Zootecnica agraria

ZOOTECNIA 1

APPARATO DIGERENTE

 LA DIGESTIONE

o processi meccanici

migliora l’efficacia degli enzimi

1.

2. assorbimento nel sangue

3. espulsione dal canale alimentare (feci)

o processi enzimatici

1. conversione dei principi nutritivi nello stomaco e intestino

o processi microbiologici

1. fermentazioni ruminali e intestinali

LA BOCCA

 tessuto epiteliale pavimentoso stratificato

o LINGUA:

 bottoni gustativi

 ghiandole gustative (secreto)

 papille coniche (falciformi nei bovini, in punta)

 papille fungiformi e foliate (equini e suini)

o LE GHIANDOLE SALIVARI

 molto distribuite

 sierose pure, mucose pure, miste

 parotidee producono siero

 mandibolari producono misto (siero e muco)

 sottolinguali producono predominanza di muco

 boccali miste

 SIEROSE: acqua e proteine

 PTIALINA (α-amilasi su amido cotto in carnivori e onnivori)

 MUCOSE: proteine (MUCINA) per protezione

o LA SALIVA

 liquido incolore e acquoso =1% SS

 bicarbonati, cloruri, fosfati,proteine

1. salivazione spontanea e continua

2. + stimolo incondizionato (recettori gustativi)

3. + stimolo condizionato (Pavlov)

 bovini= 100-190 L; suini= 3-18 L;

1. azione protettiva (mucosa)

2. facilita masticazione e deglutizione

 volontaria e poi riflessa

 onda peristaltica (5 cm/s) liquidi senza peristalsi

3. estrazione sostanze idrosolubili

4. digestione amido cotto

5. presenza di lisozima (antibatterico)

6. raffreddamento evaporativo (cane)

ESOFAGO

 condotto non rettilineo

o Bovini 90-95 cm

o Equini 120 cm

Suini 45 cm • peristalsi

o

 tessuto muscolare striatonei bovini

o 2/3 striato+ 1/3 liscio in Equini e Suini

 iato esofageo

 cardia

STOMACO VERO

 sacco curvo (rugae)

 fondo

 corpo

 parte pilorica

 mucosa aghiandolare (no nei carnivori, ristretta nei Suini)

 mucosa ghiandolare

 ghiandole gastriche

o cellule mucose

 mucina, serotonina

o cellule principali

 pepsinogeno

 rennina

 fattore intrinseco per B12

 lipasi gastrica

o cellule parietali(HCl) pH 1-2

MUCOSA DELLO STOMACO VERO

 –

responsabile della digestione gastrica, secerne:

HCl • batteriostatico

o  denaturazione proteine

o pepsina (PM 35000)

 deriva dal pepsinogeno (PM 42500) attivato da HCl

 è una endopeptidasi e produce corti peptidi

o rennina (chimosina) nei ruminanti giovani e nel suino

 attivato da HCl + enzima

 + Ca ++ precipita la caseina

o lipasi gastrica (tributirrasi) nei giovani carnivori

ATTIVITA' DELLO STOMACO VERO

 fase cefalica (recettori nella bocca → cervello)

o fase sempre presente anche senza arrivo di bolo nello stomaco

 fase gastrica (recettori del fondo e del pilorico)

–

o + ormone GASTRINA HCl copiosa

 fase intestinale (recettori nel duodeno)

o ENTEROGASTRONE e BULBOGASTRONE che inibiscono la produzione di HCl

INTESTINO TENUE

 diametro grande e tratto breve nei carnivori

 diametro piccolo e tratto lungo negli erbivori

 condotti che sfociano da fegato e pancreas

 FUNZIONI:

1. Rimescolamento dei succhi biliari e pancreatici con il contenuto del lume

2. Digestione finale dei carboidrati, lipidi e proteine

3. Esposizione massima dei nutrienti alla mucosa intestinale per una ottimale capacità

assorbente

 COMPONENTI:

1. DUODENO

o craniale (sboccano dotti pancreatici e biliari), discendente, ascendente

2. DIGIUNO

o lungo, sottile, a spirale (anse nel suino)

3. ILEO

o rettilineo e breve

 VILLI per ASSORBIMENTO (alti ~ 1 mm)

1. enterociti

 microvilli-pinocitosi (0,4 m 300 m2)

 vita media di 3-5 giorni

2. cellule calciformi mucipare

 intercalate a enterociti

 con produzione basale e sotto stimolo

 muco denso“schiuma da barba” che si espande di 500 volte in 20 msec →

PROTEZIONE della mucosa

3. cellule enteroendocrine

 producono: secretina, CCK → succo pancreatico

 CHIMO ACIDO composto da:

o proteine parzialmente digerite

o carboidrati in parte digeriti

o lipidi poco o nulla digeriti

o succo pancreatico

o bile

o succo enterico

 DIGESTIONE significa arrivare ai principi semplici per ASSORBIMENTO nell’intestino

 SUCCO PANCREATICO (esocrino) 2% come zimogeno negli acini pancreatici - 98%

acqua HCO3 e Na nei dotti pancreatici

o diverse PROTEASI (pH ottimale 7) endopeptidasi

 tripsinogenoÞ tripsina (AA basici) enterochinasi (Ca++)

 chimotripsinogeno (AA aromatici) attivato da tripsina

 procarbossipeptidasi(estremità catene carboniose) attivato da tripsina

 nucleasi

 collagenasi-elastasi

o AMILASI PANCREATICA (pH ottimale 6,9)

 attiva α-amilasi → destrine e maltosio

o LIPASI PANCREATICA attiva

su trigliceridi → acidi grassi e glicerolo

o

o su colesterolo e fosfolipidi

o agevolata da aumento della superficie (emulsionanti)

 BILE: raccolta in cistifellea (per ruminanti e maiali)

o acqua (97%)

o sali inorganici (bicarbonati e cloruri di Na e K) alzare pH

acidi biliari catabolismo del colesterolo → acido colico → acido taurocolico e glicolico

o → riassorbimento nell’ileo terminale → fegato bile (la circolazione enteropatica = 90%)

o lecitina

o pigmenti biliari (bilirubina, biliverdina) catabolismo di emoglobina e cromoproteine

→ uribilinogeni (colore a urine e feci) riassorbimento

(milza, midollo osseo, fegato)

scarso

o fUNZIONI:

 digestione dei grassi nell’intestino (attiva la lipasi pancreatica)

 tampona acidità del chimo dallo stomaco

 dispersione dei grassi (ac. biliari + AA idrosolubili) abbassando la tensione

superficiale (vitamine liposolubili)

 sali biliari si legano con i grassi → MICELLE idrosolubili per permettere

l’assorbimento

 sostanze di scarto insolubili (pigmenti, steroidi)

 – – acqua (nell’uomo 1,8 L riassorbito

SUCCO ENTERICO: enzimi - bicarbonati ormoni

con principi nutritivi)

o g. sottomucose nel DUODENO (ph 7-8) alto in bicarbonati e muco per tamponare e

proteggere

o g. sottomucose nel DIGIUNO e ILEO (ph 7-8,6) alto in bicarbonati, Na, Cl

o ENZIMI (in tutto il tenue)

 dipeptidasi → AA

aminopeptidasi -

 maltasi (glu+glu) - lattasi (glu+gal) - saccarasi (glu+fru)

 nucleopeptidasi

 lipasi

 enterochinasi (attiva tripsinogeno in tripsina)

INTESTINO CRASSO

 diametro grande e tratto lungo

o NO villi

o cripte profonde

o molte cellule calciformi (Goblet)

 RUMINANTI

o CIECO (apice cieco)

o COLON ASCENDENTE

 ansa prossimale (S sdraiata)

 ansa spirale

o COLON TRASVERSO (grosso e corto)

o COLON DISCENDENTE (corto con dilatazione)

o RETTO e ANO

 SUINI

o CIECO (conico con bozzolature e sacche interne, apice)

o COLON ASCENDENTE molto lungo e simile ai ruminanti (3,5 spire)

o COLON TRASVERSO (corto)

o COLON DISCENDENTE (corto)

o RETTO e ANO

 FUNZIONI:

o CARNIVORI: assorbimento elettroliti, vitamine, sali inorganici, (AA e ac. grassi

sfuggiti) H2O • più del 90%

o ERBIVORI MONOGASTRICI e ONNIVORI: fermentazione della cellulosa nel

cieco e nel colon (vit. B, ciecotrofia)

o secrezione muco alcalino (pH 7,5-8) protezione

formazione e “stoccaggio” delle feci (ricoperte di muco)

o

PERCHE' SI STUDIA L'APPARATO DIGGERENTE?

 dell’alimento (forma fisica e composizione chimica) influenzano la qualità

Le caratteristiche

dei prodotti finali (es. grasso del latte, pollo al sapore di pesce, latte “giallino” degli animali

al pascolo)

I PRESTOMACI –

1. RUMINE (120-200 l) lato sinistro cavità addominale papille (1-15 mm)

 assorbimento AGV e NH3

 crescita influenzata dalla fibra e ruminazione

2. RETICOLO (8-16 l) craniale al rumine

 creste (a nido d’ape)

 doccia esofagea

3. OMASO (8-16 l) libro ventrale al rumine

 lamine con papille

4. ABOMASO (10-20 l) stomaco vero ventrale al rumine

 ghiandole secernenti

IL RUMINE E' UN FERMENTATORE

 ambiente anaerobico

 temperatura (39°C) e pH (5,5-7) costante

 buon rimescolamento

 Il bolo mericico viene riportato alla bocca con regolarità

1. Attività e crescita dei microganismi

2. i prodotti della fermentazione sono:

1. assorbiti nel rumine (parete ruminale)

2. oppure fuoriusciti verso lo stomaco vero (digestione enzimatica)

DINAMICA DELLA DEGRADAZIONE RUMINALE

 acqua, saliva e alimenti sono trasportati nel rumine-reticolo

 frazioni pesanti e piccole (granelle, sfarinati) tendono ad andare sul fondo

 frazioni leggeree grossolane (erba, fieno) tendono a “galleggiare

 gas prodotto durante le fermentazioni tende ad uscire

FATTORI CHE INFLUISCONO SULLA DEGRADAZIONE RUMINALE

 svuotamento del rumine

il tasso di passaggio oltre il rumine (per l’orifizio reticolo-omasale

o = 2 mm) dipende

dalla dimensione delle particelle e dalla densità specifica

il tasso di degradazione degli alimenti dipende dall’alimento

o

1. dimensione particelle (rumin. e microrg.) 28%

intrappolamento (effetto “diga del castoro”)

2.

3. densità funzionale particelle (0,8-1,5 g/ml) 59%

4. motilità del rumine (lunghezza della fibra)

5. ingestione di alimento

OMASO E ABOMASO

 le funzioni dell’omaso non sono chiare

o assorbimento residuale degli AGV

o la frazione fluida passa velocemente

il “particolato” (frazione solida) è ritenuta dai “foglietti” omasali

o

 l’abomaso è il vero stomaco ghiandolare

o oltre agli altri enzimi e HCl produce lisozima

 riflesso della doccia-esofagea nel vitello

MOVIMENTO DEI PRESTOMACI

 contrazioni ritmiche e ondulatorie

 1-3 volte al minuto

o consentire distribuzione uniforme dei batteri ruminali nella massa (simbiosi)

o consentire il rimescolamento tra parti leggere e pesanti

facilitare l’eruttazione(CO2 e CH4)

o

o consentire il rigurgitodel bolo mericico (ruminazione)

favorire l’assorbimento degli AGV attraverso la parete ruminale

o convogliare i residui alimentari e la massa batterica verso l’omaso-abomaso

o

 RUMINAZIONE

o prima masticazione (grossolana)

seconda masticazione (“mericica” o ruminazione)

o  prolungata, accurata

 insalivazione

 sminuzzamento

o saliva alcalina (pH 8)

 per la presenza di bicarbonati

 tamponare l’acidità (da AGV) Þ pH 6-7

 apportare urea (CICLO dell’UREA)

 presenza di foraggi grossolani stimola

salivazione (180 l)

 ERUTTAZIONE

o fenomeno riflesso indotto dalla presenza di gas (recettori di distensione)

o metano (27%) e CO2 (66%)

o perdita energetica (800-1500 l/d)

pericolosità della “schiuma” (meteorismo)

o

MICRORGANISMI RUMINALI

 (dall’ambiente e dagli alimenti)

Colonizzazione graduale

 BATTERI (> 200 specie, 10-50 miliardi/ml)

o cellulosolitici (Ruminococcus, Fibrobacter, Clostridium)

o amilolitici (Streptococcus bovis, Bacteroides)

o utilizzatori di acidi (AGV, lattico, malico, succinico)

o proteolitici (fino ad aminoacidi)

o produttori di ammoniaca

o metanogeni (da CO2 e H+),

 Methanobacterium ruminantium

 Metanosarcina

o lipolitici (fino a glicerolo e AG, idrogenazione insaturi)

 PROTOZOI (1-5 milioni/ml) ciliati

o peso totale = peso batteri

o proteolisi sui batteri

o proliferazione con diete ricche in zuccheri solubili

o azione di rimescolamento (microambiente)

o assorbimento o fagocitosi

 FUNGHI microscopici

o co-azione di degradazione della cellulosa e emicellulosa

DEGRADAZIONE NEL RUMINE

o una razione tipo per vacche da latte:

 70-75% carboidrati, 10-17% sostanze azotate, 35% lipidi

o microrganismi:

 hanno bisogno di un substrato energetico

 e di fonte azotata

 la digestione è operata da enzimi specifici rilasciati nel rumine (extracellulare)

FERMENTAZIONE DEI CARBOIDRATI

extracellulare (enzimi) da complessi → semplici → glucosio → entra nella

o conversione

cellula del microrganismo e viene usato → AGV+ CO2 e H

da cellulosa e emicellulose → acetico (65-75%)

1. da amido → propionico(15-20%)

2. da zuccheri solubili → butirrico (10%)

3.

o RAPPORTO ACETICO/PROPIONICO (3 / 1)

o tutti gli AGV sono potenzialmente assorbibili dalla parete ruminale(influenzato dal pH)

DEGRADAZIONE DELLE “PROTEINE”

o non-proteiche (urea, ammidi, nitrati, nitriti)

 degradazione immediata (qualche minuto)

o proteiche

 degradazione rapida e lenta aminoacidi, peptidi, ammoniaca proteina batterica

 –

batteri sintetizzano proteine a partire da N da N ammoniacale e AA

o proteiche indegradabili

 passano nell’abomaso indigerite

L’ATTIVITA' RUMINALE E' INFLUENZATA DA:

o Rapporto Foraggi/Concentrati

 carenza energetica, proteica, Fibra Lunga Strutturata

o Bilanciamento energia e azoto

 eccessi ammoniaca, carenze proteine, crescita microbica

o Turn over ruminale (tasso di passaggio e di degradazione)

 veloce propionico

 lento acetico

o Somministrazione della razione (frazionamento)

o Sostanze tampone (riduzione del pH, saliva)

o Additivi (Antibiotici, Lieviti, Isoacidi)

PRINCIPI NUTRITIVI CARBOIDRATI

CLASSIFICAZIONE

 ZUCCHERI

o Monosaccaridi

 Triosi (C3H6O3)

 gliceraldeide, diidrossiacetone

 Pentosi (C5H10O5)

 arabinosio, xilosio, ribosio

 Esosi (C6H12O6)

 glucosio, galattosio, mannosio, fruttosio

o Disaccaridi (C12H22O11)

 saccarosio, lattosio, maltosio, cellobioso

 NON ZUCCHERI

o Polisaccaridi

 omopolisaccaridi

 arabani, xilani

 glucani (AMIDO, GLICOGENO, CELLULOSA)

 fruttani, mannani, galattosani

 eteropolisaccaridi

 emicellulose

 gomme

 mucillagini

 aminopolisaccaridi

CARATTERISTICHE

 (CH20)n

 Carboidrati

 STRUTTURALI e DI RISERVA (presenza notevole nei vegetali)

 ENERGETICI (negli animali presenza scarsa)

 isomeria:

o enantiomeri

o ALDOSI e CHETOSI

 sintesi e idrolisi regolate dagli stessi enzimi

PRINCIPI NUTRITIVI

 MONOSACCARIDI

o Triosi (gliceraldeide, diossiacetone ¼ glicerolo) non presenti in natura se non come

intermedi nella glicolisi

o Pentosi

 arabinosio, xilosio → emicellulose

 ribosio(desossiribosio) → acidi nucleici DNA RNA

o Esosi (glucosio, fruttosio, mannosio e galattosio)

 costante nel plasma ematico (0,09% nell’uomo) (feedback sul senso di fame-

sazietà, NO neiruminanti)

 PIRANOSI (glucosio, galattosio e mannosio)

 FURANOSI (fruttosio)

 zuccheri acidi e alcool zuccheri

 DISACCARIDI (solubili ezuccherini)

o SACCAROSIO (glucosio+fruttosio)

 20% barbabietola

 15-19% canna da zucchero

o LATTOSIO solo nel latte (glucosio+galattosio)

 importanza del galattosio per i galattolipidi

MALTOSIO (α1-4)

o (glucosio+glucosio)

 nell’amido

CELLOBIOSIO (β1-4)

o (glucosio+glucosio)

 nella cellulosa

 OMOPOLISACCARIDI (insolubili einsapori)

o ARABANI e XILANI (solo negli eteropolisaccaridi complessi)

o AMIDO

 riserva energetica, altamente digeribile, granuli identificabili

 amilosio (lineare α1-4)

 amilopectina (ramificato α1-6)(80% nelle patate)

 – α-amilasi (in saliva e succo pancreatico) → destrine e maltosio

destrina-limite

 β-amilasi → maltosi

(nel malto) dalle destrine

o CELLULOSA (parete vegetale)

 unità base = cellobiosio

 PM 50.000-2.500.000 = 300-15000 residui

 legame β1-4 – forma fibrille → impacchettate in fibre (“struttura”)

e ponti H

 indigeribile se non da specifici enzimi → nei ruminanti

o GLICOGENO (riserva energetica animale a pronto utilizzo)

 struttura simile ad amilopectina

 ramificazioni più frequenti (ogni 8-12 residui)

 PM 2.500 (2-4% nel fegato; 1% nei muscoli)

o FRUTTANI

 riserve delle composite e graminacee

 solubili in acqua fredda (basso PM)

o GALATTANI e MANNANI

 strutturali in piante esotiche, batteri, lieviti e muffe

 riserva nelle leguminose (al posto dell’amido)

 ETEROPOLISACCARIDI (insolubilie insapori)

o EMICELLULOSE (azione cementante delle pareti)

 polimeri di pentosi (xilani), esosi, acidi uronici

 ramificazioni di arabinoso (cementante)

o PECTINE (galatturonani)

 polimero di acido metil-galatturonico e galatturonico

 solubili in H2O

o GOMMA ARABICA e MUCILLAGINI

 polimeri di gallattosio

 glucuronico arabinosio e ramnosio

o AMINO- O MUCO-POLISACCARIDI

 con acido glucuronico

 lubrificante nelle articolazioni, pelle, cornea

 acido ialuronico, condoritina, eparina

PRINCIPI NUTRITIVI LIGNINA

 miscela di polimeri del fenilpropilene (alcol cumarilico, coniferilico, sinapilico)

 “Molecola” estremamente complessa

 non è un carboidrato

 non è digeribile (solo da alcali - NaOH)

 è un’incrostante della parete vegetale che aumenta all’invecchiare delle piante (!)

 rigidità alla parete cellulare (armatura!)

PRINCIPI NUTRITIVI PROTEINE

 Sostanze quaternarie:

o N 15,5-18 %

o H 6,5-7,3 %

o C 51-55 %

o O 21-23,5 %

o S 0,5 %

 Sospensioni colloidali

o in soluzione solo le proteine a basso PM

 Resistenza alla flocculazione

per alone protettivo dell’H2O

o

 IONE ANFOTERO per la presenza di gruppi carbossilici e aminici<