L’industria zootecnica affronta una crescente pressione per ridurre la propria impronta ambientale mantenendo al contempo produttività e redditività. Le emissioni di gas serra enterici, in particolare il metano (CH₄), rappresentano una sfida significativa nella produzione di ruminanti, contribuendo a circa il 10-12% di perdita dell’energia lorda digerita e rappresentando circa il 75% delle emissioni di gas serra agricoli (Olagunju et al., 2025). Questa preoccupazione ambientale ha stimolato una ricerca intensiva su additivi alimentari sostenibili che possano simultaneamente ridurre le emissioni e migliorare le prestazioni animali.
Gli additivi fitogenici, derivati da materiali vegetali ricchi di metaboliti secondari, sono emersi come alternative promettenti agli additivi sintetici. Questi composti naturali offrono benefici potenziali incluse proprietà antimicrobiche, digestione migliorata e ridotta produzione di metano senza le preoccupazioni associate ai residui chimici (Lambo et al., 2024). Sebbene le specie di alghe rosse come Asparagopsis taxiformis abbiano dimostrato notevoli capacità di riduzione del metano fino all’80% negli studi sul campo (Meo-Filho et al., 2024), la loro scalabilità commerciale rimane limitata. Tra gli additivi alternativi a base vegetale in corso di studio, le bucce di cipolla (Allium cepa) hanno attirato crescente attenzione come opzione sostenibile ed economicamente vantaggiosa.
Le bucce di cipolla rappresentano un significativo sottoprodotto agricolo, con circa il 20-30% del peso totale delle cipolle costituito da pellicole esterne tipicamente scartate come rifiuto. A livello globale, questo genera volumi sostanziali, incluse 0,6 milioni di tonnellate annualmente nei soli Paesi europei (Bains et al., 2023; Celano et al., 2021). Il riutilizzo di questo abbondante flusso di rifiuti presenta un’opportunità per la valorizzazione nella nutrizione zootecnica.
Metodologia e disegno sperimentale
Una recente ricerca di Olagunju et al. (2025) ha impiegato un approccio completo di coltura batch in vitro per valutare gli effetti dell’inclusione di bucce di cipolla sulla fermentazione dei ruminanti. Lo studio ha utilizzato un arrangiamento fattoriale 2 × 3 × 5, esaminando due substrati dietetici distinti: una dieta ad alto concentrato (HC) e una dieta ad alto foraggio (HF) comprendente insilato di mais. I trattamenti con bucce di cipolla prevedevano quattro livelli di inclusione: 2,5% (OP2,5), 5% (OP5), 7,5% (OP7,5) e 10% (OP10), confrontati con diete di controllo senza integrazione di additivi.
La metodologia sperimentale ha comportato protocolli di preparazione rigorosi, con bucce di cipolla varietà gialla pulite, essiccate all’aria sotto l’ombra a 30 ± 2°C per cinque giorni e macinate attraverso un setaccio da 2 mm. Circa 0,5 ± 0,05 g di trattamenti sono stati pesati in sacchetti filtranti Ankom e sigillati prima dell’inserimento in bottiglie da siero da 100 mL. Lo studio ha impiegato inoculo ruminale raccolto da tre vacche Holstein Friesian cannulate alimentate con substrati identici a quelli valutati nell’esperimento, garantendo coerenza e minimizzando potenziali variazioni.
Le misurazioni della produzione di gas sono state condotte a 6, 24 e 48 ore di incubazione utilizzando trasduttori di pressione, mentre i gas individuali inclusi metano, anidride carbonica, ammoniaca e acido solfidrico sono stati analizzati utilizzando un analizzatore di gas portatile. I ricercatori hanno anche valutato i parametri di degradabilità dei nutrienti inclusa la degradazione di sostanza secca, fibra neutro detersa, fibra acido detersa e lignina acido detersa, insieme ai profili di produzione di acidi grassi volatili.
Principali risultati e scoperte
Lo studio ha rivelato significative interazioni additivo × dieta per la maggior parte dei parametri misurati, indicando che i livelli ottimali di inclusione delle bucce di cipolla variano a seconda della composizione della dieta basale. La dieta ad alto concentrato ha prodotto costantemente più gas totale ma concentrazioni più basse di metano, anidride carbonica, ammoniaca e acido solfidrico rispetto alla dieta ad alto foraggio. Questo pattern si allinea con la comprensione consolidata delle dinamiche di fermentazione ruminale, dove le diete ricche di concentrati tipicamente mostrano maggiore fermentabilità a causa dei carboidrati prontamente disponibili.
Particolarmente degna di nota è stata la riduzione del metano ottenuta con l’integrazione di bucce di cipolla nelle diete ad alto foraggio. A 48 ore di incubazione, il trattamento OP5 ha dimostrato la più bassa produzione di metano nella dieta ad alto foraggio attraverso effetti quadratici (p = 0,027). Questa scoperta è particolarmente significativa dato che le diete ad alto foraggio sono tipicamente associate a elevate emissioni di metano a causa dell’aumentata fermentazione delle fibre da parte degli archaea metanogeni (Li et al., 2019).
Le risposte di degradabilità dei nutrienti sono variate considerevolmente tra tipi di dieta e livelli di inclusione delle bucce di cipolla. Lo studio ha dimostrato che le bucce di cipolla hanno aumentato linearmente la fibra acido detersa degradabile in entrambi i tipi di dieta attraverso tutti i periodi di incubazione. Tuttavia, la più alta degradabilità della sostanza secca è stata osservata con il trattamento OP7,5 nella dieta ad alto concentrato a 48 ore (effetto quadratico, p = 0,038), mentre valori più bassi sono stati notati a diversi livelli di inclusione nella dieta ad alto foraggio.
I profili degli acidi grassi volatili hanno rivelato interazioni complesse tra inclusione di bucce di cipolla e tipo di dieta. A 24 ore di incubazione, tutti i livelli di inclusione di bucce di cipolla hanno aumentato le concentrazioni di acetato e propionato nella dieta ad alto foraggio, il che è particolarmente vantaggioso poiché questi composti supportano circa il 70-80% dei requisiti energetici dei ruminanti (Sun et al., 2022). Al contrario, il trattamento OP5 ha risultato nei più bassi acidi grassi volatili totali e acetato nella dieta ad alto concentrato.
Discussione e comprensioni meccanicistiche
Le risposte differenziali osservate tra diete ad alto concentrato e ad alto foraggio possono essere attribuite ai distinti composti bioattivi presenti nelle bucce di cipolla e alle loro interazioni con il microbiota ruminale. Le bucce di cipolla contengono concentrazioni sostanziali di flavonoidi (particolarmente quercetina-3-glucoside), polifenoli (quercetina, kaempferolo e antocianine), composti contenenti zolfo (tiosolfati e allicina), saponine e oli essenziali (Celano et al., 2021).
Le proprietà antimicrobiche di questi fitochimici sembrano mirare selettivamente agli archaea metanogeni preservando i batteri fibrolitici benefici. L’allicina, un composto attivo primario nella cipolla, dimostra alta capacità per l’inibizione della riattivazione dell’enzima tiolo, conseguentemente sopprimendo l’attività degli archaea metanogeni e la produzione di metano (Busquet et al., 2005). Inoltre, i composti organosolfurici possono inibire l’HMG-CoA reduttasi, che catalizza la sintesi delle unità isoprenoidi nelle membrane degli archaea metanogeni, contribuendo ulteriormente alla riduzione delle emissioni.
Le risposte quadratiche osservate per la produzione di gas e le emissioni di metano suggeriscono effetti dose-dipendenti dell’integrazione di bucce di cipolla. Livelli di inclusione più bassi possono migliorare l’attività microbica attraverso la modulazione benefica dell’ambiente ruminale, mentre concentrazioni più alte potrebbero esercitare effetti inibitori a causa delle aumentate concentrazioni di fitochimici. Questo fenomeno si allinea con ricerche precedenti che dimostrano che livelli eccessivi di composti bioattivi possono impattare negativamente le popolazioni batteriche ruminali (Eom et al., 2020).
Il miglioramento della degradazione delle fibre con l’integrazione di bucce di cipolla sembra collegato alla stimolazione delle popolazioni batteriche cellulolitiche. Ricerche precedenti hanno dimostrato che l’estratto di cipolla aumenta l’abbondanza di specie cellulolitiche chiave incluse Ruminococcus albus, Fibrobacter succinogenes e Ruminococcus flavefaciens (Eom et al., 2020). Inoltre, l’olio essenziale di cipolla ha mostrato di aumentare l’attività ruminale di cellulasi, α-amilasi e proteinasi, insieme a concentrazioni migliorate di specie Prevotella che contribuiscono alla produzione di enzimi (Yaxing et al., 2022).
Altri additivi per mangimi, alghe rosse
Mentre le bucce di cipolla dimostrano un promettente potenziale di mitigazione del metano, è essenziale contestualizzare questi risultati nel più ampio panorama degli additivi per mangimi emergenti. L’inibitore naturale del metano più estensivamente ricercato sono le alghe rosse, particolarmente Asparagopsis taxiformis e A. armata, che hanno dimostrato notevoli capacità di riduzione del metano sia in condizioni di laboratorio che sul campo.
Una ricerca recente di Meo-Filho et al. (2024) presso l’Università della California, Davis, fornisce evidenze convincenti per l’efficacia di A. taxiformis in condizioni di allevamento reali. Il loro studio con ventiquattro bovini da carne al pascolo (incroci Wagyu e Angus) ha dimostrato significative riduzioni delle emissioni di metano durante le fasi di integrazione ottimale e decrescente, con il bestiame trattato che produceva 115 g/giorno di metano rispetto a 185 g/giorno nei gruppi di controllo. Importante, questa riduzione è stata raggiunta senza influenzare le prestazioni di crescita animale o l’assorbimento dei nutrienti, senza differenze osservate nei guadagni di peso settimanali o nell’assunzione di sostanza secca tra i gruppi di trattamento.
Il meccanismo d’azione nelle alghe rosse si centra sul bromoformio, un analogo metanico alogenato che inibisce specificamente l’attività della coenzima M metiltransferasi, bloccando così la metanogenesi ruminale (Liu et al., 2024). Questo composto è naturalmente sintetizzato e immagazzinato in cellule ghiandolari specializzate come meccanismo di difesa. Tuttavia, l’alto contenuto di bromoformio che rende Asparagopsis così efficace solleva anche considerazioni di sicurezza riguardo ai potenziali residui nei prodotti animali e ai profili di tossicità dose-dipendenti che richiedono ulteriori investigazioni.
Una revisione completa di Liu et al. (2024) dall’Accademia di Pechino evidenzia sia le opportunità che le sfide nell’integrazione di alghe. Gli autori enfatizzano la necessità di esplorare specie alternative con contenuto di bromoformio più basso, incluse Bonnemaisonia hamifera, Dictyota bartayresii, Cystoseira trinodis e Saccharina latissimi. Queste specie possono offrire alternative sostenibili riducendo le preoccupazioni sull’accumulo di metalli pesanti (iodio, bromo) e i residui di bromoformio nei prodotti lattiero-caseari e nella carne.
Tuttavia, l’integrazione di alghe rosse affronta significative limitazioni commerciali nonostante l’efficacia provata. Benché esistano oltre 12.000 specie di alghe a livello globale, solo 221 hanno valore commerciale, e ancora meno sono intensivamente coltivate. Le sfide attuali includono la scalabilità della produzione, l’efficacia decrescente nel tempo a causa della volatilità del bromoformio, i costi di sviluppo della catena di fornitura e i quadri normativi (Liu et al., 2024). Questi vincoli evidenziano l’importanza di investigare additivi naturali complementari come le bucce di cipolla, che possono offrire soluzioni più accessibili e pratiche per l’implementazione diffusa.
Bucce di cipolla v. alghe rosse
Confrontando le bucce di cipolla con l’integrazione di alghe rosse, emergono diverse differenze chiave che possono influenzare le strategie di implementazione pratica. Mentre le alghe rosse raggiungono riduzioni di metano più drammatiche (38-62% in condizioni di campo), le bucce di cipolla offrono benefici più moderati ma potenzialmente più sostenibili. I livelli di inclusione per le bucce di cipolla (5-10%) sono più alti di quelli richiesti per le alghe rosse (tipicamente meno dell’1%), ma le bucce di cipolla sono significativamente più abbondanti ed economicamente vantaggiose come prodotto di scarto agricolo.
Le bucce di cipolla potrebbe mantenere la loro efficacia nel tempo, a differenza delle alghe rosse dove la degradazione del bromoformio porta a un’efficacia decrescente dopo 8-12 settimane di integrazione. Inoltre, le bucce di cipolla dimostrano effetti migliorati nelle diete ad alto foraggio, il che si allinea bene con le pratiche di alimentazione sostenibile e i sistemi basati su pascolo dove le alghe rosse possono essere più impegnative da implementare a causa delle complessità della catena di fornitura.
Implicazioni ambientali ed economiche
I benefici ambientali dell’utilizzo delle bucce di cipolla si estendono oltre la riduzione del metano per comprendere la valorizzazione delle perdite alimentari e i principi dell’economia circolare. Convertire i flussi di rifiuti agricoli in additivi alimentari di valore affronta le sfide doppie della gestione dei rifiuti e della produzione zootecnica sostenibile. La sostanziale riduzione delle emissioni di metano osservata con livelli ottimali di inclusione delle bucce di cipolla potrebbe contribuire significativamente agli sforzi di mitigazione del cambiamento climatico nel settore agricolo.
Da una prospettiva economica, le bucce di cipolla rappresentano un integratore alimentare economicamente vantaggioso che è ampiamente disponibile e tipicamente sottoutilizzato. La degradabilità migliorata dei nutrienti osservata, particolarmente per le frazioni fibrose, potrebbe migliorare l’efficienza alimentare e ridurre i costi complessivi di alimentazione. Gli effetti preferenziali sulle diete ad alto foraggio sono particolarmente rilevanti dato che i sistemi di alimentazione basati su foraggio sono generalmente più economici e sostenibili rispetto agli approcci intensivi di concentrati.
Implicazioni della ricerca e direzioni future
I risultati in vitro presentati da Olagunju et al. (2025) forniscono preziose intuizioni preliminari sul potenziale delle bucce di cipolla come additivo alimentare, ma significative lacune di ricerca devono essere affrontate prima che qualsiasi implementazione pratica possa essere considerata. La riduzione del metano osservata e la degradabilità migliorata dei nutrienti nelle diete ad alto foraggio rappresentano punti di partenza promettenti per studi di alimentazione controllati piuttosto che evidenze definitive per l’applicazione commerciale.
Le aree di ricerca prioritarie dovrebbero includere studi in vivo completi con vacche da latte in lattazione per valutare gli effetti dell’integrazione di bucce di cipolla sulla produzione, composizione e parametri qualitativi del latte. Questi studi devono valutare indicatori di salute animale, pattern di assunzione alimentare e accettazione della palatabilità per periodi di alimentazione estesi per determinare se le osservazioni di laboratorio si traducono in condizioni del mondo reale. La preferenza apparente per le diete ad alto foraggio suggerisce particolare rilevanza per i sistemi basati su pascolo, ma questo richiede validazione sotto diversi scenari di gestione alimentare.
Le valutazioni di sicurezza rappresentano una lacuna critica di conoscenza, particolarmente riguardo agli effetti a lungo termine dei composti contenenti zolfo e al potenziale accumulo di fitochimici nei tessuti animali o nel latte. Gli studi sui residui dovrebbero esaminare se i composti bioattivi dalle bucce di cipolla appaiono nei prodotti animali, affrontando sia la sicurezza alimentare che le considerazioni di accettazione del consumatore. Inoltre, i livelli ottimali di inclusione identificati in vitro (5% per diete ad alto foraggio) richiedono conferma attraverso studi dose-risposta in animali vivi.
Le analisi di fattibilità economica devono valutare l’efficacia dei costi del processamento, stoccaggio e distribuzione delle bucce di cipolla rispetto agli ingredienti alimentari convenzionali. L’abbondanza di rifiuti di cipolla suggerisce economie favorevoli, ma considerazioni pratiche incluse disponibilità stagionale, costi di trasporto e requisiti di processamento necessitano di investigazione approfondita. L’integrazione con le catene di fornitura esistenti e i processi di approvazione normativa rappresentano sfide implementative aggiuntive che richiedono valutazione sistematica.
La comprensione meccanicistica di come i composti bioattivi delle bucce di cipolla interagiscono con il microbiota ruminale merita investigazione più approfondita attraverso tecniche molecolari incluse metagenomiche e metabolomiche. Questa ricerca potrebbe informare strategie di ottimizzazione e aiutare a predire risposte attraverso diverse popolazioni animali e sistemi di alimentazione, supportando ultimamente protocolli di integrazione più mirati ed efficaci.
Conclusioni provvisorie
La ricerca dimostra che l’integrazione di bucce di cipolla rappresenta una strategia promettente per la nutrizione sostenibile dei ruminanti, offrendo benefici simultanei di riduzione delle emissioni di metano e utilizzo migliorato dei nutrienti. Il livello ottimale di inclusione del 5% nelle diete ad alto foraggio fornisce un obiettivo pratico per l’implementazione massimizzando i benefici ambientali e nutrizionali. Questo approccio si allinea con le crescenti richieste per sistemi di produzione zootecnica sostenibile che bilanciano produttività con responsabilità ambientale.
Mentre le alghe rosse rimangono gli inibitori naturali del metano più potenti attualmente disponibili in condizioni controllate, le bucce di cipolla offrono vantaggi complementari inclusa abbondante disponibilità, efficacia dei costi, efficacia sostenuta e compatibilità migliorata con sistemi di alimentazione basati su foraggio. Lo sviluppo di un portafoglio di additivi naturali efficaci, incluse sia bucce di cipolla che alghe rosse, fornisce flessibilità per diversi sistemi di produzione e contesti di gestione.
Mentre l’industria continua a cercare alternative sostenibili alle strategie di alimentazione convenzionali, gli additivi fitogenici come le bucce di cipolla offrono percorsi promettenti per raggiungere un’impronta ambientale ridotta senza compromettere il benessere animale o l’efficienza produttiva. Lo studio contribuisce con preziose intuizioni al potenziale per la valorizzazione dei rifiuti agricoli nella nutrizione zootecnica affrontando le sfide ambientali critiche.
Dario Dongo
Cover art copyright © 2025 Dario Dongo (AI-assisted creation)
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Dario Dongo, lawyer and journalist, PhD in international food law, founder of WIISE (FARE - GIFT - Food Times) and Égalité.
