Η επίδραση της χορήγησης των υποπροϊόντων της καλλιέργειας του μανιταριού στις παραγωγικές αποδόσεις και στα ποιοτικά χαρακτηριστικά των παραγόμενων προϊόντων στα πρόβατα και τα πτηνά

Abstract

The increase in the human population has led to an increased demand for agricultural and livestock products, simultaneously increasing the volume of agro-industrial waste. Their proper management and utilization constitute an environmentally and economically sustainable practice, contributing to the circular economy. In this context, mushrooms now hold an important position in the human diet as foods of high nutritional value, a fact that has led to the intensification of their cultivation. However, this production process generates a large amount of by-products (such as spent mushroom substrates and rejected stems), which must be managed appropriately. The incorporation of these by-products into the diets of productive animals represents a sustainable solution, as it can enhance the nutritional profile of the derived products while concurrently reducing the environmental impact of their direct disposal. Therefore, the aim of this PhD dissertation was to study the effects of dietary supplementation with Pleurotus ostreatus mushroom cultivation by-products on the performance and quality characteristics of the derived products in sheep and poultry. A total of six experiments were carried out: two involved dairy ewes, one involved lambs, one involved laying hens, and the last two involved broiler chickens. In the first experiment, the effects of the partial replacement of straw by Pleurotus ostreatus spent mushroom substrate (SMS) were evaluated in 30 dairy ewes. The first group was the control group (C), and its diet consisted of concentrates (dairy mix), alfalfa hay, and wheat straw at a ratio of 1:0.6:0.4; the second group was the SMS1 group, in which straw was replaced by SMS at 50%; and the third group was the SMS2 group, in which straw was replaced by SMS at 100%. The replacement did not affect milk yield, chemical composition, and fatty acid profile (P > 0.05). However, an improvement in milk oxidative stability was observed (P < 0.05), which is attributed to the antioxidant properties of SMS. A decrease in the number of polymorphonuclear leukocytes was recorded (P < 0.05), an indicator of improved mammary gland health. In the second experiment, 16 Chios dairy ewes during late lactation were used, randomly assigned into 2 experimental treatments, which were fed diets either without the addition of Oyster Mushroom Stem Waste (OMSW) - control (group Μ), or with the inclusion of OMSW at a rate of 4% (group M1). No statistically significant differences were observed between the groups regarding feed intake, milk yield level, chemical characteristics, the count and type of somatic cells, as well as the milk fatty acid profile (P > 0.05). However, malondialdehyde levels were lower in group Μ1, indicating improved milk oxidative stability in the animals receiving OMSW (P = 0.099). The third experiment examined the effects of OMSW on growth parameters and meat quality. Specifically, 24 weaned Chios lambs were used and assigned into 3 groups: the control group (M) which received the basal diet, the M2 group fed a diet incorporating Pleurotus ostreatus Oyster Mushroom Stem Waste (OMSW) at 2%, and the M4 group with 4% OMSW. Regarding body weights, carcass yield, meat quality characteristics, and fatty acid profile, no statistically significant differences were found (P > 0.05). Oxidative stability was improved, as malondialdehyde levels decreased in the treatment groups (P < 0.05). The fourth experiment investigated the effects of OMSW on the performance, egg quality characteristics, oxidative stability, and immune system of laying hens. Two hundred fifty-six (256) ISA Brown laying hens were used, which were allocated into 4 experimental groups. The experimental groups were: group C (control), and groups M1, M2, M4, provided with layer diets supplemented with OMSW at 1%, 2%, and 4%, respectively. In the treatment groups, the fatty acid profile was beneficially affected (polyunsaturated fatty acids increased and saturated fatty acids decreased), as well as the oxidative stability of the yolks (P < 0.05). Additionally, blood cholesterol concentration decreased, and the immune system of the hens was strengthened (increase in T-helper lymphocytes) (P < 0.05), without negatively affecting their performance. In the fifth experiment, the effects of supplementary OMSW administration on meat quality, performance, and immunological parameters in broiler chickens were studied. One hundred fifty-six (156) broilers (COBB 500) were used, randomly allocated into 3 experimental groups. The birds of each treatment were distributed into 4 replicate pens of 13 birds. The first group was the control group (M), fed a basal diet without OMSW addition. In the second group (P2), OMSW was incorporated into the diet at 2%, and in the third group (P4), OMSW was incorporated at 4%. The dietary intervention did not affect meat quality and performance. Conversely, a significant improvement in meat oxidative stability was observed. The 2% rate emerged as the optimal inclusion level, as it improved the feed conversion ratio and the percentage of T-helper lymphocytes. In the sixth experiment, the use of SMS as litter material and its effect on performance characteristics, welfare, and behavior were evaluated. One hundred four (104) broiler chickens were used and allocated into 2 experimental groups (control group with wheat straw and treatment group with SMS). Its use led to an increase in final body weight by 176 g, without affecting feed intake. In the SMS group, fewer footpad blisters, cleaner breasts, and improved walking ability were observed. In conclusion, its use had a positive effect on welfare and behavioral indicators. In conclusion, based on the experiments conducted within the framework of this doctoral dissertation, the utilization of P. ostreatus mushroom cultivation by-products constitutes a very promising alternative solution in animal production. Their incorporation into the diet contributes to improving the oxidative stability of the final products, without negatively affecting performance. Furthermore, their use as litter material in poultry farming has direct positive effects on improving bird welfare. Certainly, further research is required to optimize their incorporation into diets, in order to ensure the production of quality products and the maximum reduction of feeding costs for farm animals, while simultaneously ensuring sustainability and the circular economy in the animal production sector.

Η αύξηση του ανθρώπινου πληθυσμού έχει οδηγήσει σε αυξημένη ζήτηση γεωργοκτηνοτροφικών προϊόντων, αυξάνοντας ταυτόχρονα τον όγκο των αγροβιομηχανικών αποβλήτων. Η ορθή διαχείριση και αξιοποίησή τους αποτελεί μια περιβαλλοντικά και οικονομικά βιώσιμη πρακτική, συμβάλλοντας στην κυκλική οικονομία. Στο πλαίσιο αυτό, τα μανιτάρια κατέχουν πλέον σημαντική θέση στην ανθρώπινη διατροφή ως τρόφιμα υψηλής διατροφικής αξίας, γεγονός που έχει οδηγήσει στην εντατικοποίηση της καλλιέργειάς τους. Ωστόσο, από την παραγωγική αυτή διαδικασία προκύπτει μεγάλη ποσότητα υποπροϊόντων (όπως τα εξαντλημένα υποστρώματα και τα απορριφθέντα στελέχη), τα οποία πρέπει να διαχειριστούν κατάλληλα. Η ενσωμάτωση αυτών των υποπροϊόντων στα σιτηρέσια των παραγωγικών ζώων αποτελεί μια βιώσιμη λύση, καθώς μπορεί να ενισχύσει το θρεπτικό προφίλ των παραγόμενων προϊόντων, μειώνοντας παράλληλα το περιβαλλοντικό αντίκτυπο της απευθείας απόρριψής τους.Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτέλεσε λοιπόν η μελέτη της επίδρασης της χορήγησης των υποπροϊόντων της καλλιέργειας του μανιταριού Pleurotus ostreatus στις παραγωγικές αποδόσεις και στα ποιοτικά χαρακτηριστικά των παραγόμενων προϊόντων στα πρόβατα και τα πτηνά. Πραγματοποιήθηκαν συνολικά έξι πειράματα: δύο αφορούσαν προβατίνες γαλακτοπαραγωγής, ένα αφορούσε αμνούς, ένα αφορούσε όρνιθες ωοπαραγωγής και τα τελευταία δύο αφορούσαν παχυνόμενα ορνίθια.Στο πρώτο πείραμα αξιολογήθηκε η επίδραση της μερικής αντικατάστασης του αχύρου από το εξαντλημένο υπόστρωμα καλλιέργειας μανιταριών Pleurotus ostreatus (ΕΥΚΜ) σε 30 γαλακτοπαραγωγές προβατίνες. Η πρώτη ομάδα ήταν η ομάδα του μάρτυρα (C), και το σιτηρέσιό της αποτελούνταν από συμπυκνωμένες ζωοτροφές (μίγμα γαλακτοπαραγωγής), χόρτο μηδικής και άχυρο σιταριού σε αναλογία 1:0,6:0,4, η δεύτερη ομάδα ήταν η ομάδα ΕΥΚΜ1, στην οποία αντικαταστάθηκε το άχυρο από ΕΥΚΜ σε ποσοστό 50% και η τρίτη ομάδα ήταν η ομάδα ΕΥΚΜ2, στην οποία αντικαταστάθηκε το άχυρο από ΕΥΚΜ σε ποσοστό 100%. Η αντικατάσταση δεν επέφερε μεταβολές στη γαλακτοπαραγωγή, τη σύσταση και το προφίλ των λιπαρών οξέων του γάλακτος (P > 0,05). Ωστόσο, παρατηρήθηκε βελτίωση της οξειδωτικής σταθερότητας του γάλακτος (P < 0,05), γεγονός που αποδίδεται στις αντιοξειδωτικές ιδιότητες του ΕΥΚΜ. Καταγράφηκε μείωση του αριθμού των πολυμορφοπύρηνων λευκοκυττάρων (P < 0,05), στοιχείο που αποτελεί δείκτη βελτιωμένης υγείας του μαστικού αδένα.Στο δεύτερο πείραμα, χρησιμοποιήθηκαν 16 προβατίνες της φυλής Χίου κατά το τελευταίο στάδιο της γαλακτικής περιόδου, τυχαία κατανεμημένες σε 2 πειραματικές επεμβάσεις, στις οποίες χορηγήθηκαν σιτηρέσια, είτε χωρίς προσθήκη Απορριφθέντων Στελεχών της Καλλιέργειας Μανιταριών (ΑΣΚΜ)-μάρτυρας (ομάδα M), είτε με συμμετοχή του ΑΣΚΜ σε ποσοστό 4 % (ομάδα M1). Δεν παρατηρήθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των ομάδων ως προς την κατανάλωση της τροφής, το επίπεδο της γαλακτοπαραγωγής, τα χημικά χαρακτηριστικά, τον αριθμό και το είδος των σωματικών κυττάρων καθώς στο προφίλ των λιπαρών οξέων του γάλακτος ( P > 0,05). Ωστόσο, τα επίπεδα μηλονικής διαλδεϋδης ήταν χαμηλότερα στην ομάδα Μ1, υποδηλώνοντας βελτιωμένη οξειδωτική σταθερότητα του γάλακτος στα ζώα που λάμβαναν τα ΑΣΚΜ (P=0,099).Το τρίτο πείραμα αφορούσε την επίδραση των ΑΣΚΜ σε παραμέτρους της ανάπτυξης και της ποιότητας του κρέατος. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν 24 απογαλακτισμένοι αμνοί της φυλής Χίου, οι οποίοι διαχωρίσθηκαν σε 3 ομάδες: την ομάδα ελέγχου (Μ) που λάμβανε το βασικό σιτηρέσιο, η ομάδα Μ2, στην οποία χορηγήθηκε σιτηρέσιο στο οποίο ενσωματώθηκαν απορριφθέντα στελέχη καλλιέργειας μανιταριών (ΑΣΚΜ) του είδους Pleurotus ostreatus σε ποσοστό 2%, και η ομάδα Μ4, με 4% ΑΣΚΜ. Ως προς τα σωματικά βάρη, την απόδοση σε σφάγιο, τα ποιοτικά χαρακτηριστικά και το προφίλ λιπαρών οξέων του κρέατος δε βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές (P > 0,05). Η οξειδωτική σταθερότητα βελτιώθηκε, καθώς τα επίπεδα της μηλονικής διαλδεΰδης μειώθηκαν στις ομάδες της επέμβασης (P < 0,05). Το τέταρτο πείραμα αφορούσε την επίδραση των ΑΣΚΜ στις παραγωγικές αποδόσεις, στα ποιοτικά χαρακτηριστικά των αυγών, στην οξειδωτική σταθερότητα και στο ανοσοποιητικό σύστημα ορνίθων ωοπαραγωγής. Χρησιμοποιήθηκαν 256 όρνιθες της φυλής ISA Brown, οι οποίες διαχωρίστηκαν σε 4 πειραματικές ομάδες. Οι πειραματικές ομάδες ήταν: η ομάδα C (μάρτυρας), και οι ομάδες M1, Μ2, Μ4 με χορήγηση σιτηρεσίου ωοτοκίας εμπλουτισμένου με ΑΣΚΜ σε ποσοστό 1, 2 και 4%, αντίστοιχα. Στις ομάδες της επέμβασης, βελτιώθηκε το προφίλ των λιπαρών οξέων (αυξήθηκαν τα πολυακόρεστα και μειώθηκαν τα κορεσμένα), καθώς και η οξειδωτική σταθερότητα των κρόκων (P < 0,05). Επίσης, μειώθηκε η συγκέντρωση της χοληστερόλης στο αίμα και ενισχύθηκε το ανοσοποιητικό σύστημα των ορνίθων (αύξηση T βοηθητικών λεμφοκυττάρων) (P < 0,05), χωρίς να επηρεαστούν αρνητικά οι παραγωγικές τους αποδόσεις.Στο πέμπτο πείραμα μελετήθηκε η επίδραση της συμπληρωματικής χορήγησης ΑΣΚΜ στην ποιότητα του κρέατος, στις αποδόσεις και σε ανοσολογικές παραμέτρους σε παχυνόμενα ορνίθια. Χρησιμοποιήθηκαν 156 ορνίθια (COBB 500), τα οποία χωρίστηκαν τυχαία σε 3 πειραματικές ομάδες. Τα ορνίθια κάθε επέμβασης κατανεμήθηκαν σε 4 κελιά επανάληψης των 13 πτηνών. Η πρώτη ομάδα ήταν η ομάδα ελέγχου (M), στην οποία χορηγήθηκε βασικό σιτηρέσιο χωρίς την προσθήκη ΑΣΚΜ. Στη δεύτερη ομάδα (Π2), στο σιτηρέσιο ενσωματώθηκαν ΑΣΚΜ σε ποσοστό 2%, στην τρίτη ομάδα (Π4), στο σιτηρέσιο ενσωματώθηκαν ΑΣΚΜ σε ποσοστό 4%. Η διατροφική επέμβαση δεν επηρέασε την ποιότητα του κρέατος και τις αποδόσεις. Αντίθετα, παρατηρήθηκε σημαντική βελτίωση στην οξειδωτική σταθερότητα του κρέατος. Το ποσοστό του 2% αναδείχθηκε ως το βέλτιστο επίπεδο ενσωμάτωσης, καθώς βελτίωσε τον δείκτη εκμετάλλευσης της τροφής και το ποσοστό των Τ βοηθητικών λεμφοκυττάρων.Στο έκτο πείραμα αξιολογήθηκε η χρήση του ΕΥΚΜ ως υλικού στρωμνής και η επίδρασή του στα παραγωγικά χαρακτηριστικά, στην ευζωία και στη συμπεριφορά. Χρησιμοποιήθηκαν 104 παχυνόμενα ορνίθια, τα οποία κατανεμήθηκαν σε 2 πειραματικές ομάδες (ομάδα μάρτυρα με άχυρο σίτου και ομάδα επέμβασης με ΕΥΚΜ). Η χρήση του οδήγησε σε αύξηση του τελικού σωματικού βάρους κατά 176 g, χωρίς να επηρεαστεί η πρόσληψη τροφής. Στην ομάδα του ΕΥΚΜ παρατηρήθηκαν λιγότερες φλύκταινες στα πέλματα, καθαρότερο στήθος και βελτιωμένη ικανότητα βάδισης. Εν κατακλείδι, η χρήση του είχε θετική επίδραση στους δείκτες ευζωίας και συμπεριφοράς.Συμπερασματικά, από τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής διατριβής, η αξιοποίηση των υποπροϊόντων της καλλιέργειας του μανιταριού P. ostreatus αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση στη ζωική παραγωγή. Η ενσωμάτωσή τους στο σιτηρέσιο συμβάλλει στη βελτίωση της οξειδωτικής σταθερότητας των τελικών προϊόντων, χωρίς να επηρεάζει αρνητικά τις παραγωγικές αποδόσεις. Επιπλέον, η χρήση τους ως υλικού στρωμνής στην πτηνοτροφία έχει άμεσα θετικά αποτελέσματα στη βελτίωση της ευζωίας των πτηνών. Βέβαια, περαιτέρω έρευνα απαιτείται για τη βελτιστοποίηση της ενσωμάτωσής τους στα σιτηρέσια, προκειμένου να διασφαλιστεί η παραγωγή ποιοτικών προϊόντων και η μέγιστη μείωση του κόστους διατροφής των αγροτικών ζώων, ενώ παράλληλα θα διασφαλίζεται η βιωσιμότητα και κυκλική οικονομία στον κλάδο της ζωικής παραγωγής.