Valutazione degli alimenti di interesse zootecnico Monica Isabella Cutrignelli

Programma Alimenti zootecnici Determinazione dei principi alimentari Classificazione e caratteristiche Determinazione dei principi alimentari Modalità di campionamento Schemi Weende e Van Soest Contenuto in minerali e vitamine Valore proteico ed energetico Stima della digeribilità in vivo e in vitro Cornell Net Carbohydrate and Protein System Valutazione degli insilati Sostanze tossiche ed anti-nutrizionali

Classificazione degli alimenti zootecnici Foraggi Freschi Conservati Affienati Disidratati Insilati

Mangimi Sottoprodotti Semplici Composti Paglie e loppe Industriali Completi Complementari Sottoprodotti Paglie e loppe Industriali di origine vegetale di origine animale

Foraggi freschi Valore nutritivo Leguminose Graminacee Umidità 75-85% Proteine 13-30 %SS Zuccheri solubili 4-30 5 %SS Cellulosa 10-30 %SS Energia netta 11-4.3 MJ/kg Fattori che influenzano il valore nutritivo: Specie botanica Stadio vegetativo Condizioni pedo-climatiche Trattamenti fertilizzanti Leguminose Erba medica Sulla Trifoglio Veccia Graminacee Loietto Sorgo Prati polifiti

Composizione chimica dell’erba medica I taglio Composizione chimica dell’avena a diversi stadi di vegetazione Stadio vegetativo SS Prot tot Prot dig Fibra g. Inizio germogliazione 15.0 3.5 2.9 3.4 Germogliazione avanzata 18.8 4.3 5.0 Inizio fioritura 22.2 4.2 3.1 6.2 Piena fioritura 24.0 4.0 7.6 Dopo fioritura 28.1 3.7 2.7 10.6 Stadio vegetativo SS Prot tot Prot dig Fibra g. Levata 15.0 3.5 2.9 3.4 Fioritura 22.2 4.2 3.1 6.2 Maturazione 24.0 4.0 7.6

Foraggi affienati Valore nutritivo Leguminose Graminacee Umidità 8-15 % Proteine 6-20 %SS Cellulosa 27-45 %SS Energia netta 0.3-0.4 UFL/kg Fattori che influenzano il valore nutritivo: Specie botanica Epoca di sfalcio Perdite durante l’affienamento (enzimi vegetali, microrganismi, ossidazione, liscivazione, perdite meccaniche) Perdite durante la conservazione Utilizzo di conservanti Leguminose Erba medica Sulla Trifoglio Graminacee Avena Loietto Sorgo Prati polifiti

Composizione chimica (% SS) dei foraggi conservati con diversi metodi Fienagione in campo Fienagione in 2 tempi Insilamento Disidratazione Pioggia forte Pioggia Senza pioggia Senza calore Con calore Proteine 17.2 18.3 18.1 18.6 18.5 20.0 17.8 Grassi 1.1 1.6 1.9 1.7 2.1 3.4 2.2 Fibra 41.5 28.8 30.26 32.7 30.5 28.2 31.4 Ceneri 6.6 6.1 6.2 7.0 7.1 8.4 6.9 Caoroteni (ppm) 2.4 5.0 12.0 20.6 31.6 621.0 59.8

Foraggi insilati Valore nutritivo silomais Umidità 30-35 % Proteine 8-8.5 % SS Cellulosa 19-20 % SS Energia netta 0.7-0.8 UFL/kg s.s. Fattori che influenzano il valore nutritivo: Specie botanica Epoca di sfalcio Perdite durante l’affienamento (enzimi vegetali, microrganismi, ossidazione, liscivazione, perdite meccaniche) Perdite durante la conservazione Utilizzo di conservanti Leguminose Erba medica Graminacee Mais Avena Loietto Sorgo Sottoprodotti Polpe di barbabietola Buccette di pomodori Pastazzo d’agrumi

Perdite di fienagione secondo Wiengner SS % Sos. Digeribili Valore nutritivo Respirazione 5-10 5-15 Fermentazione Meccaniche Maggior lavoro digestivo - 10-15 TOTALI 15-30 15.35 25-50

Mangimi semplici SS PG FG % % SS Cereali Mais 87.6 9.7 2.5 Orzo Avena 87.5 89.8 12.0 11.6 6.2 12.1 Farine di estrazione da semi oleaginosi Soia 90.0 45-50 5.8 Cotone 91.0 20.0 Leguminose 88.0 38.0 5.0 Pisello 86.0 22.5 5.4 Favino 86.7 25.7 8.8

In generale, si raggruppano i metodi di analisi in due categorie: La valutazione degli alimenti si effettua con metodi che sono sempre un compromesso tra accuratezza scientifica, applicabilità e costo. In generale, si raggruppano i metodi di analisi in due categorie: fisici chimici. Per una corretta valutazione degli alimenti - soprattutto se di origine aziendale (fieni, erbe, insilati) - è consigliabile utilizzare entrambi i metodi.

Metodi fisici Le sole valutazioni fisiche, soprattutto se effettuate con sistemi soggettivi, non sono mai sufficienti ad esprimere un giudizio idoneo sugli alimenti. vista (stadio di maturazione di una pianta, i materiali estranei o inquinanti e la fogliosità) olfatto (muffe e odori sgradevoli) tatto (stadio di maturazione temperatura) Un’interessante analisi fisica consiste nel determinare la quantità di fibra effettivamente utilizzabile dall’animale per la ruminazione (NDF effettiva eNDF) si effettua setacciando un’aliquota di unifeed su griglie a maglie variabili e sovrapposte eNDF= quota apportata da foraggi e insilati (e non da granelle e mangimi) di dimensione superiore a 0,5 cm

Metodi chimici Il valore potenziale di un alimento quale apportatore di un determinato principio alimentare è indicato dall’analisi chimica, ma il suo reale valore per l’animale può essere stimato solo dopo aver tenuto conto delle inevitabili perdite che si verificano nel corso della sua digestione, dell’assorbimento e della sua utilizzazione metabolica. L’analisi dei principi nutritivi di un alimento è comunemente eseguita per via chimica in laboratorio; Metodo Weende Metodo Van Soest tecnica NIR (Near-Infrared, o Vicino Infrarosso).

Scelta del tipo di analisi Analisi tipo (schema Weende) Umidità; Protidi grezzi Estratto etereo Ceneri Fibra grezza Estrattivi inazotati Schema Van Soest Fibra neutro detersa (NDF) Fibra acido detersa (ADF) Lignina acido detersa (ADL) Carboidrati non strutturali Sistema Cornell Net Carbohydrate and Protein System_CNCPS: Ulteriore frazionamento dei carboidrati (A, B1, B2 e C) e delle sostanze azotate (A, B1, B2, B3 e C)

Il campionamento E’ fondamentale per eseguire una valutazione attendibile dell’alimento; il campione deve essere rappresentativo. Esistono metodi standardizzati per il prelievo degli alimenti; nel caso di foraggi e insilati occorre prestare particolare attenzione al punto, alle modalità e al numero di aliquote. In laboratorio, il campione viene essiccato, macinato (1,1mm) e sottoposto ad analisi

Sostanza Secca (SS) e umidità La sostanza secca (SS) è tutto ciò che non è acqua, cioè la somma di sostanza organica e minerali. Il complemento a 100 della sostanza secca è l’umidità: U% = 100 - SS%. La quantità di acqua presente in un alimento indica quanto sono“diluiti” i principi nutritivi; essa fornisce anche indicazioni sulla sua conservabilità e sulla qualità degli eventuali trattamenti termici subiti. Umidità e sostanza secca di un alimento devono sempre essere determinati; solo i dati espressi sulla sostanza secca sono confrontabili.

Sostanza Organica e Ceneri Sostanza secca Ceneri Sostanze minerali Composti ternari (Ca, H, O) Lipidi e carboidrati Sostanza organica Composti quaternari (Ca, H, O e Na) Proteine Nei prodotti i minerali variano dal 1% al 12% sulla SS, mentre i sottoprodotti di origine animale possono contenerne oltre il 30% In genere è sufficiente ricorrere alla determinazione delle ceneri grezze, composte in gran parte da sali di calcio, fosforo e magnesio; infatti, il costo dell’integrazione è relativamente basso e gli tollerano bene variazioni anche ampie dei livelli di calcio e fosforo nella razione, pertanto il ricorso a controlli specifici non è necessario se non in situazioni particolari (ad es. razioni per vacche in asciutta di mandrie che hanno manifestato casi di collasso puerperale). Non si ricorre al controllo di microelementi (Fe, Cu, Zn, Mn, Se, etc.) se non in presenza di probabili sintomi carenziali o disfunzioni metaboliche.

I grassi o lipidi Il dato analitico è chiamato più propriamente “estratto etereo" (EE) e comprende, oltre ai grassi, tutte le sostanze solubili in etere (pigmenti, cere, vitamine liposolubili, etc.). I grassi sono presenti in piccola quantità nei prodotti vegetali ad esclusione di alcuni semi detti semi di oleaginose. Possono costituire la parte preponderante di alcuni alimenti → problemi per la conservabilità e la digeribilità (rischio di ossidazione e irrancidimento degli acidi grassi). L’analisi del contenuto in grasso può essere effettuata quando si rende necessario ricorrere a prodotti grassati per sopperire a carenze energetiche e a ridotta ingestione di sostanza secca, o per conoscere con precisione il tenore di alimenti notoriamente ricchi di grassi da introdurre in una razione.

Le Proteine e i composti azotati Le proteine sono formate da una sequenza di aminoacidi, alcuni dei quali definiti “essenziali”. La determinazione analitica consente di determinare la quantità di azoto presente in un alimento, tale quantità è comprensiva di tutte le forme azotate, anche non proteiche (NPN = azoto non proteico) costituite da peptidi, aminoacidi, ammoniaca, urea, etc. Moltiplicando il valore di azoto determinato analiticamente per 6,25 (100/16 = 6,25), si ottiene il tenore in proteina grezza (PG) dell’alimento che rappresenta mediamente il 16% del contenuto totale. La quota di proteina grezza che viene degradata dai microrganismi del rumine - a tempi e velocità diverse - è detta proteina degradabile (PD). Molti composti azotati (ammoniaca, urea, aminoacidi e peptidi) e alcune proteine vengono immediatamente degradate dai batteri ruminali, e costituiscono la parte solubile (PSol) della quota proteica di un alimento. La degradabilità dipende dalla struttura chimica e dal tipo di trattamento subito, mentre la velocità di degradazione è funzione del tempo di permanenza nel rumine. La degradabilità proteica può raggiungere valori del 90%, ma generalmente è più bassa. La velocità di transito è influenzata da: dimensioni e densità dell'alimento, sostanza secca ingerita. La quota di proteina alimentare che non viene attaccata dai microrganismi del rumine è detta indegradabile (UP) o by-pass. La quota indegradabile di una proteina è calcolata nel modo seguente: UIP % = 100 - DP %. Anche la quota indegradabilè varia in funzione di struttura chimica della proteina, trattamento subito (cottura, estrusione, etc.), tempo di permanenza nel rumine.

Nel sistema francese delle PDI la velocità di transito è fissa per tutti gli alimenti (6% all’ora), mentre nel sistema Cornell è variabile per ciascun tipo di alimento in rapporto al peso vivo dell'animale, all’ingestione di sostanza secca, alla percentuale di foraggio e alle interazioni tra alimenti della razione. Per conoscere la quota di proteina effettivamente assorbita dall’animale a livello intestinale è stato in passato proposto il concetto di proteina digeribile (PD); esso, tuttavia, non risolve in modo adeguato il complesso problema della copertura del fabbisogno azotato dei ruminanti. Tra i sistemi alternativi, quello basato sulla proteina metabolizzabile (MP) e sulle frazioni proteiche sembra il più interessante. MP è la quota di proteine alimentari assorbita dall’animale e disponibile a livello dei tessuti; essa comprende le proteine indegradabili di origine alimentare (UIP) e le proteine di origine microbica che vengono scisse e assorbite nell’intestino tenue. Dal punto di vista economico, l’analisi del tenore proteico di concentrati e nuclei, dato il loro alto costo d’acquisto rapportato alla relativa economicità dell’analisi, è sempre giustificata. Per questi alimenti è importante determinare anche la percentuale di proteina degradabile a livello ruminale. Per i foraggi affienati e le paglie è consigliabile analizzare del contenuto totale di proteina grezza e di proteina indisponibile, mentre per gli insilati d’erba (medica e loiessa) è importante conoscere il tenore in proteina solubile. L’insilato di mais e il pastone di mais hanno tenori in proteina grezza, solubile, degradabile e indisponibile poco variabili: spesso sono sufficienti i dati tabulati.

I Carboidrati Anche i carboidrati sono suddivisi in categorie a seconda della composizione chimica e della degradabilità ruminale; una prima classificazione distingue i carboidrati in strutturali (SC) e non strutturali (NSC). I primi comprendono tutte le componenti fibrose e strutturali della parete cellulare dei vegetali (cellulosa, emicellulosa, pectine) e la lignina; i carboidrati non strutturali sono costituiti da sostanze energetiche e di riserva contenute nella cellula vegetale (zuccheri e amido). Analisi secondo il sistema Van Soest: Fibra Neutro Detersa (NDF)[cellulosa, emicellulosa, lignina, ceneri e composti azotati della parete cellulare]; dà idea della voluminosità e dell’ingombro ruminale; è inversamente correlata all’ingestione; pianta aumenta proporzionalmente alla maturazione della pianta; è in parte assimilabile alla fibra grezza “secondo Weende” (NDF > FG). Fibra Acido Detersa (ADF): [parti meno digeribili di una pianta: cellulosa, lignina, silice, proteina grezza insolubile e ceneri]. È correlata negativamente alla digeribilità, è usata per calcolare l’energia netta; aumenta con lo stadio di maturazione della pianta. Lignina al Detegente Acido (ADL): dall’ADF è possibile conoscere il contenuto di lignina e, con successivi trattamenti, del contenuto di ceneri insolubili al detergente acido e della silice. È indigeribile. Carboidrati non strutturali (NSC): [amido e zuccheri vari]. Sono assimilabili agli estrattivi inazotati (EI) del sistema Weende (NSC < EI); anche nel sistema Van Soest essi possono essere calcolati come complemento a 100 degli altri componenti determinati analiticamente.

L'amido analisi enzimatica o polarimetrica L'amido analisi enzimatica o polarimetrica. Su insilati di cereali e pastoni si determina l’amido In stalla può essere utile determinare sull’unifeed la quantità di NDF effettivo (“eNDF”), cioè la quantità di fibra apportata dai foraggi e dagli insilati che, grazie alle notevoli dimensioni, è in grado di stimolare la ruminazione. La misura di eNDF si effettua setacciando un’aliquota di unifeed su griglie a maglie variabili e sovrapposte, e determinando la percentuale di alimento che viene trattenuta dal setaccio che ha una luce pari a 0,5 cm. Il dato è puramente indicativo, ma consente ad esempio di valutare con buona approssimazione se la trinciatura e la miscelazione nel carro miscelatore avvengono in maniera corretta.

Proteine digeribili a livello intestinale (PDI) Proteine Digeribili a livello Intestinale di origine Alimentare (PDIA) + Proteine Digeribili a livello Intestinale di origine Microbica (PDIM) PDI = PDIM prodotte in funzione della disponibilità di Energia (PDIME) PDIM PDIM prodotte in funzione della disponibilità di azoto (PDIMN)

Cornell Net Carbohydrates and Protein System (CNCPS)

Degradabilità Contenuto Immediata A Azoto non proteico [peptidi, NH3e nitrati] Molto rapida B1 Proteine vere solubili [globuline e alcune albumine] Media B2 Proteine insolubili [molte albumine e gluteline] Lenta B2 Proteine legate ai carboidrati di struttura [prolamine] Nessuna C Proteine legate alla lignina

Le proteine vengono suddivise nelle frazioni A, B1, B2, B3 e C, caratterizzate da diversa degradabilità ruminale. I metodi di analisi prevedono la successiva solubilizzazione delle proteine a pH diverso: A e B1 sono solubili in tampone fosfo-borato; A è solubile anche in acido tungstico; con ND si isolano le frazioni A, B1 e B2 (B2= NDP- A+ B1); con AD si isola la frazione C; la frazione B3 si calcola NDP-ADP.

PDIE = PDIA + PDIME PDIN = PDIA +PDIMN Ogni alimento è caratterizzato da due differenti valori proteici, il più basso dei due è considerato quello reale, mentre il più alto rappresenta un valore potenzialmente raggiungibile, a seconda delle Associazioni che si fanno nella formulazione della dieta e/o del mangime

Fermentescibilità Contenuto Rapida A Zuccheri e pectine Media B1 Amido Lenta B2 Fibra digeribile [NDF disponibile] Nessuna C Residuo indigeribile [lignina]