pH e Microrganismos
do Rúmen
Fisiologia de Sistemas
Eng. Zootécnica
UTAD
História
...
- Aristóteles - refere a existência de quatro
compartimentos no estômago dos ruminantes.
1685 - Peyer - localiza a fermentação no rúmen.
1832 - Karl Sprengel - apresenta os AGV como produtos da
fermentação
dos vegetais no rúmen.
1843 - Gruby e Delafond - descobrem os protozoários do
rúmen.
1855 - Haubner - demonstra o desaparecimento de uma
elevada
percentagem de celulose, durante o trânsito digestivo.
1863 - Pasteur - evidencia a importância das bactérias no
processo de fermentação ruminal.
História
1879 - Zuntz - prova que são os microrganismos do rúmen os
responsáveis pela fermentação anaeróbica da fibra, com
a formação de ácidos e gases. Põe, pela primeira vez, a
hipótese de ser esta fermentação a origem da capacidade
de utilização das forragens como alimento.
1975 - Orpin - identifica e classifica, pela primeira vez,
alguns fungos como pertencentes ao rúmen.
Rúmen como ecossistema
Ruminante e microrganismos - mutualismo
A fermentação ocorre por acção de:
•Bactérias
•Protozoários
•Fungos
•Virus e micoplasmas
População microbiana mais ou menos estável
•Elevada quantidade de saliva
(HCO3-, HPO42-)
pH
•Manutenção da temperatura
Variação do pH do rúmen em função do
tempo após a ingestão
7,20
7,10
7,00
pH
6,90
6,80
6,70
6,60
0
0
2
4
6
8
10
Tempo (h)
Vaca 1
Vaca 2
Vaca 3
12
Rúmen como ecossistema (cont.)
Homogeneização do ingesta pelos movimentos do rúmen
Manutenção das populações microbianas
Na caracterização da fauna ruminal deve ter-se sempre
presente que é fácil ocorrer a ingestão de microrganismos
como alimento
Para que um organismo seja considerado como pertencente
ao ambiente ruminal deve:
• Ser capaz de se estabelecer, crescer e multiplicar dentro
do rúmen ;
• Ter um metabolismo compatível com o do rúmen
Rúmen como ecossistema (cont.)
10% da massa do conteúdo ruminal
Estimativa da biomassa dos microrganismos ruminais.*
Volume (mm )
Contagem
(por ml de fluido
ruminal)
Biomassa
(%)
1
1010 - 1011
33 - 98
Protozoários Entodiniomorfos
104
105 - 106
1 - 33
Protozoários holótricos
106
103 - 104
1 - 33
Microrganismos
Bactérias
* adaptado de BONHOMME (1990)
3
Fermentação
Excretados
Vegetais
Fermentação
Microbiana
Metano
CO2
AGV
Absorvidos
Metabolizados
ENERGIA
A fermentação ocorre no rúmen, com a formação de AGV (ác.s acético,
propiónico e butírico), A.G. de cadeia ramificada (ác.s isobutírico,
valérico e isovalérico), amoníaco, metano e CO2.
Bactérias do rúmen
Compreendem um elevado número de géneros, considerando-se
actualmente cerca de 30 espécies como pertencentes e características do
ecossistema ruminal.
De uma forma geral, são cocus e bacilos curtos.
A grande maioria são anaeróbias obrigatórias.
As bactérias podem ainda ser classificadas de acordo com o substrato
sobre o qual actuam ou pelos produtos resultantes do seu metabolismo.
(adaptado de SEQUEIRA, 1988)
1
7
2
8
1 - cocci simples
2 - diplococos
3 - tetracocos
4 - estafilococos (cocci "em cacho")
5 - estreptococos (cocci "em cadeia")
6 - bacilos, com cantos quadrados
* adaptado de OGIMOTO e IMAI (1981)
3
9
4
10
5
11
6
12
7 - bacilos, com cantos arredondados
8 - cocobacilos
9 - bacilos fusiformes
10 - bacilos curvos
11 - treponema
12 - borrelia
• Bactérias celulolíticas - possuem enzimas celulolíticas pelo
que digerem a celulose e a celobiose (dissacarídeo).
Produzem ác. butírico. Existem em alto número nos animais
que ingerem alimentos com elevado teor em fibra.
• Bactérias hemicelulolíticas - as que digerem a celulose
também o fazem com a hemicelulose. O contrário não é
verdadeiro.
• Bactérias amilolíticas - digerem amido. As que digerem a
celulose e a hemicelulose também digerem o amido. O
inverso não é verdadeiro. Como produtos do seu
metabolismo temos o acetato, formiato, succinato, lactato,
propionato e CO2.
• Bactérias proteolíticas - usam os a.a. como fonte
de energia.
• Org. produtores de amoníaco - muitos
microrganismos produzem amoníaco a partir de
fontes azotadas.
• Org. metanogénicos - o metano (CH4) constitui
cerca de 1/4 do total de gases produzidos no
rúmen.
• Bactérias produtoras de vitaminas - p.ex.
vitaminas do complexo B.
Bactérias do rúmen
As bactérias celulolíticas são essencialmente dos géneros
Bacteroides, Ruminococcus, Butyrivibrio e Clostridium. Alguns
autores consideram também o género Eubacterium.
As bactérias são o grupo mais importante na população
microbiana ruminal: 46 % do azoto total é constituído pelos
seus corpos.
No processo de ataque as bactérias aderem ao substrato
através do glicocálice, estrutura filamentosa de natureza
mucopolissacarídica. Esta estrutura tem um papel importante
na canalização de a.a. e outros produtos de degradação para
dentro da bactéria.
Protozoários do rúmen
Oligótricos ou
Entodiniomorfos
Ciliados
Holótricos
Protozoários
Flagelados
Monocercomonas
Chilomastix
Tetratrichomonas
Pentatrichomonas
Protozoários do rúmen
Holótricos
Oligótricos
Género
Isotricha
Dasytricha
Diplodinium
Entodinium
Principal substrato
Alimentar
Dieta na qual se
desenvolvem mais
Açúcares
Açúcares
Celulose e amido
Amido
Feno, raízes carnudas
Feno, raízes carnudas
Erva
Milho, forragens,
concentrados
120 x 70
70 x 35
70 x 45
70 x 45
Dimensões (m)
Principais produtos Ác.s lático, butírico, acético, hidrogénio
do metabolis mo
molecular, CO2, amilopectina
Ác.s butírico, acético, lático (pouco),
propiónico (pouco), hidrogénio
molecular, CO2, amilopectina
Todos consomem bactérias e outros protozoários
Fungos do rúmen
Descobertos por Orpin em 1975
Confundidos durante muito tempo com
protozoários flagelados
Extremamente agressivos relativamente ao
material vegetal: actuando solidariamente
com algumas estirpes de bactérias
conseguem promover a digestão de
partículas fortemente lenhificadas
Vírus e micoplasmas do rúmen
•Micoplasmas - bactérias de pequena dimensão rodeadas
por uma única membrana com três camadas.
•105-107 unidades viáveis por grama de conteúdo
ruminal.
•Grandes quantidades de vírus bacteriófagos, que lisam
fundamentalmente bactérias.
•cauda contráctil e uma cabeça cubóide, com
comprimento entre 0,07 e 0,8 m e diâmetro da
cabeça entre 0,03 e 0,15 m.
•cerca de 0,5 % de bactérias ruminais poderão estar
infectadas por estes vírus.