Il valore proteico degli alimenti zootecnici. I monogastrici

Il valore proteico degli alimenti zootecnici

I monogastrici

Metabolismo proteico

In alcuni casi quando l’energia ottenibile dai glucidi o dai lipidi alimentari è

insufficiente o quando vi è un eccesso di aa assorbiti rispetto alla potenzialità della sintesi proteica, gli aa vengono catabolizzati per formare energia.

• Le proteine dell'organismo sono soggette di continuo a scissione e resintesi e, pertanto, i componenti cellulari vanno

incontro ad un intenso ricambio di proteine (turn over). Ad esempio nel bovino si stima che dal 3 al 10 % delle proteine venga sostituito giornalmente.

• Per le proteine, a differenza dei lipidi e dei glucidi, non esistono forme di deposito da utilizzare in caso di necessità.

• Le nuove molecole proteiche vengono sintetizzate a partire da aminoacidi presenti in circolo, il pool di questi presente nel plasma è condizionato sia dall'idrolisi delle proteine di origine alimentare che dal catabolismo delle proteine corporee

Caratteristiche del turnover proteico

Proteina Tasso di turnover

Enzimi 7-10 minuti

Fegato 10 d

Plasma 10 d

Emoglobina 120 d

Muscoli 180 d

Collagene 1000 d

protidi vanna vannucchi 13

METABOLISMO DEI PROTIDI

CATABOLISMO ANABOLISMO

Le cellule fabbricano gli AA non essenziali

Le cellule legano insieme gli AA secondo un ordine stabilito dal DNA (sintesi proteica)

AA AA AA AA AA

AA

RNA messaggero

ribosoma

AA

RNAtransfer proteina

Le proteine vengono demolite ad AA Proteina

AA Trasformati o

utilizzati per formare altre proteine idrolis i

ossidazione

Gruppo NH₂ Urea

Eliminata con le urine

Scheletro carbonioso

Ossidato per produrre energia

Trasformato in glucosio o grasso Sintesi urea

fegato

PROTEINE

turnover proteico

Il turnover proteico consente all’organismo di modulare la sintesi delle proprie proteine in dipendenza dell’evolversi delle sue esigenze.

Flusso di aminoacidi in entrata:

• AA. derivanti dalla digestione delle proteine alimentari

• AA derivanti dalla degradazione delle proteine organiche Flusso di aminoacidi in uscita:

• AA avviati al catabolismo e alla produzione di urea

• AA indirizzati verso la biosintesi ex novo di proteine corporee

Alimento

Intestino tenue

Apparato urinario

Esterno

Proteine di: tessuti;

latte;

enzimi;

Fegato

Dal catabolismo azotato

Stomaco

Proteine Proteasi

gastriche

Proteasi pancreatiche

Proteasi enteriche Aminoacidi

Sangue Urea

Urea Ammoniaca

Peptidi Aminoacidi

Schema di utilizzazione dell'azoto nei monogastrici

N TRATTENUTO

N fecale

N

e s c r e t o

LA DIGESTIONE DELLE

PROTEINE NEI MONGASTRICI

Le proteasi presenti nel succo gastrico ed enterico possono essere distinte in:

ENDOPEPTIDASI

Enzimi proteolitici appartenenti alla classe delle idrolasi, che catalizzano l’idrolisi dei legami peptidici interni alla catena delle proteine o dei

peptidi.

ESOPEPTIDASI

Enzimi proteolitici appartenenti alla classe delle idrolasi, che catalizzano l’idrolisi dei legami peptidici in

corrispondenza delle estremità delle catene proteiche.

Enzima Origine pH

ottimale

attivatore

Pepsina Stomaco 1,5-2,5 HCl

Tripsina Pancreas 7,5-8,5 Tripsina Chimotripsina Pancreas 7,5-8,5 Tripsina Elastasi Pancreas 7,5-8,5 Tripsina

Enzima Origine pH

ottimale

attivato re

Carbossipeptidasi Pancreas pH dell’

intestino

Tripsina

Aminopeptidasi Intestino Dipetidasi e

Tripeptidasi

Intestino

Peptidasi intracellulari

Citoplasma pH citosol

Fattori influenzanti la digeribilità delle proteine

• Conformazione e struttura delle proteine

– che influenza l’azione degli enzimi proteolitici

• Presenza di inibitori delle proteasi

– Fattori antitripsici, tannini

• Presenza di sostanze interagenti

– con gruppi reattivi degli aa (zuccheri riducenti)

• Trattamenti tecnologici

– Il calore può inattivare gli inibitori enzimatici e/o causare aggregazioni di catene polipeptidiche difficilmente attaccabili dagli enzimi digestivi

Metabolismo proteico

Metabolismo proteico

• Gli aa provenienti dalla digestione arrivano al fegato dove avviene la sintesi degli aa non essenziali.

• La reazione prende il nome di transaminazione

mediante la quale alcuni aa possono perdere il gruppo amminico cedendolo a chetoacidi per formare nuovi aa e nuovi chetoacidi.

• In questo modo l’organismo è in grado di sintetizzare gli aa necessari per le proprie sintesi proteiche ad

eccezione di quelli essenziali che devono per forza provenire dagli alimenti.

Metabolismo proteico

Utilizzazione energetica degli aa.

Avviene quando vi è :

• Eccesso di proteina alimentare

• Carenza di glucidi e grassi alimentari

• Carenza di un aa indispensabile

Il catabolismo degli aa inizia con la deaminazione che libera ammoniaca ed un chetoacido

L’ammoniaca verrà trasformata in urea nel fegato I chetoacidi possono essere utilizzati per:

• sintetizzare glucosio aa glucogenetici (quasi tutti ad eccezione di leucina, e lisina)

• sintetizzare AGV aa chetogenetici (fenilalanina, tirosina, treonina, triptofano, isoleucina, leucina, e lisina)

Metabolismo proteico

• Il ciclo dell’urea

• L’ammoniaca prodotta in eccesso derivante dalla deaminazione degli AA (o nel rumine nel corso delle fermentazioni) è rimossa dal sangue ad opera del fegato e trasformata in urea.

• Tale funzione epatica è indispensabile in quanto l’NH₃ è tossica,

perché altera il pH del sangue, e, soprattutto per il tessuto nervoso, blocca l’ossalacetato (verso la reazione del 2-oxoglutarato) che è invece un metabolita indispensabile per la respirazione.

• In sintesi il ciclo dell’urea (detto anche dell’ornitina-citrullina) si svolge in parte entro il mitocondrio dell’epatocita, in parte nel citoplasma;

• dei 2 gruppi NH₃ dell’urea, uno deriva dal glutammato ed uno dall’azoto ammoniacale che deve essere smaltito.

• Ciò significa che per ogni mole di ammoniaca da smaltire una mole di gruppi amminici è di origine endogena.

• Tutta la reazione è fortemente endoergonica: si consumano 4 moli di legami P per mole di urea sintetizzata, per cui un g di azoto

trasformato in urea ha un costo metabolico di 12.000 kcal.

IL CICLO DELL'UREA

Il ciclo dell'urea inizia con la formazione del carbamil fosfato ad opera dell'enzima carbamil-fosfato sintasi. Durante questa reazione vengono spese due molecole di ATP.

I O Z

L

R P

N A

E

N C

I A

P R O T E I N A

Il valore proteico di una proteina nei monogastrici è strettamente legato al suo contenuto in aminoacidi

Se mancano gli aminoacidi essenziali quella proteina non può essere costruita

I O

Z

L

R P

N A N

C A

P R O T I N A

Apporto alimentare Apporto alimentare

processi metabolici processi metabolici

Alcuni aminoacidi possono essere

sintetizzati a partire da altri Gli aminoacidi essenziali devono essere apportati con la dieta

L’organismo equilibria per transaminazione al fabbisogno

cellulare gli aminoacidi (A), salvo per quelli indispensabili (B).

Aa non

indispensabili Aa

indispensabili 10 Glicina

100 Alanina

10 Valina 100 Leucina

A B

50 Glicina + 30 Alanina

Transaminazione 40 Alanina

40 Glicina

50 Valina + 30 Leucina

la transaminazione non è possibile!

Fabbisogno cellulare:

aminoacido indispensabile

• Si definisce nella nutrizione ogni aminoacido

che non può essere sintetizzato dall'organismo in quantità tali da assicurare il normale

accrescimento e, quindi, deve essere presente come tale nella dieta.

• Gli aminoacidi, invece, che possono venire prodotti in quantità sufficienti (mediante la transaminazione dei chetoacidi o con altri

processi metabolici) non sono indispensabili, e la loro mancanza non comporta alcun turbamento all'accrescimento e allo stato di salute per gli

animali.

Aminoacidi essenziali

Suino 10-11

Pulcino 12

Ratto 10

Cane 10

Gatto 11

Uomo 8-10

Arginina si/no si si si si si/no

Fenilalanina si si si si si si

Isoleucina si si si si si si

Istidina si si si si si si/no

Leucina si si si si si si

Lisina si si si si si si

Metionina si si si si si si

Tirosina si si no no no si/no

Treonina si si si si si si

Triptofano si si si si si si

Valina si si si si si si

Glicina no si no no no no

Taurina no no no no si no

Contenuto in aa essenziali di alcuni alimenti (g/kg)

orzo mais f.e. soia

Erba medica

dis

Farina di pesce

(sardine)

Arginina 5.0 5.2 34.0 9.8 27.0

Fenilalanina 6.2 4.4 22.0 10.4 20.0

Isoleucina 4.2 3.7 2.5 9.8 33.0

Istidina 2.3 1.9 11.0 4.2 18.0

Leucina 8.0 10.0 34.0 15.0 38.0

Lisina 5.3 2.2 29.0 8.7 59.0

Metionina 1.8 1.7 6.5 3.3 20.0

Treonina 3.5 3.4 1.7 8.8 26.0

Triptofano 1.7 0.9 7.0 4.6 5.0

Valina 6.2 4.2 24.0 11.9 34.0

Glicina 3.6 3.3 24.0 10.0 45.0

“LEGGE DEL MINIMO” DI LIEBIG

• La quantità di proteina potenzialmente sintetizzabile è limitata dall’aminoacido essenziale presente in minore

concentrazione

• AMINOACIDO LIMITANTE O CRITICO

PRIMARIO

l'aminoacido essenziale è quello contenuto in quantità minore rispetto al fabbisogno dell'organismo (Legge del minimo di

Liebig)

Il valore biologico

• Il valore biologico è dato dal rapporto percentuale fra l'azoto trattenuto dall'organismo animale e l'azoto

effettivamente assorbito, e sta quindi a rappresentare il rendimento di utilizzazione di una proteina.

• Quando diciamo che il valore biologico delle proteine del latte è di 90 nei riguardi dell'accrescimento, significa che il 90% dell'azoto contenuto nelle proteine digeribili del latte, viene trattenuto ed utilizzato dall'organismo per la sintesi delle proteine cellulari e il conseguente

accrescimento, mentre il rimanente 10% è escreto con le urine

• NB con le urine e non con le urine e con le feci

(quest’ultime sono state sottratte per calcolare l’N assorbito)

Il valore biologico

• Il valore biologico dipende:

• dal giusto rapporto fra gli aminoacidi

– L'accrescimento e gli altri processi biologici sono condizionati dall'aminoacido essenziale che è contenuto in quantità minore rispetto al fabbisogno dell'organismo (Legge del minimo di Liebig)

• dalla giusta quantità di proteina**

– La giusta quantità dipende non solo dalla

percentuale nel mangime ma anche dalla

quantità di alimento ingerito.

VALORE BIOLOGICO

• Più la composizione della proteina alimentare si avvicina a quella che

l’organismo deve sintetizzare, più alto sarà il suo VB.

• In genere il VB di una miscela di alimenti è

superiore a quella di un singolo alimento.

Metodo Mitchell per la

determinazione del valore biologico (V.B.)

• 1. Somministrazione di una razione, che pur essendo sufficiente dal punto di vista energetico, contiene il 4%

di protidi dell’uovo intero che sono utilizzati completamente. In questo modo si stabilisce

l’ammontare sia dell’azoto endogeno escreto con l’urina che di quello metabolico escreto con le feci.

• 2. Somministrazione della dieta con il 10% di proteina da studiare. Successivamente, mediante l’analisi

dell’azoto sia nelle feci che nell’urina, si procede al

calcolo del valore biologico mediante l’espressione:

ESEMPIO DI CALCOLO DEL VALORE BIOLOGICO DI UNA PROTEINA

• Ratti in accrescimento (Mitchell)

• Alimento consumato in 24 ore (mg) 6000

• N nell’alimento (%) 1,043

• N ingerito in 24 ore (mg) 62,6

• N delle feci in 24 ore (mg) 20,9

• N metabolico fecale in 24 ore (mg) 10,7

• N delle urine in 24 ore (mg) 32,8

• N endogeno urinario in 24 ore (mg) 22,0

• VB = (62.6-(20.9-10.7)-(32.8-22.0))/(62.6-(20.9-10.7)) = 0.794

• VB = 79,4%

• il 79,4% dell’azoto assorbito* è stato trattenuto

• * NB dell’azoto assorbito e non dell’azoto ingerito

Un eccesso proteico rispetto al fabbisogno diminuisce il valore biologico perché aumenta il catabolismo degli aminoacidi anche se la dieta è equilibrata

Bilancio dell'azoto con diete a diverso contenuto proteico

Aproteica

Con 10 g di PG ( ) Con 25 g di PG Con 40 g di PG ( ) Con 50 g di PG ( ) Con 60 g di PG ( )

- 1,6 4,0 6,4 8,0 9,6

2

3 4

0,8*

0,9 1,0 1,1 1,5 1,8

- 0,7 3,0 5,3 6,5 7,8

2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8

- - - - 1,1 2,4

2,8 2,8 2,8 2,8 3,9 5,2

- 2,8 3,0 5,3 (5,3-0) 5,4 (6,5-1,1) (6,5-1,1)5,4 Dieta

Azoto (g)

alim.

(¹ ) fecale assorb. urinario

end. esog. totale utilizzato

( ) N = PG : 6,25

( ) Bilancio dell'N negativo: l'N utilizzato è inferiore a quello che potrebbe essere utilizzato (g 5,4).

( ) Bilancio dell'N equilibrato: l'N assorbito è pari a quello utilizzato.

( ) Bilancio dell'N positivo: l'eccesso proteico incrementa l'N urinario.

4

1

* azoto metabolico 2

3 4

VALORE BIOLOGICO DI ALCUNE PROTEINE

Ratti in accrescimento (Mitchell)

• Uovo (solo tuorlo) 96

• Uovo intero 94

• Latte 90

• Caseina 73

• Carne vitellone 76

• Carne di vitello 62

• Carne suina 74

• Mais 60

• Frumento 67

• Crusca 74

Suini in accrescimento

• Latte 95-97

• Farina di pesce 74-89

• Farina di soia 63-76

• Panello di cotone 63

• Panello di lino 61

• Mais granella 49-61

• Orzo granella 57-61

• Piselli

62-65

Azione complementare o associativa delle proteine

• Proteina da sintetizzare: contiene i seguenti Aa essenziali

• A48 B10 C4 D32 E6

• 1. alimento: Proteina (Aa essenziale) = A26 B28 C2 D34 E10

• Deficiente di A e C; C - Aa limitante primario

• V.B. = 50 %

• 2. alimento: Proteina Aa essenziale) = A46 B18 C6 D20 E10

• D = Aa limitante primario

• V.B.=62% (20: 32=0,62)

• 3. alimento formato da 50% alimento 1

• 50% alimento 2

• gli aminoacidi essenziali della proteina saranno:

• A36 B23 C4 D27 E10

• A = aminoacido limitante primario

• V.B.=75 (36:48 x 100=75)

• le deficienze aminoacidiche di una proteina possono essere compensate da proteine di altri alimenti che, presi isolatamente, sono incompleti.

Considerazioni sul valore biologico delle proteine

• La composizione dei tessuti corporei varia in funzione delle specie e delle prestazioni

• Alcuni AA possono essere sostituiti da altri (cistina - metionina)

• Alcuni AA possono essere distrutti con le analisi (es.

tryptofano è acido sensibile)

• I trattamenti tecnologici cui vengono sottoposti gli alimenti possono avere un effetto

• E’ LOGICO DUNQUE CHE IL VB NON E’ UN DATO SUFFICIENTE A STIMARE IL VALORE NUTRITIVO DI UNA PROTEINA ALIMENTARE PER DIVERSI

ANIMALI E PRESTAZIONI PRODUTTIVE.

PROTEINA IDEALE

• Il metodo più recente di valutazione delle proteine alimentari destinate agli animali è basato sul concetto di:

• “PROTEINA IDEALE”.

• La proteina ideale è quella in grado di

apportare gli aminoacidi indispensabili nelle proporzioni corrispondenti ai fabbisogni

dell’animale e nella quale esiste un corretto

equilibrio fra aminoacidi essenziali e non

essenziali.

PROTEINA IDEALE

• PROTEINA LA CUI COMPOSIZIONE IN AMINOACIDI PIU’ SI AVVICINA ALLE ESIGENZE IM UNA

DETERMINATA SPECIE ANIMALE IN UN DETERMINATO STATO FISIOLOGICO.

• Stabilito così l’equilibrio fra aminoacidi, non è più necessario calcolare la copertura dei fabbisogni in singoli aminoacidi, che viene automaticamente

assicurata con la copertura del fabbisogno proteico.

• Il concetto di proteina ideale non considera la possibilità di fornire qualche aminoacido in eccesso

• integrare il concetto di proteina ideale con quello dell’integrazione dei singoli aminoacidi di sintesi

La proteina ideale

Permette di

• Ridurre impiego di azoto nelle diete

• Ridurre escrezioni azotate

• Ridurre inquinamento

• Aumento rese energetiche

• Migliorare performances di crescita

• Diminuzione rischi sanitari

• Migliore qualità dei prodotti di origine animale

– ridurre adiposità carcasse – aumento proteine latte

IL VALORE PROTEICO

NEI POLIGASTICI

3D

Schema di utilizzazione dell'azoto nei poligastrici

Alimento

Saliva

Apparato

urinario Proteine di: latte;

enzimi;

ormoni;

Fegato Abomaso

intestinoe Rumine

Proteine Carboidrati Urea

Urea

Urea

Sangue

100% 60-70% 30-40%

Ureasi

microbiche Enzimi microbici

Degradazione microbica

Ammoniaca

Ammoniaca Aminoacidi

Urea Urea

Ammoniaca Aminoacidi Aminoacidi

Proteine microbiche

Proteine

microbiche Proteine

alimentari Enzimi

digestivi Aminoacidi Chetoacidi

Il valore proteico nei poligastrici

• I sistemi di valutazione del tenore proteico degli alimenti, così

come l'espressione dei fabbisogni, sono basati su principi scientifici comuni.

• I metodi di valutazione, così come le unità di misura che ne

derivano, si basano sullo studio del destino digestivo e metabolico delle proteine per il ruminante.

• I principi di base sono lo studio di:

• - entità della degradazione ruminale delle proteine alimentari;

• - entità della sintesi di proteina microbica nel rumine;

• - previsione della quantità e della qualità della proteina disponibile per la digestione intestinale.

LA DIGESTIONE DELLE

PROTEINE NEI POLIGASTRICI

• I ruminanti con la dieta costitute da foraggi introducono:

• proteine dei tessuti vegetali

• sostanze azotate non proteiche (NPN Non Proteic Nitrogen) che possono costituire nel loro insieme il 15-20 % dell’azoto della razione

– acidi nucleici,

– basi puriniche e pirimidiniche , – ammoniaca,

– sali di ammonio, – urea,

– nitrati, nitriti.

LA DIGESTIONE DELLE

PROTEINE NEI POLIGASTRICI

• Nel rumine circa il 70-75 % delle proteine alimentari viene demolito dai batteri fino a:

• peptidi

• aminoacidi

• ammoniaca

• i primi due possono esser utilizzati per la sintesi delle proteine microbiche e protozoarie, oppure vengono deaminati dando ammoniaca e catene

carboniose che dai batteri vengono utilizzate come

fonte energetica e trasformate in AGV

L'ammoniaca (NH ³ )

• Dal rumine l’NH₃ passa al fegato dove viene trasformata in urea e, come tale, la si ritrova nella saliva (ritorna quindi nel rumine dove può essere utilizzata ai fini della sintesi proteica) e nelle urine come prodotto di rifiuto (azoto perso).

• Quando la concentrazione di ammoniaca supera la capacità dei batteri di utilizzarla per costruire proteine, aumenta la quantità che deve essere assorbita nel rumine e trasformata nel fegato.

Proteine Azoto non

proteico

Demolizione

Urea salivare

Fegato

Urea

Escrezione urinaria Sintesi

Proteine alimentari

by pass Proteine batteriche

25-30%

70-75%

• Se la quantità di

ammoniaca è tale da non potere essere

velocemente trasformata in proteina o assorbita attraverso la parete del rumine si ha un aumento del pH ruminale con alcalosi.

Sintesi delle proteine nel rumine

L'ammoniaca, nel ruminante diventa, quindi, una fonte di proteine.

Questo giustifica l'uso alimentare di urea, biureto e altre forme di azoto non proteico (NPN), che peraltro devono rispettare precise

condizioni:

• - lenta liberazione di ammoniaca;

• - disponibilità di zolfo e degli altri componenti degli aminoacidi

provenienti dalla demolizione dei glucidi (scheletri carboniosi).

• La somministrazione diretta

della NH₃ o di sali di ammonio può creare danni (Alcalosi)

Degradabilità delle proteine è influenzata da:

Natura dell’alimento;

Modalità di conservazione;

Trattamenti tecnologici.

Degradabilità delle proteine

Degradabilità della proteina grezza nel rumine di alcuni alimenti

Foraggi ^DT

Foraggi freschi (G + L) 0,73

Fieni (G+L) 0,66

Foraggi disidratati 0,60

Paglie + stocchi 0,60

Insilati G+L 0,78

Insilati preappassiti (G+L) 0,75

Silomais 0,72

Insilato di grano (int.

pianta) 0,72

Insilato di orzo (int. pianta) 0,72 Insilato di pisello (int.

pianta) 0,70

Ins. di girasole (int. pianta) 0,70

Cereali DT

Avena 0,78

Frumento 0,74

mais 0,42

Orzo 0,74

Semi e f. di estrazione DT

Colza 0,90

Fava 0,86

Soia 0,90

Soia estrusa 0,49

Soia f.e. 0,62

Sottoprodotti DT

Polpe di bietola insilate 0,60 Polpe di bietola essiccate 0,48

Sintesi delle proteine nel rumine

• L'entità della sintesi proteica è funzione della contemporanea disponibilità di energia derivante dalla fermentazione dei glucidi e di azoto.

• Esiste infatti una relazione fra

velocità dei processi fermentativi dei glucidi e velocità di

degradazione delle sostanze azotate.

• Anche la velocità con cui i batteri demoliscono le proteine è spesso maggiore della velocità con cui le risintetizzano che dipende, inoltre, dalla contemporanea disponibilità di glucidi.

Processi di sintesi (accrescimento batteri) Processi fermentativi (demolizione glucidii) Sostanze azotate

(proteine, NPN, ecc) Glucidi

(amido, cellulosa, ecc.

Proteine microbiche Acidi grassi + metano

Relazione fra i processi fermentativi dei glucidi (con liberazione di energia = ATP) e trasformazione delle sostanze azotate in proteine microbiche nel rumine

Il rendimento nella captazione dell’N da parte dei microrganismi dipende sia dalla degradabilità dei costituenti azotati della razione sia dalla contemporanea disponibilità di energia offerta dalla quota glucidica della razione.

Sintesi delle proteine nel rumine

• Quando le proteine alimentari sono facilmente degradabili o quando vengono fornite quantità eccessive di NPN, si ha un aumento

dell'ammoniaca assorbita dalla parete ruminale e quindi dell'azoto perso (con le urine).

• Quando l'ammoniaca nel rumine è presente in concentrazioni elevate (superiore a 70-80 mg/100 ml di contenuto ruminale), si

hanno fenomeni di alcalosi ruminale aggravati dal fatto che il fegato non riesce a trasformare tutta l'ammoniaca presente nel sangue (che è tossica) in urea (non tossica).

NH₃ Spreco di energia Spreco di azoto

Energia Sostanze azotate

(proteine, NPN, ecc.) Proteine microbiche

Sintesi delle proteine nel rumine

La stretta interconnessione esistente a carico delle fermentazioni ruminali tra

• fermentazioni dei carboidrati

• degradazione proteica

• costituisce il punto chiave per ottenere

massime performance con diete che siano il meno costose possibile.

• La fermentazione dei substrati energetici

fornisce energia alla flora ruminale per un

incremento del suo sviluppo (sviluppo che

produce sintesi di proteina microbica) in un

circolo chiuso strettamente interconnesso.

Sintesi delle proteine nel rumine

• L’energia disponibile per i microrganismi ruminali proviene dalla sostanza organica fermentata nel rumine (SOF*) costituita da

• Costituenti intracellulari (zuccheri, amido, PG degradabili)

• Frazione degradabile della parte cellulare (pectine, emicellulosa, cellulosa)

• I lipidi e i prodotti di fermentazione degli insilati contribuiscono poco o nulla.

• Secondo i francesi la popolazione microbica sintetizza mediamente 145 g di sostanze azotate/kg SOF

• * SOF = SOD – PGND – EE

Rapporto proteine/energia

• Bisogna considerare quantità e qualità delle fonti azotate ed energetiche (carboidrati

strutturali e non) differenziandole in base alla loro degradabilità e fermentescibiltà ruminale.

• Fonti energetiche a fermentescibilità decrescente:

– Frumento, orzo, avena, mais, sorgo.

• Fonti proteiche a degradabilità decrescente:

– urea, trebbie, cotone, glutine di mais, distillers

Sintesi delle proteine nel rumine

• Le proteine alimentari non degradate nel rumine (che rappresentano l’escape

ruminale proteico) più le proteine dei batteri che colonizzano i digesta o il

liquido ruminale che oltrepassano l’ostio reticolo-omasale, rappresentano l’entità di proteine realmente a disposizione

dell’animale per la digestione successiva.

Nell'intestino giungono proteine alimentari e batteriche

Le diverse proteine hanno una diversa digeribilità intestinale.

Mediamente la digeribilità intestinale delle

proteine batteriche e protozoariche è dell'80%.

Quella delle proteine alimentari varia dal 50 al 90%

Digeribilità intestinale della proteina grezza di alcuni alimenti

Foraggi ^dr

Foraggi freschi (G + L) 0,75

Fieni (G+L) 0,70-0,75

Foraggi disidratati 0,70

Paglie + stocchi 0,70

Insilati G+L 0,60-0,55

Insilati preappassiti (G+L) 0,60-0,55

Silomais 0,70

Insilato di grano (int. pianta) 0,70 Insilato di orzo (int. pianta) 0,70 Insilato di pisello (int. piant.) 0,60 Ins. di girasole (int. pianta) 0,70

Cereali dr

Avena 0,95

Frumento 0,95

mais 0,95

Orzo 0,85

Semi e f. di estrazione dr

Colza 0,60

Fava 0,60

Soia 0,85

Soia estrusa 0,85

Soia f.e. 0,90

Sottoprodotti dr

Polpe di bietola insilate 0,65 Polpe di bietola essiccate 0,70

L’utilizzo delle proteine a livello intestinale

• Nell'intestino tenue gli aminoacidi derivanti dall'azione delle

proteasi vengono assorbiti attraverso la mucosa e passano nel circolo sanguigno.

• Gli aa asorbiti possono avere funzione :

• Plastica

• Energetica

• Funzione Plastica

• Nell'organismo, attraverso i processi metabolici, gli aminoacidi possono essere utilizzati come tali per la costruzione delle

proteine corporee, e dei prodotti animali (latte, lana, ecc.) oppure essere scomposti.

• In quest'ultimo caso il gruppo aminico può essere utilizzato per la sintesi di nuovi aminoacidi (esclusi quelli essenziali), oppure essere trasformato in urea ed eliminato con le urine

L’utilizzo delle proteine a livello intestinale

• Funzione energetica.

• La parte priva del gruppo aminico (scheletro carbonioso) può essere impiegata per la sintesi di altre sostanze utili

all'organismo, oppure essere a sua volta scomposta, attraverso passaggi intermedi, fino ad anidride carbonica (CO₂) e acqua (H₂0), con produzione di energia, in modo analogo a quanto avviene per i glucidi.

IL VALORE PROTEICO NEI

POLIGASTICI

• Il sistema delle PDI

• Il sistema americano delle RDP e RUP

(NRC)

• Il sistema americano della Cornell (CNCPS)

Il sistema delle PDI

• Le proteine effettivamente a disposizione

dell'animale sono quindi quelle i cui costituenti vengono assorbiti nell'intestino:

• proteine digeribili di origine microbica (PDIM)

• proteine alimentari che hanno oltrepassato il

rumine e sono digerite a livello intestinale. (PDIA)

Calcolo delle proteine digeribili intestinali (PDI)

• La quota proteica realmente disponibile a livello dell'intestino é rappresentata da due frazioni:

• A Proteine alimentari non degradate nel rumine ma digeribili a livello intestinale (PDIA);

• B Proteine di reisintesi ruminale a partire dalla quota di proteine degradate nel rumine (PDIM).

• Le PDIM sono legati all'efficienza dell'attività batterica che a sua volta dipende da 2 fattori principali:

• 1. Disponibilità di azoto fermentescibile nel rumine (PDIMN);

• 1. Disponibilità di energia fermentescibile nel rumine (PDIME).

• La quota di proteine che arriva all'intestino (PDI) del ruminante sarà data dalla somma di 2 frazioni:

• PDI = PDIA + PDIM

• PDIN = PDIA + PDIMN

• PDIE = PDIA + PDIME

2 MA

Schema dell’utilizzazione delle sostanze azotate nei ruminanti PG ingerita

Bocca

ingeritaPG



Rumine

Intestino tenue

Intestino crasso

Feci



saliva

proteine azoto non proteico

proteine alimentari proteine microbiche By - pass PDIA PDIMPDIMN PDIME

urea riciclata

˜ 10%

dell’N della razione

NH ₃

fegato

e nergia

mantenimento

latte produzioni

carne

AA di origine microbica AA di origine

alimentare

urine secrezioni

digestive

PDI =

fecale metabolico indigeribile

alimentare

PGND PGD = PG - PGND

rene

Il sistema delle PDI

• In pratica ogni alimento è caratterizzato da un tenore:

• in PDIN (disponibilità di N per le sintesi ruminali)

• in PDIE (disponibilità di energia) per le sintesi ruminali)

• Nella razione si sommano i valori in PDIN e PDIE di ogni alimento

• Il valore più basso, è il valore di PDI e rappresenta il valore azotato minimo dell’alimento

• Il più alto indica il valore azotato potenziale cioè quello raggiungibile con le opportune associazioni

• In generale i cereali presentano un basso PDIN ed un alto PDIE. Le leguminose il contrario.

• La disponibilità di PDI è dunque limitata dal nutriente

meno rappresentato.

Il sistema delle PDI

• In una razione mista le carenze di un alimento sono compensate dagli eccessi di un altro in modo da poter bilanciare gli apporti in energia ed azoto.

• In una razione l’apporto in PDI corrisponde al più basso fra i valori in PDIN E PDIE totali.

• Valori simili fra PDIN e PDIE esprimono la condizione di equilibrio fra energia ed azoto.

• La disponibilità delle PDI è dunque limitata dal nutriente meno rappresentato

• NB il fabbisogno è sempre espresso in PDI

Il sistema delle PDI

• Fabbisogni in PDI per una bovina da latte

• Mantenimento 3.25 g PDI/kg PM

• Produzione latte 48.0 g PDI/kg latte *

• Gestazione 200.0 g PDI/d

• Accrescimento 250-350 g PDI/kg incr.

• *48 è stato calcolato dividendo i 31 g di proteina del latte di riferimento per 0,64 ossia per il rendimento con cui le PDI

vengono convertite in proteina del latte

Il sistema delle PDI

• Fabbisogni in PDI per una bovina da latte di 600 kg di peso (pari a 121 kg di PM) che produce 30 kg di latte al giorno

• Mantenimento 3.25g PDI/kg PM * 121 = 393

• Produzione latte 48.0 PDI/kg latte * 30 = 1440

• Totale 1833 g di PDI

• Se la razione apporta 1700 g di PDIN e 1950 g di PDIE

• Il fabbisogno non sarà coperto (mancano 150 g di PDIN che potrebbero essere apportati da una fonte proteica (anche dall’urea)

1Pr

Quota degradata nel rumine

Protidi grezzi dell'alimento (Nx6,25)

Quota non degradata nel rumine

Energia fermentescibile

nel rumine

RUMINE Proteine microbiche da N degradato

INTESTINO Digeribilità proteine microbiche

Digeribilità proteine alimentari non degradate

Digeribilità proteine microbiche Proteine

microbiche da energia fermentescibile

Proteine microbiche digeribili

Proteine digeribili intestinali

(PDIN)

Proteine digeribili intestinali

(PDIE) Proteine

alimentari digeribili

Proteine microbiche digeribili

La quota di proteine microbiche che, insieme alla parte di proteine alimentari non degradata, giunge all'intestino, è commisurata dalla contemporanea disponibilità ruminale di N degradabile e energia fermentescibile

Diadramma di flusso relativo al divenire delle proteine nel digerente dei ruminanti

PDIN e PDIE di alcuni alimenti

PG (%SS)

PDIA (%SS)

PDIN (%SS)

PDIE (%SS)

Medica Fresca 20 4,7 13,2 9,5

Medica Fieno 18 5.1 12,2 9,1

Loietto fresco 16 4.2 9.9 10.3

Loietto insilato 10 1,5 5,9 6,5

Loietto fieno 12 3,2 7,7 7,8

Silomais 8 1,9 5,2 6,7

Paglia 4 1,2 2,6 4,5

Mais 10 4,8 7,5 12,2

Glutine di Mais 66 48,0 55,2 51,2

Orzo 13 3,1 8,3 10,6

Soia F.E. 48 18,2 34,3 24,1

Distiller 25 12,9 20,0 18.3

Urea 287 0 161 0

Protidi grezzi

(N x 6,25) Energia

MOD = materia organica digeribile

Protidi degradabili PD = PG - PI

Proteine microbiche PM = PD x 0,9

Aminoacidi microbici AM = PM x 0,8

PDMN = AM x 0,8

PDIN

Vere proteine digeribili nell'intestino

"permesse" dalle sostanze azotate dell'alimento

captazione batteri proteine pari al 90%

"Proteine microbiche"

contengono solo 80%

come aminoacidi

Solo 80% è digeribile

Protidi indegradati (*) PI = 1,11 x PG x (1-DT) (**)

Forme azotate non degragate solo proteine

Aminoacidi alimentari A. alim. = PI x 1

PDIA = A. alim. x dr (**)

Digeribilità (dr) variabile 50 - 90%

Fermentata (rumine)

Materia organica fermentescibile MOF = MOD - (grassi + PI +acidi ecc.)

Aminoacidi pari all'80%

Aminoacidi microbici AM = PM x 0,8

Solo l'80%

è digeribile

PDIME = AM x 0,8 Proteine microbiche Valore medio efficienza di

sintesi è 145 g di proteine batteriche per kg di MOF

Vere proteine digeribili nell'intestinoPDIE

"permesse" dall'energia dell'alimento

Passaggi necessari, e relativa giustificazione per il calcolo del valore proteico degli alimenti destinati ai ruminanti

(*) 1,1 deriva dalla constatazione che in vivo la frazione non degradata è 1,11 volte quella misurata;

(**) Valore di degradabilità teorica (DT)

Per il calcolo delle PDI si usano le seguenti espressioni

• PDIA = PG x {1,11 x (1-DT) x 1,0 x dr}

• PDIMN = PG x {1,0 - 1,11 x (1-DT) x 0,9 x 0,8 x 0,8} = P.G. x 0,64 x (DT - 0,1)

• PDIME = MOF x 0,145 x 0,8 x 0,8 =

• = M.OF x 0,093

• Pertanto ciascun alimento avrà 2 valori proteici:

• PDIN = PDIA + PDIMN

• (funzioni delle proteine degradabili)

• PDIE = PDIA + PDIME

• (funzione dell'energia fermentescibile)

Principali caratteristiche del modello INRA

• Ogni alimento è caratterizzato da valori di:

• PDIA (costante)

• PDIME e PDIMN

• Nella razione, di ogni alimento, si valuta l’apporto in PDIE e PDIN

• Il valore più basso, risultante dalla somma dei singoli apporti, è il valore di PDI da considerare;

• La disponibilità di PDI è dunque limitata dal

nutriente meno rappresentato.

Principali caratteristiche del modello NRC americano

Nel Passato

• Fabbisogni espressi in proteina grezza;

• Proteina rumino degradabile (RDP) — 60/65%;

– Max. effetto con 10.5 - 12.2 % della s.s. della razione – Frazione solubile (circa 50% della degradabile)

• Proteina rumino indegradabile (RUP);

– Stima della degradabilità e indegradabilità “statiche”

RDP e RUP di alcuni alimenti

PG (%SS) RDP

(% PG)

RUP (%PG)

Medica Fresca 20 75 25

Medica Fieno 18 72 28

Insilato Medica 20 77 23

Loietto fresco 16 65 35

Loietto insilato 10 79 21

Loietto fieno 12 64 36

Silomais 8 69 31

Mais 10 40 60

Glutine Di Mais 66 45 55

Orzo 13 73 27

Soia integrale 40 71 29

Soia Fiocchi 43 51 49

Soia F.E. 48 65 35

Distiller 25 46 54

ALIMENTAZIONE AZOTATA DELLA BOVINA( NRC):

INDICAZIONI OPERATIVE

• Vitelle < 6 mesi di età: 16-18 %s.s.

• Manzette e manze: 13-15 %s.s.

• Asciutte: 10-12 %s.s.

• Preparto: 13-14 %s.s.

• Lattazione: 14-18 %s.s.

• Proteina degradabile = 10.5-12.2 % s.s

• Proteina solubile ottimale = 6 % s.s

Il sistema Cornell CNCPS

PROTEINA METABOLIZZABILE

• La proteina metabolizzabile (MP) è definita come la proteina vera che viene digerita a livello post-ruminale e che fornisce quindi gli aminoacidi assorbiti a livello intestinale.

• La proteina metabolizzabile (MP) è un concetto nutrizionale

dinamico, che viene stimato considerando le caratteristiche non solo della dieta ma anche dell’animale.

• Rappresenta, infatti, la somma della proteina e degli amminoacidi che raggiungono il piccolo intestino originandosi dalle proteine rumino indegradabili (proteine che bypassano la degradazione ruminale) e dalle proteine microbiche prodotte dal rumine.

• Il valore della MP è quindi strettamente legato alle caratteristiche di fermentescibilità degli alimenti e alla velocità di transito dei nutrienti.

Il sistema Cornell CNCPS

• RAZIONAMENTO DINAMICO

• Si parla di sistema dinamico, in comparazione a quelli tradizionali definiti statici, quando la valutazione degli alimenti viene fatta tenendo conto simultaneamente:

• della razione in cui sono inseriti;

• dell’animale a cui sono somministrati.

• In pratica, nel sistema CNCPS il valore proteico di un alimento non è fissato in un dato tabellare, ma si tiene conto della sua interazione con la fisiologia animale, quindi è variabile in funzione della sua utilizzazione

Il sistema Cornell CNCPS

Domande sulla lezione

• Come vengono utilizzate le proteine all’interno dell’organismo?

• Nei monogastrici ,quali sono i fattori che influiscono sulla digeribilità delle proteine?

• Che cosa è un aminoacido essenziale?

• Che cosa è un aminoacido limitante e cosa dice la legge del minimo di Liebig?

• Come si calcola e cosa rappresenta il valore biologico di una proteina?

• Qual è la differenza fra valore biologico reale ed apparente?

• Quali sono i limite della valutazione del valore biologico?

• Che cosa è e cosa rappresenta la proteina ideale?

• Quali sono i fattori che influiscono sulla degradabilità delle proteine?

• Quali sono i fattori che influiscono sulla sintesi delle proteine microbiche nel rumine?

• Qual è il valore biologico della proteina microbica?

• Perché è importante bilanciare la degradabilità delle proteine con la fermentescibilità dei carboidrati?

• Qual è il destino dell’ammoniaca prodotta nel rumine?

• Che è cosa sono le PDI?

• Come devono essere i valori di PDIN e di PDIE di una dieta.

• Che cosa sono le RUP e le RDP?