complexação de proteínas por compostos fenólicos. Emoutras situações, esses compostos indesejáveis podem não interferir diretamenteno valor nutritivo, mas impor restrições à quantidade máxima de uso do alimento,por exemplo, a limitação do uso de sorgo com altos teores de tanino. Porfim, podem interferir na ingestão de massa seca - MS - do alimento, reduzindoseu valor alimentar, que equivale ao potencial para gerar desempenho, envolvendoo valor nutritivo e o consumo, considerando-se que:Valor Alimentar = Valor Nutritivo (teor de nutrientes) X Consumo A presença da maioria dos compostos antinutricionais está ligada à defesa daplanta, incluindo o próprio consumo destas pelos herbívoros. Como essasdefesas são energeticamente caras, as plantas têm que desprender parte do seudesenvolvimento em troca da produção das substâncias apropriadas. Com isso,em condições favoráveis, elas ocorrem em menores concentrações, porémaumentam em situações de estresse (Briske, 1996).Apesar dos efeitos negativos já abordados, os taninos hidrolisáveis podemformar complexos com proteínas no rúmen. Todavia, como eles se hidrolisam nomeio ácido da digestão gástrica pós-ruminal, podem liberar as proteínas novamente,e, eventualmente, aumentar o aporte de proteína no intestino. Esse escape ruminal pode ocorrer quando os taninos são consumidos sem estarempreviamente ligados às proteínas do alimento, como ocorre no caso de forragensdesidratadas. Entretanto, a digestão pós-ruminal das proteínas complexadas comtaninos condensados (não hidrolisáveis) é menos provável. Mesmo a doshidrolisáveis costuma ser incompleta. Essa característica dos taninos pode serusada como uma maneira de promover o escape das proteínas do rúmen (proteínaby pass ou sobrepassante), mas as tentativas de efetivar essa estratégia nãoforam bem sucedidas até agora (Van Soest, 1994). O maior problema é modularo efeito de maneira que não haja indisponibilização da proteína. De fato, emdietas com alimentos com excesso de tanino, como o sorgo à prova de pássaros, pode ser interessante aumentar o teor de proteína bruta. Em geral, deve-seevitar dieta com mais de 1% de tanino, mas o sorgo pode conter 3% (medidos como ácido tânico) (Magalhães et al., 1997). Dietas com elevados teores detanino apresentaram digestões ruminais de amido um pouco maiores com uma manutenção de pH ruminal mais elevado por causa de uma maior atividade das glândulas salivares e aumento de produção de proteínas ricas em prolina na saliva.A lignina é um importante componente da parede celular e, ao mesmo tempo, oprincipal fator que limita a sua disponibilidade aos herbívoros. Apesar dessaimportante implicação nutricional, seus componentes não são claramenteidentificados. Do ponto de vista do nutricionista animal, ela é fracionada emdois:

1) Core: principal polímero da lignina, mais condensado e mais resistente à degradação. Poderia ser considerada mais próxima à lignina verdadeira.

2) Não core: compostos fenólicos extraíveis associados à lignina core. Ácidoferúlico e ácido p-cumárico são os principais compostos fenólicos dessa fração.Na realidade, existe bastante confusão quanto ao que seria, de fato, a ligninaverdadeira. Como a maioria dos produtos que a compõem são insolúveis, alignina precisa ser desintegrada para poder analisar sua caracterização, sendofeita com base nos resíduos produzidos, o que limita sua definição química (VanSoest, 1994). Uma análise muito específica para a lignina, definindo-a bem doponto de vista químico, deixaria de fora material indigestível e inibitório. Assim,um purismo em tentar chegar ao que realmente ela é pode ser contraproducenteem termos do interesse do nutricionista animal. Para a nutrição animal o queinteressa é associar essa fração com a indegradabilidade da parede celular, ouseja, o que mais importa em relação a ela é seu efeito nutricional. Asmetodologias usuais para determinação de lignina são a lignina via ácido sulfúricoe a lignina via permanganato. A lignina em permanganato está entrando emdesuso nos laboratórios de nutrição animal. Há, inclusive, a sugestão de transformaros valores desta em lignina sulfúrica, multiplicando os valores obtidospelo fator 0,82 e, assim, poder usar valores determinados em lignina empermanganato como se fossem em lignina sulfúrica. Essa sugestão é do manualdo modelo de Cornell (Fox et al., 2000), mas deve ser vista com reservas,especialmente pela dúvida de que um fator único seria apropriado para alimentostão diferentes na composição da parede celular quanto leguminosas ougramíneas, ou ainda, entre espécies de origem de climas temperado ou tropical.Outro fator já mencionado é a anatomia, que tem significante influência nafacilidade e padrão de fragmentação e, conseqüentemente, no tamanho e formada partícula resultante. O padrão de vascularização das gramíneas, com os feixesde vasos dispostos ao longo da folha e paralelos entre si, ajuda a explicar porque ela quebra mais dificilmente que as leguminosas, que têm os feixes de vasoscom aspecto reticulado e, portanto, com muito mais pontos de quebra. Asformas das partículas resultantes da redução de leguminosas são mais parecidascom a de um quadrado; as das gramíneas, ao contrário, são mais finas, mas bemmais longas. Essas duas características das partículas das leguminosas facilitama saída no rúmen. 

Em gramíneas, o acesso dos microorganismos é reduzido, as partículas são maislentamente reduzidas em tamanho e ficam com um formato de mais difícil escaperuminal. Esses são fatores predisponentes, mas não necessariamente decisivos,para a redução da ingestão voluntária pelo efeito de enchimento ruminal. Valoreselevados de FDN, representando a fibra do ponto de vista nutricional, nãodeveriam limitar a ingestão de MS caso esse FDN fosse composto por célulascom parede delgada do mesofilo (~20-30 mm de diâmetro) ou células doparênquima das hastes (~100 mm de diâmetro). Essas células são rapidamentefracionadas a tamanhos menores que 0,15 mm (em geral o menor tamanhomedido em experimentos) e, assim, escapam facilmente do rúmen. O valor críticopara as partículas deixarem o rúmen está próximo a 1,18 mm.Os feixes vasculares e o esclerênquima são os principais responsáveis pelaspartículas de tamanho maior que o valor crítico e que permanecem mais tempono rúmen. A quantidade de vasos para serem cortados pela mastigação (mg/mm)de uma gramínea tropical (em média com 300 mm de comprimento) é cerca dedez vezes maiores que a de uma gramínea temperada (em média com 150 mmde comprimento) e de 15 a 50 vezes maiores do que a quantidade de vasosencontrados em folhas de leguminosas (em média com 19-45 mm de comprimento).A epiderme, o esclerênquima e os feixes vasculares são as estruturas quemantêm a integridade da folha e da haste. São elas que requerem mastigaçãodurante a ingestão e a ruminação para serem reduzidas em tamanho. As célulasdessas estruturas são unidas, sem espaço intercelular, pela lamela média que éaltamente lignificada, com ligações químicas fortes e sem pontos de quebra. Essalamela média parece totalmente indigestível e faz com que ocorra digestãoapenas do lúmen das células até as paredes celulares, isto é, de dentro para fora,em lugares onde tenha havido ruptura do tecido para expor o lúmen. É por causadisso, que os feixes vasculares não se dividem em células individuais.

O principal método de determinação ou investigação do valor nutritivo de umaforragem tem sido a bromatologia, porém estudos anatômicos e histoquímicosdevem ser adicionados aos bromatológicos, visando à otimização de pesquisasdo potencial forrageiro dos vegetais.A detecção dos fatores de antiqualidade ou antinutricionais é fundamental para aforragicultura e já é efetivamente utilizada em programas de melhoramento deforragens, mas é ainda um conhecimento do qual muito precisa se avançar para uma aplicação que traga todo o benefício inerente a essa proposta. O seu usopode ser otimizado por meio de mais estudos e direcionamento de sua aplicação,especialmente relacionando a existência e quantificação desses fatores com ovalor alimentar das forragens, determinantes da produção animal. Futuramente, adeterminação da maneira como esses fatores influem no valor nutritivo e naprodução vegetal poderá agilizar os programas de melhoramento genético,selecionando-se germoplasmas com pouca presença de tais fatores ou que ostenham em quantidades menores, buscando resistência às doenças em fatoresespecíficos, por exemplo, enzimas vegetais que atacam o metabolismo fúngico.

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq - eà Fundação de Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Ciência e Tecnologia doEstado de Mato Grosso do Sul - Fundect-MS - pelo apoio financeiro. Àsestagiárias Kélia Regina Leandro e Vanusa Borges de Oliveira, pela confecção dassecções anatômicas e auxílio na realização dos testes histoquímicos.

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