Punto di vista alimentare Materiale presente negli alimenti

Punto di vista alimentare: Materiale presente negli alimenti lentamente digeribile o indigeribile che occupa spazio nel tratto gastrointestinale. 26/10/2020 (D. R. Mertens) 1

Punto di vista del vegetale: Costituenti della Parete Cellulare. 26/10/2020 2

COMPOSIZIONE CHIMICA SEMPLIFICATA DELLE PARETI E DEL CONTENUTO DI UNA CELLULA VEGETALE Contenuto cellulare 26/10/2020 proteine lipidi zuccheri amido acidi organici azoto non proteico minerali solubili Pareti cellulari emicellulosa lignina+cutina cellulosa silice 3

FIBRA (1) LA FIBRA NEL SUO COMPLESSO COMPRENDE: CELLULOSA POLISACCARIDE, D-GLUCOSIO (1 -4). INSOLUBILE IN ACQUA E RESISTENTE AD ACIDI ED ALCALI DILUITI. EMICELLULOSE POLIMERI DI D-XILOSIO (1 -4) CON CATENE LATERALI DI ARABINOSIO ED ALTRI ZUCCHERI. INSOLUBILI IN ACQUA, MA LA SOLUBILITA’ AUMENTA ALLONTANANDOSI DALLA NEUTRALITA’ (PARZIALMENTE ATTACCABILI DAGLI ACIDI E DALLE BASI). LIGNINA NON E’ UN CARBOIDRATO; POLIMERO DI 3 DERIVATI DEL FENILPROPANO (alcool cumarilico, alcool coniferilico e alcool 26/10/2020 4 sinapilico). ALTAMENTE RESISTENTE AD ACIDI ED ALCALI.

FIBRA (2) LA FIBRA NEL SUO COMPLESSO COMPRENDE (segue): PECTINE: ESTERI METILICI DELL’ACIDO PEPTICO; IL MONOMERO PIU’ RAPPRESENTATO E’ L’ACIDO DGALATTURONICO. SOLUBILI IN ACQUA CALDA ED IDROLIZZABILI IN ACIDI DILUITI. SILICE: COMPONENTE DELLA PARETE CELLULARE O DA CONTAMINAZIONE CON IL TERRENO. CUTINA: POLIMERO CON ACIDI GRASSI; SCARSA NEGLI ALIMENTI ZOOTECNICI. 26/10/2020 5

FIBRA considerazioni vcorrisponde alle pareti della cellula vegetale vè più elevata nei fusti rispetto alle foglie vdeprime il contenuto di energia degli alimenti vl’energia dipende dalla digeribilità (< ADL) vinfluenza negativamente l’ingestione alimentare vaumenta nei foraggi con: età degli stessi condizioni climatiche tecniche agronomiche 26/10/2020 6

DETERMINAZIONE DELLA FIBRA GREZZA FINALITÀ: STIMARE LA QUANTITÀ DELLE COMPONENTI NON DIGERIBILI DALL’ANIMALE CHE CONDIZIONANO LA DIGERIBILITA’ DEGLI ALIMENTI 26/10/2020 7

DETERMINAZIONE DELLA FIBRA GREZZA SECONDO IL METODO WEENDE: tutto ciò che residua dopo un attacco acido/basico a caldo al netto delle ceneri EFFETTO SOLUBILIZZAZIONE 50 -90% LIGNINA 0 -50% CELLULOSA 85% EMICELLULOSA SVANTAGGI NEI VEGETALI SOTTOSTIMA A VOLTE PESANTEMENTE LE 26/10/2020 COMPONENTI FIBROSE, NEGLI ALIMENTI DI ORIG. 8 ANIM. PUÒ DARE FALSI POSITIVI (PARTE DELLE CENERI)

DETERMINAZIONE DELLA FIBRA GREZZA MODALITA’: METODO UFFICIALE: WEENDE 1. estrazione lipidi (etere o acetone) 2. H 2 SO 4 0, 26 N per 30’ all’ebollizione 3. filtrazione e lavaggio in acqua bollente 4. NAOH 0, 23 N per 30’ all’ebollizione 5. filtrazione, lavaggio con acqua bollente ed essiccazione in stufa 6. pesata(W 1) 7. incenerimento 8. pesata(W 2) risultato: fibra greggia = W 1 - W 2/100 26/10/2020 9

FRAZIONAMENTO DEI DIVERSI COMPONENTI DELLA SOSTANZA ORGANICA DEGLI ALIMENTI SECONDO IL METODO DELL’ANALISI CLASSICA (Weende) 26/10/2020 INRA, 1988 10

PERCENTUALI DELLE QUANTITA’ ORIGINALI DI LIGNINA, PENTOSANI E CELLULOSA SOLUBILIZZATI NELLA DETERMINAZIONE DELLA FIBRA GREGGIA. 26/10/2020 11

COMPOSIZIONE DEGLI ESTRATTIVI INAZOTATI IN ALIMENTI DIVERSI ESTRATTIVI INAZOTATI (%) Amidi e carboidrati solubili in acqua 75 E = emicellulose C = cellulosa L = lignina L C E L 50 C E 26/10/2020 C E 25 0 L L L C E mais granella avena granella crusca di frutti erba medica C E fleolo L C E paglia di grano 12

PRINCIPALI GLUCIDI CITOPLASMATICI E COSTITUENTI PARIETALI (INRA 1981) polisaccaridi fibrosi cellulosa 1 -4 glucani 1 -4 xilani 1 -3 galattani Strutturali (pareti cellulari) emicellulosa polisaccaridi della matrice polisaccaridi di riserva Non strutturali (contenuto cellulare) 26/10/2020 1 -3 galattani 1 -4 galatturonani arabinoxilani pectine-gomme e mucillagini 1 -4 gluco/ galattomannani amidi 1 -4, 1 -6 glucani fruttosani 2 -1, 2 -6 fruttani glucosio intermedi metabolici zuccheri liberi xilosio galattosio, ecc. 13

METODO DELLE FRAZIONI FIBROSE (VAN SOEST, 1967) N. D. F. Il metodo dovrebbe stimare i costituenti fibrosi delle pareti cellulari vegetali (N. D. F. ) e cioè: la cellulosa, le emicellulose, la lignina, la cutina ed i costituenti minerali, dal contenuto cellulare solubile (N. D. S. ) rappresentato da zuccheri, pectine, acidi organici, sostanze azotate proteiche e non proteiche, lipidi, sali minerali solubili. PRINCIPIO DEL METODO La fibra al detergente neutro è il residuo che si ottiene dopo il trattamento idrolitico del campione con una soluzione di un detergente in ambiente neutro. 26/10/2020 14

METODO DELLE FRAZIONI FIBROSE (VAN SOEST, 1967) N. D. F. NDF alimento macinato+sodiolaurilsolfato (ebollizione x 1 h) essiccazione in stufa (100 °C x 8 h) pesata incenerimento pesata LA DIFFERENZA TRA LE DUE PESATE 26/10/2020 COSTITUISCE LA FRAZIONE NDF 15

METODO DELLE FRAZIONI FIBROSE (VAN SOEST, 1967) A. D. F. Il metodo consente di determinare un residuo fibroso costituito da cellulosa, lignina, cutina, pectine e sostanze minerali insolubili, in ambiente acido (silice). Il residuo si identifica con la sigla A. D. F. La differenza tra N. D. F. e A. D. F. dà una stima delle emicellulose; inoltre il procedimento costituisce un passaggio preparatorio per la determinazione della lignina. PRINCIPIO DEL METODO La fibra al detergente acido è il residuo che si ottiene dopo il trattamento idrolitico del campione con una soluzione di un detergente in ambiente acido. 26/10/2020 16

METODO DELLE FRAZIONI FIBROSE (VAN SOEST, 1967) A. D. F. ADF alimento macinato + bromuro di cetiltrimetilammonio in H 2 SO 4 1 N (ebollizione x 1 h) filtrazione essiccazione (100 °C x 8 h) pesata QUESTO RESIDUO COSTITUISCE LA FRAZIONE ADF 26/10/2020 17

METODO DELLE FRAZIONI FIBROSE (VAN SOEST, 1967) A. D. L. Il metodo serve per la determinazione di una frazione di lignina greggia che può contenere anche cutina. PRINCIPIO DEL METODO La lignina al detergente acido è il residuo che si ottiene dopo il trattamento dell’A. D. F. con acido solforico al 72%, al netto delle ceneri. 26/10/2020 18

METODO DELLE FRAZIONI FIBROSE: VAN SOEST A. D. L. ADL residuo ADF trattato con H 2 SO 4 72% v/v a freddo (3 h) essiccazione in stufa pesata incenerimento pesata LA DIFFERENZA TRA LE DUE PESATE COSTITUISCE LA FRAZIONE ADL 26/10/2020 19

TRATTAMENTI ANALITICI SEQUENZIALI DI ALIMENTI SOTTOPOSTI AL SISTEMA DETERGENTE(1) (1)Il pretrattamento con detergente neutro solubilizza i tannini, le pectine, le proteine e parte della silice che diversamente contribuirebbero al contenuto di ADF. 26/10/2020 20 Il trattamento con permanganato rimuove i tannini e la lignina, ma non la cutina.

ANALISI SEQUENZIALE DELLE COMPONENTI FIBROSE CAMPIONE DA ANALIZZARE Estrazione con detergente neutro N. D. F. COMPONENTI CELLULARI SOLUBILI Estrazione con detergente acido EMICELLULOSE (come differenza) Idrolisi con acido solforico 72% CELLULOSA (come differenza) Ossidazione con permanganato di K LIGNINA (come differenza) A. D. F. LIGNINA CUTINA 26/10/2020 CUTINA 21

WEENDE E VAN SOEST A CONFRONTO Fieno di prato stabile SISTEMA WEENDE proteina lipidi ceneri fibra E. I. 8, 40 1, 89 9, 37 39, 23 41, 11 VAN SOEST NDF ADL NFC amidi zuccheri emicellulosa 74, 33 51, 11 10, 19 6, 01 26/10/2020 --- 2, 43 23, 22 40, 92 22

WEENDE E VAN SOEST A CONFRONTO I VANTAGGI OFFERTI DATI ANALITICI SECONDO VAN SOEST SONO PIU’ EVIDENTI QUANDO SI TRATTA DI CONFRONTARE ALIMENTI DIVERSI DATI SECONDO WEENDE POLPE DI BIETOLA SEMOLA GLUTINATA DI MAIS differenze Fibra greggia 19, 66 16, 43 3, 23 Estrattivi inazotati 67, 33 65, 27 2, 06 F. G. + E. I. 86, 99 81, 70 5, 29 DATI SECONDO VAN SOEST POLPE DI BIETOLA SEMOLA GLUTINATA DI MAIS differenze 26/10/2020 NDF ADL amidi zuccheri 60, 46 37, 50 22, 96 35, 54 12, 72 22, 82 --1, 8 --28, 27 5, 28 --5, 28 NDF amidi zuccheri 65, 74 65, 77 0, 03 23

COMPOSIZIONE GLUCIDICA DI ALCUNI ALIMENTI ZOOTECNICI (dati in % s. s. ) ALIMENTO WEENDE VAN SOEST FORAGGI VERDI P. G. L. G. ceneri F. G. E. I. NDF ADL NFC amidi zuccheri erba mazzolina trifoglio pratense 26/10/2020 18, 4 4, 9 11, 3 24, 7 40, 7 55, 0 31, 0 3, 0 10, 4 n. d. 19, 4 5, 0 10, 2 23, 2 42, 2 40, 0 31, 0 4, 0 25, 4 3, 9 --- 24

COMPOSIZIONE GLUCIDICA DI ALCUNI ALIMENTI ZOOTECNICI (dati in % s. s. ) ALIMENTO WEENDE VAN SOEST FIENI P. G. L. G. ceneri F. G. E. I. NDF ADL NFC amidi zuccheri medica bottoni fiorali 23, 0 4, 0 10, 2 20, 5 medica inizio fioritura 20, 0 3, 8 9, 2 22, 0 medica fioritura 50% 17, 0 2, 6 9, 1 26, 0 festuca 16, 4 6, 1 9, 1 25, 5 loiessa 5, 5 0, 9 8, 4 36, 3 26/10/2020 42, 3 45, 0 45, 3 42, 9 48, 9 38 28, 0 5, 0 24, 8 --- 40 29, 0 7, 9 27, 0 --- 46 35, 0 9, 0 25, 3 --- 63 35, 0 3, 0 5, 4 --- 69 45, 0 9, 0 16, 2 --- --25

COMPOSIZIONE GLUCIDICA DI ALCUNI ALIMENTI ZOOTECNICI (dati in % s. s. ) ALIMENTO WEENDE VAN SOEST MANGIMI SEMPLICI P. G. L. G. ceneri F. G. E. I. NDF ADL NFC amidi zuccheri mais frumento tenero orzo soia f. e. polpe di bietola crusca di frumento 26/10/2020 10, 0 4, 3 1, 6 2, 6 81, 5 9, 0 3, 0 2, 0 75, 1 72, 4 2, 1 11, 3 1, 9 1, 8 26, 82, 4 14, 0 --- 71, 0 66, 3 2, 0 13, 5 2, 1 2, 6 5, 7 76, 1 19, 0 7, 0 2, 0 62, 8 58, 6 3, 0 49, 9 1, 5 7, 3 8, 4 32, 9 16, 3 10, 0 --- 25, 0 3, 8 11, 5 9, 7 0, 6 4, 4 19, 8 65, 5 54, 0 33, 0 2, 0 31, 3 --- 7, 3 17, 1 4, 4 6, 9 11, 3 60, 3 54, 1 15, 0 3, 0 20, 6 17, 7 5, 1 26

- Digeribilità dei principi nutritivi Valore nutritivo degli alimenti + Favorisce la motilità intestinale 26/10/2020 27

Effetti della riduzione della lunghezza di taglio dei foraggi (trinciatura corta) su masticazione ed ingestiuone Attività masticatoria = effettività fisica della fibra Effetto di riempimento dei foraggi (occupa meno spazio) può aumentare l’ingestione di s. s. quando sia lo spazio il fattore limitante può permettere l’assunzione di maggiori quantitativi di fibra 26/10/2020 28

Effetti della riduzione della lunghezza di taglio dei foraggi (trinciatura corta) sulle fermentazioni ruminali Tempo di latenza Degradabilità ruminale della fibra (perché aumenta l’accessibilità delle pareti cellulari ai batteri ruminali) 26/10/2020 29

Effetti della riduzione della lunghezza di taglio dei foraggi (trinciatura corta) Sull’attività del digerente Ingestione Velocità di transito Velocità di digestione 26/10/2020 30

DIGERIBILITÀ Parte che non è escreta con le feci e che quindi è stata assorbita nell’apparato digerente dell’animale INGESTA ESCRETA DIGERIBILITA’ = INGESTA animale mangia 9 kg di fieno (8 kg s. s. ) elimina 3 kg s. s. con le feci La digeribilità della s. s. di quel fieno sarà: (8 - 3)/8*100 = 62, 5% 26/10/2020 31

RELAZIONE TRA LA DIGERIBILITA’ DELLA SOSTANZA ORGANICA E IL TENORE IN FIBRA GREZZA DI ALCUNI ALIMENTI CONCENTRATI 26/10/2020 32

RELAZIONI TRA IL CONTENUTO IN LIGNINA (ADL) E IN FIBRA GREGGIA DI ALCUNI ALIMENTI 26/10/2020 33

RELAZIONI TRA LA DIGERIBILITÀ DELLA FIBRA GREZZA E IL TENORE IN LIGNINA DI ALCUNI ALIMENTI CONCENTRATI 26/10/2020 34

DIGERIBILITÀ Ma quali sono gli alimenti più digeribili (anche degradabili) FEssenzialmente quelli più poveri di fibra indegradabile: la lignina ( che viene stimata con l’ADL). 26/10/2020 35

DIGERIBILITÀ Alimenti energetici in ordine decrescente di digeribilità o crescente per contenuto di fibra: FMelasso (saccarosio), FGrassi (trigliceridi), FCereali (amido), FPolpe di barbabietola, buccetta di soia, pastazzo d’agrumi (pectine). 26/10/2020 Fibra 36

DIGERIBILITÀ Cereali in ordine decrescente di digeribilità o crescente per contenuto di fibra (rapporto tegumento/endosperma): FFrumento, FMais, FSorgo, Fibra FOrzo, FAvena, 26/10/2020 37

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DIGERIBILITÀ Alimenti proteici in ordine decrescente di digeribilità o crescente per contenuto di fibra: FSoia integrale FF. e. soia decorticata, FF. e. soia integrale, FColza f. e. , FGirasole decorticato, FTrebbie di birra, FGirasole integrale, 26/10/2020 Fibra 39

DIGERIBILITÀ Farine di estrazione in ordine decrescente di digeribilità o crescente per contenuto di fibra: FF. e. soia decorticata, FF. e. soia integrale, FF. e. colza, FF. e. girasole decorticata, FF. e. girasole integrale, Fibra 26/10/2020 40

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+ Energia + Proteina + Vitamine-Provitamine (es. E, caroteni, bioflavonoidi) - Minerali + Disponibilità-digeribilità di tutti i nutrienti. 26/10/2020 42