L’uso di diverse specie di microalghe come alimento proteico sostitutivo della farina di soia nelle diete a base d’insilato di erba delle bovine da latte
INTRODUZIONE
L’Unione Europea (UE) è fortemente dipendente dalle importazioni di alimenti proteici. In particolare, l’autosufficienza per quanto riguarda la soia (Glycine max) è molto bassa, arrivando solo al 5% (Bouxin, 2017). Ciò rende il settore zootecnico vulnerabile alle distorsioni commerciali, alla disponibilità e alla volatilità del prezzo della soia ( Harling, 2011 ; de Visser et al., 2014). La riduzione del deficit proteico dell’Unione Europea avrebbe molti vantaggi sia ecologici che socio-economici (Hausling, 2011). Ciò richiede sia il miglioramento degli attuali sistemi di produzione di mangimi proteici con un maggiore utilizzo dei legumi, che lo sviluppo di nuove risorse per l’alimentazione proteica come le microalghe, che includono sia specie procariotiche come cianobatteri che specie eucariotiche come le clorofite appartenenti alle alghe verdi.
A causa del loro tasso di crescita estremamente rapido (Chisti, 2007), le microalghe hanno molti vantaggi. Dal momento che la coltivazione di microalghe può avvenire in terreni marginali o non coltivabili è stato anche suggerito che il loro uso alimentare possa avere un potenziale per il miglioramento della sicurezza alimentare (Efroymson et al., 2017 ). L’alto costo di produzione delle microalghe (Pang et al., 2018) le rende attualmente un’opzione non competitiva ma la situazione potrebbe cambiare nel prossimo futuro a causa ad esempio dello sviluppo della tecnologia e a mirati interventi strategici quali incentivi e tassazione del carbonio. Nel precedente esperimento eseguito su vacche da latte, la sostituzione della farina di colza con le microalghe ha influito sulla composizione ma non sulla quantità di sostanza secca ingerita (DMI) poiché la scarsa appetibilità delle microalghe è stata compensata dall’aumento dell’assunzione di insilato e, di conseguenza, la proporzione di concentrato nella dieta è diminuita (Lamminen et al., 2017). Inoltre, l’alimentazione con microalghe ha prodotto una minore resa proteica del latte, una minore efficienza di utilizzo dell’azoto (NUE) e una minore produzione di latte, come risposta all’aumento dell’assunzione di proteine grezze che ha suggerito un minore valore proteico delle microalghe rispetto alla colza. Tuttavia, le microalghe possono ottenere risultati migliori rispetto alla farina di soia poiché la colza dà origine, generalmente, ad una maggiore produzione di latte rispetto alla soia nelle diete a base di insilato di erba (Huhtanen et al.,2011; Martineau et al., 2013).
La scelta delle specie di microalghe influenza probabilmente le prestazioni degli animali in quanto queste differiscono notevolmente nella composizione chimica, compresa la composizione aminoacidica (AA) (Becker, 2013), ma anche nella degradabilità delle proteine (Costa et al., 2016) e nella costruzione della parete cellulare. Questo ultimo effetto è stato dimostrato nella produzione di biogas dove Chlorella sp. (clorofita) e Nannochloropsis sp. (ochrophyta) hanno prodotto una fermentabilità inferiore rispetto ad altri ceppi a causa della parete cellulare resistente (Bohutskyi et al., 2014) e dove i cianobatteri hanno mostrato una fermentabilità superiore a C. vulgaris (Mendez et al., 2015). Le sostanze grasse grezze e il contenuto di EPA sono più alti in Nannochloropsis sp. (Sukenik et al., 1993) che in Spirulina platensis (cyanobacterium) e C. vulgaris (Chacón-Lee e González-Mariño, 2010), fatto che può avere un effetto positivo sulla concentrazione di EPA e PUFA del latte in modo simile all’olio di pesce che ha un alto contenuto di EPA (Kairenius et al., 2015). Tuttavia, poiché un alto contenuto di grasso nella dieta e, in particolare, un’alta concentrazione di PUFA può ridurre la DMI (ingestione di sostanza secca) (Onetti e Grummer, 2004; Weld e Armentano,2017), ad esempio attraverso effetti negativi sulla fermentazione ruminale (Allen, 2000), e l’ossidazione di EPA può portare a composti con odore di “pesce” (Hammer e Schieberle, 2013), l’effetto di N. gaditana sulla DMI è probabilmente più negativo di quello di S. platensis e C. vulgaris.
L’obiettivo dello studio è stato confrontare gli effetti di diverse specie di microalghe (S. platensis, C. vulgaris e N.gaditana) e della farina di soia sulle prestazioni delle vacche da latte, sulla composizione di acidi grassi del latte e sull’utilizzo di azoto. E’ stato ipotizzato che la sostituzione della farina di soia con le microalghe (1) avrebbe ridotto la DMI a causa della minore appetibilità delle microalghe e in particolare della lunga catena PUFA in N. gaditana. Inoltre, (2) S. platensis comporterebbe una produzione di latte superiore a C. vulgaris e N. gaditana a causa delle differenze nella composizione e digeribilità della parete cellulare; (3) l’inclusione di N. gaditana nella dieta aumenterebbe invece la concentrazione di acidi grassi omega-3 (FA) nel latte.
ABSTRACT
L’obiettivo dello studio è stato valutare l’utilizzo di diverse specie di microalghe come integratori proteici nella nutrizione delle vacche da latte in lattazione rispetto alla farina di soia. Quattro vacche pluripare finlandesi di razza Ayrshire (112 giorni in lattazione) sono state utilizzate in uno studio con un quadrato latino 4×4 bilanciato. Le bovine sono state alimentate separatamente con una quantità fissa di concentrato basato su polpa di barbabietola, cereali (12,5 kg/d) e insilati di erba ad libitum.
I trattamenti sperimentali comprendevano quattro tipologie di supplementi proteici con la stessa quantità di azoto: farina di soia (SOY), Spirulina platensis (SPI), Chlorella vulgaris (CHL) e una miscela di C. vulgaris e Nannochloropsis gaditana (1:1 sulla sostanza secca (DM); CHL-NAN). La sostituzione della farina di soia con le microalghe non ha influenzato l’assunzione totale di sostanza secca (DMI), ma è cambiata la composizione della DMI essendo diminuito il rapporto concentrato:foraggio della dieta (P = 0,054) a causa della minore appetibilità delle microalghe. Nella dieta a base di microalghe l’assunzione di metionina è aumentata (P <0,01) mentre quella di istidina è diminuita (P <0,01) rispetto alla dieta SOY, ma non sono stati osservati cambiamenti significativi nelle concentrazioni ematiche.
La digeribilità dei nutrienti e la produzione di latte o del latte corretto (ECM) non sono state influenzate dai trattamenti. Comunque, a causa della Spirulina platensis, le diete a base di alghe hanno prodotto un aumento dell’ECM di +2,2 kg/d rispetto alla SOY. Le diete a base di microalghe tendevano a produrre maggiori concentrazioni di grasso del latte (P = 0,073), acido acetico ematico (P = 0,055) e acidi grassi non esterificati (P = 0,060) rispetto alla SOY. Le concentrazioni di grasso del latte (P <0,05) e di acido acetico arterioso (P = 0.010) sono aumentate e la produzione di grasso nel latte ha teso ad aumentare (P = 0.098) con SPI rispetto a CHL e CHL-NAN. Anche l’escrezione di azoto nelle urine è stata inferiore (P <0,05) per le diete con microalghe rispetto a quelle SOY.
Le diete a base di microalghe hanno determinato una maggiore secrezione di Δ16: 2 (P <0,05); cis-9, cis-12, cis-15 18: 3 (acido α-linoleico; ALA) (P <0,05); cis-6, cis-9, cis-12 18: 3 (P <0,05) e acidi grassi polinsaturi (PUFA) (P <0,05) nel latte rispetto a quelle SOY. La secrezione di cis-5, cis-8, cis-11, cis-14, cis-17 20: 5 (acido eicosapentaenoico, EPA) nel latte tendeva ad essere più alta nelle diete CHL e CHL-NAN rispetto a SPI (P = 0,060), ed era più alta nella CHL-NAN che in CHL (P <0,05). Anche il rapporto omega-6: omega-3 era più basso (P <0,05) per CHL-NAN che per CHL.
I risultati suggeriscono che le microalghe sono probabilmente un mangime proteico comparabile alla farina di semi di soia nella nutrizione delle bovine da latte, specialmente se la loro appetibilità può essere migliorata.
PAROLE CHIAVE: microalghe, Spirulina platensis, Chlorella vulgaris, Nannochloropsis gaditana, farina di soia.
DIFFERENT MICROALGAE SPECIES AS A SUBSTITUTIVE PROTEIN FEED FOR SOYA BEAN MEAL IN GRASS SILAGE BASED DAIRY COW DIETS
Lamminena,b, A. Halmemies-Beauchet-Filleaua, T. Kokkonena, S. Jaakkolaa, A. Vanhataloa,b
a- Department of Agricultural Sciences, University of Helsinki, P.O. Box 28, FI-00014 University of Helsinki, Finland.
b- Helsinki Institute of Sustainability Science, FI-00014, University of Helsinki, Finland
Animal Feed Science and Technology 247 (2019) 112–126
