Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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PROCEDE D'AMELIORATION DE LA DEGRADATION DE LA PAILLE DE BLE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention se rapporte au domaine agricole de la nutrition animale
et concerne un
procédé d'amélioration de la dégradation du fourrage.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
La paille de blé représente une ressource peu onéreuse qui pourrait contribuer
au
renforcement de l'autonomie fourragère et alimentaire de certaines
exploitations. De plus,
dans certaines zones géographiques, le fourrage représente une ressource
qualitativement
très importante qui pourrait avantageusement être valorisée en nutrition
animale.
Cependant, l'utilisation de la paille de blé est limitée chez les ruminants à
haut niveau de
production tels que les bovins notamment. Effectivement, malgré sa richesse en
fibres, la
paille de blé a une faible valeur nutritionnelle du fait d'une mauvaise
digestion par les
ruminants. En effet, d'un point de vue chimique, la présence de liaisons entre
les
constituants de la paroi végétale entraine une résistance plus ou moins forte
à l'attaque du
microbiote digestif ruminai. Cette résistance se traduit par une faible
dégradation du fourrage
chez l'animal.
Ainsi, afin d'améliorer la dégradation du fourrage, et notamment de la paille
de blé, des
recherches ont été menées depuis des décennies. Il a été démontré que le
recours à des
prétraitements chimiques ou enzymatiques permettait d'améliorer la
dégradation. Il a
également été démontré que la dégradation de la paille de blé pouvait être
améliorée par
une utilisation combinée de prétraitements chimiques et enzymatiques, lesdits
prétraitements
présentant même un effet synergique.
La publication de Y. Wang et al (J. Anim. Sci., 2004) présente par exemple les
effets d'un
prétraitement alcalin sur l'efficacité des enzymes exogènes pour augmenter la
digestibilité de
la paille de blé. Dans cette publication, la paille de blé est prétraitée avec
une solution
alcaline puis avec une solution d'enzymes par pulvérisation. Les résultats
montrent ainsi que
la combinaison du prétraitement chimique alcalin et du traitement enzymatique
améliore la
digestibilité de la paille de blé. Le traitement enzymatique mis en oeuvre est
appliqué sur la
paille de blé en amont de l'alimentation de l'animal afin de respecter un
temps d'incubation
suffisant et de permettre un effet sur la digestibilité. Le traitement
enzymatique peut donc
être qualifié de prétraitement en ce sens qu'il s'agit d'un traitement
préliminaire de la paille
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de blé afin que cette dernière, une fois le temps d'incubation respecté,
puisse être utilisée
ultérieurement en alimentation animale et que la digestion en soit améliorée.
Cependant, l'utilisation d'enzymes en prétraitement n'est pas efficiente et
présente plusieurs
inconvénients. En effet, au sein d'une exploitation, il est chronophage pour
un agriculteur de
pulvériser l'ensemble d'un stock de paille de blé. De plus, il est nécessaire
de respecter un
temps d'application et que le traitement soit appliqué de manière homogène ce
qui implique
que la paille de blé se présente sous une forme relativement libre ou en vrac.
Enfin, le coût
des enzymes étant relativement onéreux, cela limite d'autant la possibilité
d'un prétraitement
à l'échelle d'une exploitation, surtout lorsque ce dernier est associé à un
prétraitement
.. chimique qui représente déjà un coût supplémentaire. En conséquence, la
combinaison d'un
prétraitement chimique et enzymatique, quand bien même cette dernière est
efficace pour
améliorer la digestibilité de la paille de blé, ne permet pas une application
à grande échelle
au sein des exploitations en raison de son coût élevé de mise en oeuvre. Ce
point est
d'ailleurs soulevé par la publication de Y. Wang et al dans la partie
Implication qui
mentionne explicitement que la combinaison entre un traitement alcalin et
enzymatique n'est
pas économiquement viable.
Il existe ainsi un besoin de disposer de procédés permettant d'améliorer la
dégradation de la
paille de blé, lesdits procédés étant peu coûteux et permettant une mise en
oeuvre à l'échelle
d'une exploitation agricole. La valorisation de la paille de blé permet ainsi
d'améliorer
l'autonomie fourragère et globale de l'exploitation.
Il est donc du mérite des Inventeurs d'avoir mis au point un procédé
permettant de répondre
à tout ou partie des problèmes de l'art antérieur. Les Inventeurs ont
découvert de manière
surprenante que lorsque l'additif enzymatique n'est plus utilisé en
prétraitement sur la paille
de blé, mais est administré directement chez le ruminant (notamment par la
voie orale),
avant, pendant ou après l'administration de la paille de blé prétraitée
chimiquement, alors
l'amélioration effective sur la dégradation de la paille de blé est maintenue,
voir même un
effet synergique apparaît avec le traitement chimique et le traitement
enzymatique.
Cette administration directe, notamment par la voie orale, est tout à fait
avantageuse car il
suffit simplement de prétraiter chimiquement la paille de blé, et l'additif
enzymatique peut
être administré avant, pendant ou après l'ingestion de la paille de blé
prétraitée
chimiquement.
Rien ne laissait supposer que l'administration directe de l'additif
enzymatique permettrait une
action positive sur la dégradation ruminale de la paille de blé prétraitée
chimiquement aussi
efficace que lorsque ledit additif enzymatique était préalablement pulvérisé
sur la paille de
blé prétraitée chimiquement.
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Une telle administration est très intéressante car elle permet, outre le gain
de temps et la
simplicité du procédé, d'utiliser moins d'additif enzymatique que lorsque ce
dernier est
pulvérisé sur la paille de blé.
RESUME DE L'INVENTION
Un premier objet de l'invention concerne un procédé d'amélioration de la
dégradation
ruminale de la paille de blé chez un ruminant comprenant les étapes suivantes
:
a) fourniture de la paille de blé,
b) prétraitement chimique de ladite paille fournie,
c) alimentation du ruminant avec la paille de blé prétraitée chimiquement à
l'étape b),
ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d)
d'administration
directe au ruminant d'un additif ruminai enzymatique, ce qui signifie que
ledit additif
enzymatique n'est pas utilisé en prétraitement sur la paille.
Un second objet de l'invention concerne l'utilisation directe chez un ruminant
d'un additif
ruminai enzymatique, avant, pendant ou après l'alimentation dudit ruminant
avec de la paille
de blé ayant subi un prétraitement chimique.
L'utilisation directe chez un ruminant signifie que l'additif enzymatique
est administré
directement au ruminant, notamment par la voie orale, sans passer par un
prétraitement de
la paille de blé par l'additif enzymatique.
DESCRIPTION DETAILLEE
Un premier objet de l'invention concerne un procédé d'amélioration de la
dégradation
ruminale de la paille de blé chez un ruminant comprenant les étapes suivantes
:
a) fourniture de la paille de blé,
b) prétraitement chimique de ladite paille fournie,
c) alimentation du ruminant avec la paille de blé prétraitée chimiquement à
l'étape b),
ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d)
d'administration
directe au ruminant d'un additif ruminai enzymatique, ce qui signifie que
ledit additif
enzymatique n'est pas utilisé en prétraitement sur la paille de blé.
La dégradation est définie comme étant la dégradation des aliments sous
l'action des micro-
organismes du réticulo-rumen.
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Au sens de la présente invention, le terme prétraitement désigne un
traitement réalisé
sur la paille blé en amont de l'administration à l'animal, ledit traitement
étant effectué par
mise en contact entre une solution chimique et la paille de blé.
Le procédé selon l'invention permet donc d'améliorer la dégradation de la
paille de blé
lorsque celle-ci est utilisée pour nourrir un ruminant.
En effet, le procédé mis au point permet de rendre les constituants pariétaux
de la paille de
blé plus accessibles aux enzymes de dégradation des microorganismes du rumen
et d'en
d'améliorer la dégradation.
L'ampleur de cette dégradation conditionne la digestibilité dans l'ensemble du
tube digestif
et, par conséquent, la valeur énergétique du régime alimentaire du ruminant.
La digestibilité est un critère qui définit le degré auquel une matière
organique est digérée
par un animal. Plus la digestibilité est importante, et meilleure est la
digestion.
De plus, en améliorant la dégradation de la paille de blé, le procédé selon
l'invention permet
également de mieux la valoriser en alimentation animale car à l'heure actuelle
elle est sous
utilisée en raison des difficultés qu'ont les animaux pour la digérer
comparativement à
d'autres aliments.
La première étape du procédé selon l'invention consiste donc à fournir de la
paille de
blé.
La paille de blé correspond au produit agricole représenté par la partie de la
tige ou chaume
de blé. La paille de blé fournie est celle classiquement utilisée par l'homme
du métier en
alimentation animale et peut se présenter sous différentes formes, aussi bien
sous forme de
bottes de paille que sous une forme en vrac.
Selon un mode de réalisation particulier, la paille peut subir au préalable
une étape de
traitement mécanique dont l'objectif est de réduire la taille des brins et de
permettre à la fois
une meilleure accessibilité des fibres aux traitements ultérieurs et une
meilleure dégradation.
Selon ce mode de réalisation particulier, la paille de blé peut préalablement
subir un
hachage, une lacération ou défibrage, ou encore un broyage.
La seconde étape du procédé selon l'invention consiste à effectuer un
prétraitement
chimique de la paille de blé.
Le prétraitement chimique permet notamment une réduction importante de la
rigidité des
structures végétales, un gonflement des parois et leur pénétration par les
électrolytes et les
enzymes cellulolytiques des microorganismes du rumen. Les microorganismes
peuvent ainsi
coloniser plus rapidement les particules végétales qui sont alors dégradées
plus vite et de
manière plus intense, améliorant ainsi la dégradation.
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Le prétraitement chimique mis en oeuvre dans le procédé de l'invention est un
prétraitement
réalisé par une solution alcaline tel que classiquement mis en oeuvre par
l'homme du métier.
Ainsi, le prétraitement chimique peut être réalisé par une solution
d'hydroxyde de sodium
(NaOH), de soude, de chaux, d'hydroxyde de potassium (KOH), d'ammoniaque
anhydre
(NH3), d'ammoniaque aqueux (NH4OH), d'urée ou un mélange de ces composés.
Préférentiellement, le prétraitement chimique mis en oeuvre à l'étape b) est
réalisé avec une
solution d'hydroxyde de sodium (NaOH).
De plus, le prétraitement chimique peut être effectué de différentes manières
selon les
techniques connues de l'homme du métier, qu'elles soient industrielles ou non.
Ainsi, le
prétraitement chimique peut être effectué en voie humide, en voie semi-humide,
en voie
semi-sèche, ou en voie sèche. Selon un mode de réalisation particulier,
lorsque le
prétraitement est effectué en voie humide ou semi-humide, il peut être
appliqué par
pulvérisation ou encore par trempage.
En fonction de la manière dont le traitement est effectué, l'homme du métier
adaptera la
concentration de la solution alcaline, tout comme les temps d'incubation post-
traitement
(cf. Chenost et Kayouli. 2.3. Les traitements chimiques. Dans : Utilisation
des fourrages
grossiers en régions chaudes. Rome, 1997. Étude FAO - Production et santé
animales ¨
135. ISBN 92-5-203981-3).
Pour un prétraitement avec une solution de soude en voie semi-humide, ladite
solution peut
être concentrée de 1,6 à 5% puis mélangée à raison de 1 à 3 L/kg de paille de
blé. La paille
de blé peut alors être distribuée aux animaux 24 à 48 heures après le mélange.
Pour un prétraitement avec une solution de soude en voie semi-sèche, la mise
au point
d'une machine couplée à la prise de force d'un tracteur pour hacher et malaxer
la paille est
nécessaire. La solution de soude est concentrée de manière intermédiaire entre
les voies
semi-humide et sèche, à 12% puis malaxée dans la machine avec la paille à
raison de
0,4 L/kg de paille. Le temps d'action de la soude est d'environ 8 jours. La
paille peut être
séchée à l'air libre.
Pour un prétraitement en voie sèche, qui est un procédé industriel de
traitement, la solution
de soude est plus concentrée (16%). La solution est alors mélangée à la paille
hachée à
raison d'environ 0,3 L/kg de paille de blé. Cette dernière est alors passée
dans une presse à
filière. L'action améliorante de la soude est très rapide (de 20 secondes à
environ une
minute) grâce la température et à la pression élevées régnant dans la filière.
Préférentiellement, le prétraitement chimique est effectué par voie semi-
humide.
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Une fois l'étape de prétraitement réalisée, le procédé selon l'invention
comprend une
étape d'alimentation d'un animal avec la paille prétraitée chimiquement.
Cette étape d'alimentation est une étape classique bien connue de l'homme du
métier de
l'élevage. Les animaux sont alors nourris avec la paille de blé prétraitée.
D'une manière
préférentielle, les animaux sont des ruminants comme par exemple la vache ou
le boeuf.
L'étape d'administration consiste à administrer l'additif ruminai enzymatique
au ruminant de
manière à ce que ce dernier se retrouve dans le reticulo-rumen dudit ruminant.
Un exemple d'administration de l'additif enzymatique est la voie orale.
Cette étape d'administration peut être réalisée avant, simultanément, ou après
l'étape
d'alimentation du ruminant avec la paille de blé prétraitée chimiquement.
Avant l'étape d'alimentation signifie au maximum 24 heures avant. Ainsi
l'additif
enzymatique ne sera jamais administré plus de 24 heures avant l'administration
de la paille
de blé prétraitée chimiquement. De préférence l'additif ruminai enzymatique
sera administré
de 2 heures à 8 heures avant l'administration de la paille de blé prétraitée
chimiquement.
De même, après l'étape d'alimentation signifie au maximum 24 heures après.
Ainsi
l'additif enzymatique ne sera jamais administré plus de 24 heures après
l'administration de la
paille de blé prétraitée chimiquement. De préférence l'additif ruminai
enzymatique sera
administré de 2 heures à 8 heures après l'administration de la paille de blé
prétraitée
chimiquement.
De préférence l'étape d'administration est réalisée simultanément à l'étape
d'alimentation.
D'une manière tout à fait surprenante, les Inventeurs ont en effet constaté
qu'une étape
d'administration directe chez le ruminant, notamment par voie orale, d'un
additif ruminai
enzymatique permettait d'améliorer de façon significative la dégradation,
voire même, de
créer une synergie sur la dégradation avec le prétraitement chimique de la
paille de blé.
D'une manière tout à fait avantageuse, et à l'inverse de ce qui était connu
jusqu'à présent, le
procédé selon l'invention peut être appliqué à grande échelle sur l'ensemble
d'un élevage et
de manière peu onéreuse puisque l'enzyme n'est pas utilisée en prétraitement
sur la paille
mais est administrée directement à l'animal en tant qu'additif enzymatique.
Cela permet de
réaliser des économies substantielles de temps et de coût. En effet, l'additif
ruminai
enzymatique est directement administré au ruminant avant, lors de
l'alimentation ou après
l'alimentation avec la paille de blé prétraitée chimiquement, et il n'est plus
nécessaire de le
pulvériser sur le stock entier de paille de blé ou la paille de blé à
consommer prochainement.
De cette manière, le procédé selon l'invention permet de s'affranchir des
temps d'incubation
normalement nécessaires pour permettre à l'enzyme d'agir lorsqu'elle est
utilisée en
prétraitement de la paille de blé.
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L'additif ruminai enzymatique est un mélange comprenant au moins deux enzymes.
Les
enzymes utilisées dans l'additif ruminai enzymatique peuvent être des
glucanases, des
xylanases, des estérases, ou des carboxyméthylcellulases.
Selon un mode de réalisation particulier, l'additif ruminai enzymatique est un
mélange de
glucanase et de xylanase, et en particulier d'endo-1,3(4)-bêta-glucanase et
d'endo-bêta-1,4-
xylanase.
L'enzyme endo-1,3(4)-B-glucanase est une préparation hautement concentrée de
13-
glucanase, obtenue par fermentation submergée d'une souche sélectionnée de
Trichoderma
reesei.
L'enzyme endo-B-1,4-xylanase est une préparation hautement concentrée de
xylanase,
obtenue par fermentation submergée d'une souche sélectionnée de Trichoderma
reesei.
Selon la nomenclature EC des enzymes (Enzyme Commission number) :
- l'enzyme endo-1,3(4)-B-glucanase a le code EC 3.2.1.6,
- l'enzyme endo-1,4-B-xylanase a le code EC 3.2.1.8.
Selon ce mode de réalisation, la dose de glucanase peut être comprise entre
200 unités/g de
paille et 7000 unités/g de paille, de préférence de 4000 unités/g de paille à
6000 unités/g de
paille, comme par exemple environ 4670 unités/g de paille.
La dose de xylanase peut être comprise entre 200 unités/g de paille et 7000
unités/g de
paille, de préférence de 4000 unités/g de paille à 6000 unités/g de paille,
comme par
exemple environ 4670 unités/g de paille.
Les unités enzymatiques correspondent à la quantité d'enzyme nécessaire pour :
- libérer 1 pmole de glucose par minute à pH 4,8 et 50 C, à partir d'un
substrat de
glucanes d'orge pour la glucanase ;
- libérer 1 pmole de xylose par minute à pH 5,3 et 50 C, à partir d'un
substrat de
xylane de Birchwood pour la xylanase.
Toujours selon ce mode de réalisation, la glucanase peut être une endo-1,3(4)-
B-glucanase
et la xylanase peut être une endo-3-1,4-xylanase. Dans ce cas, et d'une
manière
avantageuse, le rapport glucanase/xylanase est d'au moins 0,5, de préférence
d'au moins
0,75, et tout particulièrement d'environ 1.
L'additif ruminai enzymatique se présente sous une forme adaptée à une
administration
animale. Ainsi, l'additif ruminai enzymatique peut être sous la forme de
gélules, de bolus, de
poudre, de granulés ou encore liquide, comme par exemple dans des ampoules. De
préférence, l'additif ruminai enzymatique est sous forme de poudre ou liquide,
de préférence
sous forme de poudre.
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Une gélule ou capsule est une préparation solide, constituée d'une enveloppe
dure ou molle
de forme et de capacité variable.
Un comprimé ou un bolus est une préparation solide contenant une unité de
prise d'un ou
plusieurs principes actifs (ou préparation). Ils sont obtenus par compression
d'un volume
constant de particules. Destinés au bétail, ils deviennent plus gros et on les
appelle alors
bolus.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, lorsque l'additif
ruminai enzymatique
est administré simultanément avec la paille de blé prétraitée chimiquement,
ledit additif
ruminai enzymatique pourra se trouver sous forme de poudre que l'on mélangera
avec la
paille de blé prétraitée chimiquement. Le mélange est ensuite utilisé pour
alimenter le
ruminant.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le ruminant appartient à la
famille des
Bovidae. La famille des bovidés (Bovidae) comprend plusieurs sous-familles
dont
notamment les bovinés (dont font partie les bovins) et les caprinés (dont font
partie les ovins
et les caprins).
L'amélioration de la dégradation de la paille de blé peut être déterminée par
les techniques
connues de l'homme du métier comme par exemple par des mesures de la perte de
matière
sèche par incubation dans du liquide ruminai. Le détail des mesures est
présenté dans la
partie exemple ci-après.
Le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux car il permet de
manière
surprenante une action synergique entre l'additif ruminai enzymatique et le
prétraitement
chimique de la paille de blé sur la dégradation de la paille de blé.
En effet, l'effet sur la dégradation ruminale est plus important que la somme
des effets
combinés du prétraitement chimique et de l'additif ruminai enzymatique seuls.
Aucun procédé connu jusqu'à présent n'améliorait la dégradation de la paille
de blé à un
niveau équivalent à l'amélioration apportée par le procédé selon l'invention.
Il est connu d'utiliser un prétraitement chimique, et notamment un
prétraitement alcalin pour
le traitement de la paille de blé afin d'en améliorer la digestibilité. Il est
également connu
d'utiliser un prétraitement enzymatique pour améliorer cette même
digestibilité.
Jusqu'à présent, les traitements réalisés sur la paille, qu'ils soient
chimiques ou
.. enzymatiques étaient des prétraitements dans le sens où ils étaient
réalisés avant l'ingestion
par l'animal, par prétraitement de la paille de blé en elle-même.
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Le prétraitement enzymatique est connu pour améliorer la digestibilité de la
paille chez les
animaux mais ce type de prétraitement n'est que peu utilisé car cela
représente un coût trop
élevé de pulvériser ou de prétraiter des lots entiers de pailles pour une
alimentation
ultérieure à l'animal. L'objectif de ces prétraitements est de parvenir à
mieux potentialiser
une source de nourritures peu valorisée jusqu'à présent. Or l'utilisation de
prétraitements
enzymatiques, quand bien même ces derniers se sont révélés intéressants pour
l'amélioration de la digestibilité, n'a pas été développée dans le milieu
agricole car le coût
nécessaire d'un prétraitement enzymatique n'est pas compensé par le gain en
terme
alimentaire pour les animaux.
II a déjà été prouvé dans l'art antérieur que la combinaison d'un
prétraitement chimique et
enzymatique de la paille pouvait améliorer la digestibilité de la paille et
même présenter une
synergie. Cependant, compte tenu des coûts du prétraitement enzymatique in
situ ou ex vivo
de la paille de blé, la combinaison des deux prétraitements n'a jamais été
mise en oeuvre à
l'échelle des exploitations et était considérée jusqu'à présent comme
inadaptée par l'homme
du métier.
Il est donc du mérite de la présente invention d'avoir pu développer un
procédé permettant
une amélioration de la dégradation de la paille, ledit procédé pouvant être
mis en oeuvre à
l'échelle d'un élevage sans présenter de surcroît de travail ou de surcoût
dommageable. Au
contraire, le procédé selon l'invention permet de potentialiser la paille de
blé et permet ainsi
aux animaux de présenter une meilleure digestion vis-à-vis de cet aliment qui
constitue
parfois une des ressources principales.
Grâce au procédé selon l'invention, la paille de blé est mieux valorisée et il
est plus simple
pour les élevages de tendre vers l'autosuffisance alimentaire sans engendrer
de surcoût
important.
Un second objet de l'invention concerne l'utilisation directe chez un ruminant
d'un additif
ruminai enzymatique avant, après ou simultanément à l'alimentation dudit
ruminant avec de
la paille de blé ayant préalablement subi un prétraitement alcalin, et de
préférence
simultanément à l'alimentation dudit ruminant, ce qui signifie que ledit
additif enzymatique
n'est pas utilisé en prétraitement sur la paille de blé.
Ledit additif ruminai enzymatique est un mélange enzymatique comprenant au
moins deux
enzymes. Les enzymes utilisées dans l'additif ruminai enzymatique peuvent être
des
glucanases, des xylanases, des estérases, ou des carboxyméthylcellulases.
Selon un mode de réalisation particulier, l'additif ruminai enzymatique est un
mélange de
glucanase et de xylanase et en particulier d'endo-1,3(4)-bêta-glucanase et
d'endo-bêta-1,4-
xylanase.
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Selon ce mode de réalisation, la dose d'endo-1,3(4)13-glucanase peut être
comprise entre
200 unités/g de paille et 7000 unités/g de paille, de préférence de 4000
unités/g de paille à
6000 unités/g de paille, comme par exemple environ 4670 unités/g de paille.
.. De même, la dose d'endo13-1,4-xylanase peut être comprise entre 200
unités/g de paille et
7000 unités/g de paille, de préférence de 4000 unités/g de paille à 6000
unités/g de paille,
comme par exemple environ 4670 unités/g de paille.
D'une manière avantageuse, le rapport endo-1,3(4)13-glucanase/endo13-1,4-
xylanase est
d'au moins 0,5, de préférence d'au moins 0,75, et tout particulièrement
d'environ 1.
L'additif ruminai enzymatique se présente sous une forme adaptée à
l'administration
animale. Ainsi, l'additif ruminai enzymatique peut être sous la forme de
gélules, de bolus, de
poudre, de granulés ou encore liquide, comme par exemple dans des ampoules. De
préférence, l'additif ruminai enzymatique est sous la forme de poudre ou
liquide, de
préférence sous forme de poudre.
L'utilisation selon l'invention est particulièrement avantageuse car elle
permet d'améliorer la
dégradation de la paille de blé par les animaux. De plus, l'utilisation
simultanée permet de
créer un effet synergique sur la dégradation de la paille de blé.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples ci-après qui se veulent
purement
illustratifs et n'apportent en aucun cas une limitation.
FIGURES
.. Figure 1 : Comparaison de l'effet d'un prétraitement aqueux seul (H20) ou
alcalin seul
(NaOH 5%), de l'utilisation d'un additif ruminai enzymatique seul (représenté
ci-après par
(GP + XP)x10) ou de la combinaison d'un prétraitement alcalin et d'un additif
ruminai
enzymatique (représenté ci-après par (NaOH 5% + (GP + XP)x10)) sur la
dégradation de la
matière sèche de la paille de blé (en pourcentage % de disparition/dégradation
de la matière
sèche de la paille de blé).
Les deux lignes pointillées représentent respectivement la valeur de la
disparition/dégradation de la matière sèche de la paille de blé prétraitée à
la soude (NaOH
5%) (ligne supérieure) et non prétraitée (contrôle (C)) (ligne inférieure).
EXEMPLES
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Matériels et méthodes
1. Préparation des modules de fermentation
La paille de blé est broyée sur une maille de 2 cm (Electra) puis les
particules fines sont
éliminées grâce à un tamis de 1,18 mm (Penn State Separator).
Des fractions de 3 g sont ensuite pesées en triplicats et placées dans des
flacons équipés
d'un module de mesure de la pression (Ankom Technology).
2. Prétraitement
Un prétraitement est appliqué par voie semi-humide pendant 24 heures sur la
paille avant
incubation avec le jus de rumen. Deux types de prétraitement sont appliqués.
Un
prétraitement à l'eau (contrôle) et un prétraitement chimique.
Le prétraitement à l'eau est un témoin négatif. En effet, le pré-traitement
est fait par une
solution de soude dans de l'eau. Il faut donc d'une part (i) un contrôle
négatif pré-traité par
de l'eau uniquement et d'autre part (ii) un contrôle négatif sans pré-
traitement pour ensuite
dissocier l'effet de pré-traitement eau et celui de la soude, et donc de
pouvoir conclure
spécifiquement quant à l'effet de la soude en tant que pré-traitement.
Le prétraitement chimique est appliqué par mise en contact de la paille de blé
avec une
solution d'hydroxyde de sodium (NaOH) à 5 %. 9 ml de solution sont utilisés
pour 3 g de
paille de blé.
3. Additif
Afin de recréer les conditions in vivo de la co-administration de la paille de
blé et de l'additif
enzymatique selon le procédé de l'invention, l'additif est ajouté dans les
modules au moment
de l'incubation avec le liquide ruminai.
L'additif ruminai enzymatique est un mélange de deux enzymes selon un rapport
1:1 :
- une endo-1,3(4)-bêta-glucanase, ci-après GP, ayant une activité de 70000
unités/g et
- une endo bêta 1-4 xylanase, ci-après XP, ayant une activité de 70000
unités/g.
Les unités enzymatiques correspondent à la quantité d'enzyme nécessaire pour :
- libérer 1 pmole de glucose par minute à pH 4,8 et 50 C, à partir d'un
substrat de
glucanes d'orge pour la glucanase ;
- libérer 1 pmole de xylose par minute à pH 5,3 et 50 C, à partir d'un
substrat de
xylane de Birchwood pour la xylanase.
Dix doses du mélange enzymatique ((GP+XP) x10) correspond à 0,4 g du mélange
enzymatique pour 3 g de paille, soit 0,2 g de GP et 0,2 g de XP pour 3 g de
paille, soit 4670
unités (arrondi à la dizaine) de GP et XP pour 1 g de paille.
CA 03101868 2020-11-27
WO 2019/234347 12
PCT/FR2019/051325
4. Obtention du liquide ruminai pour la fermentation
Le contenu ruminai est collecté environ 2 heures post repas chez des vaches
laitières taries,
porteuses d'une canule ruminale et nourries avec une ration à base de paille
de blé,
d'ensilage de maïs et d'un supplément minéral et vitaminé.
Après la collecte, le contenu ruminai est filtré au travers d'un tamis
métallique de maille
1,6 mm afin d'obtenir le liquide ruminai.
Le liquide ruminai est ensuite mélangé à une solution tampon pH = 7 (ratio
1:1) pour former
le milieu d'incubation. Ce dernier est mis à buller avec du CO2 exempt
d'oxygène.
5. Préparation des modules de fermentation
Plusieurs modules sont préparés et répartis au sein de 4 essais. La
composition des
différents modules et leur répartition au sein des essais sont présentées ci-
après.
Essai 1 : Paille de blé uniquement prétraitée
- 6 modules contenant de la paille prétraitée chimiquement avec une solution
alcaline
selon le protocole du point 2. ci-dessus ;
- 3 modules contenant de la paille prétraitée selon le même protocole que
le point 2.
mais en remplaçant la solution alcaline par de l'eau ;
- 3 modules témoin contenant uniquement de la paille, ci-après C.
Essai 2 : Paille de blé non prétraitée et additif ruminai enzymatique (cf.
point 3. ci-dessus).
- 3 modules contenant de la paille non prétraitée et un additif ruminai
concentré 10 fois
((GP+XP)x10) ;
- 3 modules témoin contenant uniquement de la paille, ci-après C.
Essai 3 : duplicata de l'essai 2 afin de valider et confirmer les résultats.
Essai 4 : Paille de blé prétraitée (cf. point 2.) et additif ruminai
enzymatique (cf. point 3.)
- 6 modules contenant de la paille prétraitée chimiquement avec une
solution alcaline
selon le protocole du point 2. et un additif ruminai enzymatique concentré 10
fois
((GP+XP)x10) ;
- 3 modules témoin contenant uniquement de la paille, ci-après C.
Pour chacun des essais, la paille non prétraitée correspond à de la paille
prétraitée selon le
même protocole que le point 2. mais en remplaçant la solution alcaline par de
l'eau.
Pour chaque essai, 3 modules blancs sont réalisés. Ils contiennent uniquement
du milieu
d'incubation tel que décrit au point 4. du présent exemple.
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Les flacons d'incubation reçoivent 200 ml de milieu d'incubation chacun puis
sont saturés
avec du CO2 exempt d'oxygène. La quantité de paille, prétraitée ou non, au
sein de chaque
module est de 3 grammes.
6. Mesure de la matière sèche dégradée.
Les flacons sont incubés à 39 C pendant 96 heures pour permettre la
fermentation.
Après 96 h d'incubation, les modules sont placés dans la glace afin de stopper
la
fermentation. La quantité de matière sèche non dégradée est ensuite mesurée en
filtrant et
séchant le résidu d'incubation à 60 C pendant 4 jours (ci-après nommé résidu).
Le substrat incubé correspond à la paille de blé prétraitée ou non prétraitée.
La disparition de la matière sèche (en pourcentage %) est calculée selon la
formule ci-
après :
[substrat incubé ¨ (résidu du substrat incubé ¨ résidu du module de
contrôle)]/substrat
incubé x 100
Que ce soit pour le substrat incubé, les résidus du substrat incubé ou du
module de contrôle,
il s'agit de la moyenne des résultats obtenus pour les modules d'un même
traitement.
7. Analyse statistique
Les résultats de dégradation de la matière sèche (en pourcentages %) ont été
soumis à une
analyse de variance à l'aide du modèle univarié générale linéaire du logiciel
de traitement
statistique des données SPSS (IBM , SPSS , version 22). Le modèle intègre les
effets de
la covariable et des produits, la covariable étant la dégradation de la
matière sèche des
contrôles (en pourcentage %). Une transformation 10g10 des valeurs exprimées
en
pourcentage a été effectuée pour l'analyse.
Les résultats sont considérés comme non significatifs lorsque P > 0,05.
Les différentes lettres a, b, c, d utilisées dans la figure indiquent si des
valeurs sont
significativement différentes ou non. Ainsi, les résultats ne sont pas
significativement
différents lorsque la même lettre est reportée (P>0,05).
Résultats
Effet de l'utilisation d'un prétraitement alcalin et d'un additif ruminai
enzymatique
La figure 1 permet de mettre en évidence un effet significatif sur la
dégradation ruminale de
la matière sèche de l'utilisation d'un additif ruminai enzymatique sur de la
paille de blé
prétraitée à la soude (NaOH 5% + (GP + XP)x10).
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Les résultats montrent qu'un prétraitement à la soude (5%) améliore la
dégradation ruminale
de la paille par rapport à (i) aucun pré-traitement et (ii) à un pré-
traitement par de l'eau. Ces
résultats confirment donc l'effet direct de la soude utilisée en pré-
traitement sur la
dégradabilité ruminale de la paille.
Le prétraitement à la soude permet d'améliorer la dégradation ruminale de la
matière sèche
de 22,3 points par rapport à de la paille de blé non prétraitée (contrôle).
Aucune augmentation significative de la consommation de matière sèche n'est
cependant
observée sur de la paille non prétraitée en présence d'une adjonction de
l'additif ruminai
enzymatique ((GP + XP) x10) par rapport à de la paille de blé non prétraitée
(contrôle).
Par contre, d'une manière tout à fait surprenante, l'adjonction d'un additif
ruminai
enzymatique sur de la paille prétraitée chimiquement avec de la soude permet
de mettre en
évidence un effet synergique sur la dégradation ruminale de la matière sèche.
L'effet synergique s'entend comme le fait que la dégradation ruminale chez
l'animal de la
paille de blé prétraité chimiquement et en présence d'additif ruminai
enzymatique est
supérieure à la dégradation ruminale obtenue par un prétraitement chimique
seul, par
l'administration de l'additif enzymatique seule ou par les deux réunis mais
oeuvrant
indépendamment.
En effet, l'adjonction de l'additif ruminai enzymatique ((GP + XP) x10) sur de
la paille de blé
prétraitée à la soude permet d'augmenter respectivement ladite consommation de
13,2
points.
Le procédé selon l'invention est donc particulièrement avantageux en ce qu'il
permet
d'améliorer de manière significative la dégradation ruminale de la paille de
blé lorsque cette
dernière est prétraitée chimiquement.
