Hemoderivados em dietas de ruminantes como alternativa para melhorar eficiência produtiva e reduzir impacto ambiental da produção de leite - Parte 1

Nas próximas décadas, o aumento contínuo da população mundial e a elevação proporcional da demanda por alimentos impõem pressões sem precedentes sobre os sistemas agrícolas globais. Projeções da FAO indicam que a demanda por alimentos deverá crescer 50–70% até 2050, impulsionada não apenas pelo crescimento populacional, mas também pela urbanização e pela transição nutricional em regiões de baixa e média renda (FAO, 2017).

Esse cenário ocorre simultaneamente à crescente evidência de que as atividades humanas já ultrapassaram múltiplos “limites planetários”, estrutura conceitual desenvolvida pelo Stockholm Resilience Centre para avaliar a estabilidade e resiliência do sistema terrestre. A avaliação Planetary Health Check 2025 (PBScience, 2025) demonstra que sete dos nove limites planetários já foram transgredidos (Figura 1), incluindo clima, integridade da biosfera, mudança no uso da terra, água doce, fluxos biogeoquímicos, introdução de entidades novas e acidificação oceânica, todos com tendências de agravamento (Figura 2).

Assim, a discussão sobre sustentabilidade alimentar precisa estar ancorada no entendimento de que a estabilidade do planeta e, portanto, a segurança alimentar de longo prazo depende de sistemas produtivos capazes de reduzir fluxos de nitrogênio reativo, limitar emissões de metano e óxido nitroso e utilizar a terra e os recursos hídricos dentro dos níveis compatíveis com a manutenção da resiliência ecológica.

Figura 1. Estrutura dos limites planetários em 2025 (Sakschewski and Caesar et al. 2025). Licenciada em CC BY-NC-ND 3.0, autoria de Azote for Stockholm Resilience Centre, Stockholm University. Disponível em: https://www.stockholmresilience.org/news--events/general-news/2025-09-24-seven-of-nine-planetary-boundaries-now-breached.html 
 

Figura 2. Evolução da estrutura dos limites planetários (Sakschewski and Caesar et al. 2025, Richardson et al. 2023, Steffen et al. 2015, and Rockström et al. 2009). Licenciada em CC BY-NC-ND 3.0, autoria de Azote for Stockholm Resilience Centre, Stockholm University.  Disponível em: https://www.stockholmresilience.org/research/planetary-boundaries.html
 

Neste cenário, a proteína de origem animal tem papel estratégico por combinar alta densidade nutricional com valor biológico elevado, fornecendo todos os aminoácidos essenciais em proporções adequadas às necessidades humanas. Diretrizes conjuntas da FAO e OMS classificam alimentos de origem animal como componentes-chave de dietas saudáveis por sua contribuição única em proteína de alta qualidade, ferro heme, zinco, vitaminas A, B12 e D e cálcio, especialmente em grupos vulneráveis (FAO/WHO, 2019).

Revisões recentes reforçam que alimentos de origem animal são as fontes mais biodisponíveis desses micronutrientes e têm papel central na prevenção de deficiências nutricionais e na segurança alimentar global, sobretudo em crianças, gestantes e populações com baixa diversidade alimentar (Leroy et al., 2022; Sheffield et al., 2024).

2. Impacto ambiental dos ruminantes e papel do nitrogênio

Apesar de sua relevância nutricional, a produção de ruminantes contribui para impactos ambientais globais por meio das emissões de metano entérico, do uso de terra e dos fluxos de nitrogênio reativo. Ruminantes respondem por cerca de 40% das emissões antropogênicas de metano, gás de elevado potencial de aquecimento global, embora de curta permanência atmosférica (IPCC, 2019).

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Avaliações de ciclo de vida em larga escala mostram que a pegada climática dos ruminantes é heterogênea e depende fortemente do manejo, da produtividade e da eficiência no uso de nitrogênio e energia. Sistemas bem manejados, com dietas otimizadas e uso de coprodutos, podem reduzir as emissões por unidade de alimento em mais de 30% (Poore & Nemecek, 2018).

Análises globais baseadas no modelo GLEAM (Global Livestock Environmental Assessment Model, FAO) indicam que aproximadamente 70% da pegada de gases de efeito estufa (GEE) de sistemas leiteiros está associada a perdas de nitrogênio, incluindo emissões de amônia e óxidos de nitrogênio até a necessidade ampliada de produção de concentrados proteicos (FAO, 2023). 

A eficiência de uso do nitrogênio ingerido, definida como a fração do N dietético retido em leite ou carne, permanece baixa, tipicamente entre 20 e 30% em sistemas leiteiros intensivos, o que implica que a maior parte do N consumido é excretada em fezes e urina com potencial de causar acidificação, eutrofização e emissões de GEE (Uwizeye et al., 2020; Arriola Apelo et al., 2014). Além disso, a amônia perdida para o ambiente é também um problema de saúde pública.

Estimativa de Hristov (2011) indica que a pecuária responde pela maior parte das emissões de NH³ nos Estados Unidos, e que a amônia emitida a partir de sistemas pecuários contribui, em média, com 5–11% da concentração de material particulado fino (PM2,5) na atmosfera, podendo chegar a 20% em algumas regiões de clima temperado. A reação da amônia com ácidos nítrico e sulfúrico forma sais de nitrato e sulfato que compõem o PM2,5, fração associada ao aumento de doenças respiratórias e cardiovasculares e mortalidade prematura (McCubbin et al., 2002; Hristov, 2011). 

3. Função ecossistêmica dos ruminantes e uso de coprodutos

Por outro lado, ruminantes exercem funções ecossistêmicas relevantes ao converter biomassa fibrosa, coprodutos industriais e proteínas de baixo valor ou não comestíveis por humanos em alimentos de elevada densidade nutricional e alto valor biológico (Broderick, 2018). Revisões sobre metabolismo de N em ruminantes destacam que a reciclagem de ureia para o rúmen e a utilização de coprodutos permitem reduzir a competição por grãos e farelos usados na alimentação humana e de monogástricos, aumentando a eficiência global da cadeia alimentar (Hristov et al., 2019).

Essa capacidade biológica amplia a sustentabilidade do sistema ao reduzir a competição por áreas agrícolas, uma vez que parte das exigências proteicas pode ser atendida com resíduos de outras cadeias produtivas, e evitar desperdício de nitrogênio, direcionando materiais que seriam descartados para produção de alimentos humanos.

Relatório da FAO mostram que, quando coprodutos industriais são eficientemente direcionados para ruminantes, há redução simultânea da pegada de N e da necessidade de uso de terra arável para produção de ingredientes convencionais (Gerber et al., 2013). Assim, a avaliação do impacto ambiental da proteína de ruminantes deve ser feita incorporando tanto as emissões diretas do animal (metano, N²O, NH³) quanto a pegada de carbono associada aos ingredientes da dieta e à eficiência de conversão do N ingerido em produto.

4. Fundamentos de nutrição proteica de ruminantes e eficiência do uso do nitrogênio

Nesse contexto, a formulação proteica de precisão se consolida como estratégia essencial para reduzir impactos ambientais sem comprometer o desempenho produtivo. A nutrição de ruminantes requer o atendimento simultâneo da demanda por proteína degradada no rúmen (PDR), que fornece N para síntese de proteína microbiana, e por proteína não degradada no rúmen (PNDR), que quando digerida e absorvida no intestino fornece aminoácidos para os tecidos do animal. Em termos práticos, a exigência do animal é por aminoácidos metabolizáveis e não por proteína bruta (PB), de modo que a correta combinação dietética de PDR, PNDR e perfil de aminoácidos é determinante para eficiência de uso de N (Bach et al., 2005; Schwab & Broderick, 2017).

As principais fontes vegetais utilizadas em dietas de vacas leiteiras, como farelos de soja, canola e algodão e coprodutos como grãos de destilaria de etanol, apresentam teores de proteína bruta entre 40 e 50%, mas tipicamente apenas 35 a 60% dessa proteína escapa da degradação ruminal e contribui como PNDR digestível (NASEM, 2021; Tylutki et al., 2008). Em rebanhos de alta produção, isso significa que, para atender às exigências de PNDR e aminoácidos metabolizáveis, frequentemente é necessário elevar a proteína bruta da dieta e, como consequência, a PDR, o que gera maior produção de amônia no rúmen, maior ureia plasmática e aumento da excreção urinária de N.

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Esse padrão de formulação é metabolicamente ineficiente e ambientalmente problemático. De fato, estudos demonstram que dietas com excesso de PDR aumentam substancialmente a concentração de N amoniacal no rúmen e elevam a excreção de ureia na urina (Olmos Colmenero & Broderick, 2006; Danes et al., 2013) e resultam em maior emissão de NH³ do esterco, sem ganhos proporcionais em produção de leite, evidenciando o custo ambiental do excesso de PDR (Aguerre et al., 2010).

Diversos experimentos e algumas revisões meta-analíticas já demonstraram que a redução moderada da proteína bruta, quando acompanhada de adequado suprimento de PNDR e de aminoácidos essenciais, mantém produção de leite enquanto aumenta a eficiência de N e reduz a excreção total de N, especialmente na urina (Danes et al., 2023; Huhtanen & Hristov, 2009; Arriola Apelo et al., 2014).

Nesse cenário, a chave é aumentar a eficiência de uso do nitrogênio dietético (EUN), isto é, a fração do N ingerido que é convertida em N do leite. Revisões mostram que, em sistemas leiteiros modernos, a EUN média gira em torno de 25%, com amplitude de 15–35%. Em 2013, Dijkstra et al. publicaram um cálculo das perdas inevitáveis de N no metabolismo de vacas em lactação e, a partir delas, sugeriram uma EUN máxima teórica de 43%. Apesar desse número nunca ter sido atingido experimentalmente, há relatos na literatura (e em lotes específicos de fazendas comerciais) de EUN maiores do que 30%. Fica claro que, independentemente da magnitude, existe espaço para melhoria no uso da proteína dietética.

O caminho mais efetivo para elevar essa eficiência é reduzir o excesso de N ingerido, por meio de menor teor de PB na dieta. No entanto, a utilização incorreta desta estratégia pode ocasionar limitações de PDR, redução de consumo, digestibilidade e desempenho animal, acarretando grandes prejuízos. Trabalhos recentes de modelagem reforçam que o limite biológico superior prático de NUE, em vacas de alta produção, situa-se em torno de 38–40%, e que atingir valores próximos desse teto exige formulações com proteína bruta moderada, PDR apenas suficiente para máxima síntese de proteína microbiana e fontes de PNDR altamente digestíveis, com perfis adequados de aminoácidos essenciais (Reed et al., 2015; Van Amburgh & LaPierre, 2022; Van Amburgh et al., 2024). 

5. Hemoderivados como fontes estratégicas de PNDR de alta qualidade

Nesse contexto, ingredientes proteicos de origem animal com alta PNDR e elevada digestibilidade intestinal assumem papel relevante. Farinha de sangue e produtos derivados, como plasma e hemácias produzidos por atomização com calor ou “spray drying”, apresentam teores de proteína bruta entre 78 e 95%, com PNDR frequentemente acima de 75–80% da proteína total e digestibilidade intestinal elevada da PNDR quando o processamento evita excesso de calor (Hammond & Faciola, 2025).

Em contraste, a maioria das fontes vegetais comerciais não ultrapassa 60% de PNDR efetiva, mesmo após tratamentos térmicos, o que limita o potencial de reduzir PDR e proteína bruta sem comprometer o suprimento de aminoácidos metabolizáveis (NRC, 2001; Hammond & Faciola, 2025). Assim, a inclusão de hemoderivados nas dietas permite aumentar o aporte de aminoácidos digestíveis para síntese de proteína do leite e de metabólitos de importância metabólica e imune (Kazimierska e Biel, 2023), sem elevação concomitante da PDR, da amônia ruminal e do N urinário.

A qualidade do processamento é determinante para o valor nutricional dos hemoderivados. A secagem em batelada, frequentemente a altas temperaturas e por períodos prolongados, aumenta a ocorrência de reações de Maillard, reduz a digestibilidade da proteína e danifica aminoácidos termossensíveis, especialmente lisina, comprometendo o valor biológico dos ingredientes proteicos (Parsons et al., 1997; Fontaine et al., 2007).

Em contraste, o processamento por atomização com calor promove secagem rápida, em temperaturas controladas e com menor tempo de exposição térmica, preservando a estrutura proteica, mantendo a lisina disponível e resultando em maior digestibilidade intestinal dos aminoácidos (Hammond & Faciola, 2025). Experimentos relatam que hemácias produzidas por atomização com calor (SDRBC da sigla em inglês) podem alcançar digestibilidade intestinal próxima de 95%, fornecendo um perfil estável e previsível de aminoácidos essenciais para formulação de dietas de alta precisão (Bureau et al., 1999; Park et al., 2022).

A farinha de sangue vem sendo avaliada como ingrediente dietético para ruminantes há décadas. Em estudo com bovinos e ovinos em crescimento, suplementos proteicos de alta PNDR à base de farinha de sangue resultaram em ganhos diários superiores aos obtidos com ureia ou farelo de soja, refletindo maior suprimento de proteína metabolizável, além de reduzirem de forma consistente as concentrações ruminais de amônia em ovinos, evidenciando menor degradação ruminal da proteína e maior retenção de N dietético (Stock et al., 1981).

Durante uma caracterização de ingredientes proteicos, Loerch et al. (1983) reportaram digestibilidade verdadeira de 99,1% e escape ruminal de 81,7% para a farinha de sangue, quase três vezes maior que o do farelo de soja, resultando no maior fluxo intestinal de N dietético entre as fontes avaliadas. Em vacas leiteiras, a substituição parcial de fontes vegetais por hemoderivados também se traduz em ganhos produtivos e maior eficiência proteica. Em dietas baseadas em DDGS, a inclusão de farinha de sangue aumentou a produção de leite e proteína do leite sem penalizar consumo, indicando correção de limitações de aminoácidos essenciais inerentes aos DDGS e aumento do fluxo intestinal de lisina e outros aminoácidos essenciais (French & Armentano, 2010). 

Ingredientes de alta PNDR e bom perfil de aminoácidos permitem estratégias nutricionais voltadas a reduzir a proteína bruta e a PDR sem limitar o suprimento pós-ruminal de aminoácidos essenciais, o que é central para aumentar a eficiência de uso do N dietético e reduzir excreção de N na urina. Dietas com proteína bruta reduzida e suplementação adequada de aminoácidos protegidos mantêm produção de leite e proteína ao mesmo tempo em que aumentam a eficiência de uso de N e reduzem a excreção urinária e fecal de N (Arriola Apelo et al., 2014).

Modelagens e casos práticos indicam que dietas otimizadas para PNDR digestível e aminoácidos essenciais, incluindo o uso de hemoderivados e outros ingredientes de alta PNDR, podem alcançar NUE próximas de 33–35% em fazendas comerciais, reduzindo significativamente a quantidade de N perdida na forma de ureia urinária (Van Amburgh et al., 2024). 

Confira em breve a parte 2 deste artigo que abordará simulações da utilização de SDRBC em dietas de ruminantes; eficiência de N, uso de terra e economia circular e síntese e implicações regulatórias.