Innovazioni nella nutrizione azotata della bovina

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Ricerca e Innovazione

nell’alimentazione della vacca da latte

Innovazioni nella Nutrizione Azotata della Bovina

( per chiarire a me stesso alcuni aspetti ….)

Reggio Emilia 11/12/2014

F.Masoero, A. Gallo, M. Moschini

Feed & Food Science and Nutrition Institute Università Cattolica del Sacro Cuore

Piacenza. Italy

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Obiettivi della nutrizione Azotata

• Coprire i fabbisogni

• Efficienza di utilizzazione Alimentare e metabolica

• Ridurre l’impatto Ambientale

• Max Sintesi di Caseina Vendibile

Suini 80% N Assorbito Vacca 45 % MP

30 % CP

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• You have cows, You feed them

• They give milk

• You get paid

• AND NOBODY CARE ABOUT MANURE

= €€ Maximum Revenue

• Efficienza = Casein units per Intake units

• (Questo però ha un costo)

St.Pierre & Weiss 2012

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Ottimizzazione della razione

• Massima sintesi Proteica ruminale

• Amido ed NDF Fermentescibili,

• Kd ottimali, Macinazione etc.

• Minimo spreco di NH3 ruminale bassa Urea

• Ottimizzazione apporti RUP e EAA ottimali

• Digeribilità intestinale RUP max

• Minimo Livello Proteico possibile

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Effetto di diversi Kd e Kp

sulla quota di Proteina Microbica sintetizzata:

DMI kg = 23.5 Starch % = 25.5 Sugars % = 8.0 NDF % = 35.0

NDF

Starch

Kp low

Kp high

Kp low

Kp high

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Ottimizzazione della razione

effetto della sola macinazione

Farina di mais CNCPS

Mais 0.89 mPS

Mais 1.93 mPS

Digeribilità NSC %

76.0 89.8 70.0

Mycrobial Yeld N g/day

388 410 365

Latte stimato (proteina) kg/day

33.7 35.0 32.2

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Definizione del Fabbisogno in AA

:

• FACTORIAL

• Requires efficiency

coefficients for AA use

• Use linear transfer coefficients

• Overestimates

responses when AA in excess

• IDEAL PROTEIN

• Based on responses to methionine and lysine in MP

• Responses are curvilinear

• Does not

overestimate

response to excess AA

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Metodo fattoriale

Fabbisogni in Proteina Netta

Una vacca da latte sintetizza da 3 a 5 kg al giorno di proteina

I fabbisogni sono calcolati per la copertura di un fabbisogno di MP di circa 2500- 2800 g/giorno

• Milk protein

• Pregnancy

• Muscle alcuni punti critici

• Endogenous Fecal

• Scurf Tissue

• Urine

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Definizione del Fabbisogno in MP e M-AA

• Analisi delle escrezioni Nette di Proteina

• Efficienze metaboliche per definire il fabbisogno in Proteina Metabolizzabile

• Composizione AA delle componenti della proteina Netta

• Efficienza di utilizzazione e destino degli AA ???

• Definizione del fabbisogno:

• a) Fattoriale ( AA grammi/day)

•

• b) Proteina Ideale ( AA% MP)

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Metodo fattoriale ^(g/day)

Da Prot. Netta a Met. Prot.

Definire dati di EFFICIENZA

Fissi

0.77 - 0.50

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Determinazione del

fabbisogno in AA metabolizzabili

Composizione in AA delle Proteine Nette

Proteina ENDOGENA ^{AA =}^Orskow ¹⁹⁷⁶

Stain 1999, Block 1951

Rohr 1991, Lange 1989

Necessità di un aggiornamento

dei dati Sperimentali di composizione AA

AA = Ainslie 1993 O’Connor 1993

AA = Jennes 1974

(12)

Per definire i Fabbisogni serve conoscere la Composizione AA delle frazioni di

N Endogeno indigeribile necessarie a calcolare La quota di Metabolic Fecal N-AA

Ainslie 1993

Rohr 1991

Williams 1978 Orskow 1986 Stein 1999 Lange 1989 Block 1951

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Dati proposti per adeguare i modelli

(Lapierre 2014)

True protein Vs

Crude protein

(14)

Crude protein

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Diversa Efficienza Metabolica tra Net Protein e AminoAcids

Maintenance Net protein / 0.67 = MP Milk Net Protein / 0.67- 0.65 = MP

Swabb

Maintenance 0.85 0.85 0.80 0.98 0.85 0.85 0.90 0.85 0.85 Lactation 0.88 0.88 0.80 0.98 0.88 0.95 1.00 0.98 0.90

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Problema ?

Per definire le efficienze serve conoscere il Destino Metabolico degli EAA

• Splancnic Metabolism

• Utilizzo degli AA assorbiti dal duodeno a livello di

• Milza, Pancreas e Fegato,

•

10

% del Peso Corporeo ,

• Organi

50

% del consumo di Ossigeno,

•

50

^% della sintesi proteiche corporee

• Mammary metabolism

• Uptake di AA per sintesi mammarie

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Splancnic Metabolism

Metabolizzati da Milza, Pancreas e Grasso Viscerale

OSSIDAZIONE

Proteine Endogene

(enzimi digestivi,sistema immunitario, etc.)

AA assorbiti a livello Intestinale + Endogeno dig.

Fegato per Vena Porta

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Splancnic Metabolism

Inputs: Losses

AA dig.bypass prot., AA OXIDATION

AA dig. Microbial prot. AA Indig. Endogen ( - 32%) AA dig. Endogenous

AA dal Sangue Arterioso

esempio

Tagari 1978 Istidina - 71 % sheep

Lisina - 31 % sheep Berthiaume 2001 Treonina - 57 % cow

Istidina - 5,0 % cow Pacheco 2006 Ileu, Leu Val

Lapierre 2003 Treonine

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Captazione Epatica

N-AA 59 %

+ NH3 56 % = 115 % ? circa 30% N endogeno

è riciclato

Metabolizzati nel Fegato:

OSSIDAZIONE + Urea,

Rimossi 25-50% AA group 1 Non Rimossi AA group 2

AA residui post Splancnic, + NH3 alla Vena Porta …1500-2000 L/h

Mammella

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Uso degli AA

per produrre energia

OXIDATION

Lisina

Leucina Acetil CoA Crebs ATP

IsoLeucina

Valina Propionil CoA Crebs ATP

Treonina

Serina Piruvato Acetil CoA Crebs ATP

Glicina Alanina

Ac. Glutammico alfa Chetoglutarico Crebs ATP

(21)

Captazione Mammella

AA group 1= Proteina Metionina,

Istidina Fenilalanina

Treonina

Captazione 100%

dalla mammella Limitanti per

Proteina Latte

AA esportati dal Fegato

AA group 2 = Energia Lisina,

Leucina Iso-Leucina

Valina

Captati dalla Mammella 130%

del fabbisogno per Latte

OSSIDAZIONE e re-sintesi AA proteina

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Risposta a infusioni duodenali di Metionina e Lisina

NON LINEARE

Doepel et al., 2004 Vyas & Erman, 2009

Doepel et al., 2004

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Efficienza Marginale

di utilizzazione di Met-AA per la sintesi proteica del latte

Vyas & Erman (2009)

diminuisce all’aumentare dell’ingestione (g/d) di Met o Lys

(24)

Diverse Efficienze

in funzione del livello di Apporto

Proposta di adattamento Modelli (Lapierre 2014)

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Modelli e Fabbisogni in AA

Su queste basi bisogna pensare a Fabbisogni Fissi o Variabili

in funzione delle condizioni metaboliche e alimentari dell’animale ?

Metabolic Fecal = variabile ( ingestione) Mantenimento ??? Fabbisogno separato o no ??

Utilizzo degli AA = Variabile ( livello di Supply)

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Definizione di Fabbisogno

• L’unico Apporto di un Nutriente

•

• A: Sotto il quale si ha una Perdita di performance

• B: Oltre il quale NON c’è miglioramento

• Matematicamente un modello con Plateau..

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Su cosa Baso il Modello ?

Sui fabbisogni o sui Rendimenti

Requirement Based Systems

Response Based Systems

Milk = Input

Obiettivo desiderato

Output = performances potenziali in base alla razione

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Effect of HisDI on Milk Protein Content

28 29 30 31 32

0 2 4 6

HisDI

Milk Protein (g/Kg)

Rulquin et al 2000 Vanhatalo et al 1999

Effect of LeuDI on Milk Protein Content

27 28 29 30 31 32 33

5 7 9 11 13 15

LeuDI

Milk Protein (g/Kg)

Rulquin et al 2000 Mackle et al 1999

Con quale criterio fisso il punto ?

Facile Difficile

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Fabbisogno

Etico o Economico ?

A: Massima Efficienza marg.

B: Limite max Efficienza marg.

€ : Max Resa Economica

(Incr. Costo Marg. = Incr Valore marg.) Dipende dal costo Input /Costo del latte

A

B €

B A

Dose di AA

(30)

AA Requirements % Prot. Metab.?

NRC 2001, INRA

(31)

Origine dei Precursori

Database di composizione AA degli alimenti e dei Foraggi

Italiani

(32)

Qualità della Proteina Digeribile nell’Intestino

• Stima del By-pass Ruminale e

• Composizione AA della RUP

• Dig. Intestinale

• Stima della Sintesi Microbica Ruminale

• Effetto delle fonti di energia

• Composizione AA Prot. Microb

• Dig. Intestinale

Composizione AA della MP

(33)

Digeribilità di alcuni aminoacidi

(in rumine 288h) Erba medica - CRPA 2014

(34)

Digeribilità di alcuni aminoacidi (in rumine) Erba medica. CP < 13%

CRPA 2014

(35)

Digeribilità di alcuni aminoacidi (in rumine) Erba medica. 13 - 17% CP

CRPA 2014

(36)

Digeribilità di alcuni aminoacidi (in rumine) Erba medica. CP > 17%

CRPA 2014

(37)

Erba medica

confronto composizione AA (% CP) CRPA 2014

CNCPS: % UIP

(38)

Silo graminacee

CNCPS: % UIP

(39)

Insilati di mais

CNCPS: % UIP

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Bio-disponibilità di AA Rumino-protetti

• Prove di somministrazione continua Plateau

• Prove di somministrazione

Single - Dose

(41)

metionina: Prove Plateau

0 25 50 75 100 125

0 5

day of T reatment (n°)

Plasma Met content (µmol/L)

SM MT AL

Prova ISAN

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Days of treatment

metionina: Prove Plateau

(43)

metionina plasmatica (µ mol/l) Curve di Carico

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

-40 -20 0 20 40 60 80

Metasmart Alimet Mepron Smartamine

(44)

Prodotti commerciali

Metionina Lisina

(45)

Valutazione della RDP, RUP e Dig. Intestinale della RUP

Kindly provided by D. Ross & M. Van Amburgh

(46)

Substrate RDP (%

CP)

RUP (%

CP)

Intestinal RUP dig. (%

RUP)

TT CP dig. (%

CP)

Soia Bypass ^PC-CRPA 19,6 80,4 66,4 73,0

CNCPS 19,4 80,6 - -

Soybean meal extr. ^PC-CRPA 43,2 56,8 82,1 89,8

NRC 42,0 58,0 93 96,0

Soybean ML 44 Solv ^PC-CRPA 72,6 27,4 97,0 99,0

NRC 75,7 24,3 93,0 97,57

Soybean burned

(Neg. control)

ISAN 6,8 93,2 16,2 21,9

Valutazione in Vitro degradabilità ruminale e digeribilità intestinale

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Substrate RDP (%

CP)

RUP (%

CP)

Intestinal RUP dig. (%

RUP)

TT CP dig. (%

CP)

Alfalfa ^PC-CRPA 52,6 47,4 47,1 75,4

NRC 68,4 31,6 75,0 92,1

Corn Silage ^PC-CRPA 67,5 32,5 74,3 91,6

NRC 66,7 33,3 70,0 90,0

Grass hay ^PC-CRPA 65,5 34,4 73,2 90,6

NRC 69,5 30,5 70,0 90,9

Valutazione in Vitro degradabilità ruminale e digeribilità intestinale Foraggi

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BUON NATALE

Francesco Masoero Antonio Gallo

Maurizio Moschini