L’effet des différents proportions des margines ‘sous-produit oléicole liquide’ sur la fermentation ruminale in vitro du foin de triticale

Aouadi Abdelhafid^1,2 et Arhab Rabah²

¹ Département de Biologie, Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Ghardaïa, Algérie. Zone scientifique, BP 455 Ghardaia, 4700, Algérie
aouadi@univ-ghardaia.dz
² Département de Biologie, Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Larbi Ben Mhidi, Oum-El-Bouaghi, Algérie

Résumé

Le but de cette étude est de connaître la quantité de margine pouvant être ajoutée au repas quotidien fourni aux animaux domestiques, et ce sans affecter le chemin de fermentation ruminale. Pour cela cette étude s’intéressera à évaluer l’influence de la addition de déférents proportions des margines sur la fermentation ruminale in vitro du foin de triticale (Triticum aestivum). Les margines présentent un rejet fortement pollué sous forme de liquide résiduel. Sont des effluents acides à très forte charge saline et organique, particulier en phénols totaux, en tanins totaux et en tanins condenses.

Après une incubation de 24 heures, l’augmentation de la proportion de margine dans le substrat à 10 % (en MS) a augmenté la production de gaz et le pourcentage de méthane dans le gaz. Ces changements pourraient être dus au substrat supplémentaire fourni par la margine. Toutefois, lorsque la concentration de margine a été augmentée à 20 %, le taux de production de gaz a diminué et a continué de diminuer de façon linéaire, jusqu’à la concentration de margine a été portée à 60 %. Le profil de production d’ammoniac indiquait des valeurs normales (6,2 à 6,7 mg/100 ml) jusqu’à ce que la concentration de margine atteigne 20 %, après quoi l’ammoniac n’a pas pu être détecté, ce qui indique une perturbation grave de la fermentation lorsque la margine comprenait plus de 20 % du substrat (en MS). La population de protozoaires ciliés a diminué de façon linéaire avec l’augmentation des concentrations de margines dans le substrat. La proportion des margines ne doit pas dépasser 20% de la quantité totale d'aliments pour ruminants.

Mots clés : azote ammoniacal, gaz, margines, méthane, polyphénols, protozoaires

The effect of olive mill waste-water on the in vitro rumen fermentation of Triticale (Triticum aestivum) hay

Abstract

The purpose of this study was to find out how much olive mill wastewater (OMWW) can be added to the diet of ruminant animals. For this purpose, different levels of OMWW were added to an in vitro ruminal fermentation of triticale hay (Triticum aestivum). The OMWW present a highly polluted discharge in the form of acidic effluents with a very high saline and organic load, particularly in total phenols, total tannins and condensed tannins.

After an incubation of 24 hours, increasing the proportion of OMWW in the substrate to 10% (DM basis) increased the gas production and the percentage of methane in the gas. However, when the concentration of OMWW was increased to 20% the rate of gas production decreased and continued to decline linearly as the concentration of OMWW was raised to 60%. The pattern of ammonia production indicated normal values until the concentration of OMWW reached 20% after which ammonia could not be detected, indicating a serious disruption in the fermentation when the OMWW comprised more than 20% of the substrate DM. The population of ciliate protozoa declined linearly as the OMWW concentration in the substrate increased from 0 to 20% and continued to decline with increasing concentrations of OMWW in the substrate. It is concluded that the proportion of olive mill waste-waters should not exceed 20% of the total quantity of feed.

Keywords: ammoniacal nitrogen, gas, methane, OMWW, polyphenols, protozoa

Introduction

L’industrie oléicole qui produit principalement l’huile d’olive, engendre deux résidus: l’un solide (les grignons) et l’autre liquide (les margines). Les grignons sont réutilisés en agriculture et en industries, alors que les margines sont rejetées directement dans les égouts. Les margines présentent un rejet fortement pollué sous forme de liquide résiduel dont la composition est variable. Cette variabilité dépend du type d’olives, du degré de leur maturation, des systèmes de culture, de la pratique de salage pour la conservation des olives, des conditions climatiques et du procédé utilisé pour l’extraction d’huile d’olive (De Felice et al 1997). Selon les procédés d’extraction, en moyenne, 100 kg d’olives produisent 50 litres de margines via la centrifugation et environ 10 litres par le système classique de pression (Martin et al 1991). De ce fait, le rejet de ces effluents dans les rivières et les égouts sans aucun traitement préalable pose de sérieux problèmes pour le système aquatique (Sayadi et al 2000). Leur effet nocif dérive en grande partie de leur contenu en composés phénoliques qui peuvent inhibé la croissance des micro-organismes, spécialement les bactéries (Capasso 1997). Ce qui diminue la décomposition biologique naturelle. Ainsi, le traitement de ces margines avant leur rejet s’avère indispensable afin de préserver les nappes phréatiques et limiter les dégâts sur l’environnement. Ces considérations ont conduit plusieurs chercheurs à l’échelle nationale et internationale à choisir la voie du traitement et de la valorisation des margines pour limiter leur pollution.

Pour la valorisation des déchets liquides d’huilerie d’olive ‘margines’ dans l'alimentation des ruminants. Le but de cette étude est de connaître la quantité de margine pouvant être ajoutée au repas quotidien fourni aux animaux domestiques, et ce sans affecter le chemin de fermentation de foin de triticale. Pour cela cette étude s’intéressera à évaluer l’influence de la addition de déférents proportions des margines issues modes de trituration (discontinus) de variété d’olive (Cornicabra) collectées dans la région de Ghardaïa, l’Algérie, sur la fermentation ruminale in vitro du foin de triticale (Triticum aestivum): la production de gaz totale,CH₄, pH, production de azote ammoniacal et le nombre des protozoaires ciliés.

Matériels et méthodes

Matériel

Les margines sont prélevés à partir d’olives de varitie de Cornicabra, pressées dans un huilerie traditionnelle de la région de El Guerrara située au centre de la partie Nord de Sahara de l’Algérie. Le foin de triticale retenu comme substrat standard de référence (témoin), Il a été collecté à la ferme Habib à Mansoura, Ghardaïa, Algerie.

Pour l’étude de la digestion in vitro, le contenu de rumen est prélevé de 3 ovins, choisis de manière aléatoire, d’âge et de sexe différents, sacrifiés aux abattoirs de Metlili (32⁰16'25.50''N 3 ⁰37'43.51''E) 20 km environ à sud de la wilaya de Ghardaïa. Le prélèvement d’inoculum se fait directement après l’abattage des animaux, il est immédiatement transporté au laboratoire où il est traité.

Méthodes

Caractères physico-chimiques

Le pH, la Conductivité électrique (CE) ont été mesurées à l’aide d’un conductimètre. Pour la demande biologique en oxygène (DBO), les échantillons dilués ont été incubés dans un DBO-mètre qui donne la quantité d’oxygène consommée par les bactéries durant 5 jours à 20^oC et à l’obscurité (Rodier et al 2009). La matière organique a été déduite en faisant la différence entre la matière sèche obtenue, par évaporation à 105°C et les résidus de cendres (La matière minérale) issues de la calcination à 550°C pendant 5 heures (Rodier et al 2009). Les sucres totaux ont été déterminés par spectrophotométrie, selon la méthode de Dubois et al (1956). L’azote ammoniacal (NH₄⁺) est obtenue par méthode colorimétrique à environ 655 nm du composé bleu formé par réaction de l'ammonium avec les ions salicylate et hypochlorite en présence de nitroprussiate de sodium (Rodier et al 2009).

Extraction et dosage des composés phénoliques

Pour l’extraction les composés phénoliques en utilisant l’acétate d’éthyle comme un solvant (Visioli et al 1999 ; De Marco et al 2007). Les composés phénoliques ont été dosés par la méthode colorimétrique en utilisant le réactif de Folin-Ciocalteu. Le dosage des tanins totaux est effectué indirectement après qu’ils sont absorbés aux molécules de PVPP. Les résultats sont exprimés en équivalant d’acide tannique (Makkar et al 1993 ; FAO/IAEA 2000). Les teneurs en tanins condensés sont déterminées par la méthode au Butanol-HCl (Makkar 2000; FAO/IAEA 2000). La quantification du contenu flavonoique est estimée par la méthode d’AlCl3 (Fievez et al 2005).

Préparation des substrats

La préparation des mélanges est effectuée, en ajoutant la margine à le foin de triticale, comme indiqué dans le Tableau2 et la Figure 1, en tenant compte de la matière sèche de margine (66.1g/L). Après séchage des échantillons, nous obtenons quatre mélanges dans des proportions croissantes de 10, 20, 40 et 60%.

Image 1. Préparation des mélanges de margine et le foin de triticale

Fermentations in vitro des substrats

La fermentation des substrats est étudiée par la technique de production de gaz in vitro. Toutes les étapes mentionnées sont décrites dans les articles de Menke et al (1979) et Menke et al 1988). La fermentation des substrats (200 mg) est réalisée dans des seringues en polypropylène de 60 ml de capacité. Après fermentation, deux paramètres ont été suivis:

• Production de gaz: les volumes de gaz se mesure au déplacement du piston après: 4, 8 et 24 heures. Les volumes de méthane produits sont déterminés par un traitement à la soude (NaOH, 10N) selon le procédé décrit par Jouany (1994)
  
  
• Profile fermentaire : le comptage des protozoaires est réalisé selon la méthode décrite par Ogimoto et Imai (1981). Le dénombrement est réalisé sur une cellule de Malassez. L’azote ammoniacal (N-NH₃) est dosé par une technique colorimétrique (Chaney et Marbach 1962).

Analyse statistique

Les données sont traitées par une analyse de la variance à un seul facteur (proportions des margines) par le logiciel statistique STATISTICA version 10. Les moyennes sont classées selon la classification de Test de Newman-Keuls (α = 5%).

Résultats et discussion

Caractères physico-chimiques

Le tableau 2 présente les caractéristiques physicochimiques des margines étudiées, il est montre que les margines sont caractérisées par un pH acide, les valeurs de la conductivité électrique donne une idée générale sur la teneur élevée en sel présents dans ces effluents, ceci est dû aux la richesse naturelle des margines en sels minéraux dissous due principalement aux ions potassium chlorures, calcium et magnésium, Ceci les valeurs du DBO5 montre la forte demande en oxygène pour l’oxydation complète de la matière organique contenue dans ces effluents qui reflète leurs pouvoirs polluant très important et on remarque que les margines sont très riche en matière organiques et minérales

L’analyse phytochimique des extraits bruts des margines montre leurs richesse en phénols totaux (PT), en tanins totaux (TT) et en tanins condenses (TC). En revanche, ils caractérisent par leur teneur faible en flavonoïdes (FL). Les résultats enregistrés dans notre étude, sont comparable à celle notée dans d’autres travaux (Hamdi et al 1991 ; Hamdi et al 1991; Hamdi et Garcia 1993). Selon Allouche et al (2004) les margines "liquides" contiennent 53% des composés phénoliques initialement présents dans les olives.

Effet des margines sur la fermentation in vitro

L’augmentation de la proportion de margine dans le substrat à 10 % (en MS) a augmenté la production de gaz et le pourcentage de méthane dans le gaz (Figures 1 et 2). Ces changements pourraient être dus au substrat supplémentaire fourni par la margine. Toutefois, lorsque la concentration de margine a été augmentée à 20 %, le taux de production de gaz a diminué et a continué de diminuer de façon linéaire, jusqu’à la concentration de margine a été portée à 60%.

Le profil de production d’ammoniac (Figure 4) indiquait des valeurs normales (6,2 à 6,7 mg/100 ml) jusqu’à ce que la concentration de margine atteigne 20 %, après quoi l’ammoniac n’a pas pu être détecté, ce qui indique une perturbation grave de la fermentation lorsque la margine comprenait plus de 20 % du substrat (en MS).

La population de protozoaires ciliés a diminué de façon linéaire à mesure que la concentration de margine dans le substrat augmentait de 0 à 20 % (Figure 6). Elle a continué de décliner avec l’augmentation des concentrations de margines dans le substrat, mais cela est de peu d’importance, car les concentrations de margines supérieures à 20 % étaient manifestement trop élevées pour soutenir la fermentation normale du rumen.

Figure 1. Effet des différents proportions des margines dans le substrat sur la production de gaz	Figure 2. Effet des différents proportions des margines dans le substrat sur la proportion de méthane
Figure 3. Effet des différents proportions des margines dans le substrat sur la production de méthane	Figure 4. Effet des différents proportions des margines dans le substrat sur N-NH3
Figure 5. Effet des différents proportions des margines dans le substrat sur pH	Figure 6. Effet des différents proportions des margines dans le substrat sur le nombre de protozoaires ciliés

Pour les mélanges de 40 et 60% des margines, La diminution observée de la production de gaz totale, production de CH₄, production d’ammoniaque et de nombre de protozoaires, peut être liée à l'effet des proportions élevé margines (plus de 20 %) très riche en matière organique, en particulier les composés phénoliques, qui peut inhiber les micro-organismes en raison de son activité antimicrobienne. Donc, lorsque la proportion des margines dépasse 20%, l'effet inhibiteur dépasse les protozoaires ciliés et s'étend à tous les micro-organismes ruminale. La diminution de nombre des protozoaires est principalement liée à l’effet des tanins sur les protozoaires (Getachew et al 2000). La diminution de l’ammoniac du rumen est un autre résultat attendu de la réduction du nombre des protozoaires ciliés (Nguyen et al 2020). La réduction du méthane pourrait être due aux effets communs de l’action des tanins dans les extraits des margines et à l’effet indirect de la diminution des protozoaires ciliés (Nguyen et al 2020). Ainsi, il est connu que les bactéries méthanogènes se retrouvent généralement liés intiment aux protozoaires ciliés, dont l’élimination par des complexe avec les tanins conduit forcément à une réduction de la méthanogènes de 35 à 45% (Blummel et Ørskov 1993).

Pour les mélanges de 10 et 20% des margines, l’augmentation de la production du gaz totale, production de méthane et de la production d’ammoniaque est probablement due à la dégradation des composées phénolique des margines. D’après McSweeney et al (2001), les tanins hydrolysables sont facilement dégradés en anaérobiose par le microbiot ruminale.

Conclusion

• Les margines présentent un rejet fortement pollué sous forme de liquide résiduel, sont des effluents acides à très forte charge saline et organique, particulier en phénols totaux, en tanins totaux et en tanins condenses.
  
  
• L’augmentation de la proportion de margine dans le substrat à 10 % (en MS) a augmenté la production de gaz et le pourcentage de méthane dans le gaz. Ces changements pourraient être dus au substrat supplémentaire fourni par la margine.
  
  
• Toutefois, lorsque la concentration de margine a été augmentée à 20 %, le taux de production de gaz a diminué et a continué de diminuer de façon linéaire, jusqu’à la concentration de margine a été portée à 60 %.
  
  
• Le profil de production d’ammoniac indiquait des valeurs normales jusqu’à ce que la concentration de margine atteigne 20 %, après quoi l’ammoniac n’a pas pu être détecté, ce qui indique une perturbation grave de la fermentation lorsque la margine comprenait plus de 20 % du substrat (en MS).
  
  
• La population de protozoaires ciliés a diminué de façon linéaire avec l’augmentation des concentrations de margines dans le substrat.
  
  
• La proportion des margines dans la quantité quotidienne d'aliments pour ruminants ne doit pas dépasser 20 %.

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Received 1 April 2020; Accepted 22 April 2020; Published 1 June 2020

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