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Il significato dell'urea nel latte

laboratorio-1.jpgCos'è l'urea
L'urea è una molecola che viene a formarsi nel fegato e nel rene a partire dall'ammoniaca (NH3), a sua volta prodotta dalla degradazione delle proteine grezze nel rumine. Quando nel rumine è presente troppa proteina degradabile, l'ammoniaca che non viene utilizzata dai microrganismi passa attraverso la parete ruminale nel flusso sanguigno, giungendo al fegato, dove viene convertita in urea; questa conversione è assai importante, essendo l'ammoniaca tossica per l'organismo, mentre l'urea non causa problemi in tal senso e viene poi escreta dal corpo con le urine. Nei ruminanti esiste anche la possibilità di riciclare l'urea tramite la saliva e/o la diffusione diretta attraverso la parete ruminale, cosa molto utile nel caso in cui la razione sia carente di proteine.
La capacità dei microrganismi ruminali di degradare le proteine grezze d'origine alimentare è data dall'interazione tra diversi fattori legati:
all' alimento come tale ed ai trattamenti chimico-fisici ad esso applicati durante la sua lavorazione e conservazione, nonché alla tecnica d'alimentazione ed al tipo di razione distribuita.
al potenziale degradativo del rumine
al tempo di permanenza dell'alimento in ambito ruminale.


Fattori legati all'alimento
Tipo d'alimento e modi di conservazione
Le proteine contenute negli alimenti sono rappresentate da albumine, globuline, prolamine e gluteline; i primi due tipi sono di maggior valore biologico in quanto più suscettibili di essere degradate nel rumine. Oltre a queste proteine "vere" soprattutto nei vegetali è presente una quota più o meno rilevante d'azoto in forma non proteica (NPN) immediatamente degradabile. Tutte queste diverse forme azotate costituiscono in varia misura gli alimenti e ne determinano la maggior o minor degradabilità nel rumine. La specie botanica influisce sulla degradabilità ruminale (maggiore velocità di degradazione proteica nelle leguminose rispetto alle graminacee), come pure le tecniche colturali e d'utilizzazione del foraggio. Alcuni fattori importanti da questo punto di vista sono:
Le concimazioni azotate, soprattutto se abbondanti, che aumentano il tenore proteico del foraggio e la sua quota solubile, in particolar modo la sua frazione NPN, con il risultato di un materiale più degradabile;
Lo stadio di maturazione della pianta, per cui progressivamente aumenta la frazione d'azoto legato alla parete cellulare (N-NDF), con conseguente calo della degradabilità;
Le modalità di conservazione del foraggio, in quanto la fienagione comporta una riduzione delle degradabilità proteica, benché l'entità di quest'effetto dipenda anche dalle condizioni meteorologiche in cui si svolge. L'insilamento implica all'opposto un aumento della degradabilità, soprattutto quando l'insufficiente acidificazione lattica iniziale consenta il prolungarsi dell'autolisi delle cellule vegetali e la proliferazione dei clostridi butirrici che, essendo anche proteolitici, causano un aumento dell'azoto non proteico ed in particolare dell'ammoniaca che, da valori compresi tra il 5-12 % dell'azoto totale in un insilato ben riuscito, sale al 20-30 % e più. Il preappassimento riduce in genere il danno alle proteine durante la conservazione e la percentuale d'azoto in forma solubile. Per quanto concerne l'effetto degli additivi, l'unico efficace nel contenere l'aumento di degradabilità delle proteine pare essere rappresentato dalla formaldeide; le dosi d'impiego sono pari a circa 0.1-0.3 % del foraggio TQ, in funzione dell'umidità e del contenuto proteico del foraggio stesso. L'acido formico, pur riducendo la proteolisi durante la conservazione in silo, non influenza invece la degradazione proteica dell'alimento.
Trattamenti tecnologici
Molti trattamenti fisici e chimici sono in grado di ridurre la degradabilità proteica degli alimenti, tra questi possiamo ricordare il riscaldamento del prodotto (a secco o umido) abbinato o meno a pressione (cottura, fioccatura, estrusione, micronizzazione ecc.), il trattamento con agenti chimici (tannini, formaldeide, soda ecc.), il rivestimento con uno strato di materiale capace di resistere alla degradazione ruminale. A parità di contenuto in azoto della razione, aumentando la degradabilità proteica si aumenta la concentrazione ruminale dell'ammoniaca.
Tecnica d'alimentazione e tipo di razione distribuita
Una razione molta ricca in foraggi comporta una più rapida degradazione proteica rispetto a diete ad elevata percentuale di concentrati, perché le condizioni di pH elevato e costante stimolano l' attività microbica promuovendo una situazione più favorevole per le proteasi batteriche, il cui optimum di pH si colloca tra 6 ed 8. Nelle razioni con più concentrato, una notevole quota delle proteine è sotto forma di particelle sfarinate che tendono a sfuggire velocemente dal rumine quando la distribuzione sia effettuata in pasti abbondanti e non frequenti. Per favorire un buono sviluppo microbico è quindi opportuno mantenere in razione un rapporto ottimale tra foraggi e concentrati, tenendo inoltre in considerazione il fatto che l'impiego dei foraggi verdi dà come effetto un'alta efficienza delle sintesi microbiche, contrariamente all'impiego degli insilati a causa della carenza di glucidi solubili, peptidi ed aminoacidi. I fieni garantiscono in genere sintesi batteriche molto costanti ed abbastanza elevate. Anche le modalità di distribuzione degli alimenti, ed in particolare il numero dei pasti, incidono sullo sviluppo microbico: una più regolare somministrazione riduce le oscillazioni giornaliere nelle disponibilità di nutrienti e del pH, favorendo quindi lo sviluppo microbico. Un ultimo importante aspetto è rappresentato dalla sincronizzazione dei processi di fermentazione dei carboidrati e di degradazione delle proteine, per garantire la contemporanea disponibilità d'energia e di precursori azotati necessari per le sintesi microbiche; se c'è squilibrio tra le quantità giornalmente ingerite di carboidrati fermentescibili e di proteine degradabili, l'efficienza della sintesi proteica microbica peggiora sensibilmente.

Potenziale degradativo dell'ambiente ruminale e velocità di transito

L'attività proteolitica dei batteri ruminali viene fortemente aumentata passando da una razione a base di fieno e concentrato ad una basata sull'uso di foraggio di medica; quest'effetto è dovuto ad un aumento nell'ingestione di sostanza organica fermentescibile. Anche il tempo di permanenza dell'alimento nei prestomaci è di notevole importanza: fatta pari la degradabilità dell'alimento e l'effettivo potenziale del rumine, la quota di proteine alimentari che realmente viene degradata nel rumine è tanto maggiore quanto più sarà prolungato il tempo di ritenzione nei prestomaci. In altre parole, ad una minor velocità di transito dell'alimento, si associa una maggior degradazione proteica; tale velocità è a sua volta dipendente da molti fattori propri dell'alimento (dimensione e densità delle particelle) e della bovina stessa (quantità di sostanza secca ingerita in relazione alla capienza del rumine-reticolo).
L'urea nel sangue
L' urea si diffonde velocemente nei tessuti corporei ed è in grado di passare con facilità dal sangue al latte, nel quale costituisce una parte dell'azoto non proteico. La sua concentrazione nel sangue varia in base a molti fattori ed è influenzata dalla quantità di proteine ingerite, dall'energia della razione e dall'escrezione urinaria. L'assunzione di razioni ad alto tenore proteico comporta un innalzamento dell'urea, mentre aumentando l'energia della razione si verifica di solito un decremento della sua concentrazione. Anche il maggior o minor consumo d'acqua comportano calo od aumento della concentrazione nel sangue, a causa delle variazione nella quantità d'urina prodotta. Il livello d'urea nel sangue fluttua nell'arco della giornata: la sua concentrazione è più elevata nelle 4 a 6 ore successive al pasto, più bassa appena prima dei pasti.
Nelle bovine l'elaborazione delle proteine e dei carboidrati a livello ruminale influenza la concentrazione d'urea: aumentando i carboidrati (cereali) in razione, si ha anche un aumento della produzione microbica ruminale, con un conseguente calo dell'ammoniaca nel rumine e dell'urea nel sangue.
In ultima analisi quindi le concentrazioni dell'urea nel sangue dipendono dalla quantità d'energia e proteine fornite con la razione e dalla funzionalità del fegato e dei reni.
Poiché la concentrazione nel sangue dell'urea dipende da diversi fattori, è logico che bovine alimentate con la stessa razione, ma ovviamente diverse per quanto riguarda l'ingestione di sostanza secca, acqua e per livello produttivo, presentino valori d'urea notevolmente diversi; questo parametro può quindi essere utile nello stimare lo stato nutrizionale di una mandria dal punto di vista proteico, purché i valori delle concentrazioni d'urea per almeno il 95% della mandria si trovino in un intervallo ben definito.

L'urea nel latte
Poiché la concentrazione d'urea nel latte è regolata dagli stessi fattori che ne influenzano la quantità nel sangue, è possibile effettuare il dosaggio dell'urea nel latte; quest'analisi risulta inoltre più pratica ed attendibile, in quanto il latte viene raccolto 2/3 volte il giorno.
Tuttavia bisogna tener presente il fatto che i campioni sul latte del mattino o della sera hanno valori leggermente diversi, dovuti all'intervallo di tempo intercorso fra la foraggiata e la mungitura.
Tra i fattori alimentari in grado d'influenzare la concentrazione d'urea c'è la quantità di proteine degradabili immesse con la razione: in particolare la quota è bassa in carenza d'azoto degradabile, alta nel caso d'eccessi. Importante è anche la composizione aminoacidica della razione, in particolare della frazione by-pass: specialmente la Lisina e la Metionina sono in grado di condizionare la sintesi delle proteine del latte e quindi l'efficienza con cui tutti gli altri aminoacidi assorbiti vengono utilizzati; in genere c'è un notevole calo dell'urea nel latte quando l'uso di questi aminoacidi in forma protetta è abbinato alla riduzione del tenore proteico della razione.
L'urea diminuisce con l'innalzarsi del livello energetico della razione, in particolare è importante l'apporto d'energia fermentescibile, in relazione anche alla disponibilità di proteine degradabili; bassi valori d'urea vengono associati ad eccesso d'energia fermentescibile.
Per riassumere, i valori d'urea tendono ad innalzarsi:
nel caso in cui la razione apporti proteine degradabili in eccesso rispetto alla capacità d'utilizzo dell'ammoniaca da parte di microrganismi ruminali, cosa che può essere peggiorata dalla scarsità d'energia fermentescibile
se i livelli di proteine by-pass non sono corretti dal punto di vista del profilo aminoacidico (carenza di Lisina e Metionina); in tal caso l'azoto prodotto in eccesso viene convertito in urea

Altri fattori di variazione

Di una certa importanza sono la fase di lattazione, le variazioni nel corso della giornata in relazione alle modalità di distribuzione degli alimenti, i tempi di mungitura in relazione con gli orari dei pasti, gli stress nonché lo stato sanitario della mammella ed il contenuto in sostanze solide del latte. Il numero di parti a parità di produzione sembra invece del tutto marginale.
Fase di lattazione: i valori più bassi sono soprattutto al primo mese e poi aumentano progressivamente per raggiungere concentrazioni più elevate quando si ottiene il massimo dell'ingestione della s.s. Nelle fasi finali di lattazione i valori tendono nuovamente a diminuire. Queste variazioni sono condizionate soprattutto dall'ingestione di s.s., quindi proteine ed energia, nonché dalla copertura del fabbisogno energetico; la loro entità è influenzata senza dubbio dal razionamento praticato nelle diverse fasi di lattazione, cosa dimostrata anche dal fatto che impiegando l'unifeed le differenze tendono ad attenuarsi.
Numero dei pasti per giornata: l'urea aumenta nelle ore successive al pasto, ma tale variazione è più contenuta se vengono distribuiti tre pasti nella giornata invece di due, in conseguenza della più regolare disponibilità e costanza di nutrienti d'origine digestiva e perciò del minore catabolismo; se la tecnica unifeed è corretta, si dovrebbero avere fluttuazioni d'urea più contenute con concentrazioni inferiori rispetto a quanto riscontrato con l'impiego dell'alimentazione tradizionale.
Differenze d'urea nel latte delle diverse mungiture: con l'unifeed, le differenze tra mungitura del mattino e pomeriggio sono poco influenzate dall'orario in cui viene effettuata la mungitura rispetto all'orario in cui vengono distribuiti gli alimenti e sono perciò più contenute. Con l'alimentazione tradizionale invece, specie se con solo due pasti il giorno, si osservano maggiori fluttuazioni giornaliere e le differenze nei valori tra le due mungiture sono più influenzate dal momento in cui viene effettuata la mungitura rispetto al momento in cui vengono distribuiti gli alimenti.
Influenza della stagione: è piuttosto limitata eccezion fatta per i periodi estivi più caldi, (T>26°C ed elevata umidità relativa): in tal caso i valori d'urea tendono ad aumentare per maggior ricorso alla gluconeogenesi a partire dagli aminoacidi. In condizioni di stress termico si ha anche ridotta ingestione di s.s. e perciò di proteine ed energia con variazioni delle quote di NH3. Oltretutto i fabbisogni di mantenimento aumentano per soddisfare le esigenze di termoregolazione e le variazioni dell'equilibrio endogeno, senza dimenticare le variazioni nel tempo d'assunzione degli alimenti, soprattutto con l'unifeed, con preferenza per le ore meno calde.
Stress: stati di stress di tipo fisico, psicologico, da malattie, da infiammazioni o da endotossine batteriche provocano in genere aumento nelle concentrazioni dell'urea.
Altri fattori minori di variazione: le differenze tra inizio e fine mungitura sono molto modeste ed in relazione prevalentemente al diverso contenuto in sostanze solide. Nelle fasi iniziali di mungitura è minore il contenuto in grasso del latte e quindi, dal momento che l'urea si trova nel plasma, il valore tende ad essere più elevato. Nelle fasi finali di mungitura i valori tendono ad essere inferiori. Tra latte sgrassato ed intero le differenze sono al massimo del 4-6%

Conclusioni
Da questa breve panoramica emerge che l'alimentazione svolge un ruolo decisamente importante rispetto ad altri fattori. In particolare, l'apporto totale di proteine della razione ed il bilancio azotato nel rumine - quindi la corretta e contemporanea disponibilità d'azoto ed energia per i batteri - svolgono un ruolo di primaria importanza. Inoltre è necessario considerare anche la disponibilità di proteine by-pass e d'energia. Infatti un eccesso di proteine degradabili comporta un aumento d'urea, ma anche una carenza d'energia nella razione favorisce l'impiego d'aminoacidi per scopi energetici con un aumento dell'urea.
L'equilibrio aminoacidico delle proteine digeribili intestinali è pure importante, anche se sono stati ottenuti effetti rilevanti sui livelli d'urea solo quando l'impiego d'aminoacidi protetti avviene in combinazione con una riduzione di proteine della razione.
Gli altri fattori sono di secondaria importanza, tra questi si segnalano il potenziale genetico e la fase di lattazione. In bovine a più elevata potenzialità genetica i valori d'urea tendono ad essere più bassi, in quanto questi animali utilizzano maggiormente i grassi come fonte energetica con un risparmio d'aminoacidi. A parità di potenziale genetico i valori sono invece più elevati in bovine con maggior produzione di latte (maggior ingestione di proteine). Con la fase di lattazione si hanno variazioni associabili perlopiù al livello d'ingestione e produzione del latte. Infatti i valori d'urea raggiungono i livelli massimi al 3°-5° mese di lattazione, quando è più elevata l'ingestione di sostanza secca.
Tra i fattori di stress è sicuramente da evitarsi lo stress da caldo, mentre altri fattori non danno risposte univoche nelle bovine.
Infine le differenze tra mungiture sono modeste, soprattutto nei casi in cui la razione viene distribuita con tecnica unifeed.

Che valori deve avere l'urea?
Data la grande variabilità che è possibile trovare in una stessa stalla, con identico tipo di razione, è logico assumere che i valori medi d'urea riscontrati nel latte sono da interpretarsi solo nell'ottica degli obbiettivi che l'allevamento si prefigge, considerando non solo il piano alimentare applicato, ma anche il metodo di distribuzione e miscelazione delle razioni, l'ingestione di sostanza secca ed acqua, i sistemi di coltivazione dei foraggi aziendali.
Presi in considerazione tutti questi fattori, il valore d'urea medio di una mandria ben alimentata e con livelli corretti d'ingestione dovrebbe variare in un intervallo compreso tra 23 e 35 mg/dl. L'intervallo di valori validi per il singolo animale ammette uno scostamento dal valore medio di + 6 o -6. Perciò se per es. la mia mandria ha un valore medio pari a 26, il 95% delle bovine avrà valori d'urea compresi nell'intervallo tra 20 e 32 mg/dl
Se i valori testati si discostano da questi limiti, sarà opportuno rivedere il programma di razionamento ponendosi queste domande:
la razione contiene eccessi proteici?
c'è squilibrio tra la quota di proteine degradabili e non degradabili?
l'energia fermentescibile della razione è sufficiente per consentire ai microrganismi ruminali di utilizzare l'ammoniaca derivante dalle proteine degradabili?
nel rumine c' è contemporanea disponibilità d'energia fermentescibile e proteina degradabile? (domanda particolarmente importante nel caso in cui l'alimentazione sia di tipo tradizionale)
il profilo aminoacidico della quota proteica by-pass è corretto?
In conclusione livelli d'urea più alti del dovuto possono essere causati da vari fattori, per cui sarà opportuno rivedere il programma alimentare, curando l'analisi dei foraggi, gli eccessi proteici in razione, l'ingestione irregolare o non adeguata di sostanza secca.

A riassunto di quanto detto finora, ecco una tabella che fornisce le principali cause delle variazioni nella concentrazione d'urea:
Probabili cause
Concentrazione urea
Eccesso proteico (proteine degradabili)
Aumento
Eccesso energetico
Calo
Aumento ingestione acqua
Calo
Calo ingestione acqua
Aumento
Metionina +Lisina protette
Calo
Aumento ingestione S.S.
Aumento
Ore successive al pasto
Aumento
Temperatura elevata
Aumento
Stress
Aumento
Potenziale genetico elevato
Calo

 
La seguente tabella invece mette in relazione la quantità di proteine e d'urea riscontrate nel latte e ne fornisce le probabili cause:

Proteine del latte %
Urea del Latte (mg/dl)
Sospetto di:
<3.00
<23
23 - 35
>35
Carenza di energia e proteine
Carenza di energia
Carenza di energia + eccesso di proteine
3.00 - 3.30
<23
23 - 35
>35
Carenza di proteine
Razione equilibrata
Eccesso di proteine
>3.30
<23
23 - 35
>35
Eccesso di energia + carenza di proteine
Eccesso di energia
Eccesso di energia e proteine

 
Per finire, ecco un prospetto dei problemi riscontrabili in caso di concentrazioni ureiche inferiori o superiori all'intervallo di valori su esposti.

UREA < 23 mg/dl
Carenza proteina degradabile
Calo d'ingestione e produzione, ingrassamento
Eccesso energia fermentescibile
Acidosi, problemi di fertilità
UREA > 35 mg/dl
Eccesso proteina degradabile
Calo di produzione, epatopatie
Carenza energia fermentescibile
Chetosi, zoppie, problemi di fertilità