The evaluation of phytogenic feed additive as an alternative to antimicrobial growth promoter in broiler feeds
Date
2018-03
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: The use of antimicrobial growth promoters (AGPs) became extremely popular in livestock production after it
was discovered that antimicrobials could promote health and animal productivity simultaneously. The overuse
and misuse of antimicrobials quickly led to increased concerns over antimicrobial resistance, its potential
transmission to humans, and the subsequent threat to public health; and in 2006 the use of antimicrobials as
AGPs in animal production was banned by the European Union. Since then, much attention has been focused
on finding potential alternatives that have the same positive effects as AGPs, without inducing resistance in
micro-organisms. Plant extracts or phytogenics have become a prominent feed additive category that has
received much consideration for their potential to replace AGPs. Their bio-active components are known to
have antimicrobial, antifungal, antiviral, antioxidant, and/or anticoccidial properties, which all promote gut
health by beneficially modulating GIT microflora and by controlling potential pathogenic micro-organisms.
Propolis, a resin produced by honey bees, is a prime example of a phytogenic. This study investigated the
potential of the phytogenic feed additive, VivoCare®, as an AGP alternative on production parameters, organ
and intestinal parameters, carcass and meat characteristics, and the sensory profile of COBB 500 broiler
chickens. The VivoCare® product was produced by Beonics Feed Supplements (Pty) Ltd, and contains
caffeoylquinic acid and prodelphinidin bioflavonoids as bio-active components originally identified from propolis
extracts.
The primary trial consisted of five experimental diets, each replicated six times. The diets were all fed in three
phases (i.e. starter, grower and finisher) and the trial ran for 35 days from hatch to slaughter. The treatments
consisted of a negative control containing no AGP (NEG); a positive control containing the commercial AGP
Zinc Bacitracin (POS), and three test diets with inclusion levels of 500, 600 and 800 mg of VivoCare® per kg
of feed (P500, P600, P800). A secondary trial was conducted to investigate the effect of VivoCare® on skeletal
parameters. This trial was performed in the same housing system with the same experimental diets, but with
10 measurements from one cage per treatment.
Results from this study showed that the negative control, positive control and three VivoCare® test diets all
performed equally well in terms of growth performance. Production parameters that were investigated include:
average live weight gain, average feed intake, feed conversion ratio (FCR), liveability, average daily gain
(ADG), protein efficiency ratio (PER) and European production efficiency factor (EPEF). The absence of
significant gizzard erosion in VivoCare® fed birds confirmed that the product was non-toxic and safe to use as
a feed additive. With regards to the organ and intestinal parameters, significant overall differences were also
absent between the VivoCare® diets and the two control groups. Organ and intestinal parameters that were
measured include: organ relative weights, intestinal pH and liver colour. VivoCare® thus had no significant
effects on gut health and immune status in this trial. The negative control did show slightly more evidence of
exposure to immunological stress, however, differences were not prominent and further research was
recommended to support these results. The VivoCare® diets also had no significant effects on the carcass
quality, meat quality and skeletal parameters. This was seen in comparison to the negative control, whereby
VivoCare® had statistically similar results for carcass weights; dressing percentage; carcass portion and breast
component yields; breast and thigh pH; breast meat colour; tibia bone weight, length, diameter, breaking strength, fat free dry weight, ash percentage and mineral content; thaw loss and cooking losses. Correlation
tests indicated that heavier bones could be associated with longer, thicker and stronger measurements;
however, it was seen that bones that were thicker were not also necessarily stronger. Significant effects of
VivoCare® on the descriptive sensory analysis (flavour, aroma and texture) of fillets from the trials were also
absent. Results from the sensory profile did, however, indicate that the wet-feather/sweaty/barnyard aroma
was significantly more prominent in the negative control meat in comparison to the positive control meat. It
was speculated that this off-odour was as a result of a volatile organic compound (VOC), such as 4-
ethylphenol, which may have been more prominent in the negative control due to oxidative processes.
Overall, the VivoCare® product may have promising potential as an alternative for AGPs, as it did not bring
about any negative results throughout this study and it performed at a statistically similar level to the positive
(AGP-included) control. A possible reason for the numerous statistical similarities observed in this study could
have been due to the birds being raised in an optimal environment that was reasonably stress- and pathogenfree;
and AGPs have been shown to lack growth-promoting effects in optimal living conditions. Further
research is thus recommended to investigate the effects of VivoCare® in sub-optimal circumstances (i.e. under
the influence of an intentional stressor) or at different inclusion levels, so as to evaluate its full potential and
capabilities as a potential alternative to AGPs.
Additional measurements and techniques that are recommended for future studies include: histomorphology
studies of the GIT; investigation of blood constituents (i.e. lipid concentrations in the serum and antibody titer);
evaluation of carcass fat content, bone density, mineral digestibility, and cortical and trabecular bone thickness;
and methods to analyse and compare VOCs and fatty acid concentrations, as well as, meat and lipid oxidative
rates.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die gebruik van antimikrobiese groeibevorderers (AGPs) het baie gewild geword in lewendehawe produksie nadat dit ontdek is dat antimikrobiese middels gelyktydig gesondheids- en dierproduktiwiteit kan bevorder. Die oorbenutting en misbruik van antimikrobiese middels het vinnig gelei tot groter bekommernisse oor antimikrobiese weerstand, die potensiële oordrag na die mens en die daaropvolgende bedreiging vir die volksgesondheid; en in 2006 is die gebruik van antimikrobiese middels as AGP's in dierproduksie verban deur die Europese Unie. Sedertdien is baie aandag gevestig op die vind van potensiële alternatiewe wat dieselfde positiewe effekte as AGP's het, sonder om weerstand in mikroörganismes te veroorsaak. Plant ekstrakte of fitogenika het 'n prominente toevoegingskategorie geword, wat baie oorweging gekry het vir hul potensiaal om AGP's te vervang. Hul bio-aktiewe komponente is bekend om antimikrobiese, antifungale, antivirale, antioksidante en / of anticoccidiale eienskappe te hê, wat almal dermgesondheid bevorder deur SVKmikroflora positief te moduleer en deur potensiële patogene mikroörganismes te beheer. Propolis, 'n hars wat deur heuningbye geproduseer word, is 'n uitstekende voorbeeld van 'n fitogeniese AGP. Hierdie studie ondersoek die potensiaal van die fitogene bymiddel, VivoCare®, as 'n AGP-alternatief vir produksiesparameters, orgaan- en dermparameters, karkas en vleiskarakteristieke, en die sensoriese profiel van COBB 500 braaikuikens. Die VivoCare® produk is vervaardig deur Beonics Feed Supplements (Edms) Bpk, en bevat kaffeoilchinsuur en prodelfinidien bioflavonoïede as bio-aktiewe komponente wat oorspronklik uit propolis ekstrakte geïdentifiseer is. Die primêre ondersoek het bestaan uit vyf eksperimentele diëte, elk ses keer herhaal. Die diëte is almal gevoer in drie fases (dit wil sê aanvangs-, groei- en afrondingsdieet) en die proef het 35 dae van uitbroei tot by slag geneem. Die behandelings het bestaan uit 'n negatiewe kontrole wat geen AGP (NEG) bevat nie; 'n positiewe kontrole wat die kommersiële AGP-sinkbasitrasien (POS) bevat, en drie toetsdiëte met insluiting van 500, 600 en 800 mg VivoCare® per kg voer (P500, P600, P800). 'n Sekondêre proef is uitgevoer om die effek van VivoCare® op skeletparameters te ondersoek. Hierdie proef is uitgevoer in dieselfde behuisingstelsel met dieselfde eksperimentele diëte, maar met 10 metings van een hok per behandeling. Resultate van hierdie studie het getoon dat die negatiewe kontrole, positiewe kontrole en drie VivoCare®-diëte almal ewe goed presteer het ten opsigte van groeiprestasie. Produksieparameters wat ondersoek is, sluit in: gemiddelde voerinname, voeromsetverhouding (FCR), oorlewingstempo, gemiddelde daaglikse toename (ADG), proteïen doeltreffendheidsverhouding (PER) en Europese produksie doeltreffendheidsfaktor (EPEF). Die afwesigheid van beduidende maalmaag erosie in VivoCare® gevoerde voëls het bevestig dat die produk nie-giftig is en veilig as 'n voerbymiddel gebruik kan word. Met betrekking tot die orgaan- en dermparameters was beduidende verskille tussen die VivoCare®-dieet en die twee proefgroepe afwesig. Orgaan- en dermparameters wat gemeet is, sluit in: orgaan relatiewe gewigte, derm pH en lewer kleur. VivoCare® het dus geen beduidende effekte gehad op derm gesondheid en immuunstatus in hierdie proef nie. Die negatiewe kontrole toon effens meer bewyse van blootstelling aan immunologiese stres, maar verskille was nie prominent nie en verdere navorsing is aanbeveel om hierdie resultate te ondersteun. Die VivoCare®-dieet het ook geen beduidende effekte op die karkasgehalte, vleiskwaliteit en skeletparameters gehad nie. Dit is gesien in vergelyking met die negatiewe kontrole, waarvolgens VivoCare® statisties soortgelyke resultate vir karkasgewigte gehad het; uitslagpersentasie; karkas snit opbrengste en bors weefsel komponente opbrengste; bors en dy pH; borsvleis kleur; tibia been gewig, lengte, deursnee, breeksterkte, vetvrye droë gewig, as persentasie en minerale inhoud; ontdooi verlies en kook verliese. Korrelasietoetse het aangedui dat swaarder bene geassosieer kan word met langer, dikker en sterker metings; Daar is egter gesien dat bene wat dikker was, nie noodwendig sterker was nie. Betekenisvolle effekte van VivoCare ® op die beskrywende sensoriese analise (geur, aroma en tekstuur) van filette van die proewe was ook afwesig. Resultate van die sensoriese profiel het egter aangedui dat die natveer/sweet/skuur aroma beduidend meer prominent in die negatiewe kontrole vleis was in vergelyking met die positiewe kontrole vleis. Daar is gespekuleer dat hierdie reuk was as gevolg van 'n vlugtige organiese verbinding (VOC), soos 4-etielfenol, wat meer prominent in die negatiewe kontrole kon wees as gevolg van oksidatiewe prosesse. Oor die algemeen kan die VivoCare®-produk belowende potensiaal as alternatief vir AGP's hê, aangesien dit nie negatiewe resultate gedurende hierdie studie tot gevolg gehad het nie en dit op 'n statisties soortgelyke vlak uitgevoer op die positiewe (AGP-ingesluit) beheer. 'n Moontlike rede vir die talle statistiese ooreenkomste wat in hierdie studie waargeneem word, kon gewees het as gevolg van die feit dat die voëls in 'n optimale omgewing wat redelik stres- en patogeenvry was geproduseer is; en AGP's het getoon dat hulle groei bevorderende effekte in optimale lewensomstandighede het. Verdere navorsing word dus aanbeveel om die effekte van VivoCare® in suboptimale omstandighede (d.w.s onder die invloed van 'n daging) of op verskillende insluitingvlakke te ondersoek, ten einde die volle potensiaal en vermoëns daarvan as 'n potensiële alternatief vir AGP's te evalueer. Bykomende metings en tegnieke wat aanbeveel word vir toekomstige studies sluit in: histomorfologiese studies van die SVK; ondersoek van bloedbestanddele (d.w.s lipiedkonsentrasies in die serum en teenliggaamtiter); evaluering van karkasvetinhoud, beendigtheid, minerale verteerbaarheid en kortikale en trabekulêre beendikte; en metodes om VOCs en vetsuurkonsentrasies te analiseer en te vergelyk, asook vleis en lipied oksidatiewe dosisse.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die gebruik van antimikrobiese groeibevorderers (AGPs) het baie gewild geword in lewendehawe produksie nadat dit ontdek is dat antimikrobiese middels gelyktydig gesondheids- en dierproduktiwiteit kan bevorder. Die oorbenutting en misbruik van antimikrobiese middels het vinnig gelei tot groter bekommernisse oor antimikrobiese weerstand, die potensiële oordrag na die mens en die daaropvolgende bedreiging vir die volksgesondheid; en in 2006 is die gebruik van antimikrobiese middels as AGP's in dierproduksie verban deur die Europese Unie. Sedertdien is baie aandag gevestig op die vind van potensiële alternatiewe wat dieselfde positiewe effekte as AGP's het, sonder om weerstand in mikroörganismes te veroorsaak. Plant ekstrakte of fitogenika het 'n prominente toevoegingskategorie geword, wat baie oorweging gekry het vir hul potensiaal om AGP's te vervang. Hul bio-aktiewe komponente is bekend om antimikrobiese, antifungale, antivirale, antioksidante en / of anticoccidiale eienskappe te hê, wat almal dermgesondheid bevorder deur SVKmikroflora positief te moduleer en deur potensiële patogene mikroörganismes te beheer. Propolis, 'n hars wat deur heuningbye geproduseer word, is 'n uitstekende voorbeeld van 'n fitogeniese AGP. Hierdie studie ondersoek die potensiaal van die fitogene bymiddel, VivoCare®, as 'n AGP-alternatief vir produksiesparameters, orgaan- en dermparameters, karkas en vleiskarakteristieke, en die sensoriese profiel van COBB 500 braaikuikens. Die VivoCare® produk is vervaardig deur Beonics Feed Supplements (Edms) Bpk, en bevat kaffeoilchinsuur en prodelfinidien bioflavonoïede as bio-aktiewe komponente wat oorspronklik uit propolis ekstrakte geïdentifiseer is. Die primêre ondersoek het bestaan uit vyf eksperimentele diëte, elk ses keer herhaal. Die diëte is almal gevoer in drie fases (dit wil sê aanvangs-, groei- en afrondingsdieet) en die proef het 35 dae van uitbroei tot by slag geneem. Die behandelings het bestaan uit 'n negatiewe kontrole wat geen AGP (NEG) bevat nie; 'n positiewe kontrole wat die kommersiële AGP-sinkbasitrasien (POS) bevat, en drie toetsdiëte met insluiting van 500, 600 en 800 mg VivoCare® per kg voer (P500, P600, P800). 'n Sekondêre proef is uitgevoer om die effek van VivoCare® op skeletparameters te ondersoek. Hierdie proef is uitgevoer in dieselfde behuisingstelsel met dieselfde eksperimentele diëte, maar met 10 metings van een hok per behandeling. Resultate van hierdie studie het getoon dat die negatiewe kontrole, positiewe kontrole en drie VivoCare®-diëte almal ewe goed presteer het ten opsigte van groeiprestasie. Produksieparameters wat ondersoek is, sluit in: gemiddelde voerinname, voeromsetverhouding (FCR), oorlewingstempo, gemiddelde daaglikse toename (ADG), proteïen doeltreffendheidsverhouding (PER) en Europese produksie doeltreffendheidsfaktor (EPEF). Die afwesigheid van beduidende maalmaag erosie in VivoCare® gevoerde voëls het bevestig dat die produk nie-giftig is en veilig as 'n voerbymiddel gebruik kan word. Met betrekking tot die orgaan- en dermparameters was beduidende verskille tussen die VivoCare®-dieet en die twee proefgroepe afwesig. Orgaan- en dermparameters wat gemeet is, sluit in: orgaan relatiewe gewigte, derm pH en lewer kleur. VivoCare® het dus geen beduidende effekte gehad op derm gesondheid en immuunstatus in hierdie proef nie. Die negatiewe kontrole toon effens meer bewyse van blootstelling aan immunologiese stres, maar verskille was nie prominent nie en verdere navorsing is aanbeveel om hierdie resultate te ondersteun. Die VivoCare®-dieet het ook geen beduidende effekte op die karkasgehalte, vleiskwaliteit en skeletparameters gehad nie. Dit is gesien in vergelyking met die negatiewe kontrole, waarvolgens VivoCare® statisties soortgelyke resultate vir karkasgewigte gehad het; uitslagpersentasie; karkas snit opbrengste en bors weefsel komponente opbrengste; bors en dy pH; borsvleis kleur; tibia been gewig, lengte, deursnee, breeksterkte, vetvrye droë gewig, as persentasie en minerale inhoud; ontdooi verlies en kook verliese. Korrelasietoetse het aangedui dat swaarder bene geassosieer kan word met langer, dikker en sterker metings; Daar is egter gesien dat bene wat dikker was, nie noodwendig sterker was nie. Betekenisvolle effekte van VivoCare ® op die beskrywende sensoriese analise (geur, aroma en tekstuur) van filette van die proewe was ook afwesig. Resultate van die sensoriese profiel het egter aangedui dat die natveer/sweet/skuur aroma beduidend meer prominent in die negatiewe kontrole vleis was in vergelyking met die positiewe kontrole vleis. Daar is gespekuleer dat hierdie reuk was as gevolg van 'n vlugtige organiese verbinding (VOC), soos 4-etielfenol, wat meer prominent in die negatiewe kontrole kon wees as gevolg van oksidatiewe prosesse. Oor die algemeen kan die VivoCare®-produk belowende potensiaal as alternatief vir AGP's hê, aangesien dit nie negatiewe resultate gedurende hierdie studie tot gevolg gehad het nie en dit op 'n statisties soortgelyke vlak uitgevoer op die positiewe (AGP-ingesluit) beheer. 'n Moontlike rede vir die talle statistiese ooreenkomste wat in hierdie studie waargeneem word, kon gewees het as gevolg van die feit dat die voëls in 'n optimale omgewing wat redelik stres- en patogeenvry was geproduseer is; en AGP's het getoon dat hulle groei bevorderende effekte in optimale lewensomstandighede het. Verdere navorsing word dus aanbeveel om die effekte van VivoCare® in suboptimale omstandighede (d.w.s onder die invloed van 'n daging) of op verskillende insluitingvlakke te ondersoek, ten einde die volle potensiaal en vermoëns daarvan as 'n potensiële alternatief vir AGP's te evalueer. Bykomende metings en tegnieke wat aanbeveel word vir toekomstige studies sluit in: histomorfologiese studies van die SVK; ondersoek van bloedbestanddele (d.w.s lipiedkonsentrasies in die serum en teenliggaamtiter); evaluering van karkasvetinhoud, beendigtheid, minerale verteerbaarheid en kortikale en trabekulêre beendikte; en metodes om VOCs en vetsuurkonsentrasies te analiseer en te vergelyk, asook vleis en lipied oksidatiewe dosisse.
Description
Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2018.
Keywords
Antimicrobial growth promoters (AGPs), Phytogenic feed additive, Broilers (Chickens) -- Feeding and feeds, UCTD