Metodiche analitiche per la determinazione del contenuto in fibra degli alimenti

- Metodica di Weende = fibra grezza
- Metodo di Van Soest = fibra neutro detersa (NDF), fibra acido detersa (ADF), lignina acido detersa (ADL)

Il metodo ufficiale universalmente utilizzato è quello di Weende.
Principio del metodo: una aliquota dell'alimento macinato, dopo delipidizzazione con etere o acetone, viene trattata all'ebollizione per 30 min. con una soluzione di acido solforico 0,26 N. Dopo filtrazione e lavaggio del residuo con acqua bollente questo viene trattato all'ebollizione per 30 min. con una soluzione di KOH 0,23 N. Quindi si filtra, si lava con acqua bollente e si secca il residuo in stufa; si pesa e si incenerisce il campione, che viene di nuovo pesato: la differenza tra le due pesate costituisce la fibra grezza del campione. Questo metodo sottostima il reale contenuto in fibra dell'alimento perchè il 50-90% della lignina, lo 0-50% della cellulosa e fino all'85% delle emicellulose può essere solubilizzato e quindi non dosato come fibra grezza.

Il sistema delle frazioni fibrose secondo Van Soest consente una migliore classificazione dei costituenti delle pareti cellulari.
Principio del metodo:
a) fibra residua al detergente neutro (NDF). Si tratta un'aliquota dell'alimento macinato con una soluzione contenente un detergente neutro (sodio laurilsolfato) all'ebollizione per 1 ora, si essica in stufa il residuo e si pesa; quindi si incenerisce in muffola e si pesa; la differenza fra le due pesate, rapportata al peso del campione, costituisce l'NDF;
b) fibra residua al detergente acido (ADF). Si tratta una aliquota dell'alimento macinato con una soluzione contenente il detergente (bromuro di cetil-trimetilammonio) in acido solforico 1 N, all'ebollizione per 1 ora. Si filtra, si essica in stufa il residuo e si pesa. Questo residuo costituisce l'ADF;
c) lignina (ADL). Il residuo dell'ADF viene trattato con acido solforico al 72% a freddo per 3 ore. Si lava, si essica in stufa il residuo e si pesa; quindi si incenerisce in muffola e sipesa di nuovo: la differenza tra le due pesate costituisce l'ADL.
Il metodo NDF consente di separare i costituenti fibrosi delle pareti cellulari vegetali, e cioè: cellulosa, emicellulose, lignina, dal materiale cellulare solubile rappresentato da zuccheri, acidi organici, sostanze azotate proteiche e non proteiche, lipidi, sali minerali solubili. All'analisi NDF sfuggono le pectine, che vengono solubilizzate, anche se sono intimamente legate alla parete cellulare.
Il metodo ADF consente di determinare un residuo fibroso costituito da cellulosa, lignina, cutina e silice. La differenza tra NDF-ADF dà una stima delle emicellulose.
Il metodo ADL consente di determinare la lignina, al netto delle ceneri.

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Metodiche analitiche per la determinazione del contenuto in carboidrati non strutturali degli alimenti

Amido

Il campione viene trattato a caldo con HCl 3N: l'amido presente viene idrolizzato a glucosio; la soluzione filtrata viene versata in un tubo polarimetrico e posta in un polarimetro. Il polarimetro è uno strumento che permette di misurare il potere rotatorio di sostanze otticamente attive, quali sono gli zuccheri, ed in particolare il glucosio. Dalla lettura dell'angolo di deviazione della luce polarizzata effettuata col polarimetro, è possibile risalire alla concentrazione di glucosio, che moltiplicata per un opportuno coefficiente, dipendente dal tipo di amido (mais, orzo, frumento...) ci fornisce la percentuale di amido presente nel campione.

Zuccheri

Il campione macinato viene estratto con alcole etilico al 40%; dopo evaporazione dell'alcool gli zuccheri risuttori presenti vengono determinati secondo il procedimento classico della riduzione della soluzione di Fehling (contenente Cu2+) ed ossido rameoso (Cu2O). Il saccarosio, che non è riduttore, non viene determinato. Se si vuole determinare il tenore in zuccheri totali, occorre effettuare, prima dell'aggiunta del Fehling, la cosidetta inversione, cioè un'idrolisi acida per la trasformazione del saccarosio in glucosio e fruttosio, che sono riduttori.

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Classificazione secondo il sistema CNCPS (Cornell Net Carbohydrate and Protein System)

Composizione e degradazione delle frazioni dei carboidrati nel rumine CNCPS

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I carboidrati non strutturali

La frazione A

La frazione A consiste in zuccheri, acidi di fermentazione negli alimenti insilati e acidi organici. La frazione A viene calcolata sottraendo agli NSC la frazione B1.

La frazione B1

Nel sistema CNCPS la frazione B1 è costituita da amido e fibra solubile.
L'amido è formato da due polimeri: l'amilosio e l'amilopectina. La fermentescibilità ruminale dell'amido varia a seconda delle materie prime (frumento > orzo > mais > sorgo) e può essere aumentata da trattamenti che determinano la distruzione degli strati protettivi del seme o che provocano la gelatinizzazione e la rottura delle particlle dell'amido. Gli enzimi che i idrolizzano l'amido sono l'alfa e la beta amilasi.
La frazione amilacea degli alimenti è in realtà costuita dall'amido, da saccarosio e da fruttani. I fruttani fermentano allo stesso modo dell'amido perciò la loro inclusione nella frazione amilacea non crea problemi. Le graminacee, eccetto il silomais, e le leguminose contengono una piccola parte di vero amido e quello che è analiticamente riportato come amido è per lo più costituito da fruttani. Per alimenti come le polpe di bietola quello che è riportato come amido è per lo più saccarosio. Per il silomais, le granelle e molti sottoprodotti la frazione di amido è quasi completamente costituita da amido.

La fibra solubile è quella non covalentemente legata alla lignina ed è completamente disponibile per la fermentazione. Essa è fermentata come la cellulosa e non da luogo alla produzione di acido lattico e la sua fermentazione è inibita da bassi valori di pH.

Per la maggior parte degli alimenti, la frazione B1 è per la maggior parte cpostituita da amido e di conseguenza la percentuale di amido come % di NSC permette un'accurata valutazione della frazione A. Tuttavia alcuni ingredienti come alcuni foraggi (es. Erba medica), sottoprodotti dei semi di soia e le polpe di bietola contengono apprezzabili quantità di fibra solubile. Usando il tenore in amido fornito dalle analisi di laboratorio come unico componente della frazione B1, si forza la fibra solubile nel calcolo della frazione A. Così facendo, essendo il tasso di degradazione (kd) della frazione A da 5 a 10 volte superiore di quello della frazione B1, si tende a sovrastimare la crescita microbica. Sfortunatamente la fibra solubile non viene analizzata routinariamente. Di seguito vengono riportati i valori per convertire il tenore in amido (% NSC) nel valore di frazione B1 che tenga conto anche della fibra solubile.

La fermentescibilità dei carboidrati non dipende soltanto dai tassi di degradazione delle frazioni ma anche dal tempo di permanenza degli alimenti nel rumine, che è determinato dal tasso di passaggio. Il fattore che più influenza il tasso di passaggio ruminale è l'assunzione di sostanza secca, e di conseguenza la fermentescibilità dei carboidrati aumenta tanto più diminuisce l'assunzione di sostanza secca. Bisogna quindi tener conto del fatto che il tasso di fermentescibilità è maggiore in una razione per vacche in asciutta o per manze che in una razione per vacche in lattazione.

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NDF

L'NDF (fibra neutro detersa) è il residuo insolubile dopo bollitura in un detergente neutro. I maggiori componenti dell'NDF sono: lignina, cellulosa ed emicellulosa, ma l'NDF contiene anche proteine, azoto legato e minerali. Nel sistema CNCPS, l'NDF contiene le frazioni C (fibra non disponibile) e B2 (fibra disponibile). L'NDF è espressa come % su ss.

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Fibra effettiva

L'effective NDF (eNDF) è un parametro che quantifica in un unico concetto le caratteristiche chimiche e fisiche della fibra. L'eNDF è l’applicazione all’NDF della grandezza delle particelle fibrose. Il valore base di eNDF è rappresentato dalla percentuale di NDF che rimane su di un setaccio di 1.18 mm dopo setacciatura a secco. Questo valore viene poi corretto in base a densità, umidità e grado di lignificazione dell’ NDF all’interno di classi di alimento. E’ riferita alla proprietà di stimolare la masticazione, salivazione, la successiva ruminazione e l’azione tampone a livello ruminale ed è in relazione alla misura delle particelle, del materiale di origine e della fibra contenuta nell’alimento.
NDF, ADF o altre caratterizzazioni chimiche non possono essere considerate alla pari del concetto di fibra effettiva perché valutate su campioni macinati finemente.

Effective NDF (eNDF) è definita come:
capacità dell’NDF di un alimento di sostituire l’NDF dei foraggi in una razione in modo tale da mantenere la percentuale di grasso del latte.

Il valore effettivo di NDF derivante dai concentrati è da considerarsi pari al 50% di quello derivante dai foraggi.
La eNDF non dovrebbe essere inferiore al 22% di s.s.

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Tabella 2. eNDF di alcuni foraggi

Tabella 3. eNDF di alcuni sottoprodotti

Tabella 4. Fabbisogni in NDF e NFC delle bovine in lattazione

^adiete che contengono presenza di fibra inferiore ai valori minimi e valori superiori al 44% di NFC non devono essere somministrate

Tabella 5. Correlazione tra alcuni parametri di produzione della bovina da latte e l’NDF da foraggi (tanto più è alto il valore assoluto tanto più correlato è il parametro con l'NDF, una correlazione negativa [segno meno] indica che il parametro è inversamente correlato all'NDF).

Tabella 6. Masticazione in relazione al contenuto di vari fieni in bovine in NDF

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