Introdução

Estudos recentes do sistema americano de monitoramento da saúde animal (National Animal Health Monitotoring System) têm relatado uma inaceitável taxa de mortalidade (8,4 a 10,7%) de bezerros em aleitamento. Uma estimativa mostra que 31% das mortes ocorrem nas primeiras três semanas de vida, podendo ser atribuídas à falha na transferência de imunidade passiva.

Tradicionalmente tem sido considerado como ponto fundamental do sucesso do manejo do colostro fatores como a qualidade, o volume e a idade do bezerro no primeiro consumo. Entretanto, experimentos recentes têm sugerido que a contaminação bacteriana do colostro também é um fator importante. Bactérias patogênicas como Mycoplasma spp., Mycobacterium avium spp., Paratuberculosis, Escherichia coli, Salmonella spp., Listeria monocytogenes e Campylobacter spp., podem estar presente no colostro devido à contaminação da glândula mamária, à contaminação pós-ordenha ou à proliferação bacteriana em colostro armazenado de modo inadequado.

As principais formas de controle para o fornecimento de colostro sem contaminação bacteriana podem ser realizadas na coleta, estocagem e nos processos alimentares. Estratégias de manejo para prevenção da proliferação bacteriana no colostro estocado podem incluir o congelamento, refrigeração e uso de agentes preservativos como sorbato de potássio no colostro congelado fresco.

Um método adicional para reduzir ou eliminar patógenos seria o tratamento do colostro fresco com calor. A adoção de sistemas de pasteurização comerciais em fazendas comerciais com o propósito de pasteurizar leite não vendido tem resultado melhoria na saúde de bezerros e economia para os produtores. Entretanto, estudos recentes com colostro pasteurizado, utilizando o mesmo tempo e temperatura recomendados para leite, demonstraram que o aquecimento resulta na denaturação de 12 a 30% do IgG, podendo também resultar em aumentos significativos na viscosidade.

A pressa para o descongelamento de colostro também pode resultar em redução na concentração de IgG devido à denaturação de proteínas. É comum observar produtores descongelando colostro em água fervente, ou seja, quase 100ºC. A necessidade de descongelar colostro rapidamente se deve ao fato que a absorção de imunoglobulinas no intestino do bezerro é reduzida com o tempo. Entretanto, na tentativa de reduzir o tempo para o primeiro fornecimento, muitas vezes o produtor acaba fornecendo colostro de menor qualidade por utilizar métodos inadequados para seu descongelamento.

O objetivo do estudo de McMartin et al. 2006 foi identificar a temperatura crítica que pode resultar em mudanças significativas na viscosidade, concentração de IgG e atividade de imunoglobulinas (Ig) no colostro bovino.

Material e métodos

Métodos laboratoriais


O colostro utilizado inicialmente neste estudo foi previamente coletado de vacas Holandesas em uma fazenda comercial e congeladas a -20ºC, durante um período de 2 a 16 semanas. Trabalhos preliminares foram realizados utilizando um Analisador Rápido de Viscosidade (Rapid Visco Analyzer; RVA) para alíquotas de 6 lotes de colostro bovino a 59, 60, 61, 62 e 63ºC.

O aparelho é integrado a um computador capaz de obter medidas rápidas da viscosidade aparente de produtos a várias temperaturas e diversas condições. Para cada corrida, o aparelho prepara a amostra à 38ºC por 10 min, aquece a temperatura de pasteurização por um período de 30 min, a qual é mantida por 120 min, e depois resfria até 38,5ºC (temperatura aproximada de alimentação) a cada período de 30 min. A temperatura e viscosidade foram registradas a cada 8 segundos durante este procedimento. As amostras de colostro foram congeladas pré e pós-tratamento com calor à -20ºC.

As amostras de colostro congeladas foram submetidas a análises de concentração e atividade de IgG. Após revisão de resultados de trabalhos preliminares, determinou-se que a temperatura crítica máxima até onde os anticorpos e a viscosidade não são afetados era de 60ºC. Para verificar qual a veracidade desta informação, o procedimento foi repetido em alíquotas de 50 mL provenientes de 30 amostras de colostro os quais foram aquecidos somente a 60 e 63ºC.

Resultados

Efeito da temperatura do tratamento de calor na viscosidade e concentração IgG

Para o trabalho preliminar, onde amostras de 6 lotes de colostro foram aquecidas em 5 diferentes temperaturas, as análises de regressão indicaram que a concentração de IgG foi reduzida em amostras após o tratamento com calor a 62 e 63ºC; enquanto a viscosidade aumentou nas amostras aquecidas a 61, 62 e 63ºC (Tabela 1). Os resultados deste trabalho preliminar sugeriram que o colostro pode ser aquecido a 60ºC sem afetar a concentração de IgG ou a viscosidade. Entretanto, para confirmar esta informação, 30 lotes individuais foram submetidos a aquecimento a 60 e 63ºC.

Tabela 1. Média e desvio padrão da concentração de IgG e viscosidade de 6 lotes de colostro bovino após tratamento com calor a 5 diferentes temperaturas por 120 min no Analisador Rápido de Viscosidade.


^a,bLetras diferentes indicam diferença significativa (P<0,05).

Figura 1. Mudanças na viscosidade durante tratamento com calor de colostro bovino a 5 temperaturas por 120 min em Analisador Rápido de Viscosidade (RVA).


Para os 30 lotes de colostro aquecidos no RVA a 60ºC, não houveram diferenças na concentração de IgG entre as amostras pré (76,4 ± 26,5 mg/mL), e pós tratamento com calor (74,5 ± 24,3 mg/mL; P>0,05; Tabela 2 e Figura 2).

A viscosidade também não foi afetada entre as amostras pré (1,90 ± 0,26) e pós-tratamento com calor (1,90 ± 0,30; P>0,05; Tabela 2). Entretanto, para os 30 lotes aquecidos a 63ºC, houve reduções na concentração média de IgG (mg/mL) nas amostras após o tratamento (46,0 ± 13,2), comparadas com as pré-tratamento (77,0 ± 26,1; P<0,05; Tabela 2 e Figura 3).

Houve também aumento na viscosidade média das amostras após o tratamento (2,62 ± 0,35) quando comparadas com as pré-tratamento (1,97 ± 0,21; P>0,05; Tabela 2).

Tabela 2. Estatística descritiva (DP; range) para a concentração de IgG e viscosidade de 30 lotes de colostro bovino após tratamento de calor a 2 temperaturas por 120 min em Analisador Rápido de Viscosidade (RVA).


^a,bDiferentes letras significam diferença significativa entre medida pré e pós-tratamento.

A análise de regressão indicou que o aquecimento do colostro a 63ºC (vs. 60ºC) tem um efeito na perda absoluta (mg/mL) e na porcentagem de perda de IgG, assim como na mudança absoluta [log10(CP)] e na porcentagem de mudança na viscosidade entre as amostra pré e pós tratamento (Figuras 2 e 3).

Colostros de maior qualidade apresentaram maiores perdas de IgG e maiores aumentos na viscosidade que um colostro de qualidade moderada (Tabela 3, Figuras 2 e 3). Entretanto, houve uma interação significativa entre temperatura (60 vs. 63ºC) e qualidade do colostro (alta vs. moderada) para os modelos de predição de mudanças absolutas no IgG ou mudanças absolutas na viscosidade. Mas isso não ocorreu para modelos de predição de porcentagem de mudança no IgG ou porcentagem de mudança na viscosidade. Assim, os dados foram estratificados por qualidade do colostro e re-analisados (Tabela 3).

Tabela 3. Médias da análise de regressão linear do efeito da temperatura nas mudanças na concentração de IgG e na viscosidade de 30 amostras de colostro aquecidas a duas temperaturas durante 120 minutos.


Figura 2. Concentração de Imunoglobulina G em 30 lotes de colostro bovino pré e pós-tratamento com calor, quando aquecidos por 120 min a 60ºC em Analisador Rápido de Viscosidade (RVA).


Figura 3. Concentração de Imunoglobulina G em 30 lotes de colostro bovino pré e pós-tratamento com calor, quando aquecidos por 120 min a 63ºC em Analisador Rápido de Viscosidade (RVA). NA=resultados não disponíveis.


Discussão

A pasteurização do colostro bovino a tempo e temperaturas convencionalmente usadas para leite pode reduzir ou eliminar importantes patógenos incluindo Salmonella spp., Listeria monocytogenes, E. coli O157 H7, Staphylocccus aureus e Mycobacterium avium spp. paratuberculosis (Stabel et al., 2004). Entretanto, algumas desvantagens da prática incluem a denaturação de anticorpos e aumentos na viscosidade.

Em um outro estudo, a pasteurização de 5 lotes de 3,8 L de colostro bovino a 72ºC por 15 segundos usando um pasteurizador de grande escala, resultou numa média de 28,4% (±30,9) de perda de IgG, com concentrações de IgG pré e pós-pasteurização entre 58,5 mg/ mL (±10,7) e 41,3 mg/mL (±19,1), respectivamente. Além disso, para todos os 5 grupos, o colostro congelado apresentou consistência como de pudim ou imediatamente após o processo de pasteurização, apresentou um produto final com características inaceitáveis.

Num experimento separado, com aquecimento do colostro a 71,7ºC por 15 segundos, usando um sistema de pasteurização comercial, Stabel et al. (2004) relata uma redução de 25% na concentração de IgG e um produto final gelatinizado.

A pasteurização convencional do colostro é pouco melhor, mas ainda apresenta problemas. Meylan et al. (1995) relatam que a pasteurização de 5 mL de 18 amostras de colostro a 63ºC por 30 min resultou em perdas médias de apenas 12,3% (±8,7) de IgG. Entretanto, devido aos poucos volumes estudados, a validade externa destes resultados é suspeita.

Em recentes trabalhos laboratoriais, pasteurização de 17 grupos de 3,8 L de colostro bovino a 63ºC por 30 min, usando pasteurizador comercial de pequena escala, resultou em somente moderado engrossamento do colostro, mas uma média de 25,3 % (±26,0) de perdas de IgG, com médias das concentrações pré e pós-pasteurização entre 68,7 (±17,8) e 48,9 (±15,2) mg/mL, respectivamente (Green et al., 2003).

Em um segundo experimento, a pasteurização de 10 lotes de 30 L de colostro a 63ºC por 30 min, usando um pasteurizador de larga escala, resultou em pouco espessamento, mas com perdas de 30,6% (±19,3) de concentração de IgG com médias pré e pós-pasteurização entre 59,7 (±13,5) e 40,0 (±10,0) mg/mL, respectivamente (Green et al., 2003).

Finalmente, em estudo controlado em fazenda comercial de larga escala no Colorado (EUA), com pasteurizador na fazenda, foram pasteurizadas 25 unidades de 57 L de colostro fresco bovino a 63ºC por 30 min (Godden et al., 2003). Neste estudo a viscosidade foi pouco aumentada. Entretanto, houve perdas nas concentrações de IgG de 23,6% (±12,9), com médias para pré e pós-pasteurização de 58,7 (±12,5) e 44,1 (±9,2) mg/mL, respectivamente. assim, bezerros alimentados com colostro pasteurizado têm recebido numericamente menores concentrações de IgG (13,5 ± 2,2 mg/mL) que bezerros alimentados com colostro fresco (16,1 ± 2,4 mg/mL; Godden et al., 2003).

Os resultados de estudos realizados anteriormente (Godden et al., 2003; Green et al., 2003) com colostro aquecido em sistemas industriais com temperatura padrão de 63ºC, resultaram em denaturação significante de IgG (-34%) e aumento significativo na viscosidade (+33%). Este experimento detectou o mesmo quando aquecido a 63ºC, prejudicando a qualidade do colostro, com grandes perdas na concentração de IgG e aumento na viscosidade.

Trabalhos anteriores utilizando calorimetria diferencial observaram que a temperatura de denaturação de IgG esteve entre 62,6 a 67,6ºC, dependendo do pH. Conseqüentemente, quando o colostro é aquecido a aproximadamente 63ºC, o calor induz a agregação das IgG, podendo ocorrer a denaturação devido a exposição de aminoácidos hidrofóbicos ou sulfurados. Esta exposição é que aumenta a viscosidade e diminui a concentração de IgG, como reportado em outros estudos com colostro em temperatura aproximada ou maior que 63ºC.

Neste estudo, o aquecimento do colostro a 60ºC não resultou em mudanças na concentração total de IgG (mg/mL) ou na viscosidade, quando volumes de 50 mL foram aquecidos por 120 min. Progressivamente, maiores reduções nas concentrações de IgG e aumentos na viscosidade foram observadas em amostras aquecidas a 61, 62 e 63ºC, respectivamente. Após selecionar os dados por qualidade do colostro, não houve mudanças na concentração de IgG ou viscosidade quando colostro de qualidade média foi aquecido a 60ºC.

Conclusões

As amostras com volumes de 50 mL de colostro bovino podem ser aquecidos até 60ºC por até 120 min sem afetar a concentração de IgG ou viscosidade. Pesquisas adicionais são necessárias para determinar se estes estudos podem ser aplicados em sistemas de pasteurização comerciais de larga escala e determinar a duração do aquecimento a 60ºC para destruir efetivamente importantes patógenos no colostro.

Referências

Godden, S.M.; Smith, S.; Feirtag, J.M.; Green, L.R.; Wells, S.J.; Fetrow, J. P. Effect of on-farm commercial batch pasteurization of colostrum on colostrum and serum immunoglobulin concentrations in dairy calves. J. Dairy Sci., v. 86, p.1503-1512, 2003.

McMartin, S.; Godden, S.; Metzger, L.; Feirtag, J.; Bey, R., Stabel, J.; Goyal, S., Fetrow, J., Wells, S.; Chester-Jones, H. Heat treatment of bovine colostrum. I: effects of temperature on viscosity and immunoglobulin G level. J.Dairy Science, v.89, p. 2110-2118, 2006

Meylan,M.; Rings, M.; Shulaw, W.P.; Kowalski, J.J.; Bech-Nielsen, S.; Hoffsis, G. F. Survival of Mycobacterium paratuberculosis and preservation of immunoglobulin G in bovine colostrums under experimental conditions simulation pasteurization. Am. J. Vet. Res., v. 57, p.1580-1585, 1995.

Comentários

Embora este trabalho tenha sido conduzido com o objetivo de determinar temperatura ideal para a pasteurização de colostro, visando a redução de carga bacteriana, os resultados podem ser aplicados à prática de descongelamento de colostro proveniente de banco de colostro. Os testes utilizados e a literatura citada durante a discussão mostram que temperatura superior a 60ºC reduz aproximadamente 25% a concentração de IgG e aumenta a viscosidade do colostro.

Estes efeitos foram ainda mais visíveis em colostro de boa qualidade, classificado neste trabalho quando apresentava concentração superior a 73 mg/mL. Um pequeno aumento na temperatura (63ºC) já foi suficiente para reduzir a qualidade do colostro, muito embora esta temperatura tenha sido mantida por um período de 120 minutos. Ainda assim, o descongelamento a altas temperaturas também reduzirá a concentração de IgG, mesmo que o período seja menor.

Dessa forma, mesmo conservando colostro de boa qualidade no banco de colostro, o alimento oferecido ao bezerro pode ter qualidade reduzida como resultado do inadequado descongelamento. Como regra geral, o descongelamento deve ser feito lentamente, em água com temperatura entre 50-60ºC ou em microondas em baixa potência, sempre retirando o que for descongelando para evitar superaquecimento. Entretanto, podem existir variações entre aparelhos de microondas. A alta temperatura reduz a qualidade do colostro uma vez que as imunoglobulinas podem ser denaturadas, fazendo com que o colostro perca sua função na transferência de imunidade passiva.