Emerging issues in animal husbandry: effects of reduced protein supply in animal farms and methodologies for fatty acid analysis in biological samples

Aim of this thesis was to explore the effects of suboptimal N supplies on animals of different species on production performances to achieve an effective reduction of N excretion avoiding, or limiting, the economic losses due to impairment of performance or reduced quality of products. As aside different methods of fatty acid analysis were evaluated to identify an accurate and repeatable methodology of extraction of fatty acids that prevents isomerisation of PUFA and conjugated linoleic acid. All the contributions of this thesis have been published or submitted to international peer reviewed journals. This thesis was also reviewed by foreign referees and all their suggestions were accepted and included in the present version of this thesis. The first two contributions were aimed to verify the effect of suboptimal dietary crude protein supply on growing cattle and lactating cows. In lactating cows the effect of a supplementation with rumen protected conjugated linoleic acid (CLA) was also explored. The third contribute regards an experiment conducted to evaluate the effect of different fecal sample preparation procedures to determine the fatty acid profile of ruminants feces, including CLA. The fourth and the fifth contributions were aimed to evaluate the effects of reduced dietary crude protein and amino acid levels on growth performance of heavy pigs (4th contribute) and on growth performance and intramuscular lipid deposition on fast growing pigs (5th contribute). Overall, the results suggests that considerable reduction of dietary crude protein, compared to conventional standard, can be applied with small or null impairment of production response, but with a notable reduction of N excretion. Within the framework of the nitrate directive of the European Community, the strong reduction of N excretion achieved with the use of suboptimal protein supplies would result in the possibility of increasing the number of animals reared per unit of land available for manure disposal, and to reduce the feeding costs because of less use of expensive dietary protein sources. From the third contribute it resulted that fecal sample preparation method has an influence on fecal fatty acid profile, and in particular on the CLA component, stronger than that was previously evidenced in the literature that indicated the methylation as a critical step for an accurate analysis of fatty acids by gas chromatography. Analytical methods applicable on different biological substrates (feeds, feces, and animal products) are needed for a better knowledge of lipid digestion and metabolism of farm animals.

Scopo di questa tesi è stato quello di esplorare gli effetti conseguenti ad una somministrazione subottimale di proteina ad animali di diverse specie sulle performance produttive per poter ottenere una riduzione effettiva della escrezione di N ed evitare, o limitare, le perdite economiche dovute al peggioramento delle prestazioni o alla riduzione della qualità dei prodotti. Un capitolo a parte della tesi è stato di valutare diversi metodi di analisi degli acidi grassi per identificare una metodologia accurata e ripetibile di estrazione degli acidi grassi in grado di prevenire l’isomerizzazione degli acidi grassi polinsaturi in particolare dei coniugati dell’acido linoleico. Tutti i contributi presentati in questa tesi sono stati pubblicati o sottoposti riviste scientifiche internazionali. Questa tesi è stata valutata da due docenti stranieri e i loro suggerimenti sono stati accettati e inclusi nella versione finale di questa tesi. I primi due contributi sono stati finalizzati a verificare l'effetto di diete contenenti concentrazioni subottimali di proteina grezza, somministrate a bovini da carne e vacche in lattazione. Nelle vacche in lattazione è stato anche valutato l'effetto conseguente alla somministrazione di acido linoleico coniugato (CLA) rumino protetto. Il terzo contributo riguarda un esperimento condotto per valutare l' effetto di differenti procedure di preparazione dei campioni fecali per determinare il profilo degli acidi grassi, compresi i CLA, nelle feci dei ruminanti. Il quarto ed il quinto contributo sono finalizzati a valutare gli effetti della riduzione nella dieta dei livelli di proteina grezza e degli amminoacidi sulle performance di crescita dei suini pesanti (4° contributo) e sulle performance di crescita e di deposizione lipidica intramuscolare in suini selezionati per una crescita rapida e magra (5° contributo). Complessivamente, i risultati suggeriscono che una notevole riduzione del livello proteico della dieta, rispetto a standard tradizionali, può essere applicato compromettendo lievemente o per nulla la risposta produttiva, ma con una notevole riduzione di escrezione azotata. Nell'ambito della direttiva nitrati della Comunità Europea, la forte riduzione dell'escrezione di N ottenuto grazie all' impiego di diete ipoproteiche può comportare la possibilità di aumentare il numero di animali allevati per unità di superficie disponibile per lo smaltimento del letame, o di ridurre i costi di alimentazione a causa di un minor uso di costose fonti proteiche. I risultati del terzo contributo indicano che il metodo di preparazione del campione ha un'influenza sul profilo di acidi grassi delle feci, ed in particolare sulla componente dei CLA, maggiore rispetto a quella precedentemente evidenziata in letteratura che indicava la metilazione come tappa critica per un'analisi accurata degli acidi grassi mediante gascromatografia. L’individuazione di metodi di analisi applicabili a differenti substrati biologici (foraggi e alimenti, feci e prodotti di origine animale) è necessaria per migliorare le conoscenze sulla digestione dei lipidi ed il metabolismo degli animali da allevamento.