Biologia animale

Alimentazione

I tre pilastri dell’alimentazione

Fattori che influiscono sul prodotto finale (qualità e quantità).

• Alimentazione
• Genetica — miglioramento delle razze con l’evoluzione
• Gestione dell’allevamento, in particolare della mungitura.

Alimentazione e nutrizione dei ruminanti

L’alimentazione è uno dei principali fattori che condizionano lo stato di salute degli animali e la produzione quantitativa e qualitativa del latte. Essa è in grado di interferire nella sintesi dei costituenti del prodotto stesso, in particolare sostanze azotate, glucidi e lipidi.

L’alimentazione è anche responsabile del passaggio nel latte di sostanze aromatiche e composti indesiderati o tossici presenti nell’alimento, e predispone l’aumento del contenuto di cellule somatiche nel latte e di microrganismi dannosi al processo di caseificazione dei formaggi.

Dunque, l’alimentazione agisce sulle caratteristiche qualitative del latte e, di conseguenza, su quelle casearie. Inoltre, l’alimentazione condiziona lo stato di benessere dell’animale (buona alimentazione = benzina) ed è in grado di influire sull’insorgenza di mastiti.

Un’alimentazione scorretta contribuisce a indebolire le difese dell’organismo: è importante dunque evitare errori di razionamento, rappresentati generalmente da eccessi, carenze e squilibri dei vari componenti della razione; oppure dal mancato differenziamento della razione in rapporto all’età, al peso, ecc.

È chiaro dunque che l’allevatore deve:

• Conoscere gli alimenti
• Conoscere le caratteristiche chimiche degli alimenti
• Conoscere i fabbisogni nutritivi degli animali (ruminanti)
• Formulare razioni adeguate
• Verificare adeguatezza delle razioni, eventualmente fare modifiche cambiando quantità e tipologie degli alimenti

Cosa indicano le etichette?

• Indicano i principi chimici alimentari più importanti, organici, quindi lipidi, carboidrati e proteine e, non necessariamente, quelli inorganici; per esempio, nel latte viene segnato il calcio.
• Indicano gli ingredienti contenuti nell’alimento, in ordine decrescente in base all’elemento presente in maggiore quantità, a volte accompagnato da %, a quello più carente. È obbligatorio indicare, dal 1 dicembre 2015, grazie alla nuova normativa, tutti gli ingredienti, senza eccezioni.
• Si costruiscono a partire dalle analisi di laboratorio: per definizione non rappresentano la vera pura verità, ma sono una stima dei principi nutritivi. Utilizzano i dati medi ottenuti da analisi effettuate saltuariamente, a causa dei costi eccessivi, grazie a macchine standardizzate.

Quindi possiamo dire che sono delle esemplificazioni dotate di ripetibilità e di una % accettabile, prefissata, di accuratezza e di precisione, di modo che le analisi siano più vicine possibile a ciò che stimiamo essere la verità.

Accuratezza = la vicinanza di una misurazione o di un risultato al valore vero.

Precisione = la variabilità di una misurazione.

Caratteristiche chimico-fisico-analitiche degli alimenti

Gli alimenti sono costituiti da principi alimentari, i quali a loro volta sono formati da principi nutritivi.

• I principi alimentari possono essere organici (glucidi, protidi, lipidi) e inorganici (acqua, sali minerali).
• I principi nutritivi provengono dalle trasformazioni degli alimenti, per esempio i diversi costituenti dei glucidi ecc.
• Prima analisi che viene fatta = acqua, distinta dalla sostanza secca (SS). È presente in ogni elemento in quantità variabile, da 5 a 85%. È importante conoscere la quantità di H₂O perché permette di conoscere il valore nutritivo dell’alimento, la sua conservabilità e la percentuale di SS presente, sottraendo la % di H₂O.
• Seconda analisi = divide la sostanza secca nelle 2 porzioni principali. La cosa più semplice è bruciare il campione, allontanare tutto ciò che sopra un certo valore brucia e mantenere ciò che non brucia: il risultato finale, infatti, sono le ceneri (ASH). Se tolgo le ceneri dalla SS, ottengo ciò che chiamiamo sostanza organica (SO).
• La sostanza organica si divide a sua volta in principi alimentari: carboidrati, sostanze azotate, lipidi, vitamine, composti fenolici. Ciascuno di questi ha analisi di laboratorio differenti.

Analisi di laboratorio sugli alimenti zootecnici

1) Sostanza secca: il campione viene pesato e posto in stufa a 105° per 3-24 h perché, sopra i 100°, l’acqua si allontana e permette così di ottenere la SS, che viene pesata con la tara.

%SS = (peso secco – tara) * 100 / (peso tal quale – tara)

2) Ceneri: sono i costituenti di quel che rimane dopo aver bruciato l’alimento a temperatura di 550°, posti in stufa più raffinata dal punto di vista della temperatura di controllo, cioè muffola, sistema standardizzato. Le ceneri sono composte da sali di fosforo, Ca, K, Na, Mg.

Peso le ceneri, le rapporto al quantitativo iniziale e ottengo le ceneri in %.

Sostanza organica (SO) = 100 - ceneri: la ottengo per differenza con le ceneri.

3) Proteina grezza: i principali componenti della SO sono le proteine. Il tenore proteico degli alimenti è generalmente espresso come proteina grezza (PG): con questo termine si indica l’N presente nell’alimento.

Solo le proteine, tra le SO, contengono azoto: voglio stimare la quantità di N presente. È stato scoperto che posso mineralizzare la sostanza organica tramite acido solforico puro, al 92%: acido fortissimo, se lo scaldo a 420°, viene mineralizzata tutta la SO separando l’azoto amminico che diventa ammoniaca, che si lega fortemente all’acido solforico.

Dopo la mineralizzazione a caldo abbiamo quindi una certa quantità di solfato di ammonio e acido solforico. 2 - titolazione: si sposta l’acido solforico con quello borico e si misura quanto borico immettiamo. 3 - a questo punto devo sapere quanto N c’è nelle proteine, perché per costruire le PG devo moltiplicare N che ho trovato nella titolazione per un fattore di correzione.

È 6,25 per tutti gli alimenti, 6,38 per latte e derivati, perché prendendo proteine da diverse fonti, mela, insalata ecc., più o meno la quantità di azoto era il 16% della quantità totale di proteina. È il peso atomico dell’N rispetto al peso molecolare di tutte le proteine che mediamente sono presenti negli alimenti.

PG = N totale x 6,25.

Perché nel latte devo fare una correzione per un livello più elevato? Si è visto che l’N presente nelle proteine del latte è diverso: non è il 16% più basso perché nel latte ci sono più AA essenziali. In questi il residuo R è più complesso, hanno più C e più O, e quindi l’azoto in percentuale è leggermente meno.

4) Lipidi (EE = estratto etereo): perché sono l’estrazione di sostanze che si sciolgono in un solvente apolare. I lipidi non si sciolgono in H₂O, quindi il solvente acqua non va bene.

Negli alimenti zootecnici la % di lipidi varia a seconda della categoria cui essi appartengono: può variare dal 2 al 10% o dall’11 al 45%.

I lipidi sono in prevalenza costituiti da trigliceridi, fosfolipidi, glicolipidi e steroli; sono formati da CHO. I grassi svolgono essenzialmente due funzioni: funzione energetica e funzione plastica. Alcuni grassi sono essenziali per l’organismo e la carenza di essi può portare a svariati disturbi e, inoltre, sono precursori di vitamine quali A, D, E, K.

Quando, nella dieta dei bovini, i grassi sono in difetto o in eccesso, questo squilibrio favorisce la comparsa di sindromi allarmanti, chetosi, avitaminosi.

5) Fibra grezza: con questo termine si intende la componente indigeribile di un alimento che è presente nella parete delle cellule vegetali. I metodi analitici adottati per determinare la quantità di FG nell’alimento sono il metodo Weende e Van Soest.

Metodo Weende

Principio del metodo: una aliquota dell'alimento macinato, dopo delipidizzazione con etere o acetone, viene trattata all'ebollizione per 30 min. con una soluzione di acido solforico 0,26 N. Dopo filtrazione e lavaggio del residuo con acqua bollente questo viene trattato all'ebollizione per 30 min. con una soluzione di KOH 0,23 N.

Quindi si filtra, si lava con acqua bollente e si secca il residuo in stufa; si pesa e si incenerisce il campione, che viene di nuovo pesato: la differenza tra le due pesate costituisce la fibra grezza del campione.

Questo metodo sottostima il reale contenuto in fibra dell'alimento perché il 50-90% della lignina, lo 0-50% della cellulosa e fino all'85% delle emicellulose può essere solubilizzato e quindi non dosato come fibra grezza.

Metodo Van Soest

Il metodo analitico che permette una migliore stima del valore nutritivo è un metodo studiato per gli alimenti fibrosi, fieni e insilati; infatti permette di separare meglio le frazioni fibrose e quindi ottenere informazioni utili sulla qualità della fibra. In particolare vengono determinate:

• Fibra residua al detergente neutro (NDF): si tratta un'aliquota dell'alimento macinato con una soluzione contenente un detergente neutro, sodio laurilsolfato, all'ebollizione per 1 ora; si essicca in stufa il residuo e si pesa; quindi si incenerisce in muffola e si pesa. La differenza fra le due pesate, rapportata al peso del campione, costituisce l'NDF; parete cellulare: cellulosa, emicellulosa, lignina, cutina.
• Fibra residua al detergente acido (ADF): si tratta una aliquota dell'alimento macinato con una soluzione contenente il detergente, bromuro di cetil-trimetilammonio, in acido solforico 1 N, all'ebollizione per 1 ora. Si filtra, si essicca in stufa il residuo e si pesa. Questo residuo costituisce l'ADF; valuta la cellulosa ecc. che resistono al lavaggio acido.
• Lignina (ADL): parte inutilizzabile della fibra.

Il metodo NDF consente di separare i costituenti fibrosi delle pareti cellulari vegetali, e cioè: cellulosa, emicellulose, lignina, dal materiale cellulare solubile rappresentato da zuccheri, acidi organici, sostanze azotate proteiche e non proteiche, lipidi, sali minerali solubili.

All'analisi NDF sfuggono le pectine, che vengono solubilizzate, anche se sono intimamente legate alla parete cellulare.

6) Carboidrati non strutturali (CNS): per differenza = 100 (SS) - ceneri - PG - EE - (NDF - NDFIP). Solo una parte di questi sono zuccheri semplici o amido.

Se lavoro su alimenti ricchi di amido utilizzo il metodo polarimetrico, idrolisi con HCl 3N, oppure il metodo enzimatico, amiloglucosidasi e spettrofotometro.

Digeribilità e fibra vegetale

Perché abbiamo parlato di parete vegetale? Non solo perché i foraggi sono ricchi di parete vegetale, ma perché nei ruminanti la parete vegetale è un buon estimatore della digeribilità.

Si prende un campione di ciò che è stato ingerito dall’animale: come faccio? Prendo gli avanzi e li analizzo, e sottraggo ad essi l’escreto. Differenza tra ingerito e escreto è sparita nel tratto gastro-intestinale: la digeribilità ci dice solo la capacità di distruggere e assorbire.

Digeribilità = ingerito – escreto * 100 / ingerito.

Ad esempio: una bovina ingerisce 24 kg di SS e ne perde 9 kg nelle feci. La digeribilità della SS è pari al 62,5% e deriva da (24-9)/24*100; per un suino in media 85%.

Relazione tra la fibra grezza e la digeribilità

Quasi nessuna. Il contenuto in ADL, lignina, cambia molto. Infatti è l’ADL il limite alla degradazione ruminale.

Relazione tra digeribilità e ADL, tra capacità di ingestione e contenuto di NDF negli alimenti: di fatto c’è una relazione molto forte. La lignina incrosta la parete vegetale e la rende indigeribile per tutti, anche per i batteri ruminali.

La digeribilità è molto influenzata dal contenuto di parete vegetale. I ruminanti sono animali che hanno una dieta in cui la PV è abbondante: prato verde = 60% PV sul secco. Più la PV è giovane e quindi la pianta è giovane, più la PV è sottile, più digeribile dai batteri ruminali, e viceversa.

Se non riesco a distruggere la struttura, che ingombra perché non viene distrutta nello stomaco, non svuoto parzialmente il rumine: l’animale non può ingerire altro cibo.

Valore energetico

Passaggio successivo: manca il valore energetico.

Tutti gli alimenti, a eccezione di H₂O e sali minerali, posseggono una certa quantità di energia: dipende strettamente dal contenuto in lipidi, glucidi, proteine, in grado di fornirla.

La combustione di 1 g di lipidi fornisce 9,5 kcal; 1 g di proteine genera 5,7 kcal; 1 g di glucidi origina 4,2 kcal. L’energia grezza o lorda si determina bruciando completamente l’alimento. È espressa in caloria, cal/g o kcal/kg: attualmente si utilizza come unità di misura il joule.

Autotrofi, batteri: sono in grado di ottenere i loro principi nutritivi traendo energia dall’esterno, per esempio dalla luce.

Eterotrofi: hanno bisogno di partire da un componente chimico, carboidrati, grassi, per distruggerli e ottenere energia.

L’energia sta nei legami: se brucio componenti, libero energia sotto forma di calore e ottengo CO₂ in presenza di O e quindi facendo legare il C, presente sia nei carboidrati che nei lipidi, che nelle proteine, all’O.

Ci vuole molto più O per bruciare i carboidrati e i grassi: il risultato finale ci dà un calore di combustione in kJ/g. Per l’uomo, che ha un’alimentazione abbastanza raffinata e cerca di eliminare i prodotti ricchi di parete vegetale, perché poco digeribili, potremmo fermarci qui perché tutti i principi nutritivi che entrano nei nostri alimenti sono ad alta digeribilità: ciò che consumiamo è ciò che digeriamo.

Nel caso dei ruminanti non è così: ingeriscono foraggi e, grazie ai batteri ospitati nel rumine, con cui sono in rapporto di simbiosi, sono in grado di digerirli, in quanto distruggono la parete vegetale.

Utilizzo dell’energia

Dal punto di vista energetico: come viene utilizzata l’energia?

Energia lorda = energia che riusciamo a ingerire. Ciò che non riesce ad essere distrutto nel tratto gastro-intestinale rimane come principi nutritivi non digeriti che ci ritroviamo nelle feci.

Le feci dunque hanno un loro contenuto energetico; se bruciamo completamente in presenza di O per poter misurare il contenuto calorico, troviamo che anche le feci hanno un certo contenuto calorico.

Qui sta sostanzialmente la differenza tra mono/poligastrici: i mono, come l’uomo, che cercano di mangiare alimenti di alta qualità, quello che perdono con le feci è meno dell’8-5%; invece una bovina da latte, che ha digestione differente, perde una buona parte di energia sotto forma di feci, 30%.

Ciò che ottengo, 100-30, corrisponde a quella che chiamo energia digeribile = energia contenuta nei legami dei principi nutritivi che riescono a essere assorbiti dall’intestino della bovina.

In realtà le razioni non sono tutte uguali, ma per una bovina possiamo scendere fino a 50%, raro, e salire fino a un 80% di digeribilità: questa variabilità dipende dalla capacità di preparare razioni per la bovina.

Nel caso dei ruminanti, è molto evidente la produzione di metano, CH₄, che nella combustione produce H₂O e CO₂ e molto calore: è una perdita energetica notevole, dal punto energetico corrisponde circa al 5-10%.

Quello che viene assorbito a livello intestinale, poi viene utilizzato per tutto il metabolismo. All’interno del metabolismo, tutto ciò che poi viene scartato successivamente viene espulso attraverso le urine: nei ruminanti, il componente principale è l’urea; nel caso dell’uomo è l’acido urico. Queste sostanze contengono energia, 5%.

Se togliamo da 100, 30 con le feci, 8 con il metano, 5 persa con le urine, abbiamo 43. Ciò che ci avanza è mediamente un 57%, che può variare in funzione della dieta. Questo è ciò che l’animale utilizza per compiere il suo metabolismo: la chiamiamo energia metabolizzabile.

A cosa serve l’energia metabolizzabile?

Essenzialmente, per le bovine da latte, serve a 2 cose:

• Produzione latte ed eventualmente la produzione di carne
• Mantenimento: le cellule della bovina, per sopravvivere e quindi permettere la produzione di latte, compiono reazioni chimiche, metabolismo basale a livello cellulare; permettono il movimento, movimento apparati — gli animali tentano di muoversi sempre meno per evitare il dispendio di energia; permettono la termoregolazione, nel caso dell’uomo la temperatura costante è di 37°, nella bovina 39°.

Ripartizione dell’energia per produzione di latte e mantenimento: ci vuole più energia per uno o per l’altro? L’energia che va nel latte è la somma delle energie dei legami chimici dei principi che stanno nel latte, lattosio, grassi, proteine: è sostanzialmente legato a presenza di grasso, più grasso più energia.

Risposta: dipende da quanto latte produce la bovina. Se fa un chilo di latte, buona parte dell’energia va nel mantenimento; se ne fa 50, buona parte va nel latte.

L’energia metabolizzabile non è a pronto utilizzo, segue delle vie metaboliche, che bruciano un po’ di energia: possiamo dire che l’energia metabolizzabile e l’energia netta di mantenimento non può essere trasferita in toto, 100% di efficienza, ma una perdita di efficienza, extra calore.

Lo misuriamo come calore che si produce quando distruggo un legame; lo chiamo così perché non è il calore che il corpo dei mammiferi emana all’esterno, è un calore disperso per un’inefficienza.

L’efficienza è pari al 70%: è costante, è relativa al mantenimento, è capace di trasferire l’energia metabolizzabile in energia di mantenimento, infatti la chiamiamo energia netta di mantenimento, efficienza enorme, più elevata che non quella dell