L’aggiunta di foraggio fresco migliora il metabolismo ruminale e garantisce livelli più elevati di precursori della carnitina (betaine e loro derivati), che contribuiscono a numerosi processi metabolici e possono prevenire varie malattie stimolando i pathway delle sirtuine (D’Onofrio et al., 2020). Tuttavia, i foraggi freschi non sono disponibili tutto l’anno.
L’uso di mangimi alternativi è un’opzione interessante da molti punti di vista. Secondo il catalogo UE delle materie prime per mangimi (Regolamento [UE, 2017] n. 2017/1017), gli ex prodotti alimentari (FFP) sono mangimi prodotti per il consumo umano ma per molti motivi (ad es. logistica, produzione, imballaggio e così via) non sono più destinati al consumo umano, sebbene non ci sia alcun rischio per la salute se utilizzato come mangime. Questi sottoprodotti industriali (ad es. biscotti rotti, pane dalla forma sbagliata e così via) fornendo zuccheri solubili possono essere utilizzati per aumentare la fermentescibilità della dieta. Dare agli FFP una destinazione secondaria come mangime per la nutrizione del bestiame, potrebbe dunque ridurre le perdite lungo la catena alimentare.
Pertanto, lo scopo di questo lavoro è stato quello di testare gli FFP come un’alternativa al foraggio fresco al fine di migliorare il metabolismo ruminale e garantire livelli più elevati di precursori della carnitina. L’inclusione di FFP (contenenti l’87% della farina di biscotto) nella dieta delle bufale da latte è stata valutata su: (a) caratteristiche della fermentazione, mediante la tecnica in vitro della gas production; (b) caratteristiche quantitative e qualitative del latte; (c) contenuto di molecole funzionali nel latte; e (d) attività antiossidante nel latte e nel plasma.
Il test è stato condotto in un allevamento di bufale situato nel sud Italia per 90 giorni, durante il periodo estivo. Cinquanta bufale pluripare Mediterranee Italiane (4,6 ± 0,3 anni e 2,9 ± 0,2 parti; 676 ± 16 kg di peso vivo, 111 ± 3,63 giorni in mungitura [GIM] e 11,7 ± 0,7 kg produzione lattea), stabulate in paddock, con una disponibilità di spazio di 15 mq/capo e 80 cm di mangiatoia, sono state coinvolte nello studio. Gli animali sono stati munti due volte al giorno e divise in due gruppi omogenei secondo GIM, ordine di parto e produzione lattea. Due diete isoenergetiche e isoproteiche sono state somministrate come razione mista totale (TMR) con la presenza di Sorghum vulgare come foraggio verde (Gruppo verde; n = 25) o di un prodotto commerciale (Top Star®; Stella Mangimi) contenente l’87% di farina di biscotto (gruppo FFP; n = 25).
Nella Tabelle 1-3 vengono mostrate le caratteristiche nutrizionali sia del Top Star® che delle due diete (rispettivamente nelle tabelle 2 e 3).
TABELLA 1 – Total Mixed Ration formula delle diete testate in vivo nei due gruppi
| Ingredienti (kg) | Gruppo verde | Gruppo FFPs |
|---|---|---|
| Insilato di mais | 10 | 16 |
| Trebbie di birra | 15 | 15 |
| Fieno di loietto | 4.0 | 2.0 |
| Sorgo fresco | 16 | - |
| Mais fioccato | 2.7 | 1.6 |
| Top Star® | - | 3.0 |
| Farina di soia | 0.8 | 0.7 |
| Grassi idrogenati | 0.3 | 0.3 |
| Vitamine | - | 0.1 |
| Sale 1:3 | 0.1 | - |
| Carbonato di calcio | 0.2 | 0.1 |
TABELLA 2 – Caratteristiche nutrizionali del prodotto commerciale (Top Star®, Stella Mangimi s.r.l., Avellino, Italy) utilizzato durante la prova
| Nutrienti | Top Star® |
|---|---|
| Sostanza secca, % | 89.8 |
| Proteina grezza, % SS | 10.6 |
| Estratto etereo, % SS | 12.8 |
| Fibra grezza, % SS | 3.60 |
| Ceneri, % SS | 2.63 |
| Amido, % SS | 14.7 |
| NDF, % SS | 13.7 |
| ADF, % SS | 7.50 |
| NSC, % SS | 60.1 |
| MFU/kg SS | 1.35 |
| Note: 1 MFU = 1,700 Kcal. Abbreviazioni: SS, sostanza secca, NDF, fibra neutro detersa, ADF, fibr acido detersa, NSC, carboidrati non strutturali, MFU, unità foraggera lattea. |
|
TABELLA 3 – Caratteristiche nutrizionali delle due diete usate nella prova
| Nutrients | Gruppo verde | Gruppo FFPs |
|---|---|---|
| Sostanza secca, % | 16.7 | 16.8 |
| Proteina grezza, % SS | 14.7 | 14.6 |
| Estratto etereo, % SS | 6.56 | 7.38 |
| Fibra grezza, % SS | 18.3 | 17.9 |
| Ceneri, % SS | 7.02 | 6.57 |
| Amido, % SS | 14.7 | 18.5 |
| NDF, % SS | 34.9 | 35.0 |
| ADF, % SS | 20.6 | 21.8 |
| NSC, % SS | 36.82 | 36.45 |
| MFU/kg SS | 0.95 | 0.95 |
| Fosforo, % SS | 0.44 | 0.44 |
| Calcio, % SS | 0.85 | 0.87 |
| Rapporto foraggi:concentrati | 62/38 | 53/47 |
| Abbreviazioni: SS, sostanza sezza, NDF, fibra neutro detersa, ADF, fibr acido detersa, NSC, carboidrati non strutturali, MFU, unità foraggera lattea. | ||
Entrambi i gruppi sono stati sottoposti ad un periodo di adattamento di 14 giorni alle due diete prima di iniziare la raccolta dei dati. La razione è stata somministrata due volte al giorno in ciascun gruppo e i residui di mangiatoia sono stati giornalmente pesati e campionati, al fine di calcolare l’assunzione di sostanza secca media. I residui per ogni gruppo sono stati analizzati una volta a settimana secondo l’AOAC (2005), per calcolare l’assunzione di sostanza secca e composizione della dieta.
Sono stati calcolati i valori energetici (unità foraggera lattea = 1700 kcal) utilizzando le equazioni fornite dall’Institut National de la Recherche Agronomique (2010). Infine, il body condition score (BCS) di ciascuno il bufalo è stato registrato settimanalmente utilizzando una scala da 1 a 9.
Caratteristiche della fermentazione in vitro
Le caratteristiche di fermentazione in vitro delle due diete utilizzate per l’esperimento in vivo, sono state valutate utilizzando la tecnica di gas production in vitro. Per questo obiettivo, le due diete (rappresentativamente raccolte in diversi punti della corsia di alimentazione e essiccate a 65°C per 24 ore) sono state macinate, e passate ad un vaglio da 1,0 mm. Per la sperimentazione in vitro, sono stati incubati in condizione di anaerobiosi con liquor ruminale tamponato, raccolto al macello, secondo la legislazione UE (Consiglio UE, 2004), da quattro bufale adulte. Dopo 120 h di incubazione, sono stati registrati i parametri: pH mediante pHmetro; degradabilità della materia organica (dOM, %), filtrazione (Porosity #2) e cottura in muffola a 550°C; produzione di gas cumulativo (OMCV, mL/g); acidi grassi volatili (VFA, mM/g) rilevati mediante gascromatografia. I parametri cinetici quali: (A, mL/g: potenziale di produzione di gas correlata alla materia organica incubata; B, h: tempo di produrre la metà di A; Rmax mL/h: velocità massima di fermentazione; Tmax, h: tempo per raggiungere Rmax) sono stati ottenuti adattando i dati sperimentali ad un modello sigmoidale.
Campionamento e analisi del latte e del plasma
La quantità di latte individuale è stata registrata giornalmente dal sistema di mungitura automatizzato. Su base mensile, il campionamento del latte è stato effettuato mediante raccolta di campioni di latte al mattino e al pomeriggio. Da ciascun campione sono state raccolte due aliquote: la prima è stata immediatamente analizzata per la determinazione della qualità del latte (grasso, proteine, caseina, lattosio, urea, β-idrossi butirrato [BHB], profilo degli acidi grassi e cloruri) attraverso spettroscopia nel medio infrarosso, mentre la seconda aliquota è stata conservata a -80°C fino all’analisi delle biomolecole. È stato calcolato anche il latte corretto per l’energia (740 kcal) attraverso la seguente formula, che considera contenuto di grassi e proteine del latte:
ECM= ([{grassi(g*kg-1)–40 + proteine(g*kg-1)–31}* 0.01155]+ 1) * resa del latte
Allo stesso tempo, siero e plasma individuali di due gruppi, raccolti separatamente, sono stati ottenuti per centrifugazione a 1800 g per 20 min e conservato a -80°C fino all’analisi.
Contenuto di molecole funzionali nel latte e derivati del latte di bufala
Sono state effettuate analisi di spettrometria di massa al fine di valutare il contenuto di molecole funzionali nel latte, con particolare riferimento a componenti bioattivi, quali la carnitina e alcuni suoi derivati (acetilcarnitina, propionilcarnitina) e betaine, (γ-butirrobetaina, δ-valerobetaina e glicinabetaina). I protocolli di estrazione delle frazioni idrosolubili del latte di bufala hanno previsto tecniche di estrazione in fase solida, microfiltrazione e estrazione in fase organica. Le carnitine sono state identificate sulla base dei loro tempi di ritenzione e del profilo di frammentazione in MS2. Come per le carnitine, anche le concentrazioni di ciascuna betaina sono state determinati dal confronto con la relativa curva di calibrazione.
Attività antiossidante
La capacità antiossidante totale (TAC) è stata valutata utilizzando a saggio colorimetrico mentre il saggio del potere antiossidante ferro riducente (FRAP) è stata valutata tramite la capacità riducente dei campioni.
Analisi statistica
Le analisi statistiche sono state eseguite mediante analisi della varianza (ANOVA) ad una via al fine di confrontare i risultati in vitro dopo 120 h di incubazione (pH, dOM, OMCV, A, B, Tmax, Rmax, VFA) delle due diete. I parametri qualitativi (grasso, proteine, caseina, lattosio, urea, BHB, profilo degli acidi grassi e cloruri, contenuto di biomolecole funzionali) e quantitativi (produzione lattea giornaliera e mensile), e l’attività antiossidante (TAC e FRAP) nel sangue e nel latte sono stati analizzati mediante ANOVA a misure ripetute. Una differenza statisticamente significativa è stata accettata a p <0,05.
Caratteristiche della fermentazione in vitro
I risultati della fermentazione in vitro sono riportati nella Tabella 4 e nella Figura 1. I valori di pH misurati dopo 120 h di incubazione rientravano tra gli intervalli adatti all’attività dei batteri cellulolitici. Dai risultati si evince che solo il potenziale produzione di gas è emerso diverso tra le diete (A: 281 vs. 271 mL/g, p < 0,05 per la dieta rispettivamente FFP e verde). I parametri cinetici hanno mostrato differenze statisticamente significative (Tmax: 0,17 vs. 3,03 h e Rmax: 12,4 vs. 9,56 mL/h, p < 0,05, per la dieta FFP e verde rispettivamente), indicando un processo più intenso e più veloce nella dieta contenente FFP rispetto alla dieta con foraggio verde. Tuttavia, la differenza nel profilo era evidente solo nelle prime 20 h di incubazione e scompare nelle ore successive (Figura 1).
TABELLA 4 Caratteristiche della fermentazione in vitro delle due diete
| Dieta | Verde | FFPs | MSE |
|---|---|---|---|
| pH | 6.60 | 6.57 | 0.003 |
| dOM, % | 70.3 | 72.2 | 10.7 |
| OMCV, ml/g | 240 | 235 | 9.76 |
| A, ml/g | 271a | 281b | 10.5 |
| B, h | 19.2 | 20.6 | 1.18 |
| Rmax, ml/h | 9.56a | 12.4b | 1.36 |
| Tmax, h | 3.03a | 0.17b | 0.05 |
| VFA, mM/g | 130 | 133 | 13 |
| Acido acetico, % tVFA | 68.4 | 63.1 | 2.17 |
| Acido propionico, % tVFA | 19.2 | 19.7 | 0.08 |
| Acido butirrico, % tVFA | 9.57 | 12.2 | 0.07 |
| Note: Lettere differenti tra le colonne indicano differenze statisticamente significative (a,bp<0.05). Abbreviazioni: MSE, mean square error, dOM, degradabilità della sostanza organica, OMCV, gas production cumulativa relativa alla sostanza organica incubata, A, gas production potenziale relativa alla sostanza organica incubata, B, tempo per produrre metà di A, Rmax, percentuale di fermentazione massima, Tmax, tempo per raggiungere Rmax, tVFA, acidi grassi volatili totali. |
|||
Figura 1. Velocità di fermentazione in vitro nel tempo delle diete testate in vivo.
Produzione di latte qualitativa e quantitativa
L’assunzione giornaliera media di sostanza secca è stata di 16,5 ± 0,2 kg nella dieta verde e di 16,5 ± 0,0 kg nella dieta con FFP, senza differenze significative tra i gruppi. Allo stesso modo, in media non erano presenti differenze per BCS (7,25 ± 0,1 vs 7,32 ± 0,2 rispettivamente per gruppo verde e FFP). La produzione giornaliera media lattea e la sua qualità erano simili in entrambi i gruppi (Tabella 5), ad eccezione degli acidi grassi trans (TFA; p <0,01) e dell’acido stearico (p <0,05; Tabella 6). Inoltre, i parametri del latte, che indicano lo stato sanitario della mammella e il metabolismo animale, non differivano tra i due gruppi (Tabella 5). Il gruppo con dieta verde aveva livelli più alti (p <0,01) di γ-butirrobetaina, glicina betaina, L-carnitina e propionil L-carnitina rispetto al gruppo con dieta FFP, mentre non sono state osservate differenze per δ-valerobetaina e acetil L-carnitina (Tabella 7). La capacità ‘antiossidante del latte era maggiore negli animali del gruppo verde in relazione al gruppo alimentato con FFP, sia per TAC (p < 0,05) che per FRAP (p <0,01) (Tabella 8). Allo stesso modo, anche il plasma ha mostrato livelli più elevati di TAC (p <0,01) e FRAP (p <0,05) nel gruppo con dieta verde rispetto al gruppo con dieta FFP (Tabella 8).
TABELLA 5 Produzione e qualità lattea di entrambi i gruppi oggetto della prova
| Gruppo | Verde | FFPs | |
|---|---|---|---|
| Produzione, kg/d | 9.75 ± 0.07 | 9.86 ± 0.07 | |
| Grassi, % | 9.23 ± 0.30 | 9.46 ± 0.27 | |
| Proteine, % | 4.69 ± 0.07 | 4.55 ± 0.06 | |
| ECM, kg/d | 15.8 ± 0.54 | 15.6 ± 0.62 | |
| Lattosio, % | 4.41 ± 0.06 | 4.45 ± 0.05 | |
| SCC, x103 cells/ml | 170 ± 40.0 | 206 ± 73.4 | |
| DSCC, % | 41.9 ±1.96 | 40.4 ± 2.30 | |
| Caseina, % | 3.86 ± 0.07 | 3.75 ± 0.05 | |
| Urea, % | 31.4 ± 3.15 | 34.5± 2.73 | |
| BHB, % | 0.20 ± 0.03 | 0.19 ± 0.02 | |
| pH | 6.61 ± 0.01 | 6.61 ± 0.02 | |
| EC, mS/cm | 605 ± 13.1 | 616 ± 13.9 | |
| Note: Valori sono espressi come media ± SEM (errore standard). Abbreviazioni: ECM, latte corretto per energia, SCC, conta delle cellule somatiche, DSCC, conta delle cellule somatiche differenziali, BHB, betaidrossibutirrato, EC, conducibilità elettrica. |
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TABELLA 6 Composizione acidica del latte (% degli acidi grassi totali)
| Gruppo | Verde | FFPs | |
|---|---|---|---|
| MCFA | 3.63 ± 0.10 | 3.62 ± 0.09 | |
| SCFA | 1.12 ± 0.05 | 1.11 ± 0.04 | |
| MUFA | 2.85 ± 0.11 | 3.04 ± 0.10 | |
| LCFA | 4.00 ± 0.16 | 4.25 ± 0.14 | |
| PUFA | 0.23 ± 0.01 | 0.25 ± 0.01 | |
| SFA | 6.29 ± 0.21 | 6.28 ± 0.19 | |
| UFA | 2.99 ± 0.11 | 3.23 ± 0.10 | |
| TFA | 0.24 ± 0.01A | 0.29 ± 0.01B | |
| Acido miristico | 0.97 ± 0.04 | 0.94 ± 0.03 | |
| Acido palmitico | 2.51 ± 0.08 | 2.57 ± 0.08 | |
| Acido stearico | 0.92 ± 0.02a | 0.98 ± 0.02b | |
| Note: Lettere differenti tra le colonne indicano differenze statisticamente significative (a,bp<0.05). Valori sono espressi come media ± SEM (errore standard). Abbreviazioni: MCFA, acidi grassi a catena media, SCFA, acidi grassi a catena corta, MUFA, acidi grassi monoinsaturi, LCFA, acidi grassi a catena lunga, PUFA, acidi grassi polinsaturi, SFA, acidi grassi saturi, UFA, acidi grassi insaturi, TFA, acidi grassi trans. | |||
TABELLA 7 Contenuto delle molecule funzionali nel latte (mg/L)
| Gruppo | Verde | FFPs | |
|---|---|---|---|
| γ-butyrobetaine | 6.24 ± 0.10A | 5.87 ± 0.10B | |
| δ-valerobetaine | 17.4 ± 0.14 | 17.2 ± 0.21 | |
| glycine betaine | 15.5 ± 0.14A | 15.0 ± 0.12B | |
| l-carnitine | 39.6 ± 0.36A | 37.3 ± 0.17B | |
| acetyl-l-carnitine | 45.4 ± 0.59 | 43.8 ± 0.71 | |
| propionyl-l-carnitine | 25.0 ± 0.36A | 22.3 ± 0.32B | |
| Note: Lettere differenti tra le colonne indicano differenze statisticamente significative (A,Bp<0.01). Valori sono espressi come media ± SEM (errore standard). | |||
TABELLA 8 TAttività antiossidante totale (TAC) e potere antiossidante ferro riducente (FRAP) nel sangue e nel latte degli animali oggetto della prova in blood and milk
| Gruppo | Verde | FFPs | |
|---|---|---|---|
| TAC | Latte | 276.51 ± 9.31b | 252.45 ± 7.66a |
| FRAP | 240.62 ± 6.00B | 213.86 ± 4.89A | |
| TAC | Plasma | 77.52 ± 1.43B | 71.66 ± 1.74A |
| FRAP | 58.53 ± 2.22b | 51.10 ± 1.89a | |
| Note: Lettere differenti tra le colonne indicano differenze statisticamente significative (A,Bp<0.01; a,b p<0.05). Valori sono espressi come media ± SEM (errore standard). | |||
Lo scopo della sperimentazione è stato quello di aumentare la concentrazione di composti bioattivi nel latte di bufala quando la tecnica dello “zero grazing” e della somministrazione di foraggio verde direttamente in stalla non può essere applicata. È stato ipotizzato che la somministrazione di un concentrato commerciale caratterizzato dalla presenza di farina di biscotto (Top Star®) potesse aumentare la fermentescibilità ruminale, analogamente a quanto succede post somministrazione di foraggio verde.
Sono state osservate cinetiche di fermentazione paragonabili tra le due diete in vitro, sostenendo la decisione di utilizzare una dieta a base di FFP in sostituzione del foraggio verde: l’alto contenuto di zuccheri semplici a disposizione della popolazione microbica ruminale in entrambe le diete ha permesso di registrare simili risultati.
Inoltre, una simile degradabilità della sostanza organica, unita ad una relativamente bassa produzione di gas e VFA totali, confermano che le caratteristiche chimico-nutrizionali delle due diete sperimentali sono state completamente comparabili e in grado di fornire una quantità utile di energia e nutrienti per la fase produttiva della specie.
Non sono state osservate differenze tra i due gruppi sperimentali in termini di quantità e qualità del latte, come già riportato con l’uso di foraggio verde (Salzano et al., 2021). Inoltre, il profilo degli acidi grassi del latte dei due gruppi non differisce in termini di acidi grassi saturi, monoinsaturi e polinsaturi. Al contrario, una maggiore concentrazione di TFA e acido stearico è stata trovata nel gruppo alimentato con FFP rispetto al gruppo alimentato con foraggio fresco. Queste differenze potrebbero essere dovute all’aumentata proporzione di oli vegetali parzialmente idrogenati trovati in vari prodotti commerciali, come creme spalmabili e prodotti da forno.
Il profilo metabolomico del latte di bufala e dei suoi derivati ha rivelato la presenza di una vasta gamma di composti bioattivi naturali con riconosciuti benefici per la salute come antimicrobici, proprietà antineoplastiche, antidiabetiche e antiossidanti (Cacciola et al., 2022). Per quanto riguarda il profilo metabolomico del latte, le bufale alimentate con foraggio verde hanno mostrato livelli più elevati di γ- butirrobetaina, glicina betaina, L-carnitina e propionil-L-carnitina nel latte, mentre non sono state riscontrate differenze per δ-valerobetaina e acetil-L-carnitina rispetto al gruppo FFPs. Mentre i livelli più elevati di attività antiossidante nel gruppo alimentato con dieta verde possono essere conseguenza della ridotta produzione di radicali liberi e dell’aumento del contenuto di antiossidanti e dell’attività anti-radicali liberi fornita dalla L-carnitina.
In conclusione, i risultati di questo studio hanno mostrato che la somministrazione di FFP al posto di foraggio verde nella dieta delle bufale in lattazione non provoca alcun effetto significativo in termini di assunzione di mangime, BCS, produzione lattea e qualità del latte.
Inoltre, risultati simili sono stati registrati anche nella fermentazione in vitro, con lievi differenze nella produzione di gas e nella degradabilità. La somministrazione di una dieta ricca di zuccheri semplici sembra favorire la fermentescibilità ruminale e le vie metaboliche utili per la sintesi di L-carnitina, acilcarnitine a catena corta e betaine. Questi risultati supportano l’ipotesi degli autori secondo i quali la dieta con FFP potrebbe essere usata come un’alternativa ai foraggi verdi per migliorare il profilo nutrizionale e salutistico del latte. Questo approccio apre nuove prospettive per la strategia alimentare che possono contribuire a migliorare la nutrizione di precisione e promuovere la salute umana.
Bibliografia
- (2005). AOAC official methods of analysis (18th). Association of Official Analytic Chemists.
- Cacciola, N. A., Salzano, A., D’Onofrio, N., Venneri, T., Cicco, P. D., Vinale, F., Petillo, O., Martano, M., Maiolino, P., Neglia, G., Campanile, C., Severino, L., Merola, C., Borrelli, F., Balestrieri, M. L., & Campanile, G. (2022). Buffalo milk whey activates necroptosis and apoptosis in a xenograft model of colorectal cancer. International Journal of Molecular Sciences, 23, 8464. https://doi.org/10.3390/ijms23158464.
- D’Onofrio, N., Cacciola, N. A., Martino, E., Borrelli, F., Fiorino, F., Lombardi, A., Neglia, G., Balestrieri, M. L., & Campanile, G. (2020). ROS-mediated apoptotic cell death of human colon cancer LoVo cells by milk δ-valerobetaine. Scientific Reports, 10, 8978. https://doi.org/10.1038/s41598-020-65865-6.
- Institut National de la Recherche Agronomique. (2010). Alimentation des bovins, ovins et caprins: besoins des animaux, valeurs des aliments tables INRA 2007. Mise à jour 2010. Éd. Quae.
- Salzano, A., Neglia, G., D’Onofrio, N., Balestrieri, M. L., Limone, A., Cotticelli, A., Marrone, R., Anastasio, A., D’Occhio, M. J., & Campanile, G. (2021). Green feed increases antioxidant and antineoplastic activity of buffalo milk: A globally significant livestock. Food Chemistry, 344, 128669. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128669.
Sinossi di: Neglia G, Calabrò S, Cotticelli A, Salzano A, Matera R, Vastolo A, D’onofrio N, Giorgino A, Martino E, Balestrieri Ml, Campanile G. Use of former food products in dairy buffalo nutrition: In vitro and in vivo evaluation. J Anim Physiol Anim Nutr (Berl). 2023. doi: 10.1111/jpn.13830.
A cura di: Dr.ssa Roberta Matera1 & Dr.ssa Angela Salzano1
1Dipartimento di Medicina Veterinaria e Produzioni Animali (DMVPA) – Università di Napoli Federico II
