Bioactive Phytochemistry, Therapeutic Potential and Nutrient Digestibility of Turmeric, Ginger, Garlic and Onion in Farm Animal Nutrition

Abstract

Phytogenic agents are plant-derived feed additives rich in bioactive compounds that are increasingly used in animal nutrition to enhance growth performance, nutrient utilisation and overall health status. Owing to restrictions on antibiotic growth promoters, phytogenic additives have gained attention as sustainable alternatives because of their antioxidant, antimicrobial, anti-inflammatory and immunomodulatory properties, which improve gut health, feed efficiency and immune function in farm animals. Their application in poultry, ruminants, rabbits and aquaculture species has been associated with improved nutrient digestibility, reduced oxidative stress and enhanced animal welfare, thereby supporting safer and more sustainable livestock production systems. Turmeric (Curcuma longa), ginger (Zingiber officinale), garlic (Allium sativum), and onion (Allium cepa) are globally utilised culinary botanicals with increasing scientific recognition as functional feed additives in livestock production. The progressive restriction of antibiotic growth promoters has intensified research interest in phytogenic alternatives capable of enhancing nutrient digestibility, gut health, immune competence, and productivity in farm animals. This review synthesises recent advances in understanding the nutritional composition, bioactive phytochemistry, and therapeutic potential of these four botanicals, with particular emphasis on their influence on nutrient digestibility in poultry, ruminant, porcine and rabbit. Although they contribute modest amounts of macronutrients and micronutrients, their primary functional value lies on specialised phytochemicals such as curcuminoids, gingerols, shogaols, organosulfur compounds, flavonoids, and fructans. These bioactives exert antioxidant, anti-inflammatory, antimicrobial, immunomodulatory, and gut-modulatory effects through molecular pathways involving Nrf2, NF-κB, MAPK, and modulation of gastrointestinal microbiota. Experimental evidence demonstrates improvements in apparent digestibility coefficients, feed conversion efficiency, intestinal morphology, digestive enzyme activity, rumen fermentation efficiency, and resistance to oxidative and inflammatory stress. However, challenges persist regarding phytochemical variability, bioavailability limitations—particularly for curcumin—and the need for species-specific dosing strategies. By integrating phytochemical mechanisms with digestive physiology and production outcomes, this review highlights turmeric, ginger, garlic, and onion as promising natural tools for improving nutrient utilisation and sustainability in modern livestock systems.

Les agents phytogéniques sont des additifs alimentaires d'origine végétale riches en composés bioactifs, de plus en plus utilisés en nutrition animale pour améliorer les performances de croissance, l'utilisation des nutriments et l'état de santé général. En raison des restrictions imposées aux antibiotiques de croissance, les additifs phytogéniques ont attiré l'attention en tant qu'alternatives durables grâce à leurs propriétés antioxydantes, antimicrobiennes, anti-inflammatoires et immunomodulatrices, qui améliorent la santé intestinale, l'efficacité alimentaire et la fonction immunitaire chez les animaux d'élevage. Leur utilisation chez les volailles, les ruminants, les lapins et les espèces aquacoles a été associée à une meilleure digestibilité des nutriments, à une réduction du stress oxydatif et à un bien-être animal accru, favorisant ainsi des systèmes de production animale plus sûrs et plus durables. Le curcuma (Curcuma longa), le gingembre (Zingiber officinale), l'ail (Allium sativum) et l'oignon (Allium cepa) sont des plantes culinaires utilisées dans le monde entier et de plus en plus reconnues scientifiquement comme additifs alimentaires fonctionnels dans la production animale. La restriction progressive des antibiotiques utilisés comme facteurs de croissance a renforcé l'intérêt des chercheurs pour les alternatives phytogéniques capables d'améliorer la digestibilité des nutriments, la santé intestinale, la compétence immunitaire et la productivité chez les animaux d'élevage. Cette revue synthétise les avancées récentes dans la compréhension de la composition nutritionnelle, de la phytochimie bioactive et du potentiel thérapeutique de ces quatre plantes, en mettant particulièrement l'accent sur leur influence sur la digestibilité des nutriments chez la volaille, les ruminants, les porcs et les lapins. Bien qu'ils n'apportent que de faibles quantités de macronutriments et de micronutriments, leur principale valeur fonctionnelle réside dans des composés phytochimiques spécialisés tels que les curcuminoïdes, les gingérols, les shogaols, les composés organosulfurés, les flavonoïdes et les fructanes. Ces composés bioactifs exercent des effets antioxydants, anti-inflammatoires, antimicrobiens, immunomodulateurs et modulateurs de la fonction intestinale par le biais de voies moléculaires impliquant Nrf2, NF-κB, MAPK et la modulation du microbiote gastro-intestinal. Les données expérimentales démontrent des améliorations au niveau des coefficients de digestibilité apparente, de l'indice de conversion alimentaire, de la morphologie intestinale, de l'activité des enzymes digestives, de l'efficacité de la fermentation ruminale et de la résistance au stress oxydatif et inflammatoire. Cependant, des défis persistent concernant la variabilité phytochimique, les limites de biodisponibilité — en particulier pour la curcumine — et la nécessité de stratégies de dosage spécifiques à chaque espèce. En intégrant les mécanismes phytochimiques à la physiologie digestive et aux résultats de production, cette revue met en avant le curcuma, le gingembre, l'ail et l'oignon comme des outils naturels prometteurs pour améliorer l'utilisation des nutriments et la durabilité dans les systèmes d'élevage modernes.