Evaluation of almond hulls as an alternative ingredient for ruminant feeding

The objective of this Doctoral Thesis was to investigate the nutritional value for ruminants of Spanish almond hulls (AH). Experiment 1 analysed the variability in chemical composition and energy content of 38 AH samples and the influence of the almond variety (Guara and Soleta) on AH characteristics, and studied the 24-h in vitro ruminal fermentation of diets including dried AH (0, 8, 16 and 24% of the diet; fresh matter basis). Samples had low content (dry matter (DM) basis) in crude protein (CP; average 7.29%) and ether extract (EE; 4.01%), medium in neutral detergent fibre (NDF; 33.9%) and acid detergent fibre (ADF; 24.7%), and high in total sugars (26.8%). Coefficient of variation was above 21% for all chemical fractions, except for fibre fractions (< 17%). The estimated net energy ranged from 0.60 to 0.82 UFL (forage units for milk production)/kg DM and from 0.52 to 0.71 UFV (forage units for meat production)/kg DM. Guara-AH had greater (P 0.015) content in ash, CP, EE and energy, but lower (P 0.001) in NDF and ADF than Soleta-AH. In the in vitro trial, including up to 16% of AH partially substituting corn, wheat bran and sugar beet pulp had no negative effects on volatile fatty acid (VFA) production, but VFA production was reduced at all AH levels when AH replaced alfalfa hay and corn. No antimethanogenic effects of AH were detected in vitro. Experiment 2 investigated the effects of including dried AH (0, 6 and 12%) in isonitrogenous and isoenergetic concentrates for light lambs on animal performance, and carcass and meat characteristics. Thirty Manchega lambs (15 males and 15 females; 12.3 0.18 kg body weight (BW)) were distributed into 3 homogeneous groups according to BW and sex, and each group was randomly assigned to one concentrate. Lambs were fed concentrate and barley straw ad libitum for 47 days until reaching about 23.0 kg BW. There were no differences (P 0.182) between groups in final BW, feed intake, and feed conversion rate. Average daily gain and digestibility of DM and CP tended (P < 0.10) to decrease by feeding the AH-concentrates, but concentrations of plasma metabolites and hepatic enzymes were similar (P 0.213) in all groups. Weights, yield, cooling losses and most conformation measurements of carcass and colour, pH and chemical composition of meat were unaffected (P 0.175) by the concentrate. Concentration of thiobarbituric acid reactive substances after 6 days of meat storage tended to increase (P = 0.056) by feeding AH, which agrees with the greater (P < 0.05) polyunsaturated fatty acid (FA) content in the meat of lambs fed AH concentrates compared with control lambs. The results indicate that including up to 12% of AH in the concentrate of light lambs can improve the meat FA profile without impairing lamb growth, but can increase meat lipid oxidation. Experiment 3 analysed the effects of different additives for ensiling AH. Silages were prepared in vacuum bags (500 g AH/bag; 5 bags/treatment) without additives (control) and with formic acid (4 mL/kg), a 1:1 acetic:lactic acids mixture (4 mL/kg), or a Lactobacillus buchneri inoculum (5 × 109 CFU (colony forming units)/kg). After 90 days of storage, all silages were well preserved and had pH < 5.05. Compared with control silage, all additives decreased (P < 0.05) final pH and reduced (P < 0.05) yeasts and molds counts. No Escherichia coli, Salmonella spp., Listeria spp., Clostridium perfringens or Staphylococcus coagulase+ were detected in any silage. No propionic were detected in any silage and butyric was only detected in silages with L. buchneri. All additives resulted in only minor differences in chemical composition of silages and did not affect (P = 0.131) their energy content. The results of this Doctoral Thesis could contribute to promoting the use of AH in ruminant feeding, minimizing the environmental effects produced by their management and disposal, and to foster circular bioeconomy, especially when used locally. RESUMEN El objetivo de esta Tesis Doctoral fue determinar el valor nutritivo para rumiantes de la capota de almendra (CA) generada en España. En el Experimento 1 se analizó la composición química y el contenido energético de 38 muestras de CA, se compararon muestras de CA de dos variedades de almendra (Guara y Soleta), y se estudió la fermentación ruminal in vitro (24 h) de dietas con CA seca (0, 8, 16 y 24%, en materia seca (MS)). La CA presentó bajo contenido en proteína bruta (PB; 7,29%) y extracto etéreo (EE; 4,01%), medio en fibra neutro detergente (FND; 33,9%) y fibra ácido detergente (FAD; 24,7%), y elevado contenido en azúcares totales (26,8%). Todas las fracciones químicas tuvieron altos coeficientes de variación (> 21%) excepto las fracciones fibrosas (< 17%). El contenido energético varió de 0,60 a 0,82 unidades forrajeras leche (UFL)/kg MS y de 0,52 a 0,71 unidades forrajeras carne (UFC)/kg MS. La CA Guara tuvo mayor (P 0,015) contenido en cenizas, PB, EE y energía, pero menor (P 0,001) en FND y FAD que la CA Soleta. La sustitución parcial de maíz, salvado de trigo y pulpa de remolacha por CA hasta el 16% de la dieta no redujo la producción de ácidos grasos volátiles (AGV) in vitro, pero la producción se redujo cuando la CA reemplazó al heno de alfalfa y maíz. No se detectaron efectos antimetanogénicos de la CA in vitro. En el Experimento 2 se evaluaron los efectos de incluir CA seca (0, 6 y 12%) en concentrados isonitrogénicos e isoenergéticos para corderos ligeros sobre el rendimiento productivo y la calidad de la canal y la carne. Treinta corderos manchegos (15 machos y 15 hembras; peso vivo (PV) 12,3 0,18 kg) se distribuyeron en 3 grupos (10 corderos/tratamiento) y cada grupo recibió un concentrado y paja de cebada ad libitum durante 47 días, hasta alcanzar unos 23 kg de PV. No hubo diferencias (P 0,182) en PV final, ingestión de alimento, índice de conversión ni metabolitos plasmáticos. La ganancia media diaria y digestibilidad de MS y PB tendieron (P < 0,10) a disminuir con los concentrados con CA. No hubo efectos (P 0,175) en el PV final, en el rendimiento, las pérdidas por enfriamiento y la conformación de la canal, ni en el color, el pH o la composición química de la carne. La concentración de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS) tras 6 días de almacenamiento de la carne tendió (P = 0,056) a aumentar con los piensos con CA, concordando con una mayor proporción (P < 0,05) de ácidos grasos (AG) poliinsaturados en la carne de estos animales. Los resultados indican que incluir hasta un 12% de CA en el concentrado de corderos ligeros puede mejorar el perfil de AG de la carne sin reducir el crecimiento de los corderos, pero puede aumentar la oxidación lipídica de la carne. En el Experimento 3 se analizaron 4 tratamientos para ensilar la CA: sin aditivos (control), ácido fórmico (4 mL/kg), mezcla 1:1 ácido acético:láctico (4 mL/kg), o Lactobacillus buchneri (5×10 unidades formadoras de colonias (UFC)/kg). La CA se ensiló en bolsas de vacío (500 g CA/bolsa) y se prepararon 5 bolsas para cada tratamiento. Tras 90 días, todos los ensilados estaban bien conservados y tenían un pH menor de 5,05. Los tres aditivos redujeron (P < 0,05) el pH final y los recuentos de levaduras y mohos en comparación con el ensilado control. No se detectaron ácido propiónico y butírico (excepto con L. buchneri) ni bacterias patógenas (Escherichia coli, Salmonella spp., Listeria spp., Clostridium perfringens, Staphylococcus coagulasa+) en ningún ensilado. Hubo pequeñas diferencias en la composición química de los ensilados, sin verse afectado (P = 0,131) su contenido energético. Los resultados de esta Tesis Doctoral pueden contribuir a promover el uso de la CA en la alimentación de rumiantes, minimizando los efectos ambientales de su manejo y eliminación, y a fomentar la economía circular en el sector agropecuario, en especial si la CA se utiliza localmente.