Con la speranza di aver fugato ogni dubbio circa la sicurezza dell’impiego di Aspergillus oryzae nell’alimentazione animale è doveroso evidenziarne i meccanismi d’azione in un ambiente così complesso come il rumine in modo di fare chiarezza anche riguardo ai suoi effetti benefici, i quali sono numerosi ed importanti.

I processi digestivi, come sappiamo, sono mediati dall’azione degli enzimi. Questo da sempre ha generato moltissimo interesse soprattutto riguardo all’utilizzo di “enzimi esogeni”, ovvero derivanti dall’utilizzo generalmente di mangimi complementari e/o additivi, in particolare quelli contenenti microrganismi fermentati ed i loro terreni di crescita, compresi i residui del loro metabolismo.

Il processo di assimilazione dell’alimento è un processo chiave poiché offre all’animale i nutrienti fondamentali per la produzione.

Conoscere la fisiologia del rumine è di fondamentale importanza per essere in grado di supportarlo e mantenerlo in salute. Esso può essere considerato come un fermentatore dove coesistono microrganismi mobili che fluttuano liberamente nella fase liquida presente, altri adesi alla superficie delle varie particelle che costituiscono il contenuto solido (sessili) e altri ancora che sono attaccati alle cellule epiteliali della parete del rumine (flora residenziale).

Il rumine è descritto, in generale, come un ecosistema microbico anaerobio contenente batteri, archea, protozoi, batteriofagi e funghi ficomiceti, tutti in grado di degradare la sostanza organica con produzione finale di AGV (Acidi Grassi Volatili), l’energia che si libera da questi processi si rende completamente disponibile e viene utilizzata per il mantenimento e la crescita delle cellule.

Il rumine è quindi un complesso ecosistema sul quale possiamo intervenire per ottimizzare le fermentazioni allo scopo di migliorare la salute ed il benessere dei bovini, sempre rispettando il complesso equilibrio della sua microflora.

Quali sono gli effetti positivi svolti da Aspergillus oryzae?

I benefici riscontrati nell’utilizzo di questo fungo sono numerosi e presenti in grande quantità in letteratura.

  • Incremento dell’assunzione di sostanza secca, visibile anche nei periodi estivi.
  • Incremento della digeribilità della razione, in particolare fibre e proteine.
  • Aumento dell’attività della totalità dei batteri ruminali ed in particolare quelli cellulosolitici.
  • Migliore sintesi della proteina batterica.
  • Migliore stabilità di pH.
  • Modifica del rapporto acetato/propionato a favore del primo.
  • Maggiore utilizzo di lattato con conseguenti minori casi di acidosi.

Numerosi sono quindi gli effetti positivi esercitati da Aspergillus oryzae che si rispecchieranno sulla salute dei singoli animali, che avrà a sua volta influenza sulla loro carriera produttiva.

Come Aspergillus oryzae è in grado di sostenere effetti positivi sul rumine?

I funghi filamentosi offrono molti benefici rispetto ad altri tipi di cellule quando utilizzati nella biotecnologia e, di conseguenza, vengono usati per produrre prodotti che in maggioranza fanno parte del mondo farmaceutico e del mercato delle biotecnologie (Zheng Jian Li et al., 2000).

In modo particolare Aspergillus oryzae è in grado di produrre un’enorme quantità di metaboliti primari e secondari durante la sua fermentazione, come anche metaboliti biologicamente attivi. Chiaramente va specificato che esso deve trovarsi nelle opportune condizioni di crescita per poter esprimere al meglio il suo potenziale. Esso infatti, tramite un processo intimo di fermentazione, produce un complesso ricco di metaboliti e prodotti di grande efficacia digestiva. Il gran numero di enzimi secreti dalla fermentazione sono infatti attivi ed assorbibili ed aiutano a velocizzare il processo digestivo.

In questo modo l’animale sarà in grado di utilizzare la razione al meglio e nel suo complesso. Risulta infatti inutile a volte “caricare” l’animale con razioni eccessive e di ottima qualità senza che esso sia in grado di utilizzarle poiché non ne ha gli strumenti, il che inoltre potrebbe creare uno spreco sia energetico sia economico.

Per quanto riguarda gli enzimi prodotti durante la fermentazione, si tratta di enzimi a spettro completo, come ad esempio: alfa e beta amilasi (carboidrati e zuccheri), glicoamilasi, proteasi, cellulasi, emicellulasi, lattasi (latticini), fitasi, lipasi (grassi), cutinasi, xilanasi, glucanasi, e perfino pectinasi ed endofitasi, che scompongono l’acido fitico che, se non idrolizzato, impedirebbe una buona assimilazione dei minerali da vegetali ed erbe. Uno dei vantaggi di questi enzimi è che sopravvivono sia nel tratto acido che in quello alcalino e neutro.  Questi possono variare in quantità e tipo in base al terreno di crescita utilizzato, sta infatti qui il segreto e l’abilità, come detto in precedenza, di un microbiologo, proprio nel saperne scegliere i componenti più idonei. Tutti questi enzimi non lavorano in maniera isolata, ma hanno un’attività cooperativa ed interazioni sinergiche per scindere i vari collegamenti, fattore dimostrato in diversi studi (ex.: Kormelink, et al. 1993). Questi enzimi sono in grado di rigenerare il processo digestivo con effetti diretti ed indiretti su tutta la salute dell’animale. È una conseguenza diretta del contenuto enzimatico di AO, che funge da sviluppatore di crescita dei miceti. Alcuni enzimi, in forma concentrata, svolgono invece ulteriori importanti funzioni:ad esempio, le proteasi sono dei potenti antinfiammatori naturali, oltre ad avere anche proprietà immunostimolanti, mentre le lipasi riescono a normalizzare il metabolismo dei grassi e dei trigliceridi.

Alcuni di questi enzimi hanno la caratteristica peculiare di non essere specifici, ovvero di svolgere la propria azione su diversi siti degli alimenti ingeriti garantendo una digestione ed un utilizzo dell’alimento sempre più amplificata, caratteristica non garantita dalla fermentazione di altri organismi. Aspergillus oryzae, infatti, è in grado di sintetizzare diversi isomeri dello stesso enzima come l’endoglucanasi Cel A e Cel B, il beta glucosidasi BGI e HTG-BG, endoxilanasi I e II, poligalatturonasi PGI, PGA, PGB in grado di attaccare diversi polimeri della cellula vegetale.

Con l’apporto di alfa e beta amilasi, Aspergillus oryzae contribuisce in maniera determinante all’aumento della biodisponibilità di preziose fonti energetiche. Inoltre, la presenza di altri enzimi già citati può dare un valido contributo nell’aumentare l’utilizzazione di queste fonti di polisaccaridi derivanti dai cereali di difficile digeribilità.

La produzione, ad esempio, di cellulasi rompe la fibra, idrolizzando i legami glicosidici della cellulosa e offrendone una maggiore quantità ai batteri cellulosolitici presenti nel rumine i quali saranno maggiormente stimolati a crescere.

Con integrazione di A.O. Weidmeier et al. hanno riferito che le vacche avevano numeri totali più alti e una percentuale maggiore di batteri fibrolitici rispetto al controllo. Beharka et al. hanno riportato un aumento del numero di batteri cellulosolitici, emicellulosolitici e pectinolitici quando i vitelli sono stati alimentati con diete integrate con A.O. rispetto ai vitelli di controllo. Una popolazione più ampia e più attiva di batteri fibrolitici ruminali può aumentare il tasso e la quantità di degradazione delle fibre.

L’estratto di AO è in grado di migliorare le fermentazioni ruminali prevenendo l’accumulo eccessivo di acido lattico nelle bovine alimentate con diete ricche in concentrati, in quanto i suoi metaboliti sono in grado di stimolare l’up-take di acido lattico da parte degli utilizzatori ruminali di lattato come Selenomonas ruminantium (Nisbet e Martin, 1990) e Megasphaera elsdenii (Waldrip e Martin, 1993), fornendo loro una fonte di acido malico; questo porta ad un aumento del pH ruminale.

Una delle caratteristiche più importanti di questi enzimi è il fatto di essere extracellulari, ovvero di essere secreti dalla cellula e di poter svolgere la propria funzione fuori da essa, questo li rende disponibili per l’ambiente esterno. Oltre a ciò, tali enzimi possono funzionare in un ambiente variabile (da pH 3.0 a pH 9.0), e sono gli unici enzimi attivi sia nel tratto acido, che in quello basico e neutro lungo tutto l’apparato digerente dell’animale. Inoltre, il fatto che gli enzimi siano “immersi” nel terreno di crescita del fungo li aiuta a non essere rapidamente distrutti dal rumine. Assunti con la razione, svolgono un’azione di idrolisi, predigerendo ed aiutando il microbiota ruminale a degradare gli alimenti. Una volta che il bolo alimentare passa dalla parte acida e poi alcalina dell’intestino, mentre gli altri enzimi muoiono, quelli dal fungo Aspergillus oryzae semplicemente sospendono l’attività, riattivandosi poi al livello del duodeno. Gli enzimi ottenuti dall’Aspergillus sono la risposta ideale a tutti i problemi legati alla digestione, migliorano l’utilizzazione della razione e di qualsiasi supplemento vitaminico/minerale e nutrizionale, costituiscono un eccellente riequilibratore del tratto gastrointestinale e possono essere abbinati ai diversi probiotici. Sono inoltre, un ottimo supporto nutrizionale nelle razioni qualitativamente inadeguate, nelle diete disintossicanti, nel trattamento di meteorismo etc.

La migliore digestione della fibra determina i principali effetti zootecnici: > ISS, > produzione di latte e > grassi e proteine del latte.

Una maggiore quantità di assimilazione di nutrienti in termini di tempo si tradurrà in una maggiore quota energetica a disposizione, parte della quale sarà disponibile per il trasporto attivo della membrana ruminale che permette il passaggio degli AGV attraverso la barriera epiteliale.

Quando si parla di Aspergillus oryzae non si parla soltanto di enzimi, nonostante siano la parte forse più importante, ma anche di altri metaboliti come, ad esempio, i betaglucani apportati dal suo micelio. Questo è consentito naturalmente utilizzando come prodotto finale non solo i metaboliti che il microrganismo ha prodotto ma tutto il complesso fermentato, compreso il terreno su cui è cresciuto. I betaglucani sono così interessanti poichè agiscono in diverse vie del sistema immunitario. Innescano e stimolano molte risposte immunitarie innate per combattere le infezioni: attivano i macrofagi, i T-Helper, neutrofili e le cellule natural killer (NK). La peculiare struttura dei polisaccaridi (betaglucani) permette loro di legarsi a recettori specifici sulla superficie dei macrofagi e di altri globuli bianchi. Come risultato vengono prodotti radicali liberi, molecole altamente reattive caratterizzate dalla presenza di elettroni spaiati, che contribuiscono ad uccidere i batteri, virus, parassiti e cellule neoplastiche.

Anche a confronto con l’utilizzo dei lieviti come base di alcuni mangimi complementari e/o additivi Aspergillus oryzae si rende interessante. Innanzitutto i lieviti non sono in grado di offrire un pool così ampio e completo come quello dell’Aspergillus, essi ad esempio non sono in grado di sintetizzare le amilasi, enzimi molto importanti se non fondamentali per la digestione dei ruminanti. Gli enzimi prodotti dai lieviti non sono extracellulari e quindi essi non li rendono disponibili all’ambiente esterno. Per quanto riguarda la produzione di beta glucani sicuramente il lievito fa la sua parte, ma Aspergillus oryzae non solo lo produce, ma sintetizza anche un’altra vasta gamma di biocine in grado di debellare batteri dannosi.

La chitina, apportata dalla parete cellulare del fungo, è molto importante. Essa viene trasformata in chitosano dai batteri a livello intestinale, il quale svolge una funzione simile a quella dei betaglucani, amplificandone così l’azione. Spesso nei funghi essa è associata a polisaccaridi beta-glucani legati a proteine a formare una matrice polisaccaridica a volte stratificata. Nelle pareti di lieviti, la chitina pura si riscontra raramente.

Aspergillus oryzae possiede un gene per la glutammato decarbossilasi (GAD). Il GAD è un enzima chiave nella biosintesi del GABA (Kato et al., 2002) ed è coinvolto nella decarbossilizzazione irreversibile dell’acido l-glutammico in acido γ-aminobutirrico, che richiede un co-fattore piridossale 5′-fosfato (Kumar 1997). Il GABA  è un importante recettore del sistema nervoso centrale (SNC). Tale meccanismo di azione consente di stimolare l’attività del neurotrasmettitore GABA in grado di inibire l’ansia e la risposta allo stress, senza effetti collaterali.

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