Bioconversão dos farelos de soja, nabo forrageiro, gergelim branco e bagaço de cana-de-açucar, com o fungo Pleurotus Ostreatus

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

dos Santos Vasconcelo, M. (UFGD) ; Marquez Muzzi, R. (UFGD) ; Manoel Velilha Junior, C. (UFGD) ; Alves da Silva, M. (UFGD) ; de Tonissi e Buschinelli de Goes, R.H. (UFGD) ; Fossa da Paz, M. (UFGD)

Resumo

Nesse trabalho estudou-se o enriquecimento nutricional de resíduos de extração de óleo de soja, nabo forrageiro, gergelim branco e o bagaço de cana-de-açucar, através da bioconversão com o fungo Pleurotus ostreatus, visando aplicação em formulação de ração animal. As análises feitas para a determinação dos indicadores nutricionais foram: cinzas, fibra em detergente neutro e ácido, lignina, celulose e extrato etéreo, antes e após a bioconversão. Os resultados dessas análises, mostraram significativo aumento no valor nutricional em todos os farelos. Valores de proteína, FDA, celulose e digestibilidade, aumentaram após o processo de bioconversão. Também foi observada redução de parâmetros como FDN, lignina e extrato etéreo. Portanto, os farelos são promissores como aditivos em ração animal.

Palavras chaves

Resíduos agroindustriais; Bioconversão; Pleurotus ostreatus

Introdução

Com o crescimento da população mundial, aumento a demanda por alimentos e bens de consumo, gerando uma quantidade enorme de resíduos agroindustriais. O Brasil produz milhões de toneladas desses resíduos por ano, durante o processo de beneficiamento ou processamento de alimentos. Os resíduos agroindustriais, depois de gerados, necessitam de destino adequado, pois, além de gerar potenciais problemas ambientais, representam perdas de matérias-primas e energia, exigindo investimentos significativos em sistemas de tratamentos para controlar a poluição gerada. (BENTO; CASARI, 2012). Entre os resíduos sólidos destaca-se os grandes volumes de bagaços, palhas, polpas, farelos de extração de óleos, entre outros que são gerados diariamente (ABIOVE, 2015). A composição nutricional dos resíduos em geral é variável, podendo apresentar altos teores de proteína, fibras, lipídeos (SHAH et al, 2014). Vários segmentos do mercado da agroindústria estão se mobilizando através de medidas preventivas que reduzam a quantidade de resíduos gerados e incentivem o uso de seus resíduos na alimentação animal, na adubação ou no abastecimento de caldeiras para produção de energia, entre outros. O uso de processos biotecnológicos, principalmente a utilização de fungos para bioconversão desses resíduos em alimentos, pode ser uma alternativa para minimizar esses problemas. (BENTO; CASARI, 2012). O aproveitamento de resíduos na alimentação animal propicia redução de custos de produção, além de impedir o acúmulo e possível contaminação do meio ambiente. No entanto, um empecilho para a utilização direta desses resíduos como ingrediente na nutrição animal, vem a ser sua baixa digestibilidade, devido a estrutura rígida do material vegetal, composta fundamentalmente de celulose, hemicelulose e lignina (BUTOLO, 2010). Através da bioconversão com fungos é possível degradar os materiais lignocelulósicos, ou seja, os fungos apresentam enzimas capazes de degradar esse tipo de material, sendo viável a utilização dos resíduos como substratos para fungos comestíveis, como por exemplo para os fungos do gênero Pleurotus spp. (MUHAMMAD et al, 2017). A adaptação das espécies de Pleurotus a novos subprodutos representa, atualmente, um dos principais processos de bioconversão de resíduos agroindustriais em produtos comestíveis, de alto valor agregado (PAZ, 2012). O gênero Pleurotus requer um curto período de crescimento, em comparação com outros cogumelos. Seu corpo frutífero não é frequentemente atacado por doenças e pragas e pode ser cultivada de forma simples e barata, com alto rendimento, maior utilização do substrato, ampla temperatura e tolerância química, bem como biorremediação. É um cogumelo comestível e também tem vários efeitos biológicos, por contém importantes bioativos moléculas (BELLETTINI et al, 2019); (FINIMUNDY et al, 2013). Os substratos utilizados no cultivo de cogumelos têm efeito sobre substâncias químicas, características funcionais e sensoriais dos cogumelos. Pleurotus spp. é um saprófito, e extrai seus nutrientes do através do seu micélio, obtendo substâncias necessárias para o seu desenvolvimento, como carbono, nitrogênio, vitaminas e minerais (FINIMUNDY et al, 2013). No processo de extração de óleos vegetais para uso in natura ou para produção de biocombustível, por prensagem ou por solvente dos grãos de oleaginosas é gerado um subproduto que pode ser chamado de torta ou farelo. O farelo pode apresentar alto ou baixo valor proteico em relação aos valores mínimos exigidos para a alimentação a que se pode destinar esse resíduo. No caso de o farelo ter baixo valor proteico, pode ser enriquecido por diversos processos, destacando-se a bioconversão (MOTA; PESTANA, 2011); (MOHAPATRA et al, 2016). Os resíduos da extração dos óleos vegetais, ainda possuem as características físicas e químicas de seus óleos de origem, ou seja, podem ser ricos em antioxidantes, proteínas e minerais, entre outros, dependendo da composição dos óleos (SAHIN; ELHUSSEIN, 2018). Desta forma, a utilização desses farelos, já apresentam valores nutricionais agregados, e ainda podem ser enriquecidos através da bioconversão. A valorização destes resíduos baratos e de fácil acesso é economicamente e ecologicamente viável. Nosso grupo de pesquisa tem-se investigado a produção de concentrados para alimentação animal, principalmente de ruminantes. A bioconversão de farelos de macaúba, soja e nabo forrageiro pelos fungos Pleurotus ostreatus e Pleurotus sajor-caju, apresentou excelentes resultados no aproveitamento e melhoramento do teor nutricional desses resíduos (SILVA, 2016); (REVELLO, 2016). O presente trabalho apresenta os resultados da otimização da metodologia de bioconversão com o fungo Pleurotus ostreatus, assim como, a potencialidade de enriquecimento nutricional e aumento da digestibilidade dos resíduos dos farelos de gergelim branco, soja e nabo forrageiro e bagaço de cana-de- açúcar visando a utilização como aditivo na formulação de ração animal.

Material e métodos

A pesquisa foi realizada utilizando os resíduos de extração dos óleos de gergelim branco (GGB), soja (SJ), e nabo forrageiro (NF) e bagaço de cana- de-açúcar (CUSI) como substratos em cultivo em estado sólido, assim como misturas desses farelos e bagaço. As sementes foram obtidas através da doação de produtores da região, que foram submetidas aos processos de extração de óleo prensagem mecânica, seguinda de tratamento com hexano (processo de soxhlet), sendo obtidas as tortas e posteriormente os farelos. O resíduo de CUSI foi disponibilizado pela indústria sucroalcooleira da região de Dourados-MS. Os farelos foram secos em estufa de circulação de ar, à temperatura de 70°C durante 24 horas, e os resíduos foram então triturados em moinho de facas tipo willey, armazenados em freezer (-4ºC), até a realização das análises. A miceliação desses farelos foi realizada com o inóculo do fungo comestível da espécie Pleurotus ostreatus, adquiridos na forma de spawn da empresa Funghi e Flora, localizada em Valinhos/SP, para o processo de bioconversão. Preparo das amostras para miceliação: Utilizou-se embalagens transparentes de polietileno resistentes à autoclave, com medidas de 20 x 30 cm. Foram pesadas 30 gramas das amostras que serviram como substrato e a cada uma foi adicionado água, conforme melhor condição obtida no teste de umidade para cada amostra (ideal superior a 60 %). As embalagens foram fechadas com capuchões de algodão, para permitir as trocas gasosas durante o processo, e esterilizados em autoclave por 30 minutos, a 121°C. Após esse tempo, aguardou-se que as amostras estivessem em temperatura ambiente, então, dispostas dentro de uma câmara de fluxo laminar, esterilizada com álcool etílico 70 %, e exposta a ação da luz ultravioleta (entre 270 e 230 nm) por 20 min. Em seguida, uma pequena quantidade (aproximadamente 0,30 g) do spawn foi inoculada em cada amostra com auxílio de uma pinça, autoclavada e flambada no bico de bunsen. As amostras (em triplicata) após a inoculação foram postas em incubadora BOD com temperatura controlada de 25°C, sendo monitoradas diariamente durante 30 dias. Após 30 dias de miceliação, os sacos foram abertos e as amostras foram colocadas em béqueres e levadas à estufa com circulação de ar a 70°C por 24h, para secagem. Após esse processo as amostras foram trituradas e armazenadas em temperatura ambiente para posteriormente realização das análises. As análises empregadas na determinação de nutrientes nos farelos antes e após o processo de bioconversão com o fungo P. ostreatus foram: matéria seca (MS), cinzas ou matéria mineral (MM), proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA), lignina, celulose extrato etéreo ou gordura bruta (EE), fibra bruta (FB), e digestibilidade in vitro. As análises foram realizadas em triplicata, no Laboratório de Nutrição Animal da Faculdade de Ciências Agrarias/UFGD – Dourados, MS, seguindo protocolos de Silva e Queiroz (2002) e Van Soest (1991).

Resultado e discussão

Caracterização das amostras: Na Tabela 1 estão apresentados os resultados das análises centesimais e os resultados de digestibilidade realizadas nos farelos de GGB, CUSI, SJ e NF, antes e após a miceliação. A análise estatística dos dados foi realizada utilizando-se o programa Microsoft Excel 2010, como ferramenta para aplicar à média e o desvio padrão das amostras, determinando-se os parâmetros relevantes, com comparações de médias pelo Teste Tukey com 5 % de probabilidade. Os dados foram obtidos em base úmida e corrigidos para base seca, porque para fins nutricionais, o organismo animal aproveita somente a fração nutritiva que integra a matéria seca. Devido a quantidade de água de cada alimento ser variada, geralmente a informação da composição nutritiva dos alimentos é apresentada em base seca, possibilitando a comparação entre elas e, além disso, o equilíbrio nutricional de uma ração (cálculo de dieta) é expresso em kg de matéria seca/animal/dia. É a matéria seca que engloba todos os nutrientes orgânicos e minerais contidos nos alimentos, sendo o peso do material analisado livre de água (SALMAN, 2010). Conforme pode-se observar os dados obtidos na Tabela 1, a matéria seca permaneceu acima de 90 %, para todas as amostras antes a após a miceliação. Essa análise é de extrema importância, pois a preservação do alimento pode depender do teor de umidade presente no material e bem como, quando comparamos o valor nutritivo de dois ou mais alimentos, é necessário levar em consideração os respectivos teores (SILVA, 2016). Todos os resultados obtidos nas análises, apresentaram diferença estatística quando comparadas as médias de cada parâmetro, em relação ao substrato antes e após a bioconversão com o fungo Pleurotus ostreatus. Os teores de cinzas ou material mineral expressam a porção inorgânica do substrato, assim, pode-se aferir que os valores dos farelos variaram entre 3,8 % a 6,71%, antes da bioconversão e após a bioconversão os resultados variam entre 6,94% a 8,47%, comparando os dados obtidos, foi possível observar que houve um acréscimo nos valores depois da bioconversão, esse aumento pode ser justificado devido a utilização de matéria orgânica pelo fungo, dessa forma liberando minerais no substrato, fato já reportado no estudo de Revello (2016), sob outras condições de substrato e cultivo. Os farelos tiveram um aumento proteico significativo após a bioconversão. O GGB aumentou de 65,78% para 73,43%, o CUSI de 30,74 % para 38,58 %, o SJ aumentou de 45,01% para 49,94%% e o NF de 41,99% para 51,71%. É importante registrar que o aumento do teor proteico foi de aproximadamente 10% nos farelos de nabo forrageiro, gergelim branco e bagaço de cana-de-açucar, em comparação no farelo de soja foi aproximadamente 5%, o que o habilita a substituir o farelo de soja em dieta animal. O aumento proteico ocorre pelo fato de que, durante a solubilização e a degradação dos substratos, o fungo acaba liberando proteínas do seu próprio metabolismo que, consequentemente, misturam-se ao meio (CARVALHO et al., 2014). Um alimento pode ser classificado como proteico quando o teor de proteína bruta estiver acima de 20 % na matéria seca, ou seja, um concentrado proteico (SALMAN et al., 2010), característica que atribui ao substrato como alimento com alto teor energético. Em sistemas de produção animal, é necessário fornecer elevados níveis de alimentos concentrados, isto, porque, alimentos volumosos, não apresentam níveis suficientes dos nutrientes necessários, como energia, proteínas, minerais, e algumas vitaminas (SOUZA, 2009). Em relação aos teores de gordura ou extrato etéreo (EE), nota-se que em todos os farelos não houve um aumento ou diminuição significativa nos valores. A inclusão de níveis muito elevados de óleo nas rações pode apresentar efeitos negativos e inibitórios na fermentação ruminal comprometendo o consumo e a digestibilidade dos nutrientes. Através dos resultados apresentados na tabela 1, pode-se dizer que os farelos, antes e após o processo de bioconversão, estão dentro dos parâmetros recomendados (PAULA et al, 2012), ou seja, em torno de 6 - 7% de EE na MS. O farelo de gergelim comparado com os outros farelos apresentou maiores índices de FDN, antes e após o tratamento com o fungo. Já os valores de FDA e lignina foram maiores para o bagaço de cana-de-açucar. A FDN indica a quantidade de fibra dentro do volumoso, que a relaciona com o consumo. Assim, quanto menor o nível de FDN, maior o consumo de matéria seca. Já a FDA está relacionada com a digestibilidade, ou seja, a quantidade de fibra que não é digestível. É constituída na sua totalidade de lignocelulose, ou seja, lignina e celulose. O valor máximo permitido de FDA é de 21% de matéria seca da dieta. A FDA é considerada um indicador do valor energético onde quanto menor a FDA, maior o valor energético e os valores mais altos indicam menor digestibilidade. A lignina é a fração menos digestível da forrageira. A maioria dos vegetais contém, pelo menos, alguma fração de lignina que pode variar de 4 a 12 %, podendo chegar nas forragens mais fibrosas a 20 % de matéria seca (SILVA e QUEIROZ, 2002). Pode-se dizer então que teores elevados de fibra na dieta podem comprometer o desempenho nutricional do animal aumentando o enchimento ruminal e reduzindo o consumo de matéria seca. Sendo assim, o farelo de soja teve melhor desempenho nesses parâmetros (RODRIGUES, 2010). Observa-se que, todos os cultivos apresentaram resultados satisfatórios do ponto de vista da proteína, FDA, Celulose, e digestibilidade, parâmetros que aumentaram em sua maioria, após o processo de bioconversão. Ainda, ocorreu a redução de parâmetros como FDN, lignina e extrato etéreo. Constata-se os efeitos positivos da bioconversão para os resíduos empregados nesse estudo, ampliando a possibilidade de emprego destes resíduos na alimentação de ruminantes. Oliveira et al, (2012), consideram que a disponibilidade e preços competitivos, são os principais fatores que influenciam a demanda por alimentos proteicos em rações animais, assim, com o crescimento da oferta de fontes alternativas, altamente proteicas, a dependência por farelos como o de soja diminua, reduzindo também a competição com a demanda por alimentação humana.

Conclusões

A caracterização dos resíduos gergelim branco, soja, nabo forrageiro e do bagaço de cana-de-açúcar, antes e após a bioconversão foi essencial para viabilizar a aplicação dessa tecnologia ecologicamente sustentável, permitindo minimizar os impactos ambientais, que podem ser gerados da destinação inadequada dos mesmos. O resultado das análises após enriquecimento dos substratos com o fungo Pleurotus ostreatus foram comparadas com os dos substratos não enriquecidos e apresentaram resultados relevantes. Em todos os parâmetros avaliados, todos os substratos na forma in natura e após bioconversão apresentam potencial para utilização na formulação de dietas para ruminantes, com altos teores de proteína bruta e fibras alimentares. E ainda, ocasionou na redução dos teores de FDN, lignina e extrato etéreo, melhorando consequentemente a digestibilidade in vitro. Ao relacionar todos os resultados obtidos dos farelos de nabo forrageiro, gergelim branco e bagaço de cana-de-açúcar com os do farelo de soja, foi possível observar apresentaram resultados promissores. Dessa forma, o processo de bioconversão desses substratos com o fungo Pleurotus ostreatus mostrou ser bastante eficiente, pois podem produzir aditivos altamente proteicos e comercialmente mais viáveis que o farelo de soja, que atualmente é amplamente empregado em formulação de ração animal, os substratos podem ser utilizados individualmente ou na forma de blendas.

Agradecimentos

A Capes – Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, pelo apoio financeiro.

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