Louise Carolyn Sinclair Hooton
Caracterização do conteúdo em NPN
(Azoto Não-Proteico) no leite e estudo
do seu impacto nos rendimentos de
transformação de leite em queijo
Trabalho efetuado sob a orientação do
Professor Doutor António Augusto Martins de
Oliveira Soares Vicente
e do
Engenheiro Arlindo Augusto Pinho dos Reis
Dissertação de Mestrado
Mestrado Integrado em Engenharia Biológica
Ramo de Tecnologia Química e Alimentar
A
GRADECIMENTOS
Ao meu orientador acadêmico, o Professor António Vicente, pela ajuda e disponibilidade ao longo do desenvolvimento desta dissertação e ao meu orientador da empresa, o Engenheiro Arlindo Reis, pelo constante apoio, dedicação, orientação e exigência, fundamentais para a evolução e o aperfeiçoamento deste projeto.
Ao Engenheiro Rui Batista, pela oportunidade de realizar este estágio curricular na empresa Bel Portugal. À equipa de receção de leite, em especial ao Engenheiro Jorge Ferreira pela prontidão e por todos conhecimentos partilhados, e à Helena Pinto pela ajuda indispensável para a realização deste trabalho. À equipa de laboratório, pela simpatia, total disponibilidade e ajuda prestada diariamente na realização de determinadas tarefas.
Ao professor Fernando Pereira pela orientação e disponibilidade nas análises estatísticas no SPSS Statistics 23.0® e à professora Maria José Xavier por todos os conhecimentos transmitidos.
Ao pessoal da empresa, que me acolheu com tanta simpatia e me acompanhou todos os dias com uma boa disposição contagiante.
A todos os meus amigos, em especial à Adriana, Cátia, Joana, Liliana, Margaria e Sara pela amizade verdadeira e por todos os momentos incríveis que passamos juntas.
Ao João por estar sempre presente nos melhores e nos piores momentos, por toda a força e paciência, mas acima de tudo pelo apoio, carinho e dedicação.
À minha mãe e ao meu irmão pelo incentivo, por acreditarem em mim e, principalmente, pelo apoio incondicional.
R
ESUMO
No fabrico de queijo, a proteína é a fração do leite mais importante, em termos tecnológicos e económicos. As principais frações azotadas no leite são as caseínas, as proteínas séricas (PT) e o azoto não-proteico (NPN), que compõem a proteína bruta (PB). A fração de NPN, é a diferença entre a PB e a PT, por unidade de PB, que perfaz cerca de 3 % - 6 % da PB do leite. Em Portugal a valorização do teor proteico do leite é definida de acordo com a PB. Visto que o NPN não é retido no queijo e é a caseína que determina o rendimento de produção de queijo, prevê-se que é possível alcançar um controlo mais preciso do processo pela padronização do leite pela PT ao invés da PB, eliminando a entropia do NPN. Os objetivos deste trabalho foram a caracterização das frações azotadas do leite dos produtores e do leite padronizado para produção de queijo, investigar os fatores que contribuem para a variação do NPN no leite recebido, comparar o rigor da padronização de leite para a produção de queijo, através da PB e da PT, e estudar o impacto do NPN no rendimento de produção de queijo e na sua qualidade sensorial. A metodologia usada foi a criação do canal de leitura da PT, no equipamento MilkoScan FT 120, para a determinação do NPN; analisar diariamente amostras de leite de produtores e das cubas de produção. Foram construídos modelos para análise dos resultados das amostras de leite dos produtores, e das cubas de produção, tendo por base a informação nos mapas de gestão de produção da empresa, de forma a incorporar a informação da PT e do NPN. Efetuou-se a análise de inquéritos entregues aos produtores, referentes às técnicas de maneiro e nutrição no Software SPSS Statistics 23.0®.
A análise do leite dos produtores mostrou que o conteúdo de PB varia no intervalo de 3,03 % até 3,62 %, a PT varia de 2,94 % até 3,43 %, o teor de NPN na PB varia de 2,90 % até 5,75 % e a de ureia varia de 0,0078 g/dL até 0,0335 g/dL. Observou-se uma relação positiva ente o conteúdo de PB e o percentual de NPN na PB (R²=0,6286), indicando que o aumento da PB resulta em aumentos mais que proporcionais do teor de NPN na PB, e na diminuição da percentagem de PT na PB. As variações destes parâmetros podem estar associadas ao tamanho e dimensão de produção das explorações, à estação do ano, mas em particular à alimentação. As técnicas de maneio e nutrição que mostraram ter um maior impacto no NPN e na ureia foram o Unifeed, Mix, silagem de milho e erva em trincheira. A padronização do leite através do uso da PT em vez da PB não apresentou diferenças na precisão. Em relação à produção de queijo o NPN mostrou diminuir o seu rendimento e o incremento de 1 % de NPN no leite resulta na perda de 11,39 €, 26,69 € e 29 € por tonelada de queijo produzidos, para 3 dos queijos mais produzidos na empresa. Os resultados da análise sensorial indicaram que a ureia origina sabores amargos e salgados no queijo.
A
BSTRACT
When producing cheese, in technical and economic terms, protein is the most important nitrogen fraction of milk. The main nitrogen fractions in milk are caseins, whey proteins (TP) and non-protein nitrogen (NPN), which make up the crude protein fraction (CP). The NPN fraction, consisting of several compounds such as urea, is the difference between PB and PT, per PB unit, which amounts to approximately 3% - 6% of the CP in milk. In Portugal the valuation of the protein content of milk is set according to CP. Given that NPN is not retained in cheese and it is the casein that determines the yield of cheese production, it is expected that a more precise control of the process will be achieved by the standardization of milk with TP instead of CP, eliminating the entropy of NPN.
The aims of this study were to characterize the nitrogen fractions of milk from the producers and the milk standardized for cheese production, to explore the causes that contribute to the variability of the NPN in the received milk, to compare the accuracy of standardizing milk for cheese production by using CP or TP, to study the impact of NPN on the yield of cheese production and on its sensory quality.
The methodology followed was the creation of a calibration channel on the MilkoScan FT 120 to read the TP and to calculate NPN; daily analysis of milk samples from the producers and of production vats. Models were created to analyze the results of the samples from the milk producers, and samples of the production vats, based on existing information within the company’s production management maps, with the aim of incorporating TP and NPN information. Surveys delivered to milk producers, referring to management and nutrition techniques were analyzed on SPSS Statistics Software 23.0®.
The analysis of the producers’ milk showed that CB content varies in the range of 3.03 % to 3.62 %, TP from 2.94 % to 3.43 %, the NPN content in CP from 2.90% up to 5.75%, and urea from 0.0078 g/dL to 0.0335 g/dL. There is a positive relation between the contents of the CP and the NPN percentage in CP (R² = 0.6286), showing that the increase of CP results in more than proportional increases of the NPN content in CP, and the decrease in the percentage of TP in the protein fraction. Variations of these parameters can be associated with the size and scale of production of farms, the season, but mainly with nutrition. The techniques of management and nutrition that were shown to have a greater impact on NPN and urea were the Unifeed, Mix, corn silage and grass in trenches. The standardization of milk by the use of TP instead of CP showed no differences in accuracy. In the production of cheese the NPN proved to lower the production yield and an increase of 1% of NPN in milk results in a loss of 11,39 €, 26,69 € and 29 € per ton of produced cheese, in the case of three of the cheeses produced in the company. The results of sensory analysis indicated that the urea causes bitter flavors and salty cheese.
Í
NDICE
Agradecimentos ... iii
Resumo... v
Abstract... vii
Lista de Figuras ... xiii
Lista de Tabelas ... xv
Lista de Abreviaturas, Siglas e Acrónimos ... xvii
1. Introdução ... 1 1.1 Enquadramento do Projeto ... 1 1.2 Objetivos ... 2 2. Revisão Bibliográfica ... 3 2.1 Leite ... 3 2.1.1 Fração Proteica ... 4 2.1.1.1 Caseína ... 4 2.1.1.2 Proteínas do Soro ... 5 2.1.1.3 Azoto Não-Proteico ... 6
2.2 Metabolismo Proteico dos Ruminantes ... 6
2.3 Fatores que afetam as frações azotadas do leite ... 8
2.3.1 Dieta ... 9
2.3.1.1 Teores de Proteína Bruta ... 9
2.3.1.2 Proteína Degradável no Rúmen ... 10
2.3.1.3 Proteína Não Degradável no Rúmen ... 10
2.3.1.4 Equilíbrio entre a Proteína Degradável no Rúmen e Proteína Não Degradável no Rúmen 11 2.3.1.5 Energia e a proporção proteína/energia ... 11
2.3.2 Componentes principais da dieta ... 12
2.3.2.1 Concentrado proteico ... 13
2.3.2.2 Silagens ... 14
2.3.2.3 Azoto Não-Proteico ... 17
2.3.3 Sazonalidade ... 18
2.3.4 Nível de produção ... 19
2.3.5 Fase de lactação e número de lactações ... 20
2.4 Sistema de valorização de leite... 21
2.5 Padronização de leite para produção de queijo ... 22
2.6 Impacto da composição do leite em NPN no rendimento de produção de queijo ... 24
2.7 Efeito do NPN na qualidade organolética do queijo ... 26
3. Metodologia ... 27
3.1 Amostra ... 27
3.2 Descrição do Equipamento ... 28
3.3 Procedimentos de recolha de dados ... 29
3.4 Procedimentos estatísticos e softwares utilizados ... 30
4. Resultados e Discussão De Resultados ... 31
4.1 Caracterização do leite recebido na empresa ... 31
4.2 Investigação dos fatores que contribuem para a variabilidade do NPN e ureia no leite ... 37
4.2.1 Estudo da dimensão da exploração e intensidade de produção ... 37
4.2.2 Estudo da Sazonalidade ... 40
4.2.3 Estudo dos fatores relacionados com a alimentação ... 42
4.3 Comparação da fiabilidade da padronização de leite para produção de queijo, através da proteína bruta (PB) e da proteína verdadeira (PT) ... 49
4.4 Impacto da composição do leite em NPN no rendimento de transformação de leite em queijo 52 4.5 Impacto da composição do leite em NPN na qualidade organolética do queijo ... 57
5. Conclusões ... 61
6. Recomendações ... 65
Bibliografia ... 67
Anexo I – Amostras dos produtores de leite ... 71
Anexo III – Estudo da Repetibilidade no Milkoscan FT 120 ... 74 Anexo IV- Tabelas simuladas no SPSS Statistics 23.0® ... 76
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ISTA DE
F
IGURAS
Figura 1. Composição do leite. (Adaptado de Harding, 2013). ... 3 Figura 2. Organização das micelas da caseína em submicelas. ( Adaptado de “A Note on Milk | Cheese Science”). ... 5 Figura 3. Equipamento FOSS MilkoScan FT 120 (FOSS, 2014). ... 28 Figura 4. Caracterização da a) proteína bruta (PB) e proteína verdadeira (PT) e b) azoto não-proteico na PB (NPN) e ureia do leite de cada produtor ... 31 Figura 5. Média do percentual de azoto não-proteico na PB (NPN) do leite de cada produtor e respetivo desvio padrão. ... 32 Figura 6. Relação da proteína bruta (PB) com a proteína verdadeira (PT) do leite. ... 34 Figura 7. Resposta do teor de azoto não-proteico (NPN/PB) e da proteína total na proteina bruta (PT/PB) em função do aumento da proteina bruta no leite. ... 35 Figura 8. a) Relação da ureia com o azoto não-proteico (NPN) no leite e b) relação da ureia com a percentagem da ureia no azoto não-proteico (NPN). ... 36 Figura 9. Relação entre o volume total de leite produzido ao longo de 4 meses (V) com a) o teor de azoto não-proteico (NPN) do leite b) e de ureia do leite, de cada um dos 74 produtores. ... 38 Figura 10. Representação da relação da percentagem de azoto não-proteico (NPN) do leite em relação aos litros diários produzidos em média por vaca (V). ... 39 Figura 11. Variação do teor de azoto não-proteico (NPN) e da ureia ao longo do período de estudo. ... 40 Figura 12. Variação da composição de proteína bruta (PB) e proteína total (PT) ao longo do período de estudo. ... 41 Figura 13. Variação da proteína bruta (PB), proteína verdadeira (PT) (a) do azoto não-proteico (NPN) e ureia (b) ao longo dos quatro meses de estudo e respetiva temperatura média (T)... 41 Figura 14. Rácio matéria gorda por proteína (RG/P) em função da gordura no extrato seco (GS) do queijo.
Linha de ajuste linear para RPB e RPT e respetivos coeficientes de correlação (R2). ... 50
Figura 15. Rendimento de produção de queijo (kg queijo/100 L leite) em função do azoto não-proteico (NPN) para quatro tecnologias de queijo. Linha de ajuste linear e respetivas equações. a) Tecnologia A; b) Tecnologia B; c) Tecnologia C; d) Tecnologia D. ... 52 Figura 16. Modelo representativo da variação espectável das utilizações (U) de matéria gorda (MG) e proteína bruta (PB), por kg de queijo produzido, em função do percentual de azoto não-proteico (NPN) no leite. ... 54
Tecnologia A; b) Tecnologia B; c) Tecnologia C d) Tecnologia D. ... 55
Figura I. Coeficiente de variação (CV) obtido no teste de repetibilidade de 5 variedades de leite nas 4 calibrações estudadas. ... 74
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ISTA DE
T
ABELAS
Tabela 1. Número de amostras de leite de produtores analisadas ao longo dos meses de estudo ... 27 Tabela 2. Número de dias de produção analisados para cada tecnologia de queijo ... 28 Tabela 3. Informação sobre a variação das frações proteicas NPN, ureia, PB e PT no leite em função da destruição geográfica dos produtores ... 33 Tabela 4. Nível de significância de cada parâmetro estudado, relativamente à sua influência sobre a variação de NPN e Ureia no leite dos produtores ... 43 Tabela 5. Resultados da Regressão Múltipla à variável dependente NPN... 44 Tabela 6. Resultados da Regressão Múltipla à variável dependente Ureia ... 45 Tabela 7. Resultados da Regressão Múltipla à variável dependente NPN, excluindo o Unifeed do modelo ... 46 Tabela 8. Resultados da Regressão Múltipla à variável dependente Ureia, excluindo o Unifeed do modelo ... 46 Tabela 9. Valorização monetária da matéria gorda (MG) e proteína bruta (PB) no leite ... 54 Tabela 10. Utilizações necessárias de MG e PB para a produção de 1 kg de queijo resultante do incremento de 1 % do NPN do leite, as respetivas perdas por tonelada de queijo produzido e o valor total das perdas para cada uma das tecnologias em análise ... 56 Tabela 11. Resultados da análise sensorial à acidez, amargor, sal e textura do queijo; resultados da análise analítica ao pH e humidade do queijo para quatro queijos produzidos com leite com teores de ureia diferentes ... 57
Tabela I. N° de amostras analisadas de cada produtor, médias e desvio padrão dos parâmetros NPN, ureia, PB e PT ... 71 Tabela II. Efeito da utilização do Unifeed sobre o NPN, Ureia, PB, PT, Volume total e Litros/vaca/dia 76 Tabela III. Efeito da utilização do Mix sobre o NPN, Ureia, PB, PT, Volume total e Litros/vaca/dia... 76 Tabela IV. Efeito da utilização da silagem de milho em silo trincheira sobre o NPN, Ureia, PB, PT, Volume total e Litros/vaca/dia ... 77 Tabela V. Efeito da utilização da erva em silo trincheira sobre o NPN, Ureia, PB, PT, Volume total e Litros/vaca/dia ... 77 Tabela VI. Nível de significância entre o Unifeed e a PB, a Volume total e os Litros/vaca/dia ... 78 Tabela VII. Nível de significância entre o Mix e a PB, a Volume total e os Litros/vaca/dia ... 78
Tabela IX. Nível de significância entre a erva em silo trincheira e a PB, a Volume total e os Litros/vaca/dia ... 79
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ISTA DE
A
BREVIATURAS
,
S
IGLAS E
A
CRÓNIMOS
FDN - Fibra Detergente Neutro
G/P - Rácio das proporções de Gordura e Proteína no leite GS - Gordura no Extrato Seco
ITF - Infravermelho com Transformada de Fourier MG – Matéria Gorda
NPN – Azoto Não-Proteico PB – Proteína Bruta
PDR - Proteína Degradável no Rúmen PNDR – Proteína Não-Degradável no Rúmen PT - Proteína Verdadeira
1. I
NTRODUÇÃO
1.1 Enquadramento do Projeto
Este projeto foi desenvolvido na empresa Fromagerie Bel Portugal, no âmbito da dissertação em Engenharia Biológica na Universidade do Minho, no ramo de Tecnologia Química e Alimentar.
A empresa Bel é um grupo multinacional de origem francesa, especializado no desenvolvimento e produção de queijo. O grupo é constituído por um total de 27 centros de produção, 4 centros de investigação e desenvolvimento, marcando a sua presença em mais de 120 países. A Bel é constituída por mais de 30 marcas comercializadas globalmente, compostas pelas principais marcas internacionais e várias marcas líderes do mercado local, como é o caso da Limiano e da Terra Nostra em Portugal. A Bel Portugal é formada por 3 fábricas localizadas em Vale de Cambra, Ribeira Grande e Covoada, onde são produzidos queijo, leite UHT, manteiga, leite em pó e soro em pó. Na unidade da Ribeira Grande é produzido o queijo e manteiga Terra Nostra, na Covoada é produzido o leite UHT Terra Nostra e em Vale de Cambra são desenvolvidos todo o queijo da marca Limiano.
O projeto decorreu na fábrica de Vale de Cambra durante o período de 6 meses, de Fevereiro até Julho de 2015. O trabalho centrou-se no estudo da composição em azoto não-proteico (NPN) do leite e as consequências da sua presença no processo produtivo do queijo. O NPN é representado pela diferença entre o azoto total, conhecido como proteína bruta (PB) e a proteína verdadeira do leite (PT), representada pelas caseínas e as proteínas do soro (α-lactoalbumina e β-lactoglobulina). A fração de azoto não-proteico (NPN) do leite é constituída por compostos de baixo peso molecular como a ureia, amónia, creatinina, creatina, ácido úrico, aminoácidos e outros compostos. O NPN tem pouco valor nutricional e não é transformável em queijo, não apresentando o mesmo valor económico que a proteína verdadeira do leite. A quantidade de NPN no leite varia naturalmente, tal como todos os componente do leite, representando expectavelmente entre os 3 % e 6 % do azoto total do leite. Estes valores não são constantes, podendo ser influenciados pela dieta, estação do ano, raça, fase de lactação, nível de produção, entre outros. Este projeto surgiu devido à necessidade de caracterizar o leite de origem, uma vez que a valorização da fração proteica do leite é feita em função da PB, resultando em impactos financeiros na indústria de produção de queijo, pois é apenas a proteína verdadeira que tem valor nutricional e determina os rendimentos de produção de queijo. Visto que fração de NPN no leite varia, acredita-se que com o uso da PB como base de calibração é inevitável um certo nível de erros na estimativa do verdadeiro teor de proteína no leite, sendo que a direção e magnitude destes erros não são facilmente previsíveis devido à inconstância do NPN. Prevê-se que estes erros sejam eliminados quando a PT for usada nos processos
de pagamento, padronização do leite para a produção de queijo e no cálculo de rendimentos, refletindo uma melhoria tecnológica.
Uma vez que a legislação define que o leite é pago em função da PB, foi criada a necessidade de investigar os fatores que contribuem para a variabilidade do NPN no leite, de forma a conseguir não só um alto nível de produção por animal, uma alta composição de proteína bruta no leite, como também níveis baixos de NPN.
1.2 Objetivos
Os principais objetivos deste trabalho foram a caracterização da composição em azoto não-proteico (NPN) do leite produzido por cada um dos fornecedores de leite da empresa, como também do leite padronizado para produção de queijo, e estudar o impacto do NPN do leite nos rendimentos de transformação de leite em queijo.
Outro objetivo consistiu na investigação dos fatores que contribuem para a variabilidade das frações proteicas do leite dos produtores, em especial o teor de NPN. Para perceber o efeito do NPN no processo de produção do queijo, estabeleceu-se como objetivo a comparação do rigor da padronização de leite para a produção de queijo, usando a proteína bruta (PB) e proteína verdadeira (PT), a análise económica do impacto do conteúdo em NPN do leite no rendimento de produção de queijo e, por fim, o estudo do efeito do NPN na qualidade sensorial do queijo.
2. R
EVISÃO
B
IBLIOGRÁFICA
2.1 Leite
A composição do queijo é fortemente influenciada pela composição do leite utilizado, em especial pelo teor de gordura, proteína, cálcio, e pH. O leite é um fluido biológico muito variável e os seus constituintes são influenciados por vários fatores, incluindo espécie, raça, nutrição, saúde e estado de lactação do animal (Fox, Guinee, Cogan, & McSweeney, 2000).
O leite é um líquido complexo constituído por uma mistura de uma elevada quantidade de componentes, dispersas num meio aquoso. Os principais componentes do leite são a água, lactose, gordura, proteínas, ácidos orgânicos e minerais, aproximadamente nas proporções apresentadas na Figura 1. Para além dos principais componentes, o leite contem várias centenas de constituintes menores, muitos dos quis tem um grande impacto nas propriedades nutricionais, tecnológicas e sensoriais do leite e dos produtos lácteos resultantes, como por exemplo vitaminas, enzimas, pequenos iões orgânicos e inorgânicos e compostos aromáticos (Fox et al., 2000).
Figura 1. Composição do leite. (Adaptado de Harding, 2013).
A designação genérica do leite é usada exclusivamente quando se refere ao leite de vaca, o leite originário de qualquer outro animal deverá ser designado pelo nome da fêmea produtora. O leite é um sistema dinâmico, devido à instabilidade de muitas dos seus constituintes estruturais, como a gordura, e às alteações na solubilidade de alguns componentes, como proteínas e sais inorgânicos. Embora muitos dos compostos minoritários sejam importantes do ponto de vista nutricional, as propriedades tecnológicas do leite são determinadas pelos macro componentes (proteínas, lípidos e lactose) (Fox et al., 2000).
Do ponto de vista do fabrico de produtos lácteos, em especial o queijo, a proteína é a fração do leite mais importante.
2.1.1 Fração Proteica
As proteínas do leite são extremamente valorizadas, devido às suas propriedades nutricionais, tecnológicas e funcionais. As proteínas são moléculas orgânicas complexas compostas por aminoácidos, que se interligam através de ligações peptídicas formando cadeias longas (Harding, 2013). As suas propriedades físico-químicas facultam propriedades funcionais de grande interesse tecnológico tais como, solubilidade, absorção, retenção de água e de gordura, capacidade emulsionante, estabilidade das emulsões e capacidade de gelificação (Wong, Camirand, Pavlath, Parris, & Friedman, 1996). As proteínas do leite representam 3 % a 3,8 % do leite, e as três principais frações de azoto identificadas no leite são as caseínas, as proteínas do soro e o azoto não-proteico (NPN) (Scott, Robinson, & Wilney, 1998). A caseína é definida como a proteína que precipita a um pH próximo de 4,6 a 20ºC, tornando-se insolúvel no seu ponto isoelétrico. As proteínas séricas, ao contrário das caseínas, não precipitam nestas condições, mantando-se solúveis no leite. No entanto, quando o leite é aquecido a altas temperaturas as proteínas séricas tornam-se solúveis a valores de pH abaixo de 6,5 (Walstra, Wouters, & Geurts, 2006). O conjunto destas duas frações azotadas é considerado como proteína verdadeira (PT). A fração NPN é constituída por moléculas de baixo peso molecular, consequentes do metabolismo do azoto. As três frações juntas compõem o azoto total do leite, designado como a proteína bruta (PB). A fração de NPN é a diferença entre a PB e a PT, representada por unidade de PB (Robert & Broutin, 2006).
2.1.1.1
Caseína
A caseína representa a porção maior da proteína do leite, constituindo 85 % a 90 % da proteína verdadeira e 75 % a 85 % da proteína bruta (Robert & Broutin, 2006).
A caseína encontra-se no leite em suspensão coloidal na forma de micelas ligadas entre si por sais divalentes. As caseínas são classificadas em função das semelhanças das suas estruturas primárias, nas seguintes famílias: αs1, αs2, β e k caseína, representando por volta de 38 %, 10 %, 35 % e 15 % do total da caseína, respetivamente. Nas micelas, as α-caseína e as β-caseína ficam situadas no interior das micelas, enquanto a k-caseína, constituída por uma extremidade hidrofóbica e outra hidrofílica, fica posicionada na superfície da micela. As α-caseina e β-caseína são sensíveis ao ião cálcio, precipitando na sua presença. A k-caseína evita que as caseínas precipitem ou coagulem na presença do ião cálcio, sendo, a responsável pela estabilização das micelas do leite (Fox & Mcsweeney, 1998).
Figura 2. Organização das micelas da caseína em submicelas. ( Adaptado de “A Note on Milk | Cheese Science”).
Durante o processo de coagulação do leite para a produção de queijo, as micelas de caseína precipitam formando o coágulo, resultado da dissociação ou remoção da k-caseína da superfície das micelas. Assim, a estabilidade do colóide diminui com a redução do pH, subida da temperatura e a ação de proteases, resultando na hidrólise da к-caseína (Fox et al., 2000).
A caseína é um dos principais contribuintes para o rendimento do queijo, uma vez que cria a matriz que retém a gordura e a humidade, que por sua vez contém as substâncias dissolvidas, incluindo as proteínas do soro, NPN e sais solúveis (Fox et al., 2000).
2.1.1.2
Proteínas do Soro
As proteínas do soro representam 18 % a 20 % da proteína bruta, e é este grupo de proteínas que se mantêm solúveis no soro após a precipitação da caseína a um ph de 4,6. Esta fração é constituída pela β–lactoglobulina, representando cerca de 50 % da fração das proteínas séricas, pela α-lactalbumina, correspondente a cerca de 20 %, a albumina sérica representa aproximadamente 10 % e a restante porção das proteínas do soro é composta por imunoglobulinas (Fox & Mcsweeney, 1998).
As proteínas do soro não estão diretamente envolvidas na produção de queijo mas, no entanto, estão indiretamente envolvidas uma vez que reações das proteínas séricas com k-caseínas, induzidas por reações de calor, têm efeitos indesejáveis sobre a coagulação do coalho e podem ser incorporadas no queijo quando produzido a partir de leite concentrado por ultrafiltração (Fox et al., 2000).
2.1.1.3
Azoto Não-Proteico
Para além das proteínas, existe no leite uma fração de compostos azotados não-proteicos (NPN), que de acordo com Ruska & Jonkus (2014) perfazerem cerca de 3 % a 5 % da PB do leite, enquanto DePeters e Ferguson (1992) constatam que esta fração representa entre 5 % a 6 % da PB do leite. O NPN representa uma fração pequena do azoto total mas, é provavelmente a fração do leite menos compreendida. Os principais compostos do NPN são a ureia, amónia, ácido úrico, creatina, creatinina, aminoácidos, entre outros compostos (Robert & Broutin, 2006). A ureia representa a maior fração do NPN, embora não seja consensual qual seja a sua percentagem. Na literatura há autores como Roseler et al. (1993) que relatam que a fração de ureia no NPN varia entre 30 % a 50 %, Kaufmann e Hagemeister (1982) afirmam que a variação é de 20 % a 75 %, e Roy et al. (2011) de 30 % a 35 %.
Grande parte do NPN é representada por compostos de baixo peso molecular, subprodutos da digestão de azoto e do metabolismo proteico do ruminante. O NPN tem pouco valor nutricional e não é transformável em queijo, não apresentando o mesmo valor económico que a proteína verdadeira do leite. Assim, pretende-se que a sua concentração no leite seja a menor possível. Como a ureia é a maior porção do NPN e a menos estável, é a fração que tem sido estudada em maior profundidade (Walstra et al., 2006).
2.2 Metabolismo Proteico dos Ruminantes
Os alimentos ingeridos por animais ruminantes antes de serem digeridos no abomaso e no intestino delgado são primeiro expostos à ação de microrganismos do rúmen. Protozoários e bactérias atuam sobre os substratos provenientes da dieta, promovendo a fermentação e determinando a capacidade produtiva do animal. As bactérias são os microrganismos que têm o maior papel na degradação da proteína da dieta, uma vez que produzem amónia, utilizada para a síntese de proteína microbiana. O conhecimento das complexas interações entre o animal, os microrganismos, o alimento e os produtos finais da digestão é crucial para a manipulação de estratégias dietéticas, com o fim de melhorar a eficiência na utilização dos nutrientes (Mackie & White, 1990).
O conteúdo proteico e energético dos alimentos tem uma influência enorme na síntese de proteína microbiana e na fração de proteína não degradável no rúmen que chegam ao intestino delgado. Estes fatores influenciam também o perfil de aminoácidos disponíveis após a digestão no intestino delgado, tendo um efeito na manutenção das funções vitais de crescimento, reprodução e lactação das vacas leiteiras (Westwood, Lean, & KeIlaway, 1998).
A alimentação dos ruminantes, a nível da nutrição proteica tem como objetivo fornecer quantidades suficientes de proteína degradável no rúmen (PDR), para permitir que o rúmen funcione de forma eficaz, atendendo às necessidades dos microrganismos, e de proteína não degradável no rúmen (PNDR), que resiste às condições no rúmen para ser decomposto no intestino delgado e dirigido diretamente pelo ruminante (Kalscheur, Baldwin, Glenn, & Kohn, 2006).
A proteína degradável no rúmen é composta por NPN e proteína verdadeira. A fração de NPN é composta por ureia, biureto, ácido úrico, purinas, piridinas, glicosídeos azotados, alcaloides, sais de amónia e nitratos, é convertida quase totalmente em amónia pelos microrganismos do rúmen (Oltjen, Slyter, & Husbandry, 1967). A proteína verdadeira é degradada a aminoácidos e pequenos péptidos, que são eventualmente transformados em amónia, e utilizada pelos microrganismos do rúmen para crescer e sintetizar proteína microbiana. A quantidade de amónia utilizada para a síntese de proteína microbiana é dependente da disponibilidade de energia fornecida pela fermentação dos hidratos de carbono do alimento. A proteína microbiana é a principal fonte de aminoácidos, isto é, de proteína metabolizável para a produção leite que, juntamente com PNDR, são digeridas e absorvidas através da parede do intestino delgado e entram na corrente sanguínea (National Reserch Council, 2001). De seguida, são transportados através do corpo pela corrente sanguínea e eventualmente entram nas células para serem sintetizados em proteínas estruturais e funcionais, entram nas glândulas mamárias para serem sintetizadas em proteína de leite, ou então são catabolizadas e o azoto é excretado para o corpo (Santos, Santos, Theurer, & Huber, 1998).
Há vários fatores determinantes na utilização de azoto pelo ruminante, como quantidade de bactérias no rúmen, da rapidez a que estão a crescer e a relação proteína/energia da dieta. A síntese de proteína microbiana é otimizada quando a relação entre a proteína ingerida e a energia fermentável disponível é equilibrada. Quando a dieta proporciona uma quantidade limitada de energia fermentável, proteína em excesso ou proteína altamente degradável em grande quantidade, há uma diminuição na produção de proteína microbiana (Satter & Roffler, 1976). Quando a degradação da proteína da dieta prossegue mais rapidamente que a síntese da proteína microbiana, resulta num excesso de azoto no rúmen. O azoto em excesso é transferido para o fígado, na forma de amónia e convertidos em ureia. Por outro lado, se os níveis de azoto no rúmen forem muito baixos o crescimento microbiano decresce e a digestibilidade do alimento é prejudicada (Kalscheur et al., 2006).
Assim, a amónia produzida no rúmen não é completamente utilizada para a formação de proteína microbiana, pois quando os microrganismos são incapazes de utilizar toda a amónia produzida, o
excesso é absorvido através da parede do rúmen e é transportado no sangue até ao fígado, onde é convertido em ureia (Satter & Roffler, 1976). Este processo é conhecido pelo ciclo da ureia.
A ureia sintetizada no fígado é absorvida pelo sangue e pode seguir diferentes destinos: devolvido ao rúmen através da saliva, ou pela própria parede do rúmen, ou parcialmente excretada na urina e no leite. Quando a ureia regressa ao rúmen, pode ser novamente convertida em amónia ou usada como fonte de azoto para os microrganismos sintetizarem proteína microbiana (Bach, Calsamiglia, & Stern, 2005). A ureia por ser uma molécula pequena, de baixo peso molecular e altamente permeável, entra em equilíbrio com células, tecidos e líquidos biológicos, incluindo o leite. Assim, a ureia difunde-se para dentro e fora da glândula mamária enquanto o leite é excretada da glândula (DePeters & Ferguson, 1992).
É prática comum analisar os níveis de ureia no leite para avaliar o estado nutricional do rebanho, assim como a excreção de azoto para o ambiente. Há um grande interesse no uso das concentrações da ureia no leite como parâmetro de avaliação da eficiência da nutrição proteica, relativamente ao equilíbrio da energia e proteína da dieta (DePeters & Ferguson, 1992). Bendelja et al.(2011) relata que concentrações normais de ureia no leite estão na faixa de 0,01 g/dL e 0,03 g/dL e que valores entre 0,015 g/dL e 0,03 g/dL são representativos de uma deita equilibrada que atende às necessidades proteicas e energéticas do animal. Por outro lado, Peres (2001) afirma que os valores de ureia no leite ótimos são entre 0,012 g/dL e 0,018 g/dL são ideais, sendo que níveis de ureia abaixo de 0,012 g/dL sugerem uma deficiência de proteína na dieta ou, então, uma alta eficiência no aproveitamento da PDR, com aproveitamento total de amónia pelas bactérias. Níveis acima de 0,018 g/dL podem indicar uma maior produção de amónia no rúmen, resultante de um excesso de PDR ou de azoto na dieta, ou então de uma carência de energia fermentável. Pode também ser indicador de uma absorção excessiva de aminoácidos pelo intestino, acima das necessidades do animal, sendo consequentemente eliminados do organismo. Por fim, pode também ser indício de uma grave subnutrição, criando a necessidade de recurso ao catabolismo de aminoácidos da proteína mobilizada das reservas corporais.
2.3 Fatores que afetam as frações azotadas do leite
Conforme descrito anteriormente, os componentes do leite desempenham um papel importante na produção de queijo. A sua composição varia dentro de um pais e de uma região para outra, devido à combinação de fatores ambientais, idade do animal, estágio de lactação, alimentação, estado de saúde e condições climatéricas (Fox & Mcsweeney, 1998). Os vários fatores que provocam mudanças na composição proteica do leite são, de seguida, discutidos brevemente.
2.3.1 Dieta
A nutrição dos animais, que consiste no maneio alimentar e equilíbrio da dieta, é o principal fator responsável pelas mudanças na composição do leite, tendo também o efeito mais rápido sobre a sua composição.
Poucos estudos têm investigado em profundidade a relação dos principais fatores nutricionais da dieta das vacas com os teores de NPN do leite. No entanto, há uma bibliografia bastante extensa sobre o efeito da composição proteica da dieta nos níveis de ureia do leite.
A estrutura da proteína é um fator chave no metabolismo do azoto, uma vez que determina a sua suscetibilidade às bactérias do rúmen e por consequência a sua digestibilidade. O azoto da dieta pode ser proveniente de proteína verdadeira ou de azoto não proteico, e pode ser dividida em duas frações, dependendo da sua digestibilidade no rúmen (PDR e PNDR). A digestibilidade da proteína, assim como a taxa de consumo dos peptídeos e da amónia resultantes, são determinantes na eficiência de utilização do azoto pelas bactérias do rúmen, limitando por conseguinte, a quantidade de proteína microbiana e de proteína não degradável do rúmen que ficam disponíveis para absorção no intestino delgado (Mackie & White, 1990). O objetivo da formulação de dietas é, então, com base nas exigências proteicas das vacas em lactação, ao nível das necessidades dos microrganismos do rúmen e das exigências de proteína metabolizável (Baker, Ferguson, & Chalupa, 1995).
Os principais fatores nutricionais que influenciar a composição do leite e as suas frações de azoto, são o consumo de matéria seca, a Proteína Bruta (PB), quantidade e digestibilidade da fibra, isto é, a Proteína Degradável no Rúmen (PDR) e a Proteína Não Degradável no Rúmen (PNDR), a energia na dieta e a relação energia/proteína. (Godden et al., 2001b) A influência destes fatores na composição do leite é explicada a seguir.
2.3.1.1
Teores de Proteína Bruta
Os produtores têm como prática comum fornecer dietas com teores elevados de Proteína Bruta (PB) para assegurar uma oferta suficiente de proteína de origem microbiana necessária para a produção máxima de leite e proteína no leite, pelas vacas.
O estudo de Broderick (2003) demonstrou que embora maiores teores de PB tenham promovido o aumento do consumo de matéria seca, da produção de leite e de proteína, resultaram também em aumentos significativos de NPN e ureia no leite e diminuíram a eficiência da utilização de azoto. Isto porque quando a proteína degradada no rúmen excede as necessidades dos microrganismos há um
excesso de amónia produzido e consequentemente há uma maior produção de ureia no fígado e excreção para o exterior, pela urina e o leite. O estudo revelou que não há melhoria na produção de leite e de proteína no leite quando as percentagens de PB aumentam de 16.7 % até 18.4 %.
A sobrenutrição de PB reduz também as margens de lucro devido ao custo relativamente elevado dos suplementos proteicos e a pobre eficiência de utilização do azoto pelas vacas alimentadas numa dieta alta em proteína (Broderick, 2003). O estudo revelou que uma dieta com PB de 16,7 % foi suficiente para maximizar a produção de leite e proteína com excreções mínimas de azoto para o meio ambiente, comparativamente a dietas com PB superiores.
2.3.1.2
Proteína Degradável no Rúmen
A determinação do nível de Proteína Degradável no Rúmen (PDR) necessário para a otimização do uso de azoto pelos microrganismos, poderá permitir reduções nos níveis de PB na dieta sem comprometer a produção de leite, aumentando assim a eficiência da alimentação e reduzindo perdas para o ambiente (Reynal & Broderick, 2005).
O aumento da proporção de PDR na dieta pode ter um efeito positivo sobre o conteúdo de proteína verdadeira do leite, uma vez que alimentos ricos em PDR são mais fermentáveis, e consequentemente mais amónia pode ser utilizada pelos microrganismos para a síntese de proteína microbial. Porém, teores de PDR demasiado elevados podem resultar numa excesso amónia no rúmen e, consequentemente, em maiores concentrações de ureia no leite. Assim, no estudo de Reynal e Broderick (2005) consideraram que o teor de PDR ótimo é o ponto em que há um consenso satisfatório entre a rentabilidade (proveito máximo de produção de leite sobre os custos de alimentação) e a quantidade de azoto libertada para o ambiente. Os autores recomendam, então, que o nível de RDP na dieta seja de 11,7 % em matéria seca. Por outro lado, fornecer uma dieta com nível de PDR abaixo das necessidades para o crescimento microbiano do rúmen, pode comprometer a produção de proteína, a digestão ruminal e a disponibilidade de energia e proteína disponíveis para a vaca.
2.3.1.3
Proteína Não Degradável no Rúmen
Com o objetivo de aumentar a quantidade de proteína que escapa a fermentação no rúmen, promovendo um maior aporte de aminoácidos até ao intestino delgado, é prática comum o uso de fontes de proteína de baixa degradabilidade ruminal. O fornecimento de Proteína Não Degradável no Rúmen (PNDR) é justificada pelo facto das vacas em lactação requererem quantidades maiores de proteína metabolizável, àquelas que os microrganismos do rúmen conseguem produzir para atender aos requisitos de uma
elevada produção de leite. Assim, é necessário que uma fração da proteína da dieta escape à degradação no rúmen e passe diretamente para o intestino delgado, para fornecer uma quantidade maior de aminoácidos (Kalscheur et al., 2006).
2.3.1.4
Equilíbrio entre a Proteína Degradável no Rúmen e Proteína
Não Degradável no Rúmen
O excesso de PB ou desequilíbrio das frações degradáveis e não degradáveis no rúmen podem resultar num aumento da ureia no leite, indicador de um aumento excessivo de azoto no organismo. Elevadas frações de PNDR, relativamente à PDR, poderão não resultar em incrementos na produção de leite, possivelmente devido à diminuição da síntese microbiana por escassez de PDR no dieta, pela fonte de PNDR usada ser uma fraca fonte de aminoácidos, ou mesmo ter baixa digestibilidade (Santos et al., 1998).
O estudo de Roseler et al. (1993) testou o efeito que 5 dietas com composição proteica diferente, em termos de quantidade e degradabilidade, sobre a produção de leite e os níveis de ureia e NPN no leite. Os autores relataram que o teor de NPN no leite aumentou com o aumenta da quantidade de proteína degradável e não degradável no rúmen, porém estas diferenças foram menos significativas que os incrementos observados nos teores de ureia. Níveis insuficientes de PDR e PNDR resultaram num declínio de NPN (0,287 g/l), enquanto a ingestão excessiva de proteína bruta elevou os níveis de NPN (0,398 g/l). Relativamente à fração de ureia no NPN, este aumentou de 19,5 % para 44,7 %. Os autores concluíram que o aumento do NPN com a dieta é principalmente atribuído ao aumento da componente de ureia no NPN.
2.3.1.5
Energia e a proporção proteína/energia
As interações entre a proteína e energia da dieta e a quantidade de proteína utilizada pela vaca são complexas e tem ramificações importantes na eficiência global da utilização de azoto.
Dietas com alto valor energético melhoram a produção de leite, por meio do maior estímulo da síntese de proteína microbial e aumento da energia fornecida ao animal. Porém, o aumento da energia pode aumentar também as necessidades de PDR. Enquanto a oferta de PDR é adequada, o rendimento de produção de leite e proteína continuará a responder ao aumento do consumo de energia, até que a produção seja suprimida pelos efeitos adversos no rúmen, provocados pela ingestão excessiva de proteína (Bach et al., 2005).
O principal objetivo do trabalho de Broderick (2003) foi de quantificar as concentrações de proteína e energia na dieta, ao abrigo de condições normais de alimentação, que minimizem a excreção de azoto, sem diminuir a produção de leite e dos seus componentes. O estudo revelou que o aumento da energia da dieta, pela diminuição do conteúdo de fibra detergente neutro (FDN), de 36 % para 28 %, deu origem a aumentos na produção de leite e das percentagens de proteína bruta e proteína verdadeira, como também a redução na composição de ureia no leite e na urina. Os resultados deste estudo indicaram que, independentemente do conteúdo de energia da dieta, alimentando 16,7 % PB é adequado para suportar a produção de leite (Broderick, 2003).
Por outro lado, as dietas com quantidade inadequada de energia, ou seja, com menos energia disponível para a síntese de proteína microbiana, podem resultar num excesso de amónia no rúmen, desencadeando aumentos da concentração de ureia, e redução dos teores de proteína verdadeira no leite (National Reserch Council, 2001).
2.3.2 Componentes principais da dieta
A alimentação correta dos animais deverá ser uma prioridade em qualquer exploração, não só porque apresenta um peso económico elevado, como também devido à importância que tem no desempenho produtivo dos animais.
O maneio tradicional dos ruminantes é baseado no fornecimento separado dos alimentos grosseiros e dos concentrados. A alimentação é constituída pelas pastagens naturais ou semeadas, complementadas com forragens verdes ou conservadas, que podem ser suplementados com concentrados como os cereais, bagaços das oleaginosas e alimentos compostos complementares (Colmenero & Broderick, 2006).
No final dos anos 70, iniciou-se o desenvolvimento de rações de mistura completa (TMR), uma mistura homogénea com uma proporção adequada de alimentos grosseiros e alimentos concentrados. Estas rações são processadas e dispostas de maneira a minimizar a seleção de ingredientes pelos animais. Desta forma, é possível rentabilizar as explorações do ponto de vista produtivo, através do fornecimento da quantidade nutricional necessária, favorecendo a utilização digestiva e metabólica dos nutrientes (National Reserch Council, 2001).
As vantagens evidenciadas da utilização das rações de mistura completa, resultaram no desenvolvimento de equipamentos para a mistura e a distribuição das rações, como o sistema de alimentação, vulgarmente conhecido como Unifeed.
A ração completa origina da mistura de vários alimentos grosseiros ou fibrosos, como as silagens, erva, fenos e palhas; com alimentos concentrados, como cereais, bagaços das oleaginosas ou os alimentos compostos complementares; como também os suplementos minerais e vitamínicos, de forma a satisfazer as necessidades nutricionais dos animais (Amaral-Phillips, Bicudo, & Turner, 2014).
As principais vantagens associadas à utilização do Unifeed para criar as rações completas são a simplificação dos arraçoamentos, a diminuição dos custos da alimentação e a diminuição da mão-de-obra necessária, a facilidade e comodidade da distribuição da ração e a melhoria do desempenho produtivo. Permite oferecer uma dieta equilibrada com benefícios em termos fisiológicos e produtivos (Amaral-Phillips et al., 2014).
Os principais componentes utilizados na formulação de uma dieta equilibrada são as seguintes:
2.3.2.1
Concentrado proteico
Na formulação de concentrados é importante o uso de produtos de qualidade, com níveis de proteína, energia, minerais, vitaminas e digestibilidade adequadas para as necessidades produtivas dos animais. O uso de alimentos concentrados na alimentação de vacas produtoras tem como principal objetivo suplementar os alimentos forrageiros nas suas deficiências, em termos qualitativos e quantitativos e, em aumentar a produção de leite por animal. Devido ao seu custo considerável, é aconselhável racionalizar a sua utilização, de acordo com as necessidades nutricionais do animal, influenciadas pelo peso, nº de lactações, estágio de lactação e nível de produção de leite, entre outros fatores (Gomes, 2014).
A escolha da forma do concentrado, em granulado ou farinha, depende do sistema de alimentação que é usado na exploração. Quando são utilizados alimentadores automáticos, ou robots de ordenha, é evidente o uso de um concentrado granulado, devido ao pouco tempo disponível para as vacas o ingerir. Em contrapartida, quando é utilizado o Unifeed, é mais usual os concentrados em farinha, para conseguir uma melhor mistura dos ingredientes (Fernández, 2013).
O concentrado na forma de granulado deve ser fornecido duas vezes ao dia, tipicamente no momento de ordenha de vacas em produção, resultando em picos de azoto no organismo devido à ingestão de proteína. A estimativa da quantidade de concentrado que deve ser adicionado à dieta deve ser em função da produção por vaca, devendo ser fornecido 1 kg de concentrado por cada 2 kg de leite produzidos acima do potencial de produção esperado (Gomes, 2014). A ração em forma granulada possui maior digestibilidade e é então melhor aproveitada pelo animal, devido a sua forma física e devido ao processo de temperatura e prensagem aplicada durante o processo de granulação. As vantagens potenciais que
provêm do fornecimento do concentrado na forma de granulado são devidas à homogeneidade do alimento, uma vez que que cada porção de alimento granulado consumido contém uma mistura equilibrada de proteína, energia, minerais e vitaminas. Devido ao formato e densidade do granulado, o animal consegue ingerir o concentrado rapidamente e em maiores quantidades, ingerindo mais nutrientes e consequentemente aumentando a produção de leite (Fernández, 2013).
A mistura na forma de farinha, conhecida vulgarmente como Mix, é um concentrado proteico fornecido como complemento às forragens, com o objetivo de otimizar a alimentação. Após a análise dos resultados das forragens, é por norma feita uma análise à dieta dos animais com o nutricionista e, caso haja necessidade, é efetuada uma otimização do plano alimentar ou ao nível dos concentrados. Esta mistura personalizada de matérias-primas é usada no Unifeed, juntamente com as forragens. Esta mistura é composta por todos os nutrientes necessários para a saúde e bom desempenho dos animais, incluindo minerais, vitaminas e aditivos. Este método tem a grande vantagem de estabilizar o ph do rúmen ao fornecer simultaneamente o concentrado proteico e as forragens, de uma forma constante e ao longo do dia, diminuindo o risco de perturbações metabólicas causados pela ingestãode alimentos de diferente natureza em separado (Amaral-Phillips et al., 2014).
Porém, o uso de concentrados em farinha pode resultar na separação dos ingredientes em função da sua densidade e tamanho de partícula, podendo dar origem a erros de mistura no carro Unifeed. Isto porque ao utilizar matérias-primas moídas em conjunto com aditivos e pré-misturas de vitaminas e minerais, com densidades diferentes, há o risco de não serem uniformemente misturados com as restantes forragens. Erros na preparação da ração podem resultar na ingestão desequilibrada de nutrientes que, embora a sua proporção na ração seja menor, são igualmente importantes para a obtenção de leite com a qualidade desejada (Fernández, 2013).
2.3.2.2
Silagens
A silagem é um alimento volumoso de elevada qualidade utilizado por animais ruminantes, em particular pelas vacas leiteiras. A silagem resulta da fermentação láctica de matéria vegetal proveniente de plantações leguminosas ou gramíneas, cortadas em fragmentos pequenos e armazenados em silos trincheira, revestidos com plástico hermético ou em monte de cimento. A diminuição do pH, resultante da produção de ácido láctico e outros ácidos orgânicos, e as condições anaeróbias impedem o processo de deterioração da matéria orgânica, conservando as propriedades nutritivas das forragens (George, 1994).
A produção de forragem não tem uma distribuição uniforme ao longo do ano, destacando-se um período de máxima produtividade e outro de estagnação na produção. Estes períodos são influenciados por fatores climáticos que, dependendo da região de produção, pode ter efeitos variantes. A variação da qualidade e quantidade da forragem produzida durante a época do ano pode resultar em grandes prejuízos em perda de peso, no aumento da mortalidade e na menor produção de leite. Torna-se, assim, imprescindível a conservação de forragem de alta qualidade para utilizar nas épocas de menor disponibilidade (Pereira, Townsend, Costa, & Magalhães, 2008).
O método de conservação de forragens por ensilagem permite manter a sua qualidade e disponibilidade durante o seu período de escassez. As silagens podem ser usadas como substituição das forragens verdes ou apenas como complemento. A oferta de alimentos volumosos de qualidade contribui diretamente para o aumento da produtividade do rebanho, mantendo a produção ao longo do ano (Pereira et al., 2008).
2.3.2.2.1 Silagem de Milho
O milho é uma das espécies mais utilizadas para produzir silagens, devido às suas características agronómicas e fermentativas, ao alto conteúdo energético e alta proporção de matéria seca, entre 28 % a 35 %, melhorando a suplementação nutricional e o aproveitamento de forragens. A silagem de milho tem um baixo teor em proteína, sendo a principal função da silagem de milho fornecer energia e fibra para utilização da vaca (Vilela, 1999).
As estratégias de alimentação da silagem de milho variam dependendo da idade do animal, nível de produção e estado físico. Os fatores de qualidade da silagem de milho mais importantes a considerar, no equilíbrio da dieta, são o conteúdo energético, conteúdo e digestibilidade da fibra detergente neutro (FDN), tamanho do corte, teor e digestibilidade do amido (Allen, 2000).
A digestibilidade da silagem é dos fatores mais importante a influenciar a produção de leite. O aumento da digestibilidade aumenta a produção devido à melhor disponibilidade e, consequente, melhor aproveitamento dos nutrientes da silagem. A espécie de plantação usada para a silagem, o estado de crescimento no momento de corte e as perdas que ocorrem durante o processo de ensilagem influenciam a digestibilidade da silagem (Keiser, Moran, & Piltz, 2004).
As altas exigências energéticas das vacas em lactação aumentam a dificuldade de equilibrar rações que atendam às necessidades dos animais, a nível de energia e fibra. Os valores de energia da silagem de milho são razoavelmente bem estimados pela composição da fibra, sendo a FDN o parâmetro mais
usado para o balanceamento de rações, e a forma de medição do teor total de fibra insolúvel de forragens. A FDN está relacionada com a modulação do consumo, a densidade energética do alimento, a mastigação, a taxa de passagem e digestibilidade (Mertens, 1997).
As forragens ricas em fibra limitam a ingestão do alimento, pois a fibra passa no rúmen lentamente e é menos digestível. Se o alimento é retido no rúmen durante mais tempo, resulta numa maior capacidade de enchimento do estômago, o que significa que o animal come menos. É desejada uma silagem de milho com baixo teor de FDN mas alta digestibilidade para maximizar o consumo de matéria seca (Allen, 2000). Na silagem de milho a concentração de FDN varia entre 38% a 45%, sendo recomendado que seja o mais baixo possível. Portanto, a variação da digestibilidade da FDN tem grandes consequências na utilização da forragem, uma vez que afeta a densidade da energia da dieta, o consumo de matéria seca e a produção de proteína microbiana (Kolver, Roche, Miller, & Densley, 2001).
Em termos proteicos, os níveis de PB da silagem de milho podem variar entre de 6 % e 9 % na matéria seca, dependendo das condições ambientais, adubação, tipo de híbrido e maturidade (Oliveira et al., 2001). O método de ensilagem pode vir a aumentar a proporção de NPN e PB da forragem, por ação de proteases da planta ou por ação microbiana durante a fermentação no silo. As forragens geralmente apresentam um nível de NPN superior aos concentrados, em média 10 % a 15 % do azoto presente nas forragens frescas é NPN, e em silagem de milho, até 50 % do azoto total pode ser NPN (Stanton & Whittier, 2006).
Embora a silagem de milho seja usada ocasionalmente como a única forragem, é geralmente alimentado com uma forragem complementar que apresente uma quantidade superior em proteína bruta, mas inferior em termos energéticos (National Reserch Council, 2001).
2.3.2.2.2 Erva e Silagem de Erva
Para aumentar a ingestão de energia, a silagem de milho pode ser complementada com uma fonte que ultrapasse parcialmente a fermentação no rúmen e que tenha também uma digestibilidade alta no trato superior. A erva é mais rica em azoto solúvel que a silagem de milho, com concentrações de PB superiores e, consequentemente, de ureia também. A energia nestas silagens é inferior, podendo resultar numa descompensação de proteína em relação à energia. Quando bem equilibrada, a combinação dos dois tipos de forragem irá aumentar a matéria orgânica fermentável no rúmen, e permitir uma utilização mais eficiente da proteína degradável da forragem de erva (Bernabucci, Lacetera, Ronchi, & Nardone, 2002).
A silagem de erva, em comparação à erva verde, tem uma qualidade nutritiva constante e com características nutricionais que possibilitam a sua incorporação em regimes alimentares de vacas em lactação, podendo ser implementada como complemento de outras forragens ou mesmo como alternativa à silagem de milho, desde que o regime seja devidamente equilibrado. A erva verde é usualmente utilizada nos meses de maior disponibilidade, geralmente entre Março e Julho. A erva usada para ensilar pode ser azevém ou uma mistura com outras espécies gramíneas e/ou leguminosos, ou leguminosas extremas como a luzerna (National Reserch Council, 2001).
2.3.2.3
Azoto Não-Proteico
O azoto não-proteico (NPN), em especial a ureia, têm sido amplamente utilizados na alimentação de ruminantes, como alternativa às fontes proteicas convencionais, com o intuito de aumentar a produção de leite e baixar os gastos associados à alimentação. Porém, a substituição parcial da proteína por NPN na dieta, pode alterar a qualidade da proteína do leite, influenciando o processamento industrial, uma vez que são os teores de proteína verdadeira que tem influência direta sobre a produção de queijo (Emmons, Dubé, & Modler, 2003).
Os compostos de NPN são utilizados pelas bactérias do rúmen e transformadas em amónia. Assim, quando fontes de NPN, como a ureia, entram no rúmen, são rapidamente hidrolisadas em amónia no processo normal de fermentação. Para a amónia ser eficientemente transformada em proteína, duas condições devem ser satisfeitas. Primeiro, as concentrações de ureia incorporadas na dieta devem estar sempre abaixo dos níveis recomendados, e em segundo, deve haver uma fonte de energia prontamente disponível para a síntese proteica. Assim, a ureia não será usada pelos ruminantes eficientemente, sem uma fonte de proteína degradável no rúmen, para atender as necessidades dos microrganismos (Roy et al., 2011).
Porém, o uso de NPN como substituto parcial de proteína pode resultar numa redução da proteína do leite em 0,1 % até 0,3 % se o NPN for o principal contributo de proteína bruta da dieta, e acima dos níveis recomendados de utilização (Heinrichs, Jones, & Bailey, 1997).
Block (2000) aponta para o facto de aumentos na proteína do leite, podem ser devido a estratégias nutricionais que tem como objetivo aumentar PB e consequentemente aumenta o teor de NPN. Estas estratégias não apresentam benefícios no que toca a rendimentos industriais de queijo, uma vez que a sua produção depende da caseína do leite.
Oliveira et al. (2001) através da avaliação do consumo, digestibilidade, produção e composição do leite de vacas alimentadas com 4 níveis diferentes de ureia, relatam que a adição de níveis crescentes de NPN, em substituição da PT, reduz o consumo de alimento, e o teor e produção de proteína sofrem uma diminuição linear com o aumento da ureia na dieta.
Resumidamente, pode-se concluir que níveis de NPN no leite aumentam com a ingestão excessiva de proteína ou NPN, alimentação de uma elevada quantidade de forragens ensiladas, ervas, pela falta de proteína não degradável no rúmen e pelo desequilíbrio entre o conteúdo energético e proteico na dieta. A dieta deve ser equilibrada em função da proteína bruta, proteína não degradável no rúmen, proteína degradável no rúmen, e proteína solúvel dos alimentos e teor de fibra.
Além da dieta do animal, fatores não relacionados à nutrição podem afetar os níveis das frações proteicas no leite.
2.3.3 Sazonalidade
Vários estudos têm mostrado que a sazonalidade tem um efeito, direto e indireto, sobre a qualidade e composição do leite, sobretudo nos teores de gordura e proteína bruta, que tem tendência a serem mais baixos durante os meses de rerão e superiores nos meses de inverno. Estas caraterísticas do leite são afetadas pelas altas temperaturas, características dos meses de verão, reduzindo o conteúdo de proteína verdadeira do leite. Isto porque o calor provoca desconforto no animal, reduzindo o seu consumo de matéria seca, o que resulta num declínio dos componentes do leite (Bernabucci et al., 2002).
Lacroix (1996) com o objetivo de determinar como a época do ano influencia as frações azotadas do leite destinado à produção de queijo, encontraram diferenças pequenas, mas no entanto, significativas, entre as estações do ano. Relatou então que os teores de proteína bruta e a proteína verdadeira no leite foram diminuindo nos meses de primavera e verão. O NPN mostrou ter tendências opostas às frações proteicas, aumentando gradualmente o seu teor no leite ao longo dos meses de primavera até atingir o teor máximo no leite em Setembro.
Por outro lado, há autores que atribuem a variação sazonal das frações azotadas não ao efeito da temperatura, mas sim às diferenças nutricionais associadas a diferentes estações do ano. Moller et al. (1993) atribuíram as variações dos compostos do leite às mudanças sazonais na proteína e no conteúdo energético das forragens. As forragens usadas na primavera e verão apresentam conteúdos de proteína superiores, porém inferiores em fibra, criando uma alta relação proteína/energia. Esta descompensação pode resultar em teores mais elevados de ureia no leite e consequentemente de NPN.
Bernabucci et al.(2002) estudaram o efeito que a estação do ano e o estágio de lactação tem sobre as características do leite e concluíram que a sazonalidade foi o fator que provocou maior variação sobre as frações de caseína e proteínas séricas, proteína bruta e gordura. Para todos estes componentes, observaram valores inferiores nos meses de verão e superiores nos de inverno. Bernabucci et al.(2002) atribuíram a principal causa desta variação à dieta, em particular às características dos alimentos. A alimentação base de Inverso é a silagem de milho e na primavera e verão as vacas são alimentadas à base de forragens verdes, estas mudanças revelam ter uma influência significativa nas características físicas e químicas do leite.
São poucos os estudos que descrevem os efeitos dos fatores não nutricionais associados com a estação do ano, como o clima, consumo de água, consumo de matéria seca e estágio de lactação, sobre as frações de azoto no leite. É difícil destacar um só fator como a principal causa, sendo a variação sazonal dos compostos do leite devido a uma combinação de múltiplos fatores (Godden et al., 2001).
2.3.4 Nível de produção
Há vários trabalhos na literatura que estudam a relação do nível de produção no que diz respeito aos níveis de ureia no leite. Godden et al. (2001) encontraram correlações positivas entre a ureia e a produção de leite, considerando que a causa principal para este comportamento será a utilização de dietas compostas por um alto teor proteico, destinada a vacas de alta produção.
No estudo Meyer et al. (2006) constataram que o fator que teve mais influência sobre a concentração de ureia foi a produção média diária de leite. Os autores afirmam que o aumento das concentrações de ureia no leite, consequente do aumento da produção de leite, pode ser devido à falta de energia na dieta das vacas de alta produção, sendo que há uma elevada correlação entre a produção de leite e a relação proteína/energia da dieta. Esta associação positiva resulta do elevado teor de proteína da dieta, que pode provocar um aumento na produção de leite, devido ao fornecimento de mais aminoácidos ou alteração da eficiência de utilização dos nutrientes absorvidos. Todavia, esta relação apresenta um padrão de aumentos decrescentes, uma vez que a resposta da produção de leite aos incrementos de proteína na dieta torna-se cada vez menor. A variabilidade na quantidade e qualidade dos nutrientes poderá explicar as diferenças na ureia do leite e na produção do leite.
Oltner et al.(1985) também verificaram uma correlação positiva entre a produção de leite e a concentração de ureia no leite. Contudo, alguns autores relatam que a produção de leite foi negativamente relacionada com a concentração de ureia no leite, possivelmente em consequência de
um efeito de diluição (Trevaskis & Fulkerson, 1999). Outra justificação possível para esta relação negativa poderá ser a taxa energética associada à transformação de quantidades excessivas de amônia em ureia, que poderá resultar na redução da quantidade de energia disponível para produzir leite (Nelson, 1995). Por outro lado, alguns autores não encontraram relações entre o nível de produção de leite e a ureia no leite (Gustafsson & Carlsson, 1993).
2.3.5 Fase de lactação e número de lactações
Estudos evidenciam que o estado de lactação está relacionado com a composição do leite, relatando que os teores de proteína bruta, caseína e NPN decrescem rapidamente após o parto atingindo os valores mínimos entre a 5ª e 10ª semana de lactação, seguida de um aumento gradual até ao final da lactação (DePeters & Cant, 1992).
Godden et al. (2001) encontraram uma relação positiva entre o teor de ureia no leite e os dias em lactação, observando que os níveis foram baixos nos primeiros 60 dias de lactação, aumentando entre 60 dias e 150 dias e, de seguida baixando até ao fim da lactação. As mudanças na composição da dieta em termos nutricionais nas diferentes fases de lactação pode ser o motivo para as variações observadas na composição do leite.
Quanto ao número de lactações, alguns estudos relatam que o conteúdo de caseína e proteína bruta no leite decresce com o aumento da paridade, sendo superior na primeira lactação. Os teores de NPN tendem a aumentar com a idade do animal, embora as diferenças sejam pequenas (DePeters & Ferguson, 1992).
Relativamente ao teor de ureia, vários autores obtiveram resultados que sugerem que vacas na primeira lactação produzem leite com teores mais baixos de ureia, possivelmente devido ao facto do animal estar com o metabolismo mais acelerado, com um direcionamento pronunciado de nutrientes para o crescimento, resultando numa maior capacidade de utilização dos aminoácidos, e consequentemente numa menor formação de ureia (Godden et al., 2001a). Outra explicação para este comportamento pode ser pelas vacas primíparas produzirem menos leite, pois, tal como demonstrado na literatura, as vacas de maior produção tem níveis de ureia mais altos (Meyer et al., 2006).
Por outro lado, há autores que não observaram diferenças na concentração de ureia no leite produzidos por vacas primíparas e multíparas (Carlsson, Bergström, & Pehrson, 1995).
Kaufmann & Hagemeister (1982) afirmam que a composição da dieta tem, inequivocamente, o maior impacto sobre a composição do leite. Os outros fatores que têm sido evidenciados por vários estudos como influência nos conteúdos proteicos e não-proteicos do leite, como sazonalidade, nível de produção, fase de lactação, paridade e idade, podem ser simplesmente devido às mudanças na regime alimentar associados.
2.4 Sistema de valorização de leite
Atualmente a pagamento do leite aos produtores é feita através de um sistema que valoriza a qualidade do leite, com o objetivo de promover o desenvolvimento de programas de melhoria de eficiência nas explorações, que potenciem e aumentem o valor nutritivo do leite, aumentem os rendimentos de produção e garantam ao consumidor final a ausência de riscos sanitários. Este sistema tem sido uma ferramenta poderosa na motivação dos produtores a produzir leite de melhor qualidade, e consequentemente de preço mais elevado, pois para além do pagamento de bonificações, podem ser incluídas penalizações para o leite de baixa qualidade (Medeiros, 2008).
Na generalidade, os parâmetros de qualidade variam entre as indústrias, mas a contagem de células somáticas, contagem total de bactérias, análise à presença de resíduos de antibióticos e fraude por adição de água, são sempre examinados. Na Europa existe regulamentação para pagamento do leite por qualidade desde os anos 70, mas cada indústria estabelece os seus próprios critérios que, por norma, são mais rigorosos que os oficias. A indústria do queijo tem como prática pagar bonificações mais altas, com especial ênfase na contagem de células somáticas e à composição dos componentes do leite, sendo os teores de proteína e a gordura os parâmetros mais valorizados (Ibarra, 2004).
No caso de grandes quantidades de leite serem produzidas com destino para o fabrico de queijo, é indispensável uma certa estabilidade da proporção de proteína verdadeira no leite, especialmente da caseína, uma vez que o potencial de produção de queijo é dependente desde componente (Emmons, Ernstrom, Lacroix, & Verret, 1990).
No entanto, em Portugal a valorização do teor proteico do leite é definida em termos legais, de acordo com o percentual de Proteína Bruta (Portaria no 78/90 de 4 de Janeiro). Esta estratégia é inconveniente
para a indústria do queijo, uma vez que a fração de NPN no leite não é constante e a sua variação contribui para a imprecisão da estimativa da verdadeira quantidade de proteína presente no leite (DePeters & Cant, 1992).
