Initialement, des minéraux à base d'oxyde ont été ajoutés aux régimes alimentaires pour soutenir la production animale. La nutrition en oligo-éléments a connu une évolution. Dans les années 1940, amélioration de la production de sulfate, procédés de fabrication et qualité, conduit à ce que les sulfates deviennent une alternative préférée à l'alimentation et à la nutrition du bétail par rapport aux oxydes. Dans les années 1970, des oligo-éléments organiques ont été introduits pour améliorer la biodisponibilité, l'homogénéité et la réactivité, car la génétique changeante nécessitait des niveaux plus élevés d'oligo-éléments. Cependant, le coût élevé des oligo-éléments organiques couplé à leur faible concentration en métaux signifiait souvent que les producteurs ne les utilisaient que pour fournir une partie des besoins en minéraux de leur bétail.
Au milieu des années 1990, des oligo-éléments d'hydroxychlorure ont été développés pour combler le fossé entre les types inefficaces d'oligo-éléments inorganiques comme les oxydes et les sulfates et les oligo-éléments organiques d'un coût prohibitif. La nouvelle source minérale était destinée à fournir un et un remplacement rentable pour l'utilisation de minéraux inorganiques.
Méthodes d'utilisation et de production de l'oxyde de zinc
Bien que l'oxyde de zinc soit un oligo-élément couramment utilisé dans l'alimentation animale, le composé inorganique (ZnO) est également inclus dans une gamme d'autres produits tels que les caoutchoucs, plastiques, béton, piles, ignifuges et onguents. Il n'y a pas eu de grand changement dans la façon dont les oxydes se comportent lorsqu'ils sont utilisés dans les aliments pour animaux, car l'industrie des aliments pour animaux n'est pas le principal marché pour le produit minéral.
Par volume, l'industrie du caoutchouc consomme le plus d'oxyde de zinc chaque année. Plus de 50 % de l'oxyde de zinc généré dans le monde entre dans la fabrication de produits en caoutchouc, car le composé est insoluble dans l'eau. De la même manière, la fabrication du béton représente environ 30 % de l'oxyde de zinc produit. L'utilisation de l'alimentation animale représente environ 8,2 % de l'utilisation industrielle annuelle d'oxyde de zinc. En d'autres termes, l'alimentation animale n'est pas le marché principal pour l'oxyde de zinc et le produit n'a pas été développé pour être utilisé dans l'alimentation animale.
Il existe plusieurs méthodes de production utilisées pour générer de l'oxyde de zinc - les deux principaux procédés utilisés sont le procédé direct, également connu sous le nom de processus américain, et le processus indirect, ou procédé français.
Le processus de production directe utilise une gamme de composés contenant du zinc, également appelés minerais de zinc. Les composés sont chauffés pour générer des vapeurs métalliques qui sont oxydées par la combustion de l'air pour créer de l'oxyde de zinc. Cependant, car le niveau de zinc, les autres métaux et impuretés peuvent varier considérablement en fonction du minerai de zinc utilisé, le produit final a tendance à avoir une qualité inférieure à celle de l'oxyde de zinc généré par la méthode indirecte. Dans le processus indirect, du zinc métallique d'une pureté de 92 à 99 % est bouilli pour générer une vapeur, qui est ensuite oxydé.
Les variations et les méthodes de production supplémentaires incluent le processus chimique humide, la méthode des sous-produits hydrosulfurés et le procédé Waelz. Le procédé Waelz a tendance à générer de l'oxyde de zinc avec des niveaux élevés d'impuretés, y compris des niveaux élevés de métaux lourds. Malgré ces inquiétudes, Le procédé Waelz est la méthode la plus couramment utilisée pour générer les oligo-éléments destinés à être utilisés dans l'alimentation animale ou les prémélanges. La voie produit de l'oxyde de zinc qui a tendance à varier en couleur, texture et granulométrie. Il a également généralement une valeur de biodisponibilité relative (RBV) réduite.
Absorption et biodisponibilité du zinc
Comme les oligo-éléments provenant de différentes sources ont une gamme d'efficacités d'absorption, ils fournissent des niveaux différents du minéral lorsqu'ils sont utilisés dans l'alimentation animale. Par exemple, selon la NRC Dairy 2001, lorsqu'ils sont fournis au même niveau, le sulfate de cuivre a un coefficient d'absorption de 5% tandis que l'oxyde de cuivre est à 1%. De la même manière, le sulfate de zinc est absorbé à 20 % tandis que l'oxyde de zinc est à environ 10 %. Parmi les différents types d'oligo-éléments, les oxydes sont bien connus pour avoir des efficacités d'absorption plus faibles, cependant, les oligo-éléments à base d'oxydes continuent d'être utilisés probablement en raison de leur faible prix.
Alors que les directives nutritionnelles pour la formulation des aliments fournissent une estimation de l'efficacité des taux d'absorption des oligo-éléments, dont le zinc et le cuivre, le taux réel d'absorption et de biodisponibilité des oligo-éléments à base d'oxydes peut varier et peut être difficile à prévoir. En plus des résultats différents selon le produit, l'absorption peut être influencée par des facteurs tels que les espèces, la génétique, genre, état physiologique, et l'âge des animaux.
Sachant que la biodisponibilité des oligo-éléments peut varier, une équipe de chercheurs de l'Université de l'Illinois a conçu une série d'études explorant la biodisponibilité du zinc à partir de plusieurs sources. Les études ont évalué plusieurs oxydes de zinc, les sulfates de zinc et les suppléments de zinc métal comparés à une courbe de réponse générée à l'aide d'un sulfate de zinc de qualité analytique. L'un des objectifs du projet était de déterminer la biodisponibilité relative des oligo-éléments et de comprendre à quel point la biodisponibilité relative des oxydes de zinc pourrait être faible à l'intérieur de l'animal. L'essai a révélé que par rapport à la courbe standard de biodisponibilité du sulfate de zinc, la biodisponibilité relative de l'oxyde de zinc peut varier considérablement. La gamme de biodisponibilité relative trouvée pour les différents suppléments d'oxyde de zinc examinés soulève la question de savoir avec quelle précision les nutritionnistes sont capables de calculer la quantité de métal disponible pour l'utilisation animale.
Dans cette étude, trois tests ont examiné le gain de poids du bétail et la source d'oxyde de zinc - encore une fois par rapport à un test analytique, ou grade supérieur, source de zinc. Le premier essai a trouvé une gamme de biodisponibilité dans les sources d'oxyde de zinc. La RBV pour les minéraux de l'essai variait considérablement - certaines sources d'oxyde de zinc avaient des pourcentages de RBV de 41 %, tandis que d'autres ont affiché une biodisponibilité de 89 % ou 97 %. De la même manière, les deuxième et troisième essais ont établi une courbe de régression standard liée à l'apport de zinc supplémentaire et ont examiné différentes formes d'oxyde de zinc, sulfate de zinc et zinc métallique. Alors que la biodisponibilité relative de certaines sources d'oxyde de zinc se rapproche des résultats trouvés avec le sulfate de zinc, d'autres étaient beaucoup plus faibles et proches des résultats obtenus avec l'utilisation de zinc métal qui n'est pas utilisé comme complément dans l'alimentation animale. La variation globale a montré des produits présentant des valeurs de biodisponibilité relative de 39 % à 93 %.
La façon dont l'oxyde de zinc est fabriqué peut grandement influencer la biodisponibilité de l'oligo-métal contenu dans le supplément chez l'animal. L'oxyde de zinc produit par le procédé Waelz peut afficher une grande variation dans la biodisponibilité relative, ce qui rend plus difficile la formulation d'une ration nutritionnellement complète. Selon l'étude précédente, les sources de ZnO présentant une RBV plus faible provenaient du procédé Waelz. Trouw Nutrition a mené une grande étude avec l'Institut PARC sur l'utilisation d'une sélection d'oxydes de zinc, de 18 fournisseurs différents dans plusieurs pays différents et fabriqués à l'aide de plusieurs processus. Au procès, certaines sources de zinc avaient une RBV inférieure à 40%, tandis que d'autres étaient plus proches de 60 %. Cependant, l'oxyde de zinc de meilleure qualité est susceptible d'être plus cher et a tendance à être utilisé plus souvent dans des domaines tels que l'industrie pharmaceutique plutôt que dans l'alimentation animale.
Une équipe de recherche de l'Université de Floride, ont exploré la solubilité et l'utilisation des oligo-éléments de zinc inorganiques lorsqu'ils sont appliqués avec des ruminants. Les chercheurs ont découvert que le zinc à base de sulfate était soluble dans une gamme de solvants, Cependant, le zinc à base d'oxyde ne s'est pas dissocié dans l'eau, et seulement partiellement dissocié dans des tampons de pH très inférieurs tels que l'acide citrique à 2 % et le HCl 0,12 N. Lors de la fourniture d'oligo-éléments au bétail, le moment de la livraison des minéraux influence l'absorption. Si les minéraux sont solubles trop tôt, ce qui est le cas des sources de sulfate, ils n'atteignent pas complètement les sites d'absorption, en raison de nombreuses interactions avec d'autres métaux et antagonistes présents dans le digesta. S'ils ne sont pas assez solubles, ce qui est le cas des oxydes, ils ne sont pas absorbables par un animal lorsque le métal atteint les sites d'absorption dans l'intestin grêle sous forme libre. Après avoir mené une régression linéaire explorant la quantité de zinc dans les tissus animaux, les chercheurs ont découvert que l'oxyde de zinc de qualité alimentaire présentait une variation élevée de la RBV par rapport aux sulfates, en termes de quantité était présente dans différents organes et tissus comme le rein, pancréas et foie.
Solubilité et stabilité du zinc
Des recherches supplémentaires se sont concentrées sur la solubilité de différentes formes d'oligo-éléments de zinc et sur leur dissociation dans le tractus gastro-intestinal - où ils devraient être absorbés pour entrer dans la circulation sanguine. Des chercheurs du Trouw Nutrition Masterlab aux Pays-Bas, examiné l'oxyde de zinc de différents fournisseurs et produit dans plusieurs pays différents, et comparé les résultats de solubilité à l'oligochlorure Selko® IntelliBond® Z. Tous les oligo-éléments ont été exposés à un tampon acide à pH 2,0. Les chercheurs ont découvert que 100 % du minéral à base d'hydroxychlorure était soluble dans les 20 premières minutes. Cependant, aucun des quatre suppléments d'oxyde de zinc ne s'est jamais complètement dissocié lorsqu'il est exposé à un pH de 2. Deux types d'additif d'oxyde de zinc ont atteint une solubilité maximale de 80 ou 90 % après environ 2 heures. Des versions supplémentaires de l'oligo-élément à base d'oxyde examiné ont pris quatre heures pour rendre environ 60% du minéral disponible. Ce manque de solubilité a un impact énorme sur la quantité de zinc qui peut être absorbée par l'animal.
Essais oxyde de zinc et IntelliBond
Dans un essai d'alimentation à plus grande échelle réalisé au Royaume-Uni, en regardant l'utilisation et la fonction des oligo-éléments, 1, 080 poulets de chair mâles ont reçu l'un des deux régimes pendant 35 jours. Le premier régime comprenait 15 ppm de sulfate de cuivre et 80 ppm d'oxyde de zinc et le deuxième régime comprenait 15 ppm de cuivre d'IntelliBond C et 80 ppm de zinc d'IntelliBond Z. Les oiseaux ont été pesés au jour 0, dix, 21, 28 et 35. Des échantillons de muscle et de sang ont été prélevés au jour 28 pour vérifier l'expression des gènes et les niveaux de marqueurs de réponse au stress présents dans le plasma sanguin. Les oiseaux recevant le régime avec des oligo-éléments inorganiques avaient un gain de poids réduit, la consommation alimentaire et la performance globale par rapport à ceux recevant des suppléments d'oligo-éléments à base d'hydroxychlorure. En outre, les oiseaux recevant les oligo-éléments à base d'hydroxy avaient des quantités réduites de marqueurs de stress oxydatif dans leur sang.
Une deuxième étude avicole portant sur les poules pondeuses a été menée à l'Université A&M du Texas. Au procès, 506 pondeuses ont reçu l'un des deux régimes pendant 51 semaines. Les traitements comprenaient une alimentation avec 80 ppm de zinc et 60 ppm de manganèse provenant de sources d'oxyde, et un deuxième régime avec 80 ppm de zinc et 60 ppm de manganèse, d'IntelliBond Z et InteliBond M, respectivement. Les pondeuses ont été évaluées sur la production d'œufs, conversion alimentaire des œufs, résistance et épaisseur de la coque. Les couches traitées par IntelliBond avaient un taux de pose plus élevé, amélioration de la conversion alimentaire des œufs et production de coquilles d'œufs plus épaisses par rapport aux couches recevant les oligo-éléments à base d'oxyde.
En outre, dans une étude canadienne sur la production porcine, 400 porcs ont reçu l'un des deux régimes pendant 56 jours. Les régimes inclus soit 125 ppm de cuivre d'IntelliBond C et 125 ppm de zinc d'oxyde de zinc, ou 125 ppm de cuivre et 125 ppm de zinc, d'IntelliBond C et Z. Les porcs ont été pesés au début et à la fin de l'essai. A la fin de la période d'alimentation, les porcs recevant des régimes à base d'IntelliBond étaient plus lourds et avaient un taux de mortalité légèrement inférieur à celui des porcs supplémentés avec la combinaison d'IntelliBond C et de ZnO. De la même manière, les porcs recevant des suppléments complets d'IntelliBond ont présenté une variation de poids moindre dans l'ensemble du groupe que ceux recevant l'autre régime.
Sélection des oligo-éléments à utiliser dans les aliments pour animaux
Globalement, l'examen des sources d'oligo-éléments a révélé que les différents types d'oxyde de zinc de qualité alimentaire peuvent varier en termes de caractéristiques chimiques et physiques, tout en offrant différents niveaux de biodisponibilité. En outre, les multiples processus et méthodes utilisés pour générer de l'oxyde de zinc rendent la prédiction de la quantité de zinc métallique disponible pour le bétail moins précise et plus compliquée. Certaines méthodes de fabrication - comme le procédé Waelz couramment utilisé - semblent générer de l'oxyde de zinc avec plus de variation et une biodisponibilité plus faible par rapport à l'oxyde de zinc fabriqué d'autres manières.
Changer le fournisseur d'un oligo-élément ou le type d'oxyde de zinc utilisé dans les aliments pour animaux ou les prémélanges pourrait grandement influencer les performances et les résultats des animaux en fonction de la quantité de variation entre les oligo-éléments d'oxyde de zinc. L'échange d'oxyde de zinc contre un oligo-élément de zinc hydroxychloré s'est avéré améliorer les performances des animaux. L'hydroxychlorure de zinc fournit une solution plus stable, forme prévisible et biodisponible de l'oligo-élément que l'oxyde de zinc ou d'autres formes de zinc inorganique. Trouw Nutrition et des partenaires de recherche universitaires ont évalué les oligo-éléments IntelliBond. La recherche sur IntelliBond se reflète dans plus de 200 études, y compris les poulets de chair, porcelets, cultivateurs-finisseurs, veaux, bouvillons et vaches laitières.
« Différentes sources d'oxyde de zinc de qualité alimentaire sont assez variables en qualité et en apparence, qui comprend la couleur et la texture, aussi la solubilité, teneur en zinc, biodisponibilité, impuretés et traiter également les métaux. Le processus de fabrication distinct ainsi que le sous-processus rendent la prédiction des résultats de l'oxyde de zinc encore plus complexe, " dit Davi Brito De Araujo, responsable du programme mondial d'oligo-éléments, Trouw Nutrition. « Remplacer la quantité d'oxyde de zinc par de l'hydroxychlorure de zinc peut soutenir l'assurance qualité ainsi que les résultats des performances animales. La recherche montre que l'hydroxychlorure de zinc offre beaucoup plus de stabilité, sécurité, biodisponibilité, et des résultats de performance que l'oxyde de zinc et d'autres sources inorganiques de zinc.
