Effect of dietary soluble and insoluble fibre level, oligosaccharide supplementation and feed restriction on rabbit performance

Farías Kovac, Carlos Eduardo (2021). Effect of dietary soluble and insoluble fibre level, oligosaccharide supplementation and feed restriction on rabbit performance. Thesis (Doctoral), E.T.S. de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.69362.

Description

Title: Effect of dietary soluble and insoluble fibre level, oligosaccharide supplementation and feed restriction on rabbit performance
Author/s:
  • Farías Kovac, Carlos Eduardo
Contributor/s:
  • García Alonso, Javier
Item Type: Thesis (Doctoral)
Read date: 2021
Subjects:
Faculty: E.T.S. de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM)
Department: Producción Agraria
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

The global aim of this thesis was to study the possible synergistic effects of different nutritional strategies that have demonstrated previously a positive effect on rabbit digestive health. Previous data indicated that dietary soluble fibre exerts positive effects on rabbits with epizootic rabbit enteropathy (ERE) fed diets with low-insoluble fibre. Therefore, the aim of the first trial was to evaluate whether the effects of dietary soluble fibre on growth performance, intestinal health, nitrogen and energy retention efficiency (Experiment 1), and ileal and faecal digestibility of energy and nutrients in rabbits depends on the level of insoluble fibre. Four diets (2 × 2 factorial arrangement) were used combining two levels of insoluble fibre (314 vs. 393 g/kg DM; LIF and HIF) and two of soluble fibre (87 vs. 128 g/kg DM; LSF and HSF), resulting in four diets with increasing total dietary fibre levels (LIF_LSF, LIF_HSF, HIF_LSF and HIF_HSF, respectively). In Exp. 1, growth performance and chemical composition (body and carcass) (28–62 d of age), faecal digestibility (54–57 d of age), and jejunal mucosa morphometry and sucrose activity (39 d of age) were determined. Mortality was low (<1%) and treatments did not influence it. Insoluble and soluble fibre tended to reduce the growth rate (P ≤ 0.109), body protein, and fat accretion (P = 0.049 to 0.120), but only insoluble fibre impaired feed efficiency (P < 0.001). The efficiency of digestible energy used for growth was impaired with the increase of total dietary fibre (TDF) (P = 0.027), while that of nitrogen remained majorly unaffected. In conclusion, in healthy rabbits, the increase of either insoluble or soluble fibre had no benefit. In Exp. 2, ileal and faecal digestibility (at 39 d and 36-39 d of age) of fibrous fractions, ileal intestinal mucins, caecal pH and weight of digestive organs were recorded. Mortality two weeks after weaning (25-39 d of age) was impaired with the increase of insoluble fibre (6.8 vs. 17.0%. P = 0.035), with no effect of soluble fibre. The amount of TDF fermented in the whole digestive tract increased by 41% with the dietary soluble fibre level (P < 0.001), with no effect of the dietary insoluble fibre. The daily amount of TDF fermented before de caecum increased (P < 0.001) both with the level of insoluble (by 46%) and soluble fibre (by 64%). These results implied a reduction of the TDF fermented in the caecum when the dietary insoluble fibre level increased (by 31%. P < 0.001). The amount of neutral detergent fibre (aNDFom-cp) fermented before the caecum and in the whole digestive tract increased both with the dietary insoluble and soluble level (P < 0.001), with no differences at caecal level. In contrast, the amount of soluble fibre fermented before the caecum only increased with the dietary soluble fibre level (P < 0.001), especially in HIF-HSF respect to the HIF-LSF group (P < 0.001). A similar effect was found for the whole digestive tract (P < 0.001), with no effect at caecal level. Caecal pH increased in rabbits fed HIF diets (by 4%. P = 0.011), with no effect of dietary soluble fibre. In conclusion, mortality was associated to a major amount of TDF fermented in the ileum and a reduction of that fermented in the caecum. The second objective of this thesis was to evaluate the effect of xylo-oligosaccharides (XOS) (0, 4 and 8 g/L) (Exp. 3) or a combination of XOS and cellobiose (CEL) (0, 7.5 and 15 g/L; mixture 50:50) (Exp. 4) in drinking water from 35 to 46 d of age combined with 2 levels of dietary soluble fibre (87 vs. 128 g/kg DM) supplied up to 57 d of age (Exp. 3) or 46 d of age and after a common diet (Exp. 4). Six treatments in a 3×2 factorial arrangement in each experiment were used. In Exp. 3, growth performance (35-57 d of age), faecal digestibility (40-43 d of age), jejunal mucosa morphometry and sucrose activity (at 43 d of age) were recorded. The mortality rate from 35 to 46 d of age tended to decrease with XOS supplementation (P = 0.10) but this trend was lost once XOS were withdrawn. Feed efficiency (35-46 d of age) was minimal for rabbits of XOS-4 group (P = 0.030), which jejunal sucrose activity was the highest (P = 0.027), caecal volatile fatty acids was maximal (P = 0.042) and faecal protein digestibility tended to be the lowest (P = 0.11). Villous height increased and decreased linearly with XOS in LSF and HSF groups, respectively, showing in the crypth depth an inverse effect (P ≤ 0.017). No other interactions XOS × SF were observed. The increase of dietary SF reduced mortality in the entire experimental period (P = 0.002), improved the faecal digestibility of all fibrous fractions (P < 0.001) and increased the ileal and caecal volatile fatty acids (P < 0.001). In conclusion, XOS supplementation had no relevant effect on health status, growth performance or intestinal fermentation, while the use of moderate levels of soluble fibre showed a positive effect on health and intestinal fermentation of rabbits. In Exp. 4, growth performance (35-57 d of age), faecal digestibility (40-43 d of age), jejunal mucoa morphometry and sucrose activity, and ileal and faecal fermentation (at 43 d of age) were recorded. There was no mortality with the extreme XOS+CEL doses, but it increased with the intermediate level to 7% (P < 0.001). The supplementation with XOS+CEL improved linearly feed efficiency at the end of fattening (P < 0.001) with no effect on digestibility, jejunal functionality, or intestinal fermentation. No relevant interaction XOS+CEL × SF was observed. Soluble fibre had no influence on mortality due to its absence in the control group, but once again, enhanced intestinal fermentation. In conclusion, the combination of XOS and CEL may promote digestive disorders depending on the dose, but it improves feed efficiency in healthy rabbits, with no synergism with soluble fibre. The third objective of this thesis was to evaluate the potential synergism between XOS (Exp. 5) or CEL (Exp. 6) (supplemented along the entire fattening period) and a progressive feed restriction on growth performance, nutrient digestibility and nitrogen and energy retention efficiency. Four treatments in a 2 x 2 factorial arrangement were used with two levels (0 and 7.5 g/L) of XOS or CEL along the whole fattening period, and two feeding plans (ad libitum, AL, and restricted, R). Rabbits under feed restriction started with a feed supply of 50 % of the AL group and progressively increased until reaching 100% of the AL group, at 51 d of age (Exp. 5) or 47 d (Exp. 6). During 51-53 d or 47-51 restricted rabbits were offered the same quantity of feed eaten by the AL group, and then fed completely ad libitum until 60 or 59 d of age. In Exp. 5, XOS supplementation had no effect on mortality, enhanced nutrient digestibility after weaning (P ≤ 0.062), impaired feed intake and growth rate (P ≤ 0.050), and tended to impair the retention efficiency of digestible nitrogen and energy in the body and carcass (P ≤ 0.086). Restricted rabbits consumed 86% of the feed intake of those fed ad libitum (AL) in the entire experimental period and had a 97% of the final weight of AL group. Feed restriction reduced mortality (22.6 vs. 4.0%. P < 0.001), growth rate (P = 0.010), and nitrogen and energy retention and excretion (P < 0.001), but improved protein and energy digestibility during the restriction period (P = 0.032), feed efficiency (P < 0.001) and retention efficiency of digestible nitrogen (in body and carcass. P < 0.001) and energy (in carcass. P = 0.075), with no influence on dressing out percentage. No interaction was observed among XOS and feed restriction. In conclusion, XOS supplementation did not improve health and global performance of rabbits, while the progressive feed restriction allowed to limit ERE and improved efficiency, especially of nitrogen, with minor productive penalizations. In Exp. 6, CEL supplementation had no effect on mortality or fecal digestibility, but improved feed efficiency (P = 0.003), and improved the retention efficiency of digestible protein in the body (P = 0.010) but not in the carcass. Cellobiose supplementation did not affect the retention efficiency of digestible energy in the body or in the carcass. Restricted rabbits consumed 90% of the feed intake of those fed AL in the entire experimental period and had 98% of the final weight of AL group. Feed restriction tended to reduce mortality (18.5 vs. 10.1. P = 0.067), growth rate (P = 0.015), nitrogen and energy losses as faeces, urine and heat (P < 0.001). Feed restriction also resulted in improved protein and energy digestibility during the restriction period (P  0.026), feed efficiency (P < 0.001) and the retention efficiency of digestible nitrogen and energy in the body and carcass (P = 0.046). No interaction was observed among CEL and feed restriction. In conclusion, CEL supplementation did not improve health status, but increased global performance of rabbits, while the progressive feed restriction allowed to limit ERE and improved global efficiency, with minor productive penalizations. ----------RESUMEN---------- El objetivo principal de esta tesis fue evaluar el posible efecto sinérgico entre diferentes estrategias nutricionales que previamente han demostrado ejercer un efecto positivo en la salud intestinal del conejo. El primer objetivo de esta tesis fue evaluar si los efectos positivos que ejerce la fibra soluble sobre animales afectados por enteropatía epizoótica del conejo (EEC), son dependientes del nivel de fibra insoluble del pienso y cómo pueden afectar ambos factores sobre rendimientos productivos, salud intestinal, eficiencia de retención nitrogenada y energética, y digestibilidad ileal y fecal de la energía y los componentes del pienso. Para ello se formularon cuatro piensos organizados factorialmente (2 × 2), con dos niveles de fibra insoluble (314 vs. 393 g/kg DM; LIF and HIF) y dos niveles de fibra soluble (87 vs. 128 g/kg MS; LSF and HSF), resultando cuatro piensos con niveles crecientes de fibra dietética (LIF_LSF, LIF_HSF, HIF_LSF and HIF_HSF, respectivamente). En el Exp. 1, fueron evaluados los parámetros productivos, composición química (cuerpo y canal a 28 y 62 d de edad), digestibilidad fecal aparente (54–57 d de edad), morfología intestinal de la mucosa y actividad sacarásica (39 d de edad). La mortalidad en este experimento fue menor al 1%, y los tratamientos no tuvieron ninguna influencia en este parámetro. Tanto el nivel de fibra insoluble como el de fibra soluble tendieron a reducir la velocidad de crecimiento (P ≤ 0.109), el incremento diario de proteína y grasa (P = 0.049 a 0.120), pero solo la fibra insoluble empeoró la eficiencia alimenticia (P < 0.001). El incremento del nivel de fibra dietética total (FDT) empeoró la eficiencia de la utilización de energía digestible para crecimiento (P = 0.027), mientras que hubo poco efecto sobre la eficiencia nitrogenada. En conclusión, en animales sanos el aumento del nivel de fibra insoluble o soluble no tuvo efecto beneficioso alguno. En el Exp. 2, se determinó la digestibilidad ileal y fecal (39 d de edad y 36-39 d de edad, respectivamente) de la fibra insoluble y soluble, el flujo ileal de mucinas, el peso de los órganos digestivos y el pH a nivel cecal. Al incrementar el nivel de fibra insoluble aumentó la mortalidad (6.8 vs. 17.0%. P = 0.035), mientras que el nivel de fibra soluble tuvo efecto. La cantidad de FDT fermentada en todo el tracto digestivo, aumentó un 41% con el nivel de fibra soluble (P < 0.001), sin efecto del nivel fibra insoluble. La cantidad diaria de FDT fermentada antes del ciego, aumentó (P < 0.001) tanto con el incremento de fibra insoluble (46%), como con el nivel de fibra soluble (64%). Estos resultados suponen una reducción de la FDT fermentada en el ciego cuando el nivel de fibra insoluble aumenta (-31%. P < 0.001). La cantidad de fibra insoluble fermentada antes del ciego y en todo el tracto aumentó tanto con el nivel de fibra insoluble como el de soluble (P < 0.001), pero sin diferencias a nivel cecal. Por el contrario, la cantidad de fibra soluble fermentada antes del ciego solo aumentó con el nivel de fibra soluble (P < 0.001), especialmente en gazapos alimentados con la dieta HIF-HSF respecto al grupo alimentado con HIF-LSF (P < 0.001). Un efecto similar se observó a nivel fecal (P < 0.001), pero no se observó a nivel cecal. El pH en el ciego aumentó en gazapos alimentados con el pienso con el nivel elevado de fibra insoluble (4%. P = 0.011), sin efecto alguno de la fibra soluble. En conclusión, en este experimento el incremento de la mortalidad coincidió con un incremento de la FDT fermentada a nivel ileal y una disminución de la fermentada a nivel cecal. El segundo objetivo de esta tesis fue evaluar el efecto de xilooligosacaridos (XOS; 0, 4 y 8 g/L) (Exp. 3) o la combinación de XOS y celobiosa (CEL) (0, 7.5 y 15 g/L; mezcla 50:50) (Exp. 4) suplementados en el agua de bebida de 35 a 46 d de edad, combinados con dos niveles de fibra soluble (87 vs. 128 g/kg MS). Los gazapos se alimentaron con los piensos experimentales hasta el día 57 de edad (Exp. 3), o hasta el día 46 de edad y tras el cual todos fueron alimentados con un pienso estándar (Exp. 4). En ambos experimentos se emplearon 6 tratamientos organizados factorialmente (3×2). En el Exp. 3 se determinaron los parámetros productivos (de 35 a 57 d de edad), la digestibilidad fecal aparente (40 a 43 d de edad), y la actividad sacarásica y morfología de la mucosa del yeyuno (43 d de edad). La suplementación con XOS tendió a reducir la mortalidad de animales afectados por EEC de 35 a 46 d de edad (P = 0.10), pero este efecto no se observó al dejar de suplementar los XOS. En el grupo XOS-4 la eficiencia alimenticia (34-46 d de edad) fue la más baja (P = 0.030), mostrando la actividad sacarásica y la concentración cecal de ácidos grasos volátiles (AGV) más elevadas (P = 0.042), y su digestibilidad de la proteína tendió a ser la menor (P = 0.11). La longitud de las vellosidades intestinales aumentó linealmente en gazapos suplementados con XOS y bajo nivel de FS, y se redujo en aquellos suplementados con XOS y un alto nivel de FS, observándose el efecto inverso en el caso de la profundidad de las criptas (P ≤ 0.017). No se observaron otras interacciones XOS × FS. El aumento de FS redujo la mortalidad en todo el experimento (P = 0.002), mejoró la digestilidad fecal de las fracciones fibrosas (P < 0.001), y aumentó la concentración de AGV tanto a nivel ileal como cecal (P < 0.001). En conclusión, la suplementación con XOS no produjo una mejora relevante en el estado sanitario de los animales, parámetros productivos o fermentación intestinal. Por el contrario, la inclusión de niveles moderados de fibra soluble en el pienso, redujo la mortalidad, y mejoró la fermentación intestinal. En el Exp. 4, fueron evaluados los parámetros productivos (35-57 d de edad), digestibilidad fecal (40-43 d de edad), actividad sacarásica y morfología de la mucosa del yeyuno (43 d de edad), y fermentación ileal y cecal. En este experimento no hubo mortalidad en animales suplementados con dosis extremas de XOS+CEL, mientras que, con la dosis intermedia, la mortalidad fue de 7 % (P < 0.001). La suplementación con XOS+CEL mejoró la eficiencia alimenticia en el periodo global, pero no tuvo efecto sobre la actividad sacarásica, la morfología de la mucosa del yeyuno, como tampoco sobre la fermentación intestinal. No hubo interacción destacable entre la suplementación XOS+CEL y el nivel de FS. La FS no tuvo efecto sobre la mortalidad debido a su ausencia en el grupo control pero nuevamente promovió la fermentación intestinal. En conclusión, la suplementación combinada de XOS y CEL podría desencadenar alteraciones digestivas en función de la dosis, pero también mejora la eficiencia alimenticia en animales sanos, sin interaccionar con el nivel de FS. El tercer objetivo de esta tesis fue investigar el posible sinergismo entre la suplementación de XOS (Exp. 5) o CEL (Exp. 6), con una restricción alimenticia progresiva sobre los parámetros productivos, la digestibilidad fecal de nutrientes, y la eficiencia de retención del nitrógeno y la energía. Se utilizaron cuatro tratamientos organizados factorialmente (2 x 2) y donde fueron empleados 2 niveles de suplementación (0 y 7.5 g/L) de XOS o CEL, y 2 planes de alimentación (ad libitum, AL, y restringidos, R). Los gazapos restringidos iniciaron con una provisión diaria de alimento del 50% respecto al grupo ad libitum, y esta tasa se incrementó diariamente hasta alcanzar 100% del grupo ad libitum el día 51 de edad (Exp. 5) o 47 (Exp. 6). Una vez los animales alcanzaron 100% respecto al grupo AL, se les proporcionó la misma oferta de alimento diaria que el grupo AL de 51-53 d (Exp. 5) o 47-51 d (Exp. 6), alimentándose completamente ad libitum hasta el día 60 (Exp. 5) y 59 (Exp. 6) de edad, cuando los experimentos finalizaron. En el Exp. 5, la suplementación con XOS no afectó la mortalidad, mejoró la digestibilidad fecal de los componentes del pienso (P ≤ 0.062), redujo la ingestión diaria y la velocidad de crecimiento (P ≤ 0.050), y tendió a empeorar la eficiencia de retención del nitrógeno y la energía digestibles, tanto en el cuerpo como en la canal (P ≤ 0.086). Los gazapos restringidos consumieron un 86% del consumo registrado por animales ad libitum (AL) en el periodo global, y alcanzaron un 97% del peso final de los gazapos alimentados AL. La restricción alimenticia redujo la mortalidad (22.6 vs. 4.0%. P < 0.001), así como el crecimiento (P = 0.010), la retención y excreción de nitrógeno y energía (P < 0.001). Sin embargo, la restricción mejoró la digestibilidad de los componentes del pienso (P = 0.032) (solo mientras estuvieron restringidos), mejoró la eficiencia alimenticia (P < 0.001), e incrementó la eficiencia de retención del nitrógeno (en cuerpo y canal. P < 0.001) y energías digestibles (en canal. P = 0.075), sin modificar el rendimiento a la canal. No se observó interacción entre los factores estudiados. En conclusión, la suplementación con XOS no mejoró el estado sanitario o índices productivos. Por su parte, la restricción alimenticia progresiva permitió limitar la mortalidad por debajo del 5%, y mejorar la eficiencia de los animales, especialmente en el aprovechamiento de nitrógeno digestible, penalizando mínimamente los rendimientos productivos. En el Exp. 6, la suplementación con celobiosa (CEL) no tuvo efecto sobre la mortalidad o la digestibilidad fecal, pero mejoró la eficiencia alimenticia (P = 0.003), y la eficiencia de retención del nitrógeno en el cuerpo (P = 0.010) aunque no en la canal. De igual forma la suplementación con CEL no afecto la eficiencia de utilización de la energía digestible en el cuerpo o la canal. Los gazapos restringidos consumieron un 90% de la ingesta del grupo AL, y lograron alcanzar un 98% del peso final respecto al grupo AL al final del cebo. La restricción alimenticia tendió a reducir la mortalidad (18.5 vs. 10.1%. P = 0.067), redujo la velocidad de crecimiento (P = 0.015), y la excreción de nitrógeno y energía en heces, orina y calor (P < 0.001). La restricción alimenticia también mejoró la digestibilidad fecal de la proteína y energía, mientras los animales estuvieron restringidos (P ≤ 0.026), mejoró la eficiencia alimenticia (P < 0.001), así como la eficiencia de retención del nitrógeno y la energía digestible, tanto en el cuerpo como en la canal (P = 0.046). No se observaron interacciones destacables entre los factores evaluados. En conclusión, la suplementación con CEL no influyó en el estado sanitario de los gazapos, aunque mejoró la eficiencia alimenticia en el periodo global. La restricción alimenticia progresiva permitió limitar la incidencia de EEC, y mejoró globalmente su eficiencia alimenticia, con mínimos efectos adversos sobre los rendimientos productivos.

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Item ID: 69362
DC Identifier: https://oa.upm.es/69362/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:69362
DOI: 10.20868/UPM.thesis.69362
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 21 Jan 2022 10:26
Last Modified: 21 Jan 2022 10:26
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