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WINTER SCHOOLLe tecniche spettroscopiche: strumenti innovative applicati all’Analisi dei settori ambientale ed agroalimentare- nuove sfide per il futuro
“Il settore agro-zootecnico”
Prof. Vittorio DELL’ORTODipartimento di Scienze Veterinarie
per la Salute, la Produzione animale e la Sicurezza Alimentare- VESPA
Milano, 26 Gennaio 2015
Livestock and nutrition
Global meat production
-Different cost of production among countries-Though the USA and Europe still produce plenty of meat products, the prices of feed, energy, and land are all becoming more expensive and the cost of producing industrial livestock is rising.
The global demand for meat is growing, particularly in China and India, which could see an 80% boom in the meat sector by 2022 due to a new (and growing) middle class.
Africans are also starting to eat more meat, though the supply and demand are still not quite what they are in other parts of the world.
Animals slaughtered worldwide
Different trend between the
developing world and rich world
INDUSTRIA ALIMENTARE - I FATTURATI DI ALCUNI COMPARTI 2012
Comparti (miliardi di euro)Lattiero – Caseario 14,90Salumi 7,99Carni bovine 5,90Alimentazione animale 7,74Avicolo 5,75Ittici 1,48Dolciario 13,06Vino 10,08
L’INDUSTRIA ALIMENTARE IN ITALIA - 2012
FATTURATO 130 miliardi €
N.ADDETTI 408.000
IMPRESE 32.300
EXPORT 24,8 miliardi €
2010 2011 2012124 miliardi € 127 miliardi € 130 miliardi €
+3,3% +2,4% +2,3%
Poultry
Around 5.9 billion broiler chickens for eating were produced yearly in the European Union. Mass production of chicken meat is a global industry and at that time, only two or three breeding companies supplied around 90% of the world’s breeder-broilers. The total number of meat chickens produced in the world was nearly 47 billion in 2004; of these, approximately 19% were produced in the US, 15% in China, 13% in the EU25 and 11% in Brazil
Chicken consumption
Poultry is the fastest growing segment of globalized livestock. By 2020, China's poultry production will increase 37%, Brazil's will increase 28%, and U.S. production will increase 16% due to growing consumption around the globe.
World pig population by country
Pig population in Italy
Heavy pig (160kg)
Typical productions:PARMA hamS. DAIELE ham
Global beef cattle population
heads of cattle in the world:
1.426.389.031
10 COUNTRIES have the 53% of population of beef cattle
UE-27 has 6% of beef cattle in the world
The remaining part of the world breeds 41% of global cattle populationERSAF, 2013
Beef production systemsDeveloping countries: subsistence breeding
• small-scale farms, related to the family• Nutrition: natural forage in open grassland
or by-products
• Intensive à concentrate feeds– USA– Europe– Australia
• Extensiveà grassland– South America– Australia– New Zeland
Agribenckmark 2013
Industrialized countries : specialized breeding
Focus on beef cattle in Italy: numbers
ITALY, in Europe, is the 3rd producer the 2nd consumer of bef
High live cattle import and high beef import volumes
Self-supply: 60% (CRPA 2012 su dati Istat)
Production (ton) Consumo (kg/person/year)
France 1.477.174 23,9
Germany 1.140.000 13,1
Italy 981.066 20,7
UK 882.562 18,2
Spain 596.897 9,5
Ireland 495.324 18,2
Netherlands 373.379 12,9
Poland 371.000 1,9
Belgium 262.132 15,6
Austria 221.118 17,9
Denmark 115.300 20,1ERSAF, 2013
• Family labour
• Without genetic selection for improvement of the producions (indigenous breeds for milk and
meat)
• Feed: forages not suitable for human consumption (not competitive)
A look into the pastsubsistence breeding - local market
Low Production EfficiencyThe production does not cover the increasing demand of beef
Italian beef consumption continues to rise
1938-1970: 8,5 à 24,8 kg/person/year (+ 292% à + 9% per year)
• Population: 1938 43 mln – 1970 54 mln
Total meat consumption: 365.500 ton à 1.339.200 ton (+ 366% à + 11,5% per year)
ISTAT
What about the diet of italians from the Second War World?
Coldiretti, 2010. Primo rapporto sulle abitudini alimentari degli italiani
meat: from 60 to 241 g/d
Changes
Innovation
Observed changes in the beef cattle brreding from 1970
‘70: genetic selection in selezione genetica e structural innovations
Anni ‘70: silage corn and UNIFEED
’70-80: vaccines, antibiotics, antiparasites
’70-‘80: Large-Scale Retail Trade
‘90: computers and focus on the quality of the animal products
’00: Food safety, new technologies and globalization
Changes
From ‘70: genetic selection of more specialized animals
Beef cattleDairy cattle
Innovation
Innovation From ‘70: new facilities
Animali legati e stabulati su fondo in cemento coperto da paglia Box multipli e stabulazione su
pavimento grigliato
Industrialization and specialization
Yesterday and today
Innovation
Animal nutrition and animal feeding: corn silage and unifeedInnovation
1948kg/capo/day
Corn silage 10.0
straw 0.7
Corn meal 5.0
Soybean meal 44% CP 1.2
Sunflower meal 28% CP 1.0
Beet pulps 1.0
Minerals and vitamins 0.2
Today
• Maximisation of performance • Proteins from plant (high biological value)
Bonadonna, 1948
Performance and Average Daily Gain (ADG)
Innovation
1948 1988p.v. IPMG
Software for animal nutrition
Innovation
T. Bonadonna, 1948 CPM
Years ’70-80: Large-Scale Retail Trade, contract for supplying
Market
Before years ’60-’70: • Local market of large animals, oral
agreements• Mediators, butchers • Payments instantly or weekly
After ‘70-’80:• Food safety• Contracts fo supplying, defined terms of contractc ,
certifications, labels• Large-Scale Retail Trade• Payments after months
Technological innovations in the farms
Analytical innovation
NIR
Cheli et al., 2009
Cozzolino et al., 2009
Ruminal bolus
Nagaraja e Lechtenberg, 2007
Electronic nose
From 2000: economical evaluation
Economic aspects
Vacche
Monta/F.A.
Parto
Monta/F.A.
Nascita Nascita Nascita
Svezzamento Svezzamento
Ingrasso
Macellazione
Svezzamento Ingrasso
Macellazione
Vitelli da ristallo importati
250-450 kg
Vitelli da ristallo nazionali
200-350 kg p.v. Vitelli da mandrie da latte
nazionali ed estere
Carne di vitello a carne bianca
Import
700-750 kg p.v.300-350 kg p.c.
Carne di bovino adulto
Maschi40-55 kg p.v.
Maschi600-750 kg p.v.
330-480 kg p.c.
Femmine450-550 kg p.v.
250-350 p.c.
Maschi550-750 kg p.v.
300-520 kg p.c.
Femmine450-600 kg p.v.
250-350 kg p.c.
Italian beef cattle breeding
Actually
250-300 kg p.v.125-160 kg p.c.
Vacche a fine carriera
62% of cattle, slaughtered in Italy, were born abroad
Actually
Actually
Origins of animals Breeding system
High fixed costs
need to maximize the production
The highest density of population (in accordance
with EU laws on animal welfare
CRPA, 2011
Actually Zootechnical globalization and cost of production
Costo di produzione in funzione del sistema di alimentazione ($/100 kg peso carcassa)
Agribenckmark, 2011
Actually Costo di produzione in funzione del sistema di alimentazione ($/100 kg peso carcassa)
Agribenckmark, 2011
Zootechnical globalization and cost of production
Costo di produzione in funzione del sistema di alimentazione ($/100 kg peso carcassa)
Elevato costo dell’animale da ristallo
Actually Zootechnical globalization and cost of production
Future challenges– developing countries–
Increasing of the production efficiency
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
1950
1955
1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
2045
2050
Rural Urban
billionsPopolazione mondiale prevista nel 2050: 9.3 Miliardi
FAO e ONU, 2011
• 2022: +10% di consumo di carni nei PVS.• L’import di carne bovina in tali paesi crescerà del +25%
Previsione consumi carni PVS al 2022
OECD/FAO, 2013
Sicurezza nutrizionale
Stagnazione dei consumi
Impatto ambientale
Salubrità
Immagine negativa Stagnazione dei consumi
OECD/FAO, 2013
Future challenges – DC–
Sicurezza nutrizionale: la carne bovina, alimento salubre
Alimento g di alimento eguaglianti 100 g di carne
Uova 128.7
Latte 597
Formaggio 101
Frumento 296
Fagioli 382
Riso 295
Patate 854
Mais 239
Quantità di alimenti necessari per eguagliare l’apporto di aminoacidi essenziali della carne
INRAN
La biodisponibilità del ferro nei vegetali è varia tra il 2 ed 10%, mentre negli alimenti di origine animale si colloca tra il 10 e il 35%
Le vitamine del gruppo B sono apportate in forma altamente disponibile
La vitamina E ha azione antiossidante
La carne è un importante fonte di vitamina B12, assente nei vegetali
Alimenti funzionali: Carnitina – Coenzima Q-10 – Colina – Creatina –
Nucleotidi – Lecitina/colesterolo > 10:1- CLA – Acido lipoico –
Antiossidanti – Acido fitanico
Future challenges – DC–
Sicurezza nutrizionale: migliorare il profilo acidico
La frazione lipidica della carne bovine• Ricca di AG saturi e monoinsaturi• n-6/n-3 generalmente > 5
Attraverso la somministrazione di alimenti ricchi innutrienti funzionali o di loro precursori, o deinutrienti funzionali stessi è possibile incrementarnela concentrazione nelle carni
n-6/n-3
Sostituzione di semi di soia tostati con semi di lino estruso, effetto sul profilo acidico delle carni
Bas et al., 2007
Future challenges – DC–
Sicurezza nutrizionale: apporto di antiossidanti
Somministrazione di Se organico e [Se] nelle carni Concentrazione di vitamina E nella dieta e nelle carni
Baldi G., Compiani R., Bozzi P., Sgoifo Rossi C.A., Dell’Orto V., 2012 Mitsumoto et al., 1993
Future challenges – DC–
Impatto ambientale
Leip et al., 2010
Deblitz, Agribenchmark 2013
La produzione di carne bovina è la più inquinante in termini di emissioni di GHG
Allevamento intensivo à < produzione GHG
Future challenges – DC–
Utilizzo di alimenti non food/coprodotti: l’esempio dei distillers
Pubblicazioni «SCOPUS» topics: beef + distillers negli ultimi 10 anni
Produzione mondiale di etanolo per carburanti attuale e prevista
Licht, 2006
Future challenges – DC–
Insetti !?!?
• Ridotto impatto ambientale
• Riscontri positivi in sostituzione della farina di pesce nella dieta di
pesci e volatili
• Minore contenuto lipidico rispetto alla carne bovina
• Buon apporto di aminoacidi essenziali
• Maggiore apporto di AG essenziali e vitamine (ad eccezione B12)
ed equivalente apporto minerale della carne bovina
Future challenges – DC–
There could also be a shift in the future from animal protein to protein from aquatic plants or insects, as a recent United Nations report suggests. Insects are particularly efficient and high in protein.
Milk production
The major milk production regions are South Asia (23%) and Europe-25 (21%: mainly Germany and France)
Dairy farms -Globally the average dairy herd size is 2.4 cows.-The six country with average dairy herds comprising more than 100 cows are: Argentina, Australia, Czech Republic, New Zeland, South Africa and USA.
Milk consumption • High, >150 kg per capita/year: Argentina, Ecuador, Europe, Israele, Oceania...• Medium, 30-150 kg per capita/year: India, Japan, Korea, North/South Africa ...• Low, less than 30 kg per capita/year: China, Ethiopia,countries of central Africa
Evoluzione dell’Indice di Conversione Alimentare (I.C.A.) (kg di alimento per kg di prodotto)
Products 1960-1970 NowChicken meat 4,5 1,9Turkey meat 6,0 2,5Rabbit meat 6,0 3,0Beef meat 15,0 6,5Eggs 4,3 2,1Milk 2,2 0,7Pig (100 kg) meat 4,3 2,7Heavy pig (170 kg) (es.prosciutto) 5,5 3,8
45
Feed conversion ratios (FCR) (kg feed x kg of product)
40%Produzione di
latte
Bovine population in North of Italy
Lombardia
Milano
Dairy cattle in EU-28: 23.204.000, Dairy cattle in Italy: 1.862.127
Volume of Milk (t) produced in Italy :10.876.191
breed Percentage
Frisona (9263 kg/305 d) 81,0
Bruna(7172 kg/305 d) 6.4
Pezzata rossa italianaGrigio AlpinaModicana
Oropa Pezzata RossaRendenaJersey
Dairy cattle (AIA 2013)
Diverse aziende di bovine da latte producono:10-14.000 kg /capo/lattazione (305 g) Grasso 3,7 % proteina 3,40%
Come e dove si produce il latte
USA
Cina
Italia
Turchia
Estonia
Come e dove si produce il latte
La quantità di azoto (N)
e fosforo (P) eliminate
da una bovina che
produce 50 litri di latte
sono decisamente
inferiori rispetto a
quelle emesse da due
bovine che producono
25 litri (Figura 3),
infatti l’escrezione di
azoto è superiore del
26% e quella del fosforo
del 39%.
latte(3,7% grasso, 3,3% proteina)
PG % s.s. P % s.s. Escrezione N g/capo/d
Escrezione P g/cpo/d
50 litri 17,8 0,46 570 81,525 litri 15,6 0,40 359 49,725 l x 2 = 50 15,6 0,40 718 99,4
L’inquinamento per unità di prodotto è inferiore quando la produzione è elevata
environmental impact
Fish oil supplementation (FO) increases EPA and DHA content(g/100 g total fat) of goat’s colostrum (day 1 of lactation) and mature milk
Colostrum
EPA Control 0.43a
Fish oil 0.84b
DHA Control 0.33A
Fish oil 0.71B
Mature milk
12 d 26 d 40 dEPA Control ND 0.10A ND
Fish oil 0.50 0.62B 0.50DHA Control 0.07A ND ND
Fish oil 0.51B 0.29 0.32
Estimated transfer efficiencies into mature milk were 14 and 7%, respectively, for EPA and DHA
2nd International Feed for Health Conference • Tromsø, Norway • 14-15 June 2010
a,b= P<0.05A,B= P<0.05 Cattaneo et al., Small Ruminant Research, 64 (2006),22-29
EPA and DHA may improve the defensive performance of goat’s neutrophils against bacteria
by increasing their phagocytic activity
Pisani et al., Veterinary Immunology and Immunopathology (2009)
Thank you for your attention