LEVEDURAS VIVAS NA NUTRIÇÃO DE BOVINOS

Fabiano Alvim Barbosa
Médico Veterinário, M. Sc.
Doutorando – UFMG

Gustavo Alves de Faria
Médico Veterinário, M. Sc.

Herbert Vilela
Engo. Agrônomo, D. Sc.

1 – INTRODUÇÃO

Devido ao aumento da produção do gado leiteiro e do gado de corte, especificamente em confinamentos, faz-se necessário o aumento da concentração dos nutrientes nas dietas, principalmente  proteína e  energia. Aliado ao fator alto consumo de rações concentradas pelos animais, faz-se necessário trabalhar com produtos que melhorem o desempenho animal, principalmente aqueles que atuam no rúmen controlando ou modificando o padrão de fermentação, evitando assim distúrbios metabólicos e aumentado a  eficiência alimentar dos animais.
Muitas pesquisas explicam a natureza da fermentação ruminal e quais seus efeitos na nutrição de ruminantes ao compreender a transformação microbiológica que ocorre no rúmen. A importância fisiológica da produção de ácidos graxos voláteis (AGV) pelos microrganismos ruminais para a nutrição de seu hospedeiro foi estabelecida cedo. Algumas espécies de bactérias, protozoárias e fungos provocam celulolises,  e outras  diversas populações podem hidrolisar amido e açúcares. As proteínas são quebradas por hidrólises no rúmen, pois os microrganismos ruminais utilizam os aminoácidos para produção de energia assim como para síntese protéica (BARCROFT et al., 1944; RUSSEL and WALLACE, 1988; STEWART and BRYANT, 1988; BRODERICK et al. 1991; RUSSELL et al. 1991, citados por WALLACE, 1994).
Os microrganismos utilizam peptídeos e aminoácidos para crescimento ou podem fermentar aminoácidos quando há deficiência de carboidratos produzindo amônia. O nitrogênio amoniacal é removido do rúmen pela incorporação à matéria microbiana, por absorção pelo epitélio ruminal ou passando para outras partes do trato digestório (PEREIRA et al.2001).
A atividade microbiana e suas funções no processo digestivo podem ser modificadas pelo pH ruminal. Uma quantidade excessiva de concentrados resulta em redução de pH ruminal, devido à rápida fermentação de carboidratos não-estruturais e à intensa produção de ácidos graxos voláteis, que podem produzir grande impacto na digestão da fibra (PEREIRA et al.2001).
Segundo Beauchemin et al. (2000) a suplementação com leveduras pode ser mais eficaz no caso em que a digestão da fibra está comprometida e que a energia é o principal fator limitante.
A manipulação direta da fermentação ruminal  pela biotecnologia estava sendo restrita a alguns compostos antimicrobianos e microrganismos adicionados ao alimento. Na década de 80, foi proposta por vários autores a tecnologia do DNA recombinante sendo que esta poderia ser usada para o desenvolvimento de novas cepas de bactérias ruminais que trariam benefícios para a nutrição animal (WALLACE, 1994).
Segundo SIMAS & NUSSIO (2001) o FDA (Food and Drug Administration), em 1989, criou o termo “direct fed microbials” (DFM), o qual engloba microrganismos vivos que ocorrem naturalmente, incluindo bactérias, fungos e leveduras.
Classificadas como aditivos, as culturas de leveduras são utilizadas na alimentação animal a mais de seis décadas. JORDAN & FOURDRAINE (1993), citados por SUÑÉ & MÚHLBACH (1998), observaram que o uso da levedura triplicou nos últimos 10 anos nos Estados Unidos, passando de 16,9 para 50,8% o número de produtores que utilizam a levedura como fonte de aditivo alimentar no rebanho leiteiro.
O presente trabalho de revisão tem como objetivo relatar os mecanismos de ação das leveduras vivas na  nutrição de bovinos bem como os resultados de pesquisas na produção animal.

• Leveduras vivas – aditivo microbiano alimentar

Culturas microbianas vivas e seus extratos, particularmente o Aspergillus oryzae e Saccharomyces cerevisiae, têm sido usados como aditivos alimentares por muitos anos. Na média,  as publicações de pesquisa têm mostrado benefício na nutrição de ruminantes (termos de ganho de peso e produção de leite) com aumentos de 7 a 8%. Esses efeitos são muito variáveis e dependentes da dosagem do aditivo e da dieta ingerida (WALLACE, 1994). DAWSON (2000) relata aumento médio de produção leiteira de 7,3%, sendo as respostas variáveis com aumentos de 2  a 30%. As respostas para ganho de peso apresentaram em média um aumento de 8,7%, podendo chegar a  mais de 20%.
A depressão no consumo de matéria seca  no pré-parto e o lento aumento do mesmo no pós-parto são os principais fatores de risco na etiologia de desordens digestivas e metabólicas como a febre do leite, cetose, fígado gordo, deslocamento de abomaso para a esquerda e acidose ruminal (Grummer et al. 2001). Segundo Hutjens (1992), citado por Grummer (2001), o período de transição é um excelente momento para se utilizar leveduras para estabilizar o ambiente ruminal de vacas que mudaram a dieta baixa em energia para uma de alta energia.

• Efeito das culturas de leveduras vivas no rúmen

WALLACE (1994) cita que  o aumento da ingestão de alimentos decorrente do uso das leveduras parece estar dirigido em parte pelo aumento na taxa de quebra da fibra e parte pelo aumento do fluxo duodenal de nitrogênio absorvido. Estas observações sugerem  maior atividade da população microbiana evidenciada pelo aumento da contagem de bactérias anaeróbicas no fluído ruminal. Os números de bactérias celulolíticas  são aumentados,  e as bactérias que utilizam o ácido lático são estimuladas pela presença de ácido dicarboxílico, sendo assim, explica-se em parte o aumento da quebra das fibras e aumento  da estabilidade na fermentação ruminal de animais que recebem este aditivo ( Figura  1).
DAWSON (2000), em trabalho de revisão, descreve os efeitos das leveduras no rúmen em decorrência dos seguintes fatores:

• aumento da taxa inicial da digestão da matéria seca ruminal nas primeiras 24 horas de incubação, estimulada por uma mais rápida  atividade ruminal;
• estabilização do pH ruminal pela habilidade da levedura em previnir acúmulo de ácido lático no rúmen;
• alteração do metabolismo do nitrogênio ruminal refletindo em menor concentração de amônia ruminal e aumento de concentrações de bactérias ruminais seguido de maior fluxo de nitrogênio bacteriano para o intestino delgado;
• mudança na população microbiana ruminal, com aumento das bactérias anaeróbicas, celulolíticas, proteolíticas e as  que utilizam ácido láctico;
• fabricação industrial do extrato de leveduras e seus metabólitos ativos, que são considerados como um dos modelos para explicar os vários efeitos deste aditivo.

SIMAS & NUSSIO (2001) também citaram que muitos autores sugeriram modos de ação para esses produtos, sempre relacionados com mudanças no padrão de fermentação ruminal, como maior estabilidade nos níveis de pH,  redução dos níveis de amônia, maior digestão de fibras, aumento no consumo de matéria seca e conseqüentemente aumento na produção de leite.

• Efeitos bioquímicos das leveduras vivas no rúmen

Os efeitos bioquímicos das leveduras que aumentam o crescimento dos microrganismos ruminais não estão totalmente esclarecidos. Vários mecanismos bioquímicos hipotéticos têm sido desenvolvidos para explicar tal efeito. Vários deles se baseiam na habilidade das leveduras em fornecer importantes nutrientes ou cofatores  nutricionais que podem estimular a atividade microbiana, enquanto outros sugerem  habilidade da levedura em controlar o nível de oxigênio no ambiente ruminal. Recentes estudos têm demonstrado o isolamento de pequenos grupos de peptídeos das leveduras que estimulam maior crescimento logarítmico das bactérias, estimulando suas atividades em comparação a aminoácidos sintéticos. Esses peptídeos funcionam como um gatilho para estimular o crescimento microbiano e aparentemente não são estáveis no ambiente ruminal, não permitindo serem mensurados no fluído ruminal, parecendo ser rapidamente quebrados pelas enzimas proteolíticas dos microrganismos ruminais, sendo, provavelmente, eliminados rapidamente. Outra atividade potencial das leveduras é a habilidade na prevenção de colonização de microrganismos patogênicos no intestino, modulando a função imune  pela alteração das células intestinais (DAWSON, 2000).

2 – TRABALHOS IN VITRO

Callaway & Martin (1997) estudaram o crescimento in vitro de bactérias como Selenomonas ruminantium H18, Megasphaera elsdenii B159 e T81, Fibrobacter succinogenes S85 e Ruminococcus albus B199 quando se suplementou estas culturas com filtrados de levedura. Os resultados apontaram que a suplementação aumentou o crescimento de Selenomonas ruminantium e Megasphaera elsdenii no lactato com produção de acetato e propionato. A suplementação também aumentou a degradação inicial da celulose por bactérias como Fibrobacter succinogenes S 85 e R. flavefacies FD1.
Kung Jr. et al. (1997) trabalhando com leveduras in vitro determinaram que as mesmas provocavam um aumento das bactérias proteolíticas e da concentração do nitrogênio amoniacal. Já nas vacas no meio de lactação a suplementação não provocou alterações no pH ruminal, concentração de AGV e consumo de matéria seca. Nas vacas em início de lactação a suplementação com 20 g de levedura por dia aumentou a produção de leite.

• Efeitos das leveduras vivas em bovinos leiteiros

Trabalhos de pesquisas apresentam resultados variados com a suplementação de leveduras em dietas para vacas leiteiras.  Alguns autores observaram respostas positivas quanto a digestibilidade da fração da fibra da dieta, aumento da estabilidade do pH ruminal, redução dos níveis de amônia, aumento no consumo de matéria seca e conseqüente aumento na produção de leite e ganho de peso. Entretanto outros trabalhos não apresentaram respostas benéficas com a suplementação de leveduras nessas dietas (SIMAS & NUSSIO, 2001).
DAWSON et al. (1990) trabalhando com novilhos Jersey não encontraram diferenças significativas no pH ruminal e nem nas concentrações de AGV, mas encontraram aumento do número de bactérias celulolíticas para dietas contendo leveduras em relação ao lote controle.
PANDA et al. (1999) verificaram o efeito ruminal do uso de culturas de leveduras em bezerros lactentes desde o primeiro dia de vida. O pH e nível de amônia não foram alterados enquanto a concentração de lactato foi menor com uso de levedura (P<0,01). As atividades enzimáticas de amilases e proteases não foram alteradas, mas a celulase foi maior durante os dias 50 e 90 no grupo experimental. Além disto houve aumento no número de protozoários com o uso de leveduras.
Resultados semelhantes foram  obtidos por YOON e STERN (1996) quando trabalharam com vacas holandesas  com cânulas ruminais e duodenais. Neste experimento não foram encontradas diferenças significativas com o uso de leveduras na dieta em relação ao pH ruminal, concentração de amônia,  AGV total e digestibilidade de fibra, mas encontraram menor porcentagem de isoácidos, maior digestão de proteína bruta (PB),  matéria orgânica ruminal e maior número de bactérias proteolíticas, além de menor digestão de matéria orgânica duodenal e menor fluxo de nitrogênio.
Já ENJALBERT et al. (1999) trabalhando com vacas leiteiras canuladas no rúmen recebendo silagem de milho e concentrado (67: 32) e cultura de levedura (0,5% MS) obtiveram diminuição do nível de amônia 3 horas pós-refeição e aumento de 20% de AGV 1 hora pós-refeição. Houve aumento de propionato e diminuição da relação acetato: propionato pós-refeição. Não houve diferenças no pH, nível de acetato e butirato. Não houve diferença estatística na  degradação da MS, FDN nem FDA.  Níveis de propionato foram mais elevados no fluído ruminal de vacas que receberam leveduras principalmente nos dias 30 e 60 pós-parto em relação ao grupo controle (PESTEVSEK et al. 1998).
MENDONZA et al. (1995) encontraram diferenças estatísticas com o uso de leveduras em dietas de vacas leiteiras recebendo palhada de trigo, com aumento na digestibilidade  da MS com 12 e 24 horas e da FDN com 72 horas de incubação “in situ” (P<0,05). Aumento de consumo de MS (P<0,05) também foi observado, mas sem diferenças estatísticas nas taxas de degradação da FDN (%/h).
KAMALAMMA et al (1996) não encontraram diferenças estatísticas na ingestão de matéria seca, ganho médio diário, produção e composição do leite com o uso de leveduras em vacas mestiças com baixas produções (9 kg de leite/dia). Resultados semelhantes quanto à produção de leite foram observados por VALAREZO et al. (1999) onde não foi encontrado efeito da levedura em vacas de baixas produções (média de 10,65 kg/dia).
KUNG JR. et al. (1997) não encontraram efeito significativo com a adição de leveduras à dietas de vacas em meio de lactação com relação ao ph ruminal, concentração de AGV, consumo de matéria seca, mas houve aumento de bactérias proteolítcas e nitrogênio amoniacal “ïn vitro”.  Aumento de produção de leite foi observado somente nas vacas em início de lactação para leite corrigido para 3,5% de gordura com valores de 36,4, 39,3 e 38,0 kg/dia para lote controle, com suplementação de 10 e 20 gramas de levedura / dia respectivamente (p<0,07).
Robinson (1997), suplementando 20 vacas holandesas 14 dias no pré parto e 14 dias no pós parto, determinou que o grupo suplementado perdeu menos condição corporal no pré parto. Não foram observadas diferenças no consumo de matéria seca no pré ou no pós parto entre os tratamentos, bem como a produção leiteira e a proporção entre os componentes do leite não foram influenciadas.
McGILLIARD & STALLINGS (1998) trabalhando com leveduras, fungos e enzimas na quantidade de 21,2 gramas/vaca/dia em 46 rebanhos leiteiros na Virgínia – EUA, com 3417 vacas, encontraram aumento de produção leiteira em 31 rebanhos (17 significativamente) e diminuição de produção de leite em 15 (7 significativamente). A média de aumento foi de 0,64 kg /vaca/ dia, sendo 0,73 kg para primíparas e 0,56 kg nas multíparas.
IWANSKA et al. (1999) tiveram resultados positivos quando trabalharam com suplementação de cultura de leveduras em vacas no início de lactação (30 dias) até 120 dias. Houve aumento de 38 kg de leite em relação ao grupo controle e quando foram adicionados minerais “orgânicos” e vitaminas junto com levedura este aumento foi para 150 kg de leite durante toda a lactação.  Resultados semelhantes obtiveram POPOVIC et al. (1998) quando suplementaram vacas holandesas entre primíparas e multíparas com 10 g/vaca/dia de cultura de leveduras e minerais “orgânicos” (Se e Zn) durante 90 dias com aumento de produção leiteira de 171 kg no período.
WOHLT et al. (1998) encontraram diferenças estatísticas com o uso de leveduras nas dietas de vacas leiteiras  durante a 5a e a 18a semana  de lactação com aumento da ingestão de matéria seca, produção de leite corrigida para 3,5% gordura, na digestibilidade de PB e FDA para vacas recebendo 0, 10 e 20 g/dia de levedura: 23,8, 24,7 e 25,0 kg/d; 37,7,  40,7 e 41,4 kg/d; 78,5, 80,8 e 79,5 %, 54,4,  60,2 e 56,8% respectivamente (p<0,10).
SUÑÉ & MUHLBACH (1998) encontraram aumento de produção de leite (16,44 – controle x 19,32 kg/dia) para vacas Holandesas que receberam 10g/dia de levedura durante as 11 semanas de lactação. Houve diminuição nos teores de gordura e proteína do leite, mas aumento total da gordura e proteína do leite durante o período.
ROBSON & GARRET (1999) suplementaram  vacas holandesas com 57 g/cab/dia de culturas de leveduras durante 23 dias pré-parto e 56 dias pós-parto e não encontraram diferenças na ingestão de matéria seca (IMS) durante o pré-parto. Durante os 56 dias pós-parto houve tendência de aumento de IMS. Houve também uma tendência de aumento na produção de leite dos animais com 25,36 e 27,81 kg/dia para primíparas e 38,6 e 40,35 kg/dia para multíparas nos tratamentos controle e levedura respectivamente. Não houve alteração nos padrões de fermentação ruminal (pH, nitrogênio solúvel e AGV) e nem na composição do leite (gordura, proteína e lactose) com a adição da levedura. Resultados semelhantes obtiveram JEONG et al. (1998) quando suplementaram vacas holandesas no terço médio de lactação  com 40 g/dia de cultura de leveduras.
A produção média de leite aumentou (26,7 x 26,15 kg/dia) (P<0,05), já a IMS,  a composição do leite e os parâmetros ruminais não foram alterados. WANG et al. (1999) não observaram diferenças quando suplementaram 60 g/dia de cultura de leveduras em vacas leiteiras nos primeiros 30 dias pós-parto, mas houve uma tendência de aumento durante os 31 a 140 dias pós-parto, aumentando a produção leiteira, gordura e IMS para o uso de leveduras em dietas com 21% de FDN da forragem.
Este fato não foi observado em dieta com 17% de FDN da forragem. SONG e SOHN (1997) também encontraram tendências de aumento na produção leiteira com adição de culturas de leveduras nas dietas de vacas leiteiras: 22,8,  21,8 e 19,5 kg de leite/dia (corrigido 4% gordura) respectivamente para 0,5,  0,25% MS de levedura e controle. Não houve diferenças na IMS e proteína bruta.
DANN et al. (2000) suplementaram vacas Jersey com 60 g/cab/dia de cultura de leveduras durante 21 dias pré-parto e 140 dias pós-parto. A IMS aumentou  com a inclusão de leveduras durante os 7 últimos dias pré-parto (9,8 x 7,7 kg) (P<0,01) e durante os primeiros 42 dias pós-parto (13,7 x 11,9 kg) (P<0,05). As vacas que receberam a leveduras atingiram o pico de produção de leite mais rápido que as não suplementadas, mas ao final de 140 dias  de lactação não houve diferença. Não houve alteração na composição do leite (gordura, proteína, lactose, sólidos totais e uréia) com adição de leveduras.
GARG et al. (2000) suplementaram vacas multíparas com 10 g/cab/dia de cultura de leveduras por um período de 16 semanas (início com média de 80 dias pós-parto) e não encontraram efeito na IMS (16 x 16,24 kg). Houve aumento de produção de leite corrigido  para 4% de gordura (18,30 x 17,30 kg/dia) (P<0,05), mas não houve alteração na % de gordura do leite.
Em sumário de 7 trabalhos, vacas alimentadas com leveduras apresentaram um aumento de 6,8% na produção de leite corrigida para 4% de gordura (HUTJENS, 1991, citado por SIMAS & NUSSIO, 2001). Outros trabalhos conseguiram aumento de 4,7% até 6% na produção de leite de vacas suplementadas com leveduras (HARRIS & WEB, 1990; BERNARD, 1992). Outros autores observaram melhoria na persistência da lactação  das vacas tratadas com leveduras (HARRIS et al., 1992; ALONZO et al. 1993).
CHATMAN et al. (2002a) encontraram efeitos diferentes de leveduras vivas de acordo com o teor de carboidratos não fibrosos (CNF) em dietas de vacas em pré-parto. A levedura viva não teve efeito no pH ruminal e produção de AGV, entretanto aumentou a digestibilidade da MS, FDN, e MO em dietas com casca de soja, além de aumentar a digestibilidade de FDN e FDA em dietas com alto teor de CNF (32% na MS) e  aumentar a digestibilidade de FDA em dietas padrão com 24% de CNF.  Entretanto CHATMAN et al. (2002b) em outro trabalho com situações semelhantes não encontraram efeito da suplementação com leveduras vivas nas digestiblidades da fibra, MS, MO, produção de AGV e pH ruminal.
VAZQUEZ et al. (2002) trabalhando com touros Holandeses canulados no duodeno, recebendo dietas com 50: 50 (volumoso: concentrado), e 10 gramas/animal/dia de Yea-Saccâ 1026, encontraram aumento de eficiência microbiana ruminal em 11% (20,9 x 23,3 g N-mic/ MOFR) e de quantidade de N da dieta que chega ao duodeno em 8% (86,5 x 93,8 g de N/dia) (P<0,05). Entretanto não encontraram efeito na  digestão ruminal de N, quantidade de N-microbiano que chega ao duodeno, na digestibilidade aparente de N, N-amoniacal e pH ruminal,  sugerindo que a suplementação de leveduras vivas pode aumentar a quantidade de N sobrepassante, mas sem efeito no metabolismo digestivo total do N.

• Efeitos das leveduras vivas em ganho de peso em bovinos

HASSAN et al. (1996) não encontraram diferenças estatísticas em ganho de peso e produção de AGV em touros Limousin x Holandês em dietas com alto teor de grãos e cereais. Houve diminuição de amônia e lactato ruminal, maior número de cultura de bactérias e proporção de propionato. A síntese de proteína microbiana não foi influenciada pela adição de leveduras à dieta.
CABRERA et al (2000) trabalhando com animais cruzados em pastagens tropicais recebendo 2 kg de concentrado /cabeça/dia não encontraram diferenças estatísticas no ganho médio diário, ingestão de matéria seca e digestibilidade de FDN e FDA com o uso da levedura na dieta.
O fornecimento  via oral de 2×109 UFC/dia de S. cerevisiae para bezerros em aleitamento resultou em maior ganho de peso (385 x 433 g/d), maior peso vivo e menor incidência de diarréia do nascimento aos 105 dias (SAHA et al., 1999). Resultados semelhantes encontraram ROTH  et al. (2002) em três experimentos com bezerros e bezerras recebendo por via oral 2 x 106 UFC/dia de S. cerevisiae, com ganhos médios diários comparados ao controle de: 0,60 x 0,51; 0,63 x 0,55; 0,55 x 0,44 kg, para os experimentos 1, 2 e 3 respectivamente (P<0,05).
RAMESHWAR et al (1998) trabalhando com novilhos cruzados com 3-4 meses de idade, durante 122 dias, recebendo palhada de trigo e concentrado, obtiveram maior ganho de peso com adição de cultura de levedura (0,492 x 0,476 kg/dia), mas não obtiveram diferenças significativas em IMS, digestibilidade de nutrientes, conversão alimentar e retenção de nitrogênio.
PEREIRA et al. (2001) avaliaram o efeito da S. cerevisiae (10 g/dia) em dietas à base de cana-de-açúcar, variando de 60 a 82% da dieta, sendo o restante concentrado, em novillhos HolxZeb fistulados  no rúmen e abomaso. Não foram encontradas diferenças significativas nos consumo e digestiblidades de MS, MO, PB, EE, CT, CNE, FDN.

3 – CONCLUSÕES

O uso de culturas de leveduras vivas na nutrição de bovinos apresenta resultados contraditórios, ora favoráveis, ora desfavoráveis, não havendo uma unanimidade dos trabalhos com relação a todos os seus efeitos ruminais – digestão de nutrientes, alteração de concentração de amônia e AGV –, na ingestão de matéria seca,  na produção (leite e ganho de peso) e composição do leite. Entretanto, os resultados de redução de lactato, aumento de microrganismos ruminais, inalteração do pH ruminal  já apresentaram uniformidade (tabela 1).
Para os animais de mais alta produção de leite  o seu uso mostra aumentos de produção de leite variando de 4 a 17%, ou 0,3 a 2,9 kg/vaca/dia, mostrando um melhor efeito no ambiente ruminal principalmente em dietas com altos teores de concentrados, e maior ingestão de matéria seca.
Para animais em crescimento seu uso é mais indicado para animais mais jovens, funcionando mais como um probiótico no intestino delgado do que melhorando a eficiência alimentar, necessitando de um maior número de pesquisas nesta área.
Para animais de engorda o uso não mostrou resultados favoráveis, mas o número de pesquisas é pequeno para poder chegar a uma conclusão mais clara.
Há necessidade de maior número de pesquisas nas áreas de biotecnologia e de produção animal, bem como estabelecimento de metodologias padronizadas – animais, dieta, dose e cepas de leveduras – para evitar grandes variações nos resultados de pesquisas.

ABSTRACT

Because of the high concentrate ration intake by bovines and a high nutritional requirements, searching for highest productions, is necessary to work with products that increase the animal performance. This happens more frequently in the product that changes the rumen physiology to control or modify the standard fermentation, avoiding metabolic disturbs and increasing animal nutritional efficiency. Researches have showed increases of 7 to 8% on the body weight gain and milk production, and it can challenge 20% or more. These effects are very variable and dependents of additive dosage and diet composition.

UNITERMS:  yeast, nutrition, bovine.

4 – Referências bibliográficas

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5 – ANEXOS

Tabela 1 – Efeitos do uso de cultura de leveduras vivas (Saccharomyces cerevisiae ) na nutrição e desempenho de bovinos de um total de 34 trabalhos publicados.