Αποτίμηση της αντιοξειδωτικής ικανότητας σε χοίρους και κοτόπουλα κρεατοπαραγωγής μετά από χορήγηση ζωοτροφής με πολυφαιινολικά πρόσθετα από απόβλητα ελαιοτριβείου

Abstract

The oxidative stress reflects an imbalance between the systemic expression of reactive oxygen species and the ability of a biological system to detoxify reactive oxidative intermediates and repair the resulting damage. Free radicals are reactive compounds that are naturally produced in the living organisms They can exert positive effects (e.g. on the immune system) or negative effects (e.g. lipids, proteins or DNA oxidation). To limit these harmful effects, an organism requires complex protection – the antioxidant system. This system consists of antioxidant enzymes (CAT, GPx, and SOD) and non-enzymatic antioxidants (e.g. vitamin E, vitamin A, vitamin C, GSH and uric acid). An imbalance between free radical production and antioxidant defense leads to oxidative stress, which may be involved in aging processes and even in some pathology (e.g. cancer and Parkinson’s disease). Oxidative stress can also be increased under physiological conditions such as fatigue. In recent years, in an effort to increase the antioxidant defense and protection of the body from the harmful effects of oxidative stress, there is an increased interest in finding natural sources of antioxidants. The present study is the first one where polyphenolic additives from processed olive mill waste waters (OMWW) were added to livestock feed. Oxidative stress markers in blood and tissues were assessed, so as to investigate whether there would be enhancement of the antioxidant mechanisms. Thus, at the beginning, thirty (36) broilers were fed for fifty (50) days with the feed supplemented with polyphenols from OMWW. Moreover, it was created a feed for piglts. In particular, thirty (30) pigs at the age of weaning were fed with feed supplemeted with polyhpenols from OMWW in order to examine if their antioxidant capacity would be enhanced. Finally, the distribution of fatty acids was assessed in plasma and tissues of piglets aged fifty days with interesting results, such as, the presence of a greater percentage of omega-3 fatty acids in the polyphenolic group that consumed feed contained byproducts from processed OMWW. The results showed that broilers given feed supplemented with OMWW retentate or permeate had significantly lower protein oxidation and lipid peroxidation levels and higher total antioxidant capacity in plasma and tissues compared to control group. In both OMWW groups, catalase activity in erythrocytes and tissues was significantly increased compared to control group. OMWW retentate administration increased significantly GSH in erythrocytes in broilers with low GSH, although both OMWW products significantly reduced GSH in broilers with high GSH. In addition, the piglets fed with diet supplemented with OMWW polyphenols had significantly increased antioxidant mechanisms in blood and in the most of the tested tissues as shown by increases in TAC, CAT and GSH compared to control group. Moreover, piglets fed with the experimental feed exhibited decreased oxidative stress-induced damage to lipids and proteins as shown by decreases in TBARS and CARB respectively. Conclusively, based on the results of the present study, the byproducts from processing of OMWW (retentate or permeate) may be used as supplements in feeds for livestock animals in order to enhance their antioxidant capacity and in turn their welfare and to improve the quality of the produced meat. Moreover, the use of these by-products is a solution of the environmental problems caused by OMWW, while on the other hand, biofunctional products of high added value are created.

To oξειδωτικό στρες αποτελεί μία ανισορροπία μεταξύ της παραγωγής των ελευθέρων ριζών και την ικανότητα ενός βιολογικού συστήματος να τις εξουδετερώνει και να επιδιορθώνει την προκύπτουσα βλάβη. Οι ελεύθερες ρίζες είναι δραστικές ενώσεις που παράγονται φυσικά στον ανθρώπινο οργανισμό. Μπορούν να ασκήσουν τόσο θετικές επιδράσεις (π.χ. στο ανοσοποιητικό σύστημα) όσο και αρνητικές (π.χ. οξείδωση λιπιδίων, πρωτεϊνών ή DNA). Για τον περιορισμό αυτών των επιβλαβών επιπτώσεων, ο οργανισμός χρειάζεται ένα πολύπλοκο σύστημα προστασίας - το αντιοξειδωτικό σύστημα. Αυτό το σύστημα αποτελείται από αντιοξειδωτικά ένζυμα όπως την καταλάση (CAT), την υπεροξειδάση της γλουταθειόνης (GPx), τη δισμουτάση του υπεροξειδίου (SOD) και από μη-ενζυμικά αντιοξειδωτικά (π.χ. βιταμίνη E, βιταμίνη A, βιταμίνη C, γλουταθειόνη και ουρικό οξύ). Το οξειδωτικό στρες μπορεί επίσης να αυξηθεί και κάτω υπό φυσιολογικές συνθήκες, όπως η σωματική κόπωση. Τα τελευταία χρόνια, σε μια προσπάθεια να αυξηθεί η αντιοξειδωτική άμυνα και η προστασία του οργανισμού από τις επιβλαβείς επιδράσεις του οξειδωτικού στρες, υπάρχει αυξημένο ενδιαφέρον για αναζήτηση φυσικών πηγών αντιοξειδωτικών. Πλήθος ερευνών - μελετών, υποστηρίζουν την άποψη πως οι πολυφαινόλες που βρίσκονται στο ελαιόλαδο και κατά συνέπεια στα απόβλητά του, είναι ικανές να δρουν ως φυτοχημικά αντιοξειδωτικά. Η παρούσα μελέτη είναι η πρώτη όπου πολυφαινολικά πρόσθετα από υποπροϊόντα επεξεργασμένων ΥΑΕ, προστίθενται στην διατροφή οικόσιτων ζώων, με σκοπό την μέτρηση των δεικτών του οξειδωτικού στρες στο αίμα και στους ιστούς αυτών, έτσι ώστε με την ανάλυση των αποτελεσμάτων, να διερευνηθεί αν θα υπήρχε ενίσχυση των αντιοξειδωτικών μηχανισμών τους.Με αυτό το σκεπτικό και αφού αξιολογήθηκε η αντιοξειδωτική δράση των υποπροϊόντων επεξεργασίας των ΥΑΕ, δημιουργήθηκε ζωοτροφή που η σύστασή της περιείχε αυτά τα υποπροϊόντα. Έτσι, στην αρχή εκτράφηκαν τριανταέξι (36) κοτόπουλα κρεατοπαραγωγής για πενήντα (50) ημέρες. Κατόπιν, παρασκευάστηκε ζωοτροφή και για χοίρους. Συγκεκριμένα, χορηγήθηκαν σε τριάντα (30) χοίρους κατά την περίοδο του απογαλακτισμού, πολυφαινολικά πρόσθετα από υποπροϊόντα επεξεργασμένων ΥΑΕ, με σκοπό την αποτίμηση της αντιοξειδωτικής ικανότητας. Τέλος, υπολογίστηκε η κατανομή των λιπαρών οξέων στο πλάσμα και στους ιστούς των χοιριδίων ηλικίας πενήντα (50) ημερών, με ενδιαφέροντα αποτελέσματα, όπως η παρουσία μεγαλύτερου ποσοστού λιπαρών οξέων ω-3 στην πολυφαινολική ομάδα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στα κοτόπουλα κρεατοπαραγωγής που τους χορηγήθηκε η συγκεκριμένη ζωοτροφή, είχαν σημαντικά χαμηλότερα επίπεδα πρωτεϊνικής οξείδωσης, υπεροξείδωσης των λιπιδίων και παρουσίασαν υψηλότερη ολική αντιοξειδωτική ικανότητα στο πλάσμα και στους ιστούς σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Η δράση της καταλάσης στα ερυθροκύτταρα και τους ιστούς ήταν σημαντικά αυξημένη σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Αυξήθηκε σημαντικά η γλουταθειόνη στα ερυθροκύτταρα στα κοτόπουλα σε νεαρή ηλικία που παρουσίαζαν χαμηλή γλουταθειόνη, ενώ μειώθηκε σημαντικά σε μεγαλύτερη ηλικία. Επιπλέον, τα χοιρίδια που τρέφονταν με δίαιτα συμπληρωμένη με υποπροϊόντα ελαιοτριβείων, αύξησαν σημαντικά τους αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς στο αίμα και στην πλειονότητα των ελεγχόμενων ιστών, όπως φαίνεται από τις αυξήσεις στην ολική αντιοξειδωτική ικανότητα, στην καταλάση και στη γλουταθειόνη σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου. Επιπλέον, τα χοιρίδια παρουσίασαν μειωμένο οξειδωτικό στρες που προκαλείται από βλάβη σε λιπίδια και πρωτεΐνες, όπως φαίνεται από μειώσεις στα TBARS και στα καρβονύλια αντίστοιχα. Συμπερασματικά, με βάση τα αποτελέσματα, τα υποπροϊόντα των επεξεργασμένων αποβλήτων των ελαιοτριβείων (κατακράτημα ή διήθημα), θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως συμπληρώματα σε ζωοτροφές σε ζώα κρεατοπαραγωγής με σκοπό την ενίσχυση της αντιοξειδωτικής ικανότητάς τους και άρα της ευζωίας, της παραγωγικότητάς τους και της βελτίωσης της ποιότητας του παραγόμενου κρέατος. Παράλληλα, η χρήση των υποπροϊόντων αυτών αποτελεί μία λύση στα περιβαλλοντικά προβλήματα που προκαλούνται από τα υγρά απόβλητα των ελαιοτριβείων, ενώ ταυτόχρονα δημιουργούνται βιολειτουργικά προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας.