Mantenere la produzione di latte ai massimi livelli richiede un calcolo molto accurato della razione giornaliera da somministrare alle vacche. Esistono diversi metodi per misurare l'energia metabolizzabile di un dato alimento o dell'intera razione, ma alla data odierna la variabilità dei risultati che ne derivano dalle prove in vitro e la difficoltà nell'ottenimento di risultati comparabili fra diversi laboratori, ha impedito il consolidamento di uno standard che si possa considerare "universale".
In questo articolo, il professore Afro Quarantelli, docente di Nutrizione e alimentazione presso il dipartimento di Scienze medico veterinarie dell'Università degli studi di Parma, ci racconta la sua esperienza nella messa a punto del metodo chiamato gas production.
Il medesimo si basa sulla misura del tasso di fermentazione degli alimenti per bovine da latte, operato dalla flora microbica, presente in un inoculo ruminale e fornisce i dati utili per calcolare l'energia metabolizzabile degli alimenti e razioni complete per ruminanti.
Lo studio del valore nutrizionale degli alimenti per ruminanti, ormai da molti anni, si basa su prove di digeribilità in vivo, ed in vitro.
Le prove di digeribilità in vivo sono da tempo abbandonate in quanto molto complesse da realizzare e non sempre attendibili a causa delle numerose variabili legate agli animali utilizzati.
Le prove di digeribilità in vitro sono meno costose ed, al tempo stesso, più attendibili in quanto i risultati non dipendono dal singolo animale utilizzato.
I metodi di misurazione noti nella letteratura scientifica come gas production, sono stati sviluppati intorno al 1940, ma la conoscenza circa la stretta associazione tra fermentazione e produzione di gas, è nota da oltre un secolo (Getachew et al., 1997) ed è ancora ampiamente utilizzata in molti laboratori.
La valutazione dell'NDFd (neutral detergent fiber digestibility, digeribilità della fibra con detergente neutro), secondo Van Soest, è stata proposta in tempi più recenti (1967).
La stessa ha trovato e trova ancora oggi molti consensi fra i nutrizionisti, in quanto fornisce preziose indicazioni relative al grado di degradazione dei componenti della parete della cellula vegetale da parte dei batteri ruminali.
Pur essendo una metodica relativamente semplice da realizzare, caratterizzata da un buon livello di ripetibilità, lascia tuttavia non poche incertezze in merito ai numerosi fattori che possono condizionare il processo degradativo operato dai batteri e dai protozoi presenti nell'inoculo ruminale.
La valutazione del valore nutrizionale degli alimenti mediante il metodo gas production, è in grado di dare risposte più complete in merito alla fermentescibilità della componente glucidica dei singoli alimenti e/o dell'intera razione.
Tale metodo è ampiamente utilizzato ed offre notevoli vantaggi in quanto è conseguenza di una molteplicità di fattori che stimolano l'attività fermentativa delle popolazioni microbiche presenti negli inoculi ruminali allo scopo utilizzati.
Tale metodica tuttavia ha, fino ad ora, trovato limitazioni alla sua diffusione, in quanto la strumentazione disponibile (siringhe, pressostati di vario tipo e mancanza di automazione per la registrazione dei risultati) pone ai laboratori non poche difficoltà organizzative ed offre una scarsa ripetibilità dei risultati.
Il laboratorio di Nutrizione animale dell'Università di Parma ha collaborato in un progetto di ricerca internazionale, congiuntamente con l'Università di Uppsala (Svezia) e con la ditta Bioprocess control, nello sviluppo di una nuova apparecchiatura, chiamata Gas Endeavour.
Tale strumento rappresenta una innovazione di grande interesse per la ricerca mangimistica in quanto consente di:
Per mettere a punto un protocollo affidabile del metodo gas production con il suddetto strumento, è stato fatto riferimento alla metodica Van Soest. E' stato adeguato il quantitativo di inoculo ruminale e soluzioni tampone, pari a 50 millilitri nel metodo Van Soest, a quantitativi pari a 400 millilitri, per poter utilizzare i reattori in dotazione allo strumento Gas Endeavour.
Sono stati posti in fermentazione quantitativi di substrato pari a 4, 6, 8, e 10 grammi, con la finalità di individuare le condizioni migliori per ottimizzare il processo biologico. I risultati si apprezzano nella figura 1, corrispondente a una razione Unifeed.
(Figura 1: Influenza della concentrazione del substrato unifeed nella produzione specifica di gas.
Lo studio ha previsto anche la valutazione dell'influenza dell'agitazione sulla produzione di gas.
E' stato riscontrato che non c'è alcuna differenza per la produzione totale di gas del campione posto in fermentazione, fra agitazione continua e l'agitazione discontinua, (20 secondi on e 40 secondi off).
Sia il protocollo statunitense Van Soest (1967) che il protocollo svedese Lindgren (1979) funzionano bene con questo strumento e danno valori comparabili fra di loro.
E' importante definire uno standard del rapporto I/S (inoculo/substrato) perché, secondo la nostra esperienza, rapporti I/S>6 comportano più dispersione della gas production rispetto a quella che si ottiene con quantitativi di substrato maggiori. Nel contempo, il rapporto I/S ottimale è diverso a seconda della razione testata.
Ad esempio, alimenti fortemente fermentescibili come la polpa di barbabietola e l'erba medica, possono innescare fenomeni di acidificazione, per cui si rende necessario definire un protocollo che tenga conto di questi fenomeni.
Tali aspetti sono stati poco studiati in passato per cui, in mancanza di uno standard che definisca il rapporto inoculo/substrato da adottare per ogni prova, diventa molto difficile comparare valori ottenuti da diversi ricercatori.
Conclusioni
La messa a punto di un protocollo più affidabile del metodo gas production, consente l'analisi più veloce e accurata delle proprietà nutrizionali di qualsiasi foraggio o razione unifeed, con significativi risparmi nella formulazione della dieta delle bovine da latte.
I risultati ottenuti finora con la nuova tecnologia di misura Gas Endeavor sono incoraggianti, ma ancora è necessario condurre ulteriori ricerche.
Gli allevamenti e mangimisti interessati nella misurazione della digeribilità delle loro razioni, possono contattare direttamente l'Università al seguente indirizzo: afro.quarantelli@unipr.it.
In questo articolo, il professore Afro Quarantelli, docente di Nutrizione e alimentazione presso il dipartimento di Scienze medico veterinarie dell'Università degli studi di Parma, ci racconta la sua esperienza nella messa a punto del metodo chiamato gas production.
Il medesimo si basa sulla misura del tasso di fermentazione degli alimenti per bovine da latte, operato dalla flora microbica, presente in un inoculo ruminale e fornisce i dati utili per calcolare l'energia metabolizzabile degli alimenti e razioni complete per ruminanti.
Lo studio del valore nutrizionale degli alimenti per ruminanti, ormai da molti anni, si basa su prove di digeribilità in vivo, ed in vitro.
Le prove di digeribilità in vivo sono da tempo abbandonate in quanto molto complesse da realizzare e non sempre attendibili a causa delle numerose variabili legate agli animali utilizzati.
Le prove di digeribilità in vitro sono meno costose ed, al tempo stesso, più attendibili in quanto i risultati non dipendono dal singolo animale utilizzato.
I metodi di misurazione noti nella letteratura scientifica come gas production, sono stati sviluppati intorno al 1940, ma la conoscenza circa la stretta associazione tra fermentazione e produzione di gas, è nota da oltre un secolo (Getachew et al., 1997) ed è ancora ampiamente utilizzata in molti laboratori.
La valutazione dell'NDFd (neutral detergent fiber digestibility, digeribilità della fibra con detergente neutro), secondo Van Soest, è stata proposta in tempi più recenti (1967).
La stessa ha trovato e trova ancora oggi molti consensi fra i nutrizionisti, in quanto fornisce preziose indicazioni relative al grado di degradazione dei componenti della parete della cellula vegetale da parte dei batteri ruminali.
Pur essendo una metodica relativamente semplice da realizzare, caratterizzata da un buon livello di ripetibilità, lascia tuttavia non poche incertezze in merito ai numerosi fattori che possono condizionare il processo degradativo operato dai batteri e dai protozoi presenti nell'inoculo ruminale.
La valutazione del valore nutrizionale degli alimenti mediante il metodo gas production, è in grado di dare risposte più complete in merito alla fermentescibilità della componente glucidica dei singoli alimenti e/o dell'intera razione.
Tale metodo è ampiamente utilizzato ed offre notevoli vantaggi in quanto è conseguenza di una molteplicità di fattori che stimolano l'attività fermentativa delle popolazioni microbiche presenti negli inoculi ruminali allo scopo utilizzati.
Tale metodica tuttavia ha, fino ad ora, trovato limitazioni alla sua diffusione, in quanto la strumentazione disponibile (siringhe, pressostati di vario tipo e mancanza di automazione per la registrazione dei risultati) pone ai laboratori non poche difficoltà organizzative ed offre una scarsa ripetibilità dei risultati.
Il laboratorio di Nutrizione animale dell'Università di Parma ha collaborato in un progetto di ricerca internazionale, congiuntamente con l'Università di Uppsala (Svezia) e con la ditta Bioprocess control, nello sviluppo di una nuova apparecchiatura, chiamata Gas Endeavour.
Tale strumento rappresenta una innovazione di grande interesse per la ricerca mangimistica in quanto consente di:
- operare con fermentatori di notevoli dimensioni (500 millilitri di cui 400 millilitri sono utilizzati per l'inoculo ruminale e le soluzioni tampone);
- procedere alla agitazione continua e/o discontinua simulando i movimenti fisiologici del rumine;
- sottoporre a digestione un quantitativo di substrato oscillante fra 2 e 8 grammi, a seconda delle caratteristiche intrinseche di ciascun substrato;
- registrare automaticamente i quantitativi di gas prodotto e normalizzare il volume in tempo reale alle condizioni di riferimento (0°C e 101,3 kPa). Questo ultimo aspetto è di cruciale importanza per le comparazioni fra prove diverse, in quanto spesso la letteratura non ne tiene conto, ma i volumi di gas variano molto con la temperatura e la pressione.
(Foto 1: Realizzazione di una prova di digeribilità in vitro con il prototipo di strumento Gas Endeavour)
Per mettere a punto un protocollo affidabile del metodo gas production con il suddetto strumento, è stato fatto riferimento alla metodica Van Soest. E' stato adeguato il quantitativo di inoculo ruminale e soluzioni tampone, pari a 50 millilitri nel metodo Van Soest, a quantitativi pari a 400 millilitri, per poter utilizzare i reattori in dotazione allo strumento Gas Endeavour.
Sono stati posti in fermentazione quantitativi di substrato pari a 4, 6, 8, e 10 grammi, con la finalità di individuare le condizioni migliori per ottimizzare il processo biologico. I risultati si apprezzano nella figura 1, corrispondente a una razione Unifeed.
(Figura 1: Influenza della concentrazione del substrato unifeed nella produzione specifica di gas.
Si osserva come le curve di produzione specifica (Nml di gas/g di substrato) diventano indipendenti dalla quantità di quest'ultimo a partire da un dato valore)
Lo studio ha previsto anche la valutazione dell'influenza dell'agitazione sulla produzione di gas.
E' stato riscontrato che non c'è alcuna differenza per la produzione totale di gas del campione posto in fermentazione, fra agitazione continua e l'agitazione discontinua, (20 secondi on e 40 secondi off).
Sia il protocollo statunitense Van Soest (1967) che il protocollo svedese Lindgren (1979) funzionano bene con questo strumento e danno valori comparabili fra di loro.
E' importante definire uno standard del rapporto I/S (inoculo/substrato) perché, secondo la nostra esperienza, rapporti I/S>6 comportano più dispersione della gas production rispetto a quella che si ottiene con quantitativi di substrato maggiori. Nel contempo, il rapporto I/S ottimale è diverso a seconda della razione testata.
Ad esempio, alimenti fortemente fermentescibili come la polpa di barbabietola e l'erba medica, possono innescare fenomeni di acidificazione, per cui si rende necessario definire un protocollo che tenga conto di questi fenomeni.
Tali aspetti sono stati poco studiati in passato per cui, in mancanza di uno standard che definisca il rapporto inoculo/substrato da adottare per ogni prova, diventa molto difficile comparare valori ottenuti da diversi ricercatori.
Conclusioni
La messa a punto di un protocollo più affidabile del metodo gas production, consente l'analisi più veloce e accurata delle proprietà nutrizionali di qualsiasi foraggio o razione unifeed, con significativi risparmi nella formulazione della dieta delle bovine da latte.
I risultati ottenuti finora con la nuova tecnologia di misura Gas Endeavor sono incoraggianti, ma ancora è necessario condurre ulteriori ricerche.
Gli allevamenti e mangimisti interessati nella misurazione della digeribilità delle loro razioni, possono contattare direttamente l'Università al seguente indirizzo: afro.quarantelli@unipr.it.
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