Effects of replacing peanut vine hay with wheat husk on in vitro rumen fermentation, nutrient degradability, and microbial community dynamics of buffalo

Nelle fertili e umide terre del sud della Cina, l'allevamento di bufali d'acqua è un pilico fondamentale dell'agricoltura locale, eppure il settore sta affrontando una crisi silenziosa. Gli agricoltori fanno grande affidamento sul fieno di vite di arachidi, un residuo nutriente derivante dai raccolti di arachidi, per nutrire le loro mandrie. Tuttavia, questa risorsa sta diventando inaffidabile: è stagionale, costosa da conservare senza che si deteriori e spesso scarsa nelle forniture. Allo stesso tempo, la spinta globale verso un'agricoltura sostenibile richiede una riduzione del metano, il potente gas serra prodotto naturalmente quando i ruminanti, come i bufali, digeriscono il proprio cibo. La soluzione risiede nel rumine, un grande apparato fermentativo all'interno dello stomaco dell'animale, popolato da una vita microscopica. Questi microbi scompongono le fibre vegetali resistenti in energia, ma la loro efficienza dipende interamente da ciò che stanno mangiando. Se gli agricoltori potessero sostituire l'costoso e stagionale fieno di arachidi con un'alternativa economica, abbondante e stabile come la crusca di frumento — il rivestimento esterno, secco e protettivo del chicco — potrebbero ridurre i costi e potenzialmente alterare il modo in cui questi microbi operano. La sfida consiste nel sapere esattamente quanto di questo nuovo mangime gli animali possano gestire prima che la loro digestione ne risenta o la produzione di metano aumenti drasticamente.

I ricercatori dell'Istituto di Ricerca sui Bufali di Guangxi si sono posti l'obiettivo di trovare la risposta utilizzando una simulazione controllata in laboratorio che imita l'interno dello stomaco di un bufalo. Hanno prelevato fluido ruminale da tre bufali sani, dotati di cannula, e lo hanno mescolato con una dieta standard composta da insilato di mais, farina di mais e farina di soia. In questo miscuglio, hanno introdotto cinque diverse versioni della componente di foraggio. Nella prima versione, la dieta conteneva solo fieno di vite di arachidi. Nelle altre, hanno gradualmente sostituito il fieno di arachidi con crusca di frumento a scatti del 25 percento, fino alla versione finale che non conteneva affatto fieno di arachidi, ma solo crusca di frumento. Hanno sigillato queste miscele in bottiglie e le hanno lasciate fermentare per tre giorni alla temperatura corporea, misurando attentamente il gas prodotto, i nutrienti scomposti e i cambiamenti nella comunità microbica che vive nel liquido.

I risultati hanno rivelato un chiaro compromesso man mano che la crusca di frumento sostituiva il fieno di arachidi. All'aumentare della proporzione di crusca di frumento, la quantità totale di gas prodotta dai microbi diminuiva e la capacità della dieta di scomporre le proteine calava. Questo ha senso perché la crusca di frumento è più dura e contiene meno proteine rispetto al fieno di arachidi. Tuttavia, lo studio ha riscontrato un beneficio sorprendente nel modo in cui i microbi gestiscono le fibre. Mentre la digestione delle proteine rallentava, la scomposizione della detergente neutra (NDF) — una misura della materia vegetale strutturale e resistente — migliorava effettivamente con l'inclusione della crusca di frumento. I microbi sono diventati più efficienti nel affrontare le parti fibrose della dieta, probabilmente perché la crusca di frumento ha fornito una sfida diversa che ha stimolato specifici batteri mangia-fibre.

Forse il risultato più incoraggiante riguarda i gas che contribuiscono al cambiamento climatico. Nonostante il cambio di dieta, la produzione di metano non è aumentata, anche quando la dieta era composta interamente da crusca di framenti. Infatti, la quantità di idrogeno, un gas che i microbi producono come sottoprodotto della scomposizione del cibo, è aumentata significamente nei gruppi con alta concentrazione di crusca. Di solito, i microbi utilizzano questo idrogeno per creare metano, ma qui l'idrogeno sembra essere stato deviato altrove. I dati suggeriscono che la comunità microbica abbia trovato un nuovo modo per utilizzare questa energia, possibilmente producendo più butirrato, un tipo di acido grasso che è una fonte di energia vitale per il rivestimento intestinale dell'animale. Questo spostamento indica che i microbi si sono adattati al nuovo mangime senza innescare un picco nelle emissioni di gas serra.

Scavando più a fondo nel mondo microscopico, i ricercatori hanno osservato che la diversità complessiva della comunità batterica è rimasta stabile, ma i tipi specifici di batteri presenti sono cambiati a seconda della dieta. Quando la dieta conteneva solo fieno di arachidi, la comunità microbica appariva in un certo modo. Man mano che la crusca di frumento prendeva il sopravvento, la struttura della comunità cambiava, raggruppandosi in due distinti gruppi: quelli con bassa o nulla presenza di crusca di frumento e quelli con alte quantità. Alcuni batteri, come quelli noti per scomporre le fibre dure e produrre butirrato, sono diventati più abbondanti nei gruppi nutriti principalmente con crusca di frumento. Questi microbi sembrano essere la chiave per il miglioramento della digestione delle fibre e per la deviazione dell'idrogeno lontano dalla produzione di metano. Lo studio ha anche esaminato le funzioni genetiche di questi batteri e ha scoperto che i loro compiti fondamentali, come il trasporto dei nutrienti attraverso le membrane cellulari e l'invio di segnali tra di loro, sono rimasti coerenti, dimostrando che la comunità era abbastanza robusta da gestire il cambiamento dietetico senza collassare.

I ricercatori hanno concluso che la crusca di frumento è un'alternativa valida ed efficace al fieno di vite di arachidi per nutrire i bufali, ma con una raccomandazione specifica su quanto utilizzarne. Sebbene i microbi potessero gestire una dieta composta interamente da crusca di frumento in questo contesto di laboratorio, il calo della digeribilità delle proteine suggerisce che una sostituzione totale potrebbe non essere l'ideale per l'agricoltura reale. Lo studio indica una via di mezzo: sostituire fino al 50 percento del fieno di arachidi con crusca di frumento appare essere il punto di equilibrio ottimale. A questo livello, gli agricoltori possono mantenere una fermentazione stabile, migliorare la digestione delle fibre e aumentare la produzione di acidi grassi benefici senza aumentare le emissioni di metano o compromettere la nutrizione dell'animale. Questa scoperta offre una strada pratica per gli agricoltori che desiderano ridurre i costi e l'impronta ambientale utilizzando un prodotto di scarto che altrimenti verrebbe scartato, trasformando un semplice sottoprodotto agricolo in una risorsa sostenibile per il bestiame.