Come noto nel dicembre scorso è stata pubblicata, dopo vent’anni, l’ottava revisione del Nutrient Requirements of Dairy Cattle (NRC 2021- The National Academy Press, Washington, DC- www.nap.edu ).
Un corposo lavoro editoriale che riporta le nuove linee guida per il razionamento e la gestione dei vitelli, delle manze e delle vacche da latte. Le novità rispetto alla precedente edizione sono numerose e significative e anche nel caso dei minerali diversi aspetti sono stati approfonditi e avranno di certo un profondo impatto sulle pratiche di razionamento operate quotidianamente dai nutrizionisti nel nostro paese.
Obiettivo della presente nota è quello di riportare le modifiche più significative; per un più completo approfondimento del tema si rimanda il lettore alla lettura del capitolo 7, 12 e 14 dell’opera.
Si ricorda inoltre che per i vitelli NRC 2021 tratta delle integrazioni minerali necessarie nel capitolo 10 che non sarà commentato nella presente sintesi.
Fabbisogni e apporti
Anche in questa edizione sono stimati i fabbisogni minimi e raccomandati per i macroelementi (calcio, fosforo, magnesio, sodio, potassio, cloro e solfo) e i microelementi (cobalto rame, zinco, manganese, iodio, selenio, rame e ferro); viene anche trattato il tema del cromo.
Come nella versione del 2001 il calcolo dei fabbisogni è fattoriale; sono state in particolare valutate le quantità necessarie di minerali biodisponibili utili per soddisfare i fabbisogni di mantenimento, accrescimento, gravidanza e lattazione. Relativamente agli apporti, oltre alle tabelle che riportano la composizione media degli alimenti, sono indicate le stime della biodisponibilità nelle varie classi di foraggi, mangimi e additivi.
Per il computo degli apporti il modello tiene conto della quantità dei minerali presenti in un dato alimento, ne considera la biodisponibilità teorica e calcola la quota biodisponibile utile all’animale.
Nelle tabelle riassuntive relative ai fabbisogni minimi da considerare per la composizione delle razioni, i valori indicati sono espressi come rapporto fra fabbisogni giornalieri calcolati con l’approccio fattoriale descritto suddiviso per la quantità di sostanza secca che si attende sia consumata per ciascuna categoria produttiva.
In tabella 1 e 2 sono riportati, rispettivamente, i confronti fra i fabbisogni minimi stimati per le bovine in asciutta e in lattazione nel documento del 2001 e in quello del 2021.
Le principali modifiche rispetto a NRC 2001 riguardano:
La rivisitazione delle stime relative alle biodisponibilità dei minerali contenuti negli alimenti.
Un marcato aumento dei fabbisogni per il manganese e lo zinco.
L’approfondita trattazione dei ruoli del magnesio nella prevenzione dell’ipocalcemia con la proposta di un’equazione di correzione della sua biodisponibilità in funzione soprattutto del contenuto in potassio delle razioni.
L’indicazione, per la prima volta, dei valori guida per il parametro DCAD-S (differenza fra cationi e anioni della dieta calcolata secondo l’equazione di Ender del 1971 che tiene conto dello zolfo) in asciutta, preparto e lattazione.
Il tema della biodisponibilità
Come noto i minerali vengono assorbiti nella stragrande maggioranza dei casi con meccanismi attivi e, in taluni casi, passivi; la loro biodisponibilità è altamente variabile in funzione della fonte e dalle interazioni esistenti fra i minerali che competono per le stesse proteine di trasporto, con le fibre e i lipidi della razione.
Gli Autori, sulla base dei dati della letteratura, riportano la biodisponibilità media delle più comuni fonti di minerali; in tabella 3 sono riportati i dati medi desumibili dalle tabelle presenti nel volume.
Macroelementi
NRC 2021 ha revisionato funzioni, sintomi da carenze, fabbisogni e eventuali problemi tossici da eccessivi apporti di tutti i macroelementi.
Di seguito si riportano le principali novità che riguardano in particolare calcio, potassio, magnesio, sodio cloro e fosforo.
Il calcio (Ca)
Rispetto a NRC 2001 la biodisponibilità del Ca delle materie prime è stata ridotta in media del 25%. Per il cloruro di calcio, così pure come per quello presente nei saponi, ad esempio, la biodisponibilità del calcio è stata ridotta dal 95 al 60%.
Oltre a ricordare i ruoli strutturali e fisiologici del calcio, nel volume sono ben documentate e descritte l’eziologia e le strategie utili alla prevenzione dell’ipocalcemia post parto che, fra l’altro, è anche in parte responsabile di un’inefficiente azione dei linfociti accrescendo i noti problemi di immunodeficienza delle bovine nella fase di transizione. Il problema della prevenzione dell’ipocalcemia, conosciuto da molto tempo, è stato largamente studiato e la ricerca, nel corso degli ultimi anni, ha portato importanti nuove conoscenze che sono ben recensite.
La produzione di colostro e latte drena una quantità di calcio circa 4 volte superiore a quello immediatamente disponibile in circolo e la bovina può andare incontro ad una ipocalcemia che porta al collasso nei casi più gravi e più frequentemente a una carenza sub-clinica responsabile di problemi sanitari, produttivi e riproduttivi.
In risposta al calo della calcemia le paratiroidi secernono il paratormone (PTH) che coordina le azioni utili per il ripristino delle necessarie concentrazioni di calcio. In particolare aumenta il riassorbimento nel rene, l’assorbimento intestinale, la formazione e l’attività degli osteoclasti nello scheletro. Tutti questi sistemi sono meno attivi nelle pluripare rispetto alle primipare e ciò giustifica la maggiore incidenza della patologia all’aumento del numero dei parti. L’azione del PTH è inibita da un pH ematico alcalino e dalla carenza di magnesio.
Per queste ragioni il controllo del problema si attua inducendo un calo del pH (acidificazione) e assicurando adeguati livelli di magnesio assorbibile.
Il pH ematico può essere abbassato aumentando gli apporti di anioni (cloro soprattutto e zolfo) nella razione e al contempo riducendo le concentrazioni dei cationi, potassio in primis.
Il bilancio fra cationi e anioni delle razioni è stato calcolato utilizzando diverse formule; il modello NRC 2021 utilizza l’equazione proposta da Ender nel 1971 che tiene conto degli apporti di potassio, sodio, cloro e solfo. Il bilancio, indicato con l’acronimo DCAD-S (Dietary Cation Anion Difference-Sulfur) viene espresso in mEq per chilogrammo o ettogrammo di sostanza secca della razione o di un alimento.
Potassio (K) e Magnesio (Mg)
Il potassio è presente nei foraggi in quantità dipendenti dalla natura del terreno e dalle concimazioni adottate. Generalmente fra i foraggi il silomais è quello che ne contiene minori quantità (0,9-1,2%) mentre elevate percentuali si trovano nelle graminacee e nelle leguminose prative ottenute da terreni che ne sono ricchi o concimati con grandi quantità di deiezioni.
Il potassio, insieme al sodio, contribuisce al potere tampone dell’organismo e in condizioni di stress da caldo dovrebbe essere apportato in quantità più elevate rispetto ai fabbisogni minimi (1,5% della sostanza secca invece che 1,1%).
La carenza di magnesio provoca tetania e predispone all’ipocalcemia.
L’assorbimento del magnesio viene limitato in condizioni di stress; elevate concentrazioni di potassio come pure la carenza di sodio e la presenza di un pH ruminale elevato sono ulteriori fattori che ne limitano l’assorbimento.
In NRC è riportata un’equazione che stima la biodisponibilità del magnesio in funzione del livello di potassio della razione e della percentuale di magnesio apportato da ossido:
Magnesio assorbito = (44,1-5,42xln(K)-0,08 x “Supplemento”)/100
dove K è il potassio della razione (g/kg) e il “supplemento” è la percentuale di magnesio nella dieta apportata da ossido di magnesio.
Secondo questa equazione con livelli di potassio dell’1,2% la biodisponibilità teorica del Mg nella razione è del 31% mentre con livelli di potassio del 2,5% l’assorbimento si riduce al 18% esponendo quindi l’animale a possibili carenze anche se la razione appare adeguatamente integrata.
Le conseguenze pratico-operative di queste stime sono molto rilevanti. Il fabbisogno in magnesio assorbito di bovine in preparto è di 14-16 grammi/capo giorno; considerando le biodisponibilità, nel caso in cui la concentrazione di potassio della razione sia dell’1,2%, l’apporto totale di magnesio dovrebbe essere di almeno 51-52 grammi/giorno; nel caso in cui la concentrazione di potassio della razione fosse del 2,5%, gli apporti di magnesio dovrebbero elevarsi fino a 90 grammi/capo/giorno!
Quanto descritto conferma i risultati della meta analisi condotta da Lean e coautori nel 2015 che ha evidenziato come l’incidenza di collassi si riduca drasticamente utilizzando livelli di magnesio in preparto dello 0,4% sulla sostanza secca.
Solfato e cloruro di magnesio sono una fonte di magnesio più disponibile del rispetto all’ossido (+20%) e la monensina ne riduce l’assorbimento del 30% circa.
Sodio (Na)
La bovina richiede il costante consumo di sodio. Il sodio della razione è assorbito attivamente e passivamente in maniera molto efficiente e completa. Anche se il fabbisogno di sodio aumenta in condizioni di stress termico, NRC non ne tiene conto per la mancanza di dati scientifici sufficienti alla sua quantificazione; tuttavia si riporta come l’innalzamento del Na da 0,18 a 0,5% della sostanza secca aumenti l’ingestione, la produzione di latte e il titolo di grasso.
Di certo quindi il sodio è un minerale essenziale ad essere considerato per ottimizzare le performance produttive; la scelta del livello ottimale da utilizzare in razione dipende anche dagli apporti di potassio, cloro e fosforo. L’assenza di un’adeguata integrazione di sale della razione porta ad un veloce calo dell’ingestione di sostanza secca e della produzione di latte; gli animali in questa condizione cercano spasmodicamente sodio leccando le urine e le superfici dei muri.
Un eccesso di sodio può predisporre ad edema mammario le bovine in preparto; inoltre, il consumo di sale e l’omeostasi del sodio sono influenzate dalla disponibilità di acqua di bevanda di qualità a volontà.
Cloro (Cl)
È il principale anione utile all’organismo per modulare il suo equilibrio acido-basico.
L’apporto di cloro è facilmente controllabile con l’apporto di cloruro di sodio (sale) che non modifica il DCAD-S in quanto gli ioni cloro sono in equilibrio con il sodio.
Fonti utili a tale scopo sono il cloruro di ammonio, il cloruro di calcio e di magnesio. In questi ultimi composti l’effetto anionizzante è legato alla maggiore disponibilità del cloro (100% circa) rispetto ai rispettivi cationi molto meno assorbibili.
Il controllo del DCAD-S in preparto
Come noto l’uso di sali anionici (cloruro e solfato d’ammonio principalmente) nelle razioni preparto persegue l’obiettivo di ottenere un DCAD-S negativo ovvero dove prevalga l’apporto di anioni rispetto ai cationi. L’analisi del pH delle urine è un pratico mezzo per testare l’efficacia degli interventi. I valori desiderati sono compresi fra 6 e 6,5.
L’uso dei sali anionici può ridurre l’ingestione di sostanza secca per cui si raccomanda di poter limitare gli apporti di potassio e sodio per evitare un loro eccessivo uso.
Fosforo (P)
La concentrazione fisiologica di fosforo nel plasma è compresa fra 1,3 e 2,6 mmol/L (4-8 mg/dl). Il fosforo è anche richiesto dai batteri ruminali per un’ottimale digestione della fibra e i livelli raccomandati sono sufficienti a garantire adeguate disponibilità nel rumine.
Per questo importante macroelemento NRC 2021 dedica un approfondimento (capitolo 14) legato alla necessità di ridurne l’escrezione in ambiente.
Il fosforo infatti è uno dei polluenti problematici per l’ambiente. Oltre il 55% del fosforo consumato può essere escreto con le feci in dipendenza di eccessivi apporti, della sua biodisponibilità e dell’efficienza di assorbimento. Ne deriva che per limitare l’escrezione sia imperativo evitare gli eccessi alimentari che non producono vantaggi né produttivi né, come si riteneva in passato, riproduttivi.
L’efficienza di assorbimento del fosforo fitinico (presente ad esempio nei cruscami in elevate quantità) nella vacca non è significativamente favorita dall’uso di fitasi poiché nel rumine i batteri sono in grado di liberarlo. L’incorporazione del fosforo nei batteri ruminali e nel latte è favorita dal livello energetico della dieta e in particolare dal livello di amido.
Gli autori riportano la seguente equazione di stima predittiva della quantità di fosforo escreto:
Fosforo fecale (g/giorno) = -2,3 + 0,63 x P ingerito (g/giorno)
Zolfo (S)
Le principali fonti di zolfo nelle razioni sono rappresentate dalle quote di metionina e cisteina presenti nelle proteine, dallo zolfo dei foraggi e da additivi quali il solfo fiori, i solfati di magnesio, calcio e potassio; anche il consumo di acqua ricca di solfo può contribuire in modo importante agli apporti. Anche i distillers sono una fonte importante di zolfo.
L’eccesso di zolfo nelle razioni (0,5% della sostanza secca) inibisce l’assorbimento di rame, selenio e manganese. L’eccessivo apporto di solfo (valori dello 0,2% della sostanza secca oltre i fabbisogni) può ridurre l’ingestione alimentare e non deve comunque prolungarsi oltre le due tre settimane.
L’eccesso di solfo difficilmente determina problemi neurologici nella bovina da latte al contrario di quanto può accadere nel bovino da carne usualmente alimentato con percentuali limitate di foraggi.
Oligoelementi
Per tutti gli elementi traccia NRC 2021 riporta funzioni, sintomi da carenze, fabbisogni e eventuali tossicità derivante da eccessivi apporti.
Tutti gli oligoelementi, come noto, svolgono funzioni essenziali per la normale fisiologia dell’animale; di seguito si riportano le informazioni che riguardano in particolare iodio, manganese e zinco.
Si annota che in NRC non si fa alcun cenno di una categoria importante di additivi come quella dei minerali organici (chelati, complessati, ecc.).
Iodio (I)
È essenziale per la sintesi degli ormoni tirodei e il suo fabbisogno è calcolato con la seguente equazione:
Iodio (mg/giorno) = 0,216 x peso vivo (kg)0,528 + 0,1x kg di latte/giorno
Nonostante il modello NRC non includa alcun fattore di correzione, l’utilizzo di alimenti goitrogeni può determinare la necessità di aumentare i livelli di iodio nelle razioni. Di particolare interesse in tal senso il ruolo inibitorio della colza (a basso contenuto di glicosinati) nel trasferimento di iodio al latte.
Manganese (Mn)
I tassi di assorbimento delle diverse fonti di manganese sono stati rivisti e ridotti.
Al contempo i fabbisogni sono stati significativamente aumentati rispetto alla precedente versione.
Zinco (Zn)
Anche per lo zinco i fabbisogni sono stati significativamente aumentati rispetto alla versione del 2001. In tabella 4 (desunta dal volume) si riporta una sintesi di queste differenze.
Per lo zinco e per il rame è raccomandato di non eccedere con gli apporti oltre i fabbisogni stimati per evitare il possibile accumulo nei terreni di questi microelementi che possono divenire tossici per le piante.
L’equilibrio fra cationi e anioni in lattazione
Come già si è avuto modo di dire, in NRC 2021 sono date indicazioni precise relativamente al DCAD-S da utilizzare nelle razioni delle in asciutta; anche per le manze in accrescimento e per le vacche in lattazione sono fornite delle linee guida.
I valori minimi suggeriti derivano dal calcolo effettuato considerando potassio, sodio, cloro e zolfo utilizzati per soddisfare i fabbisogni. Per esempio per una bovina di 700 kg di peso che produca 50 kg di latte è stimato un fabbisogno di questi minerali rispettivamente del 1,11%, 0,25%, 0,33% e 0,20% della sostanza secca; con queste concentrazioni il DCAD-S della razione è pari di +174 mEq/kg di sostanza secca.
Valori di DCAD-S più elevati inducono una maggiore assunzione di alimenti e di latte (DCAD-S =425); sono attesi anche una maggiore percentuale e produzione di grasso nel latte per un migliore controllo del pH ruminale, lo stimolo alla bio idrogenazione degli acidi grassi insaturi e la migliore digeribilità della fibra. Questi effetti sono singolarmente predetti nel modello con l’utilizzo di specifiche equazioni.
Conclusioni
Le informazioni desumibili dal nuovo NRC 2021 riguardanti le linee guida d’uso dei minerali nelle razioni delle bovine da latte sono per numerosi aspetti innovative.
L’utilizzo di queste nuove conoscenze consentirà di migliorare significativamente l’equilibrio delle diete per esaltare la salute, il benessere e le performance produttive degli animali.
L’uso razionale degli additivi minerali non può prescindere dalle analisi degli alimenti aziendali e contribuirà a ridurre l’escrezione ambientale a tutto vantaggio della sostenibilità ambientale degli allevamenti.
