1. Replacement of soybean meal by mussel meal in sheep feeding: Effects on ruminal fermentation, degradation and biohydrogenation
- Author
-
Frutos, Pilar, Hervás, Gonzalo, Frutos, Pilar [0000-0002-4919-5094], Hervás, Gonzalo [0000-0002-0013-7459], Shaklouf, Muhammad M., Frutos, Pilar, Hervás, Gonzalo, Frutos, Pilar [0000-0002-4919-5094], Hervás, Gonzalo [0000-0002-0013-7459], and Shaklouf, Muhammad M.
- Abstract
[EN] Protein is an essential nutrient in the formulation of livestock diets. However, providing adequate protein for animal production is still an issue of global concern. Although soybean meal (SBM) is the most widely used protein source in animal feeding, it is only produced in a few countries and causes important environmental challenges. Mussel meal (MM), a richprotein by-product from the mussel industry, could be an alternative to SBM. The use of MM in animal feeding would favor circular bioeconomy and contribute to the search for climate-neutral animal production systems. To the best of our knowledge, there are no scientific studies evaluating the inclusion of MM in ruminant diets. On this basis, the general aim of this work was to investigate the digestive utilization of MM when used as an alternative to SBM in sheep feeding. The specific aims were to study the effect of this substitution on ruminal fermentation, degradation, biohydrogenation of dietary fatty acids and intestinal digestibility of the rumen undegradable protein (IDRUP). For this purpose, 4 adult ewes equipped with a ruminal cannula were used in a 2 × 2 replicated Latin square design. The ewes were individually housed in tie stalls during 2 sequential periods of 15 days each and subjected to 2 experimental treatments: Control, with SBM as the main source of dietary protein, and Mussel, with MM as the main source of dietary protein. The SBM (10%) in the Control diet was substituted by MM (6.5%) in the Mussel diet, but both diets were isoproteic and there were hardly any variations in the other main nutrients. For in vivo studies, rumen fluid was collected at 0, 2, 4, 8, 12 and 16 h post-feeding, to analyze the following ruminal fermentation parameters: pH, ammonia and volatile fatty acids (VFA) concentrations, as well as fatty acid composition (as an indicator of the biohydrogenation process)., In situ incubations were conducted to determine ruminal disappearances of DM and CP from SBM and MM. Soybean meal samples were incubated for 0, 8 and 16 h, while MM samples were incubated for 0, 2, 4, 8, 12, 16 and 24 h to provide degradation kinetic data. Additionally, barley straw (BS) samples were incubated for 24 h to determine DM, ADF and NDF disappearances. Finally, the IDRUP from SBM and MM was estimated following a three-step in vitro procedure. Our results showed that replacing SBM by MM had no negative effect (P > 0.10) on pH or ruminal ammonia concentration. The production of volatile fatty acids was not affected either. However, the molar proportion of propionate tended to be higher in the rumen of sheep consuming MM (P < 0.10), which is a desirable effect in ruminant feeding. The use of MM induced changes in the lipid profile of the rumen digesta that were mainly due to the fatty acids provided by MM, especially very long-chain n-3 PUFA such as EPA and DHA. Among the most positive changes (that is, those potentially beneficial for consumers’ health), it should be noted the significant increase in EPA and DHA (P < 0.05), which could then be transferred to meat and milk. Variations in trans-10 18:1 and trans-11 18:1 concentrations did not reach the required level of statistical significance; however, it is possible that this was due to the high individual variability observed. Furthermore, although the inclusion of MM in the diet might seem to be responsible for a shift in the biohydrogenation pathways, favoring the production of trans-10 cis-12 CLA (P < 0.05) at the expense of cis-9 trans-11 CLA, further research is needed to discard, by mass spectrometry, that this effect is in fact the result of coelution between CLA isomers and 20:1 or 20:2 intermediate metabolites. If it can not be ruled out, the increase in this antilipogenic fatty acid would limit the use of MM in dairy ewes, because it could cause milk fat depression., The substitution of SBM by MM did not negatively affect the DM and CP rumen degradation kinetics of SBM and MM. When barley straw was incubated, no negative effect of MM inclusion in the diet was observed either (P > 0.10). The results of IDRUP for SBM and MM were unaffected by the substitution of SBM by MM (P > 0.10). Overall, our findings support the possibility of replacing SBM by MM in sheep feeding. However, more research is required to confirm that including MM in the diet would negatively affect neither sheep productivity nor product (i.e., milk and meat) quality. If this is confirmed, the use of MM would contribute to reducing the dependency on imported SBM and searching for climate-neutral animal production systems., [ES] La proteína es un nutriente esencial en la formulación de las dietas del ganado. Sin embargo, proveer las proteínas adecuadas para la producción animal sigue siendo un tema de preocupación mundial. Aunque la torta de soja (SBM) es la fuente de proteína más utilizada en la alimentación animal, sólo se produce en muy pocos países y causa importantes problemas medioambientales. La harina de mejillón (MM), un subproducto de la industria mejillonera rico en proteínas, podría ser una alternativa a la SBM. El uso de la MM en la alimentación animal favorecería la bioeconomía circular y contribuiría a la búsqueda de sistemas de producción animal climáticamente neutros. Hasta donde sabemos, no existen estudios científicos que evalúen la inclusión de la MM en las dietas de rumiantes. Sobre esta base, el objetivo general de este trabajo fue investigar la utilización digestiva de la MM cuando se utiliza como alternativa a la SBM en la alimentación del ovino. Los objetivos específicos fueron estudiar el efecto de esta sustitución sobre la fermentación ruminal, la degradación, la biohidrogenación de los ácidos grasos de la dieta y la digestibilidad intestinal de la proteína no degradable en el rumen (IDRUP). Para ello, 4 ovejas adultas equipadas con una cánula ruminal se sometieron a un diseño de cuadrado latino 2 × 2 replicado. Las ovejas se alojaron en jaulas individuales durante 2 periodos secuenciales de 15 días cada uno y se sometieron a 2 tratamientos experimentales (Control: con SBM como principal fuente de proteína de la dieta, y Meji: con MM como principal fuente de proteína de la dieta). La SBM (10%) de la dieta Control fue sustituida por MM (6,5%) en la dieta Meji, pero ambas dietas fueron isoproteicas y apenas hubo variaciones en los demás nutrientes principales. Para los estudios in vivo, se recogió líquido ruminal a las 0, 2, 4, 8, 12 y 16 h tras la oferta de la dieta, para analizar los siguientes parámetros de fermentación ruminal: pH, concentraciones de amonía, Se realizaron incubaciones in situ para determinar las desapariciones ruminales de la DM y CP de la SBM y la MM. Las muestras de SBM se incubaron durante 0, 8 y 16 h, mientras que las de MM se incubaron durante 0, 2, 4, 8, 12, 16 y 24 h para disponer de más datos de la cinética de degradación. Además, se incubaron muestras de paja de cebada durante 24 h para determinar las desapariciones de DM, ADF y NDF. Por último, la IDRUP de SBM y MM se estimó siguiendo un procedimiento in vitro de tres pasos. Nuestros resultados mostraron que la sustitución de SBM por MM no tuvo ningún efecto negativo (P > 0,10) sobre el pH o la concentración de amoníaco ruminal. Tampoco la producción de ácidos grasos volátiles se vio afectada. Ahora bien, la proporción molar de propionato tendió a ser mayor en el rumen de las ovejas que consumieron MM (P < 0,10), lo cual es un efecto deseable en la alimentación de rumiantes. El uso de la MM indujo cambios en el perfil lipídico de la digesta ruminal que se debieron principalmente a los ácidos grasos aportados por la MM, especialmente PUFA n-3 de cadena muy larga, como EPA y DHA. Entre los cambios más positivos (es decir, los potencialmente beneficiosos para la salud de los consumidores), cabría destacar el aumento significativo de EPA y DHA (P < 0,05), que podrían transferirse después a la carne y la leche. Las variaciones en las concentraciones de trans-10 18:1 y trans-11 18:1 no alcanzaron el nivel de significación estadística exigido; sin embargo, es posible que esto sea debido a la alta variabilidad individual observada. Además, aunque la inclusión de MM en la dieta podría parecer responsable de un shift en las vías de biohidrogenación, favoreciendo la producción de trans-10 cis-12 CLA (P < 0,05) a expensas del cis-9 trans-11 CLA, es necesario seguir investigando para descartar, mediante espectrometría de masas, que este efecto sea en realidad el resultado de la coelución entre los isómeros de CLA y los metabolitos intermedios 20:1 o 20:2., La sustitución de SBM por MM no afectó negativamente a la cinética de degradación ruminal de la DM y la CP de SBM y MM. Cuando se incubó la paja de cebada, tampoco se observó un efecto negativo de la inclusión de MM en la dieta (P > 0,10). Los resultados de IDRUP para SBM y MM no se vieron afectados por la sustitución de SBM por MM (P > 0,10). En conjunto, nuestros resultados apoyan la posibilidad de sustituir la SBM por MM en la alimentación del ovino. Sin embargo, es necesario seguir investigando para confirmar que la inclusión de MM en la dieta no afectaría negativamente ni a la productividad de las ovejas ni a la calidad de los productos (i.e., leche y carne). De confirmarse esto, el uso de MM contribuiría a reducir la dependencia de la SBM importada y a buscar sistemas de producción animal climáticamente neutros., [FR] La protéine est un nutriment essentiel dans la formulation des régimes alimentaires du bétail. Cependant, fournir une quantité adéquate de protéines pour la production animale reste un problème préoccupant à l'échelle mondiale. Bien que le tourteau de soja (SBM) soit la source de protéines la plus largement utilisée dans l'alimentation animale, il n'est produit que dans quelques pays et pose d'importants défis environnementaux. Le tourteau de moules (MM), un sous-produit riche en protéines de l'industrie des moules, pourrait être une alternative au SBM. L'utilisation de MM dans l'alimentation animale favoriserait la bioéconomie circulaire et contribuerait à la recherche de systèmes de production animale neutres pour le climat. À notre connaissance, il n'existe pas d'études scientifiques évaluant l'inclusion de MM dans l'alimentation des ruminants. Sur cette base, l'objectif général de ce travail était d'étudier l'utilisation digestive de MM lorsqu'il est utilisé comme alternative au SBM dans l'alimentation des moutons. Les objectifs spécifiques étaient d'étudier l'effet de cette substitution sur la fermentation ruminale, la dégradation, la bio-hydrogénation des acides gras alimentaires et la digestibilité intestinale de la protéine indégradable dans le rumen (IDRUP). Pour cet objectif, quatre brebis adultes équipées d'une canule ruminale ont été utilisées dans un plan en carré latin répliqué 2 × 2. Les brebis étaient logées individuellement dans des stalles attachées pendant deux périodes consécutives de 15 jours chacune, et ont été soumises à deux régimes expérimentaux : Témoin, avec le SBM comme principale source de protéines alimentaires, et Moule, avec le MM comme principale source de protéines alimentaires. Le SBM (10%) du régime témoin a été substitué par du MM (6.5%) dans le régime à base de moules, mais les deux régimes étaient isoprotéiques et il y avait peu de variations dans les autres principaux nutriments., Pour les études in vivo, le liquide ruminal a été prélevé à 0, 2, 4, 8, 12 et 16 heures après l'alimentation, afin d'analyser les paramètres de fermentation ruminale suivants : pH, concentration d'ammoniac et d'acides gras volatils, ainsi que la composition en acides gras (comme indicateur du processus de la bio-hydrogénation)., Des incubations in situ ont été réalisées pour déterminer les disparitions ruminales de DM et de CP du SBM et du MM. Les échantillons de tourteau de soja ont été incubés pendant 0, 8 et 16 heures, tandis que les échantillons de MM ont été incubés pendant 0, 2, 4, 8, 12, 16 et 24 heures pour fournir des données cinétiques de dégradation. De plus, des échantillons de paille d'orge ont été incubés pendant 24 heures pour déterminer les disparitions de DM, ADF et NDF. Enfin, la IDRUP du SBM et du MM a été estimé en suivant une procédure in vitro en trois étapes. Nos résultats ont montré que le remplacement du SBM par le MM n'avait aucun effet négatif (P > 0.10) sur le pH ou la concentration d'ammoniac ruminal. La production des acides gras volatils n'a pas été affectée non plus. Cependant, la proportion molaire de propionate avait tendance à être plus élevée dans le rumen des brebis consommant du MM (P < 0.10), ce qui est un effet souhaitable dans l'alimentation des ruminants., L'utilisation du MM a induit des changements dans le profil lipidique des digestas ruminaux principalement dus aux acides gras fournis par le MM, notamment les acides gras polyinsaturés à chaîne très longue n-3 tels que l'EPA et le DHA. Parmi les changements les plus positifs (c'est-à-dire ceux potentiellement bénéfiques pour la santé des consommateurs), il convient de noter l'augmentation significative de l'EPA et du DHA (P < 0.05), qui pourraient ensuite être transférés à la viande et au lait. Les variations des concentrations de trans-10 18:1 et trans-11 18:1 n'ont pas atteint le niveau de signification statistique requis ; cependant, il est possible que cela soit dû à la forte variabilité individuelle observée. De plus, bien que l'inclusion du MM dans l'alimentation puisse sembler être responsable d'un changement dans les voies de bio-hydrogénation, favorisant la production de CLA trans-10 cis-12 (P < 0.05) au détriment du CLA cis-9 trans-11, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour exclure, par spectrométrie de masse, que cet effet soit en réalité le résultat d'une co-élution entre les isomères de CLA et les métabolites intermédiaires 20:1 ou 20:2. Si cela ne peut pas être exclu, l'augmentation de cet acide gras antilipogénique limiterait l'utilisation du MM chez les brebis laitières, car cela pourrait entraîner une diminution de la teneur en matière grasse du lait. La substitution du SBM par le MM n'a pas eu d'effet négatif sur la cinétique de dégradation de la DM et de CP dans le rumen pour le SBM et le MM. Lors de l'incubation de la paille d'orge, aucun effet négatif de l'inclusion du MM dans l'alimentation n'a été observé non plus (P > 0.10). Les résultats de la IDRUP pour le SBM et le MM n'ont pas été affectés par la substitution du SBM par le MM (P > 0.10). Dans l'ensemble, nos résultats soutiennent la possibilité de remplacer le SBM par le MM dans l'alimentation des brebis. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confi
- Published
- 2023