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2 S COLLABORAZIONE DIGERIBILITÀ DI 300 CAMPIONI DI TRINCIATO DI MAIS Calcolare l energia dei foraggi e formulare razioni più efficienti Determinare un valore accurato della digeribilità dell del silomais è una reale opportunità per tecnici e allevatori. Oggi l impiego di tecnologie avanzate permette di ottenere in tempi brevi e a costi contenuti valori sempre più accurati e attendibili utilizzabili nella formulazione delle razioni di F. Righi, N. Rizzi, P. Amodeo, S. Romanelli, A. Quarantelli I foraggi sono componenti indispensabili della dieta delle bovine da latte, anche se da soli non sono in grado di fornire un quantitativo di nutrienti sufficiente per sostenere elevate produzioni e devono pertanto essere associati a quantità variabili di alimenti concentrati. A differenza di questi ultimi, tuttavia, i foraggi presentano composizione e digeribilità estremamente variabili e proprio per questo dovrebbero essere sottoposti ad alcune specifiche analisi chimiche prima della loro introduzione nella razione. Le analisi più frequentemente effettuate sui foraggi sono: la determinazione della fibra grezza, la valutazione delle frazioni fibrose (, ADF e ADL), della proteina grezza (P.G.), delle ceneri e dei minerali (Ca, P, K e Na principalmente). Fra queste, le frazioni fibrose e la proteina grezza sono certamente quelle che esercitano il maggiore impatto sulla formulazione della dieta e indirettamente sul costo della razione. Si tratta, tuttavia, di analisi che, pur fornendo informazioni importanti in merito alla composizione dei foraggi, non ne descrivono il comportamento durante il processo digestivo. Frazioni energetiche e fibra nei foraggi Le componenti energetiche (prevalentemente carboidrati) presenti nei tessuti vegetali e nei foraggi conservati vengono suddivise, secondo il metodo Cornell, in: acidi grassi volatili, acido lattico, acidi organici, zuccheri, amido, fibra solubile, fibra digeribile ( disponibile) e fibra indigeribile ( non disponibile). Carboidrati iniziali ADF ADL Intervallo (ore) NDSC = carboidrati solubili in detergente neutro = cellulosa, emicellulosa, lignina (*) Le curve rappresentano il residuo nel rumine. GRAFICO 1 - Degradazione della sostanza organica e dell nel rumine (*) ADF e ADL costituenti la parete della cellula vegetale vengono degradate a velocità ridotte e in misura limitata cedendo energia lentamente. Queste frazioni, individuate per descrivere dettagliatamente la composizione dei foraggi e degli alimenti in generale, possono tuttavia essere raggruppate in due grosse categorie, che differiscono per la funzione biologica svolta nel vegetale e per il comportamento a livello ruminale (Lanzas et al., 2007). Carboidrati non strutturali. Categoria comprendente le frazioni A1, A2, A3, B1 e B2. Tali nutrienti sono rappresentati da prodotti di fermentazione (ad esempio acidi grassi volatili e acido lattico), contenuto cellulare (acidi organici, zuccheri e amido) e componenti molto digeribili associati alla fibra (fibra solubile, ovvero pectine e β-glucani) e sono caratterizzati da una velocità di degradazione ruminale elevata; generalmente cedono l energia in essi contenuta in maniera quasi completa a livello ruminale e intestinale. Carboidrati strutturali. Detti anche fibra neutro detersa (), che comprende appunto l ADF disponibile (frazione B3- emicellulosa e cellulosa) cui si aggiunge il polifenolo lignina (non de- 12 supplemento a L Informatore Agrario 20/2010

3 COLLABORAZIONE S ADL Intervallo (ore) Frazione indigeribile Frazione digeribile GRAFICO 2 - Curva di degradazione dell nel rumine La quantità di non disponibile è in media 2,4 volte il contenuto di lignina. Rumine artificiale Una quantità nota di campione di foraggio viene pesata all interno di beute di vetro nelle quali vengono aggiunti la «saliva artificiale» e il liquido ruminale prelevato da una o più vacche alimentate con una razione ricca di fibra. Dopo incubazione a temperatura analoga a quella corporea delle bovine (39,5 C) per un tempo variabile e in ambiente CO 2 Bagnomaria gradabile e non digeribile); queste molecole, costituenti la parete della cellula vegetale, vengono degradate a velocità molto più ridotte e in misura più limitata, cedendo energia lentamente (grafico 1); i carboidrati strutturali tendono fra l altro a sostare nel rumine più a lungo, influenzando l assunzione di alimento e l attività di masticazione-ruminazione, condizionando in modo sensibile la produttività. non disponibile. L non disponibile (frazione C) rappresenta quella quota di carboidrati strutturali che, essendo inglobati in una matrice di lignina (resistente alla fermentazione batterica e alla digestione enzimatica), non può essere sfruttata dagli animali. Durante il processo di maturazione dei foraggi il contenuto di lignina dei tessuti vegetali aumenta gradualmente. Per la particolare collocazione spaziale che il polifenolo lignina assume rispetto ai carboidrati fermentescibili, la lignina (espressa analiticamente come ADL) influenza sostanzialmente la quantità dei carboidrati disponibili per le fermentazioni ruminali. Infatti, tale molecola tende a sostituire, nell ambito della parete delle cellule vegetali, le pectine che normalmente ricoprono le fibre di cellulosa e di emicellulosa, rendendo queste ultime meno accessibili all azione fermentativa dei batteri. Di fatto quindi, la quantità di che risulta non disponibile (detta anche indigestible pool, che si contrappone al digestible pool) risulta in media pari a 2,4 volte il contenuto di lignina. Pertanto, la quantificazione della frazione C si ottiene moltiplicando il parametro ADL (lignina) per 2,4 (grafico 2). Emerge, quindi, come le quantità delle componenti strutturali emicellulosa e cellulosa disponibili siano agevolmente misurabili in termini assoluti, ma come più complicata risulti essere la valutazione della loro degradabilità in ambiente ruminale, espressione delle interazioni che si realizzano fra i componenti stessi della parete cellulare. In passato, la stima di questo parametro veniva effettuata sulla base del parametro ADL ma è stato ampiamente dimostrato che la digeribilità dei foraggi può essere molto variabile anche a parità di contenuto di lignina. Digeribilità e transito ruminale Campione di foraggio Liquido ruminale Soluzione riducente Saliva artificiale FIGURA A - Unità funzionale del rumine artificiale anaerobico, il materiale rimasto indigerito viene sottoposto a determinazione dell. In questo sistema, ogni singola beuta diviene un piccolo rumine indipendente, contenente circa 50 ml di liquido (di cui 10 ml di fluido ruminale) e 0,5 g di foraggio che viene lasciato fermentare per il tempo desiderato (figura A). La conoscenza della reale digeribilità dell diventa indispensabile per il calcolo della velocità di fermentazione e quindi per la determinazione della quantità di alimento realmente digerito dall animale. Infatti, la maggior parte dei nutrienti che entrano nel rumine vengono fermentati, ma alcuni riescono a passare oltre senza essere attaccati dagli enzimi batterici. Il destino digestivo dei nutrienti dipende in pratica dal rapporto tra velocità di fermentazione e velocità di passaggio (Waldo et al., 1972). Il tasso di fermentazione è una proprietà specifica di ogni alimento calcolata appunto a partire dalla digeribilità dell, mentre il tasso di passaggio è regolato dall ingestione, dai vari processi di riduzione delle dimensioni dell alimento (taglio, triturazione e macinazione, ecc.) e dal tipo di alimento che viene consumato (foraggio, cereali, ecc.). Tanto più la velocità di fermentazione è alta rispetto a quella di passaggio, tanto più profondamente verrà sfruttato l alimento. Determinare la digeribilità dell dei foraggi La valutazione della digeribilità dell (D) si propone come una analisi biologica in grado di fornire una misura della degradabilità ruminale dei carboidrati strutturali dei foraggi; in pratica rappresenta un espressione della qualità della cellulosa e della emicellulosa presente nei foraggi. Può essere determinata attraverso la procedura in situ oppure quella in vitro. 20/2010 supplemento a L Informatore Agrario 13

4 S COLLABORAZIONE La determinazione della digeribilità dell in vitro avviene sulla base della metodica di riferimento sviluppata da Goering e Van Soest nel 1970 e viene eseguita in laboratorio mediante il così detto «rumine artificiale» (vedi riquadro). Un altra metodica in vitro è basata sull utilizzo dei cosiddetti nylon bags: i foraggi sono collocati in piccoli sacchetti di materiale sintetico poroso (nylon bags) che vengono inseriti in un apposito incubatore (ad esempio Ankom Daisy II ) contenente saliva artificiale e liquido ruminale in ambiente anaerobico e lasciati fermentare per un periodo di tempo prestabilito. In tutti i casi la digeribilità dell è calcolata per differenza fra l rinvenuto nei foraggi prima dell incubazione e la quota rimanente dopo l incubazione ruminale, espressa come valore percentuale sul quantitativo di parete cellulare. In pratica, la digeribilità dell esprime la percentuale di che scompare in seguito a fermentazione microbica in un dato intervallo di tempo (grafico 3). La determinazione del valore di D avviene generalmente a intervalli di tempo diversi, per cui i laboratori sono in grado di fornire i valori di digeribilità classicamente agli intervalli 24, 30 e 48 ore. In base a recenti osservazioni scientifiche sembra oggi sempre più ragionevole introdurre anche il dato di D relativo alle 12 ore di fermentazione in quanto ritenuto rappresentativo di quanto avviene nel rumine di bovine a elevata produzione e in grado di generare un valore di velocità di fermentazione molto accurato. Tale eventualità è ancora in fase di studio, ma presenta ottime potenzialità in termini applicativi anche perché è stato dimostrato come la differenziazione dei foraggi sulla base della digeribilità sia più sensibile a tempi di fermentazione ridotti. Alcuni ricercatori hanno messo in evidenza come la velocità di transito delle componenti solide della razione tenda a essere più elevata all aumentare della produttività; in particolare, la frazione C degli alimenti ( non digeribile) sembra essere ritenuta per più di 30 ore in vacche producenti circa 33 kg di latte, mentre i tempi di ritenzione scendono al di sotto delle 27 ore in vacche che producono 40 kg di latte al giorno (Oba e Allen, 2005). Su vacche in asciutta In vacche in asciutta la ritenzione dell indisponibile diviene decisamente più alta, approssimandosi alle 48 ore. Sulla scorta di queste indicazioni, l D determinato a 24 e 30 ore è ritenuto utile per il calcolo della velocità di degradazione della fibra nelle bovine a produzione alta e medio-alta, mentre l intervallo delle 48 ore risulta utile per la stima della quantità di fibra digerita e della velocità di fermentazione ruminale nelle bovine poco produttive o in fase di asciutta, in cui i livelli di assunzione di alimento sono ridotti (NRC, 2001). La digeribilità dei foraggi aziendali risulta in grado di influenzare le performances degli animali. All aumentare dell D, oltre a incrementare l apporto di energia, si verifica una più elevata assunzione di alimento, sensibile soprattutto nelle bovine nelle fasi iniziali della lattazione, in cui l ingombro ruminale è fattore limitante l ingestione: a un unità di incremento dell D (%) corrisponde infatti un aumento dell assunzione di alimento pari a circa 118 g, che dà luogo a un aumento della produzione di latte (corretto al 4% di grasso) pari a circa 213 g (Oba e Allen, 1999). Applicazioni del valore di D D = 100 ( finale / 100) (D = % ) Intervallo (ore) Residuo nel tempo GRAFICO 3 - Calcolo della D (digeribilità ) La digeribilità dell è la percentuale di che scompare in seguito a fermentazione microbica in un dato intervallo di tempo. Tanto più è alta la velocità di fermentazione rispetto a quella di passaggio tanto più verrà sfruttato l alimento degradato finale La determinazione del valore di digeribilità dell trova, soprattutto per i foraggi, diverse importanti applicazioni. In primo luogo, a partire dal valore di D determinato a uno o più intervalli di tempo è possibile la determinazione della velocità di degradazione della fibra (Kd), il cui valore può essere impiegato per valutare la qualità della fibra stessa secondo una scala predefinita (si tratta del cosiddetto ranking del foraggio in base alla qualità della fibra) oppure per l introduzione nelle banche dati dei software di razionamento dinamico. Velocità di degradazione La conoscenza della reale velocità di degradazione della fibra del foraggio consente uno sfruttamento ottimale nell ambito della razione, attraverso un corretto bilanciamento della stessa. Per il calcolo del Kd sono necessari anche il valore di ADL e, ovviamente, di totale del foraggio. I valori di Kd possono variare notevolmente; in genere, un valore di Kd elevato indica un rapido rilascio di energia derivante dalla fibra, collegato a un elevata digeribilità della stessa. L applicazione del sistema di calcolo del Kd (Van Amburgh et al., 2004) mette tuttavia in evidenza come un innalzamento di questo parametro possa dipendere anche da un aumento della frazione C ( non disponibile) direttamente dipendente dal contenuto di lignina (ADL) del foraggio considerato. La presenza di un elevato Kd non è pertanto sempre indicativo di una buona qualità del foraggio, ma può dipendere anche da un abbondante lignificazione dello stesso. In questo caso risulterà tuttavia ridotto il contenuto energetico del foraggio, ovvero il suo contenuto di Energia netta latte (ENl). Il Kd rappresenta una costante di calcolo impiegata nei software dinamici di razionamento per determinare il reale sfruttamento ruminale della fibra e pervenire così a un calcolo accurato degli apporti energetici e proteici della razione e a un migliore bilanciamento della stessa, a favore dell efficienza della mandria. L D e l energia per la produzione di latte Attualmente sono disponibili due modelli matematici che consentono l impiego del valore di D. Si tratta in particolare dell NRC Dairy 2001, caratterizzato da un sistema di equazioni fattoriali che consentono la stima del valore energetico degli alimenti sulla base della composizione chimica degli stessi 14 supplemento a L Informatore Agrario 20/2010

5 COLLABORAZIONE S TABELLA 1 - Classificazione della velocità di degradazione della fibra Limiti (%/ora) Classe Valutazione < 1,28 1 scadente Da 1,29 a 2,48 2 scarso Da 2,49 a 2,88 3 medio scarso Da 2,89 a 3,28 4 medio Da 3,29 a 3,68 5 discreto Da 3,69 a 4,88 6 buono > 4,88 7 ottimo Una velocità di degradazione bassa (< 1,28) comporta una degradazione ruminale lenta della fibra e risulta meno idonea a sostenere elevate produzioni. e il Cncps, sistema dinamico che stima la digestione dei substrati nutritivi sia in termini di quota sia di estensione, valutando le interazioni esistenti fra degradabilità e transito ruminale. Associato ai valori di, grassi, carboidrati non strutturali e proteina grezza, l D consente il calcolo dei nutrienti digeribili totali, valore necessario per il calcolo dell energia digeribile e del parametro sulla qualità relativa del foraggio (RFQ). Il calcolo dell energia digeribile è necessario per pervenire, attraverso una serie di equazioni, alla determinazione della energia netta latte (ENl) o Energia netta di produzione (ENp) ovvero quella quota dell energia totale contenuta nell alimento che verrà effettivamente impiegata per la produzione di latte. L ENl viene espressa in Mcal/kg di sostanza secca. Tale calcolo, in genere operato automaticamente dai programmi di razionamento, può essere effettuato anche dai laboratori di analisi ed essere esplicitato per consentire il confronto diretto fra i Rumine artificiale in funzione foraggi in termini di contenuto di energia utile ai fini produttivi. L RFQ è un ulteriore parametro calcolato a partire dal valore di TDN, che esprime con un valore numerico la qualità del foraggio tenendo anche conto della sua possibilità di essere ingerito dagli animali. Questo parametro fornisce quindi, oltre al valore nutrizionale intrinseco dell alimento, anche informazioni in merito al ruolo che il medesimo svolge, quando introdotto nella razione, nel determinare la quantità di sostanza secca assunta da parte delle bovine. Ricerca e risultati in sintesi Una ricerca condotta congiuntamente da, Aral e Dipartimento di produzioni animali della Facoltà di medicina veterinaria di Parma è stata volta alla determinazione della digeribilità della fibra di un totale di circa 300 campioni di trinciato di mais raccolti in collaborazione con i tecnici del nelle annate agrarie nell area della Pianura Padana. La stessa ricerca ha consentito di valutare le caratteristiche di digeribilità della fibra dei suddetti silomais a 12 (D12), 24 (D24), 30 (D30) e 48 (D48) ore di fermentazione e di calcolare la velocità di degradazione dell degli stessi foraggi. La valutazione della D è stata condotta con il metodo di riferimento (Goering e Van Soest, 1970) presso i laboratori del Dipartimento di produzioni animali della Facoltà di medicina veterinaria di Parma. I dati generati sono stati utilizzati per la calibrazione del Nirs in uso presso il laboratorio di analisi degli alimenti dell Aral, attraverso il quale sono stati ottenuti i dati definitivi di digeribilità. Il campione dei silomais analizzati ha fatto registrare digeribilità medie (%) di 24,97 (18,75 30,97), 40,62 (32,6 50,95), 46,87 (36,41 57,86) e 55,79 (47,5 61,98) rispettivamente a 12, 24, 30 e 48 ore. Il calcolo della velocità di degradazione, effettuato sulla base dei valori di digeribilità a 24 ore, ha messo in evidenza una velocità di degradazione media della fibra di 3,08, con un minimo di 1,53 e un massimo di 5,10. Sulla base dei dati della velocità di degradazione della fibra (Kd) ottenuti, è stato inoltre elaborato un sistema di ranking ottenuto individuando 3 categorie di mais con Kd alto e altrettante categorie con Kd basso intorno al Kd medio individuato di 3,08 (tabella 1). Da sottolineare che, a pa- rità di frazione C o di ADL, un Kd elevato (> 4,88 %/ora) è auspicabile perché consente una più rapida acquisizione di energia da parte dell animale e una produttività potenziale maggiore. Al contrario, un Kd basso (< 1,28 %/ora) comporta una degradazione ruminale lenta della fibra del silomais, che risulta quindi meno idoneo a sostenere elevate produzioni. Il contenuto energetico, calcolato a partire dai dati di composizione e D secondo le indicazioni dell Nrc (2001), è risultato variabile fra un minimo di 1,32 e un massimo di 1,69 Mcal/kg s.s. In media, tale valore è risultato di 1,56 Mcal/kg s.s. Valori sempre più accurati e utili La possibilità di determinare un valore accurato di D del silomais rappresenta una reale opportunità per i tecnici e gli allevatori. Il graduale affiancamento della metodica di riferimento, complessa e costosa, con altre che impiegano tecnologie avanzate quali il sistema NIR, consente di ottenere in tempi brevi e a costi contenuti valori sempre più accurati e attendibili. La possibilità di calcolare la velocità di degradazione della fibra a partire dalla D reale del singolo silomais e di poter impiegare questo dato all interno di software di razionamento comporta un migliore sfruttamento della componente foraggera nell ambito della razione. Il calcolo dell ENl contenuta nel silomais consente una corretta valutazione della relativa resa produttiva, e quindi dello specifico valore quale fattore della produzione. Infine, da non trascurare è il fatto che la valutazione dei valori di D può rappresentare un elemento in grado di orientare eventuali scelte di ordine manageriale (ad esempio scelta della varietà) e agronomico (ad esempio concimazione, irrigazione, ecc.). Federico Righi, Afro Quarantelli Dipartimento di produzione animale, biotecnologie veterinarie, qualità e sicurezza degli alimenti - Facoltà di medicina veterinaria Università di Parma Paola Amodeo Specialista alimentazione Nicoletta Rizzi Aral - Laboratorio agroalimentare (Crema) Simone Romanelli Veterinario, libero professionista - Parma Per consultare la bibliografia: 10ia20_5089_web 20/2010 supplemento a L Informatore Agrario 15

6 S COLLABORAZIONE Articolo pubblicato sul Supplemento a L Informatore Agrario n. 20/2010 a pag. 12 Calcolare l energia dei foraggi e formulare razioni più efficienti BIBLIOGRAFIA Lanzas C., Sniffen C.J., Seo S., Tedeschi L.O., Fox D.G. (2007) - A revised CNCPS feed carbohydrate fractionation scheme for formulating rations for ruminants. Animal Feed Science and Technology, 136: Waldo D.R., Smith L.W., Cox E.L. (1972) - Model of cellulose disappearance from the rumen. J. Dairy Sci., 55: 125. Goering H.K., Van Soest P.J. (1970) - Forage fiber analyses - apparatus, reagents, procedures and some applications. Agricultural Research Service; United States Department of Agricolture, Agriculture Handbook, 379. Oba M., Allen M.S. (2005) - «In vitro digestibility of forages». Tri-State Dairy Nutrition Conference: Van Amburgh M.E., Van Soest P.J., Robertson J.B., Knaus W. (2004) - rate calculation. Cornell Nutrition Conference Proceedings: NRC (National research council) (2001) - Nutrient requirements of dairy cattle. 7 th Rev. Ed. National Academy of Science, Washington, D.C. Oba M., Allen M. S. (1999) - Evaluation of the importance of the digestibility of neutral detergent fiber from forage: effects on dry matter intake and milk yield of dairy cows. J. Dairy Sci., 82: