Tesis:
Effects of protected sodium butyrate in chickens performance and intestinal health
- Autor: MALLO REVILLA, Juan José
- Título: Effects of protected sodium butyrate in chickens performance and intestinal health
- Fecha: 2021
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS
- Departamentos: PRODUCCION AGRARIA
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/69363/
- Director/a 1º: VILLAMIDE DÍAZ, María Jesús
- Resumen: The relation between nutrition and intestinal health is a subject with an increasing interest in research, as nutritionists need knowledge about what effects formulation may have on different parameters in the gastrointestinal tract (GIT). That is why a series of four trials were conducted to assess the effect of nutrient concentration and of protected sodium butyrate (PSB, Gustor N’RGY® produced by Norel S.A.) addition in poultry diets of varied ingredient composition, on chicken performance, digestive parameters, intestinal morphology and microbiota composition. Experimental diets followed a factorial design with two (trials 1, 2) or three (trials 3, 4) levels of nutrient concentration and addition or not of PSB. Control diets (C) were formulated following nutrient recommendations of NRC or FEDNA and ideal amino acid (AA) profile. The different levels of nutrient concentration were achieved by decreasing 60 kcal ME and 2.3% AA respect to C diets (Reduction 1, R1) or 120 kcal ME and 4.6% AA less than C (Reduction 2, R2). Half of the experimental diets were supplemented with PSB dosed at 1kg/t in the mixer. Diets based on Corn Soy (trials 1, 3) or Wheat Barley Soy (trials 2, 4) were manufactured as mash and supplied ad libitum to chickens for 42 d. The number of replicates per treatment varied from 5 to 8, and the number of chickens per replicate from 7 to 46. Feed consumption and weight of animals were taken at 21 (28 d in trial 4) and 42 d. Subsamples of each replicate were taken at both ages for analyzing the intestinal parameters. The reduction of nutrient concentration produced a decrease in chickens performance in trials 2 and 4. Feed conversion ratio (FCR) impaired 2.5 and 1.9% (P<0.05) with reduction 1 in trial 2 and 4, respectively and 5.6%, (P<0.001) with R2; and final body weight (BW) decreased 2.5 and 5.8% (P<0.001) with R1 and R2 diets respect to control in trial 4. The addition of PSB to diets showed an improvement in animal performance, increasing growth, from 2 to 7%, (P<0.05) in all four trials and mainly in the first weeks of growth. Likewise, FCR of chickens at 21 d. of age improved 2.6 and 3.2% (P=0.09, P<0.01) in trials 1 and 3, respectively, with PSB addition. An interaction PSB addition by nutrient concentration has been observed in trials 1 and 4 (P<0.05), the effect of PSB addition on BW increased with the reduction of nutrient concentration. In fact, animals receiving R1 diets and PSB showed similar performance to those receiving C diets without PSB. Gross energy metabolizability was not affected by nutrient concentration reduction, but increased with PSB addition (69.94 vs 72.55; P= 0.02). There were scarce effects of treatments on the intestinal microbiology evaluated. The reduction of nutrient concentration tended to decrease E. coli population in the caecum (6.3%, P=0.0572) at day 21 in trial 1. The addition of PSB decreased E. coli concentration by 7.6% in the caecum at day 21 in trial 2 (P=0.007). No clear effect of nutrient concentration and PSB addition in the volatile fatty acids (VFA) concentration of the intestinal sections has been observed in the two assays tested. However, an interaction of both factors was shown in duodenum for lactic, propionic and total VFA (P<0.05), in jejunum for lactic acid (P<0.001) in ileum for acetic and total VFA (P=0.017), where PSB produced an increase in VFA concentration when added to C diet, but a decrease in VFA when added to R1 diet. Histology of the different sections of intestine of chickens have not been strongly influenced by the experimental diets. Higher ileal villus height and ratio villus height:crypt depth (V:C) were observed in chickens fed R1 vs C diets (518 vs 470 μm, 3.57 vs 3.05, respectively, P<0.05) at 21 d in trial 2. Addition of PSB produced an increase of ileal mucosa thickness at 21 d. in trial 2 (619 vs 670 μm, P=0.048) and an increase in duodenal villus height of 3% (P=0.042) and in ileal mucosa thickness and ratio V:C of 9.6 and 10%, respectively (P<0.05), for 21 d. old chickens in trial 3. A fifth trial was designed to evaluate the effects of PSB addition, alone or in combination with essential oils (carvacrol and ginger; PSBEO) or medium chain fatty acid (PSBMCFA) compared with a control diet or with an antibiotic supplementation supplied to broiler chickens challenged with necrotic enteritis and with a negative control (NC) on chicken performance, intestinal lesions and oocyst excretion. Birds were assigned to 6 treatments (8 replicates of 58 birds each). On d 13, challenged birds were inoculated with ~5,000 oocysts of Eimeria maxima by oral gavage and on d 18-19 with C. perfringens via drinking water. Jejunal samples were collected at d 12, 18, 21, and 28 to analyze the gastrointestinal tract epithelium. On d 12, before challenge, PSB diet presented the longest villi (982 vs 831 μm, as average P = 0.002) in the jejunum. It also improved FCR of the animals at the same level as NC or diet supplemented with antibiotic (P=0.004). At day 42, however, the only treatment that improved FCR when compared to the challenged, not supplemented group (1.62) was that supplemented with PSBEO (1.50), showing as well less NE related lesions. It can be concluded that the addition of PSB may help the animal to counteract the negative effect of receiving diluted diets and it does it independently of the ingredients used in the diet. Besides, in combination with other active ingredients may reduce the detrimental effects of bacterial infections. ----------RESUMEN---------- La relación entre nutrición y salud intestinal es un tema de creciente interés en la investigación, ya que los nutricionistas necesitan conocer qué efectos puede tener la formulación sobre diferentes parámetros del tracto gastrointestinal (GIT). Es por eso que se realizaron una serie de cuatro ensayos para evaluar el efecto de la concentración de nutrientes y de la adición de butirato de sodio protegido (PSB, Gustor N'RGY® producido por Norel S.A.) en dietas de pollos broiler, formuladas con diferentes ingredientes, sobre el rendimiento zootécnico, parámetros digestivos, morfología intestinal y composición de la microbiota. Las dietas experimentales siguieron un diseño factorial con dos (ensayos 1, 2) o tres (ensayos 3, 4) niveles de concentración de nutrientes y adición o no de PSB. Las dietas de control (C) se formularon siguiendo las recomendaciones de nutrientes de NRC o FEDNA y el perfil de aminoácidos (AA) de la proteína ideal. Los diferentes niveles de concentración de nutrientes se lograron disminuyendo 60 kcal ME y 2.3% AA con respecto a las dietas C (Reducción 1, R1) o 120 kcal ME y 4.6% AA menos que C (Reducción 2, R2). La mitad de las dietas experimentales se complementaron con PSB dosificado a 1 kg/t en mezcladora. Las dietas basadas en maíz, soja (ensayos 1, 3) o trigo, cebada y soja (ensayos 2, 4) se presentaron como harina y se suministraron ad libitum a los pollos durante 42 días. El número de repeticiones por tratamiento varió de 5 a 8, y el número de pollos por repetición de 7 a 46. El consumo de alimento y el peso de los animales se tomaron a los 21 (28 d en el ensayo 4) y 42 d. Se tomó una submuestra de cada réplica a ambas edades para analizar los parámetros intestinales. La reducción de la concentración de nutrientes produjo una disminución en el rendimiento de los pollos en las pruebas 2 y 4. La tasa de conversión alimenticia (FCR) disminuyó 2.5 y 1.9% (P<0.05) con reducción 1 en las pruebas 2 y 4, respectivamente y 5.6%, (P<0,001) con R2; y el peso corporal final (BW) disminuyó 2.5 y 5.8% (P<0.001) con las dietas R1 y R2 con respecto al control en el ensayo 4. La adición de PSB a las dietas mostró una mejora en el rendimiento animal, aumentando el crecimiento, de 2 a 7%, (P<0.05) en los cuatro ensayos y principalmente en las primeras semanas de crecimiento. Asimismo, la conversión de los animales a los 21 d. de edad mejoró un 2.6 y un 3.2% (P=0.09, P<0.01) en las pruebas 1 y 3, respectivamente, con la adición de PSB. En los ensayos 1 y 4 se observó una interacción entre la adición de PSB y la concentración de nutrientes (P<0,05), el efecto de la adición de PSB sobre el peso corporal aumentó con la reducción de la concentración de nutrientes. De hecho, los animales que recibieron dietas R1 y PSB mostraron un rendimiento similar a los que recibieron dietas C sin PSB. La metabolizabilidad de la energía bruta no se vio afectada por la reducción de la concentración de nutrientes, pero aumentó con la adición de PSB (69,94 frente a 72,55; P = 0,02). Los efectos de los tratamientos sobre la microbiología intestinal evaluados fueron escasos. La reducción de la concentración de nutrientes tendió a disminuir la población de E. coli en el ciego (6,3%, P=0,0572) el día 21 en el ensayo 1. La adición de PSB disminuyó la concentración de E. coli en un 7,6% en el ciego el día 21 en el ensayo. 2 (P=0,007). No se ha observado un efecto claro de la concentración de nutrientes y la adición de PSB en la concentración de ácidos grasos volátiles (VFA) de las secciones intestinales en los dos ensayos probados. Sin embargo, se demostró una interacción de ambos factores en duodeno para ácido láctico, propiónico y total (P <0.05), en yeyuno para ácido láctico (P<0.001) en íleon para ácido acético y total (P=0.017), donde PSB produjo un aumento en la concentración de VFA cuando se agrega a la dieta C, pero una disminución cuando se agrega a la dieta R1. Las dietas experimentales no afectaron de una manera clara la histología de las diferentes secciones del intestino de los animales. Se observó una mayor altura de las vellosidades ileales y relación altura de las vellosidades:profundidad de la cripta (V:C) en pollos alimentados con dietas R1 frente a C (518 frente a 470 μm, 3,57 frente a 3,05, respectivamente, P <0,05) a los 21 días en el ensayo 2. La adición de PSB produjo un aumento del grosor de la mucosa ileal a los 21 d. en el ensayo 2 (619 vs 670 μm, P=0.048) y un aumento en la altura de las vellosidades duodenales del 3% (P=0.042) y en el grosor de la mucosa ileal y la relación V:C de 9.6 y 10%, respectivamente (P 0.05), a día 21 en la prueba 3. Se diseñó un quinto ensayo para evaluar los efectos de la adición de PSB, solo o en combinación con aceites esenciales (carvacrol y jengibre; PSBEO) o ácidos grasos de cadena media (PSBMCFA) en comparación con una dieta de control o con un suplemento antibiótico suministrado a pollos de engorde desafiados con enteritis necrótica y con control negativo (NC) sobre el comportamiento del pollo, lesiones intestinales y excreción de ooquistes. Las aves se asignaron a 6 tratamientos (8 repeticiones de 58 aves cada una). El día 13, las aves expuestas se inocularon con ~ 5.000 ooquistes de Eimeria maxima mediante sonda oral y el día 18-19 con C. perfringens a través del agua de bebida. Se recolectaron muestras de yeyuno los días 12, 18, 21 y 28 para analizar el epitelio del tracto gastrointestinal. El día 12, antes de la exposición, la dieta PSB presentó las vellosidades más largas (982 frente a 831 μm, como promedio P=0,002) en el yeyuno. También mejoró la FCR de los animales al mismo nivel que la NC o la dieta suplementada con antibiótico (P=0,004). Sin embargo, en el día 42, el único tratamiento que mejoró la FCR en comparación con el grupo desafiado, no suplementado (1,62) fue el suplementado con PSB y EO (1,50), mostrando también menos lesiones relacionadas con NE. Se puede concluir que la adición de PSB puede ayudar al animal a contrarrestar el efecto negativo de recibir dietas diluidas y lo hace independientemente de los ingredientes utilizados en la dieta. Además, en combinación con otros ingredientes activos puede reducir los efectos perjudiciales de las infecciones bacterianas.