par Dominique P Bureau, professeur, Département des biosciences animales, Université de Guelph
La production rentable d’aliments pour animaux répondant à la fois aux besoins nutritionnels des animaux et aux objectifs de production spécifiques dépend de la définition précise des spécifications alimentaires optimales sur une base de nutriments digestibles ou biodisponibles. Cela nécessite également une caractérisation précise de la composition nutritionnelle et de la digestibilité des ressources alimentaires utilisées dans la formulation.
Nos recherches à l'Université de Guelph ont constamment démontré que la digestibilité des protéines et des acides aminés peut varier considérablement entre les différents types d'ingrédients et même entre les lots du même ingrédient. Dans les années 1990, nous avons documenté une variabilité significative dans la digestibilité des protéines et la biodisponibilité des acides aminés chez la truite arc-en-ciel lorsqu'elle était nourrie avec différents lots des mêmes ingrédients alimentaires. Des travaux plus récents sur les poissons et les crevettes confirment que cette variabilité persiste selon les espèces et les origines géographiques.
Des collaborations avec le Centre de recherche APOTEC (Hô Chi Minh-Ville, Vietnam), Wittaya Aqua et le laboratoire de recherche sur la nutrition des poissons de l'Université de Guelph ont révélé des différences de 5 à 15 % dans la digestibilité des protéines brutes et des acides aminés essentiels entre les tourteaux de soja (SBM), les farines de viande et d'os (MBM) et les drêches et solubles de distillerie séchés de maïs (DDGS) d'origines différentes dans le tilapia du Nil et les crevettes blanches du Pacifique (Tableau 1). Des essais de croissance avec les mêmes ingrédients ont montré que les variations de digestibilité apparente se traduisaient par des différences mesurables dans la biodisponibilité des acides aminés, comme le démontrent les fortes corrélations entre les niveaux d'acides aminés digestibles dans l'alimentation et le gain en protéines (Figure 1). Ces résultats soulignent l'importance économique de la sélection des lots d'ingrédients, comme l'illustre une simulation des coûts de production de tilapia à l'aide de SBM de diverses origines (Tableau 2).
La cause des différences de digestibilité entre des ingrédients par ailleurs similaires reste floue, mais l’origine des matières premières et les conditions de transformation sont impliquées. Le traitement thermique (séchage, cuisson ou grillage) est au cœur de nombreux ingrédients alimentaires, et le traitement thermique est probablement un facteur de la variation de digestibilité observée. L’exposition à la chaleur peut déclencher une série de changements chimiques, collectivement appelés « dommages causés par la chaleur », notamment l’oxydation des protéines, la pyrolyse, la racémisation des acides aminés, les réactions de Maillard et la réticulation des acides aminés. Bien que ces réactions aient été étudiées dans des conditions contrôlées en laboratoire, leurs contributions relatives et leurs effets combinés dans les ingrédients alimentaires commerciaux ne sont pas bien compris.
Les réactions de Maillard reçoivent une attention particulière car elles se produisent à des températures élevées et impliquent des groupes aminés réagissant avec des sucres réducteurs. La lysine est l'acide aminé le plus sensible, suivie de l'arginine. La lysine réactive est donc utilisée comme indicateur de l'intensité de la réaction de Maillard, et des tests récents permettent désormais de quantifier les produits de la réaction de Maillard.
Toutefois, les réactions de Maillard ne représentent qu’une partie du tableau. La chaleur peut également provoquer la réticulation des protéines, formant des composés tels que la lysinoalanine (LAL), l'histidinoalanine (HAL) et la lantionine (LAN). Ces acides aminés réticulés peuvent créer des peptides résistants à la digestion enzymatique, même s’ils restent solubles et semblent digestibles in vitro. Jahanbin et coll. (2021) ont montré que des températures de traitement plus élevées réduisaient les concentrations d’acides aminés essentiels tout en augmentant les acides aminés réticulés. Étant donné que ces peptides ne peuvent pas être absorbés ou utilisés par les animaux, la valeur nutritive des protéines affectées est diminuée. L'évaluation directe de la biodisponibilité des acides aminés est donc essentielle, mais elle est généralement trop complexe, coûteuse et longue pour une utilisation industrielle de routine.
Évaluer l’étendue des dommages causés par la chaleur et ses conséquences nutritionnelles reste un défi. Les méthodes standards de contrôle de qualité, telles que l’analyse de routine des acides aminés, ne détectent pas les résidus endommagés ou réticulés. Les tests in vitro courants, y compris le test de dégradabilité de la pepsine-HCl, différencient mal les ingrédients présentant des dommages thermiques variables. Les techniques émergentes (essais de digestibilité pH-stat, spectroscopie Raman ou mesure directe des marqueurs de dommages causés par la chaleur) sont prometteuses mais ne sont pas encore validées ni pratiques pour une utilisation en routine.
La spectroscopie proche infrarouge (NIRS) est l'outil de contrôle qualité le plus largement déployé dans l'industrie de l'alimentation animale, mais sa capacité à prédire la valeur nutritive des ingrédients endommagés par la chaleur est limitée sans des étalonnages robustes et spécifiques aux ingrédients. Le développement de tels étalonnages nécessiterait des efforts considérables pour tenir compte des changements chimiques complexes associés aux dommages causés par la chaleur. Par conséquent, l’industrie de l’alimentation animale manque actuellement d’outils rapides, fiables et pratiques pour évaluer l’impact des dommages causés par la chaleur sur la qualité des ingrédients. De tels outils permettraient aux fabricants d'estimer plus précisément la teneur en acides aminés digestibles et biodisponibles de différents lots, améliorant ainsi la précision et la rentabilité de la formulation.
Wittaya Aqua, l’APOTEC et le laboratoire de recherche sur la nutrition des poissons de l’Université de Guelph poursuivent activement leurs recherches sur ce sujet avec le soutien du United States Soybean Export Council (USSEC) et d’autres partenaires. Nous prévoyons des progrès significatifs dans les mois à venir et apprécions les commentaires et la collaboration des parties prenantes de l'industrie intéressées à faire avancer cet effort de recherche.
Tableau 1 : Résumé des résultats d'essais de digestibilité récents menés en collaboration entre le Centre de recherche APOTEC (Vietnam), Wittaya Aqua et le laboratoire de recherche sur la nutrition des poissons de l'Université de Guelph.
Coefficient de digestibilité apparente (ADC) Protéines brutes Énergie brute Arginine Lysine Thréonine Tilapia du Nil (essai 1) % % % % % SBM d'Argentine 88 79 94 96 77 SBM du Brésil 85 83 94 98 74 SBM des États-Unis 91 86 95 98 84 Tilapia du Nil (essai 2) SBM d'Argentine 85 79 93 94 84 MBM lot 1 des États-Unis 91 80 90 93 86 MBM lot 2 des États-Unis 87 81 91 91 77 MBM lot de Hongrie 80 69 77 78 72 Crevettes blanches du Pacifique Lot DDGS 1 des États-Unis 86 77 66 60 86 Lot DDGS 2 des États-Unis 80 82 74 67 87
Figure 1 :Gain en protéines des crevettes blanches du Pacifique au cours d'un essai de croissance de 56 jours en fonction de l'arginine totale et digestible des régimes expérimentaux.
Tableau 2 : Comparaison bioéconomique des scénarios de production de tilapia du Nil* évaluant la rentabilité des aliments formulés avec des sources de tourteau de soja de digestibilité variable (simulation par Wittaya Aqua sur la base d'essais en laboratoire réalisés au Vietnam)
Régime avec SBM américain Régime avec SBM argentin Régime avec SBM brésilien Inventaire de stockage 35 000 35 000 35 000 Poids du bas g/poisson 30 30 30 Journées de culture (DOC) jours 162 167 173 Poids de récolte g/poisson 1 000 1 000 1 000 eFCR 1,49 1,54 1,56 Survie % 70 70 70 Cycles de production par an 2.3 2.2 2.1 Coûts de production Coût des aliments USD/Tonne 756 757 758 Alevins vaccinés USD/Fingerling 0,175 0,175 0,175 Dépréciation des investissements USD/an 30 000 30 000 30 000 Énergie USD/jour 20 20 20 Main d'œuvre USD/jour 30 30 30 Récolte et transformation USD/kg 0,4 0,4 0,4 Prix du marché du tilapia entier USD/kg 2,25 2,25 2,25 Prix du marché pour le filet de tilapia USD/kg 7,50 7,50 7,50 Résumé à la récolte/année Inventaire des récoltes 55 200 53 547 51 690 Récolter la biomasse kg 55 200 53 547 51 690 Valeur de la biomasse (en poisson entier) 124 200 USD 120 481 116 303 Rendement de filet par poisson % 34 34 34 Poids du filet kg 18 768 18 206 17 575 Valeur totale des filets (revenu) USD/an 140 760 136 546 131 810 Besoin cumulé d'aliments kg 82 800 82 249 82 497 Coût cumulé des aliments USD 62 597 62 262 62 533 Coût des alevins au stockage 13 800 USD 13 387 12 923 Coût de la récolte et de la transformation USD/an 22 080 21 419 20 676 Dépréciation du coût de l'énergie, de la main-d'œuvre et des investissements USD/an 25 750 25 750 25 750 Coût total de production USD/an 124 227 122 818 121 882 Bénéfice/Perte USD/an 16 533 13 728 9 928 Bénéfice / Perte USD/kg 0,30 0,26 0,19 Marge % 13 11 8
*Une modélisation bioéconomique a été réalisée en considérant un scénario de production IPRS typique, consistant à élever le tilapia du Nil de 30 g à 1 000 g à une température d'eau de 29 degrés Celsius, avec un inventaire de 35 000 poissons (140 poissons/m 3) et un taux de survie de 70 %. Les éléments de coût sont basés sur des estimations pour la Colombie.
