The potential of nutrifen® in broiler chicken production
Date
2023-03
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Plant-derived feed additives are currently the preferred alternatives in the search to replace
antibiotic growth promoters (AGPs) in broiler chicken production. The emergence of plant-derived
feed additives over the past decade is propelled by the European Union’s ban on AGPs (Regulation
1831/2003/EC) from all animal production. Owing to their secondary bioactive compounds that promote
the survival of beneficial bacteria in the gastrointestinal system of broiler chickens, plant
derived feed additives are being explored for use in the broiler meat industry.
Although the broiler meat industry suffered tremendous losses since the outbreak of COVID-19,
broiler meat still outcompetes the retail of beef, pork, and mutton. The broiler meat industry is
still the fastest growing meat industry worldwide and is currently the biggest consumer of AGPs.
Since their introduction to the broiler meat industry, AGPs enabled this industry to rear large
volumes of flocks through minimising the effects of increased stocking density on farms. However,
AGPs are increasingly receiving scrutiny as research findings associate their use in broiler meat
production with the development and spread of multi-drug resistant pathogenic bacteria. These
bacteria are considered a serious threat to human health and the environment. Consequently,
international food and health bodies such as the Food and Agriculture Organisation (FAO), the World
Health Organisation (WHO) together with consumers are calling for the adoption of feed additives
that will not pollute the environment and will not compromise the health of the animal. Feed
additives derived from plants meet these requirements.
Although research on plant-derived feed additives is ongoing, it is mainly focused on production
parameters such as weight gain and portion sizes where broilers are reared in ideal or optimum
environmental conditions. For this reason, there is little emphasis on the functional use of
plant-derived feed additives when broilers are challenged with common environmental stressors such
as stocking density. Consequently, little is known about the efficacy of some plant-derived feed
additives to minimize the production effect of stressful environmental conditions.
Nutrifen® is a feed additive developed from the seeds of fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.).
The present study investigated the potential of Nutrifen® to minimise the production effects when
broiler chickens are challenged through stocking density. The first objective of the study
characterized Nutrifen® in terms of chemical composition, antioxidant potential, and overall
presence of phenolic compounds. Nutrifen® was shown to be characterized by a high crude fibre and
crude protein content. The presence of polyphenols in Nutrifen® was confirmed by the total
phenolics (TPC) test, while the antioxidant potential was confirmed by the ferric reducing ability
of plasma (FRAP) and the 2,2-diphenyl- 1-picrylhydrazylradical (DPPH) DPPH results.
The second objective of this study involved determining the effect of different levels of Nutrifen®
in broiler diets on feed intake (FI) and visceral organ development in a trial that was repeated
six times. Nutrifen® was included at five inclusion levels (i.e. 0g/ton; 0.44g/ton; 0.88g/ton;
0.132g/ton; and 0.176g/ton) in broiler diets, which were fed to 300 day-old chicks. It was
concluded that under well ventilated, clean housing conditions, the birds did not reject any of the
treatment diets.
In the absence of a significant treatment effect, the lowest level of Nutrifen® inclusion (i.e.
0.44g/ton) which was assumed to be the most cost-efficient to include in broiler diets, was used to
investigate the third and fourth objectives. In objective three, stocking density was used as a
stressor, where 204 day-old Cobb500TM unsexed broiler chicks were used. The chicks were reared to
final stocking densities of 20kg/m2 (low stocking density; 10 birds per pen) and 28kg/m2 (high
stocking density;
14 birds per pen). The experiment was a 2X2 factorial completely randomized design, with each diet-
stocking density combination replicated six times. The results of this study show that that
0.44g/ton Nutrifen® did not improve the live weight (LW), body weight gain (BWG), and average daily
gain (ADG) of broilers kept at a high stocking density.
The fourth objective of the study determined the influence of Nutrifen® (i.e. included at
0.44g/ton) on organ health, carcass, and shelf-life display quality of broilers reared at the
abovementioned stocking densities. The same birds used in objective three were used for this study.
From the results obtained, it is apparent that supplementing the diets of stressed broilers with
0.44g/ton Nutrifen® decreased carcass and portion weights. In addition, the pH of the breast muscle
was significantly lower for the stressed broilers on the day of slaughter and water retention of
the breast muscle was poor for these broilers. However, the weight of the Bursa of Fabricius of the
stressed broilers was significantly higher compared, when compared to the birds maintained at the
lower stocking density.
In conclusion, Nutrifen® can be supplemented as a feed additive in broiler diets at 0.44g/ton
without compromising growth or resulting in intestinal damage in broilers, maintained under optimum
environmental conditions and a low stocking density.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Voerbymiddels van plantaardige oorsprong (VPO) is tans die voorkeur plaasvervanger in die soeke na die vervanging van antibiotika-verwante groeibevorderaars (AGP's) in braaikuiken produksie. Die toename in die gebruik van VPO oor die afgelope dekade word gemotiveer deur die Europese Unie se verbod op die gebruik van AGP's (Regulasie 1831/2003/EC) in alle diereproduksie sisteme. As gevolg van hul sekondêre bio-aktiewe verbindings wat die oorlewing van voordelige bakterieë in die spysverteringstelsel van braaikuikens bevorder, word VPO ondersoek vir gebruik in die braaikuiken bedryf. Alhoewel die braaikuiken bedryf geweldige verliese gely het sedert die uitbreek van COVID-19, presteer braaikuikenvleis steeds beter wanneer dit met die kleinhandel van bees-, vark- en skaapvleis, vergelyk word. Die braaikuiken bedryf is steeds die vinnigste groeiende vleisbedryf wêreldwyd en is tans die grootste verbruiker van AGP's. Sedert hul bekendstelling tot die braaikuiken bedryf, het AGP's hierdie bedryf in staat gestel om groot volumes van braaikuikens groot te maak deur die uitwerking van hoë kuikendigthede op plase te verminder. AGP's word egter toenemend onder die loep geneem aangesien navorsingsbevindinge hul gebruik in braaikuiken produksie assosieer met die ontwikkeling en verspreiding van multi-middel weerstandige patogeniese bakterieë. Hierdie bakterieë word as 'n ernstige bedreiging vir menslike gesondheid en die omgewing beskou. Gevolglik doen internasionale voedsel- en gesondheidsliggame soos die Voedsel- en Landbou-organisasie (FAO), die Wêreldgesondheidsorganisasie (WGO) saam met verbruikers 'n beroep op die gebruik van voerbymiddels wat nie die omgewing sal besoedel nie en nie die gesondheid van die dier sal inboet nie. Voerbymiddels afkomstig van plante voldoen aan hierdie vereistes. Alhoewel navorsing oor VPO aan die gang is, is dit hoofsaaklik gefokus op produksieparameters soos gewigstoename en porsiegroottes waar braaikuikens onder ideale of optimum omgewingstoestande grootgemaak word. Om hierdie rede is daar min klem op die funksionele gebruik van VPO wanneer braaikuikens met algemene omgewing-verwante stresfaktore soos kuikendigtheid uitgedaag word. Gevolglik is min bekend oor die doeltreffendheid van sommige VPO om die produksie-effek van stresvolle omgewingstoestande te minimaliseer. Nutrifen® is 'n voerbymiddel wat ontwikkel is uit die sade van fenegriek (Trigonella foenum-graecum L.). Die huidige studie het die potensiaal van Nutrifen® ondersoek om die produksie-effekte te verminder wanneer braaikuikens deur hoë kuiken-digthede uitgedaag word. Die eerste doelwit van die studie het Nutrifen® gekenmerk in terme van chemiese samestelling, antioksidant potensiaal en algehele teenwoordigheid van fenoliese verbindings. Daar is getoon dat Nutrifen® gekenmerk word deur 'n hoë ruvesel- en ruproteïeninhoud. Die teenwoordigheid van polifenole in Nutrifen® is bevestig deur die totale fenoliese (TPC) toets, terwyl die antioksidant potensiaal bevestig is deur die ferri-reduseer vermoë van plasma (FRAP) en die 2,2-difeniel-1-pikrielhidrasielradikaal (DPPH) DPPH resultate . Die tweede doelwit van hierdie studie het die bepaling van die effek van verskillende vlakke van Nutrifen® in braaikuiken diëte op voerinname (FI) en die ontwikkeling van inwendige organe in 'n proef wat ses keer herhaal is, behels. Nutrifen® is by vyf insluitingsvlakke ingesluit (d.i. 0g/ton; 0.44g/ton; 0.88g/ton; 0.132g/ton; en 0.176g/ton) in braaikuiken diëte wat aan 300 dag-oud kuikens gevoer is. Daar is tot die gevolgtrekking gekom dat onder goed geventileerde, skoon behuisingstoestande, die voëls nie enige van die behandelingsdiëte verwerp het nie. In die afwesigheid van 'n beduidende behandelingseffek, is die laagste vlak van Nutrifen® insluiting (d.i. 0.44g/ton) wat aanvaar is dat dit die mees kostedoeltreffend is om by braaikuiken diëte in te sluit, gebruik om die derde en vierde doelwitte te ondersoek. In doelwit drie is kuikendigtheid as stressor gebruik, in ʼn proef waar 204 dag-oud Cobb500TM braaikuikens, waarvan die geslagte nie bepaal was nie, gebruik. Die kuikens is grootgemaak by twee kuikendigthede, d.i. by 20kg/m2 (lae digtheid; 10 voëls per hok) en by 28kg/m2 (hoë digtheid; 14 voëls per hok). Die eksperiment was 'n 2X2 faktoriaal volledige lukrake ontwerp, met elke dieet- kuiken digtheid kombinasie wat ses keer herhaal is. Die resultate van hierdie studie toon dat 0.44g/ton Nutrifen® nie die lewende gewig (LW), liggaamsgewigtoename (BWG) en gemiddelde daaglikse toename (GDT) van braaikuikens, wat teen 'n hoë kuikendigtheid aangehou is, verbeter het nie. Die vierde doelwit van die studie het die invloed van Nutrifen® (d.i. ingesluit teen 0.44g/ton) op orgaangesondheid, karkas- en raklewe vertoon-kwaliteit van braaikuikens wat by die twee bogenoemde kuiken digthede grootgemaak is, bepaal. Dieselfde voëls wat in doelwit drie gebruik is, is vir hierdie studie gebruik. Uit die resultate wat verkry is, is dit duidelik dat die aanvulling van die dieet van gestresde braaikuikens met 0.44g/ton Nutrifen® die karkas- en porsiegewigte verminder het. Daarbenewens was die pH van die borsspier aansienlik laer op die dag van slag, en waterretensie van die borsspier laer vir die braaikuikens aangehou by die hoë kuikendigtheid, wanneer met die kuikens wat by die laer digtheid aangehou is, vergelyk word. Die gewig van die Bursa van Fabricius van die braaikuikens by die hoër kuikendigtheid was aansienlik hoër as die gewig aangeteken vir die braaikuikens aangehou by die laer kuikendigtheid. Ter opsomming - Nutrifen® kan teen 0.44g/ton in braaikuiken diëte ingesluit word, sonder om groei te benadeel of om dermskade by braaikuikens wat onder optimale omgewingstoestande en by ‘n lae kuikendigtheid aangehou word, te veroorsaak.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Voerbymiddels van plantaardige oorsprong (VPO) is tans die voorkeur plaasvervanger in die soeke na die vervanging van antibiotika-verwante groeibevorderaars (AGP's) in braaikuiken produksie. Die toename in die gebruik van VPO oor die afgelope dekade word gemotiveer deur die Europese Unie se verbod op die gebruik van AGP's (Regulasie 1831/2003/EC) in alle diereproduksie sisteme. As gevolg van hul sekondêre bio-aktiewe verbindings wat die oorlewing van voordelige bakterieë in die spysverteringstelsel van braaikuikens bevorder, word VPO ondersoek vir gebruik in die braaikuiken bedryf. Alhoewel die braaikuiken bedryf geweldige verliese gely het sedert die uitbreek van COVID-19, presteer braaikuikenvleis steeds beter wanneer dit met die kleinhandel van bees-, vark- en skaapvleis, vergelyk word. Die braaikuiken bedryf is steeds die vinnigste groeiende vleisbedryf wêreldwyd en is tans die grootste verbruiker van AGP's. Sedert hul bekendstelling tot die braaikuiken bedryf, het AGP's hierdie bedryf in staat gestel om groot volumes van braaikuikens groot te maak deur die uitwerking van hoë kuikendigthede op plase te verminder. AGP's word egter toenemend onder die loep geneem aangesien navorsingsbevindinge hul gebruik in braaikuiken produksie assosieer met die ontwikkeling en verspreiding van multi-middel weerstandige patogeniese bakterieë. Hierdie bakterieë word as 'n ernstige bedreiging vir menslike gesondheid en die omgewing beskou. Gevolglik doen internasionale voedsel- en gesondheidsliggame soos die Voedsel- en Landbou-organisasie (FAO), die Wêreldgesondheidsorganisasie (WGO) saam met verbruikers 'n beroep op die gebruik van voerbymiddels wat nie die omgewing sal besoedel nie en nie die gesondheid van die dier sal inboet nie. Voerbymiddels afkomstig van plante voldoen aan hierdie vereistes. Alhoewel navorsing oor VPO aan die gang is, is dit hoofsaaklik gefokus op produksieparameters soos gewigstoename en porsiegroottes waar braaikuikens onder ideale of optimum omgewingstoestande grootgemaak word. Om hierdie rede is daar min klem op die funksionele gebruik van VPO wanneer braaikuikens met algemene omgewing-verwante stresfaktore soos kuikendigtheid uitgedaag word. Gevolglik is min bekend oor die doeltreffendheid van sommige VPO om die produksie-effek van stresvolle omgewingstoestande te minimaliseer. Nutrifen® is 'n voerbymiddel wat ontwikkel is uit die sade van fenegriek (Trigonella foenum-graecum L.). Die huidige studie het die potensiaal van Nutrifen® ondersoek om die produksie-effekte te verminder wanneer braaikuikens deur hoë kuiken-digthede uitgedaag word. Die eerste doelwit van die studie het Nutrifen® gekenmerk in terme van chemiese samestelling, antioksidant potensiaal en algehele teenwoordigheid van fenoliese verbindings. Daar is getoon dat Nutrifen® gekenmerk word deur 'n hoë ruvesel- en ruproteïeninhoud. Die teenwoordigheid van polifenole in Nutrifen® is bevestig deur die totale fenoliese (TPC) toets, terwyl die antioksidant potensiaal bevestig is deur die ferri-reduseer vermoë van plasma (FRAP) en die 2,2-difeniel-1-pikrielhidrasielradikaal (DPPH) DPPH resultate . Die tweede doelwit van hierdie studie het die bepaling van die effek van verskillende vlakke van Nutrifen® in braaikuiken diëte op voerinname (FI) en die ontwikkeling van inwendige organe in 'n proef wat ses keer herhaal is, behels. Nutrifen® is by vyf insluitingsvlakke ingesluit (d.i. 0g/ton; 0.44g/ton; 0.88g/ton; 0.132g/ton; en 0.176g/ton) in braaikuiken diëte wat aan 300 dag-oud kuikens gevoer is. Daar is tot die gevolgtrekking gekom dat onder goed geventileerde, skoon behuisingstoestande, die voëls nie enige van die behandelingsdiëte verwerp het nie. In die afwesigheid van 'n beduidende behandelingseffek, is die laagste vlak van Nutrifen® insluiting (d.i. 0.44g/ton) wat aanvaar is dat dit die mees kostedoeltreffend is om by braaikuiken diëte in te sluit, gebruik om die derde en vierde doelwitte te ondersoek. In doelwit drie is kuikendigtheid as stressor gebruik, in ʼn proef waar 204 dag-oud Cobb500TM braaikuikens, waarvan die geslagte nie bepaal was nie, gebruik. Die kuikens is grootgemaak by twee kuikendigthede, d.i. by 20kg/m2 (lae digtheid; 10 voëls per hok) en by 28kg/m2 (hoë digtheid; 14 voëls per hok). Die eksperiment was 'n 2X2 faktoriaal volledige lukrake ontwerp, met elke dieet- kuiken digtheid kombinasie wat ses keer herhaal is. Die resultate van hierdie studie toon dat 0.44g/ton Nutrifen® nie die lewende gewig (LW), liggaamsgewigtoename (BWG) en gemiddelde daaglikse toename (GDT) van braaikuikens, wat teen 'n hoë kuikendigtheid aangehou is, verbeter het nie. Die vierde doelwit van die studie het die invloed van Nutrifen® (d.i. ingesluit teen 0.44g/ton) op orgaangesondheid, karkas- en raklewe vertoon-kwaliteit van braaikuikens wat by die twee bogenoemde kuiken digthede grootgemaak is, bepaal. Dieselfde voëls wat in doelwit drie gebruik is, is vir hierdie studie gebruik. Uit die resultate wat verkry is, is dit duidelik dat die aanvulling van die dieet van gestresde braaikuikens met 0.44g/ton Nutrifen® die karkas- en porsiegewigte verminder het. Daarbenewens was die pH van die borsspier aansienlik laer op die dag van slag, en waterretensie van die borsspier laer vir die braaikuikens aangehou by die hoë kuikendigtheid, wanneer met die kuikens wat by die laer digtheid aangehou is, vergelyk word. Die gewig van die Bursa van Fabricius van die braaikuikens by die hoër kuikendigtheid was aansienlik hoër as die gewig aangeteken vir die braaikuikens aangehou by die laer kuikendigtheid. Ter opsomming - Nutrifen® kan teen 0.44g/ton in braaikuiken diëte ingesluit word, sonder om groei te benadeel of om dermskade by braaikuikens wat onder optimale omgewingstoestande en by ‘n lae kuikendigtheid aangehou word, te veroorsaak.
Description
Thesis (PhDAgric)--Stellenbosch University, 2023.