El efecto de la combinación de nanopartículas de hierro verde y algas en la sostenibilidad de la producción de pollos
El efecto de la combinación de nanopartículas de hierro verde y algas en la sostenibilidad de la producción de pollos de engorde en condiciones de estrés térmico
Yousri A. R. Almeldin1 Amira E. Eldlebshany1 Enass Abd Elkhalek1 
Ahmed A. A. Abdel-Wareth2,3* 
Jayant Lohakare2*- 1Departamento de Ciencias Avícolas, Facultad de Agricultura, Universidad de Alejandría, Alejandría, Egipto
- 2Centro Avícola, Centro Cooperativo de Investigación Agrícola, Universidad A y M de Prairie View, Prairie View, TX, Estados Unidos
- 3Departamento de Producción Animal y Avícola, Facultad de Agricultura, Universidad del Valle del Sur, Qena, Egipto
Fondo: Los aditivos naturales para piensos en los piensos para pollos de engorde contribuyen a la salud general, la productividad y la viabilidad económica de los pollos de engorde, al tiempo que satisfacen las demandas y preferencias de los consumidores por los productos naturales. El propósito de esta investigación fue determinar el efecto de las nanopartículas de hierro verde (Nano-Fe) y la suplementación con Halimeda opuntia en dietas de pollos de engorde sobre el rendimiento, la excreción de amoníaco en excretas, la retención de Fe en tejidos y suero, los criterios de canal y la calidad de la carne en condiciones ambientales cálidas.
Métodos: Un total de 256 pollos de engorde Ross 308 machos de un día de edad fueron asignados aleatoriamente a uno de los cuatro tratamientos de alimentación durante 42 días. Cada tratamiento tuvo ocho repeticiones, con ocho pollitos por repetición. Los tratamientos fueron Control negativo (CON), control positivo (POS) suplementado con 1 g/kg de Halimeda opuntia como portador, POS + 20 mg/kg de Nano-Fe (NFH1), POS + 40 mg/kg de Nano-Fe (NFH2).
Resultados: En comparación con CON y POS, el Nano-Fe dietético de hasta 40 mg/kg mejoró (p < 0,001) el rendimiento del crecimiento en términos de peso corporal (PC), ganancia de peso corporal (BWG) y índice de conversión alimenticia (FCR). Nano-Fe tuvo el BWG más alto y el FCR más eficiente (lineal, p < 0.01, y cuadrático, p < 0.01) en comparación con POS. Sin afectar los órganos internos, la adición de Nano-Fe y POS mejoró el apósito y redujo (p < 0,001) la grasa abdominal en comparación con el control (CON). En particular, la capacidad de retención de agua de la carne de pechuga y pierna fue mayor (p < 0,001), y la pérdida de cocción fue menor en los pollos de engorde que recibieron dietas Nano-Fe y POS contra CON. En comparación con el POS, el contenido de amoníaco en los excrementos disminuyó linealmente a medida que aumentaban los niveles de Nano-Fe verde. En comparación con la CON, el aumento de los niveles de Nano-Fe aumentó el contenido de Fe en el pecho, la pierna, el hígado y el suero. Las aves alimentadas con POS mostraron un mejor rendimiento que las aves alimentadas con CON.
Conclusión: Green Nano-Fe de hasta 40 mg/kg alimentado a dietas de pollos de engorde utilizando 1 g/kg de Halimeda opuntia como portador o en solitario puede utilizarse como un suplemento alimenticio eficiente para aumentar el rendimiento de los pollos de engorde, las retenciones de Fe, las características de la canal, la calidad de la carne y la reducción de las excreciones de amoníaco, en condiciones de calor.
1 Introducción
La inocuidad de los alimentos es una preocupación importante en las regiones climáticas cálidas del mundo, particularmente para la carne de pollo, los huevos y otros productos consumidos por los seres humanos. El estrés por calor con frecuencia reduce la ingesta de alimento, perjudica las tasas de crecimiento, contribuye al aumento de las tasas de mortalidad, altera la calidad de la carne, causa pérdidas económicas y afecta la salud fisiológica, la inmunidad y la dificultad respiratoria en los pollos de engorde (1). Los efectos nocivos del estrés por calor en los pollos se han reducido mediante el uso de varias técnicas de mitigación. El campo de la nanotecnología, en rápido desarrollo, tiene muchos usos potenciales en la alimentación de aves de corral. La nanotecnología utiliza materiales con propiedades nuevas y distintivas de entre 1 y 100 nm de tamaño (2). Las características físicas y químicas de las nanopartículas son diferentes de las de su material original equivalente, lo que puede aumentar su biodisponibilidad (3, 4). El menor antagonismo de la nanopartícula en el intestino da como resultado una mejor absorción, menos excreción en el medio ambiente y una mayor eficiencia alimenticia (5).
El hierro (Fe) es un mineral necesario que se agrega con frecuencia a la dieta de los pollos de engorde. Desempeña un papel crucial en una variedad de enzimas y proteínas que gobiernan el desarrollo y la diferenciación celular, transportan oxígeno y preservan la salud (6, 7). Contribuye significativamente al ciclo del ácido tricarboxílico al apoyar a las enzimas, lo que facilita la eliminación de metabolitos nocivos por catalasas y peroxidasas con hierro (8). El estrés térmico reduce las cantidades de Fe en el suero y los tejidos (9). Una reducción de Fe hace que los sistemas inmunológico y antioxidante funcionen mal, lo que es perjudicial para la salud de las aves (10). Este elemento es abundante en la naturaleza y se encuentra en todos los componentes utilizados en las dietas comerciales de las aves de corral (11). La absorción y el transporte de Fe en la dieta a través de la mucosa intestinal ocurren en mecanismos que dependen en gran medida del estado de Fe (12). Además, el Fe se une principalmente al fitato en los cereales y las semillas oleaginosas (13), lo que reduce su disponibilidad en las dietas de las aves de corral cuando no se añade fitasa (14). Sin embargo, en los animales, está presente principalmente en la mioglobina, los citocromos, la hemoglobina (60-70%), la ferritina y la hemosiderina (20-30%), así como en otras enzimas que contienen Fe (10%) (15). Debido a que el Fe hemo tiene una vía de absorción preferida sobre el Fe inorgánico, los subproductos animales que contienen tejido muscular y sangre tienen una mayor disponibilidad de Fe para las aves de corral (16). La nanotecnología verde se refiere al uso de procesos y materiales respetuosos con el medio ambiente en la síntesis de nanopartículas. Este enfoque a menudo implica el uso de fuentes naturales, como extractos de plantas o microorganismos, para reducir y estabilizar las nanopartículas.
Las formulaciones de nanohierro verde (Nano-Fe) pueden abordar los desafíos relacionados con la biodisponibilidad del hierro en los recursos alimentarios convencionales y las sales minerales. El uso de la nanotecnología verde está impulsado por el deseo de minimizar el impacto ambiental y la toxicidad potencial asociada con los métodos tradicionales de síntesis de nanopartículas (2). El uso de Nano-Fe verde en la nutrición avícola ofrece varios beneficios potenciales, combinando las ventajas de la nanotecnología con prácticas sostenibles y respetuosas con el medio ambiente. Las partículas verdes de Nano-Fe tienen más superficie que las fuentes típicas de hierro. Este aumento de la superficie puede mejorar la biodisponibilidad del hierro, lo que permite una mejor absorción de nutrientes en el sistema digestivo de las aves de corral, lo cual es crucial para la salud y el crecimiento de los pollos de engorde (5, 17, 18). Las nanopartículas de Fe han sido de interés en diversos campos, incluyendo la agricultura y la producción avícola, debido a sus aplicaciones potenciales en áreas como el suministro de nutrientes, el tratamiento de enfermedades y la remediación ambiental (17). La suplementación con nano-Fe aumentó el peso corporal en las comidas de pollos de engorde sin alterar la composición del hígado, el muslo o la pechuga (18).
Halimeda opuntia, comúnmente conocida como cactus de mar, es un tipo de alga verde que se encuentra en ambientes marinos. Además, las algas pueden cultivarse como ingredientes y suplementos dietéticos para la alimentación de aves de corral (19). Según Martins et al. (20), las algas tienen una composición única que consiste en carbohidratos, proteínas, lípidos, vitaminas, minerales y sustancias bioactivas, incluidos los carotenoides. Las microalgas se recomiendan como aditivos para piensos debido a sus altos niveles de macro y microelementos y a su capacidad para mejorar el rendimiento del crecimiento, la eficiencia alimenticia y la calidad de la carne de los pollos de engorde (21), lo que se debe principalmente a las propiedades de los polisacáridos que pueden aumentar la salud y la productividad de los pollos.
Sin embargo, no hay datos sobre el efecto de los niveles de inclusión graduados de Nano-Fe verde y algas sobre el rendimiento de los pollos de engorde y la calidad de la carne en condiciones ambientales cálidas. Investigamos el mecanismo de los efectos de la suplementación con Nano-Fe verde sobre el rendimiento productivo de los pollos de engorde en condiciones ambientales cálidas. Queríamos evaluar los efectos de los diversos niveles de inclusión de Nano-Fe verde en dietas de pollos de engorde utilizando 1 g/kg de algas como portador sobre el rendimiento del crecimiento, la emisión de amoníaco en las excretas, la retención de Fe, los criterios de la canal y la calidad de la carne bajo estrés térmico.
2 Materiales y métodos
2.1 Tratamientos dietéticos y diseño experimental
El protocolo de estudio en animales fue aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Alejandría, Egipto (AU08220810298). Un total de 256 pollos de engorde Ross 308 machos de un día de edad fueron asignados aleatoriamente a uno de los cuatro tratamientos de alimentación hasta que alcanzaron los 42 días de edad. Cada tratamiento tuvo ocho repeticiones, con ocho pollitos por repetición. Los tratamientos fueron control negativo (CON), control positivo (POS) suplementado con 1 g/kg de microalgas como portador, POS + 20 mg/kg de Nano-Fe (NFH1) y POS + 40 mg/kg de Nano-Fe (NFH2). El experimento de 42 días se dividió en dos fases (de 0 a 21 días para el iniciador y de 21 a 42 días para el cultivador). Las dietas experimentales utilizadas en el presente estudio contenían alrededor de 20 mg y 40 mg de Nano-Fe verde/kg, lo que está por debajo del nivel mínimo recomendado de 85 mg de Fe/kg (11). Además, los niveles de Nano-Fe se seleccionaron en base a estudios previos que sugerían que las dietas de pollo que contenían cantidades variables de Fe (desde 10 a 60 mg/kg en dietas no suplementadas hasta aproximadamente 160 mg en dietas suplementadas con 140 mg de Fe-Gly o 100 mg de Nano-Fe) (22, 23). Las dietas se formularon para cumplir con las recomendaciones de pollos de engorde Ross 308 (Tabla 1). Los pollitos tuvieron acceso completo al alimento y al agua durante el período experimental. El experimento se llevó a cabo en el Centro Avícola de la Facultad de Agricultura de la Universidad del Valle Sur. Las medidas de la jaula para los pollos fueron de 120 × 70 × 50 cm de largo, ancho y alto, respectivamente. Había cuatro bebederos de tetina y comederos lineales colgantes en cada corral. A medida que las aves crecían, también lo hacía la altura de la línea del pezón. Se implementó un esquema de luz continua de 23 horas desde el primer día hasta los 42 días de edad. La temperatura ambiente se redujo gradualmente de 34,5 °C (45 HR%) para los días 1 a 21 a 28,5 °C, 40 HR% y 29,9 de índice de temperatura-humedad (THI) de 22 a 42 días de edad.
Tabla 1. La composición química de la dieta basal (base de alimentación).
THI = db°C- [(0.31–0.31RH; db°C-14.4)], donde db es la temperatura de bulbo seco en grados Celsius y HR es el porcentaje de humedad relativa/100. Los valores de THI calculados se clasificaron de la siguiente manera: 27,8 indica que no hay estrés térmico, 27,8-28,9 indica estrés térmico moderado, 28,9-30,0 indica estrés térmico severo y > 30,0 indica estrés térmico extremadamente severo (1).
2.2 Síntesis verde de nanopartículas de Fe
De acuerdo con la técnica de maceración descrita por Khalil et al. (24), se produjeron nanopartículas de óxido de Fe verde a partir del extracto de hoja de Ocimum basilicum. En resumen, se utilizó un agitador magnético de placa caliente para calentar 30 g de polvo vegetal y 200 ml de agua destilada a 80 °C durante 1 h. Los residuos sólidos se eliminaron de la solución final filtrándola tres veces con el papel de filtro Whatman No. 1. La solución filtrada con un pH de 5,7 se calentó durante 2 h a 85 °C y luego se añadieron 100 mL de cloruro de Fe (III) (6 g) como sal precursora. La solución pasó de ser de color marrón a violeta, y se registró su pH. Después de dejar que la mezcla alcanzara la temperatura ambiente, se utilizó la decantación para extraer las nanopartículas de óxido de Fe. Después de tres ciclos de lavado con agua destilada, el óxido de Fe se dejó secar a temperatura ambiente. Estas partículas fueron caracterizadas por microscopio electrónico de transmisión (TEM; Figura 1).
Figura 1. Micrografías electrónicas de transmisión (TEM) de Nano-Fe.
2.3 Preparaciones de algas
La macroalga Halimeda opuntia fue recolectada a mano en el Mar Rojo en Hurghada, Egipto. Las muestras de algas sanas se limpiaron de epífitas, materia extraña y se eliminaron necróticas. Las muestras se lavaron a fondo con agua de mar, luego con agua destilada estéril, se secaron al aire, se cortaron en trozos pequeños y luego se molieron en una trituradora de pañuelos para pasar a través de una pantalla de 1 mm [IKA A 10, Alemania] hasta alcanzar una forma de polvo fino. La Halimeda opuntia molida se mantuvo hasta que se utilizó para mezclarla con las dietas experimentales. Se añadió un g/kg de macroalgas Halimeda opuntia a las dietas de los pollos de engorde, y esta dosis se eligió de acuerdo con estudios previos que sugerían que los niveles ideales de macroalgas en las dietas de los pollos de engorde debían oscilar entre 0,5 y 3 g/kg (19-21).
2.4 Rendimiento productivo de los pollos de engorde
Desde el primer día del experimento hasta el último, se registró el peso corporal (PC) de cada corral una vez a la semana. Además, el día en que se pesaron las aves, se midió el residuo de alimento para calcular la cantidad de alimento que consumió cada corral entre pesajes. El índice de conversión alimenticia (FCR) se calculó dividiendo el peso del alimento consumido por la ganancia de peso corporal (PCG) de cada corral. Esto produjo el alimento por ganancia. Se aplicó una corrección de la mortalidad de las aves a la magnitud de las variables de producción, como el consumo de alimento y el peso corporal.
2.5 Análisis de amoníaco
Las excretas se recolectaron diariamente a los 21 a 42 días de edad por corral para la determinación de la excreción de amoníaco según el método propuesto por Miles et al. (25). Se añadieron 200 g de excrementos recién recolectados a un frasco de 1.000 ml. Un tapón de goma sellaba la parte superior del frasco; el tapón de goma presentaba un tubo de escape y un tubo de admisión que se conectaba a un tubo de absorción de burbujas en forma de U. El tubo de absorción de burbujas en forma de U (que estaba protegido de la luz) recibió alrededor de 10 ml de ácido bórico al 2%. El otro extremo del tubo de absorción en forma de U estaba conectado a una bomba de inflado a través de un segundo dispositivo de amortiguación, y el tubo de admisión estaba conectado a un dispositivo de amortiguación. En un ambiente ácido, se utilizó la solución de absorción de ácido bórico al 2% para reparar el gas amoníaco producido a partir de las heces de pollo, creando un NH4+ estable. Mediante el método de determinación de nitrógeno Kjeldahl, se determinó el contenido de nitrógeno en la solución de absorción. El contenido de nitrógeno se tradujo en contenido de NH3 en la unidad de masa de las heces (base de peso fresco).
2.6 Criterios de canal y órganos internos
A los 42 días de edad, se seleccionaron al azar 40 aves por tratamiento (cinco aves por corral replicado), se pesaron, se sacrificaron según el método Halal y se desplumaron. Pesar la porción restante del cuerpo después de que se eliminaron la cabeza, el cuello, las vísceras, el tracto digestivo, las piernas, el bazo, el hígado, el corazón, la molleja y la grasa abdominal nos permitió calcular el peso relativo. La fórmula para calcular el porcentaje de aderezo es peso aderezado/peso vivo × 100. El porcentaje de grasa abdominal, hígado, corazón y molleja vacía se calculó en función del peso corporal vivo.
2.7 Mediciones de la calidad de la carne
Se evaluó la capacidad de retención de agua (WHC) y la pérdida de cocción desde el lado izquierdo del músculo pectoral y la pata izquierda en 40 aves por tratamiento que fueron seleccionadas aleatoriamente (5 aves por réplica). Se utilizó la técnica de centrifugación a baja velocidad para cuantificar el WHC de los músculos mamarios con ajustes mínimos (26). Se colocaron 10 g de músculo pectoral intacto en un tubo de halcón con perlas de vidrio y se centrifugaron durante 20 min a 10.000 g a 5 °C. La carne precipitada se retiró inmediatamente, se secó con papel de filtro y se pesó una vez más. El WHC se calculó utilizando la pérdida de peso en muestras musculares después de la centrifugación. Se calculó la pérdida de cocción, como se indicó anteriormente (27). En resumen, los filetes musculares se colocaron por separado en bolsas de polietileno termotolerante de paredes delgadas y se cocinaron en baño maría hasta que su temperatura central alcanzó los 70 °C. A continuación, se refrigeraron en hielo picado hasta que alcanzaron los 5 °C, y la pérdida de cocción se calculó volviéndolas a pesar. Se tomaron muestras de hígado, mama, pierna y sangre y se mantuvieron a -20 °C para el análisis químico de Fe.
2.8 Análisis de Fe
Para cada tratamiento, se seleccionaron 40 al azar y se utilizaron las venas de las alas de las aves para extraer sangre (se utilizaron 5 aves para cada réplica), que luego se colocó en tubos de vacutainer para recolectar suero. Después de matar a 40 aves, se tomaron muestras de su pecho, pata, hígado y suero, y se congelaron rápidamente a -20 °C para someterlas a un estudio de contenido de Fe. Las concentraciones de Fe se midieron utilizando un espectrofotómetro de absorción atómica (modelo Perkin Elmer Analyst 800, Shelton, CT, Estados Unidos).
2.9 Análisis estadístico
Se utilizó la técnica de Modelos Lineales Generales (GLM) para el análisis estadístico y el software SAS 9.2 para examinar los datos de un ensayo completamente aleatorizado (SAS Institute) (28). La única constante en el modelo fue la dosificación de los suplementos. Las aves sirvieron como unidades experimentales para el amoníaco, los criterios de canal, la calidad de la carne y la retención de Fe, mientras que el corral sirvió como unidad experimental para el rendimiento del crecimiento. Se utilizó ANOVA de un factor para examinar los datos, y se emplearon pruebas de rangos múltiples de Duncan para comparar las medias. Los gráficos se crearon utilizando el software GraphPad Prism, versión 9 (GraphPad Software, La Jolla, CA, Estados Unidos), junto con una prueba de distribución normal (prueba de normalidad de Anderson-Darling). Los impactos lineales y cuadráticos del aumento de las suplementaciones con Nano-Fe se calcularon utilizando contrastes polinómicos ortogonales, teniendo en cuenta solo el POS (0 mg/kg de Nano-Fe) como control, y el CON no se incluyó en este análisis. Se utilizó un valor de significancia de p < 0,05. Los valores de p inferiores a 0,001 se expresaron como «<0,001» en lugar del valor real.
3 Resultados
3.1 Rendimiento productivo
En la Tabla 2 se muestran los efectos del Nano-Fe verde en el peso corporal y el peso corporal de los pollos de engorde durante la fase inicial (0 a 21 días) y la fase de crecimiento (22 a 42 días). En comparación con CON, el Nano-Fe dietético de hasta 40 mg/kg mejoró (p < 0,001) el peso corporal y el peso corporal. Nano-Fe a 20 mg/kg y 40 mg/kg con 1 g/kg de Halimeda opuntia como portador en dietas de pollos de engorde aumentó (p < 0,05) el peso corporal en comparación con CON y POS durante los 21 y 42 días de edad. Hubo un aumento (p < 0,05) en BWG en POS en comparación con CON durante 1-21, 22-42 y 1-42 días de edad, lo que muestra los efectos positivos de la adición de algas. Del mismo modo, los tratamientos dietéticos que contenían POS, Nano-Fe a 20 mg/kg y Nano-Fe a 40 mg/kg aumentaron el BWG (p < 0,001) en un 10,95, 10,30 y 14,50%, respectivamente, en comparación con el control durante todo el período de prueba (1-42 días). Teniendo en cuenta todo el período de prueba, la ingesta de alimento en los grupos suplementados difirió significativamente, aunque el Nano-Fe a 40 mg/kg mostró el mayor consumo de alimento en comparación con otros (Tabla 3). La adición de Nano-Fe mejoró (p < 0,05) la FCR en comparación con CON y POS a los 1-21, 22-42 y 1-42 días de edad. El grupo CON tuvo el peor desempeño en términos de BW, BWG y FCR en comparación con los grupos POS y Nano-Fe. Los tratamientos de alimentación POS, Nano-Fe a 20 mg/kg y Nano-Fe a 40 mg/kg mejoraron el FCR (p < 0,006) en comparación con el CON a lo largo del ensayo (1-42 días).
Tabla 2. Efectos del Nano-Fe verde y las algas sobre el peso corporal y la ganancia de peso corporal de pollos de engorde.
Tabla 3. Efectos del Nano-Fe verde y las algas sobre el consumo de alimento y el índice de conversión alimenticia de pollos de engorde.
3.2 Contenido de amoníaco
La Figura 2 representa los efectos de la suplementación con Nano-Fe sobre la concentración de amoníaco a los 21 y 42 días de edad. Los niveles de Nano-Fe verde en las dietas de pollos de engorde disminuyeron (p < 0,001) el contenido de amoníaco de las excretas en comparación con CON y Halimeda opuntia solo a los 21 y 42 días de edad en estrés por calor. El grupo POS presentó el nivel más bajo (p < 0,01) de amoníaco excretario, seguido por los grupos Nano-Fe y CON. Cuando se comparó el POS con los niveles de Nano-Fe verde en dietas de pollos de engorde a los 21 y 42 días de edad bajo estrés por calor, la concentración de amoníaco en los excrementos se redujo linealmente (p < 0.001).
Figura 2. Efectos del Nano-Fe verde y las algas en el contenido de amoníaco de los excrementos de pollos de engorde a los 21 (A) y 42 (B) días de edad. Las barras con letras diferentes (a-c) son significativamente diferentes (p < 0,05). CON: control negativo, POS: control positivo (1 g/kg Halimeda opuntia), NFH1: 1 g/kg Halimeda opuntia con 20 mg/kg de Nano-Fe, NFH2: 1 g/kg Halimeda opuntia con 40 mg/kg de Nano-Fe, SEM: Error estándar de las medias (n = 40).
3.3 Criterios de la canal
De acuerdo con los criterios de canal (Tabla 4), los pollos de engorde alimentados con dietas que contenían POS y POS que incluían Nano-Fe a 20 mg/kg y 40 mg/kg mostraron aumentos (p < 0,05) en el porcentaje de aderezo y disminuciones en la grasa abdominal al final del experimento en comparación con CON. La suplementación de POS y POS con Nano-Fe no tuvo ningún efecto (p > 0,05) sobre los porcentajes de hígado, corazón, bazo y molleja de pollos de engorde en comparación con CON en estrés por calor.
Tabla 4. Efectos del Nano-Fe verde y las algas sobre las características de la canal a los 42 días de edad.
3.4 Propiedades fisicoquímicas de la carne
En cuanto a los criterios fisicoquímicos de la carne, los POS y los POS con niveles de Nano-Fe aumentaron (p < 0,05) el % de WHC de los músculos del pecho y de las piernas a los 42 días de edad en condiciones de calor (Figura 3). La suplementación con Nano-Fe a la dieta de pollos de engorde disminuyó linealmente el % de WHC en la carne de pechuga y pierna en comparación con POS. Los porcentajes de pérdida de cocción de los músculos del pecho y las piernas a los 42 días de edad se redujeron a los niveles de POS, 20 mg/kg y 40 mg/kg de Nano-Fe en comparación con CON (Figura 4). Cuando se agregó Nano-Fe al alimento de los pollos de engorde, la pérdida de cocción en la carne de la pierna y la pechuga se redujo linealmente en comparación con Halimeda opuntia (POS).
Figura 3. Efectos del Nano-Fe verde y las algas sobre la capacidad de retención de agua (WHC) de los músculos de la pechuga (A) y la pierna (B) en pollos de engorde a los 42 días de edad. Las barras con letras diferentes (a,b) son significativamente diferentes (p < 0.05). CON: control negativo, POS: control positivo (1 g/kg Halimeda opuntia), NFH1: 1 g/kg Halimeda opuntia con 20 mg/kg de Nano-Fe, NFH2: 1 g/kg Halimeda opuntia con 40 mg/kg de Nano-Fe, SEM: Error estándar de las medias (n = 40).
Figura 4. Efectos del Nano-Fe verde y las algas en la cocción de la pérdida de los músculos de la pechuga (A) y la pierna (B) en pollos de engorde a los 42 días de edad. Las barras con letras diferentes (a-c) son significativamente diferentes (p < 0,05). CON: control negativo, POS: control positivo (1 g/kg Halimeda opuntia), NFH1: 1 g/kg Halimeda opuntia con 20 mg/kg de Nano-Fe, NFH2: 1 g/kg Halimeda opuntia con 40 mg/kg de Nano-Fe, SEM: Error estándar de las medias (n = 40).
3.5 Retenciones de hierro
La suplementación de algas y Nano-Fe a las dietas de pollos de engorde mejoró (Linear, p > 0.001) el contenido de Fe en la carne de pechuga y pierna en comparación con POS a los 42 días de edad (Figura 5). El contenido de Fe en el pecho y la pierna fue mayor en el grupo POS que en el grupo CON. El contenido de Fe en el tejido hepático fue mayor en el grupo POS en comparación con el CON, sin embargo, no hay diferencia entre POS y CON en el contenido de Fe en el suero de pollos de engorde. El contenido de Fe en los tejidos hepáticos y en el suero se incrementó (lineal, p < 0,05) con el aumento de los niveles de Nano-Fe en comparación con el POS (Figura 6).
Figura 5. Efectos del Nano-Fe verde y las algas sobre el contenido de Fe en los músculos de la pechuga (A) y la pierna (B) de los pollos de engorde a los 42 días de edad. Las barras con letras diferentes (a-c) son significativamente diferentes (p < 0,05). CON: control negativo, POS: control positivo (1 g/kg Halimeda opuntia), NFH1: 1 g/kg Halimeda opuntia con 20 mg/kg de Nano-Fe, NFH2: 1 g/kg Halimeda opuntia con 40 mg/kg de Nano-Fe, SEM: Error estándar de las medias (n = 40).
Figura 6. Efectos del Nano-Fe verde y las algas sobre el contenido de Fe de los músculos hepáticos (A) y séricos (B) en pollos de engorde a los 42 días de edad. Las barras con letras diferentes (a-c) son significativamente diferentes (p < 0,05). CON: control negativo, POS: control positivo (1 g/kg Halimeda opuntia), NFH1: 1 g/kg Halimeda opuntia con 20 mg/kg de Nano-Fe, NFH2: 1 g/kg Halimeda opuntia con 40 mg/kg de Nano-Fe, SEM: Error estándar de las medias (n = 40).
4 Discusión
Según el estudio actual, las gallinas de engorde alimentadas con dietas que contenían Halimeda opuntia y Nano-Fe verde mejoraron el rendimiento de la producción y mitigaron los efectos perjudiciales del estrés por calor. Se reconoce ampliamente que el estrés por calor afecta la ingesta de alimento, el BWG y el rendimiento de la producción en los pollos, al tiempo que aumenta la mortalidad (29-32), lo que resulta en una pérdida de ingresos en las granjas avícolas. Tras estos resultados negativos, la calidad de la carne (33), el bienestar animal (30) y la función inmunológica (28) empeoran gradualmente. Hasta la fecha, se han introducido numerosos métodos de mitigación para disminuir los efectos perjudiciales del estrés por calor en las aves de corral. Los remedios nutricionales se han investigado como una forma viable de mitigar los efectos negativos del estrés por calor (1). La alimentación con nanotecnología verde tiene el mayor potencial como técnica nutricional, y merece más exploración para mejorar la termotolerancia en los pollos. El Fe es un nutriente esencial para los pollos, y las nanopartículas pueden mejorar su biodisponibilidad. Aunque las nanopartículas tienen una mayor superficie, pueden absorberse más fácilmente en el tracto digestivo. Esta mayor biodisponibilidad puede contribuir a mejorar la salud y el crecimiento de las aves de corral. Teniendo en cuenta que el Fe es un componente de la hemoglobina (34) y desempeña un papel crucial en el metabolismo energético y proteico celular y de todo el cuerpo (35), los pollos son especialmente vulnerables a la deficiencia de Fe. El uso de nanopartículas de Fe en la alimentación de las aves de corral se ha mostrado prometedor para mejorar la eficiencia de los piensos.
En la investigación actual, el Nano-Fe dietético de hasta 40 mg/kg aumentó el rendimiento del crecimiento en comparación con el CON. Del mismo modo, el tratamiento dietético con POS, NFH1 y NFH2 mostró mejoras sinérgicas en BWG (p < 0,001) en un 10,95, 10,30 y 14,50% en comparación con CON durante todo el período del experimento (1-42 días). Además, los tratamientos de alimentación con POS, NFH1 y NFH2 aumentaron la FCR (p < 0,006) en 8,22, 14,56 y 7,93% en comparación con CON, respectivamente. Pocos estudios han utilizado Nano-Fe verde combinado con algas como aditivo alimentario para aves de corral sometidas a estrés térmico. Hallazgos similares fueron reportados por Rehman et al. (36), quienes encontraron que la adición de xilanasa y nanopartículas de óxido de Fe a los piensos de pollos de engorde mejoró los valores de FCR a los 35 días de edad y elevó el peso corporal en un 45% en comparación con el grupo CON. La adición de 40-160 mg de Fe/kg de Fe-Gly produjo respuestas más altas; Los pollos de engorde alimentados con 100 mg de Fe/kg presentaron los mayores FCR y BWG (22). Las nanopartículas de óxido de Fe añadidas a la dieta de los pollos de engorde aumentaron el peso corporal y el peso corporal sin suponer ningún riesgo negativo para la salud (8). Sarlak et al. (37) observaron mejoras en los indicadores de rendimiento, como la ingesta de alimento y la FCR, cuando se agregó Fe dietético a las dietas de los pollos en comparación con el tratamiento con CON. Cuando los pollos de engorde fueron alimentados con Nano-Fe, su peso corporal aumentó y el FCR mejoró (8). En comparación con una dieta CON sin Nano-Fe, las dietas para pollos de engorde suplementadas con Nano-Fe aumentaron significativamente el BWG en un 8% (38). Las algas se recomiendan como aditivos alimentarios debido a sus altos niveles de macro y microelementos y su capacidad para mejorar el rendimiento del crecimiento y la eficiencia alimenticia de los pollos de engorde (21), lo que se debe principalmente a las propiedades de los polisacáridos de algas marinas que pueden aumentar la salud y la productividad de los pollos. Además, las dietas de pollos de engorde que contenían 1 y 3,0% de macroalgas Ulva lactuca desde los días 12 a 33 después de la eclosión revelaron una mejora significativa en BWG y FCR en comparación con CON (39). Cuando se agregaron algas marinas a las dietas de pollos de engorde a un nivel de 0.5%, mejoró BWG, FCR y disminuyó la tasa de mortalidad en comparación con una dieta CON (40). Estos hallazgos podrían deberse al sistema inmunológico de los pollos de engorde y el metabolismo antioxidante podría verse fortalecido por los componentes activos que se encuentran en las macroalgas (41), lo que aumentaría la productividad de los pollos de engorde (42). El aumento de FCR y BW de pollos de engorde que recibieron astaxantina de algas adicionales a dosis de 2,3 y 4,6 mg/kg de dieta mostró beneficios marginales (43). Además, se mejoró el FCR de los pollos de engorde y se aumentó significativamente el BWG cuando se agregaron 1% o 2% de algas ricas en DHA a la dieta (44). La evidencia de un mayor rendimiento del crecimiento relacionado con los compuestos derivados de algas puede ser inconsistente.
Además, en el estudio actual, el contenido de amoníaco de las excretas disminuyó con el aumento de los niveles de Nano-Fe verde con macroalgas en comparación con POS. Nano-Fe podría ayudar a regular al alza la vía funcional del metabolismo del nitrógeno en las bacterias intestinales, impulsando la utilización de compuestos nitrogenados en el intestino del huésped y reduciendo la eliminación de amoníaco a través de los excrementos. Además, las macroalgas pueden contribuir a una mejor utilización de nutrientes por parte de los pollos de engorde, lo que conduce a una reducción de la excreción de amoníaco en las heces. El amoníaco se produce por la fermentación microbiana del ácido úrico y la urea en las heces, lo que causa enfermedades respiratorias y estrés crónico en el ganado y las aves de corral (45-47). El amoníaco se crea a través de la desaminación de aminoácidos y la hidrólisis de la urea. Los cambios en el contenido de amoníaco, así como la absorción de amoníaco a través de las células epiteliales, tienen un impacto en la microbiota (48). Además, a medida que el nivel de amoníaco en el intestino disminuyó, el efecto compensatorio del amoníaco en las células intestinales se redujo, lo que resultó en mejoras en la barrera intestinal y la histomorfología del intestino del huésped (49). El potencial de las macroalgas y microalgas para reducir el amoníaco fecal en pollos de engorde es un área de investigación e interés en curso en el campo de la nutrición avícola. El amoníaco es un subproducto común de la descomposición de los compuestos que contienen nitrógeno en el estiércol, y los altos niveles de amoníaco en el alojamiento de las aves de corral pueden tener efectos negativos en la salud y el bienestar de las aves. Las algas marinas contienen compuestos bioactivos, como ciertos polisacáridos y metabolitos secundarios, que pueden tener la capacidad de influir en las poblaciones microbianas en el intestino y reducir la producción de amoníaco (50).
En el estudio actual, la suplementación de Nano-Fe en las dietas de pollos de engorde mejoró (p < 0,05) el Fe en el pecho, la pierna, el hígado y la sangre. El Fe se almacena abundantemente en el cuerpo, especialmente en el hígado y las células reticuloendoteliales de la médula ósea (34). Dependiendo del estado de Fe del cuerpo, las demandas dietéticas de Fe pueden regularse para aumentar o disminuir su tasa de absorción a través de diferentes mecanismos reconocidos (16). Estos mecanismos están conectados a receptores en la superficie de los enterocitos, como la proteína transportadora hemo 1, que es responsable de la absorción de hemo-Fe en el colon (51), y el transportador de metales divalentes 1, que puede aceptar Fe inorgánico+2 y liberarlo inmediatamente en el citoplasma (52). Debido a que el Fe se absorbe más rápidamente que el Fe inorgánico, los desechos animales, incluidos el tejido muscular y la sangre, proporcionan mayor Fe a las aves de corral (16). Ma et al. (53) investigaron las necesidades dietéticas de Fe de pollos de engorde de 1 a 21 días y descubrieron que se necesitaban de 97 a 136 mg de Fe/kg para mantener su expresión completa en varios tejidos. Además, los niveles séricos de ferritina fueron considerablemente más altos en las dietas suplementadas con 75, 150 o 300 mg/kg de Fe, pero no en las dietas suplementadas con 600 mg/kg de Fe (54). El contenido de Fe del suero de pollo aumentó progresivamente a medida que aumentaba el nivel de Fe en la dieta (37). Una gran dosis de metionina ferrosa elevó drásticamente la concentración hepática de Fe en pollos de engorde Ross, según la investigación de Seo et al. (55). El contenido de Fe del hígado de los pollos de engorde, según Ma (56), disminuyó gradualmente cuando los niveles de Fe en la dieta aumentaron por encima de 120 mg/kg. Esto podría deberse a que el hígado fue capaz de mantener el equilibrio adecuado de Fe, evitando la deposición excesiva de Fe que podría dañar el cuerpo. Las inconsistencias en los resultados de estudios previos podrían atribuirse a la variedad de pollos de engorde y a su alimentación específica.
Los efectos de las algas sobre el contenido de Fe en el tejido de la carne de los pollos de engorde no se han estudiado ampliamente, y la literatura disponible sobre este tema específico puede ser limitada. Sin embargo, se sabe que las algas, incluidos ciertos tipos de algas marinas, contienen varios minerales, incluido el Fe, que pueden transferirse a los animales que las consumen (57). La biodisponibilidad del Fe en la dieta es crucial. El tipo de Fe presente en las algas y su biodisponibilidad podrían afectar su transferencia a la carne del pollo de engorde (58). La capacidad de los pollos de engorde para absorber e incorporar el Fe de la dieta en sus tejidos puede variar en función de factores como la edad, el estado de salud y la genética.
En la investigación actual, la suplementación con Nano-Fe verde a las dietas de pollos de engorde mejoró los porcentajes de aderezo de la canal y redujo la grasa abdominal sin efectos secundarios en los órganos internos a los 42 días de edad. Los resultados son consistentes con Rehman et al. (37) mostraron que las nanopartículas de óxido de Fe tienen un gran potencial para su uso en la alimentación de pollos para la producción de carne a gran escala sin ningún efecto toxicológico negativo. Nuestros resultados son consistentes con los de Lin et al. (59) quienes encontraron que cantidades variadas de Fe a 50, 70, 90, 110, 130 y 150 mg/kg no afectaron los índices de peso del hígado, los riñones, el bazo, el timo y la bolsa de Fabricio. En cuanto a los criterios de canal, se recomiendan las algas como aditivos para piensos debido a sus altos niveles de macro y microelementos y a su capacidad para mejorar los criterios de la carne de pollos de engorde (3). Las dietas de pollos de engorde machos que contenían un 3,0% de macroalgas Ulva lactuca revelaron una mejora significativa en el rendimiento muscular de la pechuga y el porcentaje de aderezo en comparación con el control (39). Las mejoras en el criterio de la canal y la grasa abdominal pueden atribuirse a los efectos favorables del DHA en el alga verde Ulva sobre la utilización de lípidos en suero (60). El Fe, como componente esencial de las enzimas críticas que contienen Fe en los pollos de engorde, desempeña una función vital en el metabolismo del Fe y la calidad de la carne.
El estudio actual encontró que Nano-Fe mejoró la calidad de la carne, incluyendo el WHC y la pérdida de cocción en condiciones de estrés por calor, lo que podría atribuirse a que el Fe mejora la activación antioxidante. Un estudio reciente (61) encontró que la suplementación con Fe mejoró la protección antioxidante enzimática en el suero de pollo. Mientras que Kurtoglu et al. (62) demostraron que la anemia por deficiencia de Fe disminuía las actividades antioxidantes plasmáticas. Hasta donde sabemos, no hay artículos publicados sobre el efecto del Nano-Fe verde en los criterios de canal de los pollos de engorde y la calidad de la carne. El Fe es un componente necesario de la hemoglobina en los eritrocitos y es necesario para la hemoglobina y la mioglobina (63, 64) para el suministro, almacenamiento y uso de oxígeno en los músculos (65). El mayor indicador notable de la calidad de la carne, el color, está determinado principalmente por la hemoglobina y la mioglobina (66). Además, Sun et al. (67) informaron que la adición de Haematococcus pluvialis rica en astaxantina a una dieta de pollos de engorde aumentó el pH del músculo mamario y disminuyó el WHC del músculo mamario en comparación con el control. La aplicación de Nano-Fe verde con algas como portador en las dietas de los pollos de engorde es prometedora para mejorar las características de producción y la calidad de la carne, así como la retención de Fe. Con la creciente demanda mundial de alternativas sostenibles y asequibles para la nutrición de las aves de corral, el papel de la nanotecnología verde está ganando popularidad (68-70). El uso de la nanotecnología verde se alinea con el objetivo más amplio de promover la sostenibilidad en la producción avícola, optimizar el uso de recursos, minimizar el impacto ambiental y mejorar la eficiencia general y la salud de los animales y las aves de corral (71, 72). Sin embargo, es necesaria una investigación exhaustiva, que incluya dosis, evaluaciones de seguridad y consideraciones regulatorias, para garantizar la implementación responsable y efectiva de esta tecnología en la industria avícola.
5 Conclusión
En general, el presente estudio revela que los pollos de engorde alimentados con dietas que contienen Nano-Fe y Halimeda opuntia mostraron mejoras sinérgicas en el rendimiento del crecimiento, la calidad de la carne, la absorción de Fe y la disminución de la grasa abdominal, pero no tuvieron efectos significativos en los órganos internos. Las investigaciones futuras deberían indagar en el impacto del Nano-Fe verde en el estado inmunológico, el microbioma y la expresión génica relacionada con la inmunidad y el estrés por calor.
Declaración de disponibilidad de datos
Las contribuciones originales presentadas en el estudio están incluidas en el artículo/material complementario, las consultas adicionales pueden dirigirse a los autores correspondientes.
Declaración ética
El estudio en animales fue aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Alejandría, Egipto (AU08220810298). El estudio se llevó a cabo de acuerdo con la legislación local y los requisitos institucionales.
Contribuciones de los autores
YA: Curación de datos, Análisis formal, Investigación, Metodología, Redacción – borrador original. AE: Conceptualización, Curación de datos, Metodología, Validación, Redacción – revisión y edición. EE: Conceptualización, Investigación, Metodología, Redacción – revisión y edición. AAAA-W: Curación de datos, Investigación, Metodología, Administración de proyectos, Redacción – borrador original, Redacción – revisión y edición. JL: Validación, Redacción – borrador original, Redacción – revisión y edición.
Financiación
El/los autor/es declara(n) haber recibido apoyo financiero para la investigación, autoría y/o publicación de este artículo. Sin embargo, se agradece el financiamiento parcial recibido de la subvención USDA-NIFA-Evans Allen con el número de acceso # 7004964 para la publicación de esta investigación.
Reconocimientos
El Departamento de Producción Avícola de la Facultad de Agricultura de la Universidad del Valle del Sur en Qena, Egipto, y el Departamento de Producción Avícola de la Facultad de Agricultura de la Universidad de Alejandría, Egipto, son reconocidos con gratitud por proporcionar instalaciones y laboratorios de senderos. Se agradece el apoyo financiero proporcionado por el Fondo de Desarrollo de Ciencia y Tecnología de Egipto (STDF-US-J102) a AAAA-W en la Universidad Prairie View A&M, Prairie View, Texas, Estados Unidos como Científico Visitante.
Conflicto de intereses
Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de relaciones comerciales o financieras que pudieran interpretarse como un posible conflicto de intereses.
El/los autor/es declararon, en el momento de la presentación, ser miembro del consejo editorial de Frontiers. Esto no tuvo ningún impacto en el proceso de revisión por pares ni en la decisión final.
Nota del editor
Todas las afirmaciones expresadas en este artículo son únicamente las de los autores y no representan necesariamente las de sus organizaciones afiliadas, ni las del editor, los editores y los revisores. Cualquier producto que pueda ser evaluado en este artículo, o afirmación que pueda ser hecha por su fabricante, no está garantizado ni respaldado por el editor.
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Palabras clave: algas, amoníaco, pollos de engorde, rendimiento de crecimiento, nanopartículas de hierro Fe, calidad de la carne
Cita: Almeldin YAR, Eldlebshany AE, Elkhalek EA, Abdel-Wareth AAA y Lohakare J (2024) El efecto de la combinación de nanopartículas de hierro verde y algas en la sostenibilidad de la producción de pollos de engorde en condiciones de estrés térmico. Frente. Vet. Sci. 11:1359213. doi: 10.3389/fvets.2024.1359213
Editado por:
George Symeon, Organización Agrícola Helénica – ELGO, Grecia
Revisado por:
Sameh A. Abdelnour, Universidad de Zagazig, Egipto
RevMajid Shakeri, Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Estados Unidos
Derechos de autor © 2024 Almeldin, Eldlebshany, Elkhalek, Abdel-Wareth y Lohakare. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la Licencia Creative Commons Attribution License (CC BY).
*Correspondencia: Ahmed A. A. Abdel-Wareth, aahabdelwareth@pvamu.edu; Jayant Lohakare, jalohakare@pvamu.edu
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