Nutrizione minerale nella bovina da latte

Il continuo aumento della produttività delle bovine ha portato negli anni a focalizzare l’attenzione degli alimentaristi sul principale problema nutrizionale: il profondo bilancio energetico negativo in apertura di lattazione, responsabile di diversi problemi metabolici e di una marcata riduzione delle performance riproduttive. Sebbene questo rimanga probabilmente il maggior problema alimentare della bovina ad alta produzione, è cresciuta nel tempo la consapevolezza che anche la nutrizione minerale rappresenta un importantissimo pilastro per il mantenimento di salute, longevità e produttività delle bovine.

La dimostrazione sicuramente più evidente di problemi nel bilancio minerale è la sindrome della vacca a terra, nella quale la bovina entra in una condizione di ipocalcemia e non riesce a rialzarsi dal decubito. Secondo dati americani (Goff, 2008) l’ipocalcemia clinica, ossia con sintomi evidenti all’allevatore, ha un’incidenza del 5-7%. Il problema è che dietro un caso clinico di ipocalcemia ce ne sono altri 7-8 di ipocalcemia subclinica, quindi non diagnosticati, che comunque creano problemi alla bovina (Reinhardt T.A, 2011). Secondo questo studio, l’incidenza di bovine con livelli di calcio nel sangue inferiori ad 8 mg/dl è stata infatti pari al 29% nelle primipare e a circa il 50% nelle pluripare, con ripercussioni secondarie che hanno manifestato elevati livelli di NEFA, indice inequivocabile di maggior deficit energetico.

Le condizioni alimentari e i meccanismi fisiologici che portano all’ipocalcemia sono ben conosciuti, quello che di fatto rimane sconosciuto è l’apporto dei singoli elementi minerali assunti con la dieta. Il problema è determinato dalla estrema variabilità nella composizione minerale soprattutto dei foraggi, che nella fase preparatoria al parto rivestono la porzione preponderante della dieta. Se la causa dell’ipocalcemia fosse la carenza di qualche elemento minerale, sarebbe molto semplice operare con un’integrazione preventiva dell’elemento in questione. La fonte dei problemi è invece, nella stragrande maggioranza dei casi, un eccesso di cationi ed in particolare del potassio (K), presente in elevate concentrazione nei foraggi provenienti da terreni fortemente fertilizzati con deiezioni animali.

Determinazione dei minerali – XRF

La corretta gestione della dieta nel periparto per prevenire l’ipocalcemia deve partire quindi dall’analisi del profilo minerale dei singoli alimenti, ed in particolar modo dei foraggi. Questa analisi richiede laboratori specializzati in grado di pretrattare i campioni con digestione acida e che abbiano strumentazione complessa come l’assorbimento atomico (AA) o l’ICP (Inductively Coupled Plasma).

La tecnologia per fortuna ci dà una mano e la Fluorenza a Raggi X (XRF), tecnica analitica largamente utilizzata in mineralogia che analizza simultaneamente un numero elevato di elementi minerali, può essere oggigiorno applicata anche per l’analisi delle matrici vegetali, oltre che per deiezioni, latte e urine.

Lo strumento, dotato di una fonte a raggi X opportunamente schermata, irraggia la pastiglia che emette livelli di energia in relazione al tipo e alla concentrazione degli elementi minerali contenuti nel campione. Il detector è in grado di identificare con assoluta precisione l’elemento, in quanto il livello energetico misurato in KeV è specifico per ciascuno di essi. La concentrazione di ciascun elemento è quantificabile con accuratezza in quanto direttamente proporzionale alla quantità di energia emessa al suo specifico livello energetico (KeV).

Le principali caratteristiche che rendono l’XRF una valida alternativa all’analisi tradizionale, sono:

– minima preparazione del campione (macinazione, eventuale miscelazione con leganti, impiego della pressa per i campioni solidi);

– l’assenza di reagenti chimici;

– tempi di analisi ridotti (pochi minuti);

– analisi multielementare;

L’XRF rientra quindi nella categoria dei metodi rapidi non distruttivi, come la meglio conosciuta NIRS che richiede una preparativa ridotta. Per i prodotti solidi la preparativa si limita alla sola essiccazione e alla macinazione dei prodotti e, successivamente, mediante pressatura del prodotto macinato, viene ottenuta una pastiglia liscia e compatta, pronta per essere analizzata. Per i prodotti liquidi quali latte e urine non c’è nessuna preparativa, basta versare il campione su una coppetta usa e getta e la lettura avviene con la camera di lettura satura di elio.

Come per la tecnica NIRS, anche l’XRF richiede la massima accuratezza delle calibrazioni sulla base di campioni analizzati con metodiche di riferimento. Il numero di campioni è piuttosto modesto, bastano 5-10 campioni con una buona variabilità nella concentrazione degli elementi minerali interessati per ottenere ottime calibrazioni. Si è impiegato uno strumento S2 Ranger della Bruker (Bruker Italia, Milano) di ultima generazione, ottimizzato anche per gli elementi leggeri quali il Sodio (Na). Si sono quindi sviluppate calibrazioni per foraggi, concentrati, nuclei, latte, urine e feci per avere a disposizione la possibilità di utilizzare l’XRF su un numero elevato di campioni che possiamo raccogliere in allevamento. Per brevità verranno sintetizzati i risultati riguardanti i foraggi

Risultati

La calibrazione foraggi è stata valutata impiegando 35 campioni di foraggi diversi, silomais, siloerbe, fieni di mediche prati stabili e erbai,  provenienti da ring test per le certificazioni dei laboratori dai circuiti NFTA (USA), Bipea (F) e quello dell’Università di Piacenza (I). Dei 35, tutti riportavano valori ufficiali per Ca, P, Zn e Mg, mentre per  K  si avevano 27 analisi, 20 analisi per lo S, 15 per Cu, mentre per Na, Mn e Fe solo 7 analisi.

Il confronto fra valori ufficiali e predizioni XRF ha permesso di calcolare la corrispondenza, e quindi l’accuratezza, dell’XRF (Tabella 1). Le uniche correzioni che sono state necessarie sono state per il Ca ed il K, con una correzione sistematica (Bias) rispettivamente di +0.10 e 0.15. Salvo queste correzioni l’accuratezza per tutti gli elementi è stata eccezionale, con medie corrispondenti fra XRF e metodi ufficiali, con un elevatissimo valore di R2 ed errori bassissimi. La bontà e la robustezza delle calibrazioni è evidenziata dai grafici (Figura 1, 2, 3 e 4) che mostrano una perfetta linearità e accuratezza per tutto l’intervallo delle concentrazioni dei principali elementi minerali. A titolo di esempio, per il potassio, uno dei principali elementi coinvolti nella problematica dell’ipocalcemia, viene predetto con un errore che mediamente è di solo lo 0.13% su un intervallo che va da 0.7% per un silomais ad un 3.5% di un fieno di medica, coprendo quindi un intervallo di composizione che racchiude la stragrande maggioranza dei foraggi.

L’XRF ha dimostrato di essere una tecnica analitica estremamente affidabile ed al momento stesso di semplice sviluppo e implementazione, che va a riempire un vuoto analitico non colmabile dal NIRS che risulta non idoneo alla predizione degli elementi minerali. Per le sue caratteristiche l’XRF è già stato adottato da alcune Università, mangimifici e ditte sementiere sempre più interessate alla gestione degli elementi minerali, sia per la salute e produttività degli animali, ma anche per la qualità dei prodotti zootecnici quali latte e formaggio, senza dimenticare l’importante ruolo che questa tecnica potrà avere per la gestione dei reflui zootecnici e fertilità del suolo.

Tabella 1: Accuratezza dell’XRF nella predizione dei minerali nei foraggi

nut 1 nut 2

Bibliografia:

Goff, J. (2008). The monitoring, prevention, and treatment of milk fever and subclinical hypocalcemia in dairy cows. The Veterinary Journal, 176, 50–57.

Reinhardt T.A, L. J. (2011). Prevalence of subclinical hypocalcemia in dairy herds. The Veterinary Journal, 188:122-124.