Functional characterization of varieties of Utrerana Avian Breed

Abstract

Despite the wide biodiversity of Spanish avian species of zootechnical interest, projects aiming at characterizing these genotypes and their products is necessary. The characterization of Utrerana hen production is needed to obtain differentiated products obtained through sustainable production systems. These sustainable avian productions not only have less impact on the environment and human health, but also are developed under the scope of animal welfare. In the first study, a morphological characterization of two endangered autochthonous breeds (Utrerana and Sureña) and their varieties was developed. A forward stepwise discriminant canonical analysis was used to determine genotype (breed/variety) clustering patterns. White nails, ocular index and back length reported to have the highest discriminant power in female’s morphological differentiation and characterization. For males, ocular index and black/corneous and white beak colours reported the greatest discriminant potential. Mahalanobis distances evidences the separation between both breeds and the proximity across their varieties. Despite the capacity to adapt to alternative production systems that has been ascribed to both breeds, Sureña and Utrerana avian breeds morphologically differ, hence their adaption methods may do too. The aim of the second study was to model the growth patterns of the four varieties of Utrerana avian breed. Brody, Von Bertalanffy, Verhulst, logistic and Gompertz models were fitted. For this purpose, a total of 16235 weight data observations from 2004 animals reared in free range system were collected. Logistic was the best suited model to predict the biological growth curve of the White variety across sexes, while Von Bertalanffy was the best fitting model for the rest of individuals of the breed. Black variety was the heaviest one, with values of 2605.96 and 2032.61 g (for males and females, respectively) for the a parameter, while the lowest maturity weight was reported for the White variety (a = 2442.99 and 1874.24 g, for males and females, respectively). Growth characterization is essential for the conservation of the Utrerana hen as a strategy to meet the demands of new market niches and a greater profitability of this differentiated product. The third study aimed to compare the egg laying performance of the four varieties of Utrerana hen. A flock of 60 Utrerana hens (15 per variety) were individually housed to enable the daily egg traceability. For the study of the biological laying curves, seven nonlinear regression models were fitted: compartmental, Gamma, linear hyperbolic, logistic curvilinear, McNally, Narushin-Takma and quadratic logarithmic. Best fitting values were reached by the six-parameter model of Narushin-Takma in the white laying curve (R2=0.828), franciscan (R2=0.888) and black varieties (R2=0.899), while quadratic logarithmic resulted the best-fitting model for the laying performance of partridge Utrerana hen (R2=0.917). This study determined which livestock models better adapt to the breed laying patterns and thus, permit to improve the economic profitability which in turn may ensure the conservation of these local genetic resources. The objectives of the fourth study were to characterize the productive capability of Utrerana breed and to compare the relationships that exist between the parameters that determine the internal and external quality of the egg. To this aim a nonlinear canonical correlation analysis. Two flocks, one comprising 68 Utrerana hens and a control group of Leghorn hens (n = 17), were individually housed to allow individual identification of eggs and for the assessment of egg quality characteristics. Significant differences were reported for almost all variables when both breeds were compared. External quality-related traits are better predictors of internal quality-related traits than vice versa. The methods described enable the implementation of an effective noninvasive method for internal quality determination and egg classification aimed at suiting the consumers’ needs. In the fifth study, external and internal egg quality traits were measured in 819 eggs laid by hens of 10 different genotypes: white, franciscan, black and partridge varieties of Utrerana, Blue Andalusian, Spanish White-Faced, Andalusian Tufted white and black varieties, Araucana; and Leghorn Lohmann LSL-Classic lineage (commercial hybrid line) hen breeds. A forward stepwise discriminant canonical analysis and data mining CHAID decision tree method were applied to determine the egg quality-linked clustering patterns of eggs across hen genotypes. Araucana eggs quality was the most distant from the rest. Clear quality differentiation signs are evidenced for Mediterranean native breeds’ eggs when compared to Leghorn’s. Consequently, these evidences of egg quality differentiation may favour the standardization of breed and variety linked distinctive products. In the sixth study, eggshell, white and yolk chemical composition of the egg of Utrerana breed varieties was compared to that of Leghorn Lohmann LSL-Classic lineage’s. Eggshell, yolk and white macroelements and microelements, carbohydrates, moisture, ashes, protein, fat (polyunsaturated and saturated), sugars, cholesterol, and α-tocopherol contents were quantified and assessed. Simultaneously, itemized yolk fatty acids composition was evaluated. While calcium contents were higher in Utrerana eggshell (358.53 g/kg vs. 337.01 g/kg) and white (593.75 mg/kg vs. 584.31 mg/kg), protein contents were higher in Utrerana yolk (17.40 % vs. 16.90 %) and white (10.60 % vs 10.30 %). Utrerana yolks reported higher α-tocopherol (102.00 mg vs. 88.00 mg), total polyunsaturated fatty acids (19.80 % vs. 16.60 %), and some monounsaturated fatty acids content (C18:1 n9: 42.68 % vs. 41.31 %; C16:1 n9: 0.60 % vs. 0.50 %). Knowledge on the differential properties of eggs depending on the animals which originated permits to develop a correctly approach of a broader spectrum of market needs. The seventh study aimed to compare Utrerana native hen eggs’ sensory properties to Leghorn Lohmann LSL-Classic lineage’s commercial and ecological eggs through free-choice profiling. Affine and non-affine profiles were defined using the information provided by professionally-instructed panelists on six sets using nonlinear canonical correlation analysis. Observers reported a significantly higher appreciation (p > 0.05) towards yolk color, odor, flavor, texture, overall score, and whole and on plate broken egg visual value when Utrerana eggs were compared to the rest of egg commercial categories. Professional Profile A (PPA), or egg non-affine profile, consumed less eggs and scored sensory attributes lower than Professional Profile B (PPB), or affine profile. Additionally, PPB accounted for higher knowledge about the Utrerana breed, hence conferred greater importance to the product’s ecological and autochthonous nature. PPA was generally characterized by women under 20 years old with no higher studies, while PPB comprised 21-40 years old men with secondary studies. The objective of the eighth study was to develop a tool to validate multivariety breed egg quality classification depending on quality-related internal and external traits using a discriminant canonical analysis approach and data mining CHAID decision tree. A flock of 60 Utrerana hens and a control group of 10 Leghorn hens were placed in individual cages to follow the traceability of the eggs and perform an individual internal and external quality assessment. Egg groups were sorted depending on their commercial size (S, M, L, and XL), laying hen breed, and variety. Albumen weight, eggshell weight, and yolk weight accounted for the greatest discriminant ability to determine differences among egg quality categories (Wilks’ lambda: 0.335, 0.539, and 0.566 for albumen weight, eggshell weight, and yolk weight, respectively). Shared properties between partridge and franciscan varieties may stem from their eggs presenting heavier yolks and slightly lower weights, while white Utrerana and Leghorn hens’ similarities may be ascribed to hybridization reminiscences. The aforementioned studies seek the obtention of a deeper knowledge on the zoometric, phaneroptic and productive characterization of the Utrerana breed. This lays the basis for strategies aiming at more appropriately responding to a wider scope of market demands and consumers trends, which in turn may ensure the sustainability of conservation policies of this animal genetic resource.

A pesar de que existe una amplia biodiversidad de especies aviares españolas de interés zootécnico, es necesario destinar proyectos para caracterizar estos genotipos y sus productos. La caracterización productiva de gallina de Utrerana se torna imprescindible para la obtención de productos diferenciados, obtenidos a través de sistemas productivos sostenibles. Estas producciones avícolas sostenibles no sólo tienen un menor impacto en el medio ambiente y la salud humana, sino que también se desarrollan en el ámbito del bienestar animal. En el primer estudio se desarrolló una caracterización morfológica de dos razas autóctonas (Utrerana y Sureña) y sus variedades. Se utilizó un análisis discriminante canónico por pasos hacia adelante para determinar los patrones de agrupación de genotipos (raza/variedad). Se reportó que las uñas blancas, el índice ocular y la longitud del dorso poseen mayor poder discriminante en la diferenciación y caracterización morfológica de la hembra. Para los machos, el índice ocular y los colores del pico negro/córneo y blanco tuvieron el mayor potencial discriminatorio. Las distancias de Mahalanobis evidencian la separación entre ambas razas y la proximidad entre sus variedades. A pesar de la capacidad de adaptación a sistemas de producción alternativos que se ha atribuido a ambas razas, las razas aviares Sureña y Utrerana difieren morfológicamente, por lo que sus métodos de adaptación también podrían hacerlo. El objetivo del segundo estudio fue modelar los patrones de crecimiento de las cuatro variedades de la raza aviar Utrerana. Se utilizaron los modelos Brody, Von Bertalanffy, Verhulst, logistic y Gompertz. Para este propósito, se recogió un total de 16235 pesadas de 2004 animales, criados en sistema campero. El modelo logístico fue el más adecuado para predecir la curva de crecimiento biológico de la variedad blanca en ambos sexos, mientras que Von Bertalanffy fue el modelo que mejor se ajustó para el resto de los individuos de la raza. La variedad negra fue la de mayor peso, con valores de 2605,96 y 2032,61 g (para machos y hembras, respectivamente) para el parámetro a, mientras que el menor peso a la edad adulta fue reportado en la variedad blanca (a = 2442,99 y 1874,24 g, para machos y hembras, respectivamente). La caracterización del crecimiento es fundamental para la conservación de la gallina Utrerana como estrategia para atender la demanda de nuevos nichos de mercado y obtener una mayor rentabilidad de este producto diferenciado. El tercer estudio tuvo como objetivo comparar el comportamiento de puesta de las cuatro variedades de la gallina Utrerana. Se alojó un lote de 60 gallinas Utreranas individualmente (15 por variedad), lo que permitió la trazabilidad diaria de los huevos. Para el estudio de las curvas de puesta se ajustaron siete modelos de regresión no lineal: compartimental, Gamma, lineal hiperbólico, logístico curvilíneo, McNally, Narushin-Takma y cuadrático logarítmico. Los mejores valores de ajuste fueron alcanzados por el modelo de seis parámetros de Narushin-Takma en las curvas de puesta de las variedades blanca (R2 = 0.828), franciscana (R2 = 0.888) y negra (R2 = 0.899), mientras que el modelo cuadrático logarítmico resultó el mejor modelo de ajuste para el rendimiento de puesta de la variedad perdiz (R2 = 0,917). Este estudio determinó que estos modelos ganaderos se adaptan mejor a los patrones de puesta de la raza y, por lo tanto, permiten mejorar la rentabilidad económica, que a su vez puede asegurar la conservación de estos recursos genéticos locales. Los objetivos del cuarto estudio fueron caracterizar la capacidad productiva de la raza Utrerana y comparar las relaciones existentes entre los parámetros que determinan la calidad interna y externa del huevo. Para ello, se realizó un análisis de correlación canónica no lineal. Dos lotes, uno compuesto por 68 gallinas Utrerana y otro por un grupo de control de gallinas Leghorn (n = 17), se alojaron individualmente para permitir la identificación individual y evaluación de las características de calidad de los huevos. Se reportaron diferencias significativas para casi todas las variables estudiadas cuando se compararon ambas razas. Los rasgos de calidad externos fueron mejores predictores de los rasgos internos que, al contrario. Así, los métodos descritos permiten la implementación de un método no invasivo eficaz para la determinación de la calidad interna y la clasificación de huevos, con el objetivo de satisfacer las necesidades de los consumidores. En el quinto estudio se midieron los rasgos de calidad interna y externa en 819 huevos producidos por gallinas de 10 genotipos diferentes: variedades blanca, franciscana, negra y perdiz de la raza Utrerana, Azul Andaluza, Española Cara Blanca, Andaluza Moñuda blanca y negra, Araucana, y gallinas del linaje Leghorn Lohmann LSL-Classic (línea híbrida comercial). Se aplicó un análisis discriminante canónico hacia delante y el método de árbol de decisión CHAID para determinar los patrones de agrupación de huevos vinculados a la calidad de estos genotipos. La calidad de los huevos de Araucana fue la más distante del resto. Además, los huevos de razas autóctonas mediterráneas presentaron claros signos de diferenciación de calidad en comparación con los de Leghorn. En consecuencia, estas evidencias en cuanto a diferenciación de la calidad del huevo pueden favorecer la estandarización de productos distintivos vinculados a la raza y la variedad. En el sexto estudio, se comparó la composición química del cascarón, la clara y la yema del huevo de las variedades de Utrerana con la del linaje Leghorn Lohmann LSL-Classic. Se cuantificaron y evaluaron los macroelementos y microelementos de cascarón, yema y clara, como carbohidratos, humedad, cenizas, proteínas, grasas (poliinsaturadas y saturadas), azúcares, colesterol y α-tocoferol. Simultáneamente, se evaluó la composición detallada de los ácidos grasos de la yema. Mientras que el contenido de calcio fue mayor en el cascarón (358,53 g/kg frente a 337,01 g/kg) y clara de huevo de Utrerana (593,75 mg/kg frente a 584,31 mg/kg), el contenido de proteína fue mayor en la yema (17,40% frente a 16,90%) y clara de Utrerana (10,60% vs 10,30%). Las yemas de Utrerana tuvieron un mayor contenido de α- tocoferol (102,00 mg frente a 88,00 mg), ácidos grasos poliinsaturados totales (19,80% frente a 16,60%) y algunos ácidos grasos monoinsaturados (C18: 1 n9: 42,68% frente a 41,31%; C16: 1 n9: 0,60% frente a 0,50%). El conocimiento de las propiedades diferenciales de los huevos en función de los animales de origen permite desarrollar correctamente un enfoque más amplio en cuanto a las necesidades del mercado. El séptimo estudio tuvo como objetivo comparar las propiedades sensoriales de los huevos de gallina Utrerana con los huevos comerciales y ecológicos del linaje Leghorn Lohmann LSL-Classic, a través de perfiles de libre elección. Los perfiles afines y no afines se definieron utilizando la información proporcionada por panelistas profesionales instruidos y utilizando análisis de correlación canónica no lineal. Los observadores reportaron una apreciación significativamente mayor (p> 0.05) hacia el color de la yema, el olor, el sabor, la textura, la puntuación general y el valor visual del huevo entero y roto en el plato cuando se compararon los huevos de Utrerana con el resto de las categorías comerciales de huevos. El perfil profesional A (PPA), o perfil no afín de huevo, se constituyó por personas que consumían menos huevos y puntuaron peor los atributos sensoriales que el perfil profesional B (PPB) o perfil afín. Además, el PPB tenía un mayor conocimiento sobre la raza Utrerana, por lo que otorgó mayor importancia al carácter ecológico y autóctono del producto. El PPA se caracterizó generalmente por mujeres menores de 20 años sin estudios superiores, mientras que el PPB comprendió hombres de 21 a 40 años con estudios secundarios. El objetivo del octavo estudio fue desarrollar una herramienta para validar la clasificación de la calidad del huevo de esta raza multivariedad, en función de los rasgos internos y externos relacionados con la calidad, utilizando un enfoque de análisis canónico discriminante y un árbol de decisiones CHAID de extracción de datos. Un lote de 60 gallinas Utreranas y un grupo de control de 10 gallinas Leghorn se colocaron en jaulas individuales para seguir la trazabilidad de los huevos y realizar una evaluación individual de la calidad interna y externa. Los grupos de huevos se clasificaron según su tamaño comercial (S, M, L y XL), raza de gallina ponedora y variedad. El peso de la clara, cascarón y yema presentaron la mayor capacidad discriminante para determinar las diferencias entre las categorías de calidad del huevo (Wilks’ lambda: 0,335, 0,539 y 0,566 para el peso del albumen, el peso de la cáscara y el peso de la yema, respectivamente). Las propiedades compartidas entre las variedades perdiz y franciscana pueden deberse a que sus huevos presentan yemas más pesadas y pesos totales ligeramente más bajos, mientras que las similitudes de las gallinas Utrerana blanca y Leghorn pueden atribuirse a reminiscencias de hibridación entre ambas. Los estudios mencionados buscan la obtención de un conocimiento más profundo sobre la caracterización zoométrica, faneróptica y productiva de la raza Utrerana. Esto sienta las bases para estrategias que apunten a responder de manera más adecuada a un espectro más amplio de demandas del mercado y tendencias de los consumidores, lo que, a su vez, puede asegurar la sostenibilidad de las políticas de conservación de este recurso zoogenético.