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ZUCCHERI E FERMENTAZIONI
RUMINALI
IL RUMINE HA BISOGNO DI
ZUCCHERI…
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Nel rumine si trovano microrganismi:
1.BATTERI (109-1010/ml),
2.MICETI (LIEVITI) (107/- 108/ml),
3.PROTOZOI (106/ml)
che vivono in simbiosi con il ruminante.
Micropopolazione Ruminale
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I carboidrati
costituiscono il substrato energetico per le
fermentazioni batteriche (e dei microrganismi in genere) e
Substrati per le
Fermentazioni Ruminali
le sostanze azotate degli alimenti forniscono il
principale
costituente plastico per gli stessi microrganismi.
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Frazioni glucidiche e proteiche del CNCPS
(Russell et al., 1992)
CARBOIDRATI
A = Zuccheri solubili e
acidi organici
B1= Amido e (pectine
e b-glucani = fibre solubili)
B2= NDF – (ADL X 2.4) =
fibra disponibile
= emicellulose e cellulusa
C = ADL X 2.4
= fibra indisponibile
PROTEINE
A = NH4+, AA e Peptidi,
B1= Globuline e piccola
parte delle albumine
(kd = 200-300%/h)
B2= Albumine e gluteline
(kd = 5-15%/h)
B3= prolamine, estensine,
prot. Denaturate
(kd = 0.1-1.5%/h)
C = prodotti di Maillard e
N legato a ADL. (Indegradabile)
NDS
NDF
Proteina
Solubile
Proteina
In
solubile
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A = zuccheri solubili
B = amidi e destrine
C = carboidrati della parete cellulare
Inte
nsi
tà d
ella
fer
men
tazi
on
e
Tempo (ore)
6 12 24
Acidi grassi volatili (fermentescibilità glucidi)
Ammoniaca disponibile (degradabilità proteine)
A
X
B
Y
C
Z
X = NPN
Y = proteine solubili e degradabili
Z = proteine insolubili, ma degradabili
FERMENTESCIBILITÀ DELLE FONTI
DI CARBOIDRATI
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Sincronismo delle Fermentazioni Ruminali
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PRODUTTIVITÀ SPECIFICA DI AGV
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
Zuccheri solubili
Amido
Pectine
Emicellulose
Cellulosa
Lignina
Sarà massima per i concentrati altamente fermentescibili e minima per i foraggi
grossolani ricchi di fibra ed in particolare di lignina.
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7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 4,5
BATTERI
CELLULOSOLITICI
BATTERI
AMILOLITICI
ACIDO ACETICO
ACIDO PROPIONICO
ACIDO LATTICO
ACIDOSI 70
60
50
40
30
20
10
ZONE FAVOREVOLI A:
RELAZIONI TRA ORIENTAMENTO DELLE FERMENTAZIONI,
pH DEL LIQUIDO RUMINALE E PRODUZIONI DI ACIDI
ACETICO, PROPIONICO E LATTICO.
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7,0 6,6 6,1
RAZIONI GROSSOLANE
DIGERIBILITA’ SCARSA
RESA ENERGETICA
MEDIOCRE
RAZIONI CONCENTRATE
ALTO LIVELLO ENERGETICO
MASSIMA RESA METABOLICA
RAZIONI EQUILIBRATE
FORAGGI/CONCENTRATI=1/1
MASSIMO APPETITO
PREVALENZA DELLA FLORA CELLULOSOLITICA
PREVALENZA DELLA
FLORA AMILOLITICA
ACIDO ACETICO
5,5
70
60
50
40
30
20
10
RISCHIO DI CHETOS I CONDIZIONI OTTIMALI
PER VACCHE DA LATTE
CONDIZIONI OTTIMALI
PER BOVINI DA CARNE RISCHIO DI ACIDOSI
% M
OL
AR
E D
EG
LI
AC
IDI
GR
AS
SI
NE
L L
IQU
IDO
RU
MIN
AL
E
pH LIQUIDO
RUMINALE
RELAZIONI FRA LE CONCENTRAZIONI
RELATIVE DI AGV E PH RUMINALE
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SANGUE
Esofago R
e
t
i
c
o
l
o
Rumine
Omaso
A
b
o
m
a
s
o
Duo
deno
i
n
t
e
s
t
i
n
o
Assorbimento nutrienti
di origine ruminale
AGV
Proteina
microbica,
Fosfolipidi,
Vitamine
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1. ACIDI GRASSI VOLATILI (AGV) sono
assorbiti direttamente dalla MUCOSA
PRESTOMACALE;
2. ALTRI (proteine microbiche, fosfolipidi,
lipidi, aminoacidi e vitamine) sono invece
assorbiti nell’INTESTINO (eventualmente dopo
digestione)
Destino dei nutrienti forniti dai
microrganismi ruminali
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CO2 300 - 600 l/d
CH4 150 - 400 l/d
A.G.V. 2 - 5 kg/d
Proteine 0,5 - 1,5 kg/d
Quantità di Prodotti ottenibili
dal rumine di una bovina adulta
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1. EMI / CELLULOSO LITICI
Bacteroides succinogenes,
Ruminococcus albus, R. flavefaciens.
2. AMILO LITICI
Fibrobacter succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens,
Streptococcus bovis, Bacteroides ruminicola,
Selenomonas ruminantium,
3. PROTEO LITICI
Butyrivibrio Fibrisolvens, Bacteiroides ruminicola,
Selenomonas ruminantium.
4. LIPO LITICI
Anaerovibrio lypolitica.
CLASSIFICAZIONE DEI BATTERI
PRESENTI NEL RUMINE (1-tipo di substrato)
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CONFRONTO FRA LA DEGRADAZIONE MICROBICA
RUMINALE DI FORAGGI E CONCENTRATI
Diete ricche di foraggi
• Cellulosa, Amido
• Zuccheri a media solubilità
• Batteri Cellulosolitici
• acido Acetico principale AGV
• pH Rumine > 6
Diete ricche di Concentrati
• Amido, zuccheri solubili, cellulose
• Batteri Amylolitici
• acido Propionico principale AGV
• pH Rumine < 6
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ZUCCHERI SEMPLICI
• Sono carboidrati solubili che costituiscono una
fonte energetica immediatamente disponibile
per la fermentazioni ruminali
• Il contenuto medio in zuccheri semplici delle
razioni comunemente somministrate è attorno al
3%, sia a secco (PR) sia con insilati
• Numerosi studi dimostrano che la
supplementazione nella dieta con zuccheri
semplici fino al 5-8% migliora i risultati
produttivi e fermentativi del ruminante
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EFFETTI POSITIVI ZUCCHERI
1 MODULAZIONE FERMENTAZIONI RUMINALI
favoriscono le fermentazioni ruminali la crescita
della microflora ruminale e la produzione di
butirrato, il più forte fattore di crescita delle papille
ruminali con maggiore assorbimento degli AGV e
maggiore efficienza ruminale
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EFFETTI POSITIVI ZUCCHERI
2 STABILIZZAZIONE Ph RUMINALE
favoriscono un aumento e stabilizzazione del
pH ruminale (meno ore sotto soglia critica nel
corso della giornata) favorendo l’attività dei
batteri cellulosolitici e utilizzatori di ac. Lattico,
limitando così fenomeni di acidosi acuta o
subacuta
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EFFETTI POSITIVI ZUCCHERI
3 AUMENTO DIGERIBILITA’ DELLA FIBRA
favoriscono il metabolismo dei batteri associati
alla fase liquida, stimolando una maggiore
produzione di specifici peptidi ed aminoacidi, i
quali promuovono a loro volta la crescita dei
batteri fibrolitici adesi alla frazione fibrosa
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EFFETTI POSITIVI ZUCCHERI
4 MAGGIORE PRODUZIONE DI PROTEINA
MICROBICA
la sincronia nella disponibilità ruminale di
zuccheri e proteine solubili e NPN favorisce lo
sviluppo efficiente della microflora e una
maggiore produzione di proteina microbica
(azione positiva su Prevotella con aumento
peptidi e aminoacidi anziché ammoniaca)
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EFFETTI POSITIVI ZUCCHERI
5 MIGLIORE ASSUNZIONE DI SOSTANZA
SECCA
semplicemente l’aumento di appetibilità della
razione con zuccheri semplici si traduce in un
aumento di ingestione di sostanza secca,
particolarmente in situazioni critiche (stress,
condizioni ambientali sfavorevoli, transizione,
adattamento e finissaggio bovini da carne)
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