domingo, 14 de agosto de 2016

Carboidratos em Alimentos para Cães e Gatos


Camilla Mariane Menezes Souza, Cristina Sá Fortes, Daniele Cristina de Lima

Introdução

O processo de domesticação acompanha a história da humanidade com sua utilização adaptada de acordo com cada período. Criada pelos seres humanos, a domesticação causou modificações nas características de diversas espécies ao longo dos anos, aperfeiçoando a cada geração, onde os animais começaram a ter um comportamento dócil e submisso aos humanos.

A domesticação de cães e gatos é datada de 15 a 20 mil anos. Hoje, os cães são os animais domesticados mais bem adaptados à convivência direta com os seres humanos, a ponto de se tornarem conhecidos como os melhores amigos do homem. 

Pesquisadores descrevem que os lobos começaram a se aproximar dos seres humanos em busca de carcaças deixadas para trás. Posteriormente começaram a ajudar nas caçadas, proteger o homem, dando início ao processo de domesticação.Com o passar dos milênios, essa amizade se estreitou ainda mais, o que levou à criação das inúmeras raças de cães que existem ao redor do mundo. A história da domesticação dos gatos difere dos cães. Estes inicialmente eram venerados como divindades no Egito antigo e tinham importante papel no controle de pragas. O fato é que cães e gatos ao se aproximarem dos seres humanos começaram a consumir as sobras da alimentação humana, havendo uma disponibilidade crescente de carboidratos na dieta desses animais.

Cães e gatos pertencem à mesma ordem Carnívora, no entanto o gato doméstico (Feliscatus) é da superfamília Feloidea e família Felídea e o cão (Canis familiares) são da superfamília Canoideia que possui famílias de diferentes hábitos alimentares, onívoros (ursídeos), herbívoros (alurídea) e carnívoros (canídeos). Muitos pesquisadores sugerem que as diferenças nas adaptações nos processos digestivos e metabólicos estão relacionadas ao fato dos gatos pertencerem a uma família estritamente carnívora e cães com diversos hábitos alimentares direcionado para uma característica mais onívora, adaptando mais facilmente seu metabolismo ao consumo de carboidratos. 

No entanto ao avaliarmos a base alimentar de cães e gatos ambos consumiam pequenas presas, aves, pequenos roedores, onde podemos verificar que o consumo energético proveniente da caça é originado 42,50% da proteína, 55,40% da gordura e 2,10% dos carboidratos ingeridos, proveniente do conteúdo do trato digestório dos animais (Tardin e Polli 2001).Fato é que ambos são animais carnívoros. Sendo assim, muitos outros fatores devem ser considerados nesta discussão para que possamos melhor definir os objetivos da utilização de carboidratos em dietas para carnívoros e seus limites.

Carboidratos

Os carboidratos representam as biomoléculas com maior abundância na Terra. Constitui a maior parte da dieta do mundo e por meio da sua oxidação gera energia para a maioria das células não fotossintéticas. Além de atuar no abastecimento energético, são elementos estruturais e protetores das paredes celulares bacterianas e vegetais, estão presentes nos tecidos conjuntivos animais e desempenha papel de sinalizadores no organismo (Lehninger et al., 2006).

Os monossacarídeos são os carboidratos mais simples, representados pela glicose e frutose, os oligossacarídeos correspondem aos carboidratos de cadeia curta, cujo principal representante é a sacarose e a celobiose, e os polissacarídeos incluem carboidratos com cadeias superiores representados pelo amido e pelos polissacarídeos não amiláceos.

O amido é formado basicamente por dois polímeros: a amilose e a amilopectina (Lehninger et al., 2006). Suas proporções variam de acordo com a espécie vegetal, idade e cultivares. A maior parte dos amidos é composta por 70-80% de amilopectina e 20-30% de amilose. Segundo Melo et al., (1998), a amilose é formada por 200 a 20.000 unidades de glicose unidas entre si por ligações glicosídicas do tipo α-1,4, formando uma cadeia helicoidal não ramificada. Entretanto, a amilopectina difere da amilose porque é ramificada. Este tipo de estrutura é constituído por cadeias curtas formadas por aproximadamente 30 unidades de glicose unidas à cadeia principal por ligações α -1,6, aproximadamente a cada 20 ou 30 unidades de glicose, que estão unidas entre si por ligações do tipo α -1,4. As moléculas de amilopectina podem conter mais de dois milhões de unidades de glicose. 

O International Starch Institute (2005) define a amilose como a responsável pela propriedade geleificante do amido, enquanto que a amilopectina é indicada como a responsável pela sua viscosidade. Segundo Rawles & Lochmann (2003), as diferenças estruturais que caracterizam os amidos podem estar associadas aos diferentes graus de digestão das fontes de carboidratos encontradas nos mamíferos e algumas espécies de peixes.

O amido não processado é insolúvel em temperatura ambiente (Van Soest, 1994) e quando é aquecido em água a uma temperatura mínima de 60ºC ocorre uma alteração irreversível. Os grânulos de amido expandem com a entrada da água, a amilose se solubiliza e as cadeias de amilopectina se quebram facilmente (Van Soest, 1994), promovendo a ruptura da estrutura granular, hidratação e solubilização do amido. A esse processo dá-se o nome de gelatinização (Biliaderis, 1991).

Particularidades fisiológicas, metabólicas e suas interações com carboidratos

Cães e gatos apresentam um sistema digestório relativamente simples e curto, orientado para a digestão enzimática de proteínas e gorduras. Os processos fermentativos são baixos quando comparados às espécies herbívoras e onívoras, no entanto de fundamental importância para manutenção da saúde intestinal.

A boca é composta por dentes com a função de apreender, rasgar e mastigar o alimento. Os cães executam uma mastigação rápida e incompleta usando os dentes incisivos, caninos, pré-molares e molares com movimentos mandibulares verticais. Os gatos realizam uma boa mastigação como movimentos mandibulares verticais. Os felinos devido à anatomia de seu crânio apresentam movimento mandibular vertical, adequado para corte e trituração de alimentos, favorecendo a mastigação.

Em animais herbívoros e onívoros o inicio da digestão de carboidratos é na boca, onde o processo de mastigação é intenso iniciando o rompimento da parede vegetal, expondo os nutrientes para ação enzimática da amilase salivar e processos digestivos subsequentes. Em cães e gatos a mastigação quando ocorre é de forma a adequar o tamanho da partícula para facilitar a deglutição do alimento, tendo em vista que os dentes de carnívoros não são planos e sim cortantes. A rápida passagem do alimento pela boca e a baixa concentração de carboidratos na dieta no habitat natural de cães e gatos, nos faz justificar a ausência da amilase salivar nessas espécies. 

Diante dessas características iniciais do sistema digestório dos cães e gatos, o processo de moagem que antecede o processo de extrusão dos alimentos industrializados é de fundamental importância para o início de um aproveitamento adequado do alimento com carboidratos para essas espécies. Alimentos secos e semiúmidos são compostos com uma média de 30 a 60% de carboidratos dependendo da categoria comercial que ele se encontra. A moagem adequada do alimento proporcionará uma melhor mistura dos ingredientes com consequente melhoria na qualidade do processo de extrusão, proporcionando gelatinização adequada do amido e aeração das partículas facilitando a ação enzimática e processos digestivos após o processo de deglutição.

O estômago dos cães e gatos é bastante volumoso adaptado ao armazenamento de grande quantidade de alimentos e orientado para iniciar a digestão de proteínas e gorduras. Neste local através de contrações constantes ocorre a redução das partículas para que possam ser liberadas em tamanhos adequados para a digestão no intestino delgado. 

A maior parte da digestão dos alimentos ocorre no intestino delgado, que é segmentado anatomicamente em duodeno jejuno e íleo. Cães medindo 0,75 m de comprimento apresentam intestino com, aproximadamente, 4,5 m de comprimento, sendo 3,9 m de intestino delgado (54 cm² de jejuno e 38 cm² de íleo), representando aproximadamente 23% de sua capacidade digestiva. Já, gatos medindo 0,5m apresentam 2,1m de intestino (1,7m de intestino delgado), compondo 15% de sua capacidade digestiva.

O inicio da digestão dos carboidratos ocorre no intestino delgado, na fase luminal, através da ação da amilase pancreática. Tanto cães quanto gatos, embora carnívoros, apresentam α-amilase pancreática. Posteriormente, na borda em escova dos enterócitos os resíduos da ação da α-amilase pancreática, maltose, isomaltose e maltotriose e demais carboidratos como a lactose e a sacarose serão atacados por enzimas específicas finalizando esta etapa do processo de digestão de carboidratos. 

A digestão dos carboidratos presentes na dieta apresenta como produtos finais a glicose, a frutose e a sacarose, as quais são transportadas pela veia porta até ao fígado (Bender & Mayes, 2006). Ao nível deste órgão, tanto a frutose como a galactose são convertidas em glicose, sendo esta o monossacarídeo mais importante presente no fluxo sanguíneo (Sackheim & Lehman, 2001).

A glicose tem uma particular importância em relação a outras fontes energéticas relevantes no organismo porque, sob a maioria das condições, é a única consumida pelo sistema nervoso central (SNC) e eritrócitos. Para um normal funcionamento de ambos é necessário que haja um suprimento constante de glicose (Wolf et al., 2006), e em períodos de jejum, são os alvos principais deste monossacarídeo (Bender & Mayes, 2006). Deste modo, torna-se clara a necessidade de um elaborado sistema de homeostase que regule a glicemia e a sua disponibilidade para o cérebro e outros tecidos (Shepherd & Kahn, 1999), mesmo em animais carnívoros.

Ao aumentarmos os carboidratos na dieta de cães e gatos estes se tornam os principais fornecedores de glicose necessária para manutenção da homeostase e metabolismo energético, diminuindo a gliconeogênese e a utilização de aminoácidos como fonte de energia.

O transporte de glicose é fundamental para o metabolismo energético celular. A rota glicolítica é empregada por todos os tecidos para degradação de glicose e fornecimento de energia (na forma de ATP) e intermediários para outras rotas metabólicas.

A glicose não pode difundir-se através dos poros da membrana, visto que seu peso molecular é de 180, e o máximo das partículas permeáveis é cerca de 100. Existem dois mecanismos de transporte de glicose através da membrana celular: transporte facilitado, mediado por transportadores de membrana específicos (GLUT) e o co-transporte com o íon Sódio (SGLT) (Brown, 2000).

O mecanismo de co-transporte esta presente na parte apical da célula intestinal e túbulo proximal renal. Tem a função de captar a glicose da dieta para levar à corrente sangüínea e prevenir da perda urinária da glicose. Este transporte é independente da influência da insulina, processo que é mediado por um transportador, no qual o movimento da glicose é acoplado ao gradiente de concentração do sódio, que é transportado para o interior da célula ao mesmo tempo (Brown, 2000).

O passo inicial no metabolismo da glicose é o seu transporte através da membrana celular por um processo de difusão facilitada. Este mecanismo é modelado por uma família de pelo menos quatorze pequenas proteínas membranares, denominadas de transportadores de glicose (GLUT-1 a GLUT-14) (Rijnberk & Kooistra, 2010). Esses mecanismos apresentam semelhanças em mamíferos. Com advindo da biologia molecular mais estudos poderão ser realizados esclarecendo este processo em cães e gatos orientando novos desenvolvimentos dietéticos e segurança na utilização de carboidratos para essas espécies.

Com relação às rotas metabólicas, a fosforilação da glicose, formando Gli-6-P, para que esta permaneça na célula, para condução das reações metabólica do momento pós absortivo é que a apresenta um grande diferencial entre cães e gatos. Cães apresentam a glicoquinase enzima com ação específica do fígado quando em altas concentrações de glicose sanguínea e a hexoquinase que trabalha fosforilando a glicose nos tecidos, principalmente no músculo mesmo em baixas concentrações de glicose. A glicoquinase esta ausente nos gatos, mas apresentam a hexoquinase, muito em função que na dieta original desses animais os carboidratos eram quase que inexistentes, não havendo necessidade de uma enzima que trabalhasse com níveis altos de glicose sanguínea no período pós prandial.

O intestino grosso compreende o ceco, cólon, reto e anus. É responsável pela reabsorção de água e eletrólitos do quimo proveniente do intestino delgado e atua como ambiente para fermentação microbiana dos nutrientes não absorvidos da dieta. O cólon corresponde a maior fração do intestino grosso e é constituído pelo cólon ascendente, transverso e descendente. Gatos não apresentam ceco funcional, enquanto cães possuem um resquício de ceco com baixa atividade fermentativa (Case et al., 2000).

As principais fontes de carboidratos que chegam ao intestino grosso são classificadas como fibras. Seus principais componentes são: a celulose, hemicelulose, pectina, gomas, mucilagens e lignina. Para cães e gatos, a fração fibra do alimento foi inicialmente identificada como indesejável ou desnecessária, entretanto, descobriu-se posteriormente que um baixo suprimento de matéria orgânica para o intestino grosso poderia conduzir a efeitos negativos na digestão, como a diminuição da motilidade intestinal e prejuízo ao funcionamento da parede do intestino (Drochner & Meyer, 1991). 

Os principais efeitos da fibra na saúde do sistema digestório dos cães e gatos têm sido a manutenção de uma população benéfica de microrganismos intestinais e a funcionalidade absortiva do epitélio intestinal. O fornecimento adequado de substratos para os microrganismos intestinais permite o desenvolvimento de uma flora microbiana desejável. Esta flora microbiana, principalmente as bifidobactérias, pode competir com os microrganismos indesejáveis pelo substrato e sítios de absorção impedindo a proliferação desses microrganismos, evitando, assim, o desenvolvimento de diarréias e outras patologias do trato gastrointestinal (TGI).

Embora a fibra não possa ser quebrada por enzimas digestivas dos cães e gatos, microrganismos presentes no TGI, principalmente no cólon, são capazes de fermentar este substrato e produzir ácidos graxos voláteis (AGVs) e outros produtos finais. Os AGVs, principalmente o ácido butírico, são os principais fornecedores de energia para os colonócitos e a magnitude da digestão bacteriana pode depender de fatores como o tipo da fibra presente na dieta, tempo de passagem no TGI e do consumo de outros constituintes da dieta.

Digestibilidade de carboidratos

Na maioria das rações extrusadas para cães e gatos, o amido constitui a maior fonte de energia (Cheeke, 1999). São vários os fatores que interferem na digestão do amido. O processamento do alimento propicia transformações físicas benéficas sobre os grânulos de amido (Lee et al., 1985) melhorando sua digestibilidade, sendo fundamental para utilização do amido pelos carnívoros (Murray et al., 2001). Em sua revisão sobre nutrição de cães, Meyer (1997) relatou que a digestibilidade do amido varia conforme a fonte e o processamento da matéria prima. Assim, apesar dos amidos de arroz e trigo apresentarem digestão acima de 97% mesmo sem tratamento algum, para apresentarem boa digestão (99% a 100%), o amido de milho precisa ser moído e micronizado e os amidos da batata e mandioca cozidos. Mesmo entre cultivares de um mesmo grão existem diferenças quanto à digestibilidade.

Estudando o arroz como fonte de carboidrato em ração seca extrusada para cães, Belay et al., (1997) discutiram que o arroz de grão longo apresenta mais amilose e menos amilopectina. Como a estrutura linear da amilose apresenta mais pontes de hidrogênio e maior índice de cristalização, o arroz longo é digerido mais lentamente. Estes autores conduziram dois experimentos: no primeiro verificaram aumento linear na digestibilidade da matéria seca, proteína, gordura e energia com a substituição do milho por quirera de arroz. Quanto maior a quantidade de arroz, melhor a digestão da ração. Consequentemente, a quirera de arroz levou os cães a produzirem fezes em menor quantidade e com menor teor de água.

No segundo experimento os autores supracitados compararam o arroz parbolizado, arroz branco médio, arroz integral, arroz branco longo e a quirera de arroz. Os resultados demonstraram que a utilização de arroz parbolizado levou a dieta a apresentar maior digestibilidade aparente da matéria seca, proteína e gordura, seguido pelo arroz branco médio e, depois, empatados, o arroz integral, arroz branco longo e a quirera de arroz. Todas as dietas, no entanto, apresentaram coeficiente de digestibilidade acima de 93% para os ENN. 

Estudando o efeito do processamento, Wolter et al., (1998) compararam a digestibilidade de dois carboidratos na sua forma crua e gelatinizada. Foram utilizadas quatro dietas contendo: amido de trigo, amido de trigo gelatinizado, amido de mandioca e amido de mandioca gelatinizado. O processo de gelatinização não demonstrou efeito significativo na digestibilidade ileal do amido de trigo, resultando em 99,4% para o amido cru e 98,0% para o gelatinizado. Contudo, para a mandioca, o processo de gelatinização elevou a digestibilidade ileal de 57,6% para 97,4%.

Estudando a digestibilidade do ingrediente, não da dieta, Sá-Fortes (2010) empregou o método de substituição para determinação da digestibilidade. Os ingredientes que apresentaram melhores coeficientes de digestibilidade dos nutrientes foram: milho, sorgo, quirera de arroz e milheto. Resultados semelhantes foram verificados por Twomey et al., (2002) e Carciofi, et al., (2008). A menor concentração de fibra dietética total destes ingredientes pode estar relacionada com seu melhor aproveitamento pelos cães.

Outros fatores como a dificuldade de acesso a molécula do amido nos ingredientes, resistência dos grânulos à ação enzimática, formação de amido retrogradado (Englyst et al., 1992) podem produzir uma menor digestibilidade da dieta e desconfortos intestinais no animal, restringindo o uso de alguns ingredientes.

Considerações finais

Os ingredientes energéticos ricos em carboidratos são mais acessíveis e com um melhor custo que as fontes ricas em lipídios e proteicas. O processo de extrusão, necessário para produção dietas que atendam uma demanda maior da população, necessita de no mínimo 30% de amido para que este ocorra de forma satisfatória. Todos os animais necessitam de glicose e mesmo aqueles com metabolismo orientado para gliconeogenese o fornecimento da glicose via carboidratos torna-se mais interessante fisiologicamente. No entanto, faz-se necessário o conhecimento dos níveis adequados para cada fase fisiológica do animal para que desequilíbrios metabólicos não ocorram. O quanto adicionar será dependente dos fatores inerente da composição nutricional de cada ingrediente constituinte da dieta. Fatores como polissacarídeos não amiláceos, fatores antinutricionais, relação amilose:amilopectina e curvas glicêmicas devem ser avaliados com cautela na escolha do ingrediente com carboidrato. É válido ressaltar que cães e gatos preferem consumir carne a uma base alimentar de milho e, que o consumo adequado de uma dieta é fundamental para o atendimento de suas exigências nutricionais e manutenção da saúde e longevidade do animal. 

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