Borlande di distilleria:alternativa economica alle tradizionali fonti proteiche Daniele Cevolani L'idea di far funzionare i motori delle auto utilizzando combustibili alternativi (biodiesel da olio di girasole e colza ; etanolo da fermentazione di cereali e altre sostanze zuccherine ) è una idea che circola ormai da parecchi decenni ma è solo negli ultimi anni che l'aumento del prezzo del petrolio e i cambiamenti nella politica dei governi ,dell'Unione Europea prima e degli Stati uniti poi ,hanno incoraggiato la ricerca e l'utilizzo dei combustibili alternativi. Tralasciamo in questo articolo ogni considerazione di ordine politico ed affrontiamo invece le opportunità di ordine nutrizionale . Come al solito gli Stati Uniti rappresentano un fenomeno planetario da studiare : quest'anno un quarto della produzione di mais sarà utilizzata dalle raffinerie che lo trasformano in etanolo ( nel 2006 era stato il 16%). E con un'ottantina di distillerie in costruzione, in grado di raddoppiare la capacità produttiva oggi esistente, nel 2008 un terzo del raccolto di mais statunitense sarà convertito in etanolo (Fig.1-2). Entro il 2011 anche l’Europa di è impegnata a produrre il 5-6% del proprio fabbisogno di carburanti partendo da fonti vegetali (fig.3) .Ecco quindi spiegato il proliferare di studi concernenti l’utilizzo zootecnico dei sottoprodotti della fermentazione dei cereali ( denominate borlande di distilleria ) che, come evidenziato in tab.1 , sono circa il 33% del prodotto di partenza e quindi costituiscono un enorme quantitativo da utilizzare. Col termine di borlanda di distilleria il legislatore ha voluto indicare tutti i prodotti che residuano dalla distillazione industriale di alcool derivante dalla fermentazione di materiali zuccherini diversi, quali cereali, melassi, patate o altro. Tab. 1 Resa produttiva del Mais trasformato in Etanolo 40,2 litri etanolo 32,3 kg DDGS 32,3 kg CO2 Mais 100 kg I cereali destinati alla produzione di etanolo vengono dapprima macinati poi sospesi in acqua per ottenere la lisi degli amidi mediante l'azione degli enzimi amilolitici presenti nella cariosside o di enzimi aggiunti appositamente; si ottiene così un liquido zuccherino che viene poi inseminato con lieviti del genere Saccharomyces allo scopo di produrre alcool. A fermentazione completata, la massa viene posta in distillazione e l'alcool prodotto viene recuperato. Come sottoprodotti di lavorazione residuano lieviti , parti cruscali di cereali,acido glutammico,lisina , acido citrico e tartarico. Il termine borlanda quindi non identifica un prodotto definito nelle caratteristiche,esistendo fra i vari residui della distillazione differenze marcate nella composizione a seconda del materiale di partenza,dei procedimenti industriali adottati e del prodotto ottenuto (Fig.4).In pratica la borlanda contiene tutti i prodotti residui del trattamento della materia prima amidacea o zuccherina per ottenere alcool ,fatta eccezione per l'alcool stesso. Poichè durante la fermentazione del mosto il lievito si moltiplica fortemente e sintetizza sostanza proteica,nella borlanda,dopo fermentazione, si trova più proteina di quanta non ne fosse presente nel materiale grezzo di partenza. I residui del cereale di partenza, più i lieviti responsabili della fermentazione e i prodotti del loro metabolismo , costituiscono nel loro assieme le borlande di cereali . Le borlande possono essere essicate tali e quali (dried distillers grains with solubles o DDGS), oppure possono essere filtrate o decantate. La porzione insolubile essicata rappresenta i cereali essicati ( dried distillers grains o DDG); la porzione solubile è invece indicata con il termine anglosassone di distillers dried solubles (DDS). A seconda dei cereali di partenza, nonchè della tecnica di fermentazione si ottengono vari tipi di distillati (Scotch Grain da mais, segale e orzo, Bourbon Whisky da mais) e quindi vari tipi di corrispondenti borlande di cereali. Negli Stati Uniti il cereale maggiormente utilizzato è sicuramente il mais ;in Italia è il frumento seguito dall'orzo. I cereali, prima di essere trattati enzimaticamente, vengono generalmente degerminati, in modo da ottenere una maggior concentrazione amidacea ed un recupero degli oli. In tab. 2-3-4 sono riportati i valori analitici e i principali parametri qualitativi da controllare Tab.2 CARATTERISTICHE CHIMICO-NUTRITIVE (% sul tal quale): FONTI Sostanza secca Proteine gregge Grassi greggi Fibra greggia Ceneri Lisina Metionina Met+Cistina Triptofano Treonina Isoleucina Valina Leucina Calcio Fosforo Sodio Potassio Magnesio Zolfo Amido Zuccheri N.S.C A.D.F. N.D.F. Lignina U.F.L. E.N.L.(MCal/kg) Autori Frumento fresco Autori Mais fresco INRA 2004-07 N.R.C.2001 Autori Mais essiccato Mais grain with solubles OrzoFrumento 23,00 6,23 0,62 1,56 1,45 0,14 0,13 0,24 0,11 0,25 0,24 0,26 0,34 0,04 0,22 0,01 0,20 0,07 0,05 1,43 1,02 4.00 4,20 10,70 0,96 0,19 - 21,00 5,60 0,50 1,70 1,50 0,16 0,11 0,22 0,04 0,22 0,20 0,29 0,61 0,05 0,21 0,02 0,35 0,09 0,08 2,70 6,80 2,55 4,60 0,12 0,18 0,30 88,20 24,60 3,90 7,30 6,00 0,62 0,43 0,90 0,17 0,86 0,81 1,16 2,45 0,21 0,84 0,54 1,24 0,29 0,32 11,50 0,50 10,2 35,6 1,80 0,97 - 90,20 26,78 9,02 4,69 0,60 0,49 0,98 0,23 0,92 0,99 1,25 2,57 0,19 0,74 0,27 0,99 0,29 0,39 17,76 34,99 4,3 1,77 91,00 26,80 9,00 9,10 4,36 0,69 0,48 0,75 0,16 0,92 0,84 1,23 2,34 0,13 0,60 0,50 0,42 0,18 0,28 8,20 10,80 16,38 40,04 3,64 1,08 1,81 Tab.3 Valori relativi alla degradabilità proteica ruminale (s.t.q.) FONTE P.D.I.A. P.D.I.N. P.D.I.E. Proteine Solubili (Fraz.A) Proteine Degradabili (Fraz.B) Proteine Indegradabili (Fraz.C) Digeribilità RUP % INRA 2007 Mais (g/kg) INRA 2007 Fumento (g/kg) N.R.C 2001 108,0 181,0 154,0 25 60 - 102,0 228,0 143,0 28,5 63,3 8,2 80 (% p.g.) Tab.4 DDGS liquidi o essiccati :CONTROLLI DA EFFETTUARE Freschi Sostanza secca Proteina grezza pH Contenuto in macroelementi (Na,K,Cl) Essiccati Proteine gregge Grassi greggi/rancidità Cellulosa greggia Ceneri CONDIZIONI DI UTILIZZO NELLE VACCHE DA LATTE I distillati di cereali costituiscono una valida fonte proteica alternativa in quanto sono caratterizzati da una dicreta quota di proteine by-pass : dai dati analitici risulta che dal 47 al 74% delle proteine totali è infatti da considerare RUP. I distillati liquidi ( soprattutto quelli con alto tenore di solubles )hanno un tenore in proteine by-pass inferiore del 5-8 % rispetto ai prodotti essiccati ma questo non inficia la loro efficacia nutrizionale . Dal punto di vista aminoacidico , come tutti derivati dei cereali , le borlande risultano deficienti in lisina ( primo aminoacido limitante per le vacche in lattazione) mentre ,al contrario, risultano un’ottima fonte di metionina ( soprattutto le borlande di mais). All’atto dell’acquisto occorre prestare molta attenzione al colore delle borlande : il colore scuro e l'odore di bruciato denotano processo di essiccazione non corretto o una parziale rifermentazione.Distillati di color scuro contengono una percentuale minore di aminoacidi o comunque presentano una minore disponibilità degli stessi, rispetto a quelli di colore più chiaro ,a causa della reazione di Maillard. Esistono pochissime prove comparative tra l’utilizzo di borlande essiccate o borlande fresche : quasi tutte le ricerche effettuate sono state svolte confrontando le borlande con altre fonti proteiche . La convenienza economica tra l’utilizzo di borlande fresche o essiccate deve essere valutata ed è affrontata in tab.5 Per il prodotto liquido occorre evitare conservazioni prolungate (oltre 5-7 gg) perché le borlande fresche sono facilmente deperibili per cui necessita una acidificazione (ac.formico e ac. propionico alla dose 0,5%) o insilamento previa concentrazione . L'elevato contenuto in acqua impone infatti la preventiva concentrazione ( o condensazione ) fino al 60-65 % di sostanza secca,cui consegue tuttavia un'elevata igroscopicità del prodotto. L'insilamento comporta perdite dell'ordine del 15% .L'aggiunta di acidificanti migliora la resa soprattutto durante i periodi caldi;l'incorporazione di melasso al 5% può aiutare la conservazione. Il prodotto liquido tal quale deve essere consumato rapidamente per cui l’utilizzo è possibile in prevalenza negli allevamenti con numerosi capi allevati e con strutture adeguate ( silos , contalitri etc) Il prodotto essiccato è sicuramente più conservabile e maneggevole benchè, a causa del residuo zuccherino dei solubili, si possono verificare fenomeni di impaccamento soprattutto nel periodo estivo e nei silos esposti al sole. Nei distillers di importazione la rancidità dei grassi può risultare elevata a causa del lungo periodo che intercorre tra distillazione e l'utilizzo . DDGS E QUALITÀ DEL LATTE La tab. 6, ripresa da un lavoro di Kalscheur del 2005,è il riassunto di 25 lavori effettuati tra il 1982 e il 2005 negli Stati Uniti utilizzando distillati di mais . L’analisi di questa tabella ci conferma che la produzione lattea è risultata sempre superiore al gruppo controllo ( si trattava di latte alimentare da consumo fresco ) tranne nel caso di utilizzo veramente massivo di DDGS ( oltre il 30% della s.s.) . Un altro dato significativo di questa ricerca è stato che i distillers a colore scuro hanno avuto performance inferiori a quelli di colore chiaro a dimostrazione della parziale indisponibilità delle proteine contenute nei prodotti troppo cotti. Nessuna variazione è stata osservata per il tenore proteico ( con l’accortezza di riequilibrare il deficit in lisina dei DDGS utilizzando anche altre fonti proteiche o aminoacidi protetti) mentre il tenore in grasso ha subito delle modificazioni negative solo quando il tenore in foraggi della dieta era inferiore al 50 % della s.s. Poiché i distillers di mais contengono una grande quantità di acido linoleico ( circa il 60% della frazione lipidica ) un incremento della frazione insatura del latte è stata osservata da Schingoethe in una prova risalente al 1999. Quanti DDGS inserire in razione ? La grande disponibilità di prodotto (liquido soprattutto) unita ad una estrema economicità ha invogliato gli allevatori di vacche da latte degli Stati Uniti ad utilizzare grandi quantità di DDGS nelle razioni per le vacche . Addirittura alcuni ricercatori (Hutjens 07) sostengono che per le vacche avanti in lattazione , le vacche asciutte e le manze oltre 16 mesi i DDGS possono essere utilizzati come unica fonte proteica della razione . In Italia la situazione è ancora da valutare perché i distillers per la maggior parte provengono da cereali minori , i costi sono più elevati e infine non ci sono molte esperienze di campo a dosaggi veramente elevati .Per questo motivo , in attesa di ulteriori esperienze pratiche , i livelli da noi consigliati sono quelli riportati in tab . 7 Tab. 5 Punti di forza e svantaggi dei Distillers liquidi vs i Distilers essiccati DDGS liquidi : vantaggie svantaggi DDGS essiccati : vantaggie svantaggi Grande economicità rispetto altre fonti proteiche Buona economicità rispetto altre fonti proteiche Identiche performance produttive Identiche performance produttive Buona appetibilità Buona appetibilità e miscibilità Scarsa conservabilità (max. 5-7 gg ) Ottimo apporto di RUP Nella stagione calda necessita aggiunta acidificanti Nella stagione calda problemi di impiccamento nei silos Tab.6 Effetto dell’inclusione crescente di DGS di mais sui principali parametri qualitativi del latte prodotto (Kalscheur 2005) Livello di inclusione (% s.s.) Ingestione s.s. Latte prodotto (kg) Grasso % Titolo proteico (kg/d) % 0 22,1 33,0 3,39 2,95 4-10 23,7 33,4 3,43 2,96 10-20 23,4 33,2 3,41 2,94 20-30 22,8 33,5 3,33 2,97 > 30 22,9 32,2 3,47 2,82 SEM 0,8 1,4 0,08 0,06 Tab.7 DDGS :dosi massime suggerite Freschi Litri/die/capo Essiccati kg/capo/die Manze 5,0 1,0 Kg Essiccati %inclusione nella razione 20.0% Vacche in asciutta 6,0 1,5 Kg 20.0% Vacche da latte 12,0 3,0 Kg 15.0% Vacche alta produzione 12,0 3,0Kg 15,0% Fig.1 Produzione Mondiale di Etanolo Fig.2 Produzione di Etanolo degli U.S. espressa in miliardi di galloni ( 1 gallone = 3,785 litri ) Fig. 3 Situazione Europea della produzione e degli impianti di Etanolo La produzione Europea attuale di etanolo è di 1,35 miliardi di litri ; Più di 40 impianti saranno aperti nei prossimi 5 anni Le Direttive UE incoraggiano un consumo di combustibili alternativi (biodiesel+ etanolo ) del 2% nel 2005 per arrivare a oltre il 5% nel 2010 In Germania 3 impianti di elevate dimensioni sono già funzionanti In Spagna il 3° impianto è divenuto operativo nel 2006 La Gran Bretagna ha annunciato l’apertura di due mega-impianti per il 2008 L’Olanda ha annunciato di voler produrre il 2% di etanolo entro il 2007 La Francia ha deciso di arrivare al 5,75 % di biocarburanti entro il 2008 In Svezia già il 5% di etanolo viene mischiato alla benzina a 95 ottani L’Italia ha dato parere favorevole alla produzione di etanolo da trazione Fig.4 Schema sintetico del processo di produzione dell’etanolo da trazione a partire da diverse materie prime zuccherine CANNA DA ESTRAZIONE FERMENTAZIONE ZUCCHERO MACINATURA COTTURA +ENZIMI FERMENTAZIONE DDGS MAIS (metodo alternativo MACINATURA +ENZIMI FERMENTAZIONE DDGS FRUMENTO,SORGO, ORZO MACINATURA COTTURA +ENZIMI FERMENTAZIONE DDGS ETANOLO MAIS (metodo classico)