Tratto gastrico dei ruminanti
Esofago
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Rumine
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Omaso
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o
SEPARAZIONE DEL BOLO RUMINALE
una bolla gassosa di composizione
relativamente costante si raccoglie
nelle regioni dorsali delle cavità.
Ponte del Foraggio
Concentrati
RUMINE - RETICOLO
 Camera di fermentazione priva di ossigeno
(ANAEROBICA: [O2] disciolto = 0,25M)
 Parete con mucosa rivestita da epitelio
pavimentoso.
 Posto a monte del principale sito di
assorbimento dei nutrienti (intestino tenue).
Tutti i prodotti delle fermentazioni possono
essere assorbiti ed utilizzati dall’animale
Micropopolazione Ruminale
Nel rumine si trovano microrganismi:
1.BATTERI
(109-1010/ml),
2.MICETI (LIEVITI) (107/- 108/ml),
3.PROTOZOI
(106/ml)
che vivono in simbiosi con il ruminante.
Concentrazione N°/ml
Micropopolazione Ruminale
10'000'000'000
1'000'000'000
100'000'000
10'000'000
1'000'000
100'000
10'000
Batteri
Lieviti
1'000
100
10
Protozoi
1
Batteri
Lieviti
Protozoi
Micropopolazione Ruminale
Rapporto
1.BATTERI
5’000
:
2.MICETI (LIEVITI) 50
:
3.PROTOZOI
1
Micropopolazione Ruminale
5'000'000'000
Concentrazione N°/ml
4'000'000'000
Batteri
3'000'000'000
Lieviti
2'000'000'000
Protozoi
1'000'000'000
0
Batteri
Lieviti
Protozoi
Substrati per le
Fermentazioni Ruminali
I carboidrati
costituiscono il substrato energetico per
fermentazioni batteriche (e dei microrganismi in genere) e
le sostanze azotate degli alimenti forniscono il
principale
costituente plastico per gli stessi microrganismi.
le
CNCPS (Net Carbohydrate and Protein
System, for Evaluating Cattle Diets)
(Russell et al., 1992)
Batteri SC
0.05 g di S.S./g di carboidrati
fermentati/ora
Batteri NSC
0.15 g di S.S./g di carboidrati
fermentati/ora
Protozoi
0.4-0.5 g di S.S./g di
carboidrati fermentati/ora
Frazioni glucidiche e proteiche del CNCPS
(Russell et al., 1992)
CARBOIDRATI
PROTEINE
acidi organici
A = NH4+, AA e Peptidi,
B1= Globuline e piccola
e b-glucani = fibre solubili)
parte delle albumine
(kd = 200-300%/h)
A = Zuccheri solubili e
NDS B1= Amido e (pectine
Proteina
Solubile
B2= Albumine e gluteline
B2= NDF – (ADL X 2.4) =
NDF
fibra disponibile
= emicellulose e cellulusa
C = ADL X 2.4
= fibra indisponibile
(kd = 5-15%/h)
B3= prolamine, estensine,
prot. Denaturate
(kd = 0.1-1.5%/h)
C = prodotti di Maillard e
N legato a ADL. (Indegradabile)
Proteina
In
solubile
Velocità di fermentazione oraria
in funzione del tipo di substrato (secondo CNCPS)
SC
NSC
0%
5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100%
La Fibra da foraggio è
necessaria allo sviluppo batterico (secondo CNCPS)
Se l’NDF da foraggi è inferiore al 20%
della sostanza secca della razione
la crescita batterica si riduce del
2.5% per ogni riduzione di punto
percentuale di NDF.
Morale
L’alimentazione migliore deve prevedere:
1. Molti mangimi amilacei e/o con molti
zuccheri solubili ma senza ridurre
troppo i foraggi
2. Non abbondare con mangimi fibrosi
per la sostituzione dei foraggi
METABOLISMO SOSTANZE AZOTATE - RICIRCOLO DELL’UREA
CONCENTRAZIONE RUMINALE
DEI COMPOSTI AZOTATI
Aa liberi
peptidi a basso PM
NH3
Proteine
Nucleotidi
0,1 - 0,5 mg/dl
0,2 - 1,0 mg/dl
0 - 130 mg/dl
100 - 400 mg/dl
1,5 - 40 mg/dl
METABOLISMO RUMINALE DELLO ZOLFO
Batteri cellulosolitici
SC
Utilizzo esclusivo di
NH4+
Batteri amilolitici
NSC
utilizzo di
AA
& NH4+
Sincronismo delle Fermentazioni Ruminali
DEGRADAZIONE E BIOSINTESI RUMINALE
Sostanza organica
Proteine alimentari
Degradate 50-80%
Fermentata 60-70%
Indegradate
Indegradata
Proteine sintetizzate
g/kg S.O.
digeribile
Stime
CNCPS
g/kg S.O.
fermentata
0
25
50
75
100
125
150
175
200
Prodotti delle
Fermentazioni Ruminali
GAS
Acidi Grassi Volatili
CORPI MICROBICI
1) GAS prodotti dalle
Fermentazioni Ruminali
CO2
CH4
ANIDRIDE CARBONICA
METANO
ALTRI (NH3, H2S …)
(AMMONIACA, IDROGENO SOLFORATO ECC…
1) GAS prodotti dalle
Fermentazioni Ruminali
CH4
35%
Altri
0%
CO2
65%
1) GAS prodotti dalle
Fermentazioni Ruminali
Destino fisiologico:
• Eruttazione
Destino patologico:
Meteorismo (o timpanismo)
2) Acidi Grassi Volatili (AGV)
ACETICO
PROPIONICO
BUTIRRICO
LATTICO
CH3-COOH
CH3-CH2-COOH
CH3-CH2-CH2-COOH
CH3-CHOH-COOH
C2
C3
C4
C3
ALTRI (ISOBUTIRRICO, VALERICO, ISOVALERICO, ECC…) C4, C5, C6
2bis) ISOACIDI
ACIDI GRASSI A CATENA RAMIFICATA
ISOBUTIRRICO,
ISOVALERICO
ECC…
Possono essere interessanti quali precursori dei
tre aminoacidi essenziali ramificati:
LEUCINA,
ISOLEUCINA E
VALINA
3) Destino dei Microrganismi
Le spoglie dei microrganismi ruminali che imboccano
l’omaso, iniziano un viaggio di non ritorno verso la
digestione, forniranno così al ruminante:
VITAMINE (
IDROSOLUBILI + K),
FOSFOLIPIDI
(di membrana)
PROTEINE
ma soprattutto:
(microbiche)
pH Ruminale
Il pH del liquor ruminale varia da
5,5
6,0
6,5
7,0
in funzione del tipo di alimento
e dell’insalivazione
NSC
NDF
pH Ruminale
VECCHIA TEORIA
Per molti Autori il pH del liquor ruminale è strettamente legato
al tipo di substrato glucidico presente (=alimento assunto) e
quindi alla qualità degli acidi organici formatisi (> o < %le di
Ac. Lattico).
IN REALTÀ:
Dipende + dalla quantità di Acidi che dalla qualità (i pK dei
vari acidi non sono molto diversi fra loro).
Sono fondamentali i tamponi inorganici aggiunti con la
dieta (bicarbonato di sodio, ossido di magnesio, carbonato di
calcio, bicarbonato di potassio).
pK acidi organici
• FORMICO
• ACETICO
• PROPIONICO
• n-BUTIRRICO
• LATTICO
• VALERICO
• MALICO
• CITRICO
N° atomi di C
C1
C2
C3
C4
C3
C5
pK
3.77
4.76
4.87
4.81
3.86
4.82
C4
C6
3.46
3.14
Importanza della masticazione sul pH Ruminale (1)
+ Fibra lunga (da foraggi)
+ Masticazione (sia iniziale che mericica)
+ Insalivazione
+ apporto di fosfati e bicarbonato di sodio
+ pH Ruminale
PRODUZIONE GIORNALIERA DI SALIVA
di una bovina adulta 150 – 200 litri/giorno
Importanza della masticazione sul pH Ruminale (2)
Tuttavia la fibra lunga (oltre 2-3 cm) non è
necessaria perché la vacca mastica comunque.
In ogni modo il bicarbonato di sodio totale
apportato con la saliva nel lungo periodo
tenderebbe ad essere costante (è un ricircolo)
mentre è possibile (e tutti lo fanno) aggiungerne
alla dieta.
Intensità della fermentazione
VELOCITÀ DI FERMENTAZIONE RUMINALE
DI ZUCCHERI SOLUBILI, AMIDI E FIBRA
A = zuccheri
solubili
B = amidi
e destrine
C = carboidrati della
parete cellulare
6
12
24
Tempo (ore)