Nutritional techniques for reducing the environmental impact of intensive non-ruminant animal production
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v9i1.1560Keywords:
Amino acids; enzymes; nutrient excretion; organic minerals.Abstract
The objective of this study was to report and discuss new strategies applied to animal nutrition that can contribute to sustainable production, minimizing the excretion of pollutants, without damage to the quality and maximum performance of animals. According to the sustainability-related animal nutrition studies analyzed, it is possible to reduce the impact of environmental pollution through various nutritional strategies in order to maximize nutrient retention efficiency and decrease nutrient excretion. The use of the ideal protein concept together with the use of industrial amino acids can be used as a way to reduce nitrogen excretion in several species without impairing performance. The use of organic minerals in non-ruminant animals, as well as phytase and enzymes, contribute to the increase of nutrient absorption and utilization, while the nutritional plans are of fundamental importance for the proper balance of nutrients and the requirements of each animal. Parallel to this, although still recent, nutrigenomics studies may contribute to the best adjustment of requirements, taking into account the genetic factor. On the other hand, the techniques employed to reduce the production and emission of poultry litter, when combined with nutritional strategies, can lead to a reduction in the emission of pollutant gases, and maximization of litter quality, contributing to animal welfare.
References
Applegate, T. J., Angel, R. & Classen, H. L. (2003). Effect of dietary calcium, 25-dihydroxycholecalciferol, or bird strain on small intestinal phytase activity in broiler chickens. Poultry Science, 82 (1), 1140-1148.
Baird, D. J., Beveridge, M. C. M., Kelly, L. A. & Muis, J. F. (1996). Aquaculture and waters resourse management. Blackwell Science, Ltd. 219.
Bertechini, A. G. (2006). Nutrição de monogástricos (p. 301). Lavras: Ufla.
Bomfim, M. A. D., E. Lanna, A. T., Donzelle, J. L., Quadros, M., Ribeiro, F. B. & SOUSA, M. P. (2010). Níveis de lisina, com base no conceito de proteína ideal, em rações para alevinos de tilápia-do-nilo. Rev. Bras. Zootec, 39 (1): 1-8.
Bordignon, L. A. F. (2013). Efeito de condicionadores químicos sobre a qualidade da cama de frango. Dissertação de mestrado Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Dois Vizinhos, PR, Brasil.
Botaro, D., Furuya , W. M., Silva , L. C. R., Santos, L. S., Silva, T. S. C. & Santos, V. G. (2007). Redução da proteína da dieta com base no conceito de proteína ideal par tilápias-do-nilo (Oreochromis niloticus) criadas em tanques-rede. Revista Brasileira de Zootecnia, 36 (3): 517-525.
Brossard, L., Quiniou, N., Dourmad, J. Y., Salaün, Y., & Van Milgen, J. (2010). Définir des stratégies alimentaires alliant performance économique et impact environnemental grâce à la modélisation du groupe de porcs en croissance. Journées Recherche Porcine, 42 (1), 131-132.
Burt, C. D., Cabrera, M. L., Rothrock Jr, M. J., & Kissel, D. E. (2017). Flue-gas desulfurization gypsum effects on urea-degrading bacteria and ammonia volatilization from broiler litter. Poultry science, 96(8), 2676-2683.
Buteri, C. Efeitos de Diferentes Planos Nutricionais sobre a Composição eo Desenvolvimento Produtivo e Econômico de Frangos de Corte. (2003). Tese de doutorado, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, Brasil.
Caires, C. M., Fagundes, N. S., Fernandes, E. D. A., & Carvalho, A. D. (2008). Enzimas na alimentação de frangos de corte. Revista Eletrônica Nutritime, 5(1), 491-497.
Cauwenberghe, S. V., & Burnham, D. (2001). New developments in amino acid protein nutrition of poultry, as related to optimal performance and reduced nitrogen excretion. Proceedings of 13th European Symposium on Poultry Nutrition, Blankenberge, Belgium, 141–149.
Choct, M., Kocher, A., Waters, D. L. E., Pettersson, D., & Ross, G. (2004). A comparison of three xylanases on the nutritive value of two wheats for broiler chickens. British Journal of Nutrition, 92(1), 53-61.
Corzo, A., Fritts, C. A., Kidd, M. T., & Kerr, B. J. (2005). Response of broiler chicks to essential and non-essential amino acid supplementation of low crude protein diets. Animal feed science and technology, 118(3-4), 319-327.
de Laurentiz, A. C., Junqueira, O. M., da Silva Filardi, R., Assuena, V., Casartelli, E. M., & da Costa, R. (2007). Efeito da adição da enzima fitase em rações para frangos de corte com redução dos níveis de fósforo nas diferentes fases de criação. Ciência Animal Brasileira, 8(2), 207-216.
Donato, D. C. Z., Sakomura, N. K., Silva, E. P., Troni, A. R., Vargas, L., Guagnoni, M. A. N., & Meda, B. (2016). Manipulation of dietary methionine+ cysteine and threonine in broilers significantly decreases environmental nitrogen excretion, Animal, 10(6), 903-910.
Dourmad, J. Y., & Jondreville, C. (2007). Impact of nutrition on nitrogen, phosphorus, Cu and Zn in pig manure, and on emissions of ammonia and odours. Livestock Science, 112(3), 192-198.
Echeverry, H., Yitbarek, A., Munyaka, P., Alizadeh, M., Cleaver, A., Camelo-Jaimes, G. & Rodriguez-Lecompte, J. C. (2016). Organic trace mineral supplementation enhances local and systemic innate immune responses and modulates oxidative stress in broiler chickens. Poultry science, 95(3), 518-527.
Faria Filho, D. E., Rosa, P. S., Vieira, B. S., Macari, M., & Furlan, R. L. (2005). Protein levels and environmental temperature effects on carcass characteristics, performance, and nitrogen excretion of broiler chickens from 7 to 21 days of age. Brazilian Journal of Poultry Science, 7(4), 247-253.
Ferket, P. R., Van Heugten, E., Van Kempen, T. A. T. G., & Angel, R. (2002). Nutritional strategies to reduce environmental emissions from nonruminants. Journal of Animal Science, 80(2), 168-182.
Fireman, F. A. T., & Fireman, A. K. B. A. T. (1998). Enzimas na alimentação de suínos. Ciência Rural, 28(1), 173-178.
Furuya, W. M., Pezzato, L. E., Barros, M. M., Boscolo, W. R., Cyrino, J. E. P., Furuya, V. R. B. & Fieden, A. Tabelas brasileiras para nutrição de Tilápias. (2010). Toledo: GFM, 21(1), 100.
Gajula, S. S., Chelasani, V. K., Panda, A. K., Mantena, V. R., & Savaram, R. R. (2011). Effect of supplemental inorganic Zn and Mn and their interactions on the performance of broiler chicken, mineral bioavailability, and immune response. Biological trace element research, 139(2), 177-187.
Gonçalves, F. M., Corrêa, M. N., Anciuti, M. A., Gentilini, F. P., Zanusso, J. T., & Rutz, F. (2009). Nutrigenômica: situação e perspectivas na alimentação animal Nutrigenomics: state of the art and perspective in animal feeding. Ciências Veterinárias, (569-572).
Gutierrez, O., Surbakti, N., Haq, A., Carey, J. B., & Bailey, C. A. (2008). Effect of continuous multiphase feeding schedules on nitrogen excretion and broiler performance. Journal of Applied Poultry Research, 17(4), 463-470.
Havenstein, G. B., Ferket, P. R., & Qureshi, M. A. (2003). Growth, livability, and feed conversion of 1957 versus 2001 broilers when fed representative 1957 and 2001 broiler diets. Poultry Science, 82(10), 1500-1508.
Hew, L. I., Ravindran, V., Mollah, Y., & Bryden, W. L. (1998). Influence of exogenous xylanase supplementation on apparent metabolisable energy and amino acid digestibility in wheat for broiler chickens. Animal Feed Science and Technology, 75(2), 83-92.
Kerr, B.J. (1995). Nutritional strategies for waste reduction-management: nitrogen. In: Longenecker, J.B., Spears, J.W. (Eds.), New Horizons in Animal Nutrition and Health. The Inst. Nutr. Univ. North Carolina, Chapel Hill, Raleigh, NC, USA, pp. 47–68.
Kiefer, C. (2005). Minerais quelatados na nutrição de aves e suínos. Revista Eletrônica Nutritime, 2(3), 206-220.
Kussmann, M., Raymond, F., & Affolter, M. (2006). OMICS-driven biomarker discovery in nutrition and health. Journal of biotechnology, 124(4), 758-787.
Lima, G. J. M. M. (2008). Nutrição de suínos: ferramenta para reduzir a poluição causada pelos dejetos e aumentar a lucratividade do negócio. In: Seminário Internacional de Aves e Suínos, 7, Florianópolis-SC, Anais... Florianópolis: Avesui, 09-41.
Lima, H. J. D. A., Barreto, S. L. D. T., Albino, L. F. T., Melo, D. S., Ballod, M. D. A., & Almeida, R. L. D. (2010). Aproveitamento de nutrientes e de energia da ração de codornas japonesas em postura com o uso de fitase. Revista Brasileira de Zootecnia, 39(7), 1517-1522.
Lima, H. J. D. A., Barreto, S. L. D. T., Donzele, J. L., Valeriano, M. H., Vieira, P. A. F., & Costa, C. H. R. (2011). Dietary phytase levels on performance and egg quality of Japanese quails. Revista Brasileira de Zootecnia, 40(1), 129-134.
Lima, P. M. D. (2014). Estudo metaloproteômico em amostras de tecido muscular de Tilápia do Nilo alimentadas com fontes de zinco orgânico e inorgânico. Tese de doutorado, Universidade Estadual Paulista, Botucatu, SP, Brasil.
Liu, B., Xiong, P., Chen, N., He, J., Lin, G., Xue, Y. & Yu, D. (2016). Effects of replacing of inorganic trace minerals by organically bound trace minerals on growth performance, tissue mineral status, and fecal mineral excretion in commercial grower-finisher pigs. Biological trace element research, 173(2), 316-324.
Ludke, M. D. C. M. M., López, J., & Ludke, J. V. (2002). Fitase em dietas para suínos em crescimento: impacto ambiental. Ciência Rural. 32(1), 97-102.
Mabe, I. (2001) Efeitos da suplementação dietética com quelatos de zinco e de manganês naprodução de ovos e morfologia intestinal de galinhas poedeiras. Tese de doutorado, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, Brasil.
Machinsky, T. G., Kessler, A. D. M., Ribeiro, A. M. L., Moraes, M. D. L., Silva, I. C. M. D., & Cortés, M. E. M. (2010). Digestibilidade de nutrientes e balanço de Ca e P em suínos recebendo dietas com ácido butírico, fitase e diferentes níveis de cálcio. Ciência Rural, 40(11), 2350-2355.
Martin, R. E., Mahan, D. C., Hill, G. M., Link, J. E., & Jolliff, J. S. (2011). Effect of dietary organic microminerals on starter pig performance, tissue mineral concentrations, and liver and plasma enzyme activities. Journal of animal science, 89(4), 1042-1055.
Martins, B. A. B., Borgatti, L. M. D. O., Souza, L. W. D. O., Robassini, S. L. D. A., & Albuquerque, R. D. (2013). Bioavailability and poultry fecal excretion of phosphorus from soybean-based diets supplemented with phytase. Revista Brasileira de Zootecnia, 42(3), 174-182.
Martins, R. A. & Assunção, A. S. A. (2018). Importance of amino acids in the nutrition of broilers. Literature Review. Revista Brasileira de Higiene e Sanidade Animal, 12(4), 539 – 554.
Mendes, L. B., Tinôco, I. D. F. F., de Fátima Souza, C., & Saraz, J. A. O. (2016). O ciclo do nitrogênio na criação de frangos de corte e suas perdas na forma de amônia volátil: uma revisão. Pubvet, 6, 1-25.
Midlen, A. & Redding, T. (1998). Environmental Management for Aquaculture. Kluwer Academic Publishers, 214-215.
Misselbrook, T.H., Chadwick, D.R., Gilhespy, S.L., Chambers, B.J., Smith, K.A., Williams & J., Dragosits, U. (2010). Inventory of Ammonia Emissions from UK Agriculture 2009. Inventory Submission Report, October 2010, DEFRA contract AC0112.
Moura, A. M. A. (2004). Conceito da proteína ideal aplicada na nutrição de aves e suínos. Revista Eletrônica Nutritime, 1(1), 31-34.
Muniz, M. H. B., Berto, D. A., Augusto, R. M. N., Trindade Neto, M. A., Wechsler, F. S., Tierzo, V. L. & Hauptli, L. (2010). Fontes de minerais orgânicos e inorgânicos para leitões desmamados. Ciência Rural, 40(10), 2163-2168.
National Research Council - NRC. (2011). Nutrient requirements of fish and shrimp. Washington: National Academy Press, p. 360.
Oliveira, P. A. V., Monteiro, A. N. T. R. (2013). Emissão de amônia na produção de frangos de corte. In: Conferência FACTA. Campinas, Anais... FACTA, Ed.
Oliveira, R. A. (2003). Efeito da temperatura e do descarte de lodo no desempenho de reatores anaeróbicos de fluxo ascendente com manta de lodo, em série, tratando águas residuárias de suinocultura. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola - CONBEA. Goiânia. Anais... Jaboticabal: SBEA.
Opalinski, M. (2006). Utilização de enzima e soja integral em rações para frangos formuladas com ingredientes alternativos com base em aminoácidos digestíveis e totais. Dissertação de mestrado em ciências veterinárias, Faculdade e Ciências Agrárias Universidade Federal do Paraná, Curitiba, PR, Brasil.
Parsons, C. M., Baker, D. H. (1994). The concept and use of ideal protein in the feeding of non-ruminants. In: Simpósio Internacional de Produção De Não-Ruminantes, Maringá. Anais... Maringá: Universidade Estadual de Maringá, p.119-128.
Payne, V. W. (1998). Management, treatment and utilization of poultry litter with respect to environmental protection. In: Simpósio Int. sobre Ambiência e Sistemas de Produção Avícola, Anais... Concórdia SC. p. 182-193.
Pena, S. M., Barbosa, F. F., Lopes, D. C., Rostagno, H. S., Albino, L. F. T., & Silva, F. C. O. (2013). Efeito de estratégias nutricionais para redução de nutrientes poluidores nos dejetos sobre o desempenho e as características de carcaça de suínos. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, 65(1), 231-240.
Pomar, C., Dubeau, F., Létourneau-Montminy, M. P., Boucher, C., & Julien, P. O. (2007). Reducing phosphorus concentration in pig diets by adding an environmental objective to the traditional feed formulation algorithm. Livestock Science, 111(1-2), 16-27.
Relandeau, C., Van Cauwenberghe, S. & Le Tutour, L. (2000). Prevenção da poluição por nitrogênio na criação de suínos através de estratégias nutricionais. Informativo Técnico. Ajinomoto Animal Nutrition. Acesso em 13/05/2019 em: https://www.lisina.com.br.
Righetti, J. S., Furuya, W. M., Conejero, C. I., Graciano, T. S., Vidal, L. V. O., & Michellato, M. (2011). Redução da proteína em dietas para tilápias-do-nilo por meio da suplementação de aminoácidos com base no conceito de proteína ideal. Revista Brasileira de Zootecnia, 40(3), 469-476.
Rodrigues, P. B., de Freitas, R. T. F., Fialho, E. T., Silva, H. O., & Gonçalves, T. M. (2010). Digestibilidade dos nutrientes e desempenho de suínos em crescimento e terminação alimentados com rações à base de milho e sorgo suplementadas com enzimas. Revista Brasileira de Milho e Sorgo, 1(02), 5-6.
Rostagno, H. S., Albino, L.F.T., Donzeles, J.L., et al. (2000). Tabelas Brasileiras para Aves e Suínos. Composição de alimentos e exigências nutricionais. Viçosa. MG, Brasil. 140 -141.
Rostagno, H. S., Dionizio, M A., Paez, L. E., Buteri, C. B. & Albino, L. F. (2005). Impacto da Nutrição de Frangos de Corte sobre o Meio Ambiente. Artigo Técnico. Departamento de Zootecnia, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, Brasil. Acesso em 24de junho em https://polinutri.com.br/upload/artigo/167.pdf.
Rostagno, H.S., Albino, L.F.T., Donzele, J.L. et al. (2011). Tabelas Brasileiras para Aves e Suínos. Composição de alimentos e exigências nutricionais. 3.ed. Viçosa, MG: Universidade Federal de Viçosa. 252p.
Ruiz, U. D. S., Thomaz, M. C., Lucas Júnior, J. D., Pascoal, L. A. F., Watanabe, P. H., Amorim, A. B., & Silva, A. A. (2017). Enzyme complex supplementation in different nutrient levels diets on pigs feces excretion and anaerobic digestion. Scientia Agricola, 74(3), 180-188.
Sakomura, N.K. & Rostagno, H.S. (2007). Métodos de pesquisa em nutrição de monogástricos. Jaboticabal: Funep. 283p.
Santos Jr, A. A., Ferket, P. R., Grimes, J. L., & Edens, F. W. (2004). Dietary pentosanase supplementation of diets containing different qualities of wheat on growth performance and metabolizable energy of turkey poults. International Journal of Poultry Science, 3(1), 33-45.
Scramim, F. C. L., & Batalha, M. O. (2004). Método para análise de benefícios em cadeias de suprimento: um estudo de caso. Gestão & Produção, 11(3), 331-342.
Shilo, M., & Rimon, A. (1982). Factors which affect the intensification of fish breeding in Israel. 2. Ammonia transformation in intensive fish ponds. Bamidgeh= Quarterly on aquaculture in Israel. 34(3): 101-114.
Silva, H., Fialho, E., Lima, J., Sousa, R. D., Schoulten, N., & Silva, L. (2005). Efeito da fitase sobre a excreção e teor de minerais nos ossos de suínos na fase de crescimento. Agropecuária Técnica, 26(1), 54-59.
Simpson, R. J. (Ed.). (2003). Proteins and proteomics: a laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
Sugiura, S. H., Gabaudan, J., Dong, F. M., & Hardy, R. W. (2001). Dietary microbial phytase supplementation and the utilization of phosphorus, trace minerals and protein by rainbow trout [Oncorhynchus mykiss (Walbaum)] fed soybean meal‐based diets. Aquaculture Research, 32(7), 583-592.
Sun, Q., Guo, Y., Ma, S., Yuan, J., An, S., & Li, J. (2012). Dietary mineral sources altered lipid and antioxidant profiles in broiler breeders and posthatch growth of their offsprings. Biological trace element research, 145(3), 318-324.
Świątkiewicz, S., Arczewska-Włosek, A., & Jozefiak, D. (2014). The efficacy of organic minerals in poultry nutrition: review and implications of recent studies. World's Poultry Science Journal, 70(3), 475-486.
Swick, R. A. & Ivey, F. J. (1992). Phytase: the value of improving phosphorus retention. Feed Manage, 43, 8-17.
Tokach, M., Derouchey, J., Dritz, S., Goodband, B., Nelssen, J. (2011). Amino acids requirements of growing pigs. In: III International Symposium on Nutritional Requirements of Poultry and Swine, 2011, Viçosa. Anais… Viçosa, MG, 195-218.
Vieira, S. L. (2004). Minerais quelatados na nutrição animal. In: Simpósio Sobre Manejo e Nutrição de Aves e Suínos. Anais... CBNA – Campinas, SP, 51-70.
Wathes, C. M., Kristensen, H. H., Aerts, J. M., & Berckmans, D. (2008). Is precision livestock farming an engineer's daydream or nightmare, an animal's friend or foe, and a farmer's panacea or pitfall?. Computers and electronics in agriculture, 64(1), 2-10.
Zanella, I. (2001). Suplementação enzimática em dietas avícolas. Pré-Simpósio de Nutrição Animal, Anais..., Santa Maria, RS, 37-49.
Zangeronimo, M. G., Fialho, E. T., LIMA, J. D. F., Rodrigues, P. B., & Murgas, L. D. S. (2006). Redução do nível de proteína bruta da ração suplementada com aminoácidos sintéticos para leitões na fase inicial. Revista Brasileira de Zootecnia, 35(3), 849-856.
Zhu, Y., Qiu, X., Ding, Q., Duan, M., & Wang, C. (2014). Combined effects of dietary phytase and organic acid on growth and phosphorus utilization of juvenile yellow catfish Pelteobagrus fulvidraco. Aquaculture, 430, 1-8.
Zhu, Z., Yan, L., Hu, S., An, S., Lv, Z., Wang, Z., ... & Zhang, A. (2019). Effects of the different levels of dietary trace elements from organic or inorganic sources on growth performance, carcass traits, meat quality, and faecal mineral excretion of broilers. Archives of animal nutrition, 1-14.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
1) Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
2) Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
3) Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work.