Utilização de métodos in vitro para predição da digestibilidade dos alimentos – Editora Stilo
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Utilização de métodos in vitro para predição da digestibilidade dos alimentos
Ricardo Souza Vasconcellos¹, Tânia Zóia Miltenburg¹
¹Programa de Pós-Graduação em Zootecnia – UEM
Os alimentos comerciais para animais de companhia são formulados para atender as exigências nutricionais de cães e gatos considerando as variadas fases da vida (filhotes, crescimento, manutenção, lactação). Os valores de digestibilidade possuem grande importância nesse aspecto, pois fornecem informação sobre as quantidades relativas do aproveitamento dos nutrientes da dieta, além de serem utilizados como um parâmetro de qualidade dos ingredientes.
A principal forma de determinação do coeficiente de digestibilidade é através de ensaio in vivo recomendado pela AAFCO (2010), no qual os animais são alojados em gaiolas metabólicas individuais e permanecem em média dez dias (5 dias de adaptação e 5 dias de coleta de fezes e urina), sendo necessário um número mínimo de animais para se obter dados confiáveis. Sendo assim, os estudos in vivo necessitam de altos recursos materiais, humanos e despendem um grande tempo (Pessoa, 2016), além de esbarrarem em questões éticas, devido a utilização de animais.
Com a intenção de minimizar a utilização de animais em projetos de pesquisa, o Conselho Nacional de Controle de Experimentação Animal (CONCEA) aprovou uma Resolução Normativa (RN 17, de 3 de Julho de 2014) que dispõe sobre o reconhecimento no Brasil de métodos alternativos validados que tenham por finalidade a substituição, a redução ou o refinamento do uso de animais em atividades de pesquisa, a qual foi elaborada considerando o princípio dos 3 Rs, que representam os conceitos de substituição (replacement, em inglês), redução (reduction) e refinamento (refine). A RN 17 estabelece que, após um método alternativo ser reconhecido pelo Concea, a instituições de pesquisa devem adotá-lo obrigatoriamente em um prazo de até cinco anos.
Nesse sentido, há um aumento na busca por métodos alternativos que possam substituir a utilização de animais, como por exemplo os modelos de digestibilidade in vitro, os quais simulam os processos metabólicos do trato gastrointestinal e predizem a digestibilidade (Smeets-Peeter et al.,1998).
Para animais pet, o modelo de digestibilidade in vitro utilizado é o proposto por Hervera et al. (2007), o qual consiste basicamente em duas fases: a primeira simula a digestão gástrica, em que a amostra de ração é incubada durante 2 horas com pepsina em pH 2,0 e a segunda simula a digestibilidade no intestino delgado, na qual é adicionado pancreatina e incubado durante 4 horas em pH 6,8. Quando comparado com as equações de predição propostas pelo NRC (2006), os resultados do método in vitro apresentaram maior precisão. Porém há uma pequena superestimação da digestibilidade da energia dos alimentos, que pode estar ligada à incompleta recuperação do material sólido não digerido (ex: fibras solúveis) e também à utilização de solventes durante a fase de lavagem dos resíduos (que dissolvem todas as gorduras presentes na amostra), assumindo que a digestibilidade da gordura é cem por cento (Hervera et al.,2007; Palagiano et al.,2011).
Apesar da metodologia proposta por Hervera et al. (2007) possuir boa correlação com os resultado obtidos in vivo, este não inclui a etapa de fermentação intestinal no cólon. As colônias de bactéria presentes no intestino grosso são responsáveis por fermentar os nutrientes que não foram digeridos e absorvidos no intestino delgado (como por exemplo, amido resistente, polissacarídeos não amiláceos, açúcares não absorvidos, oligossacarídeios e proteínas da dieta). Segundo NRC (2006), 8% da digestão total do alimento ocorre no intestino grosso do cão. Dessa forma a adição desta etapa é importante principalmente pra avaliar a digestibilidade de alimentos com alta fibra, quando esta possui característica de fermentação.
Segue abaixo dois estudos sobre digestibilidade in vitro. O primeiro estudo aborda o desenvolvimento de uma metodologia de digestibilidade in vitro para dietas extrusadas para cães. O segundo discorre sobre um modelo de digestibilidade in vitro multicompartimental e dinâmico controlado por computador, o qual pode ser aplicado tanto para humanos como animais monogástricos.
PREDIÇÃO DA ENERGIA DIGESTÍVEL DE ALIMENTOS EXTRUSADOS PARA CÃES POR ANÁLISE IN VITRO.
Hervera, M. D. Baucells, F. Blanch e C. Castrillo.
RESUMO – O objetivo desse estudo foi desenvolver um método de digestibilidade in vitro simples e reprodutível para prever a digestibilidade aparente da energia de dietas extrusadas para cães. O método proposto baseia-se no ensaio de duas etapas multienzimáticas descrito por [Boisen, S., 1991: In Vitro Digestion for Pigs and Poultry, M. F. Fuller (ed.). CAB International, Wallingford, 135–146], com algumas modificações adaptadas para as características de digestão de cães. O método consiste basicamente em duas incubações, a primeira dura 2 h com pepsina (10 mg/ g de amostra de alimento) em pH ácido e a segunda dura 4 h com pancreatina (100 mg / g de amostra de alimento). O resíduo não digerido foi coletado em uma unidade de filtração, seco e colocado na mufla. A porcentagem de desaparecimento in vitro da matéria orgânica (in vitro dMO) de 54 dietas comercias extrusadas para cães foram determinadas e utilizadas como preditor da digestibilidade aparente da matéria orgânica (in vivo dMO) e energia (in vivo dE) e energia digestível (ED). Houve uma relação linear próxima entre a in vitro dMO e dE [r2 = 0,95, desvio padrão residual (DPR) = 1.05 e coeficiente de variação (CV) = 1.2%] e também entre a dMO in vitro e in vivo (r2 = 0,92, DPR= 1.38 e CV = 1.6%), mesmo a dMO superestimando em torno de 4% a dMO in vivo. Quando o dMO in vitro foi utilizado para predizer a dE in vivo, a relação entre ambas as variáveis foi definida pela equação: dE in vivo (%) = -2.45 + 0.98 ± 0.04 x dMO in vitro (%), (r2 = 0,92, DPR= 1.25 e CV = 1.5%). Além disso, uma relação próxima entre ED in vivo e predita (dE estimada x energia bruta determinada calorimetricamente) foi encontrada (r2 = 0,97, DPR= 0.26 e CV = 1.4%). A acurácia da ED predita utilizando o método proposto in vitro foi maior que a obtida quando a ED das mesmas amostras foram preditas pela equação proposta pelo NRC (1985) (r2 = 0,76 e CV = 4.5%) e também ligeiramente superior ao obtido utilizando a equação proposta pelo NRC (2006) (r2 = 0,95 e CV = 2.1%).
UM MODELO MULTICOMPARTIMENTAL DINÂMICO CONTROLADO POR COMPUTADOR QUE SIMULA O ESTôMAGO E O INTESTINO DELGADO.
Mans Minekus, Phillipe Marteau, Robert Havenaar e Jos H.J. Huis in 't Veld
RESUMO – Foi descrito um modelo multicompartimental in vitro, o qual simula os processos dinâmicos que ocorrem no interior do trato gastrointestinal do homem e dos animais monogástricos. Foi testada a precisão do modelo para a reprodução de dados in vivo sobre trânsito gastrointestinal, pH, concentrações de sal biliar e absorção de glicose. As condições simuladas in vivo foram baseadas em estudos em voluntários humanos saudáveis. Foi utilizada uma modelagem matemática da liberação gástrica e ileal com equações exponenciais para obter o controle computadorizado do trânsito do alimento. O modelo pareceu reproduzir com precisão os dados pré-definidos sobre o trânsito de alimentos, pH e concentrações de sal biliar nos diferentes compartimentos gastrointestinais. A absorção de glicose no intestino delgado foi quase completa. Este modelo reproduz muito bem as condições dinâmicas baseadas no processo in vivo em animais monogástricos e humanos. Portanto, o modelo pode ser uma ferramenta importante no estudo do destino dos componentes ingeridos (por exemplo, alimentos, microorganismos e medicamentos) durante o trânsito gastrointestinal e, conseqüentemente, pode contribuir para a substituição de estudos utilizando animais de laboratório.
AAFCO. Official Publication. Association of American Feed Control Officials Inc., West Lafayette, IN. 2010.
Hervera, M, et al., Prediction os digestible energy contente of extruded dog food by in vitro analyses, J. of Anim. Phy and Nut. v. 91, p. 205-209. 2007.
Minekus M, Marteau P, Havenaar R, Huis in't Veld JHJ. A multicompartmental dynamic computer-controlled model simulating the stomach and small intestine. Altern Lab Anim 23:197–209. 1995.
NRC – National Research Council. Nutrient requirements of dogs and cats. Whashington, DC: The National Academy. 398p, 2006.
Palagiano, C. Effects of extrusion process variables on the nutritional quality of dry dog feeds. Tese (Doutorado em Ciência Animal). Scuola di dottorato di ricerca in scienze animali. Università degli Studi di Padova. 2011.
Pessoa, M. F.M. Digestibilidade in vitro vs digestibilidade in vivo – aplicação a regimes alimentares de monogástrico. Dissertação (Mestrado em Engenharia Zootécnica/Produção animal). Faculdade de Medicina Veterinária/ Instituto Superior de Agronomia, Universidade de Lisboa, Lisboa, 2016.
Smeets-Peeters, M.; Watso, T; Minekus, M. e Havenaar, R. A review of the physiology of the canine digestive tract related to the development of in vitro systems. Nutrition Research Reviews, 11, 45-69. 1998.