Sustainable poultry production chain: biocontrol measures, new dietary approaches and novel packaging strategies

La resistenza antimicrobica è una sfida importante nell'UE e nel mondo. La presente proposta svilupperà, attuerà e trasferirà nella pratica innovazioni concrete basate su un approccio dal campo alla tavola con l'obiettivo di ridurre l’uso di antibiotici nella produzione di pollame. Sarà un approccio integrato agendo: i) allo stadio embrionale mediante iniezione simbiotica in ovo; ii) durante il periodo di allevamento da polifenoli nanoincapsulati estratti (PE) (da foglie di olivo e acque reflue di frantoio) somministrati nei mangimi; iii) al confezionamento con film a rilascio di antiossidanti. La consegna in ovo di simbiotici, come primo metodo per stimolare l'ambiente intestinale, combinato con l'integrazione alimentare di PE nano-incapsulato, potrebbe essere una strategia promettente per eliminare l’uso di antibiotici, ottimizzando la produttività e la sostenibilità. Inoltre, l'incorporazione di PE nell'imballaggio in pellicola potrebbe essere un metodo efficace per prolungare la durata di conservazione della carne, riducendo gli sprechi alimentari. Il primo passo degli studi pilota sarà la messa a punto della formulazione simbiotica. Parallelamente, l'estrazione di diversi composti polifenolici dai sottoprodotti delle olive sarà condotta metodi di estrazione sostenibili. Successivamente, saranno condotti studi in vitro per valutare l'attività antimicrobica del PE contro i principali patogeni avicoli. Sulla base delle informazioni combinate in arrivo dai risultati in vitro e dalla modellazione computerizzata mediante chimica computazionale, verrà scelto il miglior PE e la relativa dose efficace per il processo di incapsulamento. La modellazione molecolare aiuterà nello studio dell'incapsulamento PE e prevedendo il tasso di rilascio in diverse condizioni. Diverse dosi del PE nano-incapsulato saranno testate in vivo per rilevare la dose efficace di PE in relazione alle prestazioni di crescita dei polli e alla modulazione dell'intestino microbiota. L'ultimo passo sarà lo sviluppo, con metodi sperimentali e teorici, di materiali compositi verdi sostenibili da scarti di lavorazione agroalimentare, con l'incorporazione di PE nei materiali di imballaggio, come metodo per prolungare la durata di conservazione della carne. L'esperimento principale sarà condotto per caratterizzare la risposta complessiva dei polli alla somministrazione di sinbiotici e PE su: microbiota intestinale; modello di espressione genica; performance di crescita; profilo nutrizionale e ossidativo plasmatico; incidenza dei difetti della carcassa e della carne; qualità della carcassa e della carne. La stabilità microbiologica e ossidativa della carne di pollo sarà valutata utilizzando un film a rilascio di antiossidanti. L'approccio integrato proposto in questo progetto fornirà il supporto scientifico per sviluppare una filiera avicola innovativa e sostenibile, che offra prodotti di alta qualità e sicuri, come richieste dal consumatore, attraverso la salvaguardia del benessere e della salute degli animali.

Abstract in inglese

Antimicrobial resistance is a major challenge in the EU and globally. The present proposal will develop, implement and transfer concrete innovations into practice based on a farm-to-fork approach with the aim of reducing antibiotic usage in poultry production. It will be an integrated approach along the entire food chain, acting: i) at embryonic stage by in ovo synbiotic injection; ii) during the rearing period by nano-encapsulated polyphenol extracts (PE) (from olive leaves and olive mill wastewater) administered in feed; iii) at packaging using antioxidant-releasing film. The in ovo delivery of synbiotics, as the earliest method to stimulate intestinal environment, combined with dietary supplementation of nano-encapsulated PE, could be a promising strategy to eliminate all non-prudent use of antibiotics, while optimizing productivity and sustainability. Moreover, the incorporation of PE into film packaging could be an effective method to extend shelf-life of meat, reducing food waste. The project will include pilot and field trials for the characterisation of the modes of action and for evaluating the robustness and effectiveness of the results in practice. The first step of the pilot studies will be the set-up of the synbiotic formulation. In parallel, the extraction of different polyphenolic compounds from olive by-products via sustainable extraction methods will be conducted. Thereafter, in vitro studies will be carried out to evaluate the antimicrobial activity of PE against the major poultry pathogens. Based on the combined information coming from in vitro results and computer modeling by computational chemistry, the best PE and the relative effective dose will be chosen for the encapsulation process. Molecular modeling will help in studying PE encapsulation and foreseeing the release rate in different conditions. Different doses of the nano-encapsulated PE will be tested in vivo to detect the effective dose of PE in relation to chickens’ growth performance and modulation of gut microbiota. The last step will be the development, by experimental and theoretical methods, of sustainable green composite materials from agri-food processing waste, with the incorporation of PE into packaging materials, as a method to extend meat shelf-life. The main experiment, a field trial, will be carried out to characterize the overall response of chickens to synbiotic and PE administration on: gut microbiota; gene expression pattern; growth performance; plasma nutritional and oxidative profile; incidence of carcass and meat defects; carcass and meat quality traits. Microbiological and oxidative stability of chicken meat using an antioxidant-releasing film will be also evaluated. The integrated approach proposed in this project will give the scientific support to develop an innovative and sustainable poultry production chain, which offers high quality and safe products, as required by the consumer, through safeguarding animal welfare and health.