Proteínas-Nutrição Animal-Importância,Funções e Qualidade

CAPÍTULO 8 Proteínas Lúcio Francelino Araújo Cristiane Soares da Silva Araújo Mylena Tückmantel Dias Paulo Henrique Pelissari Yasmin Gonçalves de Almeida Sartore INTRODUÇÃO A palavra proteína originase do termo grego proteos que significa de importância primária As proteínas são de importância primária pois a vida não é possível se os animais não receberem a quantidade necessária para a sua sobrevivência As proteínas representam um dos principais nutrientes presentes na dieta tanto pelas funções que desempenham como por seu valor econômico podendo onerar substancialmente o valor de uma dieta Um dos principais objetivos da produção animal é fornecer proteína para a alimentação do ser humano Para que esse papel seja cumprido os próprios animais requerem dietas com alta qualidade proteica e em proporções corretas Existem muitas maneiras de mensurar a qualidade da proteína mas todas estão relacionadas com o fornecimento de aminoácidos considerados chave na nutrição animal Durante muitos anos a formulação de rações esteve baseada no conceito de proteína bruta o que frequentemente resultava em dietas com níveis de aminoácidos acima das exigências reais dos animais Com isso o excesso de aminoácidos é utilizado de forma ineficiente pelos animais pois são reduzidos a nitrogênio e acarretam em alto custo metabólico para excreção Níveis excessivos de proteína na ração não significam apenas alto custo da formulação mas também afetam o desempenho produtivo dos animais Com a produção de aminoácidos sintéticos a nível comercial os nutricionistas passaram a formular rações com menor custo e níveis mais adequados de aminoácidos mas com níveis de proteína ainda elevados À medida que mais aminoácidos sintéticos surjam no mercado menor será o nível de proteína bruta da dieta Em animais monogástricos as exigências de aminoácidos são de difícil definição uma vez que são influenciados por alguns fatores como a densidade calórica da dieta consumo alimentar condições ambientais etc Genéticas de alto desenvolvimento necessitam de mais aminoácidos quando comparadas a genéticas de baixo desenvolvimento O problema enfrentado pelo nutricionista é a formulação de uma ampla variedade de dietas necessária para cumprir as diferentes exigências dos animais considerando também os diferentes padrões nutricionais existentes Cada vez mais tem crescido o número de pessoas que abandonam o consumo de produtos de origem animal com as alegações de que os animais não deveriam ser utilizados para a alimentação do homem e que o não consumo de produtos de origem animal consiste em um hábito de vida mais saudável Assim existem pessoas vegetarianas que não consomem carne veganas que não consomem qualquer produto de origem animal e pessoas flexitarianas que consomem produtos de origem animal ocasionalmente Vale ressaltar que a falta de consumo de produtos de origem animal principalmente da carne vermelha pode gerar transtornos irreversíveis uma vez que a carne vermelha é a única fonte natural de vitamina B12 melhor estudada no capítulo sobre vitaminas e a sua deficiência está relacionada a anemia em seres humanos Por essa razão devemos ter em mente que o consumo de proteínas salvo exceções por recomendação médica constitui em um hábito de vida saudável e que deve ser preservado DEFINIÇÃO As proteínas são compostos orgânicos formados por unidades básicas os aminoácidos ligadas por ligações peptídicas A quantidade e a sequência dos aminoácidos diferenciarão e definirão a função de uma proteína As proteínas são compostas por átomos de carbono 50 hidrogênio 7 oxigênio 22 nitrogênio 180 enxofre 20 e fósforo 1 Para que as células possam produzir proteínas é necessária a presença de aminoácidos que podem ser obtidos a partir da alimentação ou fabricados pelo próprio organismo CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS As proteínas podem ser classificadas de acordo com a estrutura ou com a função que desempenham De acordo com a estrutura podem ser classificadas em globulares representadas pelas enzimas antígenos e hormônio de natureza protéica fibrosas proteínas animais insolúveis em água e resistentes às enzimas digestivas conjugadas proteínas que por hidrólise liberam aminoácidos mais grupos não proteicos De acordo com a função as proteínas podem ser classificadas em estruturais proteínas que fazem parte de componentes estruturais no organismo animal como a queratina componente importante na composição de pelos chifres e cascos contráteis proteínas participam do processo de contração muscular como a actina e a miosina reserva proteínas utilizadas pelo organismo animal para manutenção ou desenvolvimento como a albumina presente em ovos que funcionam como uma reserva proteica utilizada para o desenvolvimento do embrião transportadoras proteínas que atuam no transporte de nutrientes no organismo animal como as hemoglobinas que transportam oxigênio enzimas proteínas que atuam na quebra de substratos liberando os nutrientes que serão utilizados pelo animal As enzimas podem ser endógenas e sintetizadas pelo animal como a tripsina e a quimiotripsina ou exógenas e com necessidade de adição por meio da alimentação do animal como a fitase a carboidrolase e a peptidase Nos últimos anos o emprego de enzimas exógenas na alimentação animal tem sido cada vez mais frequente com o objetivo de reduzir custos de produção o que gera a oportunidade de utilização de vários ingredientes alternativos na dieta defesa proteínas representadas pelas imunoglobulinas que desempenham papel primordial na resposta imunológica do animal No caso dos animais mamíferos a ingestão do colostro logo após o nascimento do animal reside no fato desse alimento ser rico em imunoglobulinas e consequentemente garantir ao animal a transmissão de imunidade aos filhotes pelo leite da lactente reguladoras proteínas que atuam na regulação do metabolismo no organismo animal destacandose o papel da insulina na regulação dos níveis de glicose circulante e consequentemente na regulação da glicemia CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS Todas as proteínas que compõem um organismo vivo são construídas a partir do mesmo conjunto de vinte aminoácidos São atribuídas abreviações de três letras aos aminoácidos comuns das proteínas que indicam a composição e a sequência de aminoácidos em uma proteína Assim temos as abreviações dos aminoácidos padrões alanina Ala valina Val leucina Leu isoleucina Ile prolina Pro metionina Met fenilalanina Fen triptofano Trp glicina Gli serina Ser treonina Tre cisteína Cis tirosina Tir asparagina Asp glutamina Gln ácido aspártico Asp ácido glutâmico Glu lisina Lis arginina Arg e histidina His A classificação dos aminoácidos depende de sua composição portanto é importante que se entenda as funções que desempenham Todo aminoácido apresenta a mesma estrutura básica um átomo de carbono outro de hidrogênio um grupo carboxila um grupo amino e um radical R Figuras 2 e 3 O que diferencia os aminoácidos é o radical R que pode variar em função do comprimento da cadeia e da presença ou não de um átomo de enxofre o que forma aminoácidos sulfurados Figura 2 Estrutura básica de um aminoácido Figura 3 Composição dos aminoácidos continua Serina Treonina Cisteína Fenilalanina Tirosina Triptofano Lisina Arginina Histidina Aspartato Glutamato Asparagina Glutamina Figura 3 continuação Composição dos aminoácidos Do ponto de vista da nutrição animal os aminoácidos podem ser classificados quanto a essencialidade destino e estrutura Em relação à essencialidade os aminoácidos podem ser classificados em essenciais não essenciais e limitantes Essenciais não são sintetizados pelo organismo animal em velocidade suficiente para atender as exigências não essenciais são sintetizados pelo organismo animal em velocidade suficiente para atender as exigências animais e não precisam ser fornecidos na dieta limitantes são aqueles que apresentam concentração limitada para permitir o máximo desempenho animal e a síntese proteica Os aminoácidos podem ser classificados quanto ao destino que está relacionado ao destino tomado pelo aminoácido quando o grupo amina é excretado do corpo na forma de ureia mamíferos amônia peixes e ácido úrico aves e répteis Cetogênicos é quando o álcool restante da quebra de aminoácidos vai para qualquer fase do Ciclo de Krebs na forma de Acetil coenzima A ou outra substância Os aminoácidos que são degradados a acetilCoA ou acetoacetilCoA são chamados de cetogênicos porque dão origem a corpos cetônicos A sua capacidade de formação de corpos cetônicos fica mais evidente em casos de pacientes com diabetes mellitus o que faz que o fígado produza grande quantidade dos mesmos glicogênicos é quando o álcool restante da quebra de aminoácidos vai para a via glicolítica Os aminoácidos que são degradados a piruvato alfacetoglutarato succinilCoA fumarato ou oxaloacetato são denominados glicogênicos A síntese de glicose é possível a partir desses aminoácidos porque esses intermediários e o piruvato podem ser convertidos em fosfoenolpiruvato e depois em glicose ou glicogênio Do conjunto básico dos vinte aminoácidos os únicos que são exclusivamente cetogênicos são leucina e lisina A fenilalanina triptofano isoleucina e tirosina são tanto cetogênicos quanto glicogênicos E os catorze aminoácidos restantes são estritamente glicogênicos lembrando que o corpo pode gerar AcetilCoA a partir da glicose Quanto à estrutura os aminoácidos podem ser classificados em ramificados e aromáticos Ramificados indispensáveis para a manutenção da proteína corporal além de fonte de nitrogênio para a síntese de alanina e glutamina São representados pelos aminoácidos leucina valina e isoleucina aromáticos são todos os aminoácidos que possuem em sua estrutura pelo menos um derivado do grupo benzeno Nesse grupo temos os aminoácidos tirosina triptofano e fenilalanina FUNÇÕES As proteínas desempenham diversas funções no organismo entre as quais podemos destacar a formação de substâncias celulares a síntese de enzimas os hormônios e anticorpos a síntese de vitaminas do complexo B a desintoxicação a oxidação para liberação de energia a composição de estruturas e órgãos a reparação de tecidos a função mecânica da contração a composição do sistema nervoso o transporte de substâncias a síntese de proteínas para produção a transmissão de caracteres hereditários DNA e RNA e a regulação do metabolismo da água FONTES PROTEICAS As principais fontes proteicas utilizadas na alimentação animal são as de origens animal e vegetal A maioria delas é oriunda do processamento da indústria de alimentos como os farelos que são produzidos na indústria de óleos e as farinhas de origem animal resultante de subprodutos de matadouros Existem também fontes de nitrogênio não proteico como a ureia utilizada na alimentação de ruminantes A seguir será discutida a composição nutricional de algumas fontes proteicas importantes na nutrição animal Além das fontes proteicas tradicionais os aminoácidos sintéticos também são utilizados com destaque para a DLmetionina a lisinaHCL o Lvalina Ltreonina e o Ltriptofano As formas DL e L dos aminoácidos estão relacionadas à configuração da molécula que pode ser dextrógira ou levógira A metionina é a única fonte que apresenta a configuração DL Cada vez mais a produção animal de forma orgânica se torna mais presente Para que ocorra a produção orgânica é necessário que os animais ingiram somente alimentos naturais que não tenham sido produzidos com a utilização de agrotóxicos ou qualquer produto resultante de síntese química eliminando aminoácidos enzimas etc Assim um dos alimentos introduzido na alimentação animal foi a farinha de insetos que representa uma importante fonte de proteínas para os animais Tabela 2 Tabela 1 Ingredientes proteicos utilizados na alimentação animal Farelo de algodão Farelo de canola Farinha de carne e ossos Levedura álcool Plasma sanguíneo Farelo de soja PB 3780 3620 4740 3720 7170 4540 Lis 157 202 244 299 652 280 Met 058 078 062 061 089 061 AAS 122 175 098 089 307 128 Tre 126 157 153 214 447 178 Trp 051 046 024 048 131 064 Arg 414 225 354 175 395 335 Val 171 167 198 224 492 222 Iso 121 131 129 192 226 213 Leu 219 253 260 269 697 351 His 108 100 078 083 221 120 Fen 200 141 132 164 390 234 Ala 151 155 382 251 374 203 Cis 064 097 036 028 218 067 Tir 103 093 094 089 307 166 Gli 160 169 745 166 264 197 Gln 338 356 222 261 396 394 Fonte adaptado de Rostagno et al 2017 Tabela 2 Comparação da composição nutricional dos insetos gkg e de outras fontes de alimentos Proteína Gordura Caloria Tiamina Riboflanina Mosca negra 175 140 1944 77 162 Mosca doméstica 197 19 918 113 772 continuação Tabela 2 Continuação Comparação da composição nutricional dos insetos gkg e de outras fontes de alimentos Proteína Gordura Caloria Tiamina Riboflanina Grilo 205 68 1402 04 341 Carne bovina 256 187 2766 05 18 Leite 265 268 4982 26 148 Fonte FAOWUR 2012 DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE PROTEÍNAS A digestão das proteínas como dos demais nutrientes ocorre por ação de processos mecânicos químicos eou microbiológicos sobre os alimentos ingeridos Nos animais domésticos há duas etapas para sua digestão uma gástrica em animais monogástricos e uma microbiana seguida pela digestão gástrica nos animais ruminantes Nos animais monogástricos a digestão das proteínas tem início no estômago onde ocorre a secreção de ácido clorídrico e de pepsinogênio pelas células pépticas e principais O pepsinogênio chega ao lúmen do estômago desativado e então por ação do ácido clorídrico e de moléculas de pepsina ativadas anteriormente ocorre o rompimento em uma determinada porção de sua molécula transformandoo em pepsina a forma ativa Em aves a digestão péptica ocorre preferencialmente na moela O ácido clorídrico promove a ruptura das ligações peptídicas indiscriminadamente enquanto a pepsina que é uma endopeptidase rompe somente as ligações peptídicas entre os aminoácidos leucina e valina tirosina e leucina e fenilalanina e fenilalaninatirosina As proteínas já em processo de digestão promovido pelo suco gástrico e pela ação mecânica passam para o intestino delgado onde recebem as secreções pancreáticas e intestinais A substância mais importante da secreção intestinal para a digestão proteica é a enteroquinase Essa enzima ativa o tripsinogênio pancreático que chega inativado no lúmen do intestino transformandoo em tripsina forma ativa responsável pela ativação das demais enzimas proteolíticas secretadas pelo pâncreas As enzimas dos estômago também do proventrículo no caso das aves e do pâncreas agem sobre as proteínas transformandoas em oligopeptídeos que são transformados posteriormente pela ação das enzimas intestinais que se encontram na borda em escova em peptídeos menores e aminoácidos que serão absorvidos Scott et al 1982 Dessa forma durante a digestão gástrica há participação de diferentes enzimas que atuam sobre proteínas peptídeos e aminoácidos possibilitando sua absorção como ácido clorídrico pepsina tipo A B e C tripsina quimiotripsina carboxipeptidases A e B enzimas que fazem parte do suco entérico composto por enzimas do sulco duodenal sintetizados pelas glândulas de Brunner e enzimas do suco intestinal sintetizados pelas glândulas de Lieberkühn Os monogástricos possuem pelo menos três sistemas de transporte para aminoácidos neutros um para glicina um para metionina e aminoácidos alifáticos e um para os demais aminoácidos Esses sistemas são sódiodependentes e aparentemente não são exclusivos Além deles existe um mecanismo de transporte para aminoácidos básicos e também um para aminoácidos ácidos Bell e Freeman 1971 demonstraram que a velocidade de transporte dos Laminoácidos não depende do peso molecular e que aminoácidos com radical R não polar são rapidamente absorvidos enquanto aminoácidos com radical R polar são absorvidos mais lentamente Os demais aminoácidos são absorvidos com velocidade intermediária Também já foi demonstrado que os Daminoácidos são absorvidos mais lentamente que os Laminoácidos e que os Daminoácidos podem inibir ou ativar a absorção dos Laminoácidos A absorção dos peptídeos é importante no processo de utilização dos aminoácidos pelos animais Essa forma de absorção favorece o processo pois os peptídeos são absorvidos por um mecanismo não competitivo ao dos aminoácidos e também absorvidos mais rapidamente A hidrólise final ocorre na superfície intestinal borda em escova ou por peptidases existentes no citosol das células epiteliais Os sistemas de transporte de peptídeos são muitos e nenhum é sódiodependente Di e tripeptídeos competem na absorção e os peptídeos que contêm Daminoácidos são absorvidos mais lentamente Junqueira e Oba 1999 A Figura 4 apresenta um esquema da digestão da proteína e utilização dos aminoácidos em monogástricos No caso da digestão proteica em ruminantes a primeira fase de digestão é a digestão microbiana ocorrida no rúmen Na cavidade prégástrica a proteína ingerida pelo animal é metabolizada pelos microrganismos ruminais onde sofre hidrólise que libera aminoácidos Esses aminoácidos passam pelo processo de desaminação e disponibilizam uma cadeia Figura 4 Digestão e absorção proteica em monogástricos Fonte Whittemore 1998 Figura 5 Metabolismo proteico no rúmen Fonte Teixeira 1992