Il metano è uno dei principali gas ad effetto serra (GHG), e quello prodotto dai ruminanti rappresenta una non trascurabile parte di quello emesso a livello globale. La riduzione delle emissioni di metano enterico (CH4) da parte dei ruminanti è dunque considerata una delle strategie fondamentali nell’ottica del contenimento del riscaldamento globale.

Considerando che la produzione del metano a livello ruminale avviene in seguito alla fermentazione degli alimenti, diversi studi, in vitro e in vivo, sono stati rivolti alla quantificazione del potenziale di emissione di CH4 dei mangimi ed esaminato gli effetti di diversi composti bioattivi sulla fermentazione ruminale e sulla produzione di gas (Asanuma et al. 1999; Eckard et al. 2010; Bodas et al. 2012; Lee e Beauchemin2014), rivelando come un’ampia gamma di additivi sia in grado di diminuire la fermentazione in vitro e mitigare la produzione di CH4 (Pirondini et al. 2012).

Alcuni di questi additivi sono accettori di idrogeno, come gli acidi grassi polinsaturi e i nitrati, che diminuiscono il livello di elettroni necessari per la riduzione della CO2 (Lind et al. 2021). L’effetto mitigatore dei lipidi alimentari sulla produzione di CH4 varia dal 12 al 38% quando rappresentano il 3,5-7,0% della sostanza secca totale (DM), e tale mitigazione dipende dalla quantità di grasso, dalla composizione degli acidi grassi e dalla composizione della dieta di base (Patra 2013; Martin et al.2016; Lind et al. 2021).

Additivi a base di nitrati possono ridurre la produzione di CH4 fino al 30% (Feng et al. 2020; Lind et al. 2021), ma il loro uso è limitato a causa del rischio di tossicità dei nitriti (Lee e Beauchemin 2014).

L’indagine sui composti naturali che possono avere un effetto inibitorio sulla produzione enterica di CH4 è quindi molto importante, e su questo tema esiste una vasta letteratura, anche se i risultati non sono spesso univoci. Diverse classi di sostanze naturali bioattive sono in grado di modificare il metabolismo nel rumine, come i polifenoli (Vasta et al. 2019) e gli oli essenziali (EO; Belanche et al. 2020), e anche a tal riguardo esiste un’ampia letteratura, soprattutto riguardante test in vitro. Diversi studi hanno dimostrato che gli OE modulano il metabolismo del rumine migliorando la fermentazione microbica e diminuendo la produzione di CH4 grazie alla loro inibizione degli Archaea (Benchaar et al. 2008; Benchaar and Greathead 2011). Diversi studi hanno dimostrato che gli OE riducono la produzione di CH4 e non hanno effetti negativi sull’ingestione o sulla produttività (Belanche et al. 2020). I polifenoli (come i tannini) e gli OE diminuiscono la produzione di CH4 enterico interferendo con il metabolismo dei microrganismi nel rumine. Recenti studi hanno dimostrato che la diminuzione dell’emissioni di CH4 mediata dai tannini è legata alla loro capacità di ridurre la degradazione delle fibre (Vasta et al.2019). L’effetto dei tannini inoltre è legato alla loro azione sulle popolazioni microbiche del rumine, essendo tossici per alcuni ceppi di batteri, protozoi, funghi e Archaea (Patra e Saxena 2011).

Nonostante queste numerose evidenze scientifiche dimostrate in studi in vitro, i lavori in vivo che attestino gli effetti anti-metanogeni di queste sostanze naturali sono ancora limitati.

Un gruppo di ricerca del Dipartimento di Agraria dell’Università di Sassari ha condotto un esperimento al fine di valutare la capacità di una miscela di composti bioattivi (costituita da tannini, OE e bioflavonoidi) di ridurre le emissioni di CH4 da parte di ovini, senza la compromissione dell’equilibrio ruminale, della digeribilità della dieta e delle prestazioni degli animali.

Il lavoro di Atzori et al. (2023), condotto presso la stalla sperimentale del Dipartimento di Agraria di Sassari, ha riguardato 24 ovini di razza Sarda in asciutta. Gli animali, tutti alimentati con la stessa dieta, sono stati assegnati a due gruppi sperimentali, uno di controllo (CTR) e uno a cui veniva somministrato 1 g/giorno della miscela di composti bioattivi (TRT). La miscela (prodotto commerciale fornito da Anavrin; Vetos Europe SAGL, Cadenazzo, Svizzera) presentava un rapporto di EO:tannini:bioflavonoidi pari a 1:2,5:0,1. Tutti gli animali sono stati abituati per 21 giorni alla dieta e, dopo tale giorno, trasferiti in gabbia metabolica con il duplice obiettivo di misurare tutti i paramenti metabolici e abituare gli animali al sistema di misurazione del metano. La misurazione veniva infatti eseguita sempre in gabbia metabolica ma equipaggiata anteriormente con un sistema a cappa ventilata, a circuito aperto (Figura 1; Lai, 2020), che permetteva di aspirare i gas emessi dall’animale e condurli ad un analizzatore automatico (GMS810; SICK S.p.A., Vimodrone, Italy).

Figura 1. Sistema di aspirazione “a cappa ventilata” dei gas emessi (da Lai, 2020)

Gli scambi gassosi venivano misurati per ciascun animale in modo continuo per 24 ore, i pasti venivano somministrati ogni 8 ore seguendo lo stesso schema usato per l’alimentazione in gabbia metabolica (dalle 7:00 alle 15:00; dalle 15:00 alle 23:00 e dalle 23:00 alle 7:00).

Il lavoro ha evidenziato come la miscela di composti bioattivi somministrata al gruppo trattamento non abbia determinato variazioni significative in termini di produzione di metano giornaliera, che in media era di 21,5 g/d per animale, in linea con quanto già riportato in letteratura per gli ovini (Pinares-Patino et al. 2003; Santoso et al. 2007; Knight et al.2008; Bhatt et al. 2019). Tale valore inoltre corrisponde a circa 9 kg di CH4 per capo all’anno, in linea con le stime dell’IPCC (2019; 9,0 kg/capo per ovini in asciutta) e di Vermorel et al. (2008; 9,3 kg/capo per ovini in asciutta). Tuttavia, affermano gli autori, quando le emissioni sono espresse come g CH4/d per capo, differenze individuali in termini di peso corporeo (BW) e ingestione di sostanza secca (DMI) potrebbero complicare l’analisi dei risultati degli esperimenti. Infatti, la DMI è uno dei principali driver delle emissioni di CH4 (Blaxter e Clapperton 1965; Charmley et al. 2016; Bond et al. 2019) come confermato dalla relazione positiva tra DMI ed emissioni di CH4 (Figura 2).

Figura 2. Correlazione tra ingestione di sostanza secca (DMI, g/d per capo) e l’emissione di metano (g/g per capo) (da Atzori et al., 2023).

Per tale motivo studi precedenti sulla produzione di CH4 hanno dimostrato che l’espressione delle emissioni in termini di g CH4/kg di DMI o come g CH4/kg di OMI (ingestione di sostanza organica) fosse la più appropriata (Blaxter e Clapperton 1965; Fernández et al. 2012; Patra al. 2016). Queste misure evidenziano infatti le differenze tra i gruppi, eliminando gli effetti del DMI (Pinares-Patino et al. 2011a, 2011b).

I risultati del lavoro mostrano dunque come le emissioni del gruppo TRT espresse per unità di DMI (22,4 g/kg DMI) siano risultate inferiori (-13%) rispetto a quelle osservate nel gruppo CNT (25,5 g/kg DMI ). Tale risultato è in linea con lavori precedenti che hanno studiato l’effetto delle miscele di EO somministrate alle vacche da latte in condizioni comparabili (-12,9%) (Belanche et al., 2020) e con i risultati di esperimenti condotti in camere di respirazione (-11,0%), riportati da Klop et al. (2017).

Ritornando alla relazione tra emissioni e DMI, gli autori del lavoro hanno voluto sottolineare come questa sia evidente anche nell’andamento delle emissioni giornaliere di CH4 misurate durante un periodo di 24 ore per le pecore dei due gruppi sperimentali (Figura 3).

Figura 3. Concentrazione oraria media delle emissioni di metano (ppm) per i gruppi TRT e CNT durante 24 ore. I pasti giornalieri sono stati forniti alle 07:00, alle 15:00 e alle 23:00.

Come si evince dalla figura, in entrambi i gruppi, l’analisi dei pattern giornalieri di concentrazione di CH4 mostra picchi in corrispondenza dei tre pasti giornalieri (07:00, 15:00 e 23:00). Studi precedenti hanno riportato pattern simili da osservazioni in vivo in ovini e bovini (Crompton et al. 2011; Lai 2020).

In conclusione, il lavoro del gruppo di ricercatori del Dipartimento di Agraria di Sassari ha mostrato come, in ovini in asciutta, la miscela alimentare di EOP utilizzata a bassa dose (1 g/d capo) possa ridurre la produzione di CH4, calcolata come g CH4/kg di DMI, g CH4/kg di OMI e g CH4/kg di OM digerito, e non abbia avuto alcun impatto sull’ingestione o sulla digeribilità della dieta. Il lavoro rappresenta dunque un altro importante passo verso la ricerca di sostanze naturali che possano contribuire a ridurre l’impatto ambientale degli allevamenti, e nello specifico degli ovini da latte.

 

La presente nota è una sintesi del seguente articolo scientifico pubblicato su Animal Production Science dove è riportata tutta la letteratura citata: Atzori, A.S., Porcu, M.A., Fulghesu, F., Ledda, A. and Correddu, F., 2023. Evaluation of a dietary blend of essential oils and polyphenols on methane emission by ewes. Animal Production Science, 63(15), pp.1483-1493. doi.org/10.1071/AN23070

Autori

Giuseppe Conte, Alberto Stanislao Atzori, Fabio Correddu, Luca Cattaneo, Gabriele Rocchetti, Antonio Natalello, Sara Pegolo, Manuel Scerra – Gruppo Editoriale ASPA