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Agricoltura moderna
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di Waldo G Nuez-Ortín, Sam Ceulemans, Dolores I. Batonon-Alavo, Yves Mercier,
Adisseo
Mangimi per acquacoltura a base vegetale e integrazione di aminoacidi
La farina di pesce è stata la fonte proteica preferita nelle formulazioni dei mangimi acquatici, ma sta diventando meno disponibile e più costoso. Le fonti di proteine vegetali più economiche sono state rese popolari nel settore dei mangimi per acquacoltura, in particolare pasti a base di soia e mais. Sebbene il contenuto di proteine grezze degli ingredienti di origine vegetale possa essere paragonabile a quello della farina di pesce, tali ingredienti sono generalmente meno digeribili e carenti di uno o più aminoacidi essenziali (EAA). In particolare, gli aquafeed a base di farina di soia sono carenti di aminoacidi solforati totali (TSAA) e gli aquafeed a base di farina di mais sono carenti di lisina (Lys).
Inoltre, la carenza di TSAA aumenta con l'aumentare dei livelli di ingredienti vegetali nelle formulazioni aquafeed (Goff e Gatlin III, 2004). Così, amminoacidi cristallini, principalmente Lys e metionina (Met), vengono sempre più utilizzati per colmare le carenze di EAA nei mangimi acquatici a base vegetale al fine di sostenere la sintesi proteica e prestazioni ottimali.
Poiché Met è un precursore della cisteina (Cys), i livelli di Cys nella dieta influenzeranno il fabbisogno di Met dietetico. Così, questi due EAA mostrano funzioni sovrapposte, e molti studi determinano il requisito TSAA (cioè, Met + Cys) invece del solo requisito Met [Consiglio nazionale delle ricerche (NRC), 2011].
Sebbene sia il requisito Soddisfatto da solo e il requisito TSAA dovrebbero essere considerati nella formulazione dei mangimi, in quanto variano ampiamente tra le specie (vedi Tabella 1; NRC, 2011), I requisiti EAA sono stati generalmente determinati in condizioni sperimentali ottimali (cioè temperatura, fornitura di ossigeno, cibo disponibile, e densità di popolazione) ma non sono disponibili informazioni per i requisiti EAA in condizioni di produzione naturale.
Supplemento di metionina
La metionina può essere integrata in tre diverse forme sintetiche disponibili sul mercato:L-Met (principio attivo al 99%), la forma biologicamente attiva di Met nelle proteine vegetali o animali; DL-Met (principio attivo al 99%), una miscela racemica di 50 percento D-Met e 50 percento L-Met, prodotto per sintesi chimica e utilizzato da decenni come additivo per mangimi, e idrossimetionina (OH-Met), un acido idrossile con un gruppo ossidrile (OH) invece di un gruppo amminico (NH2) al carbonio asimmetrico (vedi Figura 1). OH-Met è disponibile come prodotto liquido contenente l'88% di sostanza attiva e il 12% di acqua o come sale di calcio.
Le differenze nella struttura chimica portano a differenze nell'assorbimento, conversione, e l'utilizzo di queste molecole. Simile ad altri EAA, DL-Met viene assorbito tramite trasporto attivo. In contrasto, perché OH-Met è un acido organico, è assorbito sia dalla diffusione passiva che dal trasporto attivo (Martín-Venegas et al., 2007), che è Na+/H+ dipendente e operato dal trasportatore monocarbossilato 1.
Inoltre, mentre sia D- che L-Met vengono assorbiti lungo il tratto gastrointestinale, L'assorbimento di OH-Met è completato alla fine del duodeno (Richards et al., 2005; Jendza et al., 2011). La conversione di L- e D-OH-Met in L-Met è un processo in due fasi, ogni composto viene prima convertito in acido chetometiltio-butanoico (KMB) e quindi transaminato in L-Met (Vázquez-Añon et al. 2017) (Vedi Figura 2). Questa conversione è guidata da diversi enzimi presenti nel tratto gastrointestinale, fegato e reni (Fang et al. 2010).
Gli effetti dell'integrazione di Met vanno oltre la sintesi proteica. Il diverso metabolismo dell'OH-Met contribuisce a migliorare la capacità antiossidante e il sistema immunitario degli animali, nonché per alleviare le risposte allo stress (Métayer et al., 2008). Il concetto di un migliore effetto antiossidante dell'OH-Met rispetto al DL-Met è associato alla sua maggiore tendenza ad essere coinvolto nel ciclo di transsolforazione, e per formare quantità maggiori di Cys, taurina e glutatione (Martín-Venegas et al., 2006) nonché per aumentare il rapporto ridotto glutatione/glutatione ossidato (Willemsen et al., 2011).
Nei pesci teleostei, il ruolo protettivo di OH-Met è stato associato alla produzione di taurina e al miglioramento della barriera fisica nell'intestino e nelle branchie e dello stato antiossidante e immunitario (Wu et al., 2018). Cys e glutatione agiscono come elementi di rottura della catena dei processi ossidativi (Métayer et al., 2008). La loro maggiore produzione di OH-Met migliora la capacità di rimozione dei radicali idrossilici e la capacità antiossidante enzimatica, migliorando così la qualità della carne e del filetto attraverso la mitigazione dell'ossidazione di proteine e lipidi (Xiao et al., 2012; Lebret et al., 2018).
Bioefficacia simile delle fonti di metionina negli animali acquatici
Nonostante il basso numero di studi che confrontano le fonti di metionina negli animali acquatici, numerosi studi dimostrano che i pesci sono in grado di utilizzare DL-Met o OH-Met con la stessa efficacia di L-Met per soddisfare i loro requisiti TSAA. Poiché la stima della bioefficacia (cioè l'efficienza biologica in termini di performance di crescita come aumento di peso corporeo e rapporto di conversione del mangime) di DL-Met e OH-Met non sempre considera le differenze nell'assunzione di mangime, risultati contraddittori si trovano in letteratura.
Dietary Met influenza l'assunzione di mangime e quindi le prestazioni (Vázquez-Añón et al., 2017). Data la stretta associazione tra i livelli circolanti di Met e l'assunzione volontaria di mangime e il fatto che l'OH-Met viene somministrato ai tessuti come OH-Met anziché come Met, questa differenza metabolica potrebbe comportare diversi modelli di alimentazione ad libitum tra animali integrati con OH-Met e DL-Met (Vázquez-Añón et al., 2017).
Perciò, la quantità di Met ingerita da un animale (assunzione di Met =Met nella dieta x assunzione di mangime) dovrebbe essere considerata quando si confrontano le fonti di Met, poiché questo criterio è stato seguito con altri amminoacidi come la lisina (Smiricky-Tjardes et al. 2004). Sotto tale considerazione, sia OH-Met che DL-Met erano equivalenti al 100% a L-Met (Agostini et al., 2015; Vázquez-Añón et al., 2017).
Tra i 54 studi peer-reviewed che riportano la bioefficacia dell'integrazione di Met pubblicati dal 1978 al 2019, 24 ha confrontato l'integrazione di diverse fonti di Met a dosi diverse con una dieta carente di Met, ma solo 17 di questi studi sono stati eseguiti in condizioni che consentissero un confronto accurato tra le fonti Met.
In questi studi, le diverse fonti di Met sono state fornite a parità di zolfo o equimolare per ottenere quantità simili di Met + Cys in tutti i trattamenti sperimentali, così come livelli simili degli altri nutrienti. Le diverse fonti di Met hanno portato a performance di crescita simili. Per esempio, Goff e Gatlin III (2004) hanno riportato L-Met, DL-Met, e OH-Met come fonti ugualmente efficaci di Met per il tamburo rosso (Sciaenops ocellatus) (vedi Figura 3). Forster e Dominy (2006) hanno stabilito che queste fonti potrebbero essere utilizzate anche per soddisfare il requisito Met del gambero bianco del Pacifico (Litopenaeus vannamei). Ma et al. (2013) hanno scoperto che il rombo (Psetta maxima) può utilizzare OH-Met con la stessa efficacia, o meglio di, L-Met per ottenere le massime prestazioni.
A livelli dietetici subottimali, L-Met alimentato con pesce ha ottenuto risultati migliori rispetto a OH-Met alimentato con pesce; in contrasto, quest'ultimo si è comportato meglio vicino al livello dei requisiti Met. Per il pesce gatto di canale (Ictalurus punctatus), Zhao et al. (2017) hanno scoperto che l'integrazione di diete carenti di Met con OH-Met e DL-Met microincapsulato, piuttosto che DL-Met cristallino, potrebbe ugualmente migliorare le prestazioni di crescita di questa specie (1,54
Bioefficienze simili si osservano quando diversi aquafeed vengono integrati con DL-Met o OH-Met. La Figura 4 mostra che risultati FCR simili sono stati ottenuti in studi riguardanti l'integrazione di mangimi per pesci o gamberetti con diverse forme di Met. Nonostante la grande variabilità tra gli studi, che può essere attribuito alle diverse impostazioni sperimentali, formulazione del mangime, e specie di gamberi o pesci, valori FCR simili sono stati riportati per entrambe le forme Met.
In conclusione, esistono prove scientifiche a sostegno del fatto che l'OH-Met può essere efficacemente utilizzato dalle specie acquatiche come precursore di L-Met. È importante riconoscere le differenze strutturali tra DL-Met e OH-Met che si traducono in diversi meccanismi per l'assorbimento e l'utilizzo di queste due fonti di Met, e che la loro bioefficacia dovrebbe essere confrontata in base all'assunzione di Met. Così, DL-Met e OH-Met sono altrettanto efficaci come integratori Met per acquafeed a base vegetale.
In conclusione, esistono prove scientifiche a sostegno del fatto che l'OH-Met può essere efficacemente utilizzato dalle specie acquatiche come precursore di L-Met. È importante riconoscere le differenze strutturali tra DL-Met e OH-Met che si traducono in diversi meccanismi per l'assorbimento e l'utilizzo di queste due fonti di Met, e che la loro bioefficacia dovrebbe essere confrontata in base all'assunzione di Met. Così, DL-Met e OH-Met sono altrettanto efficaci come integratori Met per acquafeed a base vegetale.
