Effect of fiber concentrate addition on performance ano digestive health in young monogastrics
Authors:   , Rybicka Agnieszka 
Published: December 2024

The objective of this PhD was to evaluate the inclusion of novel fiber sources from agricultural residues which were finely ground, into the diets of broilers and weaned piglets, and explore their impact on digestive health of young animals.

Experiment 1 was a preliminary study that evaluated the effects of insoluble fiber (IF) sources differing on particle size and hydration capacity (HC) on performance, gastrointestinal tract (GIT) development, cecal fermentation, and digestive transit time in 550 broilers (Ross-308) from 1 to 23 d. There were five treatments in mash form: a Control diet (corn-soybean meal based diet) with no fiber addition, and four fiber-diluted diets with 1.5% of different IF sources: lignocellulose (LC), finely ground straw (FS), coarsely ground straw (CS), all of them with high HC, and almond shell (AS) with low HC. The birds were housed in 50 cages with 10 replicates per treatment. Fiber supplementation tended to affect negatively the feed conversion ratio (FCR; P = 0.053). Broilers supplemented with high-HC IF (LC, FS, and CS) had lower average daily feed intake (ADFI; P = 0.005) and average daily gain (ADG; P = 0.001) than those fed AS. Overall, the AS group showed higher ADFI and ADG and tended to improve FCR compared to the other fiber groups.

Experiment 2 analyzed the effects of IF sources differing in HC and fermentability on GIT development, apparent ileal digestibility (AID), and performance from 1 to 42 d. Three diets were prepared all in mash form: a wheat-soybean control (CON) diet, CON diet diluted with 1.5% of wood lignocellulose (LC) as a non-fermentable insoluble fiber with high hydration capacity; and CON diluted with 1.5% of a mixture of fibers (ISFC) containing IF and a prebiotic fraction from fructooligosaccharides. A total of 378 male Cobb-500 broilers were used, and there were 9 replicates per treatment (14 chickens/pen). Chickens fed LC and ISFC diets impaired FCR by 4% during the first 7 d (P = 0.003) compared with the CON group. From 21 to 42 d, the ISFC group showed the best ADG (P = 0.039) and at 42 d tended to show the highest body weight (P = 0.095), likely due to higher AID of dry matter (P = 0.033) and organic matter (P = 0.043) in the ISFC group, and the similar trend observed for protein digestibility (P = 0.099). These results suggest that combining IF sources with highly fermentable prebiotics like FOS can enhance nutrient digestibility and performance in broilers.

Experiment 3 evaluated the effects of fiber sources differing in fermentability and HC on performance, fecal digestibility, and cecal fermentation in piglets (Landrace x Duroc) weaned at 28 days. The experimental design consisted on a common barley-wheat-corn feed without additional fiber supplementation (CON); and three treatments differing in HC and fermentability of fiber sources added at 1.5% to the pre-starter (28-42 days) and starter (42-61 days) diets: LHC (low HC with a prebiotic fraction (PF) from chicory root), MHC (medium HC with PF), and HHC (non-fermentable, high HC, wood-based fiber without PF). Piglets were housed in 32 pens (6 piglets/pen), with 8 replicates per treatment. Over the entire period (28-61 d), LHC and MHC piglets showed a 10% increase in ADG and ADFI (P 0.019) and tended to have a reduced FCR (P = 0.087) compared to HHC piglets. At 42 days, fecal protein digestibility increased by 5% in the LHC and MHC groups compared with the HHC group (P = 0.035) and did not differ from the CON group. These results suggest that balanced soluble and insoluble fiber concentrates can improve piglet performance.

In conclusion, the findings of this PhD Thesis confirm that finely ground agricultural by-products can serve as effective fiber sources in monogastric animal diets. Combining IF with highly fermentable sources at 1.5% of the diet provides additional benefits for productivity and nutrient digestibility in piglets and poultry.

RESUMEN

El objetivo de esta Tesis Doctoral fue evaluar la inclusión de fuentes novedosas de fibra provenientes de residuos agrícolas finamente molidas en piensos de broilers y lechones destetados, y explorar su impacto en la salud digestiva de animales jóvenes.

El Experimento 1 evaluó los efectos de fibra insoluble (FI) con diferente tamaño de partícula y capacidad de hidratación (CH), sobre la productividad, el desarrollo del tracto gastrointestinal (TGI) y la fermentación cecal en 550 pollos de engorde (Ross-308) de 1 a 23 d. En total hubo 5 tratamientos basados en una dieta común en harina (maíz y harina de soja) sin fibra añadida (Control), y 4 basados en la dieta Control diluida con un 1,5% de diferentes fuentes de FI: lignocelulosa (LC), paja molida fina (FS) y paja molida gruesa (CS), caracterizadas por alta CH; y cáscara de almendra (AS) con baja CH. Los animales se alojaron en 50 jaulas con 10 réplicas por tratamiento. En comparación con las aves control, la FI tendió a afectar negativamente el índice de conversión (IC; P = 0,053). Los pollos suplementados con FI con alta CH (LC, FS y CS) mostraron menor consumo medio diario (CMD; P = 0,005) y ganancia media diaria (GMD; P = 0,001) que los AS. En resumen, los animales AS mostraron mayores CMD y GMD y tendieron a mejorar el IC en comparación con el resto de FI.

El Experimento 2 analizó los efectos de FI caracterizadas por diferente CH y fermentabilidad, sobre el desarrollo del TGI, digestibilidad íleal aparente (DIA) y productividad de 1 a 42 d. El diseño experimental se basó en 3 tratamientos: un pienso control sin fibra añadida (CON), pienso CON diluido con un 1,5% de lignocelulosa de madera (dieta LC) como FI no fermentable con alta CH; y CON diluido con un 1,5% de una mezcla de FI con una fracción soluble y prebiótica del fructooligosacaridos (FOS; dieta ISFC). Se utilizó un total de 378 pollos machos Cobb-500, y con 9 repeticiones por tratamiento. Los pollos LC y ISFC mostraron el IC un 4% peor solo durante los primeros 7 d (P = 0,003) que los CON. En el período de 21-42 d, el grupo ISFC mostró la mejor GMD (P = 0,039), y a los 42 d tendió a mejorar el peso vivo (P = 0,095), lo que pudo deberse a mayor DIA de materia seca (P = 0,033) y materia orgánica (P = 0,043) en el grupo ISFC, y una tendencia similar en DIA de la proteína (P = 0,099). Estos resultados muestran el potencial interés en combinar fuentes de FI con fuentes prebióticas muy fermentables, como los FOS, en broilers para mejorar la digestibilidad de los nutrientes y la productividad.

El Experimento 3 evaluó la adición de FI con diferente grado de fermentabilidad y CH sobre la productividad, digestibilidad fecal y la fermentación cecal en lechones (Landrace x Duroc) destetados a los 28 d. El diseño experimental consistió en un pienso común (cebada-trigo-maíz) sin fuentes adicionales de fibra (CON), y otros 3 con diferente CH y fermentabilidad de FI añadida en un 1,5% al pienso prestarter (28-42 d) y starter (42-61 d): LHC (FI con baja CH y una fracción prebiótica (FP) de raíz de achicoria); MHC (FI con media CH y una FP); y HHC (FI a base de madera no fermentable con alta HC sin FP). Los animales se alojaron entre 32 boxes (6 lechones/box) con 8 repeticiones por tratamiento. Entre 28-61 d, los lechones LHC y MHC aumentaron un 10% el GMD y CMD (P 0,019) y tendieron a tener menor IC (P = 0,087) que los HHC. A los 42 d, la digestibilidad fecal de la proteína aumentó un 5% en los grupos LHC y MHC en comparación con HHC (P = 0,035) sin diferir del CON. Estos resultados sugieren que las fuentes de FI con una fracción altamente fermentable pueden mejorar el rendimiento productivo de los lechones en postdestete.

Los resultados Tesis Doctoral confirman que los subproductos en la dieta de los animales monogastricos. La combinación de FI con una fuente altamente fermentable administrados a un 1,5% del pienso proporciona una ventaja sobre la productividad y digestibilidad en los modelos de animales estudiados.