Valutazione degli alimenti di
interesse zootecnico
Monica Isabella Cutrignelli
Programma
• Alimenti zootecnici
– 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
– Semplici
– Composti
• Completi
• Complementari
• Sottoprodotti
– Paglie e loppe
– Industriali
• di origine vegetale
• di origine animale
Foraggi freschi
• Leguminose
Valore nutritivo
– Umidità
75-85%
– Proteine
13-30 %SS
– Zuccheri solubili
4-30 5 %SS
– Trifoglio
– Cellulosa
10-30 %SS
– Veccia
– Energia netta
11-4.3 MJ/kg
– Erba medica
– Sulla
• Graminacee
– Loietto
– Sorgo
• Prati polifiti
• Fattori che influenzano il valore
nutritivo:
– Specie botanica
– Stadio vegetativo
– Condizioni pedo-climatiche
– Trattamenti fertilizzanti
Composizione chimica dell’erba
medica I taglio
Stadio
vegetati
vo
SS
Prot
tot
Prot
dig
2.9
Fibra
g.
Inizio 15.0
germogl
iazione
3.5
Germog 18.8
liazione
avanzat
a
4.3
Inizio 22.2
fioritura
4.2
3.1
6.2
Piena 24.0
fioritura
4.0
2.9
7.6
Dopo 28.1
fioritura
3.7
2.7
10.6
3.4
3.4
Composizione chimica dell’avena
a diversi stadi di vegetazione
Stadio
vegetati
vo
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
Maturazi 24.0
one
4.0
2.9
7.6
5.0
Foraggi affienati
• Leguminose
– Erba medica
– Sulla
– Trifoglio
Valore nutritivo
– Umidità
8-15 %
– Proteine
6-20 %SS
– Cellulosa
27-45 %SS
– Energia netta
0.3-0.4 UFL/kg
• Graminacee
– Avena
– Loietto
– Sorgo
• Prati polifiti
• 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
Composizione chimica (% SS) dei foraggi conservati con
diversi metodi
Fienagione in campo
Pioggia Pioggia Senza
forte
pioggia
Proteine
17.2
18.3
18.1
Fienagione in 2 Insilamento Disidratazion
tempi
e
Senza
Con
calore calore
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
• Leguminose
– Erba medica
• Graminacee
– Mais
– Avena
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.
– Loietto
– Sorgo
• Sottoprodotti
• Fattori che influenzano il valore nutritivo:
– Specie botanica
– Polpe di barbabietola – Epoca di sfalcio
– Buccette di pomodori – Perdite durante l’affienamento (enzimi vegetali,
microrganismi, ossidazione, liscivazione, perdite
– Pastazzo d’agrumi
meccaniche)
– Perdite durante la conservazione
– Utilizzo di conservanti
Perdite di fienagione secondo Wiengner
Perdite
Respirazione
SS
%
5-10
Sos. Digeribili
%
5-15
Valore nutritivo
%
5-15
Fermentazione
5-10
5-10
5-10
Meccaniche
5-10
5-10
5-10
Maggior lavoro
digestivo
TOTALI
-
-
10-15
15-30
15.35
25-50
Mangimi semplici
SS
%
Cereali
Mais
87.6
Orzo
87.5
Avena
89.8
Farine di estrazione da semi oleaginosi
Soia
90.0
Cotone
91.0
Leguminose
Soia
88.0
Pisello
86.0
Favino
86.7
PG
% SS
FG
9.7
12.0
11.6
2.5
6.2
12.1
45-50
20.0
5.8
20.0
38.0
22.5
25.7
5.0
5.4
8.8
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:
1.
2.
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.
1. vista (stadio di maturazione di una pianta, i materiali estranei o
inquinanti e la fogliosità)
2. olfatto (muffe e odori sgradevoli)
3. 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;
1. Metodo Weende
2. Metodo Van Soest
3. 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
Sostanza organica
Composti ternari
(Ca, H, O)
Composti quaternari
(Ca, H, O e Na)
Sostanze minerali
Lipidi e carboidrati
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:
1. 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).
2. 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.
3. 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.
4. 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. 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)
+
PDI =
Proteine Digeribili a livello Intestinale di origine Microbica (PDIM)
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]