Effect of Omega-3 fatty acids and physical exercise on egg quality, bone characteristics and physiological parameters in laying hens

It is well proven that eggs enriched with omega-3 fatty (n-3) acids have additional health benefits in humans. Various feeding stuffs may be used for enriching eggs with n-3 PUFA. Besides nutrition physical exercise may play a role in this context. Physical exercise influences both the metabolism of fatty acids and the mechanisms of bone formation. Bone breakage is a serious welfare problem of laying hens. Broken bones were found in about 30% of hens before slaughter and the proportion reached 90% at the end of the processing line. Beneficial effects of n-3 fatty acids have been reported on bone strength in Japanese quail and growing chickens. Thus, the objectives of the present study were to elucidate the relationships between sources of dietary fatty acids and physical exercise in laying hens on performance, egg quality, bone characteristics and some physiological criteria of lipid metabolism. In total 36 brown laying hens were used and 12 hens each were fed with three experimental diets differing only in the fat source: Palm oil (PO), Soybean oil (SO), Linseed oil (LO), corresponding to a low content of poly unsaturated fatty acids (PUFA) ? PO, high content of omega-6 (n-6) fatty acids ? SO, and high content of n-3 fatty acids ? LO. Half of hens of each dietary group (6 birds) were exposed to exercise by walking on a treadmill (EG), whereas, the remaining 6 hens served as a control (CG). EG birds were exposed to a running treadmill every day for the whole experimental period (4 wk). On the first day the birds walked 5 min with the speed of 0.5 miles/h. Then duration of walking and speed was increased progressively until day eleven. Thereafter, until the end of the experiment hens walked 25 min/day. On the first day the distance walked was 67 m and increased to 469 m/day on day eleven. The experimental design was: 3 diets x 2 activities x 6 birds = 36 hens. At the end of the experiment eggs were collected to determine yolk fatty acids profiles and hens were slaughtered to collect blood indicators for lipid metabolism, tibia bones to determine bone characteristics and hearts and livers to calculate relative weights. Diets significantly influenced egg weight, yolk proportion and fatty acids profiles. The highest egg weight was observed for SO and the highest yolk proportion for LO. Contents of SAT and MUFA were significantly higher in eggs of group PO, whereas, LO and SO showed a higher content of PUFA. Eggs of treatments SO and LO had the highest proportions of linoleic acid and linolenic acid, respectively. N-6 and n-3 contents in PO and in SO eggs were eight times higher than for LO (P<0.05). Exercise of birds did not affect egg weight, yolk proportion or fatty acids profiles indicating a dominating effect of dietary fat source. The interaction exercise x diet was significant for yolk proportion only. There was no significant effect of diet or physical exercise on bone characteristics determined by computer tomography, but, there was a consistent trend of higher level of total area and corticalis area in the LO group as compared to PO and SO groups. Total density and cortical density showed the opposite tendency. Significant diet x exercise interactions were observed for total area, corticalis area and corticalis density. Running on the treadmill resulted in lower total area and corticalis area for diets LO and PO, whereas, higher values were observed for birds with exercise fed on diet SO. In contrast, for corticalis density lower values were observed for birds without exercise fed on diets LO and PO. Further characteristics of tibia were not significantly affected by main factors or their interaction, but tibia of birds fed on diet PO showed the highest ash, Ca and P contents (% dry matter). Diet PO resulted in lower body weight, increased relative liver weight and serum cholesterol level. Hens fed with diet SO showed the highest serum ALAT level indicating an accelerated lipid metabolism. There were no significant effects of exercise on other characteristics. Interactions between dietary fat and exercise revealed that exercise can compensate negative side-effects of an increased metabolic activity for diets SO and LO, whereas, the unfavourable effects of a diet with a low content of linoleic acid (PO) cannot be removed. In summary, fatty acids profile of egg yolk has been modified by diets as expected. Physical exercise, in contrast did not show any influence on yolk fatty acid profiles. Higher levels of n-3 fatty acids in free range eggs reported in earlier studies are obviously not caused by higher physical exercise. The effect of physical exercise and diet on bone stability is not caused by the individual factors but by their interactions. While physical exercise in the LO and PO diet reduced bone area and increased bone density, the opposite effect was observed for SO diet. Since lower bone density was compensated by larger bone area the treatments did not affect bone breaking strength.

Es ist klar belegt, dass mit Omega-3 (n-3) Fettsäuren angereicherte Eier positive Effekte auf die Gesundheit des Menschen haben. Zur Anreicherung der Eier können verschiedene Futterkomponenten verwendet werden. Neben der Fütterung können aber auch andere Faktoren die Einlagerung beeinflussen. Es ist bekannt, dass sich Bewegungsaktivität sowohl auf den Fettstoffwechsel als auch auf die Knochenbildung auswirkt. Knochenbrüche sind ein ernstes Tierschutz- relevantes Problem in der Legehennenhaltung. Bei etwa 30 % der Legehennen wurden vor dem Schlachten Knochenbrüche gefunden, am Ende des Schlachtprozesses wiesen 90 % der Hennen Knochenbrüche auf. Neuere Studien bei Japanischen Wachteln und wachsenden Hühnern deuten auf einen positiven Effekt der n-3 Fettsäuren auf die Knochenstärke hin. Das Ziel der vorliegenden Studie war deshalb, die Auswirkungen der Fettsäurequelle im Futter und der Laufaktivität auf Leistung, Knochenmerkmale und Indikatoren des Fettsstoffwechsel der Legehennen und auf die Eiqualität zu untersuchen. Für die Untersuchung wurden 36 Legehennen verwendet und jeweils 12 Hennen wurden mit drei Versuchsfutterrationen, die sich nur in der Fettquelle unterschieden, gefüttert: Palmöl (PO) - arm an mehrfach ungesättigten Fettsäuren, Sojaöl (SO) - reich an n-6 Fettsäuren, Leinöl (LO) - reich an n-3 Fettsäuren. Die Hälfte der Hennen einer Futtergruppe (6) wurden einem gezielten Laufband-Training (EG) unterzogen, während die andere Hälfte unbehandelt als Kontrolle diente. Die Tiere der Behandlung EG wurden täglich über eine Periode von vier Wochen trainiert. Zu Beginn des Experiments liefen die Tiere täglich 5 min mit einer Geschwindigkeit von 0,5 Meilen/h. Die Dauer und die Geschwindigkeit wurden kontinuierlich bis zum 11. Tag erhöht. Die Laufdauer betrug dann 25 min. Am ersten Tag liefen die Hennen 67 m, am Ende des Versuchs 469 m. Das Versuchsdesign war somit: 3 Fütterungsgruppen x 2 Trainingsgruppen x 6 Tiere = 36 Tiere. Am Ende des Versuchs wurden Eier zur Bestimmung der Dotterfettsäuremuster gesammelt. Danach wurden die Hennen geschlachtet, um Blutproben zur Bestimmung von Indikatoren des Lipidstoffwechsels, Tibien zur Ermittlung von Knochencharakteristika und Herzen sowie Lebern zur Kalkulation der relative Gewichte zu gewinnen. Die Rationen beeinflussten signifikant das Eigewicht, den Dotteranteil und die Fettsäureprofile. Das höchste Eigewicht wurde bei der SO-Gruppe und der höchste Dotteranteil bei den LO-Gruppe erzielt. Der Anteil an SAT und MUFA war in den Eiern der PO-Gruppe signifikant höher, während Lein- und Sojaöl zu einem höheren Gehalt an PUFA führten. Die Eier der mit Soja- und Leinöl gefütterten Tiere wiesen die höchsten Anteile an Linol- und Linolensäure auf. Das Verhältnis von n-6 zu n-3 Fettsäuren war bei den PO- und SO-Rationen um das 8-fache höher als in der LO-Gruppe. Das Lauftraining hatte keinen signifikanten Effekt auf Eigewicht, Dotteranteil und Fettsäureprofile. Dies unterstreicht den dominanten Effekt der Fettsäuren in den Rationen. Die Interaktion von Ration und Lauftraining war nur für den Dotteranteil signifikant. Weder die Rationen noch das Training übten einen signifikanten Effekt auf die mittels Computer-Tomographie bestimmten Knochenmerkmale aus. Es lag aber ein klarer Trend zu einer höheren Gesamtknochen- und Corticalisfläche bei der LO-Gruppe im Vergleich zu den PO- und SO-Gruppen vor. Die Dichte des Gesamtknochens und der Corticalis zeigten eine umgekehrte Tendenz. Für Gesamtknochenfläche, Corticalisfläche und Corticalisdichte lag eine signifikante Futterration x Training-Interaktion vor. Das Training auf dem Laufband führte bei den Gruppen LO und PO zu einer geringeren Gesamtknochen- und Corticalisfläche als bei der SO-Gruppe. Die anderen Charakteristika der Tibia wurden weder durch die Hauptfaktoren noch durch die Interaktion beeinflusst. Lediglich für die PO-Gruppe wurden im Vergleich zu den SO- und LO-Gruppen höhere Asche-, Ca-und P-Gehalte (in % der TS) festgestellt. Die Hennen der PO-Gruppe wiesen ein geringeres Körpergewicht, ein erhöhtes relatives Lebergewicht und einen erhöhter Serumcholesterinspiegel auf. Die Hennen der SO-Gruppe hatten den höchsten ALAT-Gehalt im Serum, der auf einen intensiveren Lipidstoffwechsel hinweist. Das Training hatte keinen signifikanten Effekt auf die untersuchten Merkmale. Die Interaktion zwischen Futterration und Lauftraining deutet darauf hin, dass ein Training negative Nebeneffekte einer erhöhten metabolischen Aktivität bei den SO- und LO-Rationen kompensieren kann, während die negativen Effekte eines geringen Linolsäuregehalts (PO) im Futter nicht ausgeglichen werden können. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass das Fettsäuremuster im Eidotter wie erwartet durch die Rationen verändert wurde. Die Bewegungsaktivität hatte dagegen keinen Effekt auf das Fettsäuremuster im Dotter. Die in früheren Untersuchungen gefundenen erhöhten Anteile an n-3 Fettsäuren in Freiland-Eiern sind somit nicht auf die erhöhte Bewegungsaktivität zurückzuführen. Die Knochenstabilität wird nicht durch die Bewegungsaktivität und das Fettsäuremuster im Futter direkt, sondern über deren Interaktion bestimmt. Während in der LO- und PO-Gruppe die Knochenfläche durch Lauftraining verringert und die Knochendichte vergrößert wurden, war dies bei der SO-Gruppe umgekehrt. Die Verringerung der Knochenfläche wurde jeweils durch eine erhöhte Knochendichte kompensiert, weswegen die Knochenbruchfestigkeit nicht beeinflusst war.