The impact of phytase supplementation on performance outcomes in broiler breeders, laying hens, and broilers : a systematic review and meta-analysis approach

Orientador: Prof. Dr. Alex Maiorka

Coorientadora: Profa. Dra. Ines Andretta

Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Zootecnia. Defesa : Curitiba, 19/03/2025

Inclui referências

Área de concentração: Nutrição e Produção Animal

Resumo: Manejar os níveis de fósforo (P) na dieta de aves para mitigar impactos ambientais e econômicos é um desafio constante da avicultura. Muitos estudos têm investigado os efeitos da suplementação de fitase (PHY) e sua interação com o fósforo não fítico (NPP), bem como a relação cálcio:NPP (Ca:NPP), no desempenho de matrizes de corte, poedeiras e frangos de corte. No entanto, os resultados observados na literatura apresentam alta variabilidade. Para analisar tais inconsistências, foram realizadas cinco meta-análises para avaliar os efeitos da suplementação de PHY em matrizes de corte (Capítulo 2), poedeiras (Capítulo 3), frangos de corte machos e fêmeas na fase inicial (1–21 dias pós-eclosão) (Capítulo 4) e frangos de corte machos na fase final (22–42 dias pós-eclosão) (Capítulo 5). Essas análises avaliaram o impacto da PHY no desempenho, nos resultados econômicos, no teor de cinzas da tíbia e na digestibilidade de nutrientes. A primeira meta-análise, focada em matrizes de corte, incluiu sete estudos. Foram comparados a produção de ovos (EP), a eclosão, o peso dos ovos (EW) e as proporções relativas de gema, albúmen e casca em relação ao EW entre dietas com e sem suplementação de PHY. Os resultados indicaram que a suplementação de PHY aumentou a EP em 4,85% (P<0,01) e a proporção de gema em 0,24% (P=0,03), enquanto o EW diminuiu 0,53 g (P<0,01) e a proporção de albúmen reduziu 0,34% (P<0,01). Nenhum efeito significativo foi observado na eclosão ou na proporção de casca (P=0,05). Além disso, um modelo econômico baseado nos resultados dessa meta-análise sugeriu que a suplementação de PHY reduz os custos em US$0,011 ou 3,10% por ovo produzido. A segunda meta-análise examinou os efeitos da suplementação de PHY e sua interação com NPP e a relação cálcio:fósforo fítico (Ca:PP) em poedeiras. Essa análise incluiu 89 estudos, com 38.795 aves entre 24 e 80 semanas de idade. A suplementação de PHY melhorou significativamente (P<0,05) a EP, o consumo diário de ração (ADFI), a massa de ovos (EM), a proporção de albúmen, o teor de cinzas da tíbia, a digestibilidade ileal aparente do fósforo (AIDP) e a utilização de fósforo (P) e nitrogênio (N). Além disso, o uso de PHY melhorou a conversão alimentar (FCR) e a proporção de casca. No entanto, níveis elevados de Ca:PP prejudicaram a EP, a EM, o teor de cinzas da tíbia e a utilização de P, além de aumentar a FCR e a proporção de albúmen e casca em relação ao EW. Os efeitos da suplementação de PHY foram mais pronunciados em dietas com níveis mais baixos de NPP, exceto para a utilização de P. A terceira e quarta meta-análises avaliaram os efeitos da suplementação de PHY e sua interação com NPP e Ca:NPP em frangos de corte machos e fêmeas durante a fase inicial. Uma meta-análise incluiu 98 estudos com 106.476 frangos machos, enquanto a outra analisou sete estudos com 7.052 fêmeas, todos com idade entre 1 e 21 dias pós-eclosão. A suplementação de PHY melhorou significativamente (P<0,05) o desempenho zootécnico em ambos os sexos. Nos machos, PHY também aumentou o teor de cinzas da tíbia, a AIDP, a digestibilidade ileal aparente do nitrogênio (AIDN) e influenciou positivamente a digestibilidade ileal aparente dos aminoácidos, com um efeito maior nos aminoácidos com menor digestibilidade intrínseca, como a cisteína e a treonina. Além disso, o aumento dos níveis de NPP melhorou o desempenho de zootécnico e o teor de cinzas da tíbia. No entanto, altas relações Ca:NPP impactaram negativamente todos os parâmetros avaliados, especialmente em dietas sem suplementação de PHY. A quinta meta-análise quantificou o impacto da suplementação de PHY em frangos machos durante a fase final, utilizando dados de 21 estudos envolvendo 10.706 frangos machos entre 22 e 42 dias de idade. A suplementação de PHY melhorou significativamente (P<0,05) tanto o desempenho zooténico quanto o teor de cinzas da tíbia, com efeitos mais pronunciados em dietas com baixo NPP. Além disso, o aumento dos níveis de NPP na dieta melhorou ambos os parâmetros. No entanto, altas relações Ca:NPP impactaram negativamente todos os parâmetros avaliados, especialmente em dietas sem suplementação de PHY. Os resultados dessas meta-análises destacam o impacto positivo da suplementação de PHY, reforçando seus benefícios na melhoria do desempenho, dos resultados econômicos e da utilização de nutrientes em matrizes de corte, poedeiras e frangos de corte durante as fases inicial e final.

Abstract: Managing dietary phosphorus (P) levels in poultry diets to mitigate environmental and economic concerns has remained a complex challenge for decades. Numerous studies have investigate the effects of phytase (PHY), and its interaction with non-phytate phosphorus (NPP) and calcium to NPP ratio (Ca:NPP) on broiler breeders, laying hens, and broiler performance, however, results in the literature have shown high variability. To address these inconsistencies, five meta-analyses were conducted to evaluate the effects of PHY supplementation in broiler breeders (Chapter 2), laying hens (Chapter 3), male and female broilers during the starter phase (1–21 days post-hatch) (Chapter 4), and male broilers during the finisher phase (22–42 days post-hatch) (Chapter 5). These meta-analyses assessed PHY’s impact on performance and economic outcomes, tibia ash content, and nutrient digestibility. The first meta-analysis, which focused on broiler breeders, included seven studies. It compared egg production (EP), hatchability, egg weight (EW), and the relative proportions of yolk, albumen, and shell weight to EW between diets with and without PHY supplementation. The results showed that PHY supplementation increased EP by 4.85% (P<0.01) and yolk ratio by 0.24% (P=0.03), while EW decreased by 0.53 g (P<0.01) and albumen ratio by 0.34% (P<0.01). No significant effects were observed on hatchability or shell ratio (P=0.05). Additionally, an economic model based on this meta-analysis results indicated that PHY supplementation reduced costs by $0.011 or 3.10% per egg produced. The second meta-analysis examined the effect of PHY and its interaction with NPP and calcium to phytate phosphorus ratio (Ca:PP) in laying hens. This meta-analysis comprised 89 studies, with 38,795 hens between 24 and 80 weeks of age. PHY supplementation significantly (P<0.05) enhanced EP, average daily feed intake (ADFI), egg mass (EM), albumen proportion, tibia ash content, apparent ileal digestibility of P (AIDP), and the utilization of phosphorus (P) and nitrogen (N). PHY also reduced the feed conversion ratio (FCR) and shell proportion. However, higher Ca:PP levels impaired EP, EM, tibia ash content, and P utilization, while also increasing the FCR and the albumen and shell proportion relative to EW. The effects of PHY supplementation were more pronounced in diets with lower dietary NPP levels, except for P utilization. The third and fourth meta-analyses evaluated the effect of PHY supplementation and its interaction with NPP and Ca:NPP in male and female broilers during the starter phase. One meta-analysis included 98 studies involving 106,476 male broilers, while the other analyzed seven studies with 7,052 female broilers, all aged 1 to 21 days post-hatching. PHY supplementation significantly (P<0.05) enhanced the growth performance in both male and female broilers. In males, PHY also improved tibia ash content, AIDP, apparent ileal digestibility of nitrogen (AIDN), and positively affected the apparent ileal digestibility of amino acids, with a more pronounced effect on those with lower inherent digestibility, such as cysteine and threonine. Additionally, increasing NPP levels improved growth performance and tibia ash content. However, high dietary Ca:NPP ratios negatively affected all measured parameters, particularly in diets without PHY supplementation. The fifth meta-analysis quantified the impact of PHY supplementation on male broiler during the finisher phase, using data from 21 studies involving 10,706 male broilers aged 22 to 42 days post hatching. PHY supplementation significantly (P<0.05) improved both growth performance and tibia ash content, with more pronounced effects observed in low-NPP diets. Additionally, increasing dietary NPP levels enhanced both growth performance and tibia ash content. However, high dietary Ca:NPP ratios negatively impacted all evaluated parameters, particularly in diets without PHY supplementation. The findings from these meta-analyses highlight the positive impact of PHY supplementation, reinforcing its benefits in improving performance, economic outcomes and nutrient utilization in broiler breeders, laying hens, and broilers during both the starter and finisher phases