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Serena Calabrò » 11.Valutazione dei sottoprodotti


Impiego dei sottoprodotti agricoli e industriali in alimentazione animale sottoprodotti

Definizione, vantaggi e limiti – Classificazione dei sottoprodotti – Descrizione di alcuni sottoprodotti

  • Paglie di cereali
  • Stocchi di mais
  • Foglie di alberi e residui di potatura
  • Barbabietola da zucchero
  • Sansa di olive
  • Semi di oleaginose
  • Buccette di pomodoro
  • Pastazzo di agrumi
  • Trebbie di birra
  • Farina di pesce
  • Siero di latte
  • Cruscami
  • Glutine di mais

Caratterizzazione di alcuni sottoprodotti
Metodi per migliorare il valore nutritivo dei sottoprodotti

Definizione

  • Residui della raccolta o lavorazione aziendale o industriale di prodotti destinati all’alimentazione umana o animale.
    • Residui della raccolta o della lavorazione aziendale delle colture agrarie (Sottoprodotti agricoli);
    • Scarti della lavorazione industriale di prodotti vegetali e animali (Sottoprodotti industriali).

Vantaggi

  • Valore aggiunto al prodotto principale.
  • Disponibilità di sostanze nutritive a costo basso/zero.
  • Effetti positivi sull’impatto ambientale.

Limiti all’uso dei sottoprodotti

  • Fattori antinutrizionali → Lecitine, inibitori della tripsina, cianidrine, saponine
  • Elevato contenuto in fibra → Riduzione dell’appetibilità e dell’ingombro, no monogastrici
  • Residui di lavorazioni e componenti aberranti → Fitofarmaci e metalli pesanti
  • Elementi che possono causare disordini metabolici → Melasso, alcool
  • Disponibilità concentrata solo in alcuni periodi dell’anno → Conservazione mediante disidratazione, insilamento
  • Alta deperibilità → Sottoprodotti liquidi e/o solidi (freschi e insilati)
  • Scarse conoscenze del valore nutrizione ed energetico → Larga variabilità in funzione del materiali di partenza e del tipo di processo → Analisi chimiche necessarie

Classificazione


Residui dell’industria

  • Molitoria dei cereali (cruscami, pula, ecc.);
  • Olearia (farine di estrazione, ecc.);
  • Saccarifera (polpe di barbabietola);
  • Dell’amido (farine glutinate, glutine di mais, ecc.);
  • Ittica (farina di pesce, solubili di pesce);
  • Fermentative di alcool e birra (radichette di malto, solubili di distilleria, panello di vinaccioli);
  • Della macellazione (farine di carne, di sangue, di penne);
  • Alimentare (industria lattiero-casearia, residui vari).

Sottoprodotti industriali


Sottoprodotti agricoli


Paglie di cereali

È ciò che rimane dei cereali con la trebbiatura, dopo che le granelle, raggiunto uno stadio vegetativo avanzato, sono state rimosse.

Sono costituite da:

  • Steli;
  • Foglie;
  • Glume e glumelle (o glumette).

Dalle colture di mais e frumento si hanno le maggiori produzioni di paglia a livello mondiale. In Europa contribuiscono in una certa misura anche orzo e avena.

  • Produzione italiana di paglia: 10 – 11 milioni di t (Dati ISTAT);
    • 8 % all’industria della carta;
    • 32 % alimentazione zootecnica;
    • 50 % rimane in campo.

Composizione chimico-nutrizionale della paglia di cereali


Paglie di cereali

  • Degradabilità proteica < 40 %
  • Le proteine indegradabili sono anche indigeribili;
  • Digeribilità SO < 50 %;
  • Povere in elementi minerali, ricche in silice.
  • Con l’industrializzazione, la paglia viene compressa e imballata da appositi macchinari in forma rettangolare (lunghezza che varia da 90 a 120 cm) o circolare (con diametro variabile dai 120 ai 200 cm); la densità di compressione è di circa 90 kg/m2.

Stocchi di mais

Parti residuate dallo spannocchiamento:

  • Stelo;
  • Brattee;
  • Foglie;
  • Tutoli.

Le caratteristiche chimiche variano moltissimo in funzione di tempo e delle modalità di raccolta della granella, nonché e del tempo intercorso tra raccolta della granella e degli stocchi.


Composizione chimico-nutrizionale degli stocchi di mais


Stocchi di mais

  • L’impiego degli stocchi di mais è più problematico rispetto alla paglia in quanto oltre a notevoli percentuali di lignina presentano una composizione chimica molto disomogenea fra i diversi costituenti vegetali [1] e soprattutto un livello di umidità (circa il 50%) che non ne consente la conservazione se non tramite l’insilamento [2].
  • [1] dovuta alla cultivar, allo stadio vegetativo e alla diverse modalità di raccolta:
    • solo granella (= culmo + foglie + cime + brattee + tutoli)
    • pastone di pannocchia (= culmo + foglie + cime).
  • [2] l’insilamento non risulta comunque agevole per la carenza di zuccheri fermentescibili e per l’inquinamento con terra.
  • Gli stocchi insilati presentano bassa digeribilità e bassa ingestione volontaria e possono essere sottoposti agli stessi trattamenti delle paglie per migliorarne il valore nutritivo.

Foglie di alberi e residui di potatura

  • Le foglie sono caratterizzate nel complesso da discreti tenori in PG (10-12 % SS), ma a causa del loro tenore in lignina presentano un valore energetico basso e molto vicino a quello delle paglie di cereali.
  • Le più utilizzate sono i residui di potatura della vite, dell’olivo e delle piante arbustive mediterranee.
  • Esistono foglie tossiche (noce, lauro, oleandro, tasso, bosso) o che possono causare avvelenamenti se ingerite in grande quantità (quercia e cerro).
  • La composizione chimica è influenzata dall’incidenza di foglie e sarmenti.
  • L’utilizzo è comunque subordinato alla valutazione del rischio della presenza di anticrittogamici e insetticidi.

Barbabietola da zucchero – Beta vulgaris L. var. saccharifera L.

  • La Barbabietola da zucchero avrebbe origine nel bacino del Mediterraneo, nelle regioni steppiche dell’Asia sud-occidentale e nelle isole Canarie.
  • La sua coltivazione come pianta da orto era praticata da Greci e Romani. La sua importanza come pianta saccarifera risale al ‘700. Oggi è una delle più importanti colture della zona temperata.
  • La raccolta viene fatta quando nella radice si è accumulata la massima quantità di zucchero (con semina primaverile, in settembre).
  • Le operazioni, eseguite da macchine polivalenti o separate, prevedono.
  1. estirpazione delle radici dal terreno
  2. scollettatura [eliminazione mediante taglio della parte superiore del corpo radicale (colletto) con inserite le foglie, parte povera di zucchero e ricca di impurità che renderebbero difficile la lavorazione industriale]
  3. caricamento sui mezzi che trasporteranno le radici allo zuccherificio.
  • In Italia la resa media è di oltre 400 q.li/ha con il 16% di zucchero; sono frequenti rese più elevate (1.000 q.li/ha) con tenore di saccarosio fino al 20%.

Processo di lavorazione della barbabietola da zucchero


Foglie e colletti di barbabietole

  • Le foglie e i colletti possono essere utilizzati come foraggio. Vanno bene dove la coltura della barbabietola è diffusa.
  • Impiegate in grosse quantità hanno effetto lassativo (molti sali).
  • L’elevato contenuto di acido ossalico si riduce con l’essiccamento in campo.
  • Impieghi: fresche (gli acidi possono essere tamponati con carbonato di calcio), insilate (dopo trinciatura) o essiccate (in campo con umidità non superiore al 40 %).
  • Non possono essere utilizzate per animali il cui latte viene destinato alla caseificazione (ossalato di calcio poco Ca nel latte).

Polpe o fettucce di barbabietole


Borlanda

  • Residuo della distillazione industriale di materiali zuccherini diversi (cereali, patate, estratti di frutta).
  • Può essere impiegata fresca, concentrata ed essiccata (distillers).
  • Aumenta il tenore in proteine della razione e presenta un buon valore nutritivo ed elevata digeribilità.

Valore nutritivo: (I.N.R.A.) UFL/kg s.s. = 0.87; ED suini (kcal/kg s.s.) = 2860

Usi: alimentazione bovini e suini in fase di svezzamento


Sansa di olive


Semi di oleaginose

  • Sulla terra esistono più di 4000 specie di piante oleaginose, coltivate in differenti aree, dalle quali è possibile produrre olio vegetale che, principalmente viene estratto dai semi di tali piante.
  • Nonostante la notevole varietà di specie vegetali produttrici di semi contenenti olio circa l’80% della produzione mondiale di semi oleosi è rappresentato soltanto da soia, girasole e colza.
  • Soia, Girasole e Colza: Produzione di farine di estrazione, panelli , expeller.

Produzione


Soia – Glycine max L. (Fam. Leguminose)

  • L’alto valore nutrizionale della soia è dovuto principalmente agli aminoacidi che compongono la proteina, ma l’impiego diretto della stessa è impedito dalla presenza di fattori antinutrizionali (FAN) che inibiscono la completa utilizzazione della proteina da parte degli animali e dell’uomo.
  • Questi fattori, presenti nella soia cruda, vengono eliminati solo previo trattamento industriale o in ogni modo dopo un trattamento termico.
  • Due sono i fattori inibitori della proteasi (Kunitz Triypsin e Bowman-Birk inhibitor) che inibiscono la tripsina e chimotripsina. Queste proteine inibitrici (~ 6% PG tot.) sono responsabili del minor sviluppo corporeo rilevabile negli animali.
  • Le varietà di soia commercializzate in Italia, con un contenuto di FAN > a 22 mg/g non ne consente l’uso della soia senza trattamenti preventivi.
  • La possibilità di utilizzare direttamente la soia cruda nell’alimentazione animale passa tramite la riduzione dei FAN.
    • Mediante tecniche di miglioramento genetico tradizionale sono state ottenute delle varietà (Hilario, Aires, Pedro, Ascasubi) che presentano un livello di FAN di 10-12 mg/g, che ne permette l’utilizzo diretto

Raccolta e Utilizzazione

  • La raccolta ha inizio quando la pianta è quasi completamente defogliata e presenta steli e semi di colore marrone. Si impiegano mietitrebbie da frumento (abbassando la barra quanto più possibile vicino a terra per non perdere i baccelli più bassi).
  • L’epoca di raccolta in Italia cade in settembre nel caso di coltura principale, in ottobre avanzato nel caso di coltura intercalare.
  • Le rese ottenibili da una buona coltura vanno da 35 a 45 quintali ad ettaro. L’umidità del seme alla raccolta deve essere intorno al 12-14%; se superiore è necessaria l’essiccazione. Per una buona conservazione il seme di soia, in quanto oleaginoso, deve essere immagazzinato con un’umidità del 10-12%.

Farina di estrazione di Soia

  • Prodotto derivante dalla disoleazione dei semi di soia mediante l’utilizzo di solventi. È la più diffusa e completa fonte proteica di origine vegetale.
  • Il contenuto in fattori antitripsici per quanto riguarda il seme integrale crudo varia da 21,1 mg/g a 31,1 mg/g. Tali fattori antinutritivi sono termolabili, è necessario quindi, onde evitare una riduzione della disponibilità di proteina, sottoporre il prodotto ad un trattamento termico (tostatura).
  • I parametri che influiscono sull’efficacia del trattamento sono temperatura, durata e pressione; è necessario quindi considerare l’interazione tra queste variabili nella valutazione del “calore totale” cui è sottoposto il prodotto.
  • Si può considerare sufficiente un trattamento della durata di 3-5 min, che determini una temperatura del prodotto di 125°C. è considerato accettabile un contenuto in fattori antitripsici compreso tra 5,3 mg/g e 18,6 mg/g.
  • Una riduzione della disponibilità di proteina è determinata anche da un trattamento termico eccessivamente spinto che ne può causare la denaturazione. Arginina, metionina, cistina ed isoleucina sono gli amminoacidi che risentono maggiormente di una tostatura troppo spinta.
  • La farina d’estrazione ha in genere colore giallastro tendente qualche volta al bruno. Una colorazione troppo scura è indice di inquinamento con impurità o con farine meno pregiate, oppure deriva da un trattamento termico troppo spinto.

Composizione Chimica

  • Il contenuto proteico della farina d’estrazione di soia è pari a circa il 44% sul prodotto tal quale. Esiste inoltre la farina d’estrazione proteica, con un contenuto in proteine pari a circa il 50%. Tale prodotto deriva da soia decorticata, infatti il contenuto in fibra grezza è del 5,6%, mentre per la farina d’estrazione al 44% il contenuto in fibra grezza è del 7,4%. In virtù dell’elevato valore biologico della sua proteina (68,6), la soia è considerata il prodotto che più si avvicina alle farine animali. Particolarmente elevato è il contenuto in lisina, metionina cistina e triptofano.
  • Il contenuto in grassi è pari a circa l’1 ,2%. Gli acidi grassi maggiormente rappresentati sono l’acido linoleico, oleico e palmitico.
  • Per quanto riguarda il contenuto in macroelementi si evidenzia una marcata carenza di calcio, mentre risulta elevato il contenuto in fosforo e composti fosforati (lecitina). Gli oligoelementi maggiormente rappresentati sono zolfo, ferro, zinco e manganese.
  • Considerando il contenuto vitaminico, risulta elevato il tenore in colina e niacina, mentre risulta trascurabile il contenuto in vitamina B 1, B6 e vitamina E.
  • L’inclusione della farina d’estrazione di soia in diete per suinetti fino a 10 kg deve essere limitata al 20%, mentre per suinetti fino a 25 kg il limite d’impiego è del 25%. Tali limiti sono legati al fatto che i suinetti possono sviluppare forme di ipersensibilità alle proteine della soia che determinano una riduzione delle performances.

Composizione Chimica


Composizione Chimica


Inquinamento ed adulterazioni

  • La farina d’estrazione può essere facilmente sofisticata con farine meno pregiate, oppure con sostanze minerali o con alimenti fibrosi (crusca).
  • Può essere considerata adulterazione anche un inadeguato trattamento termico, in quanto il valore del prodotto risulta diminuito per la insufficiente demolizione dei fattori antinutritivi (tostatura eccessivamente blanda), o per la denaturazione delle proteine (tostatura eccessivamente spinta).

Analisi consigliate

  • Particolare attenzione va posta al contenuto in protidi grezzi, umidità, ceneri, livello dei fattori antinutritivi e grado di denaturazione delle proteine.
  • Uno dei metodi più semplici per valutare l’efficacia del trattamento termico nella inibizione dei fattori antitripsici è rappresentato dalla determinazione dell’ attività ureasica.
  • Livelli di attività ureasica che provocano variazioni del valore di pH tra 0,2 e 0,05 unità indicano una sufficiente demolizione dei fattori antinutritivi.

Legislazione

  • Sono richiesti i seguenti dati analitici: umidità, proteina grezza, sostanze grasse, ceneri e fibra.

Buccette di soia

  • Corteccia rimossa durante la decorticazione dei semi di soia.
  • La fibra è costituita principalmente da cellulosio molto digeribile.
  • Deve essere indicato il contenuto di fibra grezza e ceneri
  • Usi: ruminanti. Poichè è un prodotto molto fibroso ma con una fibra molto digeribile può entrare nella razione di tutte le categorie in particolare di quelle da latte senza limiti d’impiego; suini. Possono essere utilizzate non oltre il 15% della razione; volatili.

Girasole – Helianthus annuus L. (Fam. Compositae)

  • Il Girasole è una pianta di origine americana. È stata introdotta in Europa nei primi decenni del 1500 (soprattutto come pianta ornamentale), assumendo tuttavia una certa importanza come pianta oleifera soltanto nel ‘700.
  • In Italia è presente soprattutto nell’Italia centrale. Le attuali varietà selezionate danno acheni contenenti anche più del 45% di olio.
  • Le forme coltivate si suddividono in due gruppi:
  1. uno idoneo per la produzione di semi e per foraggio, comprendente piante monocefaloiche e con acheni grandi
  2. Uno per la produzione di fiori ornamentali, caratterizzato da piante ramificate e policefale.

Raccolta e utilizzazione

  • La raccolta inizia quando si verifica la caduta spontanea degli involcri fiorali portati dal frutto, il viraggio al bruno della calatide e la completa secchezza delle foglie basali e di parte di quelle mediane (circa 15-20 giorni dopo la maturazione).
  • Una buona produzione di acheni si aggira intorno a 20-25 quintali ad ettaro; in condizioni molto favorevoli di può arrivare a 35-40 quintali.
  • a 100 kg di semi di girasole si ottengono 35-40 kg di olio, con un buon valore alimentare, una buona conservabilità e stabilità. Dall’estrazione dell’olio si ha come residuato un panello molto ricco di proteine che viene impiegato nell’alimentazione zootecnica.
  • Il panorama varietale comprende varietà cosidette convenzionali e varietà ad alto contenuto in acido olieico che ampliano le possibilità di utilizzo nei diversi settori industriali (lubrificazione, lipochimica, biodiesel, ecc.) senza dimenticare, ovviamente, l’importanza dell’utilizzazione nel campo alimentare.

Composizione chimica dei semi di girasole


Buccette di pomodoro


Pastazzo di agrumi


Trebbie di birra


Farine di pesce

  • Prodotto o sottoprodotto, essiccato e macinato, della lavorazione dei pesci interi, derivanti dalla pesca industriale o di loro parti residue dall’industria di trasformazione.
  • Forma proteica elettiva nella formulazione di mangimi per l’uomo (paesi in via di sviluppo), animali terrestri e acquatici, grazie a:
  1. elevato tenore proteico (~65%)
  2. ottimo valore biologico della proteina [profilo in AA essenziali (lisina, metionina + cisteina) rispetto ai fabbisogni degli animali]
  3. elevata appetibilità
  4. elevata digeribilità della proteina e dell’energia
  5. apporto di acidi grassi essenziali, minerali e vitamine
  • Inconvenienti
  1. notevole variabilità (materiale di partenza, provenienza geografica, lavorazione)
  2. presenza di sabbia e altre impurezze
  3. odore sgradevole nelle carcasse

Siero di latte


Sottoprodotti della molitura del frumento (CRUSCAMI)

Dalla molitura del grano per la produzione della farina da destinare al consumo umano residua una notevole quantità di sottoprodotti (25%) ampiamente utilizzati nell’alimentazione del bestiame.

  • crusca (9-10%) e cruschello (4-5%): squamette del tegumento
  • tritello (7-8%): ciò che riamane dopo l’ultima rimacina dei semolini (strato corticale)
  • farinaccio o farinette (2-3%): farine di qualità inferiore (embrione)

Poveri in Ca e ricchi in P e vit. B.
Buona digeribilità.


Composizione chimica (%)


Glutine di mais


Composizione chimica di alcuni sottoprodotti


Caratteristiche di fermentazione in vitro di alcuni sottoprodotti


Miglioramento delle caratteristiche nutrizionali delle paglie

  • Integrazione alimentare per attivare la flora batterica
    • Azoto, minerali, zuccheri disponibili
  • Trattamenti fisici
    • Trinciatura, macinazione, sfibratura, cottura a vapore
  • Trattamenti chimici
    • Idrolisi dei legami tra cellulosa, lignina ed emicellulose:
    • Alcali (es. idrossido di sodio, ammoniaca, urea)
  • Trattamenti biologici
    • Sperimentali: Trattamento della paglia con cellulasi (enzimi da funghi e batteri)

Trattamenti fisici alle paglie

Macinatura
Trinciatura
Sfibratura

Hanno come effetto di aumentare il rapporto superficie / volume e di ridurre la robustezza e la resistenza delle fibre ligno-cellulosiche facilitando così l’attacco microbico.
Con questi trattamenti si può attendere un miglioramento della digeribilità della SO di circa il 10%.

Altri trattamenti fisici sono:

  • Frantumazione ad urto = disgregazione delle particelle fibrose e successiva utilizzazione di frazioni differenziate per granulometria
  • Trattamenti a pressione e vapore = cottura
  • Raggi gamma e ionizzanti

Trattamenti chimici alle paglie

  • con alcali;
  • con ossidanti.

In generale, tali trattamenti devono:

  • migliorare la digeribilità;
  • essere facili da applicare;
  • essere economici;
  • non lasciare residui tossici;
  • non peggiorare il valore biologico delle proteine;
  • mantenere inalterato il contenuto di minerali e vitamine.

I trattamenti chimici hanno anche un effetto di tipo “fisico” sul foraggio: infatti, dopo un trattamento chimico, il substrato è più soffice → più elevate ingestioni negli animali.

Il trattamento con alcali ha un effetto di “rigonfiamento” delle pareti delle cellule vegetali → aumento della superficie esposta all’attacco microbico.

Trattamenti biologici alle paglie

  • I trattamenti biologici utilizzano funghi dotati di enzimi in grado di attaccare la lignina.
  • Allo stadio attuale sono in fase di studio i ceppi non competitivi con la microflora ruminale, la modalità di coltivazione, il controllo di microrganismi indesiderati.
  • Tra i vari enzimi individuati in quanto direttamente coinvolti in tali processi, i piú importanti sono: Lignina Perossidasi (LiP), Manganese Perossidasi (MnP), Laccasi (Lc).
  • Un altro metodo è la crescita dei microrganismi cellulosolitici su paglia per ottenere un prodotto finale ad alto tenore proteico.

I funghi Pleurotus

  • I funghi del marciume bianco (white rot fungi) demoliscono e consumano le emicellulose e la lignina lasciando un residuo biancastro ricco di cellulosa, per cui possono essere correttamente definiti come ligninolitici.
  • I Pleurotus gli unici efficienti nella degradazione della lignina, e quindi sono del massimo interesse ai fini della biodegradazione delle lignocellulose.
  • I funghi del genere Pleurotus rispondono in pieno ai requisiti richiesti per il riutilizzo dei residui di lavorazione agro-industriale:
    • sono estremamente virulenti nei confronti dei substrati da biotrasformare, e li colonizzano con rapidità ed efficienza;
    • sono relativamente resistenti alla competizione da parte di altri microrganismi;
    • adattano il proprio metabolismo alla composizione del substrato da biodegradare;
    • sono assolutamente innocui e non patogeni;
    • se le condizioni sono adatte, producono abbondantemente sporocarpi commestibili di elevata qualità.

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