Nome do Projeto
Selênio rúmen-protegido para a alimentação bovina
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
20/10/2022 - 20/10/2025
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
Espera-se desenvolver protótipos microencapsulados, micropartículados e microgranulados, contendo Selênio protegido do ambiente ruminal validados em provas de conceito e de eficácia in vitro e in vivo, para a obtenção de um produto comercial. O interesse acadêmico e industrial pelo desenvolvimento de suplementos de alta biodisponibilidade para a alimentação bovina, tem aumentado vertiginosamente nos últimos anos. A entrega de ativos direcionada a locais estratégicos do trato gastrointestinal, reduz as interações negativas entre nutrientes, minimiza as práticas de suplementação extra com fontes de baixa absorção, e melhora o estado nutricional dos animais. O enfoque desta proposta está no desenvolvimento tanto de um processo de produção, quanto do produto propriamente dito, que associa o Selênio à uma matriz e o processo que torna a liberação de uma deste micromineral em local próximo ao intestino. A combinação utilizada neste produto é particularmente importante para aumentar a eficiência reprodutiva de fêmeas bovinas no pós-parto.
Objetivo Geral
O objetivo da presente proposta é o de desenvolver o processo de fabricação de um suplemento nutricional para bovinos, caracterizado por ser rúmen-protegido e por conter Selênio, utilizando uma matriz e uma estratégia de baixo custo que permita a liberação dos micronutrientes dirigida ao local de maior absorção desse mineral, o intestino, e sendo passível de incorporação às rações na indústria.
Nossa meta visa o desenvolvimento tanto de um processo de produção, quanto de obtenção de um produto propriamente dito, que associa um ou mais micronutrientes em uma matriz única e que promove a maior biodisponibilidade dos micronutrientes para a absorção intestinal. Paralelamente, patentes de invenção e de modelo de utilidade serão redigidas, visando o depósito pela UFPEL, o licenciamento para empresas e a transferência da tecnologia para o mercado.
Nossa meta visa o desenvolvimento tanto de um processo de produção, quanto de obtenção de um produto propriamente dito, que associa um ou mais micronutrientes em uma matriz única e que promove a maior biodisponibilidade dos micronutrientes para a absorção intestinal. Paralelamente, patentes de invenção e de modelo de utilidade serão redigidas, visando o depósito pela UFPEL, o licenciamento para empresas e a transferência da tecnologia para o mercado.
Justificativa
Segundo o IBGE, em 2021, o rebanho Brasileiro ultrapassou 224 milhões de cabeças. Para alimentação deste rebanho foram produzidos cerca de 12 milhões de toneladas de ração. De acordo com estudos recentes há uma estimativa de crescimento para o mercado de nutrição animal de 6,6% ao ano até 2027, impulsionado pelo setor de aditivos nutricionais. Produtos rúmen-protegidos são raros no mercado brasileiro e em geral, importados. O mercado de ingredientes rúmen-protegidos está em plena ascensão no mundo todo. É para empresas que apostam na inovação aberta que o produto que é objeto central deste projeto cria valor, esperando que a Universidade possa contribuir com a saúde dos animais, das pessoas, a sustentabilidade ambiental da produção pecuária e o desenvolvimento socioeconômico do Rio Grande do Sul e do Brasil.
Os ruminantes têm suas particularidades no que se refere a processos digestivos e absortivos, sendo as principais relacionadas à compartimentação do reservatório gástrico em rúmen, retículo, omaso e abomaso. Particularmente no reservatório ruminal destacam-se a diversidade e a enorme quantidade de microrganismos ruminais, responsáveis pelo processo fermentativo que leva à digestão dos alimentos contidos na dieta dos animais e à produção de ácidos graxos voláteis, utilizados para a produção de energia. Já nas demais porções do reservatório gástrico, assim como dos diferentes seguimentos intestinais, como duodeno, jejuno, íleo, e intestino grosso, destacam-se as diferentes faixas fisiológicas de pH, a atuação de determinadas enzimas e a maior ou menor capacidade absortiva de nutrientes, sendo a consideração de todos esses elementos, cruciais para o desenvolvimento de qualquer produto na área de nutrição bovina. Nutrientes como aminoácidos, vitaminas e minerais, em geral absorvidos em sua maior parte no intestino, podem sofrer interferências negativas decorrentes da sua complexação com outros nutrientes e do seu consumo pelos microrganismos ruminais, reduzindo sua biodisponibilidade nos sítios absortivos e a nível intestinal.
A absorção dos minerais está associada à sua origem orgânica ou inorgânica e depende da disponibilidade de transportadores intestinais para a sua devida absorção. Para suprir as demandas nutricionais do rebanho e maximizar a produtividade são utilizadas algumas estratégias alimentares que favorecem a biodisponibilidade e a melhor absorção de nutrientes. O presente projeto tem como objetivo desenvolver um processo de fabricação de um suplemento nutricional para bovinos, rúmen-protegido, ou seja, inerte ao ambiente ruminal, contendo Selênio em uma matriz de baixo custo e tendo por característica principal a sua resistência ao rúmen, permitindo degradação com liberação do selênio, dirigida ao intestino. Tal estratégia visa favorecer a alta biodisponibilidade e absorção intestinal para os animais. O produto gerado a partir dessa tecnologia (selênio rúmen-protegido) poderá ser incorporado aos alimentos, nas indústria de ração e de suplementos minerais para bovinos. O Selênio é um importante agente antioxidante apresentando benefícios anti-inflamatórios e efeitos que contribuem para a rápida involução uterina após o parto e, portanto, maior fertilidade no pós-parto. Além disso, atua como antioxidante e auxilia o sistema imune dos animais, refletindo em maior saúde e desempenho produtivo nos sistemas pecuários.
Os ruminantes têm suas particularidades no que se refere a processos digestivos e absortivos, sendo as principais relacionadas à compartimentação do reservatório gástrico em rúmen, retículo, omaso e abomaso. Particularmente no reservatório ruminal destacam-se a diversidade e a enorme quantidade de microrganismos ruminais, responsáveis pelo processo fermentativo que leva à digestão dos alimentos contidos na dieta dos animais e à produção de ácidos graxos voláteis, utilizados para a produção de energia. Já nas demais porções do reservatório gástrico, assim como dos diferentes seguimentos intestinais, como duodeno, jejuno, íleo, e intestino grosso, destacam-se as diferentes faixas fisiológicas de pH, a atuação de determinadas enzimas e a maior ou menor capacidade absortiva de nutrientes, sendo a consideração de todos esses elementos, cruciais para o desenvolvimento de qualquer produto na área de nutrição bovina. Nutrientes como aminoácidos, vitaminas e minerais, em geral absorvidos em sua maior parte no intestino, podem sofrer interferências negativas decorrentes da sua complexação com outros nutrientes e do seu consumo pelos microrganismos ruminais, reduzindo sua biodisponibilidade nos sítios absortivos e a nível intestinal.
A absorção dos minerais está associada à sua origem orgânica ou inorgânica e depende da disponibilidade de transportadores intestinais para a sua devida absorção. Para suprir as demandas nutricionais do rebanho e maximizar a produtividade são utilizadas algumas estratégias alimentares que favorecem a biodisponibilidade e a melhor absorção de nutrientes. O presente projeto tem como objetivo desenvolver um processo de fabricação de um suplemento nutricional para bovinos, rúmen-protegido, ou seja, inerte ao ambiente ruminal, contendo Selênio em uma matriz de baixo custo e tendo por característica principal a sua resistência ao rúmen, permitindo degradação com liberação do selênio, dirigida ao intestino. Tal estratégia visa favorecer a alta biodisponibilidade e absorção intestinal para os animais. O produto gerado a partir dessa tecnologia (selênio rúmen-protegido) poderá ser incorporado aos alimentos, nas indústria de ração e de suplementos minerais para bovinos. O Selênio é um importante agente antioxidante apresentando benefícios anti-inflamatórios e efeitos que contribuem para a rápida involução uterina após o parto e, portanto, maior fertilidade no pós-parto. Além disso, atua como antioxidante e auxilia o sistema imune dos animais, refletindo em maior saúde e desempenho produtivo nos sistemas pecuários.
Metodologia
A metodologia utilizada é baseada em estudos e patentes internacionais. Visando testar uma matriz composta por diferentes polímeros, nós pretendemos comparar as características físicas das microesferas produzidas e observar os parâmetros de formação, tamanho, estabilidade, higroscopicidade, comportamento de hidratação e degradação em fluido ruminal e abomasal bovino. Etapas de produção e de testes de validação em laboratório estão em andamento. Análises de estabilidade ao longo do tempo e em temperaturas utilizadas na fabricação, armazenagem e distribuiçõ de rações estão previstas, bem como a fabricação em escala industrial e o processo de integração das microesferas à ração peletizada na indústria.
As micropartículas obtidas serão caracterizadas pelas técnicas de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios-X (DRX), Análises Termogravimétricas (TGA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC-MS/MS). Além disso, outros parâmetros como entumecimento em diferentes pHs, pH de ponto de carga zero (pHPCZ), estabilidade das micropartículas e liberação in vitro estão previstas.
Após serem obtidos os primeiros protótipos, foram realizados testes de validação in vitro para a avaliação do nível de proteção do encapsulamento em um equipamento que mimetiza as condições encontradas nos ambientes ruminal e abomasal. A metodologia utilizada é uma adaptação da utilizada por Santos et al (2000) e por Tilley & Terry (1963), sendo a primeira etapa da técnica destinada a simulação do ambiente ruminal e a segunda para simular o abomaso.
Na primeira etapa foi utilizada a incubadora TE-150 seguindo as recomendações descritas pelo fabricante, excetuando-se o fato de a solução tampão utilizada ter sido a proposta por McDougall (1948). Para cada grama de amostra analisada, 100 ml da mistura contendo solução tampão (que simula a saliva do ruminante) e líquido ruminal (relação 1:4 solução tampão e liquido ruminal) foram adicionados em cada um dos jarros da incubadora. O espaço livre dos jarros foi imediatamente saturado com CO2, sendo estes então fechados e acondicionados no interior da incubadora, previamente aquecida a 39°C. O material permaneceu incubado durante o período de 48h, para a avaliação da resistência das micropartículas à digestibilidade ruminal.
Na segunda etapa, o material retirado da incubadora com líquido ruminal foi incubado em uma solução de HCl 6N e 5 mL de solução de pepsina (5%), em uma temperatura de 39 ºC, durante 24 horas na mesma incubadora utilizada para o teste ruminal. Os protótipos foram promissores, havendo resistência à degradação ruminal e degradação em abomaso e intestino, conforme o esperado.
As micropartículas obtidas serão caracterizadas pelas técnicas de Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios-X (DRX), Análises Termogravimétricas (TGA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC-MS/MS). Além disso, outros parâmetros como entumecimento em diferentes pHs, pH de ponto de carga zero (pHPCZ), estabilidade das micropartículas e liberação in vitro estão previstas.
Após serem obtidos os primeiros protótipos, foram realizados testes de validação in vitro para a avaliação do nível de proteção do encapsulamento em um equipamento que mimetiza as condições encontradas nos ambientes ruminal e abomasal. A metodologia utilizada é uma adaptação da utilizada por Santos et al (2000) e por Tilley & Terry (1963), sendo a primeira etapa da técnica destinada a simulação do ambiente ruminal e a segunda para simular o abomaso.
Na primeira etapa foi utilizada a incubadora TE-150 seguindo as recomendações descritas pelo fabricante, excetuando-se o fato de a solução tampão utilizada ter sido a proposta por McDougall (1948). Para cada grama de amostra analisada, 100 ml da mistura contendo solução tampão (que simula a saliva do ruminante) e líquido ruminal (relação 1:4 solução tampão e liquido ruminal) foram adicionados em cada um dos jarros da incubadora. O espaço livre dos jarros foi imediatamente saturado com CO2, sendo estes então fechados e acondicionados no interior da incubadora, previamente aquecida a 39°C. O material permaneceu incubado durante o período de 48h, para a avaliação da resistência das micropartículas à digestibilidade ruminal.
Na segunda etapa, o material retirado da incubadora com líquido ruminal foi incubado em uma solução de HCl 6N e 5 mL de solução de pepsina (5%), em uma temperatura de 39 ºC, durante 24 horas na mesma incubadora utilizada para o teste ruminal. Os protótipos foram promissores, havendo resistência à degradação ruminal e degradação em abomaso e intestino, conforme o esperado.
Indicadores, Metas e Resultados
• Depositar pelo menos duas patentes no INPI e posteriormente publicar pelo menos 1 artigo em revista de circulação nacional ou internacional, classificadas como “A” no “Sistema de Classificação de Periódicos, Anais e Revistas” da CAPES;
• Divulgar os resultados em pelo menos 1 congresso da área em âmbito internacional, 1 nacional e 2 regionais;
• Realizar o intercâmbio entre pelo menos 2 grupos de pesquisa de instituições internacionais que
desenvolvam projetos nesta mesma linha ou afins, através de visitas técnicas e participação de estudantes
de pós-graduação;
• Atração de novos pesquisadores e alunos, inclusive de instituições internacionais para o desenvolvimento
de pesquisas em conjunto a UFPel.
• Divulgar os resultados em pelo menos 1 congresso da área em âmbito internacional, 1 nacional e 2 regionais;
• Realizar o intercâmbio entre pelo menos 2 grupos de pesquisa de instituições internacionais que
desenvolvam projetos nesta mesma linha ou afins, através de visitas técnicas e participação de estudantes
de pós-graduação;
• Atração de novos pesquisadores e alunos, inclusive de instituições internacionais para o desenvolvimento
de pesquisas em conjunto a UFPel.
Equipe do Projeto
| Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
|---|---|---|---|
| ANDRE RICARDO FAJARDO | 6 | ||
| Andressa Baptista Nörnberg | |||
| ELIZA ROSSI KOMNINOU | 4 | ||
| MARCIO NUNES CORREA | 4 | ||
| MATHEUS WREGE MEIRELES BARBOSA | |||
| VANESSA DA SILVEIRA PEREIRA |