Una valutazione in vitro del potenziale di attenuazione del metano e dell’ammoniaca ruminale con additivi contenenti tannini di castagno o quebracho in miscela con oli essenziali.

I ruminanti producono fisiologicamente metano principalmente dalla fermentazione enterica degli alimenti. Sebbene la fermentazione del rumine sia la principale fonte di emissioni di metano (CH4) nell’UE-27 (Agenzia europea dell’ambiente 2022), non è possibile prescindere dagli allevamenti di ruminanti.

Infatti, questi animali sono in grado di convertire biomasse ricche in fibre, non utilizzabili per il consumo umano, e pertanto non in competizione con l’uomo, in proteine alimentari di alta qualità (cioè carne e latte) (Moss et al. 2000). Questo aspetto non può far passare in secondo piano la necessità di individuare strategie efficaci per far fronte al cambiamento climatico, con particolare riferimento alle emissioni di metano.

Precedenti studi, incentrati sull’inclusione di additivi naturali alle diete dei ruminanti, hanno riportato che diversi metaboliti secondari vegetali sono efficienti come modulatori del rumine. Tra i gruppi di tali metaboliti, vari tannini, oli essenziali naturali (EO) e composti di oli essenziali (EOC) sono stati ampiamente esaminati per la loro attività contro la formazione ruminale di CH4 o per la capacità di modulare vie microbiche coinvolte indirettamente nella metanogenesi (Cieslak et al. 2013; Honan et al. 2021; Zhang et al. 2021). Tale capacità sembra essere particolamente associata alla struttura chimica del metabolita contenuto, spiegando, ad esempio, le differenze di efficacia tra i tannini condensati (CT) e i tannini idrolizzabili (HT). I CT formano un legame più forte con i nutrienti rispetto all’HT, ed è stato suggerito che diminuiscano il CH4, deprimendo la degradabilità ruminale delle fibre e quindi la formazione di idrogeno, substrato principale per la formazione di questo composto (Jayanegara et al. 2015). Al contrario, i HT possono essere degradati nel rumine e le frazioni così derivate potrebbero inibire direttamente o indirettamente i microrganismi ruminali coinvolti nella metanogenesi (Aboagye e Beauchemin 2019; Vasta et al. 2019; Cardoso-Gutierrez et al. 2021).

Oltre al CH4, i tannini e l’EO possono mitigare la degradazione delle proteine alimentari in ammoniaca (NH3) nel rumine. In particolare, i tannini legandosi alle proteine alimentari, le proteggono, almeno in parte, dalla degradazione ruminale, aumentando così la ritenzione azotata e diminuendo la produzione di NH3 che deriverebbe dalla proteolisi microbica (Aboagye e Beauchemin 2019; Vasta et al. 2019).  Gli EO, invece, sembrerebbero agire inibendo direttamente i batteri produttori di NH3 (Patra e Yu 2012). In generale, le proprietà di mitigazione sono dose-dipendenti e variano tra i composti.

Le differenze nella modalità di azione e nell’efficacia indicano la possibilità di aumentare il grado di mitigazione della formazione di CH4 e NH3 ruminale combinando composti con diverse proprietà strutturali e, conseguentemente, anche funzionali. Ciò potrebbe essere ottenuto all’interno del gruppo dei tannini, quando si combinano CT e HT, all’interno del gruppo degli EO, quando si combinano EOC diversi, o quando si combinano tannini ed EO. Le combinazioni di varie classi di metaboliti secondari vegetali sono state, infatti, considerate di successo sia in vitro (miscele di tannini: Sinz et al. 2019; Jayanegara et al. 2020; o miscele di EO: Cobellis et al. 2016) che in vivo (tannini: Duval et al. 2016; EO: Belanche et al. 2020).

Per questo motivo, in un recente studio di Foggi et al. (2022), pubblicato sull’Italian Journal of Animal Science, è stata testata l’ipotesi che esistano combinazioni di HT e CT e differenti EOC, che accrescono il potenziale di mitigazione dei singoli additivi contro la formazione di CH4 e NH3 ruminale. La base di tali fenomeni sarebbero le diverse modalità di azione che si traducono in attività sinergiche contro i microrganismi ruminali coinvolti direttamente o indirettamente nella metanogenesi o nei processi produttori di NH3. Per testare questa ipotesi è stato scelto un approccio di ampio screening in vitro, per cui una sorgente HT e una CT, nonché nove sorgenti EOC, inclusi quattro estratti da piante e cinque composti puri, sono state miscelate in varie combinazioni di additivi ed il loro effetto è stato confrontato con quello ottenuto incubando ciascuna sorgenti come singole. La selezione dei migliori additivi si è poi basata non solo sull’efficacia in termini di migliore potenziale di riduzione di CH4 e NH3, ma anche per minimizzare eventuali effetti negativi sulle caratteristiche di fermentazione, al fine di selezionare gli additivi con il miglior potenziale attenuante netto.

Nel suddetto studio, le riduzioni di CH4 e NH3 sembrano essere principalmente associate al contenuto di estratti tannici negli additivi in miscela e meno con gli EOC, in quanto la sola aggiunta di oli essenziali puri non determinava effetti significativi rispetto alla dieta controllo priva di additivi. Confrontando i trattamenti contenenti tannini, puri o in miscela, gli effetti descritti non sono stati statisticamente differenti, fatta eccezione per il calo di NH3, particolarmente evidente per sei combinazioni di integratori contenenti l’estratto di castagno e differenti EOC. La riduzione del valore nutritivo osservato addizionando in genere la maggior parte degli additivi, sia come singoli che come miscela, può essere spiegata sia dalla presenza di tannini (sia per la riduzione totale di acidi grassi volatili che della digeribilità della sostanza organica) che di EO/EOC (per la riduzione totale di acidi grassi volatili).

In conclusione, gli estratti tannici sia di castagno che di quebracho sembrerebbero essere i responsabili della maggior parte delle proprietà attenuanti nella formazione di CH4 e NH3 riscontrate con le miscele di additivi, che comunque hanno mostrato un potenziale mitigante più interessante rispetto agli estratti tannici come singoli additivi.

Infatti, il ruolo dell’EO/EOC sembrerebbe quello di facilitare le proprietà mitiganti degli additivi in miscela, in particolare quando la produzione di CH4 è espressa tenendo di conto del totale di acidi grassi volatili prodotti e la digeribilità della sostanza organica, come parametri valutativi del valore nutritivo della dieta addizionata. Considerando, infine, tutti i risultati, solo sei trattamenti addizionati con miscele di tannini e oli essenziali si sono rivelati davvero promettenti.

Ulteriori studi saranno necessari per comprendere i meccanismi di azione e gli effetti sinergici di queste miscele, mentre solo studi in vivo potranno confermare l’effetto delle miscele studiate e la persistenza degli effetti  nel lungo periodo.

La presente nota è una sintesi del seguente articolo scientifico pubblicato dall’Italian Journal of Animal Science dove è riportata tutta la letteratura citata: Foggi G., Terranova M., Conte G., Mantino A., Amelchanka S.L., Kreuzer M., Mele M. 2022. In vitro screening of the ruminal methane and ammonia mitigating potential of mixtures of either chestnut or quebracho tannins with blends of essential oils as feed additives. Italian Journal of Animal Science, 21, 1520-1532.

Autore

Dr.ssa Giulia Foggi (Dipartimento di Scienze Agrarie Alimentari e Agro-ambientali), sotto la supervisione del “Gruppo Editoriale ASPA”: Giuseppe Conte, Alberto Stanislao Atzori, Fabio Correddu, Antonio Gallo, Antonio Natalello, Sara Pegolo, Manuel Scerra.