Ripensare l’efficienza proteica: come energia e aminoacidi rimodellano la produzione di latte

Due convegni svoltisi recentemente hanno riacceso l’attenzione sui concetti riguardanti l’efficienza della produzione di proteina microbica (BP).

Sono stati valutati l’efficienza di utilizzo della proteina dietetica, il rapporto ottimale tra proteina grezza (CP) e proteina metabolizzabile (MP) e, da ultimo, è stato posto in evidenza il rapporto tra azoto produttivo e azoto urinario come miglior funzione predittiva per una produzione economica e sostenibile.

Inoltre, è stata richiamata la funzione degli AA essenziali non solo nella sintesi proteica del latte, ma anche nell’elongazione delle catene lipidiche a livello mammario e nel ruolo che gli AA di classe 2 svolgono nell’intricato insieme di deaminazioni e transaminazioni che avvengono nel tessuto mammario.

Il presupposto logico di ogni ulteriore valutazione è che la sintesi proteica è un processo metabolico energo-dipendente; per questo la sua efficienza andrebbe misurata sul latte corretto per energia, poiché da essa deriva la produzione di tutti i componenti del latte stesso.

Allo stesso modo, l’efficienza della sintesi azotata dovrebbe essere correlata non con l’output di proteina nel latte, ma con l’escrezione urinaria. Infatti, mentre l’azoto fecale resta pressoché costante, l’escrezione urinaria è altamente correlata con l’efficienza di utilizzo: oggi il rapporto tra N produttivo e N urinario è spesso inferiore all’unità, mentre, per motivi sia economici sia ambientali, i valori ottimali dovrebbero essere superiori a 1,1:1.

Come noto, alcuni AA essenziali vengono drenati dalla mammella ed escreti nel latte con efficienza >1,15. Tra questi figurano la Lisina, gli AA a catena ramificata (BCAA), che forniscono gli scheletri carboniosi, e soprattutto l’Arginina, che entra in mammella in una quantità maggiore di 2,45 volte rispetto a quanta ne viene secreta nel latte, poiché rappresenta il precursore diretto della Prolina, AA non essenziale fondamentale nel mantenimento della struttura tridimensionale delle proteine della caseina e di cui quest’ultima è molto ricca (11%).

Tabella 1 – Classificazione degli amminoacidi in tre gruppi funzionali, definita da Mepham (1982), basata sulla loro efficienza di estrazione da parte della ghiandola mammaria rispetto alla quantità escreta nel latte. *) Gruppo suggerito da Lapierre (2012).

Alla luce di quanto sopra detto, tutti i più recenti studi concordano nel correlare il contenuto di AA metabolizzabili all’energia metabolizzabile (EM) individuando valori di 1,14 gr Met/mcal EM e di circa 3.04 gr di Lis/mcal EM per i due principali limitanti.

Tabella 2 – Valori ottimali di efficienza e di apporto dei principali aminoacidi limitanti nella bovina da latte secondo il modello CNCPS v7.

Molto simile è il discorso riguardante l’istidina, che può diventare il primo amminoacido limitante in razioni con un apporto di bypass protein (BP) molto elevato, poiché quest’ultima, rispetto alla proteina del latte, risulta carente proprio in istidina. In ogni caso, i suoi valori ottimali, sia come percentuale della MP sia come rapporto con l’energia, sono simili a quelli della metionina, come evidenziato nella tabella 2.

In studi condotti su cellule epiteliali mammarie, l’aggiunta di lisina, con o senza acidi grassi volatili, ha incrementato la presenza di alcuni enzimi regolatori della sintesi degli acidi grassi del latte, processo che avviene tramite elongazione mediata dalla fatty acid synthase (FAS).

Figura 1 – Effetto della Lisina e degli Acidi Grassi sulla Sintesi Lipidica nelle Cellule Mammarie Bovine (BMEC). Nelle BMEC, la lisina ha aumentato i livelli relativi delle proteine FABP e SREBP-1, un regolatore chiave della sintesi degli acidi grassi del latte. L’effetto è stato ulteriormente potenziato quando supplementata con acido palmitico (PA) e acido oleico (OA).

Anche in vivo è stato dimostrato che l’aggiunta di lisina, fino al raggiungimento dei livelli ottimali, aumenta in modo quadratico la produzione di grasso nel latte in razioni contenenti monensina. L’incremento della quota grassa è risultato simile a tutti i livelli di monensina, pari a circa +0,5%, modificando anche il profilo degli acidi grassi del latte (maggiori quantitativi di acidi de novo e misti) fino a rendere la composizione del grasso simile a quella delle Jersey. In questa prova la proteina del latte è aumentata dello 0,25% (Benoit et al., JDS 2022).

Un altro argomento molto rilevante riguarda gli AA a catena ramificata (BCAA), isoleucina, leucina e valina, che, in alcune razioni, possono diventare limitanti, soprattutto perché, una volta deaminati, forniscono gli scheletri carboniosi per gli acidi grassi volatili a catena ramificata (BCVFA), essenziali per la crescita batterica. Le diete che più facilmente richiedono un adeguato apporto di BCVFA sono quelle ricche di NDF e NFC molto “veloci”, con un bilancio dell’NH_₃ ruminale superiore al 125% del fabbisogno e con RDP–prot A1 > 9% della SS, in sintesi razioni altamente fermentescibili.

Traducendo in pratica questi dati scientifici, si può affermare che formulare razioni con un rapporto N produttivo / N urinario > 110%, verificando il livello di N solubile, mantenendo il costo energetico per la sintesi dell’urea sotto 0,5 mcal e il bilancio dell’NH_₃ sotto il 125% del fabbisogno, rappresenta il primo passo necessario. Una volta ottenute queste condizioni, si può procedere al bilanciamento di MP e ME e, dopo aver raggiunto un equilibrio, correlare l’apporto dei singoli AA limitanti all’EM.

Naturalmente, anche la gestione degli altri principi nutritivi gioca un ruolo importante nel migliorare l’efficienza energetica e ridurre l’azoto urinario:

1. selezionare foraggi con UNDF il più basso possibile per massimizzare la NDFD e sostenere la crescita dei batteri cellulosolitici;
2. evitare il sovraccarico di amido, e sfruttare invece gli zuccheri per aumentare la percentuale molare di butirrato, meno acidogeno e cofattore importante per lo sviluppo e la capacità di assorbimento dei villi ruminali;
3. utilizzare quantitativi adeguati di grassi, mantenendo un rapporto palmitico/oleico il più vicino possibile a 1,5/1.

Tutti questi sono fattori sinergici che favoriscono una crescita batterica ottimale e una migliore efficienza energetica, permettendo così di ottimizzare il rapporto N produttivo / N urinario.