INTRODUÇÃO
Existem vários procedimentos disponíveis para determinação do conteúdo de fibra contida nos alimentos, dos quais, o procedimento mais antigo é o de Weende (NRC, 2012). No método de Weende a determinação da fibra bruta simula de maneira grosseira o processo digestivo dos animais não ruminantes (PRATES, 2007). Conforme o NRC (2012), devido à falta de consistência na recuperação de celulose e hemicelulose entre os ingredientes da ração, a concentração analisada de fibra bruta não descreve adequadamente o valor nutricional de um ingrediente da ração. Por esse motivo, a utilização deste procedimento para caracterizar ingredientes da ração para suínos deve ser evitado.
Devido a necessidade de uma maior fragmentação quanto ao conteúdo de fibra contida nos alimentos, pensando-se principalmente na nutrição de ruminantes, Van Soest e seus colaboradores desenvolveram uma técnica para determinar a parede celular insolúvel e estimar seus principais componentes, a hemicelulose, celulose e lignina. O método de Van Soest foi inicialmente desenvolvido para analisar volumosos para ruminantes. Porém, esse método tem sido aplicado para estimar o teor de fibra de alimentos para animais não ruminantes e para utilização humana (PRATES, 2007).
O procedimento da fibra em detergente é um procedimento químico-gravimétrico que divide os polissacarídeos sem amido em fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA) e lignina (ROBERTSON & HORVATH, 2001). Embora esse procedimento seja amplamente utilizado, ele nem sempre fornece uma estimativa precisa dos componentes da fibra nos ingredientes da ração, porque as fibras dietéticas solúveis, como pectinas, gomas e β-glucanas, não são recuperadas nesta análise (GRIESHOP et al., 2001). Quanto maior a concentração de fibra solúvel no alimento, menos precisos são os resultados obtidos com o procedimento da fibra em detergente (NRC, 2012).
Nesse sentido, novos métodos de determinação da fibra alimentar total (FAT), utilizados na nutrição humana, têm sido avaliados quanto à aplicação na nutrição animal. Pois, esses métodos, que determinam a fibra dietética proporcionam a quantificação de todos os constituintes estruturais da planta, permitindo ainda a estratificação das porções de fibra alimentar solúvel e insolúvel (PASCOAL & WATANABE, 2014). Assim, o presente material tem como objetivo principal, fazer uma abordagem atual sobre os conceitos empregados para a fração de carboidratos estruturais contida nos alimentos, dando ênfase a fibra dietética total e suas frações solúvel e insolúvel.
METODOLOGIA
Este capítulo trará uma revisão de literatura referente aos carboidratos, abordando aspectos relacionados ao seu metabolismo, características e aproveitamento pelos suínos, com uma abordagem mais enfática no que tange à fibra alimentar e/ou dietética.
REFERENCIAL TEÓRICO
Metabolismo de carboidratos e o seu aproveitamento pelos suínos
O metabolismo pode ser entendido como o conjunto de transformações que as substâncias sofrem para suprir o organismo de energia (MARZZOCO & TORRES, 2007; CHAMPE et al., 2006). Os nutrientes consumidos na dieta serão hidrolisados, e nesse momento originam substâncias (aminoácidos, monossacarídeos e glicerol e ácidos graxos) que serão convertidas em Acetil-CoA, que pelo processo de oxidação (perda de elétrons), no ciclo do ácido cítrico, forma a adenosina trifosfato (ATP) (CHAMPE et al., 2006).
Os alimentos apresentam certa quantidade de energia armazenada, que é liberada na forma de calor durante a oxidação dos nutrientes. De maneira geral, para cada grama de proteína e carboidrato são liberados 4 kcal de energia, enquanto que, para cada grama de gordura é liberado 9 kcal (TERRA et al., 2010).
Os carboidratos são os nutrientes mais abundantes na natureza e representam a fonte primária de energia para os organismos vivos (SILVA et al., 2014; BERTECHINI, 2012). Quantitativamente três polissacarídeos são de importância nutricional para animais não ruminantes, que são o amido, a celulose e o glicogênio. O amido é o principal polissacarídeo digerível das plantas, presentes em grandes quantidades nos grãos de cereais. É composto por unidades de glicose, com ligações glicosídicas α-1,4 e α-1,6. A sua digestibilidade é superior a 95% (BERTECHINI, 2012). O amido fornece de 40 a 70% da energia das rações dos animais não ruminantes (SILVA et al., 2014). A celulose é um polímero de glicose com ligações de tipo α-1,4. A digestibilidade da celulose para aves e suínos é limitado (BERTECHINI, 2012). A digestão do amido (carboidrato solúvel) no intestino delgado, para a maioria dos grãos de cereais, é um processo eficiente, sendo superior a 95% (BACH KNUDSEN, 2001), enquanto que os carboidratos insolúveis (fração fibrosa) apresentam baixa digestibilidade, por exemplo, a digestibilidade da fibra bruta contida no milho é de 39% (BERTECHINI, 2012).
Os protozoários, as bactérias e os fungos dos cecos dos animais não ruminantes rompem enzimaticamente as ligações β-1,4 da celulose, disponibilizando glicose para ser fermentada em ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) (SILVA et al., 2014). Em um humano saudável, de 80 a 90% do carboidrato não absorvível é fermentado pelas bactérias colônicas em dióxido de carbono, hidrogênio, metano e ácidos graxos de cadeia curta (acetato, butirato e propionato) (CUMMINGS et al., 2001; MAHAN & ESCOTT-STUMP, 2005). Os ácidos graxos de cadeia curta são prontamente absorvidos pela mucosa intestinal e colônica (MAHAN & ESCOTT-STUMP, 2005).
Em resumo, a digestão de carboidratos que ocorre no intestino delgado, resulta na produção de glicose (SILVA et al., 2014), sendo que, na rota final da oxidação dos carboidratos haverá uma geração de 36 ATP líquidos (BERTECHINI, 2006), já no intestino grosso serão produzidos os AGCC (SILVA et al., 2014). No caso de porcas em gestação, a contribuição energética obtida pela utilização dos AGCC pode chegar a 30% das necessidades de energia de mantença (BERTECHINI, 2006). Segundo Grieshop et al. (2001), a fibra dietética pode fornecer de 5 a 28% da energia de mantença exigida pelos suínos, sendo essa variação devida à solubilidade e à qualidade da fibra presente na dieta.
Definição e classificação da fibra dietética
Os carboidratos contidos nos alimentos podem ser divididos em monossacarídeos, dissacarídeos e oligossacarídeos, e em polissacarídeos (NRC, 2012). Os monossacarídeos são unidades de açúcares mais simples (glicose e frutose), enquanto que, os dissacarídeos (sacarose, lactose, maltose e celobiose) consistem da combinação de duas moléculas de monossacarídeos, e os oligossacarídeos (galacto-oligossacarídeos, transgalacto-oligossacarídeos, fruto-oligossacarídeos e manano-oligossacarídeos) da combinação de 3 a 10 unidades de monossacarídeos. Os polissacarídeos são polímeros de carboidratos com mais de 10 unidades de monossacarídeos, e, representam a principal fonte de energia para os animais não ruminantes. Os principais polissacarídeos são o amido, glicogênio e os polissacarídeos não amiláceos (celulose, hemicelulose, pectinas e gomas) (NRC, 2012; BERTECHINI, 2012; CUMMINGS & STEPHEN, 2007; MAHAN & ESCOTT-STUMP, 2005).
As porções de polissacarídeos que não são digeríveis pelas enzimas produzidas no trato gastrointestinal do suíno recebem o nome de fibra dietética (NRC, 2012; MAHAN et al., 2012) ou de polissacarídeos não amiláceos (PNA) (SILVA et al., 2014). A fibra dietética contém celulose, hemicelulose e seus constituintes (arabinoxilanos, xiloglucanos, galactomananas, β-glucanos, entre outros), pectinas, gomas e o amido resistente (OGATA, 2013; BACH KNUDSEN, 2011).
Do ponto de vista da morfologia vegetal, a fibra pode ser definida como a porção de componentes estruturais da planta, ou seja, a parede celular. Nutricionalmente, a fibra designa a fração do alimento não digerida por enzimas secretadas pelo trato digestório (PASCOAL & WATANABE, 2014), mais que podem sofrer a fermentação microbiana no intestino grosso, com a produção de AGCC (SILVA et al., 2014). E por fim, os carboidratos podem ser caracterizados conforme o método analítico utilizado para determinar seus valores, conforme observado na figura 1 (NRC, 2012).
Figura 1. Caracterização dos carboidratos com base no método analítico (Adaptado de NRC, 2012)
Ao se comparar as duas últimas versões da Tabelas Brasileiras para Aves e Suínos, ou seja, de 2011 e 2017 (Rostagno et al., 2011 e 2017) (Tabela 1), assim como a do NRC de suínos de 1998 e 2012 (NRC, 1998 e 2012) (Tabela 2), nota-se que houve uma estratificação maior em relação aos carboidratos de parede celular.
Tabela 1. Teor de proteína bruta, fibra e de polissacarídeos não amiláceos (PNA) do farelo de soja na Tabelas Brasileiras para Aves e Suínos (2011 e 2017)
A Tabelas Brasileiras para Aves e Suínos de 2017 (ROSTAGNO et al., 2011) (Tabela 1), traz a estratificação quanto aos polissacarídeos não amiláceos (PNA). No caso do NRC (2012), uma das novidades é a indicação do teor de fibra dietética total(Tabela 2), além de sua fração solúvel e insolúvel. Porém, a estratificação da fração solúvel e insolúvel é observada apenas para o tremoço e trigo vermelho.
Tabela 2. Níveis de proteína bruta, fibra bruta e carboidratos no farelo de soja (NRC, 1998 e 2012)
A fibra dietética total (FDT) corresponde ao montante de fibra de parede celular (β-glucanos, pectinas e gomas, hemicelulose, celulose e lignina) e amido resistente (conteúdo celular) (NRC, 2012). A fibra dietética (FD) pode ser classificada em fibra solúvel e insolúvel (CUMMINGS & STEPHEN, 2007). A porção solúvel da fibra é composta pelas gomas, pectinas e hemicelulose, enquanto, a fração insolúvel corresponde à celulose, lignina e algumas hemiceluloses (BOCKOR, 2013; TAVERNARI et al., 2008). A lignina não pode ser considerada um polissacarídeo, no entanto, na maioria das vezes é classificada juntamente com a fração dos carboidratos estruturais (BERTECHINI, 2012).
Em relação aos efeitos fisiológicos da fibra dietética, é possível inferir que FD solúvel tem por característica absorver água e formar um gel viscoso (SILVA et al., 2014). Esse gel faz com que ocorra uma diminuição no esvaziamento gástrico (maior saciedade), além de tornar a digestão e o tempo de trânsito no intestino mais lento. Além disso, essa fração da fibra mais solúvel se liga a minerais, lipídios e ácidos biliares, aumentando a excreção dos mesmos (MAHAN et al., 2012). A presença de fibra solúvel na dieta pode influenciar na redução do colesterol sérico e atuar na modulação da glicemia (BRENNAN, 2005), por retardar a absorção de glicose (MAHAN et al., 2012). A FD solúvel é fermentada rapidamente (PUUPPONEN-PIMIÄ et al., 2002) pelos microrganismos do intestino grosso, resultando na formação de gases (SILVA et al., 2014).
Por outro lado, a FD insolúvel absorve água durante sua passagem pelo sistema digestivo (SILVA et al., 2014), aumentando assim o volume fecal e diminuindo o tempo de trânsito no intestino (MAHAN et al., 2012). Como resultado, as fezes tornam-se macias e de fácil eliminação (SILVA et al., 2014). Assim, evita-se o surgimento de casos de constipação, que consiste na diminuição ou parada dos movimentos peristálticos do intestino, causando a retenção do bolo fecal (EMBRAPA, 2003). A FD insolúvel é lentamente ou apenas parcialmente fermentada (PUUPPONEN-PIMIÄ et al., 2002).
As metodologias normalmente utilizadas para quantificação das frações fibrosas nos ingredientes ou nas dietas, como as determinações de fibra bruta (FB), fibra em detergente neutro (FDN) e fibra em detergente ácido (FDA), apenas consideram os PNA insolúveis e a lignina, subestimando o teor da FD, o que impossibilita inferir sobre o efeito da fibra solúvel na nutrição animal (PASCOAL e WATANABE, 2014). A determinação da fibra, realizada por uma digestão ácida e outra alcalina, resulta em uma digestão muito drástica, que culmina em perda de alguns componentes (INSTITUDO ADOLFO LUTZ, 2008).
Quando a fibra é determinada pelo método da FB, FDN e FDA se obtêm a resposta da fração insolúvel da fibra e, nesses casos, os efeitos fisiológicos observados, e muitas vezes incompreendidos, são relacionados somente a essa porção da fibra (PASCOAL & WATANABE, 2014), pois, as pectinas, gomas e as β-glucanas, que fazem parte da fração solúvel da fibra, não são recuperadas por essas análises (GRIESHOP et al., 2001). Algumas das limitações inerentes à determinação da fibra com a utilização de detergentes são sanadas por meio da análise da FDT (NRC, 2012).
Hellenboon et al. (1975) apud Institudo Adolfo Lutz (2008) desenvolveram o método enzimático-gravimétrico, que consiste em tratar o alimento com diversas enzimas fisiológicas, simulando as condições do intestino humano, permitindo separar e quantificar gravimetricamente o conteúdo total da fração fibra e/ou as frações solúveis e insolúveis. Esse método foi posteriormente modificado por Prosky et al. (1984), e consiste inicialmente na hidrólise enzimática da amostra, utilizando-se para tal enzimas alfa-amilase, glucoamilase e proteases. Posteriormente, utilizando-se etanol a 95% obtem-se a precipitação da fibra solúvel e após a filtração da amostra com etanol (78 e 95%) e acetona, alcança-se o teor da fibra alimentar total. A amostra que não foi submetida ao processo de precipitação com a utilização do etanol a 95%, fornece a fibra alimentar insolúvel. A fibra alimentar solúvel é determinada pela diferença da fibra alimentar total subtraída da fibra alimentar insolúvel (LEE et al., 1992). Embora esse método não estratifique cada um dos PNA presentes nos alimentos e/ou ração, ele permite dar um novo enfoque ao estudo da fibra, por determinar os componentes solúveis e insolúveis da dieta (SILVA et al., 2014). Segundo o NRC (2012), o principal desafio em relação ao procedimento que determina a FD é a sua universalização nos laboratórios de nutrição animal.
Comparativo da digestibilidade das frações de carboidratos não fibrosos (CNF), FDT, FD solúvel, FD insolúvel e FDN em dietas com diferentes níveis de fibra para porcas em gestação
Além de fornecer energia para porcas gestantes, a fibra utilizada na dieta auxilia no controle de peso e minimiza o estresse decorrente do confinamento, e da restrição alimentar sofrida por essa categoria animal (PASCOAL & WATANABE, 2014). O uso de maiores teores de fibra dietética na gestação pode proporcionar melhor bem-estar às fêmeas, em função da saciedade após o consumo ser mais duradoura (RAMONET et al., 1999). Por melhorar o bem-estar, a União Europeia (BELGIUM, 2001) estabeleceu que a dieta de matrizes suínas em gestação deve possuir em sua composição alimentos volumosos e/ou elevado teor de fibra, o que possibilita um aumento no fornecimento diário de ração sem, contudo aumentar o fornecimento de energia (GUILLEMET et al., 2007). Mesmo que o debate sobre a utilização da fibra na alimentação de porcas gestantes não seja algo recente, ainda restam incertezassobre a sua utilização (REESE et al., 2008), principalmente no que se refere aos níveis e ao tipo de fibra dietética a ser utilizada nas dietas (PASCOAL & WATANABE, 2014).
O uso de alimentos com maiores teores de fibra, tais como, farelo de trigo, casca de soja e farelo de arroz, é corriqueiro na dieta de porcas em gestação. Nesse sentido, realizou-se um estudo para se avaliar o efeito de diferentes níveis de fibra bruta na dieta de porcas em gestação, e seu efeito sobre a digestibilidade e desempenho produtivo e metabólico das fêmeas (OELKE, 2016).
Na tabela 3, tem-se os resultados da digestibilidade aparente total para o FDN, CNF, FDT, FD insolúvel e FD solúvel (OELKE, 2016, OELKE et al., 2018), lembrando-se que o CNF, conforme a equação descrita por Weiss (1999) corresponde a: CNF (%) = 100 - PB (%) – Extrato Etéreo (EE) (%) – FDN (%) – Cinzas (%).
Tabela 3. Efeito dos diferentes níveis de fibra na dieta de porcas em gestação, sobre a digestibilidade aparente (%) dos carboidratos
A grosso modo, tem se comparado a FD insolúvel a fibra em detergente neutro (FDN), e como pode ser observado na figura 1, pelo método analítico, as porções de carboidratos analisados por esses métodos são as mesmas. No entanto, conforme observado na tabela 3, ocorrem diferenças. No caso do níveis analisados nota-se que o FDN foi 21,5%, 13,8% e 20,7% superior aos encontrados para a FD insolúvel, respectivamente, para os tratamentos com 15,6%, 22,3% e 28,2% de FDT. No tocante a digestibilidade, o FDN apresentou uma digestibilidade superior a FD insolúvel em 17,0%, 16,7% e 25,9%, respectivamente, para os tratamentos com 15,6%, 22,3% e 28,2% de FDT.
Seguindo na mesma linha comparativa, é possível notar que ao se comparar as porções analisadas e a digestibilidade do FDN e FDT, esses percentuais diminuem. Em relação aos níveis analisados, a FDT apresenta um valor superior ao FDN de 13,5%, 12,1% e 7,4%, respectivamente para as dietas com 15,6%, 22,3% e 28,2% de FDT. No caso da digestibilidade para o tratamento com 15,6% de FDT, a digestibilidade do FDT foi 1,6% superior em relação ao FDN. No caso dos tratamentos com 22,3% e 28,2% de FDT, a digestibilidade do FDN foi, respectivamente 2,7% e 12,2% superior ao da FDT. Com base nos resultados obtidos nesses estudos (OELKE, 2016; OELKE et al., 2018), os valores de FDN estariam mais próximos ao valores para a porção da fibra dietética total, mesmo essa compreendendo ainda a fração da fibra dietética solúvel.
Como pode ser observado na tabela 3, da fração total da fibra dietética, a solúvel é a que apresenta a melhor digestibilidade. Essa fração corresponde a parte da parede celular e do amido resistente (Figura 1) que são utilizados pelos microrganismos contidos no intestino grosso, para formação de AGCC e posteriormente energia. Comparativamente, nota-se que a digestibilidade da FD solúvel é muito próxima a obtida para os CNF, que tem o amido como um de seus representantes (OLIVEIRA et al., 2016). Os CNF apresentaram uma digestibilidade de 5,7%, 8,6% e 10,3% superiores a FD solúvel, no caso dos tratamentos contendo, respectivamente, 15,6%, 22,3% e 28,2% de FDT. No caso da dieta com 15,6% de FDT, a digestibilidade da FD solúvel foi de 92,2% (Tabela 3), sendo que, o autor observou ainda que a digestibilidade da proteína bruta e da energia para esse mesmo tratamento foi, respectivamente, de 89% e 88,7% (OELKE, 2016), o que demostra o bom aproveitamento que as porcas fazem da fração da FD solúvel.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com a evolução do estudo da nutrição animal, é possível que a escolha do método analítico para determinar o teor de fibra contido nos alimentos dependerá da espécie a ser estuda, pois até então, utilizava-se como referência as informações dos teores de fibra bruta, FDN e FDA, indiferente da espécie.
Ao que tudo indica, a fibra dietética total e suas frações, direcionará as discussões futuras, quanto aos efeitos fisiológicos da fibra, e, consequentemente do resultado que essas alterações ocasionam no desempenho zootécnico dos suínos, pois observa-se uma crescente nos trabalhos científicos que trazem informações da fibra dietética e seus efeitos nesta espécie.
Assim, a longo prazo, provavelmente se torne corriqueiro a utilização na matriz nutricional dos programas de formulação os teores da FDT, FD solúvel e FD insolúvel. Para isso, um dos grandes desafios a serem vencidos no momento, é a inclusão da metodologia para determinação da fibra dietética na rotina dos laboratórios de nutrição animal.
Publicado originalmente na revista Zootecnia: Nutrição e Produção Animal. Acesso disponível em: https://downloads.editoracientifica.org/articles/200901306.pdf
