Nutrizione ed alimentazione animale

Nutrizione e alimentazione animale

Introduzione

La ricerca di cibo è il primo istinto del neonato. La disponibilità di cibo esalta la capacità produttiva dell’animale, è fattore sanitario e di prevenzione delle malattie, soddisfa il piacere dell’animale ed è fattore economico di trasformazione. Si cerca il cibo per acquisire i principi nutritivi, sostanze usate dall’animale una volta rese disponibili nella forma opportuna per le sue cellule, organi e tessuti.

La nutrizione è l’insieme dei fenomeni biochimici inerenti l’utilizzazione dei principi nutritivi da parte dell’organismo. Gli alimenti sono parti o prodotti derivati da organismi vegetali od animali che gli animali assumono e che sono capaci, in seguito ai processi di digestione e assorbimento, di fornire all’organismo stesso un complesso di principi nutritivi dai quali ricava in ambito cellulare ed umorale la materia e l’energia necessaria per effettuare i propri processi biologici (sintesi dei componenti dell’organismo animale, dei suoi prodotti, termogenesi e lavoro muscolare).

L’alimentazione è la scelta, preparazione e somministrazione degli alimenti. Essa rappresenta la maggiore voce di spesa nell’allevamento del bestiame. È costosa per il mantenimento dell’animale, è costosa se non fornisce i nutrienti nelle quantità adeguate al fine di raggiungere delle buone performance ed è costosa se si sovradosano i nutrienti in relazione ai fabbisogni degli animali.

• Acqua
• Proteine
• Energia: grassi e carboidrati
• Minerali: macro e micro
• Vitamine: liposolubili e idrosolubili

Gli alimenti e la composizione della razione influenzano i processi di utilizzazione dei nutrienti.

Ingestione

 Presa dell’alimento, masticazione, umidificazione, per i primi tratti del digerente.

Digestione

 Riduzione dell’alimento in forma utilizzabile; processi chimico fisici a carico degli alimenti ingeriti.

Assorbimento

 L’alimento è ridotto in forma utilizzabile; trasporto dal lume intestinale al circolo sanguifero (trasporto attivo, diffusione passiva).

Metabolismo

Le funzioni biologiche che richiedono nutrienti sono:

1. Mantenimento; il mantenimento di un animale in uno stato di benessere o di buona salute giorno dopo giorno. Un animale è al mantenimento quando non perde né guadagna peso, sia come proteine che come grassi. La quota di mantenimento è fornita con la quantità di alimenti richiesto per supportare adeguatamente un animale che usa energia solo per svolgere le proprie funzioni vitali primarie, pertanto al netto dell’energia necessaria per l’accrescimento, lo sviluppo di feti, l’accumulo di riserve adipose e la produzione.
2. Accrescimento; aumento in muscoli, ossa e tessuto connettivo (+ una quota minima di grassi).
3. Ingrasso; deposizione dell’energia non utilizzata, sotto forma di grasso (grasso interno e intramuscolare). Ingrasso verso crescita: i muscoli contengono molta acqua, il grasso può sostituire l’acqua; 2.25* quantità di energia in grasso verso proteine e carboidrati. Abbiamo una curva di crescita tipica per ogni specie. Il tempo nella curva di crescita è dipendente dalla quantità di cibo che diamo all’animale.

La richiesta totale di nutrienti è un parametro fattoriale e comprende mantenimento + crescita + gravidanza + lattazione, per vacca scrofa e pecora; per i volatili la richiesta comprende mantenimento, crescita e uova. Le differenze di composizione di grasso di deposito sono soprattutto espressione delle differenze nei grassi della dieta (monogastrici) o assorbiti (ruminanti). Un latte con > grasso e residuo secco è anche più calorico, e le specie che lo producono avranno più bisogno di energia per ogni litro prodotto.

Ai consumatori dell’uovo interessa solo la parte edibile, ma la gallina deve produrre l’uovo intero e con un guscio che non si rompa. Ai fini pratici anche questo influenza i fabbisogni alimentari. Vediamo ora delle differenze fra le diverse specie.

Dinamiche ruminali

I ruminanti estraggono la massima energia dalle cellule della parete dei vegetali attraverso la fermentazione pregastrica e la ruminazione e ritenzione selettiva della fibra nel rumine. I prestomaci, però, possono riempirsi con la fibra vegetale, che è ingombrante, nutriente, e a bassa energia. Quindi una vacca può smettere di mangiare perché ha il rumine pieno ma ha ancora fame perché ha elevati fabbisogni energetici. L’ingestione di materia secca è limitata dalla ritenzione selettiva della fibra e la velocità di transito nel rumine è bassa. Comprendere e modificare i fattori che influenzano la velocità di transito nel rumine è cruciale per la nutrizione dei ruminanti.

Adattare la dieta dei ruminanti con un’ alimentazione altamente fibrosa ha notevoli svantaggi:

• Perdita di energia in metano come conseguenza diretta della fermentazione dei carboidrati
• Fabbisogni energetici addizionali per la ruminazione
• Perdita di “flessibilità” nel cambiare il livello di ingestione in funzione della qualità della dieta
• Rischi aggiuntivi di disordini metabolici (meteorismo, acidosi, chetosi)
• Perdita dell’efficienza di utilizzo delle proteine se la dieta è di alta qualità (soia), o se i fabbisogni alimentari sono superiori (PG > 18%)

Adottare questo tipo di dieta presenta alcuni vantaggi:

• Capacità di usare emicellulosa e cellulosa legate alla fibra come energia (capacità per sopravvivere con dieta altamente fibrosa)
• Capacità di produrre ed utilizzare proteine di alta qualità (batteriche) derivanti da fonti azotate non proteiche
• Capacità di riciclare azoto e “sopravvivere” con diete povere in proteine gregge (7-8%)
• Capacità di detossificare le tossine presenti negli alimenti
• Assicurare la disponibilità di vitamine del gruppo B
• Aumentare la disponibilità di fosforo fitinico

Nei grossi erbivori non ruminanti l’energia viene estratta dalle cellule della parete della pianta. All’aumentare delle dimensioni corporee aumentano la capacità di ingestione ed aumenta la dimensione del tratto digerente, relativo al peso metabolico. Si ha la necessità di avere accesso ad una grande quantità di alimenti fibrosi per sopravvivere allo stato brado. Con l’aumentare delle dimensioni corporee diminuisce la velocità di transito, così da mantenere la digeribilità della fibra vegetale.

Metodi di valutazione dell'alimento

Conoscere la composizione in nutrienti del nostro alimento è importante tanto quanto scegliere il metodo adatto per fare la composizione dell’alimento. Si usa un campione che deve rappresentare diverse tonnellate di alimento/foraggio, è un campione rappresentativo. Serve creare le condizioni perché le informazioni conosciute siano utili.

L’etichetta deve essere quanto più dettagliata e per questo le aziende dispongono di una griglia che serve da guida per le informazioni che andranno sui mangimi. È utile avere le informazioni di diversi anni così da poter fare una serie storica ed usare questa al posto dell’analisi. Cosa più “complicata” è decidere quanto campionare e quanti campioni fare. Per le granaglie e gli alimenti complessi si prendono 2 manciate da 5-7 sacchi, si prendono 12-15 campioni da diverse aree. I campioni devono essere casuali ma presi con una logica. Vengono messi in rimorchi e vengono mescolati. Lo scopo è quello di ottenere sotto campioni uniformi. Per il fieno si usa una sonda da fieno che prende 12-15 campioni da tutte le posizioni e profondità. Per l’insilato si raccolgono campioni durante l’intero processo di caricamento o desilamento. Delle granaglie se ne devono inviare almeno 250g, per il fieno ½ Kg, per insilato 1 Kg (in un contenitore ermetico, poi congelare o refrigerare, o trasportarlo immediatamente). Il campione deve arrivare al laboratorio nelle stesse condizioni in cui lo abbiamo prelevato in allevamento. Uno delle tipologie di materiale più difficile è l’insilato. Questo perché è un materiale “vivo” dato che sono presenti al suo interno batteri lattici, che operano la fermentazione lattica. Si perdono delle sostanze.

Analizzare una razione serve ad avere dei valori medi riferiti ad un tipo di alimento. I valori che si trovano sui libri sono valori medi, ma quando si vuole fare un razionamento sarà necessario essere più precisi. La farina di estrazione di soia è un’estrazione, non vuol dire che ho estratto le proteine, (dato che la soia è ricca di proteine) ma vuol dire che è fonte di olio. Ad es. valore da libro per FarEstrSoia = 48% PG (proteine grezze). È necessario fare le analisi evitare di sottostimare o sovrastimare la composizione degli alimenti. L’analisi va fatta con alcune tempistiche, con una certa ciclica (es. quando cambio fornitore). Esistono diversi metodi di analisi:

Metodi chimici

Es: cromatografia. Sono raffinati ma sono costosi, ci vuole tempo e non ci danno informazioni su ciò che accade in vivo, ovvero su ciò che realmente avverrà nell’animale. Ci possono essere errori di laboratorio.

Metodi biologici

Sono metodi lunghi e noiosi. Richiedono un numero minimo di animali. Il nostro obiettivo è di fare studi biologici in vivo lo stretto necessario. L’analisi dei “principi immediati”. I metodi chimici sono metodi standard, certificati. I primi sono stati fatti in Germania. Non sono sufficienti per fare una dieta, ma sono un primo passaggio.

• Sostanza secca. Si pesa il campione, si scalda in stufa a 105°, si ripesa il campione finché non è a peso costante, ovvero quando due pesate vicine danno lo stesso valore. La differenza fra peso iniziale e finale è la perdita d’acqua. %SS= 100% - %perdita acqua. Con gli insilati è un problema perché oltre all’acqua perde acido acetico, etanolo e così via. Allora o si lascia un totale di ore e mi accontento oppure se voglio realmente sapere la sostanza secca faccio un essiccamento a stufa non a 105° ma ad 80° e faccio l’analisi delle sostanze volatili presenti (acido acetico, propionico e butirrico, lattico ed etanolo). Per valutare la qualità di un insilato si misura il pH.
• Ceneri. Si pesa il campione, si brucia a 550°C per 4 ore nella muffola, si pesa il residuo (ceneri bianche). Questo ci dice l’insieme delle sostante minerali. Se vogliamo sapere la composizione dei singoli elementi si usano altri metodi.
• Proteine grezze. È difficile farla in quanto ci sono tantissime proteine diverse. Dato che esiste una relazione fra azoto e proteine si è studiato un metodo, il metodo di Kjedahl. (Digestione e/o mineralizzazione della sostanza organica, mediante acido solforico (H2SO4) concentrato ed in presenza di catalizzatori con formazione di solfato di ammonio (NH4)2 SO4. Alcalinizzazione con NaOH con formazione di solfato di sodio Na2SO4. ed ammoniaca NH4 Distillazione dell’ammoniaca in corrente di vapore e raccolta in una soluzione a titolo noto di acido borico Titolazione dell’acido borico in eccesso con HCl • Per ogni ml di HCl corrispondono 0,0014 g di N) Prima di tutto si trasforma l’azoto organico in organico mediante bollitura con acido. Poi si fa una distillazione ed alla fine otteniamo ammoniaca. Si aggiunge acido borico e si titola con acido cloridrico. In fine si calcola: %PG= ((ml di HCl *0,0014*6,25)/ peso del campione *100 Il problema è che il sistema non distingue fra le diverse fonti di azoto (proteine, amino acidi liberi, azoto non proteico, non titola nitrati e nitriti). Questo è un errore più grave per i mono gastrici in quanto non se ne fanno nulla dell’azoto non proteico. I ruminanti invece riescono in parte ad usarlo per assemblare proteine. Sarà quindi utile fare un’analisi degli amino acidi presenti nelle proteine (profilo amino acidico) ma è un’analisi costosa, in quanto diversi amino acidi richiedono diversi metodi di analisi. Altro errore, nel complesso meno determinante, è il 6,25. Altro metodo è il metodo LECO ma non è usato.
• Grassi. Estratto etereo. Si fa bollire il campione, posto in ditale di cellulosa. L’etere posto nel pallone, scaldato, rifluisce sul campione per
• Vitamine. Vengono effettuare prove individuali per ogni vitamina e sono effettuate analisi chimico/biologiche con cromatografia.
• Minerali. Prove per ottenere la concentrazione di ogni minerale. Si usa spettrofotometro ad assorbimento atomico.
• Fibra grezza. Il chimico sa che la fibra grezza è composta da cellulosa, emicellulosa e lignina e comincia a fare analisi di cui a non interessa poco. Vogliamo sapere quanto è digeribile. Il metodo usato è il metodo di Weende, metodo scritto nelle dichiarazioni di legge, che ha un problema, non evidenzia tutta la parete. La fibra vera è dunque in numero maggiore rispetto a quella ottenuta con il test. Fino all’80% di emicellulosa ed il 60% di lignina possono essere persi a causa della solubilità di questa in ambiente fortemente alcalino. Se sbaglio il calcolo della fibra grezza sbaglio anche la quota di estrattivi inazotati. Alternativa è il metodo Van Soest che è un metodo più preciso e che richiede più analisi. Questo metodo nel frazionamento permette di distinguere la quota di cellulose, emicellulosa e lignina. Permette anche di determinare la quota di proteine danneggiata dal calore. Ci da un’indicazione di quanto dell’azoto è utilizzabile da parte dell’animale per sintesi. Con il detergente neutro distinguiamo la quota solubile da quella insolubile. Nella quota solubile abbiamo:

• Contenuto cellulare
• Amido & Zuccheri
• (Pectine, β-glucani & fruttani)
• Proteine solubili
• Lipidi
• Acidi organici

Nella parte insolubile abbiamo:

• Pareti (NDF)
• Emicellulose
• Lignina
• Proteine insolubili
• Minerali insolubili

Se facciamo l’NDF possiamo calcolare i carboidrati non di struttura (nei cereali è l’amido). L’ NDF non ci dice la digeribilità. CHOH solubili al detergente neutro (=Carboidrati non di struttura = NSC) Valore calcolato: NSC = 100 - (%NDF+%PG+%EE+%Ceneri) NDF corretto x le PG (98% potenzialmente digeribile nel rumine; Rapidamente fermentato nel rumine; Diversi gruppi e non sempre facilmente misurabili direttamente nei mangimi; Una piccola parte può non essere digeribile da parte degli enzimi dei nostri animali domestici). Ricapitolando:

• NDF = emicellulosa + cellulosa + lignina ecc.
• ADF = cellulosa + lignina ecc.
• ADL = lignina, silice…

È possibile fare delle misure fisiche. Ogni componente principale ha una particolare proprietà di assorbire gli infrarossi, a seconda dei componenti. Si chiama spettroscopia di riflettenza nel vicino infrarosso (NISR). L’assorbimento è influenzato dalla velocità di vibrazione dell’atomo. Funziona per molti alimenti, per gli alimenti principali. Questo viene usato nei mangimifici, non negli allevamenti. Questo metodo:

• È veloce (<30 sec- 3 minuti)
• È semplice preparare i campioni
• Analizza molti campioni nello stesso tempo
• Non si consuma il campione
• Economico

Ma:

• Gli strumenti sono costosi
• Dipende dal processo di calibrazione
• È incapace di misurare i componenti minori

È un metodo che sta prendendo sempre più piede. È necessario determinare il potere calorico degli alimenti. In un laboratorio chimico-fisico è possibile determinare solo l’energia potenziale contenuta in un mangime, cioè l’energia di combustione, mediante calorimetro adiabatico. La combustione avviene in un contenitore d’acciaio molto resistente: la bomba calorimetrica, posta in acqua in un contenitore termicamente stagno, in acciaio inossidabile (=adiabatico). Meglio avere la temperatura a 20°C. Nel calorimetro si mette il campione pressato, si mette a 20 atm e si ha un filo che arriva sull’alimento. Si fa partire l’alimento e si ha lo scoppio. Nel contenitore abbiamo acqua e con il termometro vado a rilevare il rialzo termico. Raffrontando i dati del campione, cioè la temperatura determinata dal campione con una temperatura standard, si vede il valore calorico. Il potere calorico si esprime in merito ad una quantità. Le unità di misura usate sono 2. Si può usare la caloria, sapendo che 1 caloria = energia x > 1 g H O di 1°C. Di solito si usano in nutrizione le 2 Kcal (=1000 cal). Oppure secondo le indicazioni della fisica, l’unità di misura del lavoro: J. 1000 kcal = 4184 KJ = 4,184 MJ Rialzo termico X g H O = calorie nel campione. Cal nel campione X quantità di mangime = Cal di Energia Lorda nella dieta. Lo stesso metodo è usato per feci, urina, prodotti dell’animale (latte, uova). Infatti è importante sapere le calorie necessarie per produrre i prodotti, quali latte, uova ecc. l’energia lorda non è un indicatore valido del potere nutrizionale ed economico degli alimenti.

Mcal/Kg

• Grassi ed olii 9.3
• Amido 4.23
• Fieno 4.3
• Seme di cereale 4.5
• Insilato (tal quale) 1.45
• Insilato (sul secco) 4.4 È la presenza di acqua che fa la prima differenza nel valore calorico!
• Paglia 4.7
• Caseina 5.86

L’analisi chimica è il punto iniziale per determinare il calore nutritivo degli alimenti. Il valore degli alimenti ingeriti dipende dalla capacità del corpo di utilizzare i nutrienti presenti negli alimenti. La valutazione può essere fatta in vivo o in vitro.

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