Carboidratos em dietas para o jundiá, Rhamdia quelen: desempenho, digestibilidade e metabolismo

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(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS DEPARTAMENTO DE AQUICULTURA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AQUICULTURA. CARBOIDRATOS EM DIETAS PARA O JUNDIÁ, Rhamdia quelen: DESEMPENHO, DIGESTIBILIDADE E METABOLISMO. Tese apresentada ao Programa de PósGraduação em Aquicultura do Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal de Santa Catarina, como requisito parcial à obtenção do título de Doutor em Aquicultura. Orientadora: Débora Machado Fracalossi Coorientador: Alexandre Sachsida Garcia. Maria do Carmo Gominho Rosa. Florianópolis - SC Fevereiro, 2012.

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(3) Carboidratos em dietas para o jundiá, Rhamdia quelen: desempenho, digestibilidade e metabolismo Por MARIA DO CARMO GOMINHO ROSA Esta tese foi julgada adequada para a obtenção do título de DOUTOR EM AQÜICULTURA e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós-Graduação em Aqüicultura.. _____________________________________ Prof. Evoy Zaniboni Filho, Dr. Coordenador do Curso. Banca Examinadora: __________________________________________ Dra. Débora Machado Fracalossi – Orientadora __________________________________________ Dra. Alicia de Francisco __________________________________________ Dr. José Eurico Possebon Cyrino __________________________________________ Dra. Juliet Kiyoko Sugai __________________________________________ Dra. Maude Regina de Borba.

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(5) A Deus, O Criador..

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(7) AGRADECIMENTOS À Professora Débora Machado Fracalossi, por suas qualidades de grande orientadora: discernimento, experiência, paciência, determinação e objetividade; Ao Professor Gilberto Moraes, pela co-autoria e pela excelente recepção e convivência em seu laboratório; À Professora Alicia de Francisco, pela co-autoria; Ao Professor Pitágoras Augusto Piana, pela paciência em ensinar Estatística Multivariada à sua ex-professora; Aos professores, membros da banca de defesa de tese, Dr. José Eurico Possebon Cyrino, Dra. Juliet Kiyoko Sugai, Dra. Maude Regina Borba e Dra. Alicia de Francisco pelas correções e sugestões. À amiga Ana Paula Oeda Rodrigues, pesquisadora da Embrapa Pesca e Aquicultura, principalmente, por sua resiliência; Aos queridos amigos e colegas, sem os quais a vida e este trabalho não seriam os mesmos: Dariane Schoffen Enke, Alexandre Sachsida, Bruna Mattioni, Fabíola Pedrotti, Fernando Henrique Gomes Cornélio, Nélia Paul, Jhon Jimenez, Gisele Speck, Jenniffer Silveira, Miriam Gualdezi, Neiva Braun, Renato Kitagima, Rodrigo Vargas, Ronaldo Lima de Lima, Vitor Giatti Fernandes, Alexander Hilata, Douglas Amaral da Cunha, Fernando Yamamoto, Ricardo Berto, Ricardo Takeuchi, Anna Carolina Volpato Zanandrea, Mariana Roza de Abreu, Ariane Rocha, Maitê Florindo, Renata Nóbrega, Naira Cabral, Josiane Riboli, Jaqueline de Bem, Sarah Sticca, Geovana Dotta, Fanny Yasumaru, Giovanni Moro, Cynthia Cobra, Sônia Rejane de Sousa, Luciano Weiss e Roberta Dal Ponti; Aos queridos amigos do Laboratório de Biologia e Cultivo de Peixes de Água Doce (LAPAD), pela colaboração, amizade e companheirismo: Professor Evoy Zaniboni Filho, Professor Alex Nuñer, Professora Anita Rademaker Valença, Marcos Weingartner, Cláudia Machado, Samara Hermes Silva, Renata Guereschi, David Reynalte Tataje, Ana Paula dos Santos Bittencourt, Pedro Iaczinski, Maurício Machado, Ronaldo da Silva, César Celso da Silva; Aos professores do Programa de Pós-Graduação em Aquicultura, pela dedicação a seus alunos, pelos ensinamentos e pela contribuição a meu crescimento profissional; Ao Carlito Klunk e ao Jeff Silveira, pelo profissionalismo, amizade e por estarem sempre prontos para ajudar; Aos mais novos amigos do Laboratório de Bioquímica Adaptativa, Departamento de Genética e Evolução, UFSCar, em.

(8) especial a Priscila Rossi, Fernanda Moraes, Francine Venturini, Luciana de Almeida e Rodrigo Camilo; Aos meus queridos primos catarinenses Paulo Borges Gominho e Arceli Volpato Gominho, suas filhas Raquel, Sandra e Sara e respectivas famílias, e Vera Borges Gominho. Aos meus amigos para sempre Rachel Sabry, Pedro Alexandre Valentim Neto, Wanessa de Melo Costa e Weruska de Melo Costa; À Fundação Araucária/Secretaria de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior do Estado do Paraná, pelo financiamento parcial deste trabalho..

(9) RESUMO Coeficientes de digestibilidade aparente (CDA) do amido do farelo de trigo, farelo de mandioca, milho moído e quirera de arroz foram comparados entre jundiá e tilápia-do-Nilo. Independente da fonte, tilápia apresentou maior CDA que jundiá, provavelmente devido a seu longo intestino e não à maior atividade de carboidrases, já que amilase e maltase do jundiá foram mais altas. Fontes com maior teor de amido (milho e arroz) resultaram em menor CDA de amido para jundiá. Digestibilidade do amido para jundiá ocorreu como resposta adaptativa às fontes, com variação da maltase, mas não da amilase. Foram avaliados desempenho, intermediários metabólicos no fígado, sangue e músculo do jundiá alimentados com níveis crescentes de amido (0, 60, 120, 180, 240, 300 g kg-1). Peixes alimentados com 300 g kg-1 de amido por 71 dias apresentaram menor acúmulo de gordura e maior retenção proteica e energética e, por 20 dias, acúmulo de ácidos graxos livres e triacilgliceróis no fígado, o que pode levar à esteatose. Digestibilidade de dietas com 0, 120 e 300 g kg-1 de amido foi avaliada e a dieta 120 g kg-1 resultou nos melhores CDAs de energia e matéria seca. Confirma-se o uso limitado de carboidratos pelo jundiá quando comparado a um onívoro típico como a tilápia e sugere-se inclusão de 60 a 120 g kg-1 de amido para o crescimento do jundiá, evitando sobrecarga metabólica por excesso de carboidratos. Palavras-chave: Amido. Amilase. Maltase. Metabólitos..

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(11) ABSTRACT Apparent digestibility coefficients (ADCs) of starch from wheat bran, cassava bagasse, ground corn and broken rice were compared between jundiá catfish and Nile tilapia. Regardless of the source, tilapia showed higher CDA than jundiá, probably due to its long intestine and not to a higher activity of carbohydrases, since amylase and maltase were higher for jundiá. Sources with higher starch content (corn and rice) resulted in lower starch CDA for jundiá. Starch digestibility for jundiá occurred as an adaptive response to sources, with variation of maltase activity but not amylase activity. We evaluated performance, metabolic intermediates in liver, blood and white muscle from jundiá fed diets with increasing starch levels (0, 60, 120, 180, 240, 300 g kg-1). Fish fed 300 g kg-1 starch for 71 days showed lower body fat accumulation and higher protein and energy retention and, for 20 days, free fatty acids and triacylglycerols increase in the liver, which can lead to steatosis. Digestibility of diets with 0, 120 and 300 g kg-1 starch was assessed and 120 g kg-1 starch diet resulted in the best energy and dry matter CDAs. Our findings confirmed the limited use of carbohydrates by jundiá when compared to tilapia, a typical omnivore, and suggest inclusion of 60 to 120 g kg-1 starch in diets for jundiá growth, avoiding metabolic overload by carbohydrates excess. Keywords: Starch. Amylase. Maltase. Metabolites..

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(13) LISTA DE FIGURAS CAPÍTULO I – A utilização de carboidratos difere marcadamente entre os onívoros de água doce jundiá (Rhamdia quelen) e tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus) Figura 1. Coeficientes de digestibilidade aparente (CDA) de amido (média ± desvio padrão) de fontes de carboidrato para juvenis de tilápia-do-Nilo e jundiá. a,b,c,d Letras diferentes indicam médias diferentes pelo teste de Tukey (P<0,05). Fonte de carboidrato x espécie de peixe: P=0,0027...........................47 Figura 2. Atividade específica da amilase (média ± desvio padrão) obtida do intestino anterior de juvenis de tilápia-do-Nilo e jundiá alimentados com dietas contendo fontes de carboidrato. a,b,c,d Diferentes letras indicam diferenças significativas entre as médias pelo teste de Tukey (P<0,05). Fonte de carboidrato x espécie de peixe: P=0,9202...........................................48 Figura 3. Atividade específica da maltase (média ± desvio padrão) obtida do intestino anterior de juvenis de tilápia-do-Nilo e jundiá alimentados com dietas contendo fontes de carboidrato. a,b,c,d Diferentes letras indicam médias diferentes pelo teste de Tukey (P<0,05). Fonte de carboidrato x espécie de peixe: P=0,0076. ..............................................................................49. CAPÍTULO II – Níveis crescentes de amido de milho em dietas para o jundiá (Rhamdia quelen): desempenho e aspectos metabólicos Figura 1. Regressões polinomiais de segunda ordem entre proteína bruta corporal (PB), extrato etéreo corporal (EE), ambas em relação a teores crescentes de amido de milho em dietas de juvenis de jundiá alimentados por 71 dias. As dietas experimentais (0, 60, 120, 180, 240 e 300 g kg-1 de amido) estão representadas no 1º componente principal de variabilidade das dietas [CP 1 (dietas)]. ........................................................................................67 Figura 2. Regressão polinomial de segunda ordem para taxa de retenção proteica e linear para taxa de retenção energética, ambas em relação a teores crescentes de amido de milho em dietas de juvenis de jundiá alimentados por 71 dias. As dietas experimentais (0, 60, 120, 180, 240 e 300 g kg-1 de amido) estão representadas no 1º componente principal de variabilidade das dietas [CP 1 (dietas)]..............................................................69 Figura 3. Gráfico de dispersão entre variáveis do 1º componente principal de variabilidade dos intermediários do metabolismo proteico [CP 1 (metabolismo proteico)] e teores crescentes de amido de milho em dietas de juvenis de jundiá alimentados por 20 dias. As dietas experimentais (0, 60,.

(14) 120, 180, 240 e 300 g kg-1 de amido) estão representadas no 1º componente principal de variabilidade das dietas [CP 1 (dietas)]. As variáveis na área do gráfico (F = fígado; M = músculo; P = plasma ou soro) apresentaram correlação superior a 0,65..................................................................................71 Figura 4. Gráfico de dispersão entre variáveis do 1º componente principal de variabilidade dos intermediários do metabolismo lipídico [CP 1 (metabolismo lipídico)] e teores crescentes de amido de milho em dietas de juvenis de jundiá alimentados durante 20 dias. As dietas experimentais (0, 60, 120, 180, 240 e 300 g kg-1 de amido) estão representadas no 1º componente principal de variabilidade das dietas [CP 1 (dietas)]. As variáveis na área do gráfico (F = fígado; M = músculo; P = plasma ou soro) apresentaram correlação superior a 0,65............................................................72 Figura 5. Gráfico de dispersão entre variáveis do 1º componente principal de variabilidade dos intermediários do metabolismo de carboidratos [CP 1 (metabolismo de carboidratos)] e teores crescentes de amido de milho em dietas de juvenis de jundiá alimentados durante 20 dias. As dietas experimentais (0, 60, 120, 180, 240 e 300 g kg-1 de amido) estão representadas no 1º componente principal de variabilidade das dietas [CP 1 (dietas)]. As variáveis na área do gráfico (F = fígado; M = músculo; P = plasma ou soro) apresentaram correlação superior a 0,65. ................................73.

(15) LISTA DE TABELAS CAPÍTULO I – A utilização de carboidratos difere marcadamente entre os onívoros de água doce jundiá (Rhamdia quelen) e tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus) Tabela 1 Composição das fontes de carboidratos (base seca) e área superficial específica dos grânulos de amido ........................................ 41 Tabela 2 Formulação e composição proximal da dieta referência ....... 42 Tabela 3 Coeficientes de digestibilidade aparente (CDA) de fontes de carboidrato para tilápia-do-Nilo e jundiá.......................................... 47 CAPÍTULO II – Níveis crescentes de amido de milho em dietas para o jundiá (Rhamdia quelen): desempenho e aspectos metabólicos Tabela 1 Formulação e composição das dietas experimentais (base seca). ..................................................................................................... 62 Tabela 2 Composição corporal (base úmida) e índice hepatossomático de juvenis de jundiá alimentados com dietas contendo teores crescentes de amido de milho (0, 60, 120, 180, 240, 300 g kg-1) durante 71 dias.................................................................... 68 Tabela 3 Desempenho de juvenis de jundiá alimentados com dietas contendo teores crescentes de amido de milho (0, 60, 120, 180, 240, 300 g kg-1) durante 71 dias.................................................................... 70 Tabela 4 Coeficientes de digestibilidade aparente e nutrientes e energia digestíveis das dietas contendo 0, 120 e 300 g kg-1 de amido de milho para o jundiá. Valores expressos como média ± desvio padrão.................................................................................................... 74 APÊNDICE I Tabela 1 Autovalores da matriz de correlação e variância total para variáveis diretamente relacionadas com os metabolismos proteico, lipídico e/ou de carboidratos do jundiá alimentados com dietas contendo teores crescentes de amido de milho.................................... 109.

(16) Tabela 2 Coeficientes de correlação entre CP 1 de cada grupo metabólico (fator) e as variáveis diretamente relacionadas com os metabolismos proteico, lipídico e/ou de carboidratos do jundiá alimentados com dietas contendo teores crescentes de amido de milho. ...................................................................................................110 APÊNDICE II Tabela 1. Coeficientes de correlação (r), determinação (r2) e determinação ajustado (r2 ajustado) das equações de regressão calculadas para cada variável y e respectiva variável x, considerando a variável x como eixos numericamente diferentes. ......................................................................111. Tabela 2. Teste t de Student para as estimativas dos coeficientes das equações de regressão quando o eixo x foi representado pelos valores da proporção carboidrato: lipídio. ...........................................112.

(17) SUMÁRIO CAPÍTULO I. Introdução ..................................................................... 19 1.1. Subprodutos ricos em carboidratos em dietas para peixes ............. 19 1.2. Importância dos carboidratos na nutrição de peixes....................... 22 1.3. Morfologia do intestino e nível trófico........................................... 26 1.4. Enzimas envolvidas na digestão de carboidratos ........................... 27 1.5. Aspectos metabólicos e energéticos da utilização de carboidratos ................................................................................... 29 1.6. Carboidratos na dieta da tilápia-do-Nilo ........................................ 31 1.7. Carboidratos na dieta do jundiá...................................................... 33 2. Justificativa ....................................................................................... 36 3. Objetivos ........................................................................................... 37 3.1. Objetivo geral................................................................................. 37 3.2. Objetivos específicos...................................................................... 37 CAPÍTULO II. A utilização de carboidratos difere marcadamente entre os onívoros de água doce jundiá (Rhamdia quelen) e tilápiado-Nilo (Oreochromis niloticus)........................................................... 39 Resumo.................................................................................................. 39 1. Introdução ......................................................................................... 40 2. Material e métodos ............................................................................ 41 2.1. Ensaio I – digestibilidade ............................................................... 41 2. 2. Ensaio II – amilase e maltase ........................................................ 44 2. 2. 1. Preparação dos homogeneizados celulares................................ 44 2. 2. 2. Determinação da atividade enzimática...................................... 45 2. 3. Análises de composição proximal................................................. 45 2.4. Análise estatística........................................................................... 46 3. Resultados ......................................................................................... 46 4. Discussão........................................................................................... 49 Agradecimentos..................................................................................... 53 Referências............................................................................................ 53 CAPÍTULO III. Níveis crescentes de amido de milho em dietas para o jundiá (Rhamdia quelen): desempenho, digestibilidade e metabolismo .......................................................................................... 59 Resumo.................................................................................................. 59 1. Introdução ......................................................................................... 60 2. Materiais e métodos .......................................................................... 61 2.1. Ensaio I – desempenho................................................................... 61 2.2. Ensaio II – intermediários metabólicos .......................................... 63.

(18) 2.2.1. Coleta do material biológico ........................................................64 2.2.2. Preparação de extratos celulares e análises de metabólitos..........64 2.3. Ensaio III – digestibilidade .............................................................65 2.4. Análises químicas comuns a todos os ensaios ................................65 2.5. Análise estatística............................................................................66 3. Resultados..........................................................................................67 3.1. Desempenho e composição corporal...............................................67 3.2. Intermediários metabólicos .............................................................71 3.3. Digestibilidade ................................................................................73 4. Discussão ...........................................................................................74 Agradecimentos .....................................................................................78 Referências.............................................................................................78 CAPÍTULO IV. Conclusão geral...........................................................85 Considerações finais ..............................................................................86 Referências da Introdução......................................................................87 APÊNDICE I .......................................................................................107 APÊNDICE II ......................................................................................111.

(19) 19. CAPÍTULO I. Introdução Estudos relacionados à nutrição e alimentação em aquicultura representam um ponto chave no desenvolvimento e na otimização de tecnologias de criação, visando o suprimento das exigências nutricionais da espécie-alvo e a necessidade de minimizar custos e impacto ambiental. Os custos com alimento geralmente variam de 30 a 60%, dependendo da intensidade da operação, podendo superar 85% dos custos totais de produção em sistemas intensivos (DE SILVA E ANDERSON, 1995). Assim, o sucesso e a sustentabilidade da aquicultura dependem da provisão de dietas nutricionalmente balanceadas, ambientalmente corretas e economicamente viáveis (SINGH et al., 2006), uma vez que a indústria mundial da aquicultura está sob crescente pressão no sentido de diminuir o custo de produção, sem aumentar a carga poluente dos efluentes (NAYLOR et al., 2000; SARDAR et al., 2007). 1.1. Subprodutos ricos em carboidratos em dietas para peixes A alta disponibilidade de produtos e subprodutos da agroindústria e seu baixo custo são fatores importantes na escolha de ingredientes para a formulação de dietas comerciais. Porém, ingredientes vegetais contêm uma alta proporção de fibras e polissacarídeos não amiláceos (KRAUGERUD et al., 2007), além de fatores antinutricionais que podem provocar efeitos adversos sobre o valor nutricional e palatabilidade (BUREAU et al., 1998; FRANCIS et al., 2001; DREW et al., 2007; TRIPATHY & MISHRA, 2007), assim como baixa digestibilidade da dieta (SANZ et al., 1994) e de macronutrientes (GLENCROSS et al., 2003). Amido e polissacarídeos não amiláceos (NSPs) são os grupos predominantes de carboidratos presentes em ingredientes vegetais usados na produção de rações para aquicultura (STONE et al., 2003a). Segundo Arruda et al. (2003), os NSPs são polímeros de pentoses (arabinose e xilose) e hexoses (glicose, frutose e galactose), unidades básicas que se combinam dando origem a dois grupos principais: βglicanos e heteroglicanos. A celulose está no primeiro grupo, formando a fração insolúvel; as pectinas e as hemiceluloses estão no segundo grupo e formam a fração solúvel em água. Estes carboidratos, juntamente com a lignina (polímero aromático de ésteres fenólicos), constituem as principais frações da “fibra”. Fibra alimentar é uma mistura de substâncias orgânicas complexas, incluindo compostos.

(20) 20. hidrofílicos como polissacarídios solúveis e insolúveis, oligossacarídios não digestíveis, bem como uma amplitude de compostos nãoexpansíveis, mais ou menos hidrofóbicos tais como lignina (PROSKY et al, 1985). O amido é um homopolissacarídeo de alto peso molecular, composto por dois tipos de polímeros de glicose: amilose e amilopectina. Amilose é uma longa molécula linear de unidades de α-Dglicose unidas por ligações α-1,4, formando uma estrutura helicoidal. Amilopectina é uma molécula altamente ramificada, consistindo de um polímero de unidades de α-D-glicose com ligações α-1,4 e com ligações α-1,6 nos pontos de ramificação que ocorrem entre cada 24 e 30 unidades de glicose (LOVELL, 1989; LEHNINGER et al., 2004). O amido é o carboidrato vegetal de reserva, estocado na forma de grânulos, com proporções variáveis de amilose e amilopectina (20-30% amilose e 70-80% amilopectina) (GALLANT et al., 1992). Os grânulos de amido são diferentes em relação à morfologia e à solubilidade entre as espécies vegetais (LOVELL, 1989). Os grânulos de amido de cereais são pequenos, medem até 40 µm; os de tuberosas – tais como a batata – são maiores que 100 µm e possuem um resistente envelope externo (BERGOT, 1993), enquanto os grânulos de amido da mandioca e da batata doce apresentam tamanho médio similar, próximo de 15 µm (PERONI et al., 2006). Os grânulos de amido apresentam uma organização cristalina, sendo classificados como do tipo A para cereais, do tipo B para tuberosas e tipo C para leguminosas, mas várias exceções são conhecidas, as quais podem ser explicadas pela morfologia do grânulo ou pela fisiologia do órgão no qual o grânulo é sintetizado (GALLANT et al., 1992). Segundo Mestres (1996), o tipo C apresenta características de A e B, com predominância de A, sendo o amido de mandioca um exemplo típico. Grânulos de amido do tipo B e C são mais resistentes à hidrólise enzimática do que os do tipo A (GALLANT et al., 1992), uma vez que as taxas de hidrólise enzimática são mais baixas para grânulos de amido maiores, ou seja, com menor área superficial específica (TATSUMI et al., 2007). Os grãos de cereais e seus subprodutos são as principais fontes de carboidratos em dietas de animais monogástricos, incluindo peixes e camarões (TACON, 1993). O nome cereal é dado aos membros da família das gramíneas (Gramineae) e incluem milho, trigo, arroz, sorgo, centeio, triticale, aveia, cevada e os painços. O grão de cereal maduro consiste de três partes principais: 1) germe ou embrião; 2) endosperma.

(21) 21. (ou reserva de amido ao redor do embrião); 3) pericarpo ou camada externa (também conhecida como farelo). O processo de moagem do trigo, para produzir farinha, separa o endosperma do farelo e do germe. Farelo de trigo é a camada fibrosa sob a casca que contém a maior parte das vitaminas e proteína do grão de trigo (HERTRAMPF & PIEDADPASCUAL, 2000). A quirera de arroz é um dos subprodutos do beneficiamento do arroz para o consumo humano e consiste na fração de grãos quebrados sem casca. Sua composição química é similar ao grão de arroz inteiro (LIMBERGER, 2006). O milho, como o principal cereal empregado na alimentação de animais, é geralmente utilizado na forma moída em dietas balanceadas para peixes (FAO, 1983). Tacon (1987) descreveu a composição de vários ingredientes utilizados em dietas de peixes e camarões, entre eles cereais e tuberosas. Segundo este autor, o nível de proteína em grãos de cereais é baixo, variando de 8 a 12% da matéria seca, sendo geralmente lisina e treonina os aminoácidos essenciais limitantes. Os cereais são ricos em carboidratos (60-80% do peso do grão), sendo a maior parte do carboidrato na forma de grânulos no endosperma. O teor de óleo dos grãos varia com a espécie e maturidade (1-8%), com os níveis mais altos encontrados no germe. Os óleos são geralmente insaturados, com predominância dos ácidos graxos oleico e linoleico. O teor de fibra bruta é alto em espécies que contém casca. Os grãos de cereais contêm pouco cálcio e são boas fontes de fósforo, embora a maior parte esteja na forma de fitato. Os grãos são deficientes em vitaminas D, C e provitamina A (isto é, carotenóides, com exceção do milho amarelo), mas são boas fontes de vitamina E e da maioria das vitaminas do complexo B. Uma variedade de fatores antinutricionais está presente no arroz, trigo e milho, tais como inibidor de protease, fitohemaglutinina, ácido fítico, inibidor de amilase, inibidor de invertase, dihidroxifenilalanina e possível contaminação por micotoxinas (aflatoxina) (TACON, 1987). Plantas tuberosas são espécies vegetais cuja reserva de carboidrato está em suas raízes e incluem mandioca, batata, açafrão, araruta, batata-doce, inhame, mandioquinha-salsa, entre outras. De acordo com Tacon (1987), tuberosas são fontes pobres em proteína (210% do peso seco, com alta proporção na forma de nitrogênio não proteico), vitaminas, cálcio e fósforo, mas são fontes ricas em potássio e carboidratos digestíveis. Os polissacarídios estão na forma de fructanas ou amido entre as tuberosas. Entre os fatores antinutricionais contidos na mandioca, estão os glicosídeos cianogênicos, inibidor de protease e possível contaminação por micotoxinas (TACON, 1987). O processo de produção da fécula de mandioca consiste das etapas de lavagem e.

(22) 22. descascamento das raízes, ralação para desintegração das células e liberação dos grânulos de amido, separação das fibras e do material solúvel e secagem (VILELA & FERREIRA, 1987). Segundo a Comissão Nacional de Normas e Padrões para Alimentos (BRASIL, 1978), fécula é definida como o produto amiláceo extraído das partes subterrâneas comestíveis dos vegetais (tuberosas, raízes e rizomas). O farelo, massa ou bagaço, de mandioca é um resíduo no processo de extração de fécula de mandioca, caracterizado como material fibroso da raiz e contendo parte da fécula que não foi possível extrair no processamento (LEONEL, 2003). A composição do farelo varia principalmente quanto ao teor de amido, o qual está relacionado com a eficiência do processo de extração e com a variedade da mandioca; o farelo seco contém entre 40 e 65% de carboidratos, 15 a 50% de fibras, 0,3 a 1,6% de proteínas, 0,5 a 1% de lipídios e 0,6 a 1,4% de cinzas (PANDEY et al., 2000). A umidade deste resíduo é elevada, cerca de 85% (PANDEY et al., 2000), e esta é a principal dificuldade em sua utilização na alimentação animal. Segundo Bach Knudsen (1997, 2001), o amido é o principal macronutriente presente em grãos de cereais e as diferenças em relação a sua digestibilidade podem ocorrer devido a diferenças na estrutura das paredes celulares que envolvem o amido, na estrutura dos grânulos, nas proporções de amilose e amilopectina e à presença e atividades de inibidores de amilase, mais do que diferenças na viscosidade da digesta ou atividade de fermentação. 1.2. Importância dos carboidratos na nutrição de peixes Peixes não apresentam exigência nutricional para carboidratos (NRC, 2011), mas este nutriente é frequentemente utilizado como fonte de energia. Alguns estudos demonstraram o efeito poupador de proteínas utilizando carboidratos em dietas de peixes (BUHLER & HALVER, 1961; BEAMISH & MEDLAND, 1986; HIDALGO et al., 1993; SHIAU & PENG, 1993; ERFANULLAH & JAFRI, 1995; SHIAU, 1997; STONE et al., 2003a; MOHANTA et al., 2007). O fornecimento adequado de carboidratos na dieta é importante porque reduz o catabolismo de proteínas (para energia e gliconeogênese), o qual diminui a retenção de proteína e aumenta a excreção de amônia para o ambiente (COWEY & WALTON, 1989). Depois da ingestão de carboidratos, o nível de glicose sanguínea em peixes aumenta rapidamente e permanece elevado durante várias horas (BERGOT, 1979; WILSON & POE, 1987; HEMRE et al., 1996;.

(23) 23. GOUVEIA & DAVIES, 2004). O carboidrato absorvido, primariamente como glicose, pode ser (a) uma fonte imediata de energia, (b) estocado como reserva de energia na forma de glicogênio, (c) utilizado para a síntese de outros compostos tais como triacilgliceróis e aminoácidos não essenciais ou (d) excretado (LOVELL, 1989; DENG et al., 2001). Aminoácidos não são estocados tais como carboidratos e lipídios, portanto, em excesso, podem ser deaminados e os resíduos de carbono oxidados ou convertidos em lipídios, carboidratos ou outros compostos (LOVELL, 1989). Uma vez que os peixes catabolizam aminoácidos usando sua cadeia de carbono para fornecer energia de modo mais eficiente e preferencialmente à glicose, somente a quantidade de proteína suficiente para suprir as exigências metabólicas deve ser fornecida em uma dieta a fim de obter o efeito poupador de proteína usando carboidratos (LOVELL, 1989). Alguns estudos relataram melhor utilização de alimento e retenção de proteína em truta arco-íris (Oncorhynchus mykis), salmão do Atlântico (Salmo salar), enguia (Anguilla anguilla) e carpas indianas (Catla catla, Labeo rohita, Cirrhinus mrigala) alimentados com baixos níveis de carboidratos quando comparados com dietas sem carboidratos (BERGOT, 1979; DEGANI & VIOLA, 1987; HEMRE et al. 1995; ERFANULLAH & JAFRI, 1998). Já Anderson e colaboradores (1984) observaram taxas reduzidas de crescimento em tilápias-do-Nilo (Oreochromis niloticus) alimentadas com dietas sem carboidratos. Por outro lado, o carboidrato, quando adicionado à dieta em quantidade excessiva, pode resultar em sobrecarga metabólica (HEMRE et al., 2002). Estes autores basearam-se em Hilton & Atkinson (1982) para diferenciar um nível tolerável de um nível ótimo de carboidratos em dietas para peixes, definindo o primeiro como aquele que não prejudica o crescimento ou que não resulta em aumento de mortalidade, enquanto o segundo, como aquele que resulta em glicose sendo totalmente oxidada para produzir energia e, assim, poupar proteína. Portanto, carboidratos promovem crescimento quando mantidos dentro de limites que suportam a necessidade metabólica e não resultam em intolerância (HEMRE et al., 2002). Os principais fatores que afetam a digestibilidade do amido em peixes são origem (espécie vegetal), estado físico (ou seja, grau de gelatinização ou complexidade, ou ainda, peso molecular) e níveis de inclusão na dieta (WILSON, 1994; STONE, 2003). O grau de influência destes fatores sobre a digestibilidade em uma dada espécie de peixe está diretamente relacionado com a atividade de enzimas digestivas endógenas (STONE, 2003)..

(24) 24. Venou et al. (2003), comparando o efeito da extrusão do trigo e do milho em dietas para a dourada Sparus aurata, notaram que a digestibilidade do carboidrato do trigo foi mais alta do que a do milho, além de mais altos valores de digestibilidade devido à extrusão das dietas. Stone et al. (2003b) também observaram variação na digestibilidade da energia e da matéria seca em relação a diferentes origens de amido – trigo, milho e batata – para a perca prateada Bidyanus bidyanus. Estes autores sugeriram que as características físicas dos grânulos de amido são fatores limitantes à digestibilidade, justificando que a menor relação superfície/volume dos grânulos de batata pode ter influenciado diretamente sua susceptibilidade à ação enzimática, o que resultou em mais baixas digestibilidades. O tratamento pelo calor modifica a estrutura química e disponibilidade de nutrientes e outros componentes na matéria-prima pela gelatinização do amido, desnaturação de proteínas e inativação de fatores antinutricionais (ALONSO et al., 2000). No processo de extrusão, a combinação de umidade, pressão, temperatura e corte mecânico resulta nestas mudanças físicas e químicas (CHENG & HARDY, 2003). Especificamente, o cozimento durante a extrusão modifica todos os níveis estruturais do amido: a estrutura granular desaparece, os cristais se dissolvem e as macromoléculas despolimerizam (BARRON et al., 2001), portanto a extrusão é um método efetivo de processamento pelo qual a estrutura do amido é modificada (VAN DEN EINDE et al., 2005), o que o torna mais digestível (BERGOT & BRÈQUE, 1983; GARCÍA-ALONSO et al., 1999). Vários estudos indicaram que a extrusão ou a gelatinização do amido proporcionam um aumento na digestibilidade aparente do amido e/ou da energia, tal como observado para a truta arco-íris (BERGOT & BRÈQUE, 1983; KAUSHIK, 1989; HENRICHFREISE & PFEFFER, 1992; KIM & KAUSHIK, 1992; BERGOT, 1993; BRAUGE et al., 1994; PODOSKINA et al., 1997), salmão do Atlântico (THODESEN & STOREBAKKEN, 1998), robalo europeu Dicentrarchus labrax (PÉRES & OLIVA-TELES, 2002), carpa comum Cyprinus carpio (HERNÁNDEZ et al., 1994), carpas indianas (ERFANULLAH & JAFRI, 1998), catfish americano Ictalurus punctatus (SAAD, citado em NRC, 1993), tilápia híbrida Oreochromis niloticus x Oreochromis aureus, carpa capim Ctenopharyngodon idella (TAKEUCHI et al., 1994), dourada (VENOU et al., 2003) e perca prateada (STONE et al., 2003b). Ao contrário destas espécies, o pacu Piaractus mesopotamicus apresentou melhor digestibilidade do amido para dietas com amido cru quando comparado com o amido gelatinizado (ROSA, 2000)..

(25) 25. Wilson (1994), em revisão sobre a utilização de carboidratos pelos peixes, relatou que fontes complexas de carboidratos, como amido cozido e dextrina, são utilizados mais eficientemente do que açúcares simples pela maioria dos peixes. Shiau & Chuang (1995) alimentaram juvenis de tilápia híbrida com dietas isoproteicas e isolipídicas, contendo 44% de glicose, maltose, lactose, sacarose ou amido, e observaram que a utilização de mono e dissacarídeos foi menor do que a de amido. Resultados similares foram encontrados por Tung & Shiau (1991), Shiau & Lin (1993), Shiau & Chen (1993), Shiau & Liang (1995) e Lin e colaboradores (1997) que observaram melhor crescimento para a tilápia híbrida alimentada com amido gelatinizado comparado à glicose ou outros monossacarídeos. Wilson & Poe (1987) demonstraram que o catfish americano apresentou melhor crescimento quando alimentado com dietas contendo dextrina ou amido de milho do que carboidratos de baixo peso molecular, tais como glicose, maltose, frutose ou sacarose. Estes autores sugeriram que o catfish americano é incapaz de utilizar grandes quantidades de mono e dissacarídeos como fonte de energia. Muñoz-Ramírez (2005), estudando aspectos metabólicos e atividade amilásica do pacu alimentado com diferentes fontes de carboidratos, encontrou um baixo aproveitamento de fontes parcialmente hidrolisadas (dextrina) e açúcares mais simples (glicose), em comparação a fontes complexas tais como fécula de mandioca prégelatinizada e modificada. A autora explicou que a rápida absorção de glicose pode ter disponibilizado energia em quantidade suficiente, fazendo com que os peixes atingissem rapidamente o ponto de saciedade. A tendência da digestibilidade do amido e/ou da energia em diminuir com o aumento dos níveis de inclusão na dieta foi relatada para os carnívoros truta arco-íris (BERGOT & BRÈQUE, 1983; BRAUGE et al., 1994), bacalhau (Gadus morhua, HEMRE et al., 1989), salmão do Atlântico (GRISDALE-HELLAND & HELLAND, 1997), linguado do Atlântico (Hipoglossus hipoglossus, GRISDALE-HELLAND & HELLAND, 1998) e pargo australiano (Pagrus auratus, BOOTH et al., 2006), mas o efeito contrário foi observado por Rosa (2000) e MuñozRamirez (2005) para o onívoro pacu. No ambiente natural aquático, as fontes de carboidrato são relativamente escassas, por isso os sistemas digestório e metabólico dos peixes se adaptaram para utilizar proteína e lipídio como fonte energética (WALTON & COWEY, 1982). Entretanto, algumas espécies de peixe utilizam o carboidrato contido no alimento mais eficientemente do que outras. Esta é uma característica que diferencia hábitos.

(26) 26. alimentares entre peixes: em geral, as espécies onívoras e herbívoras utilizam melhor o carboidrato do que as espécies carnívoras (HEMRE et al., 1993, 1995; BUDDINGTON et al., 1997; JANTRAROTAI et al., 1998). Entre espécies tropicais e de águas temperadas, também há diferença na utilização de carboidratos, sendo as tropicais mais eficientes (WILSON, 1994). As funções digestórias capazes de hidrolisar maior variedade de itens alimentares contendo carboidratos foram mais desenvolvidas em peixes herbívoros e onívoros em comparação aos carnívoros (KROGDAHL et al., 2005). 1.3. Morfologia do intestino e nível trófico De acordo com Krogdahl e colaboradores (2005), as diferenças na capacidade de utilização do carboidrato entre as espécies de peixes são reflexos da diversidade anatômica e funcional do trato digestório e órgãos associados. O comprimento do intestino repercute de modo importante em aspectos quantitativos da digestão e da absorção de alimento (HIDALGO & ALLIOT, 1987). De uma maneira geral, para certo tamanho corporal, o intestino de peixes herbívoros é mais longo do que o de carnívoros, sendo intermediário em onívoros (KRAMER & BRYANT, 1995). O coeficiente intestinal, a razão entre o comprimento intestinal e o comprimento corporal, é amplamente utilizado para classificar espécies em níveis tróficos, mas é insuficiente para predizer o grau de especialização dentro de certo nível (ALBRECHT et al., 2001). Assim, é importante complementar este fator com informações sobre a alimentação natural da espécie dentro do ambiente de ocorrência. Uma explicação funcional para o longo intestino dos peixes herbívoros é que alguns itens da dieta, devido à sua composição, são digeridos devagar, exigindo longo tempo e extensiva exposição à mucosa intestinal para sua digestão (ALBRECHT et al., 2001). Já os peixes carnívoros processam uma dieta altamente digestível e densa em nutrientes, rica em proteínas e pobre em carboidratos (BUDDINGTON et al., 1997). Ainda, a mucosa intestinal dos peixes carnívoros apresenta um grande desenvolvimento, sendo carregada de enzimas proteolíticas adsorvidas (KUZ’MINA, 1978), o que aumenta a sua eficiência por área. Desta forma, o intestino de peixes carnívoros normalmente é curto (BUDDINGTON et al., 1997). Para a tilápia-do-Nilo, o comprimento médio do intestino varia de 1,3 a 7,6 vezes o comprimento total médio do peixe (PETERSON et al., 2006), o que, em princípio, classifica a espécie como onívora. A diversidade de itens alimentares encontrados por Njiru et al. (2004) e.

(27) 27. Peterson et al. (2006), como constituintes da dieta da tilápia-do-Nilo, confirmam esta classificação nutricional. Ao pesquisar o comprimento do intestino de 21 espécies em córregos de floresta no Panamá, Kramer & Bryant (1995) classificaram o gênero Rhamdia como onívoro. Estes autores encontraram invertebrados aquáticos (63,9%), invertebrados terrestres (12,2%), frutas e sementes terrestres (9,8%), peixes (6,2%) e algas unicelulares e filamentosas (4,4%) entre os itens alimentares, assim como registraram o valor de 1,16 para o coeficiente intestinal de peixes com comprimento padrão entre 29 e 206 mm. García de Marco (1995) verificou que o coeficiente intestinal médio do jundiá é de 0,86 e que houve predominância de itens alimentares animais desta espécie no reservatório de Rincón del Bonete, Uruguai, coincidindo com as características anatômicas do trato digestório próprias de uma espécie carnívora. Já Meurer e Zaniboni Filho (1997) afirmaram que, na bacia do rio Uruguai, o jundiá se alimenta de peixes, crustáceos, insetos, restos vegetais, e detritos orgânicos, com clara preferência por peixes, sugerindo que o hábito alimentar da espécie Rhamdia quelen, seja onívoro. Os organismos encontrados no conteúdo gastrintestinal do jundiá não são restritos ao habitat bentônico, indicando que a espécie é generalista com relação à escolha de alimento (GUEDES, 1980). A espécie foi classificada como onívora (KRAMER E BRYANT, 1995) em função de itens presentes em sua dieta natural, mas também como espécie carnívora (GARCÍA DE MARCO, 1995), devido ao reduzido coeficiente intestinal médio (0,86) e da predominância de itens alimentares animais em seu conteúdo estomacal. Fracalossi et al. (2007), baseados em estudos sobre as exigências nutricionais desta espécie, definiram o jundiá como onívoro com tendência à carnivoria. Existe, portanto, conflito na literatura em relação à definição do hábito alimentar do jundiá. 1.4. Enzimas envolvidas na digestão de carboidratos Além da morfologia do intestino, a capacidade de digerir carboidratos da dieta está relacionada a fatores que influenciam na atividade de carboidrases, tais como temperatura (KUZ’MINA et al., 1996; JUN-SHENG et al., 2006), idade (KUZ’MINA, 1996) e tamanho (JUN-SHENG et al., 2006), estação do ano (KUZ’MINA et al., 1996) e frequência alimentar (UGOLEV & KUZ’MINA, 1994). Segundo Rust (2002), a digestão de carboidratos em peixes inicia com a hidrólise extracelular de carboidratos complexos no estômago, intestino e cecos pilóricos – quando presentes – e por uma variedade de.

(28) 28. carboidrases ligadas à borda da membrana do intestino anterior e dos cecos pilóricos. A enzima α-amilase hidrolisa especificamente as ligações Oglicosídicas α-1,4 do amido e moléculas similares, resultando em monossacarídios e cadeias mais curtas de oligossacarídios, sendo localizada em todo o trato gastrointestinal de várias espécies (KROGDAHL et al., 2005). Entretanto, nas tilápias Oreochromis niloticus e Sarotherodon melanotheron (MOREAU et al., 2001), em juvenis da tilápia híbrida Oreochromis niloticus x Oreochromis aureus (JUN-SHENG et al., 2006), a enzima foi pesquisada apenas no intestino. No jundiá, Melo (2012) encontrou a enzima amilase no estômago e nos três segmentos do intestino (anterior, médio e posterior), apresentando a mais alta atividade no intestino anterior. A subsequente hidrólise de dissacarídios por dissacaridases (ou glicosidases), geralmente, resulta em unidades de monossacarídios, os quais podem ser transportados através das vilosidades do intestino (KROGDAHL et al., 2005). A atividade da maltase, uma dissacaridase, foi observada na membrana das células epiteliais do intestino da tilápiado-Nilo, com atividade mais intensa no terceiro dos cinco segmentos intestinais definidos pelos pesquisadores (TENGJAROENKUL et al., 2000). Yamada e colaboradores (1992) isolaram duas α-glucosidases, tipos I e II, do intestino da tilápia-do-Nilo e verificaram que estas enzimas utilizam maltose, maltotriose, maltotetrose, maltopentose e maltohexose, como substratos, mas não amilose. A capacidade de peixes onívoros em utilizar concentrações mais altas de carboidrato na dieta do que os peixes carnívoros se deve a atividade mais alta da amilase no trato digestório (HIDALGO et al., 1999). A atividade da amilase no trato digestório foi relacionada à composição da dieta principalmente com relação à inclusão de carboidratos, de tal forma que o aumento na concentração de carboidratos na dieta ocasiona aumento na atividade da amilase. Este padrão de resposta foi encontrado para os carnívoros pintado Pseudoplatystoma corruscans (LUNDSTEDT et al., 2004), para larvas de robalo europeu (CAHU & ZAMBONINO-INFANTE, 1994; ZAMBONINO-INFANTE & CAHU, 1994; PÉRES et al., 1996), para pós-larvas de linguado Solea senegalensis (RIBEIRO et al., 2002) e para os onívoros jundiá (MELO, 2012) e tambaqui Colossoma macropomum (CORRÊA et al., 2007). Enzimas digestivas que hidrolisam as ligações β-glicosídicas dos NSPs, tais como β-galactosidase e celulase, foram, respectivamente,.

(29) 29. observadas no trato gastrointestinal da tilápia-do-Nilo (YAMADATANIGUCHI & TAKANO, 2004) e da carpa capim (DAS & TRIPATHI, 1991). Outros estudos relataram o isolamento de cepas de bactérias com atividade de celulase e de amilase a partir do intestino de várias espécies, inclusive tilápia e jundiá (SUGITA et al., 1997; BAIRAGI et al., 2002; SAHA et al., 2006; PEDROTTI, 2011). No estudo com carpa capim, Das & Tripathi (1991) encontraram celulase endógena e bacteriana e, de acordo com os resultados, a celulase bacteriana no intestino chegou a contribuir com mais de dois terços da atividade total. A origem endógena da celulase foi contestada por alguns autores. Stickney & Shumway (1974) estudaram 148 espécies de peixes e concluíram que a atividade da celulase em peixes não é de origem endógena, mas da microflora do trato gastrointestinal. Lindsay & Harris (1980) sugeriram que a atividade da celulase em peixes pode estar correlacionada com a ingestão de celulases de invertebrados e/ou microflora celulolítica associada com o alimento. Por outro lado, Prejs & Blaszezyk (1977) encontraram atividade da celulase em cinco ciprinídeos e correlacionaram positivamente a atividade da celulase com a quantidade de detritos vegetais no intestino dessas espécies, enquanto Chakrabarti e colaboradores (1995) observaram baixa atividade da celulase no intestino de algumas espécies e nenhuma correlação entre hábito alimentar e atividade da celulase. 1.5. Aspectos carboidratos. metabólicos. e. energéticos. da. utilização. de. Os processos metabólicos são coordenados para atender às necessidades energéticas dos organismos (VOET & VOET, 2006). O modo de utilização de nutrientes em peixes pode ser compreendido mediante avaliação de intermediários metabólicos (LUNDSTEDT et al., 2004; MELO et al., 2006; MUÑOZ-RAMIREZ, 2005; CORRÊA et al., 2007), os quais indicam o fluxo preferencial das vias metabólicas em consequência de determinada demanda energética. Esta forma de investigação permite identificar situações metabólicas indesejáveis, tais como a utilização de proteína para gerar energia (MUÑOZ-RAMIREZ, 2005; MELO et al., 2006). Lundstedt et al. (2004) pesquisaram as características adaptativas de enzimas digestivas e as respostas metabólicas posteriores ao processo de digestão com o objetivo de otimizar a dieta do pintado. O perfil metabólico associado ao comportamento das enzimas ao longo do trato.

(30) 30. digestório permitiu aos autores concluir que a melhor proporção de nutrientes para indivíduos juvenis desta espécie está próxima de valores entre 30 e 40% de proteína bruta e 13 e 25% de amido de milho. Melo e colaboradores (2006) analisaram os aspectos metabólicos de juvenis de jundiá, em jejum e alimentados com dietas isocalóricas com quatro níveis de proteína (20, 27, 34 e 41%), compensadas por carboidrato (44, 39, 32 e 24% de extrativo não nitrogenado), mediante a concentração de intermediários metabólicos (glicose, lactato, piruvato, ácidos graxos livres, aminoácidos livres, glicogênio, proteína, amônia e ureia) e a atividade de enzimas do metabolismo proteico e de carboidratos. Este autor verificou que algumas enzimas do metabolismo de carboidratos sofreram alterações nas atividades, que as concentrações dos intermediários metabólicos variaram em função da disponibilidade de proteína, e que a preferência metabólica para produção de energia foi pela via gliconeogênica. Muñoz-Ramirez (2005) estudou a utilização de várias fontes de carboidratos digestíveis com diferentes graus de complexidade na alimentação de juvenis de pacu através da determinação de glicose, colesterol, triacilgliceróis, ácidos graxos livres, proteína total, aminoácidos livres e glicogênio, a fim de verificar as vias preferenciais do metabolismo intermediário nesta espécie onívora. Esta autora concluiu que as fontes de carboidratos geraram mudanças no perfil metabólico do pacu, mostrando um baixo aproveitamento de fontes parcialmente hidrolisadas, como a dextrina, e de açúcares simples, como a glicose, com mobilização de aminoácidos para sustentar a demanda energética muscular ao incorporá-los em processos de gliconeogênese. Além disso, a autora verificou que as dietas contendo fécula prégelatinizada e modificada resultaram em alto índice hepatossomático e elevada concentração de triacilgliceróis plasmáticos, o que sugere a ocorrência de lipogênese pela síntese de triacilgliceróis hepáticos, com posterior transporte para o plasma e incorporação final no tecido adiposo. Corrêa et al. (2007), investigando respostas de enzimas digestivas e implicações metabólicas em tambaqui alimentado com dietas isoproteicas e isocalóricas com diferentes concentrações de amido de milho (30, 40 e 50%), observaram lipogênese, como consequência do aumento na concentração de amido de milho na dieta, além do efeito poupador de proteína a partir de 40% de amido de milho, e propuseram uma dieta para o tambaqui formulada com 28% de proteína e cerca de 40% de amido de milho a fim de prevenir deposição de lipídios e obter o efeito poupador de proteína..

(31) 31. Vários pesquisadores abordaram a regulação nutricional do metabolismo em peixes carnívoros, avaliando as atividades das enzimas glicolíticas (hexoquinase, glicoquinase, piruvato quinase), gliconeogênicas (frutose-1,6-bisfosfatase, glicose-6-fosfatase), lipogênicas (glicose-6-fosfato desidrogenase) e do catabolismo de aminoácidos (alanina aminotransferase, aspartato aminotransferase e/ou glutamato desidrogenase). A indução da atividade glicolítica devido ao aumento da concentração de carboidratos da dieta foi observada em salmão do Atlântico (TRANULIS et al., 1996), dourada (METÓN et al., 1999; FERNÁNDEZ et al., 2007; ENES et al., 2008) e robalo europeu (ENES et al., 2006; MOREIRA et al., 2008). A atividade de enzimas da gliconeogênese mostrou-se mais controversa: uma diminuição da atividade foi observada em dourada (METÓN et al., 1999) e robalo europeu (ENES et al., 2006), enquanto para salmão do Atlântico (TRANULIS et al., 1996), perca (Perca fluviatilis) (BORREBAEK & CHRISTOPHERSEN, 2000), dourada (FERNÁNDEZ et al., 2007; ENES et al., 2008) e robalo europeu (MOREIRA et al., 2008) não foi verificado efeito significativo das atividades enzimáticas em função do aumento da proporção de carboidrato ingerido. Ainda, SUÁREZ et al. (2002), ao estudar variações nas proporções de proteína e carboidrato na dieta de truta arco-íris e enguia, notaram resultados inversos em enzimas da glicólise e da gliconeogênese nestas espécies. A atividade da piruvato quinase foi influenciada pelo teor de carboidrato na dieta em enguias, mas não, em trutas; a atividade da frutose-1,6-bisfosfatase foi afetada em trutas, mas não, em enguias. 1.6. Carboidratos na dieta da tilápia-do-Nilo A tilápia-do-Nilo foi descrita por Linnaeus em 1758 e pertence à seguinte divisão taxonômica: Classe: Osteichthyes, Série: Teleostei, Ordem: Perciformes, Família: Cichlidae, Gênero: Oreochromis Espécie: Oreochromis niloticus. Tilápia é o nome comum de aproximadamente 70 espécies de peixe nativas da África tropical, taxonomicamente classificadas na família Cichlidae (FITZSIMMONS, 2000). A criação de tilápia é amplamente praticada em regiões tropicais e subtropicais, onde mais de 22 espécies são criadas (EL-SAYED, 1999), entretanto as tilápias do Nilo, azul (O. aureus), de Moçambique (O. mossambicus) e O. hornorum são as espécies mais utilizadas na criação comercial, além de híbridos envolvendo duas ou mais espécies (McCONNELL et al., 2000)..

(32) 32. As tilápias são os mais importantes peixes criados nas regiões tropicais e constituem o segundo grupo de peixes mais produzidos pela aquicultura no mundo, somente atrás de ciprinídeos e salmonídeos (FAO, 2011). As tilápias são peixes rústicos, resistentes a doenças e ao manejo, de crescimento rápido, não exigem tecnologia sofisticada, possuem alta prolificidade, aceitam uma grande variedade de alimentos, apresentam boa conversão alimentar, além de excelente sabor e textura (LOVELL, 1989; KUBITZA, 2000). Njiru e colaboradores (2004) estudaram a dieta da tilápia-doNilo, introduzida na década de 1950, no lago Vitória, Quênia, e encontraram invertebrados (insetos, bivalves e oligoquetas), peixes, vegetais, algas e detritos como os principais itens alimentares entre os indivíduos maiores. Estes autores verificaram que a espécie é altamente adaptável, capaz de explorar novas oportunidades e expandir seu nicho para colonizar novos habitats com sucesso. Peterson e colaboradores (2006) examinaram a dieta da tilápia-do-Nilo na costa do Mississipi e confirmaram a flexibilidade alimentar da espécie, no sentido de colonizar ambiente não-nativo, ao encontrar hidrozoários, rotíferos, nematóides, briozoários, microcrustáceos e escamas de peixes, além de detritos, areia e lodo. Os dois grupos de pesquisadores acima citados concordaram que a tilápia-do-Nilo apresentou uma estratégia alimentar generalista nos ambientes abordados. Vários autores concluíram que as tilápias podem eficientemente utilizar carboidratos como fonte energética (El-SAYED & GARLING Jr., 1988; TUNG & SHIAU, 1993; TAKEUCHI et al., 1994) para poupar proteína (SHIAU & PENG, 1993), apresentando melhores taxas de crescimento com fontes complexas de carboidratos, tais como amido gelatinizado e dextrina, na dieta (TUNG & SHIAU, 1991; SHIAU & LIN, 1993; SHIAU & CHEN, 1993; SHIAU & LIANG, 1995; LIN et al., 1997). A tilápia-do-Nilo também apresentou este padrão de resposta. Anderson e colaboradores (1984) testaram dietas com carboidratos em diferentes níveis (0, 10, 25 e 40%) e fontes (glicose, sacarose, dextrina, amido e celulose) para a tilápia-do-Nilo e observaram que houve aumento nas taxas de crescimento específico quando os níveis de inclusão dos carboidratos aumentaram de 0 a 40%, principalmente dextrina e amido, mas com exceção da celulose. A tilápia-do-Nilo parece melhor digerir ingredientes de origem vegetal do que de origem animal. Pezzato et al. (2002) avaliaram a digestibilidade aparente de vários ingredientes para a tilápia-do-Nilo. Estes autores verificaram que, entre os ingredientes energéticos, as.

(33) 33. melhores médias de coeficiente de digestibilidade aparente (CDA) para a matéria seca foram apresentadas pelo milho extrusado, seguido pelos farelos de trigo e de arroz, germe de milho, milho e amido de milho, variando entre 52 e 70%. Para estes mesmos ingredientes, os CDAs para a proteína bruta foram superiores a 89% e, para o extrato etéreo, variaram entre 57 e 75%. Estes valores foram, em geral, superiores àqueles obtidos para os ingredientes proteicos. 1.7. Carboidratos na dieta do jundiá O jundiá (Rhamdia quelen) é uma espécie de peixe com distribuição neotropical, sendo encontrado do Sudeste do México até o centro da Argentina. Esta espécie foi descrita por Quoy & Gaimard em 1824 e, atualmente, o jundiá pertence à seguinte divisão taxonômica: Classe: Osteichthyes, Série: Teleostei, Ordem: Siluriformes, Família: Heptapteridae, Gênero: Rhamdia, Espécie: Rhamdia quelen (BOCKMANN e GUAZZELI, 2003). O jundiá apresenta excelentes características zootécnicas. Segundo Fracalossi et al. (2002) e Salhi et al. (2004), a espécie apresenta fácil manejo, resistência ao estresse, altas taxas de crescimento mesmo durante o inverno, reprodução viável em cativeiro, boa eficiência na conversão de alimento, além de carne saborosa e sem espinhos intramusculares. Em função do crescente interesse na criação comercial da espécie (MEYER e FRACALOSSI, 2005), o número de trabalhos realizados sobre a nutrição do jundiá aumentou nos últimos anos. O efeito dos teores de proteína e energia da dieta sobre o desenvolvimento do jundiá foi estudado por Piedras et al. (2006), Machado et al. (2002), Salhi et al. (2004) e Meyer e Fracalossi (2004). Melo et al. (2002) verificaram o efeito de dietas com diferentes fontes de lipídios no desenvolvimento corporal de alevinos de jundiá. Coldebella e Radünz Neto (2002) compararam diferentes fontes proteicas (levedura de cana, farelo de soja e farinha de carne e ossos) na alimentação de alevinos de jundiá e Lazzari et al. (2006) compararam as combinações de fontes proteicas (farelo de soja, levedura, farinha de carne e ossos e farinha de peixe). A exigência de aminoácidos foi estimada por Meyer e Fracalossi (2005), baseada na composição aminoacídica do tecido muscular de jundiás, e por Montes-Girao & Fracalossi (2006), baseada na determinação da exigência de lisina e no conceito de proteína ideal a partir do animal inteiro. Melo et al. (2006) estudaram a variação de enzimas e metabólitos relacionados ao metabolismo proteico e excreção de.

(34) 34. nitrogênio em juvenis de jundiá alimentados com diferentes concentrações de proteína bruta em dietas isocalóricas. Oliveira Filho e Fracalossi (2006), ao quantificar a digestibilidade de diferentes ingredientes para juvenis de jundiá, relataram que o jundiá digere melhor os ingredientes proteicos do que os energéticos, de modo similar aos peixes carnívoros. Estes autores concluíram que o jundiá é um peixe onívoro com tendência à carnivoria. Além disso, Meyer & Fracalossi (2004) verificaram que juvenis de jundiá apresentaram uma alta exigência proteica (32-37% de proteína bruta), em relação à exigência de outros peixes onívoros como, por exemplo, catfish americano (28-32%; ROBINSON et al., 2000) ou tilápia-do-Nilo (3036%; SHIAU, 2002). Em experimento realizado com alevinos de jundiá alimentados com dietas formuladas com diferentes proporções de carboidrato e lipídio, sendo o carboidrato na forma de dextrina, Moro e colaboradores (2010) recomendaram a inclusão de 15,7% de dextrina, resultando no total de 22,4% de extrativo não nitrogenado e 3,9% de lipídio, o que estabeleceu uma relação de 5,3:1 de carboidrato e lipídio, em função da melhor utilização de proteína e menor acúmulo de gordura corporal. A microbiota intestinal de jundiá e tilápia-do-Nilo foi comparada por Pedrotti (2011) que observou bactérias capazes de digerir os macronutrientes (proteína, lipídios e carboidratos) das dietas, encontrando-as, em geral, em maiores números na tilápia. Esta autora notou que o jundiá apresentou maior crescimento de bactérias proteolíticas e lipolíticas na porção posterior, onde também ambas as espécies tinham mais bactérias amilolíticas, e concluiu que pode haver maior degradação de amido por enzimas exógenas provenientes da microbiota na porção final do intestino, o que aumentaria a disponibilidade deste nutriente para o hospedeiro. Rodrigues e colaboradores (2012) avaliaram a digestibilidade, desempenho e histomorfologia intestinal em jundiá e tilápia-do-Nilo quando alimentados com fontes vegetais contendo diferentes níveis de fibra alimentar. Estes autores verificaram que o jundiá apresentou menor habilidade em digerir as fontes amiláceas e em utilizar a proteína das fontes vegetais do que a tilápia, além disso, as fontes fibrosas (farelo de trigo, polpa cítrica e casca de soja) foram menos digestíveis em relação às fontes amiláceas (quirera de arroz e milho moído) e a digestibilidade daquelas não diferiu entre as espécies. De acordo com estes estudos recentemente desenvolvidos pela equipe do Laboratório de Nutrição de Espécies Aquícolas (LABNUTRI) da UFSC, o jundiá parece usar o carboidrato da dieta com menor.

(35) 35. eficiência do que outros onívoros. Além disso, esta espécie apresenta a morfologia gastrointestinal muito próxima à de uma espécie carnívora, com intestino curto, embora escolha itens alimentares variados em sua dieta natural. Assim, no presente estudo, avaliou-se a capacidade do jundiá em digerir ingredientes ricos em carboidratos durante a fase de crescimento, em comparação a um onívoro típico, com intestino longo: a tilápia-do-Nilo. A influência de diferentes concentrações de uma fonte de carboidrato também foi avaliada em dietas purificadas no crescimento do jundiá, mediante retenção proteica e energética, além de aspectos do metabolismo intermediário. Estas informações são importantes para a compreensão da fisiologia da nutrição do jundiá em relação aos carboidratos e, consequentemente, para a formulação e industrialização de dietas destinadas à criação comercial desta espécie..

(36) 36. 2. Justificativa O uso de fontes de energia não proteica em dietas balanceadas para peixes pode minimizar o custo da dieta e reduzir a excreção de nitrogênio, o que, consequentemente, melhora a qualidade do ambiente de criação e seu efluente. A maior inclusão possível de ingredientes ricos em carboidratos - desde que não ocorram efeitos adversos ao crescimento e à sobrevivência da espécie alvo - é economicamente vantajosa em dietas comerciais, devido a seu baixo custo e alta disponibilidade em relação aos outros macronutrientes como a proteína e o lipídio. Elucidar o efeito de diferentes fontes e concentrações de carboidrato em relação à digestão e ao metabolismo desta importante fonte de energia não proteica pelo jundiá contribui para racionalizar recursos para a formulação de dietas eficientes, menos poluentes e de menor custo. Estudos comparativos podem proporcionar uma melhor compreensão sobre a nutrição de diferentes espécies de peixes, bem como sobre a evolução de distintos hábitos alimentares. Neste estudo, a capacidade de utilização do carboidrato pelo jundiá, um onívoro com tendência à carnivoria, foi comparada com a de um onívoro típico: a tilápia-do-Nilo, visando aprofundar os conhecimentos sobre a digestão de carboidratos em peixes..

(37) 37. 3. Objetivos 3.1. Objetivo geral Estudar a digestão de diferentes fontes de carboidrato em rações práticas para o jundiá (Rhamdia quelen), comparando a capacidade de digestão do carboidrato pelo jundiá àquele de um onívoro típico: a tilápia-do-Nilo, e analisar desempenho e metabolismo do jundiá alimentado com diferentes concentrações de carboidrato na dieta. 3.2. Objetivos específicos a) Comparar os coeficientes de digestibilidade aparente do amido, da energia bruta e da matéria seca de diferentes fontes de carboidrato: farelo de trigo, farelo de mandioca, milho moído e quirera de arroz, no nível de inclusão de 300 g kg-1 da dieta basal semipurificada para juvenis de jundiá e de tilápia-do-Nilo; b) determinar as atividades específicas de amilase e maltase do intestino anterior de juvenis de jundiá e de tilápia-do-Nilo, alimentados com diferentes fontes de carboidrato no nível de inclusão de 300 g kg-1 da dieta basal semipurificada; c) determinar a taxa de inclusão de amido de milho, por meio de ensaio de dose resposta com dietas semipurificadas peletizadas, pela avaliação de índices nutricionais e de desempenho; d) avaliar a influência de dietas purificadas peletizadas com diferentes concentrações de amido de milho no metabolismo intermediário de juvenis de jundiá, por meio da análise de intermediários metabólicos – glicose, colesterol, triacilgliceróis, ácidos graxos livres, proteína total, aminoácidos livres, glicogênio, amônia, piruvato e lactato; e) determinar coeficientes de digestibilidade aparente para as dietas com diferentes concentrações de amido de milho (0, 120 e 300 g kg-1). Para atingir os objetivos propostos, optou-se por dividir a presente tese em dois capítulos e/ou artigos, a saber: Capítulo I – A utilização de carboidratos difere marcadamente entre os onívoros de água doce jundiá (Rhamdia quelen) e tilápia-doNilo (Oreochromis niloticus).

(38) 38. Capítulo II – Níveis crescentes de amido de milho em dietas para o jundiá (Rhamdia quelen): desempenho, digestibilidade e metabolismo Os artigos científicos que se seguem foram redigidos conforme as normas para submissão no periódico Aquaculture..