Nutrire in lattazione

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1 Zootecnia Nutrire in lattazione Mario Pirondini Il profilo aminoacidico della razione è fondamentale nella nutrizione della vacca in lattazione. Il bilanciamento aminoacidico delle razioni per vacche da latte continua a essere una pratica molto accettata. I principali fattori che incrementano l attenzione verso il bilanciamento aminoacidico includono la volontà/necessità di somministrare razioni a basso tenore proteico; i prezzi di mercato delle materie prime proteiche tendenzialmente elevati; la potenzialità genetica degli animali a produrre latte sempre più ricco in caseina; una tendenza alla buona remunerazione della componente proteica del latte; un continuo affinamento e miglioramento dei modelli nutrizionali impiegabili. Oggi la proteina del latte è remunerata, secondo la griglia di pagamento latte-qualità, molto più che la componente grassa. L NRC 2001 è il primo modello nutrizionale per la vacca da latte che consente la valutazione delle diete in termini di proteina degradabile (Rdp) e indegradabile (Rup) a livello ruminale, nonché la rispondenza dei tenori di lisina (Lys) e metionina (Met) della proteina metabolizzabile (MP). In relazione alla sua eccellente capacità nel prevedere il bilanciamento aminoacidico a livello duodenale, unitamente al successo ottenuto da coloro che lo hanno impiegato per il bilanciamento aminoacidico, l NRC 2001 è stato impiegato per stimolare i miglioramenti degli altri modelli nutrizionali. Di conseguenza si è registrata una crescita del mercato delle fonti aminoacidiche ruminoprotette, primariamente metionina ma ultimamente anche di lisina. Il successo del bilanciamento aminoacidico richiede però l accettazione di alcuni principi base della nutrizione e il lasciar perdere il concetto di proteina grezza quale nutriente della vacca da latte. I principali aspetti saranno discussi di seguito. Gli aminoacidi sono nutrienti fondamentali In natura esistono più di 700 aminoacidi [1]. Venti sono i componenti per la sintesi proteica. Di questi, 10 sono classificati come essenziali, dato che non vengono sintetizzati dall animale e quindi devono essere assunti con la dieta nei quantitativi necessari. La sintesi proteica è un evento controllato geneticamente e, di conseguenza, la composizione aminoacidica di qualsiasi proteina è la medesima ogniqualvolta sia sintetizzata. Al di là del loro ruolo nella sintesi proteica (che influenza virtualmente ogni aspetto del metabolismo animale) gli aminoacidi liberi sono regolatori chiave di molti processi fisiopatologici, includendo la risposta immunitaria. Inoltre gli aminoacidi sono utilizzati per la sintesi di molti altri componenti privi di azoto (tra gli altri, ormoni, neurotrasmettitori, nucleotidi). I restanti aminoacidi (non impiegati per la sintesi proteica) sono normalmente presenti nei fluidi corporei e giocano ruoli fondamentali nel metabolismo. Per esempio, tre aminoacidi non impiegati per la sintesi proteica sono omocisteina, glutatione e taurina, sintetizzati a partire dalla metionina. La stessa metionina ha un ruolo determinante come donatore di metili, utili per l esportazione dei grassi dal fegato durante la fase di transizione. Da questo si può comprendere il ruolo decisivo di questi aminoacidi e i benefici che la supplementazione di metionina apporta durante la transizione in relazione a sanità, fertilità e produttività della vacca da latte. Fonti di aminoacidi assorbibili Nei ruminanti gli apporti di aminoacidi sono garantiti dalla sintesi di proteina microbica a livello ruminale, dalla frazione proteica Rup e, in quantità decisamente inferiore, dalla proteina endogena. La proteina di origi- 1

2 ne microbica si riferisce ai costituenti proteici della biomassa ruminale costituita da batteri, protozoi e funghi. La Rup è la quota proteica derivante dalla razione che by-passa il rumine o resiste alla degradazione microbica. La proteina endogena è la quota proteica derivante dal corpo e comprende: mucoproteine della saliva, cellule epiteliali di sfaldamento del tratto enterico, nonché secrezioni enzimatiche. Tipicamente la proteina microbica sopperisce alla maggior parte dei fabbisogni aminoacidici. Tuttavia la Rup può apportare più del 50% degli aminoacidi assorbibili a livello duodenale qualora gli animali ad alto potenziale produttivo siano alimentati con diete estremamente concentrate bilanciate per coprire i fabbisogni sia della quota proteica Rdp, sia della Rup. La quantità di aminoacidi apportati dalla proteina endogena è molto inferiore: si può assumere che conti per meno del 10% (NRC 2001). Aminoacidi limitanti Metionina e lisina sono stati identificati come i primi aminoacidi limitanti per le bovine in lattazione alimentate con diete a base di mais (NRC 2001). Questo è confermato da molti lavori scientifici più recenti rispetto alla pubblicazione dell ultima edizione dell NRC Che lisina e metionina siano i primi aminoacidi limitanti in moltissime situazioni non è sorprendente, data la loro bassa dotazione in molte fonti proteiche utilizzate nel razionamento dei ruminanti rispetto alla concentrazione presente nella proteina microbica, nella proteina del latte e del tessuto magro. Quali altri aminoacidi possono diventare limitanti? Probabilmente l istidina (His), soprattutto qualora siano utilizzate diete a basso tenore di Rup. Vi sono due ragioni che lo suggeriscono. La prima è che alcuni ricercatori del nord Europa hanno identificato l istidina come primo aminoacidi limitante la produzione di latte e di proteina in caso di diete ricche in foraggi di graminacee addizionate con orzo e avena, indipendentemente dalla fonte di Rup impiegata [2, 3, 4, 5, 6]. In tal caso nessuna dieta conteneva mais o suoi sottoprodotti: orzo e avena hanno concentrazioni di istidina (% PG) inferiori rispetto al mais e alle fonti proteiche comunemente usate. Inoltre è risaputo che la proteina di origine microbica contribuisce di più e la Rup meno alla proteina totale disponibile a livello intestinale qualora siano usate queste tipologie di diete. Infine, come si può vedere in tabella, la concentrazione di istidina della proteina batterica è inferiore rispetto a quella presente in molte fonti proteiche usate. Conoscendo questo aspetto, unitamente a tutto quanto già noto a riguardo di lisina e metionina (che sono i principali a- minoacidi limitanti qualora si impieghino razioni basate su mais) si può concludere che l istidina potrebbe diventare il primo aminoacido limitante in caso di diete ricche in foraggi, senza mais, scarsamente dotate in Rup. La seconda ragione che suggerisce che l istidina potrebbe diventare un aminoacido da sorvegliare si basa sul fatto che i risultati di due sperimentazioni [7, 8] che hanno previsto l utilizzo di bovine alimentate con diete contenenti mais bilanciate per lisina e metionina arrivano alla conclusione che gli animali hanno risposto in maniera positiva alla supplementazione di istidina. Questi risultati confermano che la concentrazione di i- stidina della MP dovrebbe essere monitorata e che concentrazioni di istidina uguali o inferiori a 2,11% MP non sono sufficienti qualora si bilancino le razioni per livelli elevati di lisina e metionina (6,6 e 2,2% MP, rispettivamente). Altri aminoacidi essenziali sono stati valutati per la loro potenziale limitazione dopo lisina e metionina. Particolare attenzione è stata rivolta agli aminoacidi a catena ramificata (isoleucina, leucina e valina), in parte per il fatto che alcuni modelli li considerano maggiormente limitanti rispetto ad altri aminoacidi essenziali. 2

3 Bilanciamento aminoacidico Negli ultimi anni è stato fatto un progresso considerevole nel costruire modelli nutrizionali estremamente accurati nella previsione dei fabbisogni e degli apporti aminoacidici per le vacche da latte. Nel caso dei fabbisogni si tratta di stabilire la concentrazione ottimale dei primi aminoacidi limitanti (% MP) per il modello di riferimento e quindi nel formulare diete che siano quanto più vicine alle concentrazioni ottimali. Questo consente di limitare la quota di Rup delle razioni senza sacrificare i benefici produttivi ottenibili tramite il bilanciamento aminoacidico. La modalità di determinazione della concentrazione ottimale di lisina e metionina (% MP), proposta dall NRC 2001 e valida tuttora, non solo ha eliminato la necessità di fabbisogni aminoacidici validati, ma ha anche arrecato il notevole vantaggio di consentire la determinazione delle concentrazioni ottimali di aminoacidi per gli stessi modelli utilizzati in campo quotidianamente per la formulazione e la valutazione delle razioni. Con questo background [9] si propone una serie di linee guida per il bilanciamento aminoacidico, riportate di seguito: somministrare alle vacche in lattazione una miscela di foraggi di qualità eccellente, concentrati energetici e sottoprodotti fibrosi che garantiscano una combinazione di carboidrati fermentescibili e di fibra fisicamente efficace che ottimizzi la salute del rumine, l ingestione di sostanza secca, la produzione lattea e la proliferazione batterica a livello ruminale (produzione di proteina microbica). Questa fonte proteica ha un profilo aminoacidico eccellente per la bovina in lattazione, con riferimento particolare alla quota di lisina e metionina; somministrare una quantità adeguata di Rdp per soddisfare i fabbisogni dei batteri ruminali di aminoacidi e azoto solubile. La realizzazione dei benefici della somministrazione di carboidrati fermentescibili in riferimento alla massimizzazione della produzione di biomassa microbica richiede la somministrazione contestuale della corretta quantità di Rdp, dato che questa è il secondo fattore limitante la crescita microbica. Questa frazione proteica fornisce ai batteri ruminali peptidi, aminoacidi e azoto ammoniacale necessari per la sintesi proteica. I modelli di valutazione delle diete differiscono nelle stime dei fabbisogni e della quantità di RDP apportata degli alimenti. L NRC 2001 ad esempio suggerisce dei fabbisogni di MP pari al 10-11% SS. Al di là del modello impiegato è importante utilizzare questi fabbisogni solo come linea guida e bilanciare la dieta in relazione alle performance delle bovine. L ingestione di sostanza secca, la consistenza delle feci, l efficienza di fissazione dell azoto nel latte, la percentuale di grasso del latte e il tenore di urea dello stesso sono tutte informazioni importanti. Un valore target di riferimento per la concentrazione di urea del latte è pari a mg/100 ml. Fattore molto importante è il monitoraggio dei livelli di Rdp della dieta in relazione alle performance delle bovine così da non sottoalimentare le stesse: se questo accadesse si avrebbe una riduzione della degradazione ruminale della razione, della sintesi di proteina microbica e una ridotta produzione lattea; utilizzare fonti proteiche ricche in lisina, ossia una combinazione di fonti proteiche ad alto contenuto in lisina e lisina ruminoprotetta, per raggiungere concentrazioni dell aminoacidi (% MP) il più vicino possibili all ottimale consigliato per i diversi modelli di razionamento. L esperienza suggerisce che spesso è economicamente conveniente raggiungere solamente il 95-97% dei livelli consigliati. Se si desidera utilizzare fonti di lisina ruminoprotette, utilizzare solamente prodotti supportati da risultati di ricerche che confermano la sua biodisponibilità (ossia la quantità di lisina che effettivamente è assorbita qualora inserita in razione). Quindi per il prodotto da utilizzare bisogna conoscere il livello di by-pass ruminale e il coefficiente di digeribilità intestinale della lisina contenuta; somministrare una fonte di metionina ruminoprotetta nella quantità necessaria a raggiungere il rapporto lisina:metionina ottimale per il modello usato, quindi bilanciare finemente per la massimizzazione della produzione di proteina del latte. Come nel caso della lisina ruminoprotetta è necessario conoscere per il prodotto da utilizzare la biodisponibilità della metionina, ossia l incremento della concentrazione plasmatica di metionina derivante dall impiego, il by-pass ruminale e la digeribilità intestinale. Infatti, una sovrastima dell efficacia del prodotto a base di metioni- 3

4 na ruminoprotetta porta a risultati produttivi deludenti e molto spesso lascia credere al tecnico e all allevatore che il bilanciamento aminoacidico per lisina e metionina abbia poco o nessun senso; al termine della fase di transizione o dopo il raggiungimento del picco di lattazione limitare l apporto di Rup. A seguito del bilanciamento di lisina e metionina sono comuni riduzioni della Rup di 1,5-2 punti percentuali. Molti modelli non aggiustano i fabbisogni di MP e quindi di Rup in funzione dei cambiamenti di lisina e metionina (% MP). Tuttavia la ricerca [10, 11] e la pratica di campo portano alla conclusione che i fabbisogni di Rup, per un determinato livello produttivo (latte e proteina), decrescono a seguito di livelli superiori di lisina e metionina (% MP); monitorare strettamente i livelli di istidina. Nel caso dell istidina mancano studi analoghi a quelli per lisina e metionina utili per generare grafici dose-risposta che relazionano la produzione di proteina (in valore assoluto e come percentuale) al variare del tenore di istidina (% MP). Schwab [9] consiglia di mantenere il livello di istidina (% MP) superiore a quello della metionina di circa 0,1 punti percentuali. Questa raccomandazione si basa essenzialmente su quanto riportato dall NRC 2001, in relazione al fatto che in alcune sperimentazioni sono stati ottenuti risultati positivi in termini di produzione di proteina qualora vi sia stata infusione intravenosa o post-ruminale di istidina. Benefici del bilanciamento aminoacidico I benefici del bilanciamento aminoacidico, con particolare focus su lisina e metionina, sono ben noti e riportati in numerose pubblicazioni [12, 13]. Questi benefici includono la riduzione del rischio di carenza aminoacidica per la bovina in lattazione; il miglioramento della salute della vacca in transizione; l incremento della produzione di latte e dei componenti dello stesso; la riduzione della quota di Rup della dieta. Una minore quantità di Rup della dieta consente di ridurre i costi alimentari e lascia più spazio alla quota glucidica. La conseguenza è un incremento della sintesi di proteina microbica (caratterizzata da un ottimo profilo aminoacidico) e della produzione di acidi grassi volatili, substrati determinanti per la sintesi di lattosio e grasso. I benefici del bilanciamento aminoacidico sono chiaramente di maggiore spessore in vacche in transizione e nella prima fase di lattazione [13], tuttavia questi persistono durante il corso dell intera lattazione. Nel caso di vacche fresche il bilanciamento aminoacidico ha effetti profondi in termini di produzione di latte e dei componenti dello stesso [14]. Gli stessi Autori riportano inoltre miglioramenti di alcuni indicatori legati alla salute metabolica della bovina ad inizio lattazione. Nel caso della vacca in transizione, tuttavia, sono necessari ulteriori dati scientifici per meglio focalizzare quale sia il migliore profilo aminoacidico sul quale puntare e, qualora questo sia somministrato, quali siano gli effetti su salute, efficienza riproduttiva e produzione quantiqualitativa di latte. I nutrienti necessari per la bovina sono gli aminoacidi, non la proteina grezza. Dato che questi hanno numerose e importanti funzioni metaboliche, la somministrazione di razioni con un profilo aminoacidico ottimizzato per la bovina in lattazione dimostra miglioramenti in termini di riduzione delle carenze aminoacidiche e dei fabbisogni di Rup, migliora la salute degli animali, aumenta la produzione e, in definitiva, la redditività per l allevatore in molte situazioni pratiche. Riferimenti bibliografici [1] Wu G., Aminoacids Biochemistry and Nutrition. CRC Press, Taylor and Francis Group. [2] Kim C. H., Kim T. G., Choung J. J., Chamberlain D. G., Determination of the first limitng amino acid for milk production in dairy cows consuming a diet of grass silage and a cereal based supplement containing feather meal. Journal of the science of food and agriculture, 79, [3] Kim C. H., Kim T. G., Choung J. J., Chamberlain D. G., Variability in the ranking of the three mostlimiting amino acids for milk protein production in dairy cows consuming grass silage and a cereal-based supplement containing feather meal. Journal of the science of food and agriculture, 80, [4] Huhtanen P., Vanhatalo V., Varvikko T., Effects of abomasal infusions of histidine, glucose, and leucine on milk production and plasma metabolites of dairy cows fed grass silage diets. Journal of dairy science, 85, [5] Korhonen M., Vanhatalo A., Varvikko T., Huhtanen P., Responses to graded doses of histidine in 4

5 dairy cows fed grass silage diets. Journal of dairy science, 83, performance and neutrophil function. Journal of dairy science, 96, [6] Vanhatalo A., Huhtanen P., Toivonen V., Varvikko T., Response of dairy cows fed grass silage diets to abomasal infusions of histidine alone or in combinations with methionine and lysine. Journal of dairy science, 82, National research council, Nutrient requirements of dairy cattle. 7th revised edition National academy press, Washington. [7] Lee C., Hristov A. N., Cassidy T. W., Heyler K. S., Lapierre H., Varga G. A., De Veth M. J., Patton R. A., Rumen-protected lysine, methionine, and histidine increase milk protein yield in dairy cows fed a metabolizable protein-deficient diet. Journal of dairy science, 95, Mario Pirondini è dottore di ricerca presso il Dipartimento di Scienze animali dell Università degli Studi di Milano. [8] Hadrova S., Krizova L., Richter M., Trinacty J., Drackova M., The effect of duodenal infusion of histidine on milk yield, milk composition, and plasma amino acids in dairy cows. Journal of animal and feed sciences, 21, [9] Schwab C. G., Basic aspects of amino acid nutrition in lactating cattle. Proc. Four-state dairy nutrition and management conference. Dubuque, Usa. [10] Noftsger S., St-Pierre N. R., Supplementation of methionine and selection of highly digestible rumen undegradable protein to improve nitrogen efficiency for milk production. Journal of dairy science, 86, [11] Chen Z. H., Broderick G. A., Luchini N. D., Sloan B. K., Devillard E., Effect of feeding different sources of rumen-protected methionine on milk production and N-utilization in lactating dairy cows. Journal of dairy science, 94, [12] Schwab C. G., Amino acids The required nutrients matching supply with animal requirements. Proc. Pacific northwest animal nutrition conference. [13] Schwab C. G., Amino acid balancing Is the transition cow interested? Proc. California nutrition conference. [14] Osorio J. S., Ji P., Drackley J. K., Luchini D., Loor J. J., Supplemental smartamine mor metasmart during the transition period: benefits postpartal cow 5