Towards a "zero Km" diet for ruminant feeding [Verso una dieta a "km zero" per l'alimentazione dei ruminanti]

Using agro-industrial by-products in replacement of conventional feedstuff is a strategy to reduce the environmental impact of feed production and transport, and the feed-food competition, while decreasing the cost of their disposal. Nut industries generate a huge amount of fibrous by-products that are also a source of bioactive compounds, such as tannins, and have a notable lipid content, largely composed by unsaturated fatty acids (FA). This thesis aims to assess the most promising nut skin produced in mediterranean region in an in vitro trial for being subsequently implemented in lamb diet. In the first part of the thesis, an in vitro study was conducted to examine the effects of partial replacement of maize with almond, hazelnut, and pistachio kernel skins at three doses (70, 140, and 210 g/kg dry matter) on ruminal fermentation and biohydrogenation. Pistachio skins did not affect any ruminal fermentation parameter. On the contrary, the almond and especially hazelnut skins were capable of reducing gas and methane production and ammonia concentration, as well as accumulating health-promoting poly-unsaturated (PUFA) and mono-unsaturated FAs. Therefore, the in vivo trial investigated the effect of the dietary inclusion of hazelnut skin and extruded linseed on FA profile and oxidative stability of lamb meat. Forty lambs were divided into 4 groups and fed for 60 d with: a conventional cereal-based diet, or the same diet with 8% of extruded linseed, or 15% of hazelnut skin, or 4% of linseed plus 7.5% of hazelnut skin as partial replacement of maize. Dietary treatments did not affect growth performances, carcass traits, and ruminal fermentation. The combined effect of linseed and hazelnut skin enriched the intramuscular fat with health promoting FA. Particularly, increases in C18:3 n-3 (3.75-fold), and very long-chain n-3 PUFA (+40%) were attributed to the supplementation with linseed, rich in C18:3 n-3. In addition, increases in C18:2 c9t11 (+ 33%), and C18:1 t11 (+ 59%) were attributed to hazelnut skin tannins modulating ruminal biohydrogenation and accumulating intermediate metabolites. Dietary combination of hazelnut skin and linseed increased the content of tocopherols, while reducing lipid oxidation (TBARS value) during 7 days of refrigerated storage. Feeding lamb with hazelnut skin and/or linseed did not affect meat hydrophilic antioxidant capacity, colour stability, nor the formation of hydroperoxides, thiols, or carbonyls. These results suggest that vitamin E provided by hazelnut skin contributed to delay lipid oxidation in meat, despite the higher concentration of n-3 PUFA.

L'utilizzo di sottoprodotti agroindustriali in sostituzione di mangimi convenzionali è una strategia per ridurre l'impatto ambientale causato dalla produzione e dal trasporto di mangimi e la competizione feed-food, abbassando al contempo i costi del loro smaltimento. Le industrie della frutta secca generano un'enorme quantità di sottoprodotti fibrosi che sono anche una fonte di composti bioattivi, come i tannini, e hanno un notevole contenuto lipidico, composto in gran parte da acidi grassi (AG) insaturi. Questa tesi mira a valutare la più promettente bucce di frutta secca prodotta nella regione mediterranea in un esperimento in vitro per essere successivamente implementata nella dieta degli agnelli. Nella prima parte della tesi, è stato condotto uno studio in vitro per esaminare gli effetti della sostituzione parziale del mais con bucce di mandorle, nocciole e pistacchi a tre dosi (70, 140 e 210 g/kg di sostanza secca) sulla fermentazione ruminale e sulla bioidrogenazione. Le bucce di pistacchio non hanno influenzato alcun parametro di fermentazione ruminale. Al contrario, le bucce di mandorle e in particolare di nocciole erano in grado di ridurre la produzione di gas e metano e la concentrazione di ammoniaca, nonché di accumulare AG polinsaturi e monoinsaturi benefici per la salute. Pertanto, la sperimentazione in vivo ha studiato l'effetto dell'inclusione dietetica di buccia di nocciola e semi di lino estrusi sul profilo degli AG e sulla stabilità ossidativa della carne di agnello. Quaranta agnelli sono stati divisi in 4 gruppi e nutriti per 60 giorni con: una dieta convenzionale a base di cereali, o la stessa dieta con l'8% di semi di lino, o il 15% di buccia di nocciola, o il 4% di semi di lino più il 7,5% di buccia di nocciola come sostituzione parziale del mais. I trattamenti dietetici non hanno influenzato le prestazioni di crescita, le caratteristiche della carcassa e la fermentazione ruminale. L'effetto combinato di semi di lino e buccia di nocciola ha arricchito il grasso intramuscolare con acidi grassi che promuovono la salute. In particolare, gli aumenti di acido α-linolenico (3,75 volte) e di AG polinsaturi n-3 a catena molto lunga (+ 40%) sono stati attribuiti all'integrazione con semi di lino, ricchi di acido α-linolenico. Inoltre, gli aumenti di acidi rumenico (+ 33%) e vaccenico (+ 59%) sono stati attribuiti ai tannini della buccia di nocciola che modulano la bioidrogenazione ruminale e accumulano metaboliti intermedi. La combinazione alimentare di buccia di nocciola e semi di lino ha aumentato il contenuto di tocoferoli, riducendo al contempo l'ossidazione dei lipidi durante 7 giorni di conservazione refrigerata. L'alimentazione dell'agnello con buccia di nocciola e/o semi di lino non ha influenzato la capacità antiossidante idrofila, la stabilità del colore, né la formazione di idroperossidi, tioli o carbonili. Questi risultati suggeriscono che i tocoferoli forniti dalla buccia di nocciola ha contribuito a ritardare l'ossidazione dei lipidi nella carne, nonostante la maggiore concentrazione di n-3.