| Livestock Research for Rural Development 30 (5) 2018 | Guide for preparation of papers | LRRD Newsletter | Citation of this paper |
L’étude de l’effet de l’huile essentielle (HE) de Psidium guajava sur les paramètres de digestibilité in vitro du foin de Pennisetum clandestinum a été menée au Laboratoire de Productions Animales (LAPRAN), et au Laboratoire de Nutrition et Alimentation Animales (LANAA) de l’Université de Dschang. Les feuilles de Psidium guajava ont été récoltées au stade montaison dans la périphérie de la ville de Dschang. L’huile essentielle a été extraite des feuilles de Psidium guajava par la technique d’hydrodistillation. Les rations étaient constituées de Pennisetum clandestinum (70%) et Bidens pilosa (30%). Trois niveaux (0, 80 et 160 ml d’huile essentielle de Psidium guajava /kg de matière sèche de la ration) ont été utilisés lors de l’incubation des différentes rations avec le liquide ruminal ovin. Les résultats de cette étude ont montré une baisse linéaire (R2=0,96) de la production des gaz pour des concentrations croissantes d’huiles essentielle comprises entre 0 et 160 ml HE /kg de matière sèche de la ration. La digestibilité in vitro de la matière sèche minéralisée a montré une baisse curvilinéaire (R 2=1,00) avec l’augmentation de la dose d’huile essentielle/kg MS. Ces résultats nous montrent que l’incorporation de l’huile essentielle de Psidium guajava au foin de Pennisetum clandestinum n’améliore pas sa digestibilité.
Mots clés: composition chimique, MS minéralisée, production de gaz
The study of the effect of essential oil of Psidium guajava on thein vitro digestibility parameters of the Pennisetum clandestinum hay was conducted in the Laboratory of Animal Productions and in the Laboratory of Animal Nutrition and Feeding of the University of Dschang.The leaves of Psidium guajava were harvested in Dschang. Essential oil was extracted by hydrodistillation technique. Diets consisted of Pennisetum clandestinum (70%) and Bidens pilosa (30%). Three levels (0, 80 and 160 ml essential oil/kg DM) were used during the incubation of the various rations with ruminal liquid.The results of this study showed that there was a curvilinear decline (R2 = 0.96) in gas production as the concentration of oil was increased over the range 0 to 160ml oil/kg feed DM. For in vitro digestibility the proportion of dry matter mineralized decreased with a curvilinear trend (R2=1.00) with the increasing level of essential oil. These results show that the incorporation of essential oil of Psidium guajava to Pennisetum clandestinum hay does not improve its digestibility.
Key words: chemical composition, dry matter mineralized, gas production
La digestion microbienne du rumen est le déterminisme de l’efficacité du métabolisme azoté et énergétique pour satisfaire les besoins des ruminants à haut niveau de production. La digestion conduit à des pertes azotées à travers l’urine, le lait et une perte énergétique par la production de méthane (Bayourthe et Ali 2014). Ces pertes d’énergie pour le ruminant se situent entre 2 et 12% (Martin et al 2010). Pour faire face à ces pertes, les extraits de plantes et les huiles essentielles en tant qu’alternatives naturelles aux antibiotiques facteurs de croissance, apparaissent comme de bons régulateurs du fonctionnement du rumen (Bayourthe et al 2014). Les huiles essentielles pourraient être utilisées pour améliorer l’utilisation digestive des fourrages et favoriser la digestion et la digestibilité chez les ruminants (Aouadi et al 2012).
Les huiles essentielles des plantes sont généralement extraites par distillation et sont des mélanges de produits lipophiles, liquides et volatils présents dans les plantes aromatiques. (AFNOR 1998). En agissant sur l’équilibre de la population microbienne, elles permettent une orientation des fermentations vers la formation de produits terminaux utiles pour l’organisme (Bayourthe et al 2007). McIntosh et al (2003) ont montré qu’un mélange d’huiles essentielles pourrait inhiber le taux de désamination des acides aminés et la quantité d’ammoniac produit, ce qui est bénéfique pour l’animal, lui permettant d’optimiser l’utilisation de l’azote disponible. Joch et al (2016) ont montré que l’utilisation des composés actifs d’huiles essentielles comme les terpènoïdes aux doses de 40 ou 80µl pour 40ml d’inoculum diminue le volume de méthane produit et améliore la production d’acide gras volatile. Cet effet positif pourrait également être observé dans le cadre d’une étude sur la digestibilitéin vitro avec l’huile essentielle des feuilles de Psidium guajava qui a une teneur en terpènoïdes pouvant dépasser 50% (Sherweit et al 2013).
C’est dans ce contexte que cette étude a été initiée avec pour objectif principal de contribuer à l’amélioration des connaissances sur la valorisation des extraits de végétaux dans l’alimentation des ruminants. Plus spécifiquement, il s’agissait de déterminer l’effet de l’huile essentielle des feuilles de Psidium guajava sur la digestibilitéin vitro du foin de Pennisetum clandestinum associé à Bidens pilosa chez les ovins.
Le présent travail a été conduit au Laboratoire des Productions Animales (LAPRAN) et au Laboratoire de Nutrition et d’alimentation Animale de l’Université de Dschang. Dschang est située à 5°26’ latitude Nord et 10°26’ longitude Est, à une altitude de 1420 m. Le climat de la région est équatorial de type Camerounien, modifié par l’altitude. Les températures oscillent entre 10°C (juillet-août) et 25°C (février) avec une insolation annuelle de 1800 heures et une humidité relative variant entre 40 et 97%. Les précipitations varient entre 1500 et 2000 mm par an. La saison sèche va de mi-novembre à mi-mars et la saison des pluies de mi-mars à mi-novembre correspondant à la période des cultures (Pamo et al., 2005). La végétation originelle est une savane arbustive avec par endroits des forêts galeries (Tendonkeng et al 2011).
Matériel animalUne brebis Djallonké adulte et vide, âgée de 18 mois a été utilisée comme donneuse du liquide ruminal pour cette étude. Cet animal était placé dans une loge muni d’une mangeoire et d’un abreuvoir, construite dans la bergerie sur pilotis au LAPRAN. Un mois avant le début de l’essai, l’animal a été déparasité à l’Ivermectine 1% (1 ml/10 kg de poids vif), anthelminthique synthétique à large spectre actif sur les parasites gastro-intestinaux et pulmonaires adultes et larvaires.
Matériel végétalLe matériel végétal était constitué des feuilles dePsidium guajava, de Bidens pilosa et du foin dePennisetum clandestinum. Les feuilles de Psidium guajava ont été récoltées au stade montaison dans la périphérie de la ville de Dschang. Le foin de Pennisetum clandestinum a été obtenu au LAPRAN de même que les feuilles fraîches de Bidens pilosa, récoltés au stade montaison.
Conduite de l’essai Extraction de l’huile essentielleL’huile essentielle des feuilles de Psidium guajava (Photo 1) a été extraite au laboratoire de Physiologie Animale de la Faculté d’Agronomie et des Sciences Agricole (FASA) par la technique d’hydrodistillation (Wang et al 2006).
|
| Photo 1. Feuilles de Psidium guajava |
Un échantillon de 500 g de chaque fourrage a été prélevé, haché manuellement à l’aide d’une machette à une taille comprise entre 2-5 cm et séché à 60°C jusqu’à poids constant dans une étuve ventilée de marque Gallemkamp. Après séchage, les échantillons ont été broyés à l’aide d’un broyeur à marteau munis d’une grille de maille 1 mm, puis conservés dans des sachets plastiques.
Trois doses d’huiles essentielles 0, 40 et 80 µl correspondant respectivement à une concentration de 0 ; 80 et 160 ml d’huile essentielle par Kg de matière sèche de la ration, ont été utilisés dans cette étude définissant ainsi trois traitements comme suit :
- Traitement 1: Foin de Pennisetum clandestinum (70%) + Bidens pilosa (30%) + 0μl d’huiles essentielles (0 µl HE PG (témoin) ;
- Traitement 2: Foin de Pennisetum clandestinum (70%) +Bidens pilosa (30%) + 40μl d’huiles essentielles de Psidium guajava (40 µl HE PG) ;
- Traitement 3: Foin de Pennisetum clandestinum (70%) +Bidens pilosa (30%) + 80μl d’huiles essentielles de Psidium guajava (80 µl HE PG).
500g d’échantillon ont été prélevés et conservés pour les analyses de la composition chimique de la ration et la digestibilité in vitro.
L’analyse de la composition chimique (Tableau 1) de la ration a été effectuée en vue de déterminer les teneurs en matière sèche (MS), cendres, matière organique(MO), cellulose brute, lipides, parois cellulaires (NDF) et matières azotées totales (MAT). Ces analyses ont été faites selon les méthodes décrites par AOAC (1990) et Van Soest et al (1991).
|
Tableau 1. Composition chimique et valeur nutritive de la ration |
|||
|
Composition chimique |
Quantité |
Teneur en nutriment |
Quantité |
|
Matière sèche (MS%) |
95,04 |
dMO (%MS) |
36 |
|
Cendre |
16,93 |
MAD (g/100gMOD) |
14 |
|
Matière organique (MO) |
83,07 |
UFL/kgMS |
0,7 |
|
Matière azotée totale (MAT) |
17,52 |
UFV/kgMS |
0,6 |
|
Lipides |
2,15 |
||
|
Cellulose brute (CB) |
31,36 |
||
|
Parois cellulaire (NDF) |
84,34 |
||
|
Glucides totaux(CT) |
63,40 |
||
|
dMO : digestibilité de la matière organique ; MAD : matière azotée digestible ; UFL : unité fourragère lait ; UFV : unité fourragère viande. |
|||
La phase d’adaptation pour l’évaluation de la digestibilité in vitro a duré 10 jours. Chaque matin, l’animal recevait 800g d’aliment en raison de 50% de foin et 50% de fourrage frais constitué des feuilles de Pennisetum purpureum préfanés et hachés. Soit 400g de foin de Pennisetum clandestinum et 400g de fourrage frais. L’eau était distribuée ad libitum.
La dégradation in vitro a été faite selon la méthode et la procédure décrites par Menke et al (1979) modifiées par Makkar (2002).
Des échantillons (500 mg) ont été pesés en triple à l’aide d’une balance électrique de marque KERN 770, de portée 210 g et de sensibilité 0,0001 g puis, déposés au fond des seringues de 100 ml. Le tout recouvert par le piston de la seringue préalablement embaumé de vaseline pour faciliter son mouvement.
La solution mère a été préparée selon la méthode et la procédure décrite par Menke et al. (1979).
|
Table 2. Les différents réactifs entrant dans
cette solution et leur volume sont les suivants |
||
|
Réactifs |
Volumes (ml) |
|
|
Tampon phosphate |
333 |
|
|
Macro minéral |
3331 |
|
|
Micro minéral |
0,333 |
|
|
Rézasurine 0,4% |
0,417 |
|
|
Eau distillée |
732 |
|
L’incubation a duré 24 heures et les volumes de gaz produit ont été relevés à 0, 3, 6, 9, 12, 18 et 24h. La production de gaz a été calculée et corrigée d’après la formule proposée par Menke et steingass (1988).
 |
V24 = Volume de gaz lu après 24 heures d’incubation ;
V0 = Volume de l’inoculum dans la seringue au début de l’incubation ;
GP0 = Volume de gaz produit par le blanc après 24 heures d’incubation ;
GPh= Volume de gaz produit par le standard après 24 heures d’incubation ;
M= Poids de l’échantillon incubé.
Après 24 heures d’incubation, les résidus ont été traités au NDS puis, utilisés pour la détermination de l’azote résiduel (NDF-N) par la méthode de Kjeldahl.
La matière sèche minéralisée in vitro a été obtenue par la différence entre le poids du substrat incubé et le poids du résidu non dégradé après le traitement au NDS à la fin de l’incubation à partir de la formule suivante (Van Soest et Robertson, 1985):
 |
Pe= poids de l’échantillon incubé ;
R= Poids de l’échantillon après incubation.
Les paramètres de digestibilité in vitro ont été soumis à une analyse de variance (ANOVA) à un facteur selon le Modèle Linéaire Général (MGL). La relation entre la dose de l’huile essentielle et les paramètres étudiés a été déterminée grâce au test de régression. Le logiciel statistique SPSS 20.0 a été utilisé. Lorsque les différences existaient entre les différents traitements, les moyennes étaient séparées par le test de Duncan au seuil de signification 5% (Steel et Torrie, 1980).
Production des gaz
La production de gaz des différentes rations (Figure 1) a augmenté avec le temps. Le foin de P. clandestinum associé à B. pilosa a produit autant de gaz de la 3ème à la 6ème heure, quelle que soit le niveau d’incorporation d’huile essentielle dans la ration. De la 6ème à la 24ème heure, le foin de P. clandestinum associé à B. pilosa sans huile essentielle a produit plus de gaz que lorsqu’il était incubé avec 40 ou 80µl d’huile essentielle. Durant cette même période, la production de gaz de la ration incubée avec 40µl d’huile essentielle a été plus élevée que celle incubé avec 80µl d’huile essentielle.
 |
| 0µl HE PG (témoin) = foin de P. clandestinum associé à B. pilosa; 40µl HE PG = foin de P. clandestinum associé à B. pilosa + 40µl d’huile essentielle de P. guajava ; 80µl HE PG = foin de P. clandestinum associé à B. pilosa + 80µl d’huile essentielle de P. guajava ; GP = gaz produit |
Figure 1. Effet de l’huile essentielle des feuilles de P. guajava sur l’évolution de la production des gaz du foin de P. clandestinum associé à B. pilosa |
Digestibilité in vitro
La production de gaz après 24 heures d’incubation (Figure 2), obtenue avec la ration sans huile essentielle ou avec la ration contenant 40µl d’huile essentielle ont été comparables (p>0,05), mais significativement (p˂0,05) plus élevées que celles enregistrées avec la ration incubée avec 80µl d’huile essentielle.
 |
| 0µl HE PG (témoin) = foin de P. clandestinum associé àB. pilosa; 40µl HE PG = foin de P. clandestinum associé à B. pilosa + 40µl d’huile essentielle de P. guajava ; 80µl HE PG = foin de P. clandestinum associé à B. pilosa + 80µl d’huile essentielle de P. guajava ; GP = gaz produit. |
Figure 2. Effet de l’huile essentielle des feuilles de P. guajava sur l’évolution de la production des gaz du foin de P. clandestinum associé à B. pilosa |
En outre, l’allure descendante de la courbe de régression indique une baisse de la poducion des gaz avec le niveau d’incoporation d’huile essentielle dans la ration. La relation entre les deux paramètres est tres forte, avec un coefficient de détermination (R2 =0,96) associé à la droite. Traduisant le fait que 96% de la variation des poducions des gaz pourrait être liée à la dose d’huile essentielle.
La MS minéralisée in vitro (Figure 3) a significativement (p˂0,05) baisé avec l’ajout des huiles essentielles dans la ration.
 |
| 0µl HE PG (témoin) = foin de P. clandestinum associé àB. pilosa; 40µl HE PG = foin de P. clandestinum associé à B. pilosa + 40µl d’huile essentielle de P. guajava ; 80µl HE PG = foin de P. clandestinum associé à B. pilosa + 80µl d’huile essentielle de P. guajava ; MS = matière sèche minéralisée. |
Figure 3. Effet de l’huile essentielle des feuilles de P. guajava sur l’évolution de la matière sèche minéralisée du foin de P. clandestinum associé à B. pilosa |
De plus, la relation entre la matière sèche minéralisée et le niveau d’incoporation d’huile essentielle dans la ration est très forte, avec un coefficient de détermination (R2 =1) associé à la droite. Indiquant le fait que 100% de la variation de la matière sèche minéralisée pourrait être liée à la dose d’huile essentielle.
La production de gaz après 24 ha significativement (p˂0,05) baissé avec l’incubation de différents niveaux d’huile essentielle de Psidium guajava à la ration. Ces résultats sont en accords avec ceux obtenus par Arhab et al (2013) avec les huiles essentielles de Juniperus phoenica et Satureja calamintha et de ceux de Sallam et al (2009) avec l’huile essentielle d’ Eucalyptus citriodora; mais différents de ceux rapportés par Arhab et al (2013) avec les huiles essentielles de Mentha pulegium. La faible production de gaz des rations incubées avec l’huile essentielle serait due à l’activité antimicrobienne des composés d’huile essentielle. En effet, les terpènes, aussi bien présents dans l’huile essentielle de P. guajava (Sherweit et al 2013) que dans les huiles essentielles de J. phoenica (Derwich et al 2010) et de S. calamintha (Satrani et al 2001) ont des propriétés antimicrobiennes. Ils peuvent agir individuellement ou en synergie pour inhiber de façon sélective l’activité des microorganismes et limiter les fermentations. Par ailleurs, il est à remarquer que les huiles essentielles de J. phoenica, S. calamintha et de M. pulegium réduisent la quantité de méthane ce qui participe à la réduction du volume de gaz produit (Arhab et al 2013).
Le résultat sur la MS minéralisée in vitro est différent de celui obtenu par Sallam et al. (2009) qui n’ont pas observé de différence significative (p<0,05) entre la ration témoin et la ration incubée avec l’huile essentielle d’Eucalyptus citriodora. Il est cependant proche des résultats de Hundal et al (2016) obtenus avec les huiles essentielles d’origan. Ceci s’expliquerait par la dose et la composition chimique de l’huile essentielle utilisée. Cette dernière variant avec les conditions comme la nature du sol, l’origine géographique, le climat, l’altitude (Dudareva et al 2004), l’état physiologique de la plante, ainsi que l’organe de la plante utilisé pour extraire l’huile essentielle (Delaquis et al 2002). Ces résultats pourraient également être liés à la présence dans l’huile essentielle de P. guajava des composés oxygénés ayant une forte activité antimicrobienne qui auraient inhibé les fermentations ruminales.
Il ressort de cette étude que :
AFNOR Association Française de Normalisation 1998 Norme française de catalogage édition 11. Avenue Francis de Pressensé, 93571. Saint-Denis La plaine Cedex.
AOAC Association of Official AnalyticalChemist 1990 Official method of analysis 15th edition. AOAC. Washington D.C.
Aouadi D, Ben, Salem H 2012 Effets de l’administration des huiles essentielles de Rosmarinus officinalis et d’Artemisia herba alba sur l’ingestion et la digestion des béliers de race. Renc Rech Ruminants. 2012, 19.
Arhab R, Khenaka K, Leulmi N, Belaidi H, Harzallah B and Bousseboua H 2013 Effect of essential oils extracted from Satureja calamintha, Mentha pulegium and Juniperus phoenicea on in vitro methanogenesis and fermentation traits of vetch-oat hay.African Journal of Environmental Science and Technology. 7 (4) : 140-144.
Bayourthe C, Ali-Haimoud-Lekhal D, 2014 Les extraits de plantes chez le ruminant: effets sur les fermentations dans le rumen et la qualité lipidique des produits animaux. INRA. Productions Animales. 27 (4) : 317-328.
Bayourthe C, Noirot V, Moncoulon, Sauvant D 2007 Effet d’une supplémentation en huiles essentielles et composés d’huiles essentielles chez le ruminant : analyse statistique. Revue méditerranéenne vétérinaire. 158 (12): 589-597.
Derwich E, Benziane Z and Boukir A 2010 GC/MS Analysis and Antibacterial Activity of the Essential Oil ofMentha Pulegium Grown in Morocco. Research. Journal of Agriculture and Biological Sciences. 6(3):191-198.
Dudareva N, Pichersky E and Gershenzon J 2004 Biochemistry of plants volatiles. Plant Physiology. 135 : 1893–1902.
Hundal J S, Wadhwa M and Bakshi M P S 2016 Effect of supplementing essential oil on the in vitro methane production and digestibility of wheat straw. Department of Animal nutrition, Guru AngadDev Veterinary and Animal Science University, Ludhiana-141004, India1. (3):14.
Joch1 M, Cermak L, Hakl J, Hucko B, Duskova D and Marounek M 2016 In vitro Screening of Essential Oil Active Compounds for Manipulation of Rumen Fermentation and Methane Mitigation Asian Australas. Journal of Animal Science. 29 (7): 952-959.
Makkar H P S 2002 Application of the in vitro method in the evaluation of feed resources, and enhancement of nutritional value of tannin-rich tree/browse leaves and agro-industrial by-products. In: Development and field evaluation of Animal Feed supplementation packages. Proceeding of the final review meeting of an IAEA Technical Co-operation Regional AFRA Project organized by the Joint FAO/IAEA Division of Nuclear Techniques in Food and Agriculture and held in Cairo, Egypt, 25-29 November 2000. Pp 23-40.
Martin C, Morgavi D P, Doreau M 2010 Methane mitigation in ruminants: from microbe to the farm scale. Animal. 4: 351-365.
McIntosh F, Williams P, Losa R, Wallace R J, Beever D, Newbold C J 2003 Effects of essential oils on ruminal microorganisms and their protein metabolism. Applied and Environmental Microbiology. 69: 5011-5014.
Menke K H, Raab L, Salewski A, Steingass H, Fritz D and Schneider W 1979 The estimation of digestibility and metabolizable energy content of ruminant feedstuffs from gas production when they are incubated with rumen liquor. Journal of Agricultural Science. 93: 217-222.
Menke K H and Steingass H 1988 Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis andin vitro gas production using rumen fluid. Animal Research and Development. 28: 7-55.
Nherera V F, Ndlovu L R and Dzowela B H 1999 Relationships between in vitro gas production characteristics, chemical composition and in vivo qualities measures in goats fed three fodder supplements. Small Ruminants Research. 31 : 117 – 126.
Pamo T E, Niba A T, Fonteh F A, Tendonkeng F, Kana J R, Boukila B et Tsachoung J 2005 Effet de la supplémentation au Moringa oleifera ou au blocs multinutritionnels sur l'évolution du poids post partum et la croissance pré-sevrage des cobayes (Cavia porcellus L.).Livestok Research for Rural Developpement, Volume17, Article#6.Retrieved August 28, 2009, from. http//:www.cipav.org.co/Irrd/Irrd17/03/mbam1706.htm, 09/10/2010.
Sallam S M A, Bueno I C S, Brigide P, Godoy P B, Vitti D M S S, Abdalla A L 2009 Efficacy of eucalyptus oil on in vitro rumen fermentation and methane production. Options Méditerranéennes. 85: 267–272.
Satrani B, Abdellah F, Fechtal M, Talbi M, Blaghen M et Chaouch A 2001 Composition chimique et activité antimicrobienne des huiles essentielles deSatureja calamintha et Satureja alpine du Maroc. Ann. Fals. Exp. Chim. 94 (956): 241-250.
Sherweit H, El-Ahmady, Mohamed L, Ashour and Michael W 2013 Chemical composition and anti-inflammatory activity of the essential oils of Psidium guajava fruits and leaves,The Journal of Essential Oil Research. http://dx.doi.org/10.1080/10412905.2013.796498.
Steele R G and Torrie J H 1980 Principles and procedures of statistics. Mc Graws Hill Book C, New York, 633 Pp.
Tendonkeng F, Boukila B, Pamo T E, Mboko A V, Zogang F B et Matumuini N E F 2011 Effets direct et résiduel de différents niveaux de fertilisation azotée sur la composition chimique de Brachiaria ruziziensis à la floraison à l’Ouest Cameroun. International Journal of Biological and Chemical Sciences, 5(2): 570-585.
Van Soest J P, Robertson J B and Lewis B A 1991 Methods for dietary fiber, neutral detergent fibre and non-starch polysaccharides in relation to animal nutrition. Journal of Dairy Science. 74: 3583-3597.
Wang Land Waller C 2006 Recent advanced in extraction of nutraceuticals from plants. Trends in Food Science and technology. 1-13 .
Received 24 January 2018; Accepted 12 April 2018; Published 1 May 2018