Analise Química, Biológica Toxicológica e Produtiva da Uréia de Liberação Lenta Chemical, Biological ToxicologicalProductive Analysis of Slow Release Urea Otávio Campos Neto 1, Jair Teixeira 2 RESUMO O trabalho objetivou avaliar a liberação da amônia, da uréia processada com polímeros, em comparação com uréia pecuária. Foram realizados análises de solubilidade “in vitro”, avaliação da amônia (NH3) do líquido ruminal ”in vivo”, teste toxicológico e de produção de leite. Os resultados indicaram que a uréia processada com polímeros apresentou liberação da amônia de forma lenta e contínua, que refletiu favoravelmente no melhor aproveitamento do nitrogênio pelas bactérias do rúmen. O teste clínico de intoxicação evidenciou que a uréia encapsulada com polímeros, protegeu os bovinos dos sintomas da intoxicação e promoveu aumento de 7,1% da produção de leite, comparado com o lote controle, durante o período experimental de 90 dias. Palavras-chave: Uréia protegida, uréia de liberação lenta, uréia encapsulada SUMMARY The purpose of the work was to evaluate the ammonia amount released from polymerizaded urea as compared to normal in catlle. Three kinds of solubility urea analysis were carried out:”in vitro” ammonia (NH3) amount release from rumen liquora toxicological test. Results indicated that polymerized urea showed a slowcontinous release of ammonia which favoured the bacteria growth. The capsuled urea protected the animals from intoxication as clinically tested .After an experimental period of 90 days, there was 7,1% increase in milk production as compared to the control. Key words: protected urea, urea slow release. 1 Fac Méd. Veterinária e Zootecnia -Unesp –Botucatu- SP Email: campos.o@uol.com.br 2 Industria Química Kimberlit –Olímpia- SP 1 - INTRODUÇÃO A suplementação protéica através de nitrogênio não protéico (NNP), é uma prática comum na alimentação de bovinos. A uréia aparece como fonte principal de NNP por ser de baixo custo e pela praticidade na sua utilização. No rúmen, através da ação da enzima uréase, produzida pelos microorganismos, a uréia é transformada em amônia, que é utilizada pela flora e fauna ruminal na síntese da proteína microbiana. Um dos agravantes nesse tipo de suplementação é o aumento excessivo da concentração de amônia, logo após a ingestão da uréia, devido a alta taxa de hidrólise no rúmen (Owens et al.1980).Wallace 1979, observou que há aumento no crescimento de bactérias ruminais quando se aumenta a concentração de amônia de 9,7 para 21,4 mg/dl. Na mesma linha de pesquisa, Santos e Huber (1996) sugerem que teores de amônia ruminal maiores que 8 a 15 mg/dl são requeridos para maximizar a digestão de MO no rúmen de vacas em produção. Esse aumento, na dependência de suas proporções, pode ser prejudicial ao animal causando intoxicação, ou de uma forma mais branda, perda de energia durante o metabolismo e excreção da amônia, na forma de uréia, através da urina. A rápida hidrólise da uréia no rúmen, freqüentemente leva a um quadro de intoxicação (Combe et al.1960; Oltzen et al.1963.; Males et al. 1979), o que torna um fator limitante da utilização da uréia como fonte de NNP, para a síntese das proteínas bacterianas (Bloomfield et al. 1961; Tudor e Morris 1971; Romero et al. 1976). A uréia plasmática é positivamente relacionada com a ingestão de nitrogênio (N) e tentativas tem sido feitas para utilizar a concentração plasmática de uréia como índice para estimativa do “pool” de uréia (Harmeyer e Martens, 1980), como indicador da atividade protéica do animal (Wittwer et al, 1993) e como índice da degradabilidade da proteína (Bertoni et al 1989) citado por Roseler et al 1993. Matarazzo et al. 2006, verificaram variações dos níveis de uréia plasmática de 19,23 a 43,54 mg/dl, com a inclusão de uréia na ração que variou de 0% a 2%. Eventuais excesso de uréia circulante tem sido relacionados a problemas reprodutivos em vacas. Segundo Lima et al 2001, níveis de uréia plasmática superiores a 40 mg/dl, o que corresponde a 18,6 mg/dl de nitrogênio uréico, são tidos como limites, antes que os efeitos deletérios sejam observados na reprodução de vacas. A sincronização da liberação da amônia com o metabolismo energético, a nível de rúmen, tem sido uma constante preocupação dos nutricionistas, uma vez que o nível mínimo de amônia para a máxima digestão da fibra é de 5 mg/dl de líquido ruminal (Satter e Slyter, 1974).Vários trabalhos foram realizados com o objetivo de tornar a uréia menos tóxica e conseqüentemente , melhor aproveitável pela fauna e flora ruminal . Mathison et al 1994, desenvolveu a isobutilidina monouréia, Loest et al. 2001, avaliaram o biureto, enquanto que Bartley e Deyoe, 1975 realizaram trabalhos com a starea. Na mesma linha de pesquisa Prokop e Klopfenstein 1977, recobriram a uréia com formaldeido e Forero et al. 1980, encapsularam a uréia com óleos vegetais (linhaça e tungue), porém sem vantagem, pois uma parcela do NNP destes compostos transitava pelo rúmen sem ser convertidos em amônia, diminuindo assim a síntese protéica. Estes compostos mesmo com a degradação mais lenta do que a uréia, ainda assim, não apresentavam a sincronia com a degradação das fibras ( Henning et al. 1993). A amônia produzida pelas enzimas bacterianas do rúmen é utilizada para a síntese protéica e como o desenvolvimento da flora e fauna está diretamente relacionado com a digestão dos carboidratos, esta sincronia foi motivo principal para que o tratamento da uréia fosse orientado para o uso de polímeros (Henning et al 1993, Galo et al. 2003, Akay et al.. 2003 e Jetzabel et al. 2004). O objetivo do trabalho foi o encapsulamento da uréia com polímeros biodegradáveis de origem orgânica , teste de solubilidade (in vitro), tempo de liberação do nitrogênio do líquido do rúmen (in vivo), teste clínico de intoxicação e avaliação da produção de leite. 2 - MATERIAL E MÉTODOS A uréia pecuária, com 45 % de nitrogênio, foi processada na Industria Kimberlit, localizada na cidade de Olímpia SP. Em um misturador horizontal foi adicionada uréia pecuária e em seguida foi pulverizado polímeros biodegradáveisde origem orgânica, acrescido de catalizadores. Durante o processo foi introduzido ar quente, para facilitar a secagem da uréia. A uréia encapsulada com polímeros, apresentou–se no final do processamento, com 42% de nitrogênio o que corresponde a um Equivalente Protéico de 262% . Utilizou-se o teste de Tukey (Pimentel, 1984) para análise de variância dos valores médios da amônia, nas provas de solubilidade in vitro e in vivo ,com também para os valores de uréia plasmática e nitrogênio uréico no sangue, no teste clínico de intoxicação e nas média de produção de leite. . Avaliação química da uréia encapsulada com polímeros Teste de solubilidade. Em um becker com 100 ml de água destilada, a 39°C e com agitação de 24 oscilações por minuto, foi adicionado 600mg de uréia encapsulada (E) . O controle foi feito com uréia pecuária (P). Durante o período de 9,0 horas, foram coletadas amostras no tempo de 0, 10, 15, 20 25, 30, 40, ,50, 60, 70, 80, 90, 100, 120,150,180,210,240,270,300,330,360,390,420,450,480,510,540 minutos, para a verificação da % de Nitrogênio liberado . Os resultados estão evidenciados no quadro 1 e figura 1. Quadro 1- Teste de solubilização in vitro da uréia pecuária (P) e encapsulada (E) Tempo de URÉIA P. URÉIA E. agitação (min) % de Nitrogênio 5 13,4 7,2 10 27,4 8,4 15 35,5 9,7 20 42,3 10,4 25 44,2 11,6 30 45,0 13,3 35 45,0 14,6 45 45,0 15,4 60 45,0 16,6 90 45,0 18,3 120 45,0 19,3 150 45,0 20,0 180 45,0 21,6 210 45,0 21,8 240 45,0 22,9 270 45,0 23,6 300 45,0 25,9 330 45,0 26,6 360 45,0 27,8 390 45,0 28,6 420 45,0 30,0 450 45,0 30,2 480 45,0 30,7 510 45,0 40,0 540 45,0 41,2 Fig1-Teste de solubilidade- in vitro % DE NITROGÊNIO Avaliação biológica da uréia encapsulada (E) – Líquido de rúmen. Foram utilizados 6 bovinos da raça Nelore (4 tratados e 2 controles) , com peso médio de 280 kg, alocados em pastejo de Brachiária decumbens. Os bovinos tiveram à disposição, sal mineral a vontade em cocho coberto. Ao sal mineral*, com 90 g de fósforo por kg, foi adicionado Uréia Pecuária, para promover a adaptação animal, na seguinte proporção: 1a- semana 10%, 2a- semana 20 %. Com 14 dias de adaptação ao sal com uréia, foi fornecido de uma só vez, para os bovinos do lote (B), 65g de uréia encapsulada para cada animal, enquanto que para o lote controle (A) foi ministrado a uréia pecuária , na dosagem de 60 g, que correspondeu ao consumo de 27g de nitrogênio. Após o fornecimento de uréia (encapsulada e pecuária) foi feito a retirada de líquido do rúmen, através sonda esofágica, no tempo de : 0 h-0,15 h, 0,30 h- 1h- 1,30 h- 2,0h- 2,30h- 3,0h-3,30h- 4,0h- 4,30h-5,0h-,5,30h-6,0h-6,30h, 7,0 h, 7,30h. 8,0h, 8,30h, 9,0h 9,30h, 10h.. O líquido ruminal foi analisado em laboratório para a verificação da % de Nitrogênio liberado. * Composição do sal mineral: P 90 g , Ca 146 g , Mg 10 g ,S 12 g , Na 120 g , Zn 4000 mg Cu 1500 mg , Mn 1200 mg , Fe 2300 mg , Co 200 mg , I 150 mg , Se 20 mg . Os resultados dos testes são mostrados no quadro 2 e figura 2. Quadro 2 - Médias dos resultados da análise química do líquido ruminal de bovinos da raça Nelore alimentados com Uréia Encapsulada (E) e Uréia Pecuária (P) Hora Lote A Lote B (minutos) (Uréia P) (Uréia E) (mg de NH3-N/dl líquido de rúmen) 0 7,5 7,2 15 31,5 10,3 30 45,3 15,8 60 45,4 19,2 90 42,5 24,5 120 35,1 26,8 150 31,3 28,4 180 27,8 32,2 210 25,5 34,8 240 20,2 36,5 270 15,3 38,9 300 12,2 40,2 330 10,3 41,7 360 9,2 42,8 390 8,2 43,5 420 7,3 43,1 450 7,1 42,3 480 6,2 41,5 510 5,1 39,7 540 4,2 37,2 570 3,7 36,5 600 3,5 34,4 FIG 2-Análise Química do Líquido de Rúmen (mg.N- NH3 / dl. ) TESTE CLÍNICO DE INTOXICAÇÃO Foram utilizados 6 bovinos da raça Nelore (2 controles-uréia pecuária- P) e ( 4 tratados- uréia encapsulada –E), com peso médio de 280 kg, submetidos ao regime de confinamento, tendo a disposição capim Napier e concentrado. Os bovinos foram adaptados durante 14 dias à suplementação com uréia pecuária, nas seguintes dosagens: 1ª-semana: 10g/100 kg de PV, 2ª-semana: 20g/100 Kg de PV. O concentrado apresentava na sua composição bromatológica ,12 % de proteína bruta e 62 % de NDT. O volumoso (feno de capim braquiária) foi ministrado à vontade. No décimo quinto dia, foi fornecido de uma só vez, uréia encapsulada com polímeros para 4 bovinos (tratados) na dosagem de 70 g/100 kg de peso vivo e para os 2 bovinos (controles), foi ministrado uréia pecuária na dosagem de 40g/100 kg de peso vivo. As amostras de sangue do lote tratado e controle, através da venipunção jugular, foram tomadas antes da ingestão de uréia, durante a fase de adaptação com uréia e 0 h, 1,0 h, 2,0 h, 3,0 h, 4,0 h, 6,0h, 8,0h .após o consumo da uréia encapsulada e normal A coleta das amostras foram centrifugadas (5.000 rpm por 15 minutos) e o plasma acondicionado em recipientes de vidro e congelado para análise de uréia. As análises da uréia plasmática foram feitas utilizando um Kit comercial ( Labtest) e as leituras foram feitas em espectofotômetro com filtro de 600nm. Os valores médios da uréia plasmática do lote tratado (4 bovinos), estão apresentados no Quadro 3. Os valores correspondentes ao nitrogênio uréico (Quadro 4) foram obtidos pela multiplicação do valor da uréia plasmática pelo fator 0,422 (teor de nitrogênio na uréia encapsulada). Os valores médios da uréia plasmática e do nitrogênio uréico (fator 0,455) do lote controle (2 bovinos), estão apresentados nos Quadros 5 e 6. Quadro 3- Níveis Médios de Uréia Plasmática (mg/dl) no sangue de bovinos em confinamento-uréia encapsulada Adaptação Teste (média de 14 dias) 0h 1,0h 2,0h 3,0 h 4,0h 6,0h 8,0h 34,8 41,6 a 43,7a 55,4 b 60,3 b 59,0 b 44,5 a 40,6ª Medias com letras diferentes diferem estatisticamente P< 0,05% Quadro 4- Níveis Médios de Nitrogênio Ureico (mg/dl) no sangue de bovinos em confinamento- uréia encapsulada Adaptação Teste (média de 14 dias) 0h 1,0h 2,0h 3,0h 4,0h 6,0h 8,0h 14,6 17,5 a 18,4 a 23,4 b 25,4b 24,9b 18,7a 17,1a Medias com letras diferente diferem estatisticamente P< 0,05% Quadro 5- Níveis Médios de Uréia plasmática (mg/dl) no sangue de bovinos em confinamento- uréia pecuária Adaptação Teste (média de 14 dias) 0h 1,0h 2,0h 3,0h 4,0h 6,0h 8,0h 34,8 41,6 a 65,4 b 65,1 b 62,2 b 58,5 b 55,3 b 41,4 a Médias com letras diferentes diferem estatisticamente P<0,05% Quadro 6- Níveis Médios de Nitrogênio Uréico (mg/dl) no sangue de bovinos em confinamento-uréia pecuária Adaptação Teste (média de 14 dias) 0h 1,0h 2,0 h 3,0h 4,0h 6,0h 8,0h 15,8 18,9 a 29,7 b 29,6 b 28,3 b 26,6 25,2 b 18,8 a - Médias com letras diferentes diferem estatisticamente P<0,05% Avaliação da uréia encapsulada -E em vacas leiteiras Quarenta vacas leiteiras em fase de lactação, de uma propriedade comercial na região de Botucatu SP, foram utilizadas para avaliar uma ração contendo uréia pecuária e encapsulada com polímeros. Dois lotes de 20 animais cada, foram separados de acordo com os dias de lactação, número de lactação e produção de leite. Os bovinos permaneceram em dois estábulos coletivos, com livre acesso ao alimento e água, no período de adaptação (30 dias) e experimental (90 dias). A dieta dos animais era constituída de silagem de milho, capim Napier e feno de capim Coast –cross, concentrado e sal minerral. A composição e análise bromatológica dos concentrados e das forragens estão apresentadas nos quadros 7, 8 e 9. Quadro 7- Composição dos concentrados em matéria original Controle Uréia E Kg Kg Milho triturado 64,0 69,5 Polpa Cítrica 10,0 14,0 Far. soja (45%) 21,5 10,0 Sal mineral 2,0 2,0 Sal comum 0,5 0,5 Uréia 2,0 - Uréia encapsulada - 4,0 - Total 100 100 Quadro 8- Composição bromatológica dos concentrados Controle Uréia E Matéria seca% 88,5 88,7 Proteína bruta % 21,4 21,6 Equiv. Protéico % 5,6 10,5 Fibra bruta % 4,5 4,8 NDT % 74,0 74,0 EM (kcal/kg) 2.720 2.719 ED (kcal/kg) 3.265 3.513 Ca % 0,92 0,92 P % 0,50 0,50 Quadro 9- Composição bromatológica das forragens MS PB FB EE Ca P NDT Sil. Milho % 34 8,0 25 3,1 0,23 0,22 70 Napier % 20 8,5 38 2,0 0,80 0,21 58 Fen.Coast -cross % 88 7,8 32,5 2,5 0,38 0,20 56 O experimento iniciado aos 40 dias após o parto, teve a duração de 90 dias,com duas ordenhas diárias. Foram avaliados a produção de leite e % de gordura a cada 7 dias. 4 - RESULTADOS E DISCUSSÃO O quadro 1 e fig. 1 indicam que o pico de solubilidade da amônia, aos 30 minutos, foi maior na uréia pecuárial (45,0%), do que na uréia encapsulada (17,8%), mostrando assim que o tratamento da uréia com polimeros reduziu a solubilidade. O quadro 2 e fig. 2 mostram que o pico de amônia no conteúdo do rúmen, do lote A (uréia pecuária),apresentou aos 60 minutos após a ingestão, o valor de 45,4 mg. de NH3, enquanto que o lote B (uréia encapsulada) teve um valor de 19,2 mg de NH3, evidenciando a liberação lenta da amônia. O quadro 2 e fig. 2 mostram que o pico de solubilização da uréia , no lote A, foi de 45,4 mg. aos 60minutos, enquanto que no lote B foi de 43,5mg. aos 390 minutos . A liberação rápida da amônia, como se verificou no lote A, é o fator limitante do uso da uréia como fonte de nitrogênio não protéico, pois se houver deficiência de energia na alimentação, situação esta que ocorre com freqüência no período da ca, a amônia livre no líquido ruminal não será utilizada pelos microorganismos para sintetizar proteínas bacterianas e conseqüentemente, a amônia ( NH3) será absorvida pelas papilas ruminais em direção ao fígado, para ser metabolizada no ciclo da ornitina , com dispêndio de energia, que reflete negativamente na fase produtiva e reprodutiva do animal . O resultado do teste clínico de intoxicação no lote tratado (4 bovinos), mostrou que a uréia encapsulada com polímeros, mesmo sendo fornecida na dosagem de 70g /100 kg de PV, não evidenciou após 8 horas da ingestão, sinais clínicos de intoxicação. O lote controle (2 bovinos), 15 minutos após a ingestão da uréia pecuária (40 g/100 kg de PV), apresentou sintomas de intoxicação (tremores, andar cambaleante e meteorismo) e foi imediatamente tratado com 2 litros de vinagre para cada animal. Mesmo com a elevação da uréia plasmática e nitrogênio uréico (quadros 3 e 4) nas três primeiras horas após a ingestão , a uréia encapsulada com polímeros, protegeu os bovinos dos sintomas de intoxicação, e apresentou valores menores, em relação ao lote controle (quadros 5 e 6). Com a inclusão da uréia encapsulada no concentrado experimental (quadro7),em substituição parcial do farelo protéico (soja) e com o aumento das fontes energéticas (milho e polpa cítrica), verifica-se uma elevação média de 7,1 % na produção de leite (quadro 10). Por outro lado constata-se a redução de gordura no leite do lote experimental, devido ao aumento da produção. Situação similar é citada por Akay et al 2004, com o uso de uréia de liberação controlada. O aumento do consumo de ração e consequentemente da produção de leite, refletiu na elevação de 3,2 % na eficiência da produção de leite (0,89 X 0,87). Os resultados evidenciados no quadro 10 sugerem que a inclusão da uréia encapsulada por polímeros, aliado ao aumento de fontes energéticas (milho e polpa cítrica) no concentrado, foi favorável para a síntese de proteína bacteriana e influi positivamente no aumento do consumo e produção de leite. Resultados semelhantes foram obtidos por Akay et al 2004, quando utilizaram uréia de liberação controlada. Quadro 10 – Médias da produção de leite , % de gordura do leite, consumo de ração e eficiência da produção de leite. Controle Uréia E Prod. Leite /Kg dia 21,30 a 23,05b Gord. Leite % 3,51a 3,26b Consumo ração 24,57 26,02 (kg IMS/dia) Eficiência prod. 0,87 0,89 Leite ( kg leite/kg IMS) Média com letras diferentes diferem estatisticamente P<0,05 A uréia revestida por polímeros, é uma fonte concentrada de nitrogênio de liberação lenta, que melhora a função do rúmen , otimiza a produção de proteína bacteriana , reduz o risco de intoxicação e favorece a produção de leite, pois 48 a 50 % da exigência protéica dos ruminantes é fornecida pela flora bacteriana do rúmen. 5 - CONCLUSÃO Os resultados apresentados tanto na solubilização da uréia in vitro, quanto no tempo de liberação da amônia do líquido do rúmen (in vivo), aliado ao teste clínico de intoxicação e produção de leite, mostram que a uréia revestida com polímeros, proporcionou a liberação lenta e contínua da amônia, evitou o aparecimento dos sinais clínicos de intoxicação e apresentou aumento na produção de leite. 6 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Akay,V. , Tikofsky,J., Holtz,C., Dawson,K.A. 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