Data: 24/06/2020
Nos últimos anos, podemos observar um aumento da demanda de proteínas para aplicação na alimentação animal, devido a grande importância deste nutriente para manutenção da saúde e bem estar. Porém, os custos com a alimentação acabam se caracterizando como um fator não tão favorável.
Esse alto custo está associado à baixa disponibilidade de alguns ingredientes usados nas rações animais, o que resulta em alta volatilidade e aumento de preço. Isso faz com que a alimentação corresponda, muitas vezes, à maior parcela de gastos. Como por exemplo, na criação de suínos os custos com a alimentação podem variar de 60 a 70%. Já no caso da produção de peixes, a alimentação dos animais representa de 70% a 80% dos custos.
Portanto, a busca por alternativas que sejam mais econômicas tem levado à pesquisa e descoberta de novos ingredientes ricos em proteínas que possam ser incorporados às rações animais, mantendo-se a mesma qualidade, além de contribuírem para o aumento da produtividade, performance e desenvolvimento do produto.
Proteínas hidrolisadas podem ser utilizadas para o enriquecimento das mais variadas formulações alimentícias, e é uma alternativa promissora para aplicar na alimentação animal. E justamente, para essa aplicação, a proteína hidrolisada de frango se destaca por ser um ingrediente altamente palatável e por apresentar uma composição proteica muito favorável à dieta animal.
Por todas essas características e pela extrema versatilidade, a proteína hidrolisada de frango não se limita apenas ao uso na dieta de apenas uma espécie animal. Podendo ser incorporadas na alimentação de suínos, cães, gatos e peixes.
Dessa forma há de se levar em consideração que cada espécie possui uma necessidade específica no que diz respeito aos aminoácidos e ao teor proteico que devem consumir diariamente. Sendo assim, conhecer as proteínas hidrolisadas e estudos que as relacionem à performance dos animais é essencial para formuladores interessados em utilizar a mesma como ingrediente em novas rações.
Neste blog post, iremos nos aprofundar nos benefícios do uso de proteína hidrolisada de frango na produção de rações e como este ingrediente afeta a performance e o desenvolvimento de espécies aquáticas e terrestres.
Hidrólise enzimática: pontos de atenção
A hidrólise de proteínas tem como objetivo quebrar as moléculas das proteínas, tornando-as em moléculas menores e proporcionado características desejáveis. Esta reação pode ocorrer através da hidrólise química ou enzimática, pelas duas formas irá ocorrer alterações das propriedades funcionais e produção de pequenos peptídeos e aminoácidos.
A hidrólise de proteínas de alimentos é realizada por muitas razões, incluindo a obtenção melhores características nutricionais, aumentar a digestibilidade, deterioração retardada, conferindo textura, elevando ou reduzindo a solubilidade, adicionando propriedades de formação de espuma ou coagulação, adicionando capacidade emulsificante, prevenindo interações indesejáveis, removendo off-flavors e ingredientes tóxicos ou inibidores.
A hidrólise pode ocorrer por meio do uso de altas temperaturas (acima de 120 °C), porém este método ocorre a degradação das proteínas, reduzindo o valor nutricional do alimento. Outra forma é por meio da hidrólise química, onde as estruturas são modificadas através de alterações drásticas no pH, seja por hidrólise ácida ou alcalina. Esse tipo de tratamento também é agressivo e pode levar à degradação das proteínas e aminoácidos, assim como a formação de complexos proteicos que diminuem a digestibilidade desses nutrientes.
A hidrólise enzimática é uma reação que ocorre em condições brandas, tanto de temperatura quanto de pH e pressão. Dessa forma, a qualidade das proteínas, peptídeos e aminoácidos gerados, apresentam uma grande melhoria em comparação aos outros métodos de hidrólise mencionados.
Durante a hidrólise enzimática, enzimas proteolíticas irão promover a quebra das proteínas, gerando moléculas de proteínas menores, peptídeos, que apresentam uma massa molecular menor que 8000 Da, e alguns aminoácidos livres. Dessa forma, tanto os peptídeos quanto os aminoácidos favorecem a absorção de nutrientes no organismo animal.
Alguns desses peptídeos, que geralmente são menores que 3000 Da, são classificados como bioativos, nos quais a sequência específica de seus aminoácidos promove ações biológicas benéficas para o animal, como atividade antioxidante, antimicrobiana e anti-inflamatória, favorecendo o sistema imunológico e a longevidade.
As inúmeras vantagens sobre as proteínas hidrolisadas pelo processo enzimático são definitivamente muito atrativas para quem deseja produzir ingredientes de alta qualidade. Porém, as condições operacionais precisam ter um rígido controle para garantir a funcionalidade do produto final. Algumas destas condições que devem ser controladas são: tipo de enzima utilizada, concentração de enzima, concentração de substrato, temperatura, pH, pressão, agitação, além de ativadores e inibidores da reação.
O tipo de enzima utilizado é um fator determinante para reação de hidrólise, pois cada enzima possui uma especificidade diferente quando entra em contado com seu substrato. Dessa maneira, as enzimas possuem condições ótimas de atividade (pH, temperatura, pressão). Quando são expostas a condições que não estão dentro da sua faixa de atividade, as enzimas mudam sua conformação molecular, impedindo a união entre o substrato e o sítio ativo da enzima, assim não ocorrendo a catálise da reação de hidrólise.
Outro fator importante é a relação entre substrato e enzima. Até certo ponto, a velocidade de catálise enzimática aumenta com o aumento da quantidade de substrato disponível. Porém, após atingir a saturação, ou seja, toda as enzimas já estão ligadas ao substrato, a reação atinge um plateau e não há mais formação de produto.
Contudo a hidrólise enzimática é o método considerado mais eficaz para obter hidrolisados proteicos, pois apresenta alta seletividade, não ocorre degradação das proteínas, gera produtos com peptídeos bioativos e com alta biodisponibilidade.
A importância das proteínas hidrolisadas na nutrição animal
As proteínas apresentam inúmeras funções no organismo de animais e são encontradas em várias estruturas celulares, substâncias intersticiais, anticorpos, entre outros. Algumas funções que podem ser atribuídas às proteínas, destacam-se seu papel no transporte de oxigênio (hemoglobina), na proteção do corpo contra organismos patogênicos (anticorpos), como catalisadora de reações químicas, receptora de membrana, atuação na contração muscular (actina e miosina), além de serem fundamentais para o crescimento e formação dos hormônios.
Contudo, algumas proteínas possuem uma estrutura complexa, que quando são ingeridas no sistema digestivo dos animais, por vezes, não consegue quebrar essas moléculas para exercerem as funções biológicas de uma forma mais rápida e eficiente pelo organismo. Entretanto, os peptídeos e aminoácidos são moléculas menores, que de forma geral, são absorvidos integralmente no sistema digestivo dos animais. Neste sentido, a hidrólise das proteínas, promove esta quebra das moléculas complexas facilitando a digestibilidade e absorção dos componentes essenciais para os animais.
Dessa forma, é fundamental compreender a estrutura das proteínas e a sua complexidade. As proteínas são constituídas por peptídeos, sendo que peptídeos são moléculas orgânicas formadas por dois ou mais aminoácidos ligados entre eles. As ligações entre os aminoácidos ocorrem entre o grupo carboxila de uma molécula e o grupo amino de outra e são denominadas como ligações peptídicas. Dessa maneira, os peptídeos são diferenciados de acordo com o número e a sequência de aminoácidos que apresentam em suas composições. Os peptídeos que possuem uma massa molecular maior que 8000 Da são classificados como proteínas. Quanto a sua estrutura, as proteínas são classificadas em:
- A estrutura primária de uma proteína corresponde apenas à sua sequência de aminoácidos;
- Já a secundária é a conformação de suas cadeias polipeptídicas;
- A estrutura terciária, por sua vez, é o arranjo tridimensional da proteína;
- A quaternária é o arranjo espacial das subunidades polipeptídicas.
Peixes
Os peixes, por serem animais monogástricos, não possuem requerimentos proteicos específicos. A principal necessidade, na dieta destes animais, é em relação aos aminoácidos essenciais. Dessa forma, os peixes não necessitam que grandes quantidades de proteína, mas as proteínas presentes na sua alimentação devem conter alta digestibilidade e ter os aminoácidos essenciais.
O que seria o perfil ideal de aminoácidos?
Para ser considerado ideal, o perfil precisa conter um total de 10 aminoácidos essenciais, não sintetizados pelo organismo e que, portanto, devem necessariamente ser adquiridos através da alimentação. Cisteína e tirosina são considerados semi-indispensáveis, pois para estes há a possibilidade de serem sintetizados a partir de metionina e fenilalanina.
A deficiência de aminoácidos essenciais reduz o crescimento e o desenvolvimento dos peixes, que podem desenvolver anorexia. Além disso, essa deficiência afeta o sistema imune, deixando o animal mais susceptível a doenças infecciosas.
Neste sentido, um estudo mostrou que a deficiência de aminoácidos na dieta da truta arco-íris, apesar de não ter afetado a produção de anticorpos, a atividade de lisozima e proteínas C-reativas foram reduzidas, afetando o mecanismo de defesa dos animais.
Cães & gatos
Para animais terrestres, como cães e gatos , existem algumas particularidades em relação ao requerimento de aminoácidos.
Os gatos, por serem animais carnívoros, necessitam de uma grande quantidade de proteínas, de preferência de origem animal. Em geral, recomenda-se o consumo de 10 g de proteína bruta por dia para gatos jovens, 12,5 g para adultos e 41 g para gatas em fase de lactação. Além disso, taurina e cisteína são aminoácidos essenciais para a dieta dos gatos, o que é diferente em relação a dieta dos cães.
Em relação aos cães, recomenda-se que filhotes com massa de aproximadamente 5 kg devem consumir até 56 g de proteínas por dia. Em cães adultos com uma massa corporal de 15 kg é recomendado consumir 25 g de proteínas diariamente. Já os cães idosos têm necessidade de um maior teor proteico, em torno de 75 g de proteína para 1000 kcal/dia.
Também é importante considerar a perda de aminoácidos que ocorre no trato gastrointestinal de cães e gatos. Após a digestão dos alimentos, determinados aminoácidos apresentam maiores perdas na matéria fecal do que outros. É o caso, principalmente, do aspartato, treonina, serina e glutamato, aqueles que apresentam as maiores perdas para ambas as espécies.
De forma a compensar tais perdas, a dieta dos pets deve ser reforçada nestes aminoácidos específicos.
Suínos
Os suínos também necessitam da presença dos 10 aminoácidos essenciais em suas dietas. No caso desses animais, inclusive, é preciso estar atento aos aminoácidos limitantes. Estes são aqueles que, caso não estejam presentes, impedem a síntese proteica de ocorrer. A lisina, metionina, treonina e triptofano são os aminoácidos limitantes para os suínos, sendo a lisina o primeiro limitante.
Além disso, a hidrólise enzimática pode ser uma grande aliada na nutrição suína. Estudos já demonstraram que o uso de proteases para quebrar as proteínas em peptídeos menores e de fácil digestão resulta em melhor crescimento e desenvolvimento dos suínos.
Um estudo do site Pig Progress mostrou que a adição de um probiótico e uma protease na dieta de mais de 5.000 suínos levou a um aumento no ganho de peso dos animais, além de maiores taxas de sobrevivência (aumento em 2%). Sendo assim, o uso de proteína hidrolisada desponta como uma opção viável para a nutrição suína.
Aplicações da proteína hidrolisada de frango na nutrição animal
A proteína hidrolisada de frango possui alto valor nutricional, desenvolvida com matérias-primas frescas de alta qualidade, proveniente do abate de aves, como vísceras, miúdos e carne de frango, sendo esta considerada uma proteína funcional formulada especialmente para melhorar a performance de rações animais. É produzida através do processo de hidrólise enzimática, que gera cadeias menores de aminoácidos e peptídeos bioativos.
Este ingrediente possui todos os aminoácidos essenciais, além de já terem sido identificados e sequenciados mais de 70 diferentes peptídeos. Dessa forma é um ingrediente adequado do ponto de vista nutricional para aplicação em rações animais, como animais aquáticos, suínos, cães e gatos.
Esta melhoria foi confirmada principalmente em animais aquáticos, pois a proteína hidrolisada de frango apresentou ter um efeito positivo na nutrição de espécies aquáticas, como a tilápia, onde verificou-se que 94% deste ingrediente foi digerido. Além disso, a disponibilidade de todos os aminoácidos presentes na proteína hidrolisada foi maior que 90%.
As tilápias também demonstraram alta atratividade pelas dietas contendo proteína hidrolisada de frango. A adição de 5% do ingrediente na ração administrada aumentou em 10,82% o índice de palatabilidade quando comparado ao grupo controle, que continha 5% de farinha de peixe.
Em termos de performance, as tilápias tiveram um aumento de 23% no ganho de peso com a inclusão de 2,5% de proteína hidrolisada de frango durante o estágio pós-larval. A taxa de sobrevivência aumentou em 12% em relação ao grupo controle alimentado com farinha de peixe. A melhoria provocada pela proteína hidrolisada de frango também foi observada em outros parâmetros, como taxa de conversão alimentar (melhoria de 40%) e ganho de peso final de alevinos (aumento de 23%).
A proteína hidrolisada de frango também já foi testada na dieta de outras espécies, com bons resultados.
Um estudo publicado no Journal of Animal Science and Biotechnology demonstrou que a incorporação desse ingrediente em uma proporção de 6% na ração de leitões desmamados promoveu um aumento significativo no crescimento dos animais, em comparação com a dieta controle, sem a adição da proteína hidrolisada.
Para cães e gatos, a palatabilidade da proteína hidrolisada de frango é especialmente atrativa. Além disso, o ingrediente é altamente digerível para essas espécies, causando uma considerável redução na produção de fezes. No estudo da Revista Brasileira de Medicina Veterinária e Zootecnia, os coprodutos de aves na alimentação de cães, apresentaram uma digestibilidade entre 65 e 91%. Vale ressaltar que ingredientes produzidos por hidrólise enzimática podem aumentar estes valores de digestibilidade.
Peptídeos bioativos e o fortalecimento do sistema imunológico
Os peptídeos bioativos são definidos como fragmentos de sequências de aminoácidos em uma proteína capazes de conferir funções biológicas para além do valor nutricional. Eles geralmente possuem entre 2 e 20 aminoácidos na cadeia, uma grande abundância de resíduos hidrofóbicos de aminoácidos e a presença de arginina, lisina e prolina. Uma das ações mais conhecidas e mais relevantes para o organismo animal é a capacidade antioxidante que alguns peptídeos bioativos apresentam.
A atividade antioxidante é de grande importância para o sistema imunológico animal, pois a oxidação é um processo natural que ocorre a todo momento nas células do organismo como uma consequência da respiração. De forma geral, a oxidação leva à formação de radicais livres e espécies reativas de oxigênio que, para dissipar energia, reagem com outras moléculas existentes nas células, causando a propagação do processo. Como consequência, há a geração de danos a lipídios, carboidratos, proteínas estruturais e DNA, o que está relacionado a uma série de efeitos negativos à saúde, como processos inflamatórios em excesso e desenvolvimento de doenças crônicas e degenerativas.
Para impedir que a oxidação ocorra em excesso, as células também possuem substâncias antioxidantes. Essas moléculas reagem com os radicais livres e espécies reativas de oxigênio, estabilizando-os e impedindo que eles reajam em cadeia, danificando as macromoléculas.
Dessa forma, pode-se dizer que as células do organismo animal possuem um balanço entre fatores pró-oxidantes e antioxidantes. Quando este balanço é perturbado devido a um excesso de fatores pró-oxidantes, há uma condição conhecida como estresse oxidativo. A permanência desta condição por um tempo prolongado pode levar aos efeitos deletérios à saúde aqui citados. Neste sentido, o consumo de peptídeos bioativos é fundamental para prevenção das doenças mencionadas.
Além disso, em animais os peptídeos bioativos podem auxiliar em importantes funções fisiológicas, como atividade antimicrobiana e regulação endócrina. Uma vez consumidos, esses peptídeos exercem suas atividades no intestino delgado, onde há a geração de sinais transmitidos ao cérebro, ao sistema endócrino e ao sistema imune, o que gera um impacto positivo em todo o corpo do animal.
Os efeitos práticos dos peptídeos bioativos
Um efeito muito interessante dos peptídeos bioativos é a inibição da enzima conversora de angiotensina (ECA). A ECA está envolvida na formação de um peptídeo vasoconstritor estando, portanto, associada ao desenvolvimento de hipertensão.
Alguns peptídeos bioativos são capazes de inibir a ECA, reduzindo o risco de pressão arterial elevada.
Como antimicrobianos, esses peptídeos agem causando danos à membrana celular de bactérias, interferindo com as funções intracelulares de suas proteínas, o que induz à agregação de proteínas citoplasmáticas, afetando o metabolismo da bactéria, que se torna incapacitada de cumprir suas funções.
A enzima pepsina, sob pH 5,5, temperatura de 23 ºC, concentração de substrato de 1% ao longo de 3h de reação produz peptídeos de massa molecular entre 445 e 2148 Da com atividade antimicrobiana e anti-hipertensiva.
Já as enzimas alcalase, pepsina e tripsina produzem peptídeos de 1000-2000 Da com atividade antioxidante e anti-inflamatória caso a hidrólise seja realizada a pH 7,0, a 50 ºC durante 8h.
A presença de peptídeos bioativos na proteína hidrolisada de frango na proporção 2 a 3% em rações para tilápia (alevinos) aumentou o número de vilosidades no intestino dos animais. Além disso, também foi observado um aumento na área nuclear de hepatócitos.
Em tilápias adultas, a inclusão de 2,4% de proteína hidrolisada de frango resultou em um aumento de 6% no que diz respeito ao rendimento de filé. Nestes testes também foram observados que peptídeos bioativos antiadipogênicos reduziram consideravelmente o teor de triglicerídeos totais e VLDL nos animais, além de promoverem um aumento nos níveis de HDL, o colesterol benéfico.
Digestibilidade: característica essencial para garantir a absorção das proteínas
A digestibilidade de proteínas deve ser entendida como sendo a parte ou porção da proteína que pode ser hidrolisada pelas enzimas digestivas em peptídeos e aminoácidos e que, portanto, estaria disponível biologicamente, desde que não houvesse nenhuma interferência na captação destes nutrientes pelo organismo dos animais. A digestibilidade da proteína é um fator importante na determinação do valor nutritivo de uma proteína, pois está diretamente associada a absorção destes componentes.
As proteínas hidrolisadas, de modo geral, apresentam uma grande vantagem em relação à digestibilidade proteica, pois como as moléculas presentes nesses produtos são menores, pode se dizer, que já estão parcialmente digeridas, pois poupa a hidrólise de algumas enzimas que estão no sistema digestivo. Dessa forma, estes componentes são mais facilmente absorvidos pelo organismo animais, tornando a digestão muito mais rápida e eficiente.
Em estudo, a proteína hidrolisada de frango apresentou uma alta digestibilidade, em sistema in vitro, obtendo valores entre 71 a 97%. Esta variação de digestibilidade foi devida a utilização de diferentes enzimas no processo de hidrólise, sendo que a hidrólise do peito de frango utilizando a enzima Alcalase foi a que apresentou a maior digestibilidade in vitro de 97%.
Testes realizados com proteína hidrolisada de frango apresentaram uma digestibilidade in vivo de aproximadamente 94% em tilápias e foi comprovadamente considerado um ingrediente com um perfil de aminoácidos balanceados para implementação na alimentação destes peixes.
No estudo feito pela Embrapa sobre a aplicação parcial de proteína de mandioca na alimentação de tilápias, sugere a as proteínas vegetais não apresentam uma alta digestibilidade desses animais, sendo mais adequadas a aplicação de proteínas de origem animal, que apresentam alta digestibilidade e aumentam a sua performance e qualidade de vida.
Palatabilidade: característica essencial para garantir o consumo
Já falamos aqui sobre a qualidade das proteínas hidrolisadas e os avanços relacionados à disponibilidade de peptídeos bioativos nesses ingredientes. Porém, todos esses benefícios seriam em vão caso os animais não se sentissem atraídos o suficiente em consumir as rações com este tipo de fonte proteica.
A palatabilidade mede o quão desejável e atrativo um determinado alimento é para os animais. Ou seja, quando o animal entra em contato com a ração, quão disposto ele está em consumi-la?
Os pets, por exemplo, possuem uma quantidade muito maior de receptores de aroma em comparação aos humanos. Isso faz com que cães e gatos sejam extremamente sensíveis ao cheiro, sabor e textura de seus alimentos.
Dessa forma, pouco adianta desenvolver uma formulação animal rica em nutrientes se ela não for palatável o suficiente.
Alguns medidores podem ser usados para se determinar a palatabilidade de formulações feed:
- Primeira escolha (aroma): mede, dentre uma variedade de alimentos, pelo qual o animal se sente mais atraído ao primeiro contato. Também pode-se medir o quão animado o animal se torna ao se aproximar do alimento analisado;
- Taxa de ingestão (sabor): essa taxa corresponde à quantidade do alimento analisado consumida pelo animal dividida pela quantidade total de alimento consumido;
- Taxa de consumo (cheiro, textura, sabor): representa a preferência que uma população de animais demonstra por uma fórmula em relação às outras.
No caso da suinocultura e da aquicultura, rações pouco palatáveis afetam de forma muito negativa a lucratividade do negócio, resultando em animais com performance e desenvolvimento abaixo do esperado.
Para os suínos, é preciso evitar fontes proteicas que contenham fatores antinutricionais, como taninos, glucosinolatos e glicoalcalóides. Também é preciso diminuir o nível de ácidos orgânicos, responsáveis por uma considerável queda de palatabilidade.
Para peixes como tilápias, algumas fontes proteicas vegetais já foram reportadas, em estudos in vivo, como diminuidoras de palatabilidade, afetando negativamente o ganho de peso dos animais. Esse resultado foi observado em estudos com diferentes partes de mandioca adicionadas como ingredientes em rações aqua.
Por outro lado, as proteínas hidrolisadas produzidas a partir de matéria-prima de origem animal, como a proteína hidrolisada de frango, possuem palatabilidade agradável e ausência de fatores antinutricionais. Essas características fazem com que, além de todo o potencial nutricional, as rações adicionadas de proteína hidrolisada sejam também atrativas aos animais, contribuindo para uma melhora na performance.
Conclusão
Parte fundamental da nutrição animal, nas mais variadas espécies, as proteínas e os aminoácidos precisam estar presentes na dieta de forma balanceada e biologicamente ativa, sempre estando atento à questão dos aminoácidos essenciais e limitantes.
Para cumprir esse requisito e produzir efeitos benéficos no desenvolvimento dos animais, boas fontes proteicas precisam ser usadas como ingredientes. Neste cenário, surgem as proteínas hidrolisadas, em especial a proteína hidrolisada de frango, produzidas por hidrólise enzimática a partir de coprodutos da agroindústria.
Além de um alto índice de digestibilidade e palatabilidade, a proteína hidrolisada de frango pode apresentar peptídeos bioativos que cumprem funções essenciais no organismo animal, mantendo-os saudáveis e livres de problemas relacionados ao crescimento e sistema imunológico. Como também agregar valor aos coprodutos da indústria, diminuindo a possibilidade de desperdício e risco ambiental.
