Utilizzo di alghe rosse per la riduzione del metano enterico nei ruminanti

Much of the methane of livestock origin is produced within the rumen, a pre-stomach with a very rich microbial population, within which fermentations occur and lead to the formation of numerous metabolites and reduced cofactors, which require subsequent oxidation to allow fermentation processes to continue. Molecular hydrogen is formed by this process and used in many ways, the main one being the production of methane from carbon dioxide by archaebacteria. The elimination of this gas occurs mainly orally by eructation and, for this reason, ruminants are thought to be the largest contributors to GHG (greenhouse gas) emissions in animal husbandry. In view of an increase in the number of livestock raised, it is therefore necessary to mitigate the magnitude of these emissions and, in parallel, to reduce food waste by increasing the efficiency of ruminal fermentations and feed utilization (FCI, Food Conversion Index). In fact, methane emissions represent an energy loss ranging from 6% and 12%. Numerous dietary strategies exist to reduce enteric production of methane; however the results are often unstable or not very consistent. In contrast to this, surprising results are provided by both in vitro and in vivo trials using red algae belonging to the genus Asparagopsis. These algae contain in fact halogenated compounds that have antimicrobial effects and can reduce or even eliminate methane emissions. For example, in vitro trials with Asparagopsis taxiformis and Aspragopsis armata have shown that these algae have the potential to eliminate methane emissions, but in the in vivo trials their intake significantly reduces food ingestion, therefore they cannot be used at high levels. However, trials have shown that despite low concentrations in rations of these algae, feed ingestion is lower than in the control but yields remain unchanged, thus leading to higher feed efficiency. The reduction of methane emissions by rations containing algae is variable and depends on the composition of the diet itself, on the concentration of halogenated compounds in the algae, and on the individual behavior of the animals. In the reviewed studies, however, methane production was reduced by at least 9% with an algal concentration of only 0.05% on a dry matter basis. Much greater reductions in methane were observed with higher algal concentrations; methane production was reduced by up to 98% with an algal concentration of 0.20% on a dry matter basis. In the consulted bibliography in this paper and covering tests on sheep, dairy cattle and beef cattle, no amounts of bromoform or other compounds potentially harmful to animals or humans were ever detected within the tissues or milk; low concentrations of algae also left the quality and sensory characteristics of milk and meat unaffected. However, given the shortage of in vivo trials to date, there is a need to examine the effects of these algae within different food rations and to study their interaction effects. The limitations and problems of their culture also dictate that further studies are needed to be able to complete their life cycle under controlled conditions.

Gran parte del metano di origine zootecnica viene prodotto all’interno del rumine, un prestomaco con una ricchissima popolazione microbica all’interno del quale avvengono fermentazioni che portano alla formazione di numerosi metaboliti e cofattori ridotti, i quali necessitano di una successiva ossidazione per consentire la prosecuzione dei processivi fermentativi. Da questo processo si forma idrogeno molecolare, che viene utilizzato in molti modi: il principale consiste nella produzione di metano a partire dall’anidride carbonica da parte di archeobatteri. L’eliminazione di questo gas avviene principalmente per via orale tramite eruttazione e per questo motivo, i ruminanti sono ritenuti i maggiori responsabili per quanto riguarda le emissioni di GHG (gas serra) in zootecnia. In vista di un aumento del numero di capi allevati, è quindi necessario attenuare l’entità di tali emissioni e, parallelamente, ridurre gli sprechi alimentari aumentando l’efficacia delle fermentazioni ruminali e di utilizzo degli alimenti (ICA, Indice di Conversione Alimentare). Le emissioni di metano, infatti, rappresentano una perdita energetica compresa tra il 6% e il 12%. Esistono numerose strategie alimentari atte a ridurre la produzione enterica di metano, tuttavia i risultati sono spesso incostanti o poco consistenti. Al contrario, risultano sorprendenti quelli forniti dalle prove sia in vitro che in vivo che utilizzano le alghe rosse appartenenti al genere Asparagopsis. Queste alghe contengono infatti composti alogenati che hanno effetti antimicrobici e che consentono di ridurre o addirittura eliminare le emissioni di metano. Ad esempio, prove in vitro con Asparagopsis taxiformis e Asparagopsis armata hanno dimostrato che queste alghe sono potenzialmente in grado di eliminare le emissioni di metano, ma nelle prove in vivo il loro apporto riduce significativamente l’ingestione degli alimenti, pertanto, non è possibile utilizzarle a livelli elevati. Le prove hanno comunque evidenziato che, nonostante le basse concentrazioni di queste alghe nelle razioni, l’ingestione di alimenti risulta inferiore rispetto al controllo ma le produzioni restano invariate, determinando quindi una più alta efficienza alimentare. La riduzione delle emissioni di metano tramite razioni contenenti alghe è variabile e dipende dalla composizione della dieta stessa, dalla concentrazione di composti alogenati nelle alghe e dal comportamento individuale degli animali. Negli studi esaminati la produzione di metano è stata comunque ridotta di almeno il 9%, con una concentrazione algale di appena lo 0,05% sulla sostanza secca. Riduzioni molto più elevate di metano sono state osservate con concentrazioni di alghe superiori; la produzione di metano è stata ridotta fino al 98% con una concentrazione algale pari allo 0,20% sulla sostanza secca. Nella bibliografia consultata in questo elaborato e riguardante prove su pecore, bovini da latte e bovini da carne, non sono mai state rilevate quantità di bromoformio o altri composti potenzialmente dannosi per l’animale e per l’uomo all’interno dei tessuti o del latte; basse concentrazioni di alghe hanno inoltre lasciato inalterate le caratteristiche qualitative e sensoriali di latte e carne. Tuttavia, data la scarsità di prove in vivo effettuate fino ad oggi, risulta necessario esaminare gli effetti di queste alghe all’interno di razioni alimentari diverse e studiarne gli effetti di interazione. Anche i limiti e i problemi della loro coltura impongono di approfondire gli studi per riuscire a completare il loro ciclo vitale in condizioni controllate.