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La difficile situazione sanitaria che ha colpito il nostro paese e il mondo intero rappresenta un duro colpo per il settore lattiero-caseario e per le ricerche scientifiche che gli ruotano attorno. Tuttavia, nonostante l’emergenza e la chiusura che ne è derivata, i nostri scienziati hanno continuato il loro prezioso lavoro grazie anche allo sviluppo di strumenti e programmi che possono essere utilizzati da remoto senza limiti temporali e spaziali.

Un programma che stiamo sviluppando per i ricercatori impegnati nel progetto FARM-INN è la piattaforma Farm-Inn DB. Si tratta di un sistema innovativo formato da un database e un’interfaccia web, grazie al quale è possibile non solo organizzare i risultati delle ricerche condotte nei vari laboratori, ma anche di analizzarli in tempo reale secondo le più moderne tecniche statistiche e bioinformatiche. 

La piattaforma è quindi un valido alleato per i molti ricercatori che ancora oggi non hanno la possibilità di accedere alle strumentazioni presenti nei laboratori e necessitano di un sistema per condividere con i propri colleghi i risultati delle loro sperimentazioni.

Il sistema presenta nella prima sezione un database che raccoglie in maniera ordinata e semplificata tutte le analisi prodotte, la cui “chiave primaria” è associata alla matricola degli animali, elemento univoco che accomuna le ricerche tra i vari gruppi. Gli utenti dispongono quindi non solo di uno spazio virtuale sicuro, costantemente aggiornato e accessibile da remoto per depositare i propri dati e accedere agli esiti delle analisi, ma anche di un sistema per visualizzare in tempo reale lo stato di avanzamento del lavoro dei propri colleghi, operando quindi in sinergia per raggiungere gli obbiettivi prefissati.

La seconda sezione rappresenta il cuore del sistema. Si tratta di un vero e proprio tool di analisi grazie al quale è possibile implementare indagini complesse e offrire visualizzazioni interattive dei dati. Il sistema non richiede particolari conoscenze informatiche o statistiche e il codice sottostante la GUI (Graphic User Interface) si occupa di eseguire automaticamente tutti i calcoli complessi lasciando all’utente finale solo la scelta di pochi parametri necessari per avviare i calcoli. Inoltre il sistema permette di analizzare contemporaneamente diverse tipologie di dato ed identificare correlazioni interessanti tra misurazioni che sarebbero altrimenti impossibili da trovare analizzando i data set singolarmente.

Il Database è attualmente accessibile tramite delle credenziali solo ai ricercatori coinvolti in FARM-INN ma sarà reso pubblico al termine del progetto per favorire la condivisione dei dati tra scienziati e lo sviluppo di nuovi studi e ricerche nel settore lattiero-caseario.

Analizzare in un’ottica globale misurazioni diverse quali i valori chimico nutrizionali dei componenti della dieta delle bovine, i dati metabolici e immunologici, la caratterizzazione del rumine, la composizione del latte e dei formaggi unitamente ai dati genetici degli animali, può essere di estremo aiuto nel fornire nuove evidenze scientifiche e migliorare le conoscenze rispetto agli obbiettivi del progetto per nuove e stimolanti ricerche.

A cura di: Ufficio comunicazione FARM-INN

Il Benessere Animale è una delle principali parole chiave che caratterizzano il Progetto FARM-INN, che intende avvalersi di tecnologie e tecniche all’avanguardia per svolgere i propri studi nel mondo delle bovine da latte con il massimo rispetto degli animali e della loro salute. Una delle tecniche utilizzate a tal proposito è quella del bolo che servirà a somministrare alle bovine da latte quantità mirate di sequestranti di micotossine (aflatossine) al fine di verificare la loro efficacia nella rimozione di tali composti. Le micotossine infatti sono sostanze particolarmente nocive all’uomo e ai ruminanti e sono purtroppo spesso presenti nell’alimentazione degli animali e di conseguenza nei loro prodotti derivati.

Il termine “bolo alimentare” viene utilizzato per indicare un mezzo tecnologico per la gestione di massa o individuale degli animali, capace di svolgere molteplici funzioni come la somministrazione di nutrienti, nutraceutici e farmaci, l’eliminazione di corpi metallici presenti nella dieta, il monitoraggio di parametri fisiologici (temperatura, pH, attività motoria …), e il riconoscimento dell’individuo. Il bolo è trattenuto nei prestomaci sino ad esaurimento della sua attività, talvolta per l’intera vita della bovina.

La nascita di questo strumento risale agli anni '70 per esigenze nutrizionali, in particolare per compensare la carenza di alcuni minerali nell’alimentazione degli animali al pascolo; nel corso degli anni successivi le tipologie di molecole utilizzabili si sono ampliate ad antiparassitari e farmaci, fino ad acquisire la capacità di trasportare sensori per il monitoraggio dell’ambiente ruminale e la geolocalizzazione del bestiame. L’evoluzione avvenuta recentemente ha infine permesso di ottenere dei “boli funzionali”, ossia mirati per soddisfare le esigenze specifiche di un singolo individuo, apportando non solo nutrienti (in quantità spesso rilevanti) come amminoacidi, vitamine e minerali, ma anche sostanze nutraceutiche come antiossidanti, antinfiammatori e modulatori delle fermentazioni ruminali, in modo da ottimizzare le funzioni metaboliche e digestive, soprattutto in periodi critici per la bovina come ad esempio la fase post-partum.   

La somministrazione dei boli alimentari è rapida e non rappresenta alcun rischio per l’animale. E’ richiesta tuttavia una adeguata preparazione dell’operatore, il quale deve accertarsi che il bolo venga inserito con appositi strumenti nell’esofago e verificare che sia deglutito completamente.

I boli alimentari si caratterizzano per la capacità di rimanere anche a lungo nel tratto rumine-reticolo e sono progettati in modo da possedere caratteristiche cinetiche di rilascio del proprio contenuto. La formulazione di alcuni boli sfrutta ad esempio meccanismi di solubilizzazione o abrasione fisica che riducono progressivamente la loro superficie esterna, permettendo il rilascio del materiale; altri sfruttano la presenza di membrane impermeabili e matrici polimeriche che garantiscono cinetiche costanti di rilascio e un flusso di nutrienti o modulatori delle fermentazioni che può essere crescente, decrescente oppure ad intermittenza.

L’uso del bolo alimentare ha apportato diversi vantaggi agli allevatori, riducendo al minimo la necessità di “cattura” e manipolazione del bestiame per eseguire alcuni trattamenti, condizione critica soprattutto per gli animali al pascolo. Tuttavia, l’analisi costi/benefici dev’essere sempre considerata, in quanto questo strumento risulta talora più costoso rispetto ad altri trattamenti. Inoltre è necessaria, per la messa a punto del bolo, la collaborazione con centri di ricerca riconosciuti per garantire una cinetica di rilascio idonea alle esigenze nutrizionali dell’animale, con particolare attenzione all’utilizzo di farmaci o altre sostanze che potrebbero ritrovarsi nei prodotti quali latte e carne.   

 

Con il contributo del Prof. Erminio Trevisi, UNICATT, partner del Progetto AGER FARM-INN

Un nuovo modello per valutare il benessere degli animali allevati. E’ quanto hanno messo a punto i ricercatori del Dipartimento di Scienze animali, della nutrizione e degli alimenti (DIANA) dell’Università Cattolica del Sacro Cuore di Piacenza, partner del Progetto “FARM-INN”, sostenuto da Ager. La peculiarità e innovatività del modello, chiamato SDIB (Sistema Diagnostico Integrato Benessere), che sarà testato negli allevamenti è di valutare le criticità per ogni gruppo di bovine presenti in azienda, in modo che l’allevatore possa agire tempestivamente e in maniera diretta individuando le priorità e attuando interventi migliorativi volti ad aumentare sia il benessere animale che le performance produttive.

I risultati ottenuti sono molto importanti in quanto il “Benessere Animale” è un concetto che ha assunto negli ultimi anni un ruolo di primissimo piano e rappresenta una variabile di fondamentale importanza per gli allevatori, i consumatori e la società civile. La definizione di “Benessere Animale” è tuttavia molto complessa e suscettibile di diverse interpretazioni spesso fuorvianti. Molti consumatori, ad esempio, associano questo concetto, in maniera semplicistica, al rispetto di alcune pratiche di allevamento - come il biologico - non considerando il fatto che il benessere è una caratteristica intrinseca degli animali e ha a che fare con la “qualità di vita di un animale così come viene percepita da ogni singolo individuo” (Bracke et al. 1999. Neth. J. Agri. Sci. 47:279-291). Senza dimenticare che il benessere negli allevamenti non è solo un obbligo etico ma una condizione essenziale per migliorare l’efficienza dell’allevamento e di conseguenza migliorare le performance sanitarie, produttive e riproduttive.

In Europa e in Italia le norme che regolano il Benessere Animale si ispirano alle cosiddette “Cinque libertà” che delineano le condizioni ottimali di vita degli animali allevati:

  • 1. Libertà dalla fame, dalla sete e dalla cattiva nutrizione garantendo la disponibilità di acqua fresca e di una dieta adeguata
  • 2. Libertà dai disagi ambientali garantendo all’animale uno spazio appropriato che includa un riparo e una comoda area di riposo
  • 3. Libertà dal dolore, dalle ferite e dalle malattie
  • 4. Libertà di esprimere le caratteristiche comportamentali specie-specifiche fornendo spazio sufficiente, strutture adeguate e la compagnia di animali della stessa specie
  • 5. Libertà dalla paura e dallo stress.

Le cinque libertà sono strettamente interconnesse e rappresentano la misura con cui gli animali rispondono e si adattano, a livello fisiologico e psicologico, all’ambiente circostante (allevamento). Gli indicatori per una valutazione oggettiva del benessere si classificano in parametri rilevabili sugli animali (indicatori diretti) e parametri relativi all’ambiente di allevamento, alla gestione e all’alimentazione (indicatori indiretti).

Il modello SDIB messo a punto dai ricercatori di FARM-INN ha la peculiarità di integrare indicatori di benessere di tipo diretto e indiretto selezionati sulla base dell’accuratezza ed è ripetibile. Permette di ottenere una valutazione obiettiva del benessere della bovina da latte e dell’intero allevamento, attraverso un approccio multidisciplinare e multicriteria. Il modello è supportato dal Software IDEAL (Integrated Diagnostic System for Dairy Cow Walfare) che archivia tutti i dati necessari per la valutazione e calcola il punteggio globale di benessere sia per gruppo che per categoria (vitelli, manzette, manze…), consentendo un’analisi che può essere ripetuta nel tempo e la conseguente valutazione dell’efficacia delle azione correttive messe in atto. Lo scopo del sistema SDIB/IDEAL, che viene applicato anche nel progetto FARM-INN, è quello di offrire uno strumento agli allevatori per avere cognizione dello stato di benessere dell’allevamento, in modo da attuale gli opportuni interventi migliorativi che porteranno benefici agli animali, all’azienda e ai consumatori.

La ß-caseina è la più importante proteina del latte, dove è presente con le varianti A1 e A2. In un precedente articolo abbiamo spiegato perché il progetto FARM-INN sta studiando gli effetti delle varianti sulle proprietà del latte e sui prodotti lattiero caseari. Uno studio che prevede la somministrazione di diverse diete a tre gruppi di bovini destinati alla produzione di Grana Padano.

Una ricerca che testa nuovi additivi alimentari nelle diete delle vacche da latte per ridurre la presenza dei clostridi, causa del gonfiore tardivo nei formaggi a pasta dura e semidura

 

Uno dei principali obbiettivi del progetto FARM-INN riguarda il controllo delle spore del genere Clostridium, che racchiude sia specie patogene, come Clostridium perfringens e Clostridium difficile, sia specie responsabili della problematica del “gonfiore tardivo” nei formaggi a pasta dura e semi-dura (tra i quali Grana Padano, Parmigiano Reggiano, Montasio e Provolone). Le principali specie responsabili dell’insorgenza di difetti nei formaggi sono Clostridium tyrobutyricum, C. beijerinckii, C. butyricum e C. sporogenes.

Il latte, e i prodotti che ne derivano, rappresenta un elemento cardine dell’alimentazione e per tale motivo è oggetto di numerosi studi scientifici che intendono evidenziarne proprietà, caratteristiche e funzionalità soprattutto in relazione a possibili effetti, positivi e negativi, sulla salute umana.

E’ possibile che il corredo genetico delle bovine possa influenzare la digestione umana dei prodotti derivati dal loro latte? E tale corredo genetico può realmente determinare alcune specifiche caratteristiche nel latte con un effetto positivo sulla nostra salute?

Gli studi svolti dai ricercatori dell’Istituto per il Sistema Produzione Animale in Ambiente Mediterraneo (ISPAAM) del Consiglio Nazionale delle Ricerche, nell’ambito del progetto FARM-INN, sostenuto da Ager, sono rivolti principalmente a rispondere a queste domande. In particolare gli scienziati sono impegnati nella valutazione quali/quantitativa del latte e del formaggio proveniente dalle bovine da latte aventi diverso corredo genetico per la beta-caseina, omozigoti per le varianti A1 ed A2 o eterozigoti. L’obiettivo degli studi è quello di paragonare, nei diversi gruppi di animali, il “destino” delle proteine del latte e del formaggio a seguito della digestione enzimatica in vitro che simula quella gastrointestinale umana.

Si vuole valutare se il diverso corredo genetico delle bovine possa influenzare (ed eventualmente definire in che modo) la digestione in vitro delle proteine e dei peptidi del latte e del formaggio, attraverso l’identificazione e la caratterizzazione dei peptidi prodotti. Definire quali peptidi vengono rilasciati a seguito dell’ingestione di questi alimenti è rilevante poiché molti peptidi hanno una specifica attività biologica positiva e alcuni, come la beta-casomorfina 7 (BCM-7) rilasciata dalla beta caseina, sono stati correlati allo sviluppo o al peggioramento di alcune patologie.

Nell'ambito del progetto FARM-INN i ricercatori dell’ISPAAM-CNR utilizzano quotidianamente la spettrometria di massa con ionizzazione electrospray, una tecnica analitica determinante per gli studi dei sistemi biologici poiché riesce a misurare con estrema accuratezza il peso molecolare e a fornire indicazioni sulla struttura chimica delle molecole analizzate. Per poter analizzare le miscele di proteine e peptidi che compongono gli alimenti, oppure quello che si origina della loro digestione in vitro, la spettrometria di massa con ionizzazione electrospray viene accoppiata a tecniche di pre-frazionamento del campione, in particolare alla cromatografia a fase inversa. In tale configurazione la strumentazione consente di rilevare anche componenti molecolari largamente minoritarie e di ottenere informazioni sia qualitative che quantitative sui peptidi presenti nei campioni analizzati.

Dati presenti in letteratura, associati a studi di predizione della possibile attività biologica dei peptidi osservati, forniranno, al termine del progetto, informazioni sulla qualità salutistica del latte e del formaggio prodotto dalle bovine in funzione del loro corredo genetico.

La Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) è una tecnica spettroscopica con un vastissimo campo di applicazioni in diverse discipline come la chimica, la biologia, la medicina, la fisica, la geologia e risulta anche particolarmente adatta nello studio della qualità e della genuinità dei prodotti alimentari. Per questo è adottata dai ricercatori del progetto FARM-INN per analizzare campioni in soluzione, in particolare estratti lipidici e metaboliti solubili in acqua, ottenuti da campioni di latte e formaggio. 

La selezione genetica è la leva più potente per migliorare la qualità del latte vaccino, ed è perlopiù utilizzata per incrementare le sue proprietà casearie. Almeno fino a poco tempo fa, quando l’interesse si è rivolto anche alla “qualità genetica” della materia prima destinata a diventare latte alimentare. Questo interesse muove da ragioni salutistiche riconducibili al potenziale rilascio di peptidi, quali le β-casomorfine (BCM) durante la digestione del latte e derivati contenenti la variante genetica A1 della β-caseina. Questi peptidi sono assimilabili per azione a neurotrasmettitori endogeni come l’encefalina, rispetto alla quale evidenziano analogie strutturali riconducibili alla presenza di particolari amminoacidi in determinate posizioni della loro sequenza primaria.

All’assorbimento intestinale di BCM è stato associato nell’essere umano lo sviluppo o il peggioramento di alcune patologie non trasmissibili. Una relazione causa-effetto non collegabile invece al consumo di latte contenente solo la variante genetica A2. Ad oggi, tuttavia, non esistono studi che dimostrino un reale coinvolgimento di questi peptidi e l’EFSA, l’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare, nel 2009 ha stabilito (Scientific Report 231) la mancanza di un razionale per questa relazione causa-effetto.

La letteratura riporta studi riguardanti la formazione di BCM in latte (fermentato) e formaggio, tuttavia solo pochi di questi studi riportano i livelli riscontrabili negli stessi prodotti. Su queste basi, il progetto FARM-INN vuole studiare la potenziale liberazione di BCM in latte e formaggi con diverso genotipo β-caseinico valutando alcuni fattori tecnologici capaci di modificare il rilascio di BCM durante la digestione gastrointestinale di questi prodotti. Nel complesso, il progetto intende fornire nuove informazioni per valutare la potenziale bioattività di latte e formaggi ampliando le basi conoscitive utili per l’identificazione dei parametri di processo in grado di modulare questa bioattività.

La nostra ricerca: FARM-INN

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