par le Dr Ioannis Nengas, Directeur de recherche, Centre hellénique de recherche marine, Grèce
Assurer l'approvisionnement alimentaire d'une population qui devrait dépasser les neuf milliards d'ici le milieu du siècle reste l'un de nos plus grands défis, selon l'Organisation pour l'alimentation et l'agriculture (FAO, 2017). L'élevage d'organismes aquatiques est l'un des secteurs alimentaires à la croissance la plus rapide au monde, fournissant à la planète environ la moitié de tous les poissons consommés dans le monde. Selon la FAO, l'aquaculture contribuera à la fois à la sécurité alimentaire et au bien-être économique de grandes populations. Aujourd'hui, la production mondiale de produits aquacoles a établi un nouveau record, représentant 55 pour cent du total des produits de la mer produits, pour un total de 200 millions de tonnes par an.
Cependant, l'expansion de la production aquacole nécessite une augmentation proportionnelle de la production d'aliments aquacoles. Donc, le défi auquel l'industrie aquacole a été confrontée au cours des dernières décennies est d'identifier des ingrédients durables et nutritifs pour soutenir la croissance du secteur. L'industrie aquacole a reconnu depuis de nombreuses années que l'utilisation d'aliments végétaux pour la production d'espèces aquatiques est une condition essentielle pour le développement futur de l'aquaculture. Ces aliments végétaux doivent fournir des composants nutritifs qui permettront de faire croître efficacement les espèces aquatiques avec un impact environnemental minimal et de produire une chair de poisson de haute qualité pour promouvoir les avantages pour la santé humaine d'une manière rentable (Gatlin et al., 2017).
Bien que de nombreux ingrédients d'aliments pour animaux d'origine végétale contiennent des quantités acceptables de protéines, acides aminés essentiels, calories, certains minéraux et vitamines, leur utilisation est encore limitée en raison de la présence de plusieurs facteurs antinutritionnels endogènes (FNA) qui affectent négativement l'activité enzymatique ou l'absorption des minéraux et autres nutriments (Rasha et al., 2011). Certains des facteurs antinutritionnels des ingrédients végétaux peuvent être partiellement ou totalement inactivés par traitement thermique, comme la torréfaction, autoclavage, extrusion ou cuisson, avant l'inclusion dans les aliments pour poissons (Francis et al., 2001). Cependant, une chaleur élevée compromet la qualité nutritionnelle de ces ingrédients en raison de la destruction partielle des nutriments sensibles à la chaleur et n'est pas efficace sur certains de ces facteurs antinutritionnels.
L'un des moyens de permettre l'utilisation extensive d'ingrédients d'aliments végétaux en augmentant leur valeur nutritionnelle et en minimisant les facteurs antinutritionnels est d'utiliser des procédés biotechnologiques. Ces processus comprennent la fermentation à l'état solide (SSF) et l'utilisation d'enzymes alimentaires exogènes.
Fermentation à l'état solide
La fermentation est un processus impliquant des micro-organismes, substrats et des conditions environnementales spécifiques qui convertissent des substrats complexes en composés plus simples (Niba et al., 2009). Les produits de fermentation varieront en fonction de la caractéristique des micro-organismes, substrats et conditions utilisés. Les conditions incluent la température, pH, O2 et CO2 dissous, systèmes opérationnels, le mélange et la durée du processus de fermentation (Renge et al., 2012). La fermentation améliore la qualité nutritionnelle des aliments en :
- Abaisser les fibres
- Augmentation de la teneur en protéines et en lipides
- Améliorer la disponibilité des vitamines et des minéraux
- Amélioration de la digestibilité des acides aminés.
Il a également été rapporté qu'il augmente l'appétence des aliments (Borresen et al., 2012). Un avantage majeur du processus est qu'il diminue le contenu antinutritionnel dans les ingrédients des aliments végétaux et les niveaux de mycotoxines (Niba et al., 2009 ; Canibe et Jensen, 2012).
SSF est le processus de fermentation qui implique un substrat solide, tels que les ingrédients végétaux, en l'absence de liquide. La SSF est généralement exploitée pour produire des ingrédients secs fermentés qui peuvent être ajoutés aux mélanges alimentaires de base. En raison de la faible teneur en humidité, la méthode SSF ne peut être réalisée que par un nombre limité de microorganismes, principalement des champignons tels que Aspergillus spp. et Rhizopus spp., bien que certaines bactéries, comme Lactobacillus spp., peut également être utilisé (Supriyati et al., 2015). Les ingrédients transformés en SSF sont plus compatibles avec la production d'aliments aquacoles.
Ingrédients végétaux fermentés, en particulier ceux produits par SSF, car les composants des aliments aquacoles sont des matières premières potentielles et ont suscité l'intérêt de l'industrie aquacole. Le tableau 1 documente les résultats de l'incorporation d'aliments végétaux fermentés dans les régimes alimentaires de diverses espèces aquacoles.
Enzymes alimentaires exogènes
Aquaculture, comme le reste des filières de production animale, essaie de minimiser les coûts d'alimentation et, Pour cette raison, a récemment tourné son attention sur l'utilisation d'enzymes alimentaires exogènes dans les aliments riches en ingrédients végétaux. Cela est dû à leur capacité à améliorer la digestibilité des nutriments, ce qui est faible car les espèces aquatiques manquent des enzymes endogènes nécessaires pour briser la structure complexe de la paroi cellulaire des ingrédients végétaux et libérer les nutriments. Un autre avantage important de leur incorporation dans les formulations alimentaires est la dégradation des facteurs antinutritionnels, comme les fibres, phytates et polysaccharides non amylacés (NSP), qui diminuent les performances et compromettent la santé et le bien-être des animaux (Alsersy et al., 2015).
Les enzymes exogènes en tant qu'additifs alimentaires ont été largement étudiées pour les industries de l'alimentation des volailles et des porcs, et leur incorporation diététique est maintenant pratique courante pour les raisons ci-dessus. Cependant, pour les espèces aquacoles, la recherche sur la supplémentation en enzymes exogènes s'est concentrée principalement sur la phytase. Ce n'est que récemment que l'intérêt et la recherche sur les carbohydrases alimentaires, la supplémentation en protéases et en mélange d'enzymes a augmenté (Gatlin et al., 2017).
La fonction principale des carbohydrases exogènes est d'hydrolyser les NSP complexes présents dans les aliments pour plantes. Par ailleurs, la supplémentation en carbohydrase augmente la digestibilité des nutriments énergétiques, comme l'amidon et la graisse. En outre, il est possible que les carbohydrases agissent également pour améliorer l'utilisation de l'azote et des acides aminés en augmentant l'accès aux protéines pour les protéases digestives (Tahir et al., 2008). Comme pour les autres nutriments, les enzymes carbohydrase sont également impliquées dans l'amélioration de la disponibilité des minéraux dans les régimes alimentaires pour l'organisme cible. De plus, les carbohydrases peuvent favoriser et soutenir la croissance de bactéries bénéfiques, améliorant ainsi l'intestin et la santé globale de l'animal (Adeola et Cowieson, 2011).
Outre la dégradation des carbohydrases, il est essentiel d'améliorer la disponibilité des protéines au sein des ingrédients végétaux en complétant les protéases alimentaires. Les protéases comprennent une classe d'enzymes qui hydrolysent les protéines en protéines plus petites, peptides et acides aminés. Sans protéases, ces liens ne peuvent pas être facilement rompus, et protéines, donc, ne pouvait pas être facilement digéré par les poissons et les crustacés.
Il existe de plus en plus de publications sur l'utilisation des compléments alimentaires enzymatiques exogènes ou des complexes enzymatiques, composé principalement de carbohydrases et de protéases avec des résultats très prometteurs. Le tableau 2 résume les résultats les plus récents.
Avec tous ces bénéfices potentiels des nouveautés biotechnologiques, le formulateur d'aujourd'hui dispose de plus d'outils pour optimiser nutritionnellement et économiquement les aliments aquacoles. Des recherches sont en cours sur les effets de différents substrats, micro-organismes, différentes méthodes de production d'enzymes et d'ingrédients alimentaires, ainsi que l'interaction de ces innovations avec le métabolisme, croissance, la santé intestinale et le système immunitaire des organismes aquatiques cultivés.
