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Come parte della serie di webinar di ricerca globale di Trouw Nutrition, un webinar scaricabile su richiesta, "Ossidi nella produzione di bestiame:principali rischi e attuali alternative per la loro completa sostituzione, " evidenzia le preoccupazioni chiave associate all'utilizzo di fonti di ossido di oligoelementi per integrare la razione alimentare, inclusa la bassa solubilità, variabilità di alta qualità e biodisponibilità limitata nell'animale. La ricerca che esplora la produzione e la modalità di azione dei minerali nell'animale suggerisce che questi problemi possono essere affrontati utilizzando fonti alternative di tracce di minerali, negli integratori a base di idrossicloruro, scrive Davi Brito De Araujo, responsabile del programma regionale tracce di minerali, Nutrizione di troia.
Le fonti di minerali in tracce forniscono i nutrienti necessari per il bestiame che altrimenti non farebbero parte della dieta di base. L'aggiunta di oligoelementi, come lo zinco (Zn), manganese (Mn) e rame (Cu), può migliorare le prestazioni delle specie animali. Una volta assorbito dall'animale, tutti i metalli in tracce vengono utilizzati allo stesso modo. Però, i minerali nei mangimi forniscono valore nutritivo all'animale solo quando vengono assorbiti attraverso la parete intestinale nel flusso sanguigno. In quella fase, il metabolismo dell'animale determina dove e come verrà utilizzato il metallo in tracce. La fonte minerale è importante. Alcune fonti di oligominerali - come l'ossido di zinco - sono caratterizzate da bassi livelli di solubilità e limitata biodisponibilità, il che significa che forniscono quantità incoerenti di metallo agli animali.
Le carenze di minerali in tracce possono far sì che un animale non raggiunga le sue massime prestazioni, mentre fornire troppo del minerale può portare a tossicità subclinica. L'incertezza riguardo alla quantità di assorbimento di minerali che si verifica in un animale può ostacolare gli sforzi per formulare diete proprio per soddisfare le esigenze di specifici animali o mandrie e greggi.
Inizialmente, minerali a base di ossido sono stati aggiunti alle diete per supportare la produzione animale. La nutrizione minerale traccia ha subito un'evoluzione. Negli anni '40, miglioramenti nella produzione di solfati, processi produttivi e qualità, ha portato i solfati a diventare un'alternativa preferita all'alimentazione e alla nutrizione del bestiame rispetto agli ossidi. Negli anni '70 sono stati introdotti oligoelementi organici per fornire una migliore biodisponibilità, omogeneità e reattività poiché la genetica in evoluzione necessitava di livelli più elevati di oligoelementi. Però, l'alto costo dei minerali in tracce organiche insieme alla loro minore concentrazione di metalli spesso significava che i produttori li usavano solo per fornire una parte del fabbisogno minerale del loro bestiame.
A metà degli anni '90 sono stati sviluppati minerali in traccia di idrossicloruro per colmare il divario tra i tipi inefficienti di minerali in traccia inorganici come ossidi e solfati e i minerali in traccia organici proibitivi. La nuova fonte di minerali aveva lo scopo di fornire un completo, e sostituzione conveniente per l'uso di minerali inorganici.
Sebbene l'ossido di zinco sia un minerale traccia comune utilizzato nei mangimi per animali, il composto inorganico (ZnO) è incluso anche in una gamma di altri prodotti come gomme, plastica, calcestruzzo, batterie, ritardanti di fiamma e unguenti. Non ci sono stati grandi cambiamenti nelle prestazioni degli ossidi quando utilizzati nei mangimi poiché l'industria dei mangimi non è il mercato principale per il prodotto minerale.
Per volume, l'industria della gomma consuma più ossido di zinco all'anno. Più del 50% dell'ossido di zinco generato globalmente va nella produzione di prodotti in gomma poiché il composto è insolubile in acqua. Allo stesso modo, la produzione di calcestruzzo rappresenta circa il 30% dell'ossido di zinco prodotto. L'uso di mangimi per animali rappresenta circa una quota dell'8,2% nell'uso industriale annuale di ossido di zinco. In altre parole, l'alimentazione animale non è il mercato principale per l'ossido di zinco e il prodotto non è stato sviluppato per l'uso nei mangimi.
Esistono diversi metodi di produzione utilizzati per generare ossido di zinco:due processi principali utilizzati sono il processo diretto, noto anche come processo americano, e il processo indiretto, o processo francese.
Il processo di produzione diretta utilizza una gamma di composti contenenti zinco chiamati anche minerali di zinco. I composti vengono riscaldati per generare vapori metallici che vengono ossidati attraverso la combustione dell'aria per creare ossido di zinco. Però, perché il livello di zinco, altri metalli e impurità possono variare ampiamente a seconda del minerale di zinco utilizzato, il prodotto finale tende ad avere una qualità inferiore rispetto all'ossido di zinco generato con il metodo indiretto. Nel processo indiretto, il metallo di zinco con una purezza del 92-99% viene bollito per generare un vapore, che viene poi ossidato.
Variazioni e metodi di produzione aggiuntivi includono il processo chimico umido, il metodo dei sottoprodotti dell'idrosolfuro e il processo Waelz. Il processo Waelz tende a generare ossido di zinco con alti livelli di impurità, inclusi alti livelli di metalli pesanti. Nonostante queste preoccupazioni, Il processo Waelz è il metodo più comune utilizzato per generare i minerali in tracce destinati all'uso nei mangimi o nelle premiscele. Il percorso produce ossido di zinco che tende a variare di colore, consistenza e granulometria. In genere ha anche un valore di biodisponibilità relativa (RBV) ridotto.
Poiché i minerali in tracce da diverse fonti hanno una gamma di efficienze di assorbimento, forniscono diversi livelli del minerale quando vengono utilizzati nei mangimi per animali. Per esempio, secondo la NRC Dairy 2001, quando forniti allo stesso livello, il solfato di rame ha un coefficiente di assorbimento del 5% mentre l'ossido di rame è all'1%. Allo stesso modo, il solfato di zinco viene assorbito al 20% mentre l'ossido di zinco è intorno al 10%. Tra i diversi tipi di oligoelementi, gli ossidi sono molto noti per avere efficienze di assorbimento inferiori, però, oligoelementi a base di ossido continuano ad essere utilizzati probabilmente a causa del loro basso prezzo.
Sebbene le linee guida nutrizionali per la formulazione dei mangimi forniscano una stima dell'efficienza dei tassi di assorbimento per i minerali in tracce, compreso zinco e rame, il tasso effettivo di assorbimento e biodisponibilità dei minerali in tracce a base di ossidi può variare e può essere difficile da prevedere. Oltre a risultati diversi in base al prodotto, l'assorbimento può essere influenzato da fattori quali specie, genetica, Genere, stato fisiologico, e l'età degli animali.
Con la consapevolezza che la biodisponibilità dei minerali in traccia può variare, un team di ricercatori dell'Università dell'Illinois ha progettato una serie di studi che esplorano la biodisponibilità dello zinco da più fonti. Gli studi hanno valutato diversi ossidi di zinco, solfati di zinco e integratori di zinco metallico rispetto a una curva di risposta generata utilizzando un solfato di zinco di grado analitico. Un obiettivo del progetto era determinare la biodisponibilità relativa dei minerali in tracce e capire quanto bassa potesse essere la biodisponibilità relativa degli ossidi di zinco all'interno dell'animale. Lo studio ha rilevato che rispetto alla curva standard di biodisponibilità del solfato di zinco, la relativa biodisponibilità dell'ossido di zinco potrebbe variare notevolmente. La gamma di biodisponibilità relativa riscontrata per i diversi integratori di ossido di zinco esaminati solleva dubbi su quanto precisamente i nutrizionisti siano in grado di calcolare la quantità di metallo disponibile per l'uso animale.
In questo studio, tre saggi hanno esaminato l'aumento di peso del bestiame e la fonte di ossido di zinco, sempre rispetto a un test analitico, o grado superiore, fonte di zinco. Il primo test ha rilevato una gamma di biodisponibilità nelle fonti di ossido di zinco. L'RBV per i minerali nello studio variava notevolmente:alcune fonti di ossido di zinco avevano percentuali di RBV del 41%, mentre altri hanno mostrato una biodisponibilità dell'89% o del 97%. Allo stesso modo, il secondo e il terzo saggio hanno stabilito una curva di regressione standard relativa all'assunzione di zinco supplementare e hanno esaminato diverse forme di ossido di zinco, solfato di zinco e metallo di zinco. Mentre la biodisponibilità relativa per alcune fonti di ossido di zinco si avvicinava ai risultati trovati con il solfato di zinco, altri erano molto più bassi e vicini ai risultati ottenuti dall'uso del metallo di zinco che non viene utilizzato come integratore nei mangimi per animali. La variazione complessiva ha mostrato prodotti che presentano valori di biodisponibilità relativa dal 39% al 93%.
Il modo in cui viene prodotto l'ossido di zinco può influenzare notevolmente la biodisponibilità del metallo in tracce nel supplemento all'interno dell'animale. L'ossido di zinco prodotto attraverso il processo Waelz può mostrare grandi variazioni nella biodisponibilità relativa, il che rende più difficile formulare una razione nutrizionalmente completa. Secondo lo studio precedente, le sorgenti ZnO che presentano RBV inferiori sono originate dal processo Waelz. Trouw Nutrition ha condotto un ampio studio con il PARC Institute esaminando l'uso di una selezione di ossidi di zinco, da 18 fornitori diversi in diversi paesi e fabbricati utilizzando più processi. Nel processo, alcune fonti di zinco avevano un RBV inferiore al 40%, mentre altri erano più vicini al 60%. Però, l'ossido di zinco di qualità superiore è probabilmente più costoso e tende ad essere utilizzato più spesso in settori come l'industria farmaceutica piuttosto che nei mangimi.
Un gruppo di ricerca dell'Università della Florida, ha esplorato la solubilità e l'uso di tracce di minerali inorganici di zinco quando applicati con i ruminanti. I ricercatori hanno scoperto che lo zinco a base di solfato era solubile in una gamma di solventi, tuttavia lo zinco a base di ossido non si è dissociato in acqua, e solo parzialmente dissociato in tamponi a pH molto più bassi come acido citrico al 2% e HCl 0,12 N. Quando si forniscono tracce di minerali al bestiame, i tempi di somministrazione dei minerali influenzano l'assorbimento. Se i minerali sono solubili troppo presto, come nel caso delle sorgenti di solfato, non raggiungono completamente i siti di assorbimento, a causa delle numerose interazioni con altri metalli e antagonisti presenti nel digestato. Se non sono abbastanza solubili, come nel caso degli ossidi, non sono assorbibili da un animale quando il metallo raggiunge i siti di assorbimento nell'intestino tenue in forma libera. Dopo aver condotto una regressione lineare esplorando la quantità di zinco nei tessuti animali, i ricercatori hanno scoperto che l'ossido di zinco per mangimi presentava un'elevata variazione di RBV rispetto ai solfati, in termini di quanto era presente in diversi organi e tessuti come il rene, pancreas e fegato.
Ulteriori ricerche si sono concentrate sulla solubilità di diverse forme di minerali in tracce di zinco e sulla loro dissociazione nel tratto gastrointestinale, dove avrebbero dovuto essere assorbiti per entrare nel flusso sanguigno. Ricercatori del Trouw Nutrition Masterlab nei Paesi Bassi, ha esaminato l'ossido di zinco da diversi fornitori e prodotto in diversi paesi, e confrontato i risultati di solubilità con il minerale traccia idrossicloruro Selko® IntelliBond® Z. Tutti i minerali traccia sono stati esposti a un tampone acido a pH 2.0. I ricercatori hanno scoperto che il 100% del minerale a base di idrossicloruro era solubile nei primi 20 minuti. Però, nessuno dei quattro integratori di ossido di zinco si è mai completamente dissociato se esposto a un pH di 2. Due tipi di additivo di ossido di zinco hanno raggiunto un picco di solubilità dell'80 o 90% dopo circa 2 ore. Ulteriori versioni del minerale traccia a base di ossido esaminato hanno impiegato quattro ore per rendere disponibile circa il 60% del minerale. Questa mancanza di solubilità ha un impatto enorme sulla quantità di Zinco che può essere assorbita dall'animale.
In uno studio di alimentazione su larga scala effettuato nel Regno Unito, guardando l'uso e la funzione dei minerali in tracce, 1, 080 polli da carne maschi hanno ricevuto una delle due diete per 35 giorni. La prima dieta includeva 15 ppm di solfato di rame e 80 ppm di ossido di zinco e la seconda dieta includeva 15 ppm di rame di IntelliBond C e 80 ppm di zinco di IntelliBond Z. Gli uccelli sono stati pesati nei giorni 0, 10, 21, 28 e 35. Campioni di sangue e muscoli sono stati raccolti il giorno 28 per verificare l'espressione genica ei livelli di marcatori di risposta allo stress presenti nel plasma sanguigno. Gli uccelli che ricevevano la dieta con oligoelementi inorganici avevano un aumento di peso ridotto, l'assunzione di mangime e le prestazioni complessive rispetto a coloro che ricevono integratori di oligoelementi a base di idrossicloruro. Inoltre, gli uccelli che ricevevano i minerali traccia a base di idrossi avevano una quantità ridotta di marcatori di stress ossidativo nel sangue.
Un secondo studio sul pollame sulle galline ovaiole è stato condotto presso la Texas A&M University. Nel processo, 506 strati hanno ricevuto una delle due diete per 51 settimane. I trattamenti includevano un mangime con 80 ppm di zinco e 60 ppm di manganese da fonti di ossido, e una seconda dieta con 80 ppm di zinco e 60 ppm di manganese, da IntelliBond Z e InteliBond M, rispettivamente. Gli strati sono stati valutati sulla produzione di uova, conversione dell'alimentazione delle uova, resistenza del guscio e spessore del guscio. Gli strati trattati con IntelliBond avevano un tasso di posa più elevato, ha migliorato la conversione del mangime per le uova e ha prodotto gusci d'uovo più spessi rispetto agli strati che ricevono i minerali in tracce a base di ossido.
Inoltre, in uno studio canadese sulla produzione di suini, 400 suini hanno ricevuto una delle due diete per 56 giorni. Le diete includevano 125 ppm di rame da IntelliBond C e 125 ppm di zinco da ossido di zinco, o 125 ppm di rame e 125 ppm di zinco, da IntelliBond C e Z. I maiali sono stati pesati all'inizio e alla fine della prova. Alla fine del periodo di alimentazione, i suini che ricevevano diete a base di IntelliBond erano più pesanti e avevano un tasso di mortalità leggermente inferiore rispetto ai suini integrati con la combinazione di IntelliBond C e ZnO. Allo stesso modo, i maiali con integratori IntelliBond completi hanno sperimentato una variazione di peso inferiore in tutto il gruppo rispetto a quelli con l'altra dieta.
Globale, l'esame delle fonti di minerali in tracce ha rilevato che diversi tipi di ossido di zinco per mangimi possono variare nelle caratteristiche chimiche e fisiche, fornendo diversi livelli di biodisponibilità. Inoltre, i molteplici processi e metodi utilizzati per generare ossido di zinco rendono la previsione di quanto zinco metallico sarà disponibile per il bestiame meno accurata e più complicata. Alcuni metodi di produzione, come il processo Waelz comunemente utilizzato, sembrano generare ossido di zinco con una maggiore variazione e una biodisponibilità inferiore rispetto all'ossido di zinco prodotto in altri modi.
La modifica del fornitore di un minerale in traccia o del tipo di ossido di zinco utilizzato nei mangimi o nelle premiscele potrebbe influenzare notevolmente le prestazioni e i risultati degli animali in base alla quantità di variazione tra i minerali in traccia di ossido di zinco. È stato scoperto che lo scambio di ossido di zinco con un minerale in tracce di zinco idrossicloruro migliora le prestazioni degli animali. Lo zinco idrossicloruro fornisce un più stabile, forma prevedibile e biodisponibile del minerale traccia rispetto all'ossido di zinco o ad altre forme di zinco inorganico. Trouw Nutrition e partner di ricerca universitari hanno valutato i minerali traccia IntelliBond. La ricerca su IntelliBond si riflette in più di 200 studi, compresi i polli da carne, maialini, coltivatori di finitura, vitelli, bovini da carne e vacche da latte.
"Diverse fonti di ossido di zinco per mangimi sono piuttosto variabili in termini di qualità e aspetto, che include colore e consistenza, anche solubilità, contenuto di zinco, biodisponibilità, impurità e lavorare anche i metalli. Il distinto processo di produzione e anche il sottoprocesso rendono la previsione dei risultati dell'ossido di zinco ancora più complessa, ” dice Davi Brito De Araujo, responsabile del programma globale di minerali in tracce, Nutrizione di troia. “Sostituire la quantità di ossido di zinco con zinco idrossicloruro può supportare la garanzia della qualità e anche i risultati delle prestazioni degli animali. La ricerca mostra che lo zinco idrossicloruro offre molta più stabilità, sicurezza, biodisponibilità, e risultati prestazionali rispetto all'ossido di zinco e ad altre fonti inorganiche di zinco.
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