Importância da composição da parede celular para ruminantes

Os constituintes da parede celular as células vegetais são passíveis de utilização por animais ruminantes. No entanto, alguns constituintes apresentam componentes de baixa digestibilidade ou quase indigestíveis, que preenchem espaço no trato gastrintestinal dos animais, podendo limitar o consumo e o desempenho dos mesmos.

Quimicamente a parede celular das fibras é constituída basicamente de celuloses, hemiceluloses, pectinas e ligninas. Dessa forma, pesquisadores ao longo dos anos vêm estudando metodologias práticas e rotineiras para mensurar as concentrações desses constituintes.

Assim, a caracterização real dos componentes da parede celular se torna importante para a predição da disponibilidade nutritiva dos alimentos. Porém, vários são os métodos utilizados para essa caracterização, e eles normalmente estão direcionados a determinar a fibra bruta (FB), fibra em detergente neutro (FDN) e fibra em detergente ácido (FDA).

A parede celular dos vegetais é constituída principalmente de polímeros de carboidratos e lignina. Outras substâncias orgânicas (proteínas, substâncias pécticas ou cutinas) e sílica são também encontradas na parede celular e na lamela média.

Celulose

Quantitativamente, a celulose é o elemento básico das paredes celulares, e estão presentes na maioria das leguminosas e sementes de oleaginosas (40 a 50% da MS), forragens e polpa de beterraba (10 a 30% MS), sementes de leguminosas (3 a 15% MS). Na maioria dos grãos de cereais a parede celular é constituída de menores quantidades de celulose (1 a 5%), exceto a aveia (10% MS).

Celulose é um polímero de β 1,4 D-glucose encontrada principalmente na forma cristalina, a qual contribui certa força para que as ligações não sejam quebradas por soluções químicas ou pela aplicação de espectros de difração de raio-X. Regiões amorfas também são encontradas ao longo das microfibrilas de celulose.

A celulose é solúvel ou parcialmente hidrolisada quando se utiliza soluções ácidas de minerais fortes. No entanto, é insolúvel em água e solventes orgânicos, como ácido sulfúrico e hidroclorídrico diluído. Soluções básicas auxiliam apenas na modificação da estrutura pela dilatação das pontes de hidrogênio entre as cadeias.

Hemicelulose 

As hemiceluloses constituem aproximadamente de 10 a 35% da MS das forragens e subprodutos agroindustriais (farelo de trigo, sementes de oleaginosas e leguminosas, beterraba e polpas e 2 a 12% da MS dos grãos e raízes).

Também classificada como polímeros de carboidratos da parede celular, as hemiceluloses apresentam ligações β-glicosídicas entre celuloses, ligações as quais tornam difícil a digestão pela fermentação microbiana. São compostas por várias unidades de açúcares ligados por diferentes tipos de ligações (β 1-4, β 1-3, α 1,4, α 1,3). As cadeias de ligações das unidades de açúcares apresentam um menor grau de polimerização do que a celulose, e a extensa ramificação dependem da origem botânica das amostras.

Os polissacarídeos hemicelulosídicos são amorfos, portanto não é tão resistente como a celulose quanto à solubilização e hidrólise, embora exceções existam, como as mananas. As heteroxilanas podem ser dissolvidas em soluções básicas, altas temperatura ou ainda hidrolisadas em monossacarídeos e ácidos urônicos. De acordo com a natureza dos açúcares constituídos, esses podem ser separados em duas classes:

– Pentosanas: como as xilanas e arabinoxilas, que são solúveis em soluções de bases fracas (5 a 10%);

– Hexosanas: como as mananas, glucanas, glucomananas e galactanas, que podem ser solubilizadas por soluções de bases fortes (17 a 24%) ou bases bóricas (24%:4%).

Pectinas

As pectinas são polissacarídeos amorfos sendo na maioria, polímeros de ácidos galacturônicos. Esses polímeros são encontrados na lamela média e podem ser extraídos por meio de água quente, ácido frio diluído ou soluções quentes que apresentam agentes quelatantes, como oxalato de amônio ou ácido etilenodiaminetetraacético (EDTA). São geralmente encontrados em maiores quantidades nas frutas e polpas do que nas folhas.

Lignina

Lignina é quantitativamente o terceiro constituinte presente na parede celular, em que a maioria dos alimentos concentrados e algumas forragens, a concentração de lignina não ultrapassa 5%. É um polímero tridimensional, apresenta uma estrutura complexa e de alto peso molecular. Com o envelhecimento celular, o conteúdo de lignina pode chegar a ultrapassar 12% da MS, em algumas forragens.

Formada por precursores denominados ácidos fenólicos (p-coumaril, coniferil e sinapil álcoois. Nas gramíneas, os ácidos fenólicos são quimicamente ligados a hemiceluloses e lignina.

 As funções finais da lignina, composição monoméricas, tipo e freqüência das ligações são alguns critérios utilizados para determinar os tipos de ligninas e seu comportamento em diferentes agentes de extração. Acima de 20 tipos de diferentes ligações tem sido identificado dentro das macromoléculas de lignina.

A principal característica química da lignina é a insolubilidade em soluções ácidas, até mesmo em ácidos concentrados, sendo sua forma facilmente perdida com a utilização de compostos oxigenados e halogênicos.

Outros constituintes

Os minerais também são constituintes da parede celular, porém apresentam-se em pequenas quantidades, como no caso da sílica, presente nas folhas das gramíneas ou provenientes de contaminações externas, como nas partículas dos solos.

Algumas proteínas no tecido das paredes celulares se interconectam por ligações intermoleculares, por aminoácidos como a tirosina, que são resistentes a ação da maioria dos extratos químicos. A epiderme das paredes celulares também pode ser cobertas por camadas de lipídeos complexos (cutinas, suberinas), bem como taninos condensados que podem estar presentes em altas quantidades em algumas plantas.

Entretanto, taninos condensados, lignina e proteínas indigestíveis, são geralmente encontradas nos vegetais, e por isso devem ser atenciosamente considerados devido a sua característica de indigestibilidade.

Dessa forma, se torna importante estimar os constituintes da parede celular para ruminantes, devido à alta relação desses componentes com a digestibilidade da matéria orgânica (MO) e com o valor nutritivo. Assim, a maior ou menor digestibilidade da parede celular dependerão do tipo de tecido da planta, enquanto que o conteúdo celular é praticamente todo digestível.