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