UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA - UNESP CÂMPUS DE JABOTICABAL FARINHA DE ERVILHA SOBRE O PROCESSO DE EXTRUSÃO, QUALIDADE DOS KIBBLES, DIGESTIBILIDADE, PRODUTOS DE FERMENTAÇÃO NAS FEZES E RESPOSTAS DE GLICOSE E INSULINA DE CÃES. Juliana Lopes Frias Médica Veterinária 2023 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA - UNESP CÂMPUS DE JABOTICABAL FARINHA DE ERVILHA SOBRE O PROCESSO DE EXTRUSÃO, QUALIDADE DOS KIBBLES, DIGESTIBILIDADE, PRODUTOS DE FERMENTAÇÃO NAS FEZES E RESPOSTAS DE GLICOSE E INSULINA DE CÃES. Discente: Juliana Lopes Frias Orientador: Prof. Dr. Aulus Cavalieri Carciofi Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - Unesp, Câmpus de Jaboticabal, como parte das exigências para obtenção do título de Mestre em Ciência Animal 2023 IMPACTO A farinha de ervilha é fonte de proteína alternativa (ODS 2, 12, 13, 15), ajuda a reduzir o desperdício de alimentos e a promover a sustentabilidade (ODS 6, 13, 15). Nutrição adequada (ODS 3). A extrusão utiliza pouco recurso hídrico ajuda a reduzir a pressão sobre os recursos naturais e promover a sustentabilidade agrícola (ODS 2, 6, 12, 13, 15). IMPACT Pea flour is an alternative protein source (SDG 2, 12, 13, 15), helps reduce food waste and promote sustainability (SDG 6, 13, 15). Proper nutrition (SDG 3). The extrusion process uses little water resources and can help reduce pressure on natural resources and promote agricultural sustainability (SDG 2, 6, 12, 13, 15). DADOS CURRICULARES DO AUTOR Juliana Lopes Frias, São Paulo, 25 de dezembro de 1987, mestranda do Programa de Pós-graduação Stricto Sensu em Ciência Animal da Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" - UNESP, Brasil na Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - FCAV, Câmpus de Jaboticabal, pelo Laboratório de Pesquisa em Nutrição e Doenças Nutricionais de Cães e Gatos "Prof. Dr. Flávio Prada" - DVVC. Mestre em Produção Animal pela Universidade Brasil (2020). Graduada em Medicina Veterinária pela Universidade Anhembi Morumbi (2018). Graduada em Nutrição pela Universidade Bandeirante de São Paulo (2008). Especialização em Terapia Nutricional e Nutrição pelo GANEP Nutrição Humana (2010). Especialização em Bases Nutricionais da Atividade Física - Nutrição Esportiva pela Universidade Gama Filho (2011). Especialização em Vigilância Sanitária de Alimentos e Gestão de Pessoas pela Faculdade Método de São Paulo - FAMESP (2016). Tem experiência na área de Nutrição Clínica, com ênfase em Terapia Nutricional Enteral e Parenteral. Coordenação e Docência do Curso Técnico e Superior em Nutrição. Tem experiência na área da Produção Animal (manejo sanitário, saúde e nutrição animal, inspeção e controle de qualidade). “Todos os incômodos do mundo servem para nos transformar se reunirmos a criatividade com a alegria na busca da solução. E lógico, o amor. Mas qual amor? O maior do mundo. Aquele que se apaixona perdidamente por aperfeiçoar o imperfeito.” (JOSÉ LUIZ TEJON, 2021) DEDICATÓRIA Aos meus pais Cristiane e Alcides, aos meus irmãos Caroline e Rodrigo, as minhas avós Cleide e Maria e aos meus quatro patas mais amados Boris e Pandora (in memoriam) vocês foram minha inspiração, obrigada por me acompanharem desde o primeiro momento em que escolhi trilhar a Medicina Veterinária. AGRADECIMENTOS Agradecer em primeiro lugar a Deus por Ele ser sempre tão presente em minha vida. Aos meus pais Cristiane e Alcides, aos meus irmãos Caroline e Rodrigo e as minhas avós Cleide e Maria, pela compreensão ao serem privados em muitos momentos da minha companhia, pelo apoio, me estimulando nos momentos mais difíceis. Obrigada por desejarem sempre o melhor para mim, pelo esforço que fizeram para que eu pudesse superar cada obstáculo e chegar aqui e, principalmente, pelo amor incondicional. Ao Laboratório de Pesquisa em Nutrição e Doenças Nutricionais de Cães e Gatos “Prof. Dr. Flávio Prada” do Departamento de Clínica e Cirurgia Veterinária (DCCV) da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV), pertencente à Universidade Estadual Paulista (UNESP), câmpus de Jaboticabal, sob a orientação do Professor Aulus Cavalieri Carciofi, obrigada professor por toda orientação para que pudéssemos concluir o presente trabalho. Aos animais (cães, gatos e jabutis) seres vivos que moram no laboratório, que me permitiram a realização deste trabalho. A eles tenho um profundo e emocionante carinho a cada memória que levarei comigo. Aos meus “anjos”, a vocês a minha eterna gratidão. A todos que cruzaram o meu caminho e que contribuíram em algum grau para que este trabalho pudesse ser realizado. Aos meus professores das graduações, que foram grandes bússolas em minha vida. Aos meus amigos, com os quais tenho prazer de viver grandes histórias. Por fim, a todas as pessoas e animais que deixam sua marca positiva por onde passam e que acreditam em um mundo melhor para nós. A DILIMIX INDUSTRIAL LTDA pela doação da farinnha de ervilha e pelo suporte financeiro para a execução do estudo. As empresas BRF Pet Food, BRF Ingredients e ADMIAX Pet pelo suporte financeiro ao Laboratório de Pesquisa em Nutrição e Doenças Nutricionais de Cães e Gatos “Prof. Dr. Flávio Prada”. A Manzoni Industrial pela doação da extrusora utilizada no experimento. À Capes. O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 3300410-2. Agradeço a você que está lendo este trabalho agora, pela sua atenção! i SUMÁRIO Página RESUMO ............................................................................................................................................... iv Abstract.................................................................................................................................................. v Lista de tabelas ..................................................................................................................................... vi Lista de quadros ................................................................................................................................... vi Lista de figuras ...................................................................................................................................... vi 1. Introdução ...................................................................................................................................... 1 2. Revisão de Literatura ................................................................................................................... 3 2.1. Farinha de ervilha ..................................................................................................................... 3 2.2. Carboidratos .............................................................................................................................. 5 2.2.1. Amido no processo de extrusão ......................................................................................... 6 2.3. Processo de extrusão .............................................................................................................. 7 2.4. Digestão e metabolismo de carboidratos em cães ............................................................. 8 3. Objetivo geral .............................................................................................................................. 10 4. Referências Bibliográficas ......................................................................................................... 11 CAPÍTULO 2 – Farinha de ervilha descascada sobre o processo de extrusão e formatação dos kibbles, digestibilidade, produtos de fermentação nas fezes e respostas de glicose e insulina de cães. ................................................................................................................................. 22 Resumo ............................................................................................................................................... 22 1. Introdução .................................................................................................................................... 23 2. Material e Métodos ..................................................................................................................... 24 2.1. Dietas experimentais e estudo de extrusão ....................................................................... 24 2.1.1. Processo de extrusão das dietas experimentais ........................................................... 26 2.1.2. Avaliação da formação e macroestrutura dos kibbles e cozimento do amido .......... 32 2.2. Digestibilidade aparente dos nutrientes e da energia, produtos de fermentação microbiana nas fezes, curva de glicose e insulina e teste de saciedade .................................. 33 2.2.1. Determinação dos Coeficientes de Digestibilidade Aparente (CDA) dos nutrientes e da energia ............................................................................................................................................ 34 2.2.2. Determinação do pH, produtos de fermentação microbiana e escore fecal ............. 36 2.2.3. Avaliação da resposta de saciedade aos alimentos ..................................................... 37 2.2.4. Determinação das respostas pós-prandiais de glicose e insulina dos cães ............. 37 2.3. Análise estatística ................................................................................................................... 39 3. Resultados ................................................................................................................................... 40 4. Discussão .................................................................................................................................... 53 ii 5. Conclusão .................................................................................................................................... 57 6. Referências Bibliográficas ......................................................................................................... 58 iii Certificado da Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA) iv FARINHA DE ERVILHA SOBRE O PROCESSO DE EXTRUSÃO, QUALIDADE DOS KIBBLES, DIGESTIBILIDADE, PRODUTOS DE FERMENTAÇÃO NAS FEZES E RESPOSTAS DE GLICOSE E INSULINA DE CÃES. RESUMO A busca por ingredientes inovadores e com apelo para saúde tem norteado o desenvolvimento atual de formulações para cães, visando ganhar espaço nas decisões de compra dos consumidores. A presente dissertação está estruturada em dois capítulos. O Capítulo 1 teve como objetivo apresentar uma visão geral sobre carboidratos e ervilha. O Capítulo 2 teve como objetivos avaliar a inclusão de farinha de ervilha descascada (FE) sobre o processo de extrusão, formação dos kibbles, coeficientes de digestibilidade aparente dos nutrientes, produtos de fermentação nas fezes, saciedade dos alimentos e respostas pós-prandiais glicose e insulina em cães. Foram utilizados 24 cães distribuídos em três tratamentos: controle – dieta a base de quirera de arroz (QA); FE50 – substituição de 50% de QA por FE; e FE100 – substituição de 100% de QA por FE. O estudo seguiu delineamento em blocos casualizados, com 2 blocos de 12 animais, 3 dietas experimentais, sendo 4 cães por dieta em cada bloco, totalizando 8 repetições por dieta. Os dados de extrusão, digestibilidade, características das fezes e saciedade foram submetidos a análise de variância e as médias comparadas por contraste polinomial em função da inclusão de FE. As respostas pós-prandiais foram avaliadas por análise de variância de medidas repetidas no tempo. Valores de P<0,05 foram considerados significativos. A inclusão de FE reduziu a transferência de energia mecânica e a expansão dos kibbles, com aumento da densidade aparente e da gelatinização do amido (P<0,05). Houve redução linear da digestibilidade aparente da matéria seca, gordura e energia das rações (P<0,05), sem alterar a digestibilidade da proteína bruta (P>0,05). A produção e o teor de umidade das fezes aumentaram, com redução linear do seu pH (P<0,05), sem alterar o escore fecal (P<0,05). As concentrações de acetato, propionato e lactato aumentaram de modo linear nas fezes (P<0,05), com redução linear da amônia, isobutirato e butirato (P<0,05). Ao teste de saciedade o consumo da dieta experimental não variou, mas houve aumento linear do consumo da dieta desafio com o aumento da FE nas dietas (P<0,05). Cães que consumiram a dieta FE100 apresentaram menor área abaixo da curva de glicose inicial (60 aos 180 minutos) e total (0 aos 720 min) que os alimentados com a ração controle (P<0,05), sem alterações na secreção de insulina (P>0,05). O menor teor de amido e maior de fibra da FE justifica as alterações em extrusão e formação dos kibbles, digestibilidade dos nutrientes e respostas de glicose. A fibra da FE demonstrou ser fermentável, aumentando os ácidos graxos de cadeia curta e reduzindo a amônia das fezes. Em conclusão, a farinha de ervilha descascada demonstrou ser ingrediente adequado a dietas com digestibilidade controlada da energia e para cães que se beneficiariam de maiores teores de fibra fermentável e fonte de carboidrato com menor resposta glicêmica pós-prandial. Palavras chaves: glicose, insulina, carboidrato, ácidos graxos de cadeia curta v PEA FLOUR ON EXTRUSON PARAMETERS, KIBBLE FORMATION, DIGESTIBILITY, FERMENTATION PRODUCTS ON FECES AND GLUCOSE AND INSULIN MEAL RESPONSES OF DOGS. Abstract The search for innovative ingredients that benefit to the pet health has guided the current development of diet formulations for dogs, aiming to gain space in consumers' purchasing decisions. This dissertation is structured in two chapters. The Chapter 1 was intended to provide an overview of carbohydrates and peas. The Chapter 2, the objective was to evaluate the inclusion of pea flour (PF) on the extrusion process, kibble formation, apparent digestibility coefficients of nutrients, fermentation products in the feces, food satiety and postprandial glucose and insulin responses in dogs. A total of 24 dogs were distributed and fed with three diets (treatments): control diet based on broken rice (QA), replacement of 50% of QA by PF (PF50), and replacing 100% of QA with PF (PF100). A tottaly randomized block design was used (2 blocks of 12 animals, 3 treatments, 4 dogs/treatment/block), with 8 repetitions per diet. Extrusion, digestibility efficiency, fecal characteristics, and satiety data were submitted to analysis of variance and means were compared by polynomial contrast as a function of PF inclusion. Postprandial responses were assessed by analysis of variance for repeated measures over time. P values <0.05 were considered significant. The inclusion of FE reduced the transfer of mechanical energy and the expansion of the kibbles, with an increase in the apparent density and gelatinization of the starch (P<0.05). There was a linear reduction in the apparent digestibility of dry matter, fat and energy in the diets (P<0.05), without altering the digestibility of crude protein (P>0.05). Fecal production and moisture content increased, with a linear reduction in pH (P<0.05), without changing the fecal score (P<0.05). Acetate, propionate, and lactate concentrations increased linearly in feces (P<0.05), with a linear decrease in ammonia, isobutyrate, and butyrate (P<0.05). In the satiety test, the consumption of the experimental diet did not change, but there was a linear increase in the consumption of the challenge diet with the increase in FE in the diets (P<0.05). Dogs that consumed the FE100 diet had a smaller area under the curve of glucose (60 to 180 minutes) and total (0 to 720 minutes) than those fed the control diet (P<0.05), with no changes in insulin secretion (P>0.05). The lower starch and higher fiber content of FE explains the changes in extrusion and kibble formation, digestibility of the nutrients and glucose responses. The fiber of the FE demonstrated to be fermentable, increasing short-chain fatty acids and reducing ammonia in feces. In conclusion, peeled pea flour proved to be a suitable ingredient for diets with controlled energy digestibility and for dogs that would benefit from higher levels of fermentable fiber and a carbohydrate source with a lower postprandial glycemic response. Keywords: glucose, insulin, carbohydrate, short-chain fatty acids vi Lista de tabelas Tabela 1. Composição de ingredientes e composição química analisada das dietas experimentais com teores crescentes de farinha de ervilha descascada 25 Tabela 2. Composição química analisada das amostras de quirera de arroz e farinha de ervilha descascada utilizadas no estudo 26 Tabela 3. Parâmetros de extrusão e macroestrutura dos kibbles das dietas experimentais com teores crescentes de farinha de ervilha descascada 41 Tabela 4. Ingestão (g/cão/dia) e Coeficientes de Digestibilidade Aparente (CDA) dos nutrientes e da energia de dietas experimentais com teores crescentes de farinha de ervilha descascada 43 Tabela 5. Características das fezes e concentração de produtos de fermentação microbiana nas fezes de cães alimentados com dietas experimentais com teores crescentes de farinha de ervilha descascada 44 Tabela 6. Consumo das dietas experimentais e dieta comercial desafio durante avaliação da saciedade de cães alimentados com dietas experimentais com teores crescentes de farinha de ervilha descascada. Valores médios de 3 dias de teste com cada cão 45 Tabela 7. Ingestão de nutrientes no dia da avaliação das respostas pós-prandiais de insulina e glicose de cães alimentados com dietas experimentais à base de quirera de arroz ou farinha de ervilha descascada 46 Tabela 8. Parâmetros glicêmicos e insulinêmicos médios de cães alimentados com dietas experimentais à base de quirera de arroz ou farinha de ervilha descascada 47 Tabela 9. Áreas abaixo da curva (AAC) de glicemia e insulinemia (pmol/L/h) sanguínea de cães alimentados com dietas experimentais à base de quirera de arroz ou farinha de ervilha descascada . 48 Tabela 10. Áreas abaixo da curva (AAC) do incremento de glicose e insulina (pmol/L/h) sanguínea de cães alimentados com dietas experimentais à base de quirera de arroz ou farinha de ervilha descascada 49 Lista de quadros Quadro 1. Etapas experimental ao longo de cada bloco de estudo 34 Lista de figuras Figura 1. Matérias primas sendo moídas e misturadas em moinhos de martelos de alta rotação 27 Figura 2. Etapas do processo de extrusão 28 Figura 3. Extrusora empregada na produção das dietas experimentais 28 Figura 4. Densidade aparente do produto na saída da extrusora e do secador 29 Figura 5. Secador horizontal 30 Figura 6. Amostras coletadas das saídas do condicionador, extrusor e secador 30 Figura 7. Sacos dos alimentos experimentais após extrusão e engorduramento 31 Figura 8. Aferição do comprimento e diâmetro do kibble para avaliação da macroestrutura 32 Figura 9. Concentrações plamática pós-prandiais de insulina de cães alimentados com dietas experimentais com quirera de arroz ou farinha de ervilha descascada 50 Figura 10. Concentrações plamática pós-prandiais do incremento de insulina de cães alimentados com dietas experimentais com quirera de arroz ou farinha de ervilha descascada 51 Figura 11. Concentrações plamática pós-prandiais de glicose de cães alimentados com dietas experimentais com quirera de arroz ou farinha de ervilha descascada 52 Figura 12. Concentrações plamática pós-prandiais do incremento de glicose de cães alimentados com dietas experimentais com quirera de arroz ou farinha de ervilha descascada 53 1 CAPÍTULO 1 – Considerações Gerais 1. Introdução A indústria de alimentos para cães e gatos vem ganhando cada dia mais importância na economia brasileira. O setor de produtos, serviços e comércio para animais de estimação, segundo o Instituto Pet Brasil (IPB), é o sexto no ranking em termos de faturamento, com alta de 42,5% durante a pandemia, que era de R$ 35,3 bilhões em 2019 e foi para R$ 51,7 bilhões em 2021 (Cardoso, 2022). O mercado global de alimentos para animais de estimação deve crescer de US$ 97,47 bilhões em 2021 para US$ 136,82 bilhões até 2028 (Geraldes, 2021). A busca por exclusividade, combinada com tendências motivadas pela humanização, têm provocado o aumento na procura por alimentos diferenciados. A dieta “grain-free”, ou livre de grãos, que no passado foi dita como tendência, hoje é uma realidade. Ela é fundamentada na crença equivocada de que a ingestão de cereais pelos cães é prejudicial e explorada pela indústria como apelo de produtos sem o emprego de grãos (milho, arroz, trigo e sorgo), substituídos por leguminosas (ervilha e lentilha) e tubérculos (batata e mandioca) como fonte de amido (Franco, 2022). Estas diferentes fontes de carboidratos, no entanto, variam bastante em relação a seu teor de carboidratos digeríveis, como amidos, açúcares e carboidratos não digeríveis, incluindo a fibra não fermentável e fibra fermentável (FEDIAF, 2019). Isto tornam necessários estudos que caracterizem adequadamente estes diferentes ingredientes, de modo a fundamentar seu emprego com base em dados de digestibilidade, fermentabilidade pela microbiota intestinal e resposta de glicose e insulina, quando incorporados em alimentos completos e balanceados para cães (Carciofi et al., 2008). Especialmente as fontes mais novas de carboidratos, utilizadas pela indústria, ainda não foram estudadas adequadamente. Os ingredientes mais estudados e melhor caracterizados são arroz e milho (Bazolli et al., 2015; Ribeiro et al., 2019; Teshima et al., 2021), porém estes promovem maiores respostas glicêmicas e insulinêmicas nos cães (Carciofi, 2008a), limitando a utilização dessas dietas para animais com resistência insulínica, alteração encontrada frequentemente em animais 2 obesos e idosos (Ribeiro et al., 2019), e mesmo para animais diabéticos (Teixeira et al., 2018; Teshima et al., 2021). A ervilha (Pisum sativum L.) é leguminosa tradicionalmente cultivada para obtenção de sementes para o consumo humano e como forragem para alimentação animal (Dahl, et al., 2012). A ervilha apresenta baixo teor de lipídeos (1 a 3%), sendo fonte de carboidratos digestíveis (40 a 60%) e fibras dietéticas (10 a 20%) (Dahl, et al., 2012; Siddiq e Pascall, 2011; Tulbeck et al., 2017; Shanthakumar et al., 2022). O carboidrato mais abundante na ervilha é o amido (22 a 48%) (Hoover e Sosulski, 1991; Wu e Nichols, 2005). O amido da ervilha apresenta menor custo quando comparado às outras fontes, como batata, além de apresentar maior conteúdo de amilose e amido resistente (Ratnayakea et al., 2002; Wang e Copeland, 2015). Uma meta-análises com trabalhos realizados em seres humanos mostrou reduções significativas nas concentrações sanguíneas de glicose e insulina pós-prandial com a ingestão de alimentos com alto teor de amilose (Cai et al., 2021). É possível que estes mesmos aspectos possam estar presentes se a ervilha for empregada na alimentação de cães. Um dos maiores desafios da indústria de alimentos para animais de estimação têm sido a compreensão dos efeitos dos ingredientes e nutrientes sobre a ocorrência de doenças crônicas, imunidade, qualidade e expectativa de vida. Explorar os efeitos do consumo de diferentes fontes de carboidratos é área aberta, com relevância científica e prática para a indústria (Carciofi e Jeremias, 2010). Neste contexto, são hipóteses deste estudo que a inclusão de farinha de ervilha descascada resultará na produção de alimento bem formatado pela extrusão, mas com menor expansão e maior dureza, menor digestibilidade aparente da energia e nutrientes, que induza aumento na concentração de ácidos graxos de cadeia curta nas fezes, desencadeando ainda menor resposta glicêmica e insulinêmica pós-prandial e maior sensação de saciedade nos cães em comparação ao consumo de formulação à base de quirera de arroz. 3 2. Revisão de Literatura 2.1. Farinha de ervilha A ervilha (Pisum sativum L.) é uma leguminosa tradicionalmente cultivada para o consumo humano e como forragem para alimentação animal. É uma das sementes de leguminosas preferidas para solos de baixa fertilidade e áreas áridas devido à sua excelente tolerância a condições de seca ou inundação (Wang e Copeland, 2015; Aldrich, 2010). Segundo a Organização para a Alimentação e Agricultura (FAO), em 2018 a produção de ervilha foi estimada em 15 milhões de toneladas, sendo essa produção liderada pelo Canadá, Rússia, China, Índia e Ucrânia. No Brasil a produção foi estimada em 4,3 mil toneladas, liderada pelos estados de Minas Gerais, Rio Grande do Sul, Goiás e Distrito Federal (SENAR, 2020). Para alimentação de cães e gatos, recentemente têm-se optado pelo beneficiamento do grão de ervilha. O beneficiamento industrial da ervilha gera ingredientes diferentes, como a casca moída de ervilha e a farinha do grão da ervilha descascado. A casca moída de ervilha é ingrediente rico em fibras com 830 g/kg de fibra insolúvel e 26 g/kg de fibra solúvel, com reduzida capacidade de fermentação e produção de ácidos graxos de cadeia curta (Calabrò et al., 2013). O mercado de alimentação para animais de estimação já absorve estes ingredientes em formulações cujo objetivo é redução da digestibilidade dos nutrientes, adequada formação de fezes, controle glicêmico e promoção de saciedade (Teixeira et al., 2018). No entanto, não foram localizados estudos sobre a farinha do grão de ervilha descascada que tenham caracterizado seu efeito na extrusão, digestibilidade dos nutrientes, respostas pós-prandiais ou fermentação no cólon de cães. A casca moída de ervilha é constituída por aproximadamente, 7,0% de proteína bruta, 5,48% de extrativo não nitrogenado, 84,05% de fibra dietética total, 75,73% de fibra insolúvel, 8,32% de fibra solúvel e 1,5% de extrato etéreo (Dilumix, 2020). Já a farinha do grão de ervilha descascada apresenta aproximadamente, 130 g/kg umidade 4 (máx.), 200 g/kg proteína bruta (mín.), 10 g/kg fibra bruta (máx.), 15 g/kg extrato etéreo (mín.) e 40 g/kg matéria mineral (máx.) (Dilumix, 2020). Amidos de leguminosas são menos digeríveis do que amidos de cereais (Chung et al., 2009; Liu et al., 2006; Tovar et al., 1991). Isto pode ser observado pela hidrólise enzimática de amidos no milho, trigo e ervilha durante 24 horas de incubação, que foi de 100%, 95% e 67%, respectivamente (Hoover et al., 2010). Estudo semelhante apontou que as porcentagens de hidrólise de amidos de milho e arroz durante um período de digestão de 3 horas foram de 74,4% e 75,5% respectivamente (Socorro et al., 1989; Hoover et al., 2010). A digestibilidade reduzida dos amidos de leguminosas tem sido atribuída à ausência de poros na superfície dos grânulos (Hoover e Sosulski, 1985), à maior quantidade de amilose (Chung et al., 2008) e às fortes interações entre as cadeias de amilose (Hoover e Sosulski, 1985). A ervilha, como uma leguminosa, em comparação com o arroz, que é um cereal, apresenta menor teor de amido (36,9 a 49% versus 57,4 a 81%, respectivamente), maiores teores de fibra alimentar (20% e 0,58%, respectivamente) e maior proporção de amilose (20 a 65% versus 15 a 20%, respectivamente) (Walker et al., 1994; Wu e Nichols, 2005; Dahl et al., 2012; Benmoussa et al., 2007). Em função desta composição química, a ervilha tem sido amplamente estudada quanto aos seus efeitos favoráveis no controle glicêmico e resistência insulínica para seres humanos (Sajilata et al., 2006; Hoover et al., 2010; Marinangeli et al., 2011; Mollard et al., 2014) e em animais (Whitlock et al., 2012; Hashemi et al., 2015; Carciofi et al., 2008b; Adolphe et al., 2012; Adolphe et al., 2014). Publicação em cães apontou vantagem no seu emprego, para animais com diabetes mellitus. No estudo os autores verificaram que os cães alimentados com dieta com ervilha e cevada apresentaram menores valores de glicemia, com menor diferença entre a concentração máxima e mínima de glicose quando comparada a dieta com milho (Teixeira et al., 2018). A maioria dos efeitos benéficos atribuídos à ervilha são explicados por seu maior teor de fibra alimentar, parcialmente fermentável com consequente produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) e modulação da microbiota intestinal (Dahl, et al., 2012; Cai et al., 2021). 5 2.2. Carboidratos Os carboidratos são a principal fonte de energia para muitas funções no organismo. Representam cerca de 40 a 60% da matéria seca em dietas comerciais extrusadas convencionais para cães, fornecendo de 30 a 60% da energia metabolizável (EM) destes produtos (Kronfeld, 1975; Carciofi et al., 2008a). O NRC (2006) propõe classificação funcional para os carboidratos, em 4 grupos: absorvíveis (monossacarídeos), digeríveis (dissacarídeos, alguns oligossacarídeos e polissacarídeos não estruturais como o amido), fermentáveis (lactose, alguns oligossacarídeos, fibras mais solúveis e amido resistente) e não fermentáveis (fibras insolúveis ricas em celulose, hemicelulose e lignina). O amido é um polissacarídeo não estrutural, constituído por dois polímeros, amilose e amilopectina, armazenado em forma de grânulos nos cereais, leguminosas e tubérculos. A amilose é constituída por cadeias simples de glicose com ligações glicosídica α-1,4, enquanto a amilopectina, parte mais rapidamente digestível, compõe-se por cadeias longas e ramificadas de α-glicose unidas pela ligação α-1,4 e α-1,6 glicosídica (Meyer et al, 1990; Cheeke, 1999). Os grânulos de amido são formados por um hilo central envolto por anéis de crescimento, organizados em regiões cristalinas constituídas pelas duplas hélices das cadeias paralelas tipo A e B da amilopectina e amorfas com pontos de ramificação das cadeias laterais da amilopectina e, possivelmente, alguma amilose (Eliasson e Gudmundsson, 2006; Oates, 1997; Bertoft, 2004). Os grãos de leguminosas, algumas raízes e frutas contêm amidos designados como tipo C, caracterizados por espectros que incluem padrões do tipo A e B, sendo mais estáveis em comparação a estruturas cristalinas presentes em grãos de cereais (Tipo A). Isto confere as leguminosas excelentes fontes de amido resistente (Wang et al., 2006a; Wang et al., 2006b; Wang et al., 2011; Topping e Clifton 2001). O tamanho do grânulo de amido de ervilha varia de 2 a 40 µm (Ratnayake et al., 2002). Quanto a seu aproveitamento digestivo, o amido é classificado em amido rapidamente digerido (ARD), amido lentamente digerido (ALD) e amido resistente (AR) (Englyst al., 1992). Diversos fatores podem promover a formação de amido resistente após cocção, dentre eles o cozimento inadequado associado com o resfriamento, 6 temperatura, tempo de armazenamento, pH, presença de outros componentes (lipídios, eletrólitos e açúcares) e condições de processamento (Sarko e Wu, 1978; Parker e Ring, 2001; Tharanathan, 2002). A farinha de ervilha contém cerca de 9,2 a 10,7% de amido de digestão rápida (digerido em 20 minutos), 23,3 a 10,1% de amido de digestão lenta (digerido entre 20 e 180 minutos) e 10,1 a 14,7% de amido resistente (não digerido após 180 minutos) (Chung et al., 2009). 2.2.1. Amido no processo de extrusão O processo de extrusão é utilizado para produzir alimentos cozidos. Essa tecnologia permite melhorar a qualidade nutricional das matérias-primas (Pacheco et al., 2018). O crescimento da indústria de alimentos para animais de estimação resultou na necessidade de estudos que caracterizassem melhor os ingredientes e seus efeitos nos processos de produção, bem como os efeitos no metabolismo dos animais (Venturini et al., 2018). A extrusão tem como característica melhorar a qualidade do alimento, por meio de uma boa mistura, cozimento e formatação adequados, que melhora a biodisponibilidade dos nutrientes, aumenta a possibilidade de uso de matérias primas e a vida de prateleira da ração. Na extrusão, associa-se energia mecânica e térmica que promovem modificações na estrutura do amido deixando-o disponível para ação das enzimas digestíveis, eliminando microrganismos patogênicos e inclusive alguns fatores antinutricionais que possam estar presentes nos ingredientes (Hendriks et al., 2002; Dona et al., 2010). O amido, principal constituinte dos grãos de cereais, é importante para uma adequada extrusão, ajudando a gerar viscosidade, transferência de energia mecânica do parafuso para a massa, adequada taxa de expansão do kibble, formação de estrutura celular e crocância do alimento (Hand et al., 2000). Além de sua influência sobre o processamento por extrusão (Sitohy et al., 2000), dependendo da origem botânica, estrutura granular, tamanho da partícula, relação amilose:amilopectina, teores de fibra, dentre outros, as características dos diferentes ingredientes pode variar (Tester et al., 2004), impactando a digestibilidade e resposta pós-prandial de 7 glicose e insulina de cães (Murray et al., 1999; Carciofi et al., 2008b; Bazolli et al., 2015; Nguyen et al., 1998; Musco et al., 2017; Monti et al., 2016a). 2.3. Processo de extrusão Para produzir alimentos para animais de estimação, estes devem ser completos e com formulação nutricional equilibrada, de acordo com as necessidades da espécie e fase de vida a que se destina (Camire, 2001; FEDIAF, 2019). Dentre os aspectos mais importantes sobre o processamento industrial de alimentos para animais de estimação incluem a segurança dos alimentos para garantir eliminação adequada de bactérias patogênicas, gelatinização adequada do amido para garantir boa digestibilidade dos nutrientes (Bazolli et al., 2015), desnaturação de proteínas, inativação de fatores antinutricionais termolábeis (Alonso et al., 2000) e boa formação do kibble com formatos e texturas adequadas, que afetam positivamente a ingestão, palatabilidade, saúde animal, decisão de compra por parte dos proprietários e desempenho comercial dos produtos (Koppel et al., 2014, Koppel et al., 2015; Pacheco et al., 2018). Em comparação com alimentos para seres humanos, poucas publicações estão disponíveis descrevendo as melhores condições de extrusão para produzir alimentos para animais de estimação (Monti et al., 2016), apesar deste ser um segmento de bilhões de dólares em todo o mundo. No processamento, os ingredientes são previamente moídos e misturados, depois passam por 5 etapas consecutivas: condicionamento, extrusão propriamente dita, corte, secagem e recobrimento. No pré-condicionador inicia-se o cozimento do amido, formando uma massa homogênea com a adição da energia térmica, mediante injeção de vapor direto e água. Nesta etapa, ocorre a hidratação interna dos grânulos de amido e sanitização, também favorecendo a estabilidade e produtividade da extrusora (Strahm, 2000; Pacheco et al., 2018). Em seguida, a massa é transportada para o canhão da extrusora, onde irá receber energia mecânica e/ou térmica, induzindo profunda transformação do amido dos ingredientes. Na extrusora, a energia mecânica provém de um sistema composto por uma rosca sem fim, que gira a uma velocidade variável promovendo o cisalhamento da massa contra seu revestimento 8 enquanto a comprime contra a matriz, na extremidade do cilindro, criando pressão, fricção e temperatura (Camire, 2001; Gibson e AlaviI, 2013; Baller et al., 2021). Durante a extrusão, o amido passa por sucessivas transformações físicas, transitando da fase vítrea para a fase líquida no final do tubo extrusor, em função do derretimento de seus grânulos. Este processo resulta na formação de massa viscoelástica que absorve a energia mecânica disponibilizada pelo movimento de rotação da rosca extrusora, formando uma matriz contínua que reúne as demais partes do alimento, como proteínas, lipídeos, fibras e minerais, em um kibble homogêneo e com estrutura (Camire, 2003; Camire, 2001). Estas alterações no amido resultam em seu cozimento, denominado de gelatinização, dependente da temperatura, umidade, pressão, tempo de residência e transferência de energia térmica e mecânica (Zeng et al., 1997; Ratnayake et al., 2009; Pacheco et al., 2018). Ao sair do tubo extrusor, o diferencial de pressão e temperatura induz vaporização da água que deforma o amido gelatinizado criando como resultado estrutura celular nos kibbles, responsável por sua expansão e formação de crocância, essenciais à aparência e palatabilidade das rações (Baller et al., 2018). A digestibilidade do amido é variável e afetada por diversos fatores, como tipo de matéria prima, tamanho das partículas, forma cristalina de seus grânulos, relação amilose:amilopectina (Musco et al., 2017). Estes parâmetros todos se associam ao processamento, que irá por sua vez determinar o grau de gelatinização. Em conjunto, todos estes fatores interferem na digestibilidade e nas respostas glicêmicas e insulinêmicas pós-prandiais dos cães (Nguyen, 1998; Carciofi et al., 2008b; Musco et al., 2017; Monti et al., 2016). Desta forma, é bastante relevante se conhecer em cada fonte de carboidrato em particular a influência das condições de processamento sobre a gelatinização do amido e formação dos kibbles, de modo a se estabelecer com conhecimento as melhores condições de processamento. 2.4. Digestão e metabolismo de carboidratos em cães Algumas pessoas acreditam que os cães, por serem animais carnívoros, não digerem amido, mas estudos mostram que eles têm uma eficiente digestão. A digestibilidade aparente do amido no trato digestório total é normalmente maior que 95% nos cães (Walker et al., 1994; Murray et al., 1999; Axelsson et al., 2013), embora 9 alguns estudos tenham demonstrado que isso pode mudar com o tipo de amido presente no alimento (Belay et al., 1997; Murray et al., 1999; Twomey et al., 2002; Carciofi et al., 2008a). As diferenças na digestibilidade do amido entre as fontes de ingredientes são devido a fatores como origem botânica, tipo de amido, forma física do grânulo, interações amido-proteína, inibidores de digestão, teor de fibra do ingrediente, processamento e tamanho de partícula após o processamento (Rooney e Pflugfelder, 1986; Svihus et al., 2005). Além disso, o cozimento parece interferir na digestão do amido, pois o amido cru ou não cozido adequadamente pode ser resistente à hidrólise no intestino delgado, sendo fermentado no intestino grosso (Nugent, 2005). Para indivíduos saudáveis e diabéticos, o amido é considerado o nutriente mais importante responsável por controlar níveis de glicose no sangue. Além disso, estudos sugerem que o amido é, na verdade, o principal fator que influencia a secreção de insulina pós-prandial e a resposta glicêmica em cães e seres humanos (Ribeiro et al., 2019; Nguyen et al., 1994; Adolphe et al., 2014; Wolever e Bolognesi, 1996). Devido sua grande importância na homeostasia energética do organismo, a glicemia é modulada através de mecanismos hormonais e não hormonais, sendo a insulina o mecanismo hormonal mais estudado. A insulina, sintetizada pelas células beta das ilhotas de Langerhans do pâncreas endócrino, atua em sistema feedback negativo com a glicose sanguínea (Grecco e Stabenfeldt, 1999). Alterações no tempo de liberação e concentrações sanguíneas de insulina e glicose são importantes para o metabolismo animal (Larson et al., 2003; Lawler et al., 2007). Digestão e absorção mais rápidas e completa do amido leva a maiores respostas pós-prandiais de glicose e insulina (Wolever e Bolognesi, 1996; Carciofi, et al., 2008b). Outros fatores dietéticos que influenciam estas respostas são a composição do alimento, especialmente seus teores de fibra (Nuttall et al., 1984; Welch et al., 1987; Nishimune et al., 1991; Nguyen et al., 1998) e condições de processamento dos ingredientes (Ribeiro et al, 2019). Em função disso, diferentes fontes de amido podem gerar diferentes respostas pós-prandiais de glicose e insulina nos monogástricos, pois estas dependem do tempo para ocorrer a digestão e absorção no intestino delgado (De-Oliveira et al., 2008). 10 Cereais como milho e arroz geram respostas glicêmicas mais rápidas, pois tem pouca fibra e são rapidamente digeridos e absorvidos, o que pode não ser ideal para animais que apresentam obesidade, doenças endócrinas como diabetes ou idade mais avançada (Ribeiro et al., 2019; Teshima et al., 2021). Assim, para animais com alterações no metabolismo de carboidratos indica-se a utilização de dietas que minimizem e estendam a onda glicêmica e insulinêmica pós-prandial e que favoreçam o rápido restabelecimento fisiológico da glicose sanguínea (Ribeiro et al., 2019; Bouchard e Sunvold 1999; Miller, 1994). Alternativas de ingredientes para a apresentação convencional de carboidratos podem ser importantes nestas situações de menor tolerância à glicose ou sensibilidade reduzida à insulina (Carciofi et al. 2008b; Teixeira et al., 2018), sendo o grão de ervilha indicado como ingrediente potencialmente interessante em estudos com seres humanos (Cai et al., 2012) e mesmo cães (Carciofi et al., 2008b). 3. Objetivo geral Com base no exposto, o objetivo da presente dissertação de mestrado foi estabelecer revisão bibliográfica sobre ervilha, seu processamento, valor nutricional e conduzir um experimento para avaliar os efeitos da substituição de quirera de arroz por farinha de ervilha descascada sobre o processo de extrusão, coeficientes de digestibilidade aparente dos nutrientes e da energia, produtos de fermentação nas fezes, respostas pós-prandiais de glicose e insulina e saciedade em cães. 11 4. Referências Bibliográficas Adolphe JL, Drewb MD, Huang Q, Silver TI, Weber LP (2012) Postprandial impairment of flow-mediated dilation and elevated methylglyoxal after simple but not complex carbohydrate consumption in dogs. Nutrition Research. 32:278-284. https://doi.org/10.1016/j.nutres.2012.03.002. Adolphe JL, Drewb MD, Silver TI, Fouhse J, Childs H, Weber LP (2014). Effect of an extruded pea or rice diet on postprandial insulin and cardiovascular responses in dogs. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 99:767-776. https://doi.org/10.1111/jpn.12275. Aldrich G (2010). Peas in petfood. PetFood Industry. 3:82-83. Disponível em: Acesso em: 08 abr 2021. Alonso R, Grant G, Dewey P, Marzo F (2000). Nutritional Assessment in Vitro and in Vivo of Raw and Extruded Peas (Pisum sativum L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry. 48:2286-2290. https://doi.org/10.1021/jf000095o. Axelsson E, Ratnakumar A, Arendt ML, Maqbool K, Webster MT, Perloski M, Liberg O, Arnemo FM, Hedhammar A, Lindblad-Toh K (2023). The genomic signature of dog domestication reveals adaptation to a starch-rich diet. Nature. 495:360-364. https://doi.org/10.1038/nature11837. Baller MA, Pacheco PDG, Peres FM, Monti M, Carciofi A (2018). The effects of in- barrel moisture on extrusion parameters, kibble macrostructure, starch gelatinization, and palatability of a cat food. Animal Feed Science and Technology. 246:82-90. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2018.10.003. Baller MA, Pacheco PDG, Takahashi AV, Putarov TC, Vasconcellos RS, Carciofi AC (2021). Effects of thermal energy on extrusion characteristics, digestibility and palatability of a dry pet food for cats. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 105:76-90. https://doi.org/10.1111/jpn.13606. Bazolli RS, Vasconcellos RS, de-Oliveira LD, Sá FC, Pereira GT, Carciof AC (2015). Effect of the particle size of maize, rice, and sorghum in extruded diets for dogs on https://doi.org/10.1016/j.nutres.2012.03.002 https://doi.org/10.1111/jpn.12275 https://www.petfoodindustry.com/articles/19-peas-in-petfood?v=preview https://doi.org/10.1021/jf000095o https://doi.org/10.1038/nature11837 https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2018.10.003 https://doi.org/10.1111/jpn.13606 12 starch gelatinization, digestibility, and the fecal concentration of fermentation products. Journal of Animal Science 93:2956-2966. https://doi.org/10.2527/jas.2014-8409. Belay T, Shields Jr RO, Wiernusz CJ, Kigin PD, Brayman CA (1997). Evaluation of nutrient digestibility and stool quality of rice (Oryza sativa) based canine diets. Veterinary Clinical Nutrition. 4:122-129. Benmoussa M, Moldenhauer KAK, Hamaker BR (2007). Rice Amylopectin Fine Structure Variability Affects Starch Digestion Properties. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 55:1475-1479. https://doi.org/10.1021/jf062349x. Bertoft E (2004) Chapter 2 – Analysing starch structure. In.: Eliasson AC (Eds.) Carboh Starch in food: Structure, function and applications. New York: Woodhead Publishing, p. 391-469. Cai M, Dou B, Pugh JE, Lett AM, Frost GS (2015) The impact of starchy food structure on postprandial glycemic response and appetite: a systematic review with meta- analysis of randomized crossover trials. The American Journal of Clinical Nutrition. 114:472-487. https://doi.org/10.1093/ajcn/nqab098. Calabrò S, Carciofi AC, Musco N, Tudisco R, Gomes MOS, Cutrignelli MI (2013) Fermentation characteristics of several carbohydrate sources for dog diets using the in vitro gas production technique. Italian Journal of Animal Science. 12:21-27. https://doi.org/10.4081/ijas.2013.e4. Camire ME (2000). Chapter 7 – Chemical and Nutricional Changes in Food During Extrusion. In.: Riaz MN (Eds.) Extruders in food aplications. New York: Boca Raton, p. 127-130. Camire ME (2001). Chapter 6 – Extrusion and nutritional quality. In.: Guy R (Eds.) Extrusion Cooking: Technology and Applications. Cambridge, United Kingdom: Boca Raton, p. 108-129. Carciofi AC (2008a). Fontes de proteína e carboidratos para cães e gatos. Revista Brasileira de Zootecnia. 37:28-41 https://doi.org/10.1590/S1516- 35982008001300005. https://doi.org/10.2527/jas.2014-8409 https://doi.org/10.1021/jf062349x https://doi.org/10.1093/ajcn/nqab098 https://doi.org/10.4081/ijas.2013.e4 https://doi.org/10.1590/S1516-35982008001300005 https://doi.org/10.1590/S1516-35982008001300005 13 Carciofi AC, Takakura FS, de-Oliveira LD, Teshima E, Jeremias JT, Brunetto MA, Prada F (2008b). Effect of six carbohydrate sources on dog diet digestibility and post- prandial glucose and insulin response. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 92:326-336. https://doi.org/10.1111/j.1439-0396.2007.00794.x. Carciofi AC, Jeremias JT (2010). Progresso científico sobre nutrição de animais de companhia na primeira década do século XXI. Revista Brasileira de Zootecnia. 39:35-41. https://doi.org/10.1590/S1516-35982010001300005. Cardoso A (2022). Mercado pet brasileiro: como o amor pelos animais impulsiona os negócios. Instituto Pet Brasil. Disponível em: Acesso em: 18 jun. 2022. Cheeke PR (1999). Applied animal nutrition: feeds and feeding. New Jersey: Prentice-Hall p. 26-81. Chung HJ, Liu Q, Pauls KP, Fan MZ, Yada R (2008). In vitro starch digestibility, expected glycemic index and some physicochemical properties of starch and flour from common bean (Phaseolus vulgaris L.) varieties grown in Canada. Food Research International. 41:869-875. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2008.03.013. Chung H-J, Liu Q, Hoover R (2009). Impact of annealing and heat-moisture treatment on rapidly digestible, slowly digestible and resistant starch levels in native and gelatinized corn, pea and lentil starches. Carbohydrate Polymers. 75:436-447. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2008.08.006. Dilumix (2020). Casca de ervilha. Ficha técnica do produto. Brasil. Dilumix (2020). Farinha de ervilha. Ficha técnica do produto. Brasil. Dahl WJ, Foster LM, Tyler RT (2012). Review of the health benefits of peas (Pisum sativum L.). British Journal of Nutrition. 108:S3-S10 https://doi.org/10.1017/S0007114512000852. De-Oliveira LD, Carciofi AC, Oliveira MCC, Vasconcellos RS, Bazolli RS, Pereira GT, Prada F (2008). Effects of six carbohydrate sources on diet digestibility and postprandial glucose and insulin responses in cats. Journal of Animal Science. 86:2237-2246. https://doi.org/10.2527/jas.2007-0354. https://doi.org/10.1111/j.1439-0396.2007.00794.x https://doi.org/10.1590/S1516-35982010001300005 https://institutopetbrasil.com/fique-por-dentro/amor-pelos-animais-impulsiona-os-negocios/ https://institutopetbrasil.com/fique-por-dentro/amor-pelos-animais-impulsiona-os-negocios/ https://doi.org/10.1016/j.foodres.2008.03.013 https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2008.08.006 https://doi.org/10.1017/S0007114512000852 https://doi.org/10.2527/jas.2007-0354 14 Dona AC, Pages G, Gilbert RG, Kuchela PW (2010). Digestion of starch: In vivo and in vitro kinetic models used to characterise oligosaccharide or glucose release. Carbohydrate Polymers. 80:599-617. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.01.002. Eliasson AC, Gudmundsson M (2006). Chapter 10 – Starch: Physicochemical and Functional Aspects. In.: Eliasson AC (Eds.) Carbohydrates in Food. New York: Marcel Dekker, p. 391-469. https://doi.org/10.1201/9781315372822. Englyst HN, Kibgman SM, Cummings JH (1992). Classification and measurement of nutritionally important starch fractions. European Journal of Clinical Nutrition. 46:S33-50. FEDIAF – Federação Europeia da Indústria de Alimentos para Animais de Estimação (2009). Scientific Advisory Board Carbohydrate Expert Review. Disponível em: Acesso em: 12 jan 2021. Franco I (2022). How humanization plays out in developing pet food markets. Pet Food Industry. Disponível em: Acesso em: 10 out 2022. Geraldes D (2021). Mercado global de alimentos para animais de estimação e tendências. Editora Stillo. Disponível em: Acesso em: 12 jan 2022. Grecco DE, Stabenfeldt GH (1999). Glândulas endócrinas e suas funções. In: Cunningham JG. Tratado de Fisiologia Veterinária. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan S.A. p. 325-349. Gibson MW, Alavi S (2013). Pet food processing: understanding transformations in starch during extrusion and baking. Cereal Foods World. 58:232-236. https://doi.org/10.1094/CFW-58-5-0232. Hand MS, Thatcher CD, Remillard RL, Roudebush P, Lewis LD (2000). Chapter 8 – Commercial Pet Foods. In.: Eliasson AC (Eds.) Carbohydrates in Food. Topeca, Kansas: Mark Morris Institute, p. 157-190. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.01.002 https://doi.org/10.1201/9781315372822 https://europeanpetfood.org/wp-content/uploads/2022/03/FEDIAF_Carbohydrates-OnlineK.pdf https://europeanpetfood.org/wp-content/uploads/2022/03/FEDIAF_Carbohydrates-OnlineK.pdf https://www.petfoodindustry.com/articles/11638-how-humanization-plays-out-in-developing-pet-food-markets https://www.petfoodindustry.com/articles/11638-how-humanization-plays-out-in-developing-pet-food-markets https://www.editorastilo.com.br/pet-food/mercado-global-de-alimentos-para-animais-de-estimacao-e-tendencias/ https://www.editorastilo.com.br/pet-food/mercado-global-de-alimentos-para-animais-de-estimacao-e-tendencias/ 15 Hashemi Z, Yang K, Yang H, Jin A, Ozga J, Chan CB (2015). Cooking enhances beneficial effects of pea seed coat consumption on glucose tolerance, incretin, and pancreatic hormones in high-fat-diet-fed rats. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism. 40:323-333. https://doi.org/10.1139/apnm-2014-0380. Hendriks WH, Sritharan K, Hodgkinson SM (2002). Comparison of the endogenous ileal and faecal amino acid excretion in the dog (Canis familiaris) and the rat (Rattus rattus) determined under protein-free feeding and peptide alimentation. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 86:333-341. https://doi.org/10.1046/j.1439-0396.2002.00391.x. Hoover R, Sosulski F (1985). Studies on the Functional Characteristics and Digestibility of Starches from Phaseolus vulgaris Biotypes. Starch-Stärke. 37:181- 191. https://doi.org/10.1002/star.19850370602. Hoouver R, Sosulski FW (1991). Composition, structure, functionality, and chemical modification of legume starches: a review. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology. 69:79-92. https://doi.org/10.1139/y91-012. Hoover R, Hughes T, Chung HJ, Liu Q (2010). Composition, molecular structure, properties, and modification of pulse starches: A review. Food Research International. 43:399-413. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2009.09.001. Koppel K, Gibson M, Alavi S, Aldrich G (2014) The Effects of Cooking Process and Meat Inclusion on Pet Food Flavor and Texture Characteristics. Animals. 4:254-271. https://doi.org/10.3390/ani4020254. Koppel K, Monti M, Gibson M, Alavi S, Donfrancesco BD, Carciofi AC (2015) The Effects of Fiber Inclusion on Pet Food Sensory Characteristics and Palatability. Animals. 5:110-125. https://doi.org/10.3390/ani5010110. Kronfeld DS (1975) Nature and use of commercial dog foods. Journal of the American Veterinary Medical Association. 166:487-493. Larson BT, Lawler DF, Spitznagel Jr EL, Kealy RD (2003). Improved glucose tolerance with lifetime diet restriction favorably affects disease and survival in dogs. Journal of Nutrition. Journal of Nutrition. 133:2887-2892. https://doi.org/10.1093/jn/133.9.2887. https://doi.org/10.1139/apnm-2014-0380 https://doi.org/10.1046/j.1439-0396.2002.00391.x https://doi.org/10.1002/star.19850370602 https://doi.org/10.1139/y91-012 https://doi.org/10.1016/j.foodres.2009.09.001 https://doi.org/10.3390/ani4020254 https://doi.org/10.3390/ani5010110 https://doi.org/10.1093/jn/133.9.2887 16 Lawler DF, Ballam JM, Meadows R, Larson BT, Li Q, Stowe HD, Kealy RD (2007). Influence of lifetime food restriction on physiological variables in Labrador retriever dogs. Experimental Gerontology. 42:204-214. https://doi.org/10.1016/j.exger.2006.09.010. Liu Q, Donner E, Yin Y, Huang RL, Fan MZ (2006). The physicochemical properties and in vitro digestibility of selected cereals, tubers and legumes grown in China. Food Chemistry. 99:470-477. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.08.008. Marinangeli CPF, Krause D, Harding SV, Rideout TC, Zhu F, Jones PJH (2011). Whole and fractionated yellow pea flours modulate insulin, glucose, oxygen consumption, and the caecal microbiome in Golden Syrian hamsters. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism. 36:811-820. https://doi.org/10.1139/h11-101. Meyer JP, Allen NJ, Gellatly IR (1990). Affective and continuance commitment to the organization: Evaluation of measures and analysis of concurrent and time-lagged relations. Journal of Applied Psychology. 75:710-720. https://doi.org/10.1037/0021- 9010.75.6.710. Miller JC (1994). Importance of glycemic index in diabetes. The American Journal of Clinical Nutrition. 59:747S-752S. https://doi.org/10.1093/ajcn/59.3.747S. Mollard RC, Luhovyy BL, Smith C, Anderson GH, (2014). Acute effects of pea protein and hull fibre alone and combined on blood glucose, appetite, and food intake in healthy young men – a randomized crossover trial. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism. 39:1360-1365. https://doi.org/10.1139/apnm-2014-0170. Monti M, Palumbo GR, Pinto MV de P, Putarov TC, Loureiro BA, Gomes M de OS, Pereira GT, Carciofi AC (2016a). Starch and fibre intake and glucose postprandial response of dogs. Ciência Rural. 46:354-361. https://doi.org/10.1590/0103- 8478cr20150763. Monti M, Gibson M, Loureiro BA, Sá FC, Putarov TC, Villaverde C, Alavi S, Carciofi S (2016b). Influence of dietary on macrostructure and processing traits of extruded dog foods. Animal Feed Science and Technology. 220:83-102. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2016.07.009. https://doi.org/10.1016/j.exger.2006.09.010 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.08.008 https://doi.org/10.1139/h11-101 https://doi.org/10.1037/0021-9010.75.6.710 https://doi.org/10.1037/0021-9010.75.6.710 https://doi.org/10.1093/ajcn/59.3.747S https://doi.org/10.1139/apnm-2014-0170 https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20150763 https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20150763 https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2016.07.009 17 Murray SM, Jr. Fahey GC, Merchen NR, Sunvold GD, Reinhart GA, (1999). Evaluation of selected high-starch flours as ingredients in canine diets. Journal of Animal Science. 77:2180-2186. https://doi.org/10.2527/1999.7782180x. Musco N, Calabro S, Tudisco R, Muhammad G, Grossi M, Addi L, Moniello G, Lombardi P, Cutrignelli MI (2017). Diet effect on short- and long-term glycaemic response in adult healthy cats. Veterinaria Italiana. 53:141-145. https://doi.org/10.12834/VetIt.57.166.3. Nguyen P, Dumon H, Buttin P, Martin L, Gouro AS (1994). Composition of meal influences changes in postprandial incremental glucose and insulin in healthy dogs. Journal of Nutrition. 124:2707S-2711S. https://doi.org/10.1093/jn/124.suppl_12.2707S. Nguyen P, Dumon H, Biourge V, Pouteau E (1998). Glycemic and insulinemic responses after ingestion of commercial foods in healthy dogs: influence of food composition. Journal of Nutrition. 128:2654S–2658S. https://doi.org/10.1093/jn/128.12.2654S. Nishimune T, Yakushiji T, Sumimoto T, Taguchi S, Konishi Y, Nakahara S, Ichikawa T, Kunita N (1991). Glycemic response and fiber content of some foods. The American Journal of Clinical Nutrition. 54:414-419. https://doi.org/10.1093/ajcn/54.2.414. NRC – Nutrient Requirements of Dogs and Cats (2006). National Academic Press. Washington, DC. Disponível em: Acesso em: 12 jan 2021. Nuttall FQ, Moorandian AD, Gannon MC, Billington C, Krezowski P (1984). Effect of protein ingestion on glucose and insulin response to a standardized oral glucose load. Diabetes Care. 7:465-470. https://doi.org/10.2337/diacare.7.5.465. Nugent AP (2005). Health properties of resistant starch. Nutrition Bulletin. 30:27-54. https://doi.org/10.1111/j.1467-3010.2005.00481.x. Oates CG (1997). Towards an understanding of starch granule structure and hydrolysis. Trends in Food Science & Technology. 8:375-382. https://doi.org/10.1016/S0924-2244(97)01090-X. https://doi.org/10.2527/1999.7782180x https://doi.org/10.12834/VetIt.57.166.3 https://doi.org/10.1093/jn/124.suppl_12.2707S https://doi.org/10.1093/jn/128.12.2654S https://doi.org/10.1093/ajcn/54.2.414 https://nap.nationalacademies.org/read/10668/chapter/1 https://doi.org/10.2337/diacare.7.5.465 https://doi.org/10.1111/j.1467-3010.2005.00481.x https://doi.org/10.1016/S0924-2244(97)01090-X 18 Pacheco PDG, Putarov TC, Baller MA, Peres FM, Loureiro BA, Carciof AC (2018). Thermal energy application on extrusion and nutritional characteristics of dog foods. Animal Feed Science and Technology. 243:52-63. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2018.07.003. Parker R, Ring SG (2001). Aspects of the Physical Chemistry of Starch. Journal of Cereal Science. 34:1-17. https://doi.org/10.1006/jcrs.2000.0402. Ratnayake WS, Hoover R, Warkentin T (2002). Pea Starch: Composition, Structure and Properties — A Review. Starch - Stärke. 54:217-234. https://doi.org/10.1002/1521-379X(200206)54:6<217::AID-STAR217>3.0.CO;2-R. Ratnayake W, Otani C, Jackson DS (2009). DSC enthalpic transitions during starch gelatinization in excesso water, dilute sodium chloride, and dilute sucrose solutions. Journal of the Science of Food and Agriculture. 89:2156-2164. https://doi.org/10.1002/jsfa.3709. Ribeiro E de M, Peixoto MC, Putarov TC, Monti M, Pacheco PDG, Loureiro BA, Pereira GT, Carciof AC (2019). The effects of age and dietary resistant starch on digestibility, fermentation end products in faeces and postprandial glucose and insulin responses of dogs. Archives of Animal Nutrition 73: 485-504. https://doi.org/10.1080/1745039X.2019.1652516. Rooney LW, Pflugfelder RL (1986). Factors affecting starch digestibility with special emphasis on sorghum and corn. Journal of Animal Science. 63:1607-1623. https://doi.org/10.2527/jas1986.6351607x. Sajilata MG, Singhal RS, Kulkarni PR (2006). Resistant Starch - A Review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 5:1-17. https://doi.org/10.1111/j.1541-4337.2006.tb00076.x. Sarko A, Wu H-CH (1978). The Crystal Structures of A-, B- and C-Polymorphs of Amylose and Starch. Starch-Stärke. 30:73-78. https://doi.org/10.1002/star.19780300302. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2018.07.003 https://doi.org/10.1006/jcrs.2000.0402 https://doi.org/10.1002/1521-379X(200206)54:6%3c217::AID-STAR217%3e3.0.CO;2-R https://doi.org/10.1002/jsfa.3709 https://doi.org/10.1080/1745039X.2019.1652516 https://doi.org/10.2527/jas1986.6351607x https://doi.org/10.1111/j.1541-4337.2006.tb00076.x https://doi.org/10.1002/star.19780300302 19 SENAR - Serviço Nacional de Aprendizagem Rural (2020). Ervilha, do Oriente Médio ao Brasil. Brasilia, Distrito Federal: Sistema CNA / SENAR / Instituto CNA. Disponível em: Acesso em: 24 fev 2021. Shanthakumar P, Klepacka J, Chawla P, Dhull SB, Najda A (2022). The Current Situation of Pea Protein and Its Application in the Food Industry. Molecules. 27:1-28 https://doi.org/10.3390/molecules27165354. Siddiq M, Pascall MA (2011). Chapter 30 – Peas, Sweet Corn, and Green Beans. In.: Sinha NK, Hui YH, Evranuz EÖ, Siddiq M, Ahmed J (Eds.) Handbook of Vegetables & Vegetable Processing. Wiley-Blackwell, p. 605-623. https://doi.org/10.1002/9781119098935.ch38. Sitohy MZ, El-Saadany SS, Labib SM, Ramadan MF (2000). Physicochemical Properties of Different Types of Starch Phosphate Monoesters. Starch-Stärke. 52:101-105. https://doi.org/10.1002/1521-379X(200006)52:4<101::AID- STAR101>3.0.CO;2-W. Socorro M, Levy-Benshimol A, Rovar J (1989). In vitro Digestibility of Cereal and Legume (Phaseolus vulgaris) Starches by Bovine, Porcine and Human Pancreatic α- Amylases Effect of Dietary Fiber. Starch-Stärke. 41:6971. https://doi.org/10.1002/star.19890410208. Strahm BS (2000). Chapter 6 – Preconditioning. In.: Riaz MN (Eds.) Extruders in food aplications. New York: Boca Raton, p. 115-129. Svihus B, Uhlen AK, Harstad OM (2005). Effect of starch granule structure, associated components and processing on nutritive value of cereal starch. Animal Feed Science and Technology. 122:303-320. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2005.02.025. Teixeira FA, Machado DP, Jeremias J, Queiroz MR, Pontieri CFF, Brunetto MA (2018). Effects of pea with barley and less-processed maize on glycaemic control in diabetic dogs. British Journal of Nutrition. 120:777-786. https://doi.org/10.1017/S000711451800171X. Tejon JL. 2021. O poder do incômodo. São Paulo: Editora Gente. https://cnabrasil.org.br/cna-pulses/page4.html https://doi.org/10.3390/molecules27165354 https://doi.org/10.1002/9781119098935.ch38 https://doi.org/10.1002/1521-379X(200006)52:4%3c101::AID-STAR101%3e3.0.CO;2-W https://doi.org/10.1002/1521-379X(200006)52:4%3c101::AID-STAR101%3e3.0.CO;2-W https://doi.org/10.1002/star.19890410208 https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2005.02.025 https://doi.org/10.1017/S000711451800171X 20 Teshima E, Brunetto MA, Teixeira FA, Gomes M de OS, Silvia Lucas SRR, Pereira GT, Carciofi AC (2021). Influence of type of starch and feeding management on glycaemic control in diabetic dogs. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition 105:1192-1202. https://doi.org/10.1111/jpn.13556. Tester F, Karkalas J, Qi X (2004). Starch—composition, fine structure and architecture. Journal of Cereal Science. 39:151-165. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2003.12.001. Tharanathan R (2002). Food-derived carbohydrates—structural complexity and functional diversity. Critical Reviews in Biotechnology. 22:65-84. https://doi.org/10.1080/07388550290789469. Tovar J, Francisco A, Bjorck I, Asp N-G (1991). Relationship Between Microstructure and in Vitro Digestibility of Starch in Precooked Leguminous Seed Flours. Food Structure. 10:19-26. Tulbeck MC, Lam RSH, Wang YC, Asavajaru P, Lam A (2017). Chapter 9 - Pea: A sustainable vegetable protein crop. In.: Nadathur SR, Wanasundara JPD, Scanlin L (Eds.) Sustainable Protein Sources. San Diego: Academic Press, p. 145-164. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802778-3.00009-3. Twomey LN, Pethick DW, Rowe JB, Choct M, Pluske JR, Brown W, Laviste MC (2002). The use of sorghum and corn as alternative to rice in dog foods. Journal of Nutrition. 132:1704S-1705S. https://doi.org/10.1093/jn/132.6.1704S. Venturini KS, Sarcinelli MF, Baller MA, Putarov TC, Malheiros EB, Carciofi AC (2018). Processing traits and digestibility of extruded dog foods with soy protein concentrate. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 102:1077-1087. https://doi.org/10.1111/jpn.12894. Wang S, Copeland L (2015). Effect of acid hydrolysis on starch structure and functionality: a review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 55:1081- 1097. https://doi.org/10.1080/10408398.2012.684551. Wang SJ, Gao WY, Liu HY, Chen HX, Yu JG, Xiao PG (2006a). Studies on the physicochemical, morphological, thermal and crystalline properties of starches https://doi.org/10.1111/jpn.13556 https://doi.org/10.1016/j.jcs.2003.12.001 https://doi.org/10.1080/07388550290789469 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802778-3.00009-3 https://doi.org/10.1093/jn/132.6.1704S https://doi.org/10.1111/jpn.12894 https://doi.org/10.1080/10408398.2012.684551 21 separated from different Dioscorea opposita cultivars. Food Chemistry. 99:38-44. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.07.007. Wang SJ, Liu HY, Gao WY, Chen HX, Yu JG, Xiao PG (2006b). Characterization of new starches separated from different Chinese yam (Dioscorea opposita Thunb.) cultivars. Food Chemistry. 99:30-37. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.07.008. Wang SJ, Sharp P, Copeland L. (2011). Structural and functional properties of starches from field peas. Food Chem. 126:1546-1552. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.11.154. Walker JA, Harmon DL, Gross KL, Collings GF (1994). Evaluation of nutrient utilization in the canine using the ileal cannulation technique. Journal of Nutrition. 124:2672S- 2676S. https://doi.org/10.1093/jn/124.suppl_12.2672S. Welch IM, Bruce C, Hill SE, Read NW (1987). Duodenal and ileal lipid suppresses postprandial blood glucose and insulin responses in man: possible implications for the dietary management of diabetes mellitus. Clinical Science. 72:209-216. https://doi.org/10.1042/cs0720209. Whitlock KA, Kozicky L, Jin A, Yee H, Ha C, Morris J, Field CJ, Bell RC, Ozga JA, Chan CB (2012). Assessment of the mechanisms exerting glucose-lowering effects of dried peas in glucose-intolerant rats. British Journal of Nutrition. 108:S91-S102. https://doi.org/10.1017/S0007114512000736. Wolever TMS, Bolognesi C (1996). Prediction of glucose and insulin responses of normal subjects after consuming mixed meals varying in energy, protein, fat, carbohydrate and glycemic index. American Institute of Nutrition. 126:2907-2812. https://doi.org/10.1093/jn/126.11.2807. Wu YV, Nichols NN (2005). Fine grinding and air classification of field pea. Cereal Chemistry. 82:341-344. https://doi.org/10.1094/CC-82-0341. Zeng F, Zimmerman SC (1997). Dendrimers in Supramolecular Chemistry:  From Molecular Recognition to Self-Assembly. Chemical Reviews. 97: 1681-1712 https://doi.org/10.1021/cr9603892. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.07.007 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.07.008 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.11.154 https://doi.org/10.1093/jn/124.suppl_12.2672S https://doi.org/10.1042/cs0720209 https://doi.org/10.1017/S0007114512000736 https://doi.org/10.1093/jn/126.11.2807 https://doi.org/10.1094/CC-82-0341 https://doi.org/10.1021/cr9603892 22 CAPÍTULO 2 – Farinha de ervilha descascada sobre o processo de extrusão e formatação dos kibbles, digestibilidade, produtos de fermentação nas fezes e respostas de glicose e insulina de cães. Resumo A busca por ingredientes inovadores e com apelo para saúde tem norteado o desenvolvimento atual de formulações para cães, visando ganhar espaço nas decisões de compra dos consumidores. A presente dissertação está estruturada em dois capítulos. O Capítulo 1 teve como objetivo apresentar uma visão geral sobre carboidratos e ervilha. O Capítulo 2 teve como objetivos avaliar a inclusão de farinha de ervilha descascada (FE) sobre o processo de extrusão, formação dos kibbles, coeficientes de digestibilidade aparente dos nutrientes, produtos de fermentação nas fezes, saciedade dos alimentos e respostas pós-prandiais glicose e insulina em cães. Foram utilizados 24 cães distribuídos em três tratamentos: controle – dieta a base de quirera de arroz (QA); FE50 – substituição de 50% de QA por FE; e FE100 – substituição de 100% de QA por FE. O estudo seguiu delineamento em blocos casualizados, com 2 blocos de 12 animais, 3 dietas experimentais, sendo 4 cães por dieta em cada bloco, totalizando 8 repetições por dieta. Os dados de extrusão, digestibilidade, características das fezes e saciedade foram submetidos a análise de variância e as médias comparadas por contraste polinomial em função da inclusão de FE. As respostas pós-prandiais foram avaliadas por análise de variância de medidas repetidas no tempo. Valores de P<0,05 foram considerados significativos. A inclusão de FE reduziu a transferência de energia mecânica e a expansão dos kibbles, com aumento da densidade aparente e da gelatinização do amido (P<0,05). Houve redução linear da digestibilidade aparente da matéria seca, gordura e energia das rações (P<0,05), sem alterar a digestibilidade da proteína bruta (P>0,05). A produção e o teor de umidade das fezes aumentaram, com redução linear do seu pH (P<0,05), sem alterar o escore fecal (P<0,05). As concentrações de acetato, propionato e lactato aumentaram de modo linear nas fezes (P<0,05), com redução linear da amônia, isobutirato e butirato (P<0,05). Ao teste de saciedade o consumo da dieta experimental não variou, mas houve aumento linear do consumo da dieta desafio com o aumento da FE nas dietas (P<0,05). Cães que consumiram a dieta FE100 apresentaram menor área abaixo da curva de glicose inicial (60 aos 180 minutos) e total (0 aos 720 min) que os alimentados com a ração controle (P<0,05), sem alterações na secreção de insulina (P>0,05). O menor teor de amido e maior de fibra da FE justifica as alterações em extrusão e formação dos kibbles, digestibilidade dos nutrientes e respostas de glicose. A fibra da FE demonstrou ser fermentável, aumentando os ácidos graxos de cadeia curta e reduzindo a amônia das fezes. Em conclusão, a farinha de ervilha descascada demonstrou ser ingrediente adequado a dietas com digestibilidade controlada da energia e para cães que se beneficiariam de maiores teores de fibra fermentável e fonte de carboidrato com menor resposta glicêmica pós-prandial. Palavras chaves: glicose, insulina, carboidrato, ácidos graxos de cadeia curta 23 1. Introdução Fontes de carboidrato que induzam menor resposta glicêmica e tenham digestibilidade da energia controlada têm sido exploradas cientificamente para alimentação de cães (Carciofi et al., 2008b). Neste contexto, tanto estudos em seres humanos (Seevi et al., 1999; Sajilata et al., 2006; Marinangeli et al., 2009; Hoover et al., 2010; Dahl et al., 2012; Whitlock et al., 2012; Mollard et al., 2014) como em animais (Marinangeli et al., 2011; Hashemi et al., 2015; Carciofi et al., 2008b; Adolphe et al., 2012; Adolphe et al., 2014) demonstraram o potencial da ervilha (Pisum sativum L.) como fonte de amido de digestão lenta, minimizando a glicemia e secreção pós- prandial de insulina. A ervilha é leguminosa tradicionalmente cultivada para o consumo humano e como forragem para alimentação animal. É uma das sementes de leguminosas preferidas para solos de baixa fertilidade e áreas áridas devido à sua excelente tolerância a condições de seca ou inundação (Wang e Copeland, 2015; Aldrich, 2010). Amidos de leguminosas são conhecidos por possuírem índice glicêmico mais baixo do que amidos de cereais ou tubérculos, devido maiores proporções de amilose, fibra dietética e interações fortes entre as cadeias de amilose (Hoover e Zhou, 2003). O amido de ervilha é, ainda, suscetível à retrogradação durante o processamento e armazenamento, com aumento dos teores de amido resistente, também contribuindo para um menor índice glicêmico do ingrediente (Skrabanja et al., 1999; Bjorck e Asp, 1994). Estas diferentes características têm tornado recomendado o uso de ervilha em alimentos para controle do risco de obesidade, doenças cardiovasculares e câncer de cólon em seres humanos (Pietrasik e Janz, 2010). Para alimentação de cães e gatos, recentemente têm-se optado pelo beneficiamento do grão de ervilha. O beneficiamento industrial da ervilha gera ingredientes diferentes, como a casca moída de ervilha e a farinha do grão da ervilha descascado. A casca moída de ervilha é ingrediente rico em fibra, com 830 g/kg de fibra insolúvel e 26 g/kg de fibra solúvel, com reduzida capacidade de fermentação e produção de ácidos graxos de cadeia curta (Calabrò et al., 2013). Já a farinha do grão de ervilha descascada apresenta, aproximadamente, 130 g/kg umidade (máx.), 200 g/kg proteína bruta (mín.), 10 g/kg fibra bruta (máx.), 15 g/kg extrato etéreo (mín.) e 24 40 g/kg matéria mineral (máx.) (Dilumix, 2020). Apesar de haver publicações sobre o grão de ervilha (Carciofi et al., 2008b), não foram localizados estudos para cães sobre o efeito da farinha do grão de ervilha descascado. Diante do exposto, foram hipóteses deste estudo que a inclusão de farinha de ervilha descascada resulta na produção de alimento bem formatado pela extrusão, mas com menor expansão e maior dureza, com menor digestibilidade aparente da energia e nutrientes, que induza aumento na concentração de ácidos graxos de cadeia curta nas fezes, desencadeando ainda menor resposta glicêmica e insulinêmica pós- prandial e maior sensação de saciedade nos cães em comparação ao consumo de formulação à base de quirera de arroz. Com base no exposto, o objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos da substituição de quirera de arroz por farinha de ervilha descascada sobre o processo de extrusão, coeficientes de digestibilidade aparente dos nutrientes e da energia, produtos de fermentação nas fezes, respostas pós- prandiais de glicose e insulina e saciedade em cães. 2. Material e Métodos O experimento foi conduzido no Laboratório de Pesquisa em Nutrição e Doenças Nutricionais de Cães e Gatos “Prof. Dr. Flávio Prada” do Departamento de Clínica e Cirurgia Veterinária da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV), Universidade Estadual Paulista (UNESP), câmpus de Jaboticabal. Todos os procedimentos experimentais obedeceram aos princípios éticos adotados pelo Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA) e foram previamente aprovados pela Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA) da FCAV/UNESP, câmpus de Jaboticabal, sob protocolo número 745/21/21. 2.1. Dietas experimentais e estudo de extrusão O estudo incluiu 3 dietas experimentais, com diferentes inclusões de farinha de ervilha descascada (FE). Estas foram formuladas de acordo com as recomendações para manutenção de cães adultos da FEDIAF (2019). A dieta controle foi formulada a base de quirera de arroz (QA) e as duas dietas tratamento pela substituição crescente 25 da quirera de arroz por FE: FE50, com substituição de 50% e FE100, com substituição de 100% da QA por FE, quando esta foi fonte exclusiva de carboidratos na formulação. Os demais ingredientes das dietas foram mantidos constantes (Tabela 1). A composição química da QA e da FE utilizadas no estudo encontram-se na Tabela 2. Tabela 1. Composição de ingredientes e composição química analisada das dietas experimentais com teores crescentes de farinha de ervilha descascada. Item Dietas experimentais1 QA FE50 FE100 Ingredientes (%, na matéria natural) Quirera de Arroz 52,2 26,1 - Farinha de Ervilha descascada 2 - 26,1 52,2 Farinha de Vísceras de Aves 33,0 33,0 33,0 Gordura de Aves 9,0 9,0 9,0 Palatabilizante líquido 2,0 2,0 2,0 Fibra de Cana 2,0 2,0 2,0 Premix vitamínico-mineral 3 0,5 0,5 0,5 Sal Comum 0,45 0,45 0,45 Cloreto de potássio 0,40 0,40 0,40 Cloreto de colina 0,30 0,30 0,30 Antifúngico 4 0,10 0,10 0,10 Antioxidante 5 0,05 0,05 0,05 Composição química analisada (%, na matéria natural) Umidade 7,3 7,5 7,8 Proteína Bruta 27,1 29,7 33,3 Extrato Etéreo Hidrólise Ácida 14,3 14,6 14,4 Amido total 40,5 32,0 24,1 Fibra Alimentar 2,2 2,9 2,8 Fibra Dietética Total 5,8 8,8 10,1 Matéria Mineral 5,4 6,1 6,8 Cálcio 0,9 0,9 0,9 Fósforo 0,7 0,8 0,8 1 Dietas – QA: controle, a base de quirera de arroz; FE50: 50% de substituição da quirera de arroz por farinha de ervilha descascada; FE100: 100% de substituição da quirera de arroz por farinha de ervilha descascada. 2 Farinha de ervilha descascada – Dilumix Nutrição Animal Ltda. 3 Rovimix, DSM Produtos Nutricionais Brasil S.A., Jaguaré, Brasil. Adicionado por quilograma de alimento: Vitamina A, 18,750 IU; Vitamina D3, 1,500 IU; Vitamina E, 125 IU; Vitamina K3, 1,5 mg; Vitamina B1, 5 mg; Vitamina B2, 16.25 mg; Ácido 26 pantotênico, 37.5 mg; Vitamina B6, 7.5 mg; Vitamina B12, 45 mcg; Vitamina C, 0,125 g; Ácido nicotínico, 0.0625; Ácido Fólico, 0.75 mg; Biotina, 0.315 mg; Colina, 0.625 g; Ferro, 0.1 g; Cobre, 9.25 mg; Manganês, 6.25 mg; Zinco, 0.15 g; Iodo, 1.875 mg; Selênio, 0.135 mg 4 Mold-Zap Citrus, Alltech do Brasil Agroindustrial Ltda., Araucária, Brasil. 5 Banox, Alltech do Brasil Agroindustrial Ltda., Araucária, Brasil Tabela 2. Composição química analisada das amostras de quirera de arroz e farinha de ervilha descascada utilizadas no estudo. Quirera de arroz 1 Farinha de ervilha descascada 2 Composição química analisada (%, na matéria seca) Umidade 10,72 8,40 Proteína Bruta 8,44 24,60 Extrato Etéreo Hidrólise Ácida 2,77 2,67 Amido total 68,0 42,0 Fibra Alimentar 0,64 3,26 Fibra Dietética Total 2,1 8,95 Matéria Mineral 0,73 3,16 1 Arroz Marcon Ltda. 2 Farinha de ervilha descascada – Dilumix Nutrição animal Ltda. 2.1.1. Processo de extrusão das dietas experimentais Para a avaliação dos parâmetros de extrusão das dietas e macroestrutura dos kibbles foi adotado delineamento inteiramente casualizado, com 4 repetições (unidade experimental) por dieta. As extrusões ocorreram de modo sequencial sem interrupção entre os tratamentos, começando pela dieta controle (CO), seguida da dieta FE50 e FE100. Após estabilização do sistema, aguardava-se 30 minutos e 4 amostras e coletas de dados eram realizadas a intervalos de 15 minutos, correspondendo às repetições experimentais. 27 Um único lote de matérias primas foi empregado (Figura 1). As dietas experimentais foram produzidas na Fábrica de Rações da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV), Universidade Estadual Paulista (UNESP), câmpus de Jaboticabal. Os ingredientes foram misturados em misturador horizontal de pás e na sequência moídos em moinho de martelo de alta rotação (Sistema Tigre de Mistura e Moagem, São Paulo/SP, Brasil), equipado com peneira com furos de 0,8 mm de diâmetro (Figura 1). Figura 1. Matérias primas sendo moídas e misturadas em moinhos de martelos de alta rotação. Os produtos foram extrusados em extrusora de rosca simples (Modelo Mex- 250, Manzoni Industria Ltda, Campinas/SP, Brasil), com capacidade para produção de 250 quilogramas por hora (Figuras 2 e 3). QA FE50 FE100 28 Figura 2. Etapas do processo de extrusão. Figura 3. Extrusora empregada na produção das dietas experimentais. A extrusora foi configurada para um furo circular de 8 mm em sua matriz, com área de vazão de 50,3 mm2. A rosca extrusora apresentava 5 seções: primeira – parafuso simples sem anel de restrição; segunda – parafuso simples com anel de 29 restrição pequeno; terceira – parafuso duplo com anel de restrição pequeno; quarta – parafuso duplo com anel de restrição médio; quinta – parafuso duplo cônico contínuo. As condições de processamento foram estabelecidas para a dieta controle e foram mantidas constantes para as dietas com inclusão de FE. Durante a produção, água e vapor foram injetados somente no pré-condicionador, obtendo-se temperatura média da ração à saída do pré-condicionador de 96,1±2,6°C e umidade interna no canhão extrusor de 29,7±0,7%. A rotação da rosca extrusora foi estabelecida em 580 rpm. A cada ração, após estabilização do sistema aguardava-se 30 minutos e começava-se a registrar à intervalos de 15 minutos a amperagem do motor, adição de água e vapor no condicionador, temperatura e pressão da massa em processamento no interior do canhão extrusor e a produção horária de ração, conforme Pacheco et al. (2018). A densidade dos kibbles após extrusão era medida a cada momento de coleta, medindo-se o peso de ração correspondente a 1 L de volume (Figura 4). A produção horária de ração era medida diretamente em um recipiente, colocado na saída da extrusora. Ainda, à cada momento de coleta amostras de alimento eram recolhidas à saída do pré-condicionador, da extrusora e do secador, sendo armazenadas (-20°C) para posterior análise (Figura 6). Considerando a produção horária média de ração, de 190,4±6,2 kg/h, o sistema apresentou área aberta de 264,1±4,6 mm2/ton/h. Figura 4. Densidade aparente do produto na saída da extrusora e do secador. 30 Após extrusão, os kibbles foram secos em secador horizontal com duas passagens, com fluxo de ar forçado, a uma temperatura de 105°C por 24 minutos (Figura 5). Na sequência os kibbles foram recobertos com óleo de vísceras de frango e o palatabilizante líquido, empregando-se para isto um misturador horizontal de helicóide, sendo então acondicionados para armazenamento (Figura 6 e 7). Figura 5. Secador horizontal. Figura 6. Amostras coletadas das saídas do condicionador, extrusor e secador. 31 Figura 7. Sacos dos alimentos experimentais após extrusão e engorduramento. Com os dados obtidos foi calculada a implementação de Energia Mecânica Específica (EME) para cada uma das dietas de acordo com Riaz (2007), utilizando a seguinte equação: EME (KWh/t) = (√3 * Voltagem * (At − Av) * cosγ) / M Onde: Voltagem do motor = 220 V; At = amperagem do motor em trabalho (A); Av = amperagem do motor vazio (A); cosγ = fator de potência do motor (0,8); M = Produtividade da extrusora (kg/h). 32 2.1.2. Avaliação da formação e macroestrutura dos kibbles e cozimento do amido Para análise da macroestrutura dos kibbles foram coletados de forma aleatória 20 kibbles de cada dieta, sendo medidos o comprimento, diâmetro e massa (Figura 8). Esta aferição foi realizada com o Paquímetro Digital Absolute Mitutoyo 150mm 0,01mm (Mitutoyo Sul Americana Ltda, Suzano, São Paulo/SP, Brasil). Figura 8. Aferição do comprimento e diâmetro do kibble para avaliação da macroestrutura. Com base nestas informações foi avaliada a taxa de expansão radial (ER), comprimento específico (Cesp) e a densidade específica dos kibbles (Dk), como descrito a seguir: ER = d2/dm2 Cesp (mm/g) = c/m Dk (g/cm3) = 4 * m/(𝜋*((d/2)2 * c) 33 Onde: ER = expansão radial; d = diâmetro dos kibbles, em mm; dm = diâmetro da abertura da matriz da extrusora, em mm; Cesp = comprimento específico; c = comprimento dos kibbles, em mm; m = massa dos kibbles, em gramas; Dk = densidade específica dos kibbles. A força de ruptura dos kibbles foi testada pelo teste de resistência à quebra, em texturômetro TA-XT2 (TA-XTPlus Stable Micro Systems Ltda, Surrey, Inglaterra), com o modo de operação/compressão, velocidade pré-teste de 2 mm/s, velocidade durante o teste de 0,5 milímetros/s e velocidade antes de ensaio de 10 mm/s. No mínimo 20 kibbles de cada tratamento foram analisados, utilizando a sonda com conjunto de lâminas HDP/BSK com a faca com uma distância de corte de 10 milímetros. Os dados obtidos foram analisados com o software Texture Expert (Stable Micro Systems Ltda, Surrey, Inglaterra). Anteriormente ao teste a umidade dos kibbles foi padronizada em estufa (Quimis Aparelhos Científicos Ltda, Diadema, São Paulo/SP, Brasil) a 35ºC por 24 horas. De modo a se medir o cozimento do amido na extrusora, amostras de kibbles das dietas experimentais foram avaliadas quanto ao índice de gelatinização do amido pelo método de amiloglucosidase (Sá et al., 2013). 2.2. Digestibilidade aparente dos nutrientes e da energia, produtos de fermentação microbiana nas fezes, curva de glicose e insulina e teste de saciedade Foram utilizados 24 cães da raça beagle, com idade média de 2,1 ± 0,6 anos, machos ou fêmeas, castrados, com escore de condição corporal médio de 4,5 ± 0,2 em escala até 9 (Laflamme, 1997) e peso corporal médio de 10,9 ± 2,0. A condição de higidez dos animais foi verificada previamente por meio de exames físico, hematológico, bioquímica sérica (alanina aminotransferase, fosfatase alcalina, ureia, 34 creatinina, proteína total e albumina), exame de urina e exame coproparasitológico. O estudo seguiu delineamento em blocos casualizados, com 2 blocos de 12 animais, 3 dietas experimentais e 4 cães por dieta em cada bloco, totalizando 8 repetições por dieta. O fator de bloco foi o tempo, pela impossibilidade de se conduzir o estudo simultaneamente nos 24 animais. Cada bloco teve duração de 22 dias e as atividades ficaram assim distribuídas: Etapa Dias do período experimental Total Procedimentos realizados 1 1º ao 12º 12 dias Adaptação à dieta (animais receberam as dietas, distribuídas de modo aleatório por meio de sorteio) 2 13º ao 17º 5 dias Coleta total de fezes para digestibilidade Coleta de fezes frescas para análise de concentração de ácidos graxos, lactato, amônia e pH 3 18º ao 19º 2 dias Curva de glicose e insulina 4 20º ao 22º 3 dias Teste de Saciedade Quadro 1. Etapas experimentais ao longo de cada bloco de estudo. A quantidade de alimento oferecida aos cães foi calculada de acordo com a energia metabolizável da dieta, estimada com base em sua composição química de acordo com o (NRC, 2006), e a necessidade energética de cada animal, com base em seu histórico de consumo de alimentos. Os cães foram pesados semanalmente, sendo então a quantidade de alimento fornecida ajustada, quando necessário, para que os animais mantivessem o peso corporal constante. A quantidade total diária foi oferecida em uma única refeição às 10:00 horas, ficando disponível por 30 minutos. O alimento oferecido e recusado foi pesado à cada refeição, calculando-se o consumo. Durante todo o experimento água fresca esteve disponível ad libitum. 2.2.1. Determinação dos Coeficientes de Digestibilidade Aparente (CDA) dos nutrientes e da energia O CDA dos nutrientes e da energia no trato digestório total foi determinado pelo método de coleta total de fezes sem coleta de urina, segundo protocolo e procedimentos de cálculo descritos pela FEDIAF (2019). Durante o período de 35 adaptação os cães ficaram alojados em baias com solário, com dimensões de 1,5 m x 4,5 m, sendo soltos diariamente em área gramada com 200 m2 para prática voluntária de exercícios e socialização por no mínimo 4 horas ao dia. Os animais ficaram restritos às baias e solário nos três dias que antecederam a coleta total de fezes, para que não ocorresse ingestão de grama ou corpo estranho. Após 12 dias de adaptação, os animais foram colocados em gaiolas individuais de metabolismo, com dimensões de 90 x 90 x 90 cm, com aparato para separar fezes e urina para coleta. As fezes foram recolhidas quantitativamente durante 120 horas, ao menos duas vezes ao dia ou sempre que presentes, sendo pesadas, acondicionadas em saco plástico e congeladas (-15°C) para posterior análise. Ao final do período de coleta, as fezes foram descongeladas e homogeneizadas, compondo uma amostra por animal. As amostras de fezes foram secas em estufa de ventilação forçada (MA035/5, Marconi Equipamentos para Laboratórios Ltda, Piracicaba/SP, Brasil) a 55°C por 72 horas. As amostras de fezes pré-secas e dietas foram moídas em moinho tipo faca (MOD 340, ART LAB, São Paulo/SP, Brasil), com peneira de 1 mm e analisadas de acordo com os procedimentos descritos pela AOAC (2006) para matéria seca (método 934.01), matéria mineral (método 942.05), proteína bruta (método 954.01), fibra bruta (método 985.29) e extrato etéreo em hidrólise ácida (método 954.02). A matéria orgânica foi calculada como a matéria seca menos matéria mineral. O teor de fibra dietética total foi analisado usando uma combinação de procedimentos enzimáticos e gravimétricos (método 991.43). A quantidade de amido total foi determinada de acordo com Miller (1959) e Hendrix (1993). O conteúdo de energia bruta foi determinado em bomba calorimétrica (IKA calorimeter system C 2000 basic, IKA – Werke GmbH & Co. KG, Staufen, Alemanha). Todas as análises foram conduzidas em duplicata e repetidas se verificado coeficiente de variação maior de 5% entre replicatas. Com base nos resultados laboratoriais obtidos, foram calculados os CDA dos nutrientes de acordo com a seguinte formula: CDA dos nutrientes (%) = nutriente ingerido (g) - nutriente excretado (g) x 100 nutriente ingerido (g) 36 2.2.2. Determinação do pH, produtos de fermentação microbiana e escore fecal Para estas avaliações amostras de fezes recém eliminadas (no máximo 15 minutos após eliminação) foram coletadas por 3 dias consecutivos. Para a análise dos ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) e ácidos graxos de cadeia ramificada (AGCR) foram coletados 10 gramas de fezes frescas em cada dia, homogeneizados e misturados com 30 mililitros de ácido fórmico 4,2 N (1:3 w/w). Ao final do período de coleta foi realizado um pool de todos os dias, a mistura foi centrifugada a 4.500 G durante 15 minutos a 15°C por quatro vezes, após cada centrifugação o sobrenadante era aproveitado e sedimento desprezando. O sobrenadante foi centrifugado (5804R, Eppendorf, Hamburgo, Alemanha) a 20.000 G durante 1 hora a 5°C. Após a extração as amostras foram identificadas e armazenadas em freezer (-20°C). As concentrações dos AGCC e AGCR foram determinadas por cromatografia gasosa (Modelo 9001; Finnigan Corporation, San Jose/CA, Estados Unidos) de acordo com Erwin et al. (1961). Para analisar a concentração de amônia nas fezes foram utilizados os extratos preparados para dosagem de AGCC e AGCR, empregando-se metodologia adaptada de Vieira (1980). Os extratos foram diluídos em água destilada (2:13 v/v) e submetidos à destilação em destilador de nitrogênio (Tecnal TE - 036/1, Tecnal, Piracicaba/SP, Brasil). Para a análise de ácido lático foram coletados 3 gramas de fezes frescas em cada dia, homogeneizada e misturada com 9 mililitros de água destilada (w/v). Ao final do período de coleta foi realizado um pool dos 3 dias e a mistura centrifugada a 4.500 G durante 15 minutos a 15°C por quatro vezes, após cada centrifugação o sobrenadante era aproveitado e sedimento desprezando. O ácido lático foi analisado segundo Pryce (1969) pelo método espectrofotométrico (Spectrofhotometer Quick- Lab; Drake Eletrônica e Comércio, São José do Rio Preto/SP, Brasil) com leitura a 565nm (500 a 570nm). As amostras foram quantificadas comparando-as com padrão de ácido lático a 0,08%. Por fim, o pH foi determinado utilizando-se dois gramas de material fecal diluídos em 6 mL de água miliq (1:3 w/w), empegando-se pH-metro de precisão 0,01 pH (Digicrom Analítica Ltda, modelo DM20). A qualidade das fezes dos cães também foi avaliada, empregando-se escore com notas de 0 a 5 (Carciofi et al., 2008a), sendo: 0 - fezes líquidas; 1 - fezes pastosas 37 e sem forma; 2 - fezes macias, malformadas e que assumem o formato do recipiente de colheita; 3 - fezes macias, formadas e úmidas, que marcam o piso; 4 - fezes bem formadas e consistentes, que não marcam o piso; 5 para - bem formadas, mas duras e ressecadas. Consideram-se normais fezes com escore entre 3 e 4. 2.2.3. Avaliação da resposta de saciedade aos alimentos A saciedade induzida pelo consumo das dietas foi avaliada ao final do período experimental. Os animais receberam as 10 horas da manhã quantidades individualmente calculadas das dietas experimentais, de acordo com que vinham recebendo para manutenção de peso corporal constante. As dietas experimentais foram disponibilizadas por 15 minutos, sendo as sobras retiradas, pesadas e registrando o consumo. Após 90 minutos da finalização do consumo das dietas experimentais, os cães foram expostos por 45 minutos a 500 gramas de uma dieta desafio, representada pelo alimento de manutenção dos animais do laboratório (Sabor & Vida Cães Adultos, Mogiana Alimentos S.A., Campinas/SP, Brasil. Composição declarada: umidade 10%, proteína bruta 23%, extrato etéreo hidrolise ácida 10%, fibra bruta 3%, matéria mineral 8,5%). As sobras do alimento desafio foram retiradas, pesadas e registrando o consumo. Esta avaliação foi repetida por 3 dias consecutivos, sendo empregados na avaliação estatística os resultados médios destas 3 observações. O maior ou menor consumo da ração desafio foi utilizado para se avaliar subjetivamente o efeito de saciedade das dietas experimentais. 2.2.4. Determinação das respostas pós-prandiais de glicose e insulina dos cães Apenas a dieta controle (100% quirera arroz) e a dieta com 100% de farinha de ervilha descascada foram empregadas na avaliação das respostas pós-prandiais de glicose e insulina. Para isto foram utilizados 16 cães, divididos em 2 blocos de 8 animais, com 2 rações e 4 cães por formulação em cada bloco, totalizando 8 repetições por formulação. O fator de bloco foi o dia de avaliação da resposta pós- prandial, devido à dificuldade de se testar os 16 animais em um só dia. 38 Os animais consumiram as dietas por um período de 5 dias de adaptação, seguidos de 1 dia para avaliação da resposta pós-prandial. Esta foi avaliada de acordo com Carciofi et al. (2008a), com modificações nos tempos de coleta de sangue: 0 (tempo zero, antes da refeição), seguido de coletas após 15, 30, 60, 120, 180, 240, 300, 420, 540 e 720 minutos, sendo este tempo computado a partir do término da ingestão de alimento. No dia da coleta de sangue, após tricotomia e antissepsia, a veia cefálica foi canulada com cateter intravenoso (Angiocath 20GA x 1.16in., Bekton Dickinson, Franklin Lakes/NJ, Estados Unidos). Após 30 minutos de repouso, foi coletada amostra de sangue para determinação da glicemia e insulinemia basal, denominada de tempo zero (T0). A dieta experimental foi oferecida e assim que finalizado o consumo do alimento, foi iniciado a contagem dos tempos de coleta. Os cães foram previamente condicionados a ingerir todo o alimento diário em 10 minutos, cães que não consumiram ao menos 90% da quantidade estipulada dentro do período de 10 minutos não foram avaliados, sendo o teste repetido no dia seguinte. Em cada coleta foi retirado 3,0 mL de sangue de cada animal, separados em dois tubos de ensaio, sendo 1,0 mL em tubo de ensaio para glicose contendo fluoreto de sódio e EDTAcomo inibidor glicolítico (BD Vacutainer®, Curitiba/PR, Brasil) e 2,0 mL em tubo de ensaio para insulina contendo EDTA como anticoagulante (BD Vacutainer®, Curitiba/PR, Brasil). Ao final de cada coleta os cateteres eram lavados com solução salina para se manter patência. Os tubos com amostras de sangue foram centrifugados a 3000 rpm por 10 minutos. As amostras sanguíneas foram acondicionadas em eppendorfs e congeladas a -80°C