Etude de l’influence des blocs multi-nutritionnels formés à base de sous-produits des huileries d'olive (solides et liquides) sur la fermentation ruminale d’ovins in vitro

Aouadi Abdelhafid¹ 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
hafid.aouadi@gmail.com
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

L’objectif de ce travail consiste à fabriquer des blocs multi-nutritionnels à base de sous-produits des huileries d’olive, à savoir les grignons (sous forme solide) et les margines (sous forme liquide), et à évaluer leurs caractéristiques physico-chimiques. Il vise également à étudier l’effet de ces blocs multi-nutritionnels (BMN) sur la fermentation ruminale in vitrodu foin de triticale (Triticum aestivum).

Les résultats montrent que les blocs multi-nutritionnels présentent des taux variables de matières sèche, organique, minérale et azotée totale, mais ces différences restent limitées, reflétant principalement les variations de composition entre les formulations.

Après une semaine de séchage, les blocs 3 et 4 se distinguent par une dureté et une cohésion optimales, ce qui en fait des candidats prometteurs pour une utilisation pratique. Les margines, qu’elles soient sous forme de pâte, liquide ou une combinaison des deux, se révèlent particulièrement adaptées à la fabrication de ces blocs. Elles améliorent les propriétés physiques en augmentant la dureté et la cohésion des composants, tout en réduisant les besoins en eau lors de la fabrication. De plus, leur capacité à solubiliser l’urée en fait un ingrédient fonctionnel précieux dans la formulation des blocs.

Lors d’une incubation in vitro du foin de triticale, l’ajout des blocs multi-nutritionnels 2, 3 et 4 a entraîné une augmentation significative de la production totale de gaz et de la digestibilité du substrat, tout en réduisant la population de protozoaires et en diminuant la proportion de méthane dans le gaz produit. Ces effets sont particulièrement prononcés pour les blocs 3 et 4, qui combinent à la fois des margines liquides et en pâte, soulignant leur efficacité supérieure.

En conclusion, cette étude met en lumière le potentiel des margines pour optimiser la fabrication des blocs multi-nutritionnels, améliorer leurs propriétés physiques et fonctionnelles, et réduire les émissions de méthane lors de la fermentation ruminale. Ces résultats ouvrent des perspectives prometteuses pour une valorisation durable des sous-produits oléicoles dans l’alimentation animale et la gestion environnementale.

Mots clés : azote ammoniacal, blocs multi-nutritionnels, gaz, grignons, margines, méthane, protozoaires

Study of the influence of multi-nutritional blocks formed from olive mill by-products (solid and liquid) on in vitro rumen fermentation in sheep

Abstract

The objective of this study was to produce multi-nutritional blocks using olive mill by-products, specifically olive pomace (solid form) and olive mill wastewater (liquid form), and to evaluate their physicochemical characteristics. The study also aimed to investigate the effect of these multi-nutritional blocks (BMN) on the in vitro ruminal fermentation of triticale hay (Triticum aestivum).

The results indicate that the multi-nutritional blocks exhibit variable levels of dry matter, organic matter, mineral matter, and total nitrogen, though these differences remain limited, primarily reflecting variations in composition between the formulations.

After one week of drying, blocks 3 and 4 stand out for their optimal hardness and cohesion, making them promising candidates for practical use. Olive mill wastewater, whether in paste, liquid, or a combination of both forms, proves particularly suitable for the production of these blocks. It enhances the physical properties by increasing the hardness and cohesion of the components while reducing water requirements during manufacturing. Additionally, its ability to solubilize urea makes it a valuable functional ingredient in block formulation.

During in vitro incubation of triticale hay, the addition of multi-nutritional blocks 2, 3, and 4 led to a significant increase in total gas production and substrate digestibility, while reducing the protozoan population and decreasing the proportion of methane in the produced gas. These effects were particularly pronounced for blocks 3 and 4, which combine both liquid and paste forms of olive mill wastewater, highlighting their superior efficacy.

In conclusion, this study highlights the potential of olive mill wastewater to optimize the production of multi-nutritional blocks, improve their physical and functional properties, and reduce methane emissions during ruminal fermentation. These findings open promising avenues for the sustainable valorization of olive by-products in animal nutrition and environmental management.

Keywords: ammoniacal nitrogen, multi-nutritional blocks, gas, olive pomace, olive mill wastewater, methane, protozoa

Introduction

Dans de nombreux pays en développement, les régimes alimentaires des ruminants dépendent essentiellement de ressources locales telles que les pâturages secs et les résidus de cultures, notamment les pailles de céréales, les tiges de maïs ou de sorgho. Cependant, ces fourrages sont caractérisés par un déséquilibre nutritionnel marqué : une faible teneur en protéines, en azote, en minéraux et en vitamines, ainsi qu’une digestibilité limitée. Ce déséquilibre limite la quantité de fourrage consommée par les animaux et ne permet qu’un niveau de production minimal, souvent insuffisant pour répondre à leurs besoins au-delà du maintien des fonctions vitales (Hassoun et Ba 1990).

Pour remédier à ces contraintes, les blocs multi-nutritionnels (BMN), conçus à partir de sous-produits agricoles et agro-industriels localement disponibles, constituent une solution prometteuse. Ces blocs permettent d’améliorer les fermentations de la paroi végétale et la croissance microbienne grâce à un apport synchronisé et constant en azote, énergie fermentescible, minéraux et vitamines (Moujahed et al 2003).

Parmi les sous-produits agro-industriels présentant un fort potentiel pour la formulation des BMN figurent les résidus des huileries d’olive, notamment les grignons (sous forme solide) et les margines (sous forme liquide). Ces résidus, riches en composés organiques, sont non seulement des ressources nutritionnelles intéressantes, mais également des leviers pour renforcer la durabilité des systèmes de production animale tout en réduisant les impacts environnementaux. Les margines, en particulier, se distinguent par leur richesse en composés phénoliques, leur conférant des propriétés antiméthanogènes et antiprotozoaires. Ces caractéristiques leur permettent de moduler la fermentation ruminale et de réduire les émissions de méthane, un gaz à effet de serre d’importance majeure (Aouadi et Arhab 2020a).

Dans ce cadre, cette étude vise à développer des blocs multi-nutritionnels intégrant des grignons d’olive et des margines. Les objectifs incluent l’analyse des caractéristiques physico-chimiques de ces blocs et l’évaluation de leurs effets sur la fermentation ruminale in vitro , en utilisant le foin de triticale (Triticum aestivum) comme substrat de référence. Les paramètres étudiés comprennent la production totale de gaz, la digestibilité du substrat, la population de protozoaires et la proportion de méthane dans le gaz. Cette approche contribue à la valorisation des ressources locales, tout en proposant des solutions innovantes pour améliorer l’alimentation des ruminants.

Matériels et méthodes

Matériel

Les margines sont prélevées à partir d’olives de variétés aléatoires, sélectionnées en fonction de leur disponibilité. Ces olives sont pressées dans une unité traditionnelle d’extraction d’huile d’olive située dans la région d’El Guerrara, à environ 120 km à l’est de la wilaya de Ghardaïa. Les grignons d’olive, quant à eux, sont collectés au niveau de l’huilerie de Belghanem, dans la wilaya de Ghardaïa. Les noyaux de dattes proviennent de magasins spécialisés dans la vente d’aliments pour bétail à Ghardaïa et sont issus de variétés locales. Enfin, le foin de triticale (Triticum aestivum) a été retenu comme substrat de référence (témoin) et a été collecté à la ferme Habib, située à Mansoura, dans la wilaya de Ghardaïa, en Algérie.

Au laboratoire, le foin, les grignons d’olive et les noyaux de dattes sont soumis à un processus de séchage, puis broyés pour obtenir des particules homogènes et calibrées. En ce qui concerne la pâte à base de margine, celle-ci est préparée par évaporation de 10 litres de margine jusqu’à l’obtention d’une consistance pâteuse.

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, 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

Fabrication des blocs multi-nutritionnels

Les blocs multi-nutritionnels (BMN) ont été fabriqués selon la méthode de Hassoun et Ba (1990) et de Moujahed et al (2003).

Préparation des ingrédients

Nous disposions des ingrédients de base utilisés pour la fabrication des blocs (urée, sel et ciment) ainsi que des sous-produits locaux (grignons d'olives bruts, noyau de dattes et margines)

Formulation

Au total 4 formules différentes ont été testées en faisant varier les proportions des ingrédients comme suit :

Mélange et moulage

Le mode opératoire fut le même pour toutes les formules et se déroulait dans l'ordre suivant : Dans un récipient, nous préparons une solution en dissolvant l'urée et le sel dans l'eau ou dans les margines, tout en mélangeant soigneusement. Dans un bassin en plastique, mélangez les ingrédients restants avec le ciment pour obtenir un mélange homogène, puis ajoutez progressivement la première solution en continuant à mélanger avec précaution afin d'assurer une répartition idéale et une bonne cohésion des blocs. Le mélange était laissé en place dans le moule pendant plusieurs heures (de 2 à 6 heures) pour permettre une bonne prise du liant.

Les moules utilisé pour la fabrication des blocs sont des boites en plastique d'environ 5 cm de profondeur et 12 cm de diamètre. Ils étaient tous tapissés d'une feuille de plastique pour faciliter l'opération de démoulage des blocs.

Séchage

Après le démoulage, les blocs sont laissés à l'air libre sous abri bien ventilé pour assurer un bon séchage pendant au moins trois mois

Analyse chimique des blocs

La matière organique a été déterminée en calculant la différence entre la matière sèche, obtenue par séchage de 5 g d’échantillon à 105°C, et les résidus de cendres (matière minérale) résultant de la calcination à 550°C pendant 5 heures. Par ailleurs, l’azote total a été quantifié selon la méthode de Kjeldahl.

Qualité des blocs

Après séchage, la qualité des blocs (dureté et cohésion) sont testée manuellement. La dureté était estimée en exerçant une pression avec le pouce au centre du bloc. La notation appliquée était la suivante :

• mou (m) : le pouce s'enfonce facilement
• Moyenne (M) : le pouce s'enfonce très peu
• Bonne (B) : le pouce ne s'enfonce pas ou avec une forte pression

La cohésion du bloc était évaluée en essayant de rompre le bloc à la main. La notation appliquée était la suivante :

• nulle (n) : le bloc se rompt facilement ou est très friable
• Moyenne (M) : le bloc se rompt mais difficilement
• Bonne (B) : le bloc ne se rompt pas ou avec un effort beaucoup plus grand

Fermentations in vitro des substrats

La fermentation des substrats est étudiée à l’aide de la technique de production de gaz in vitro, suivant les étapes décrites par Menke et al (1979) et Menke et Steingass (1988). La fermentation est réalisée dans des seringues en polypropylène d’une capacité de 60 ml. Pour chaque essai, 40 mg de chaque bloc sont mélangés avec 160 mg de foin de triticale.

Les paramètres principaux mesurés après fermentation incluent la production de gaz, le nombre de protozoaires, la concentration en azote ammoniacal et la digestibilité apparente des substrats. La production de gaz est évaluée en mesurant le déplacement du piston à des intervalles de 4, 8, 24 et 48 heures, tandis que le volume de méthane produit est déterminé à l’aide d’un traitement à la soude (NaOH, 10N) selon la méthode décrite par Jouany (1994). Le comptage des protozoaires ciliés est réalisé selon la méthode d’Ogimoto et Imai (1981), en utilisant une cellule de Malassez. La concentration en azote ammoniacal (N-NH₃) est mesurée par une technique colorimétrique, conformément à la méthode de Chaney et Marbach (1962). Le coefficient de digestibilité apparente (CUDa) est calculé après centrifugation (12 000 tours/min pendant 20 minutes) du contenu de chaque seringue. Le culot est ensuite séché à 105 °C pendant 72 heures, puis pesé.

CUDa % = msi – (msrs – msrb) _* 100 /msi

(msi : matière sèche initiale, msrs :matière sèche résiduelle du substrat incubé et msrb: moyenne des matières sèches résiduelles des seringues témoins).

Analyse statistique

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

Résultats et discussion

Composition chimique de blocs

Les teneurs en matière sèche, organique, minérale et azotée totale des blocs étudiés sont mentionnées dans Le tableau 2.

Le tableau 2 révèle que les blocs multi-nutritionnels contiennent des taux variables de matière sèche et de matière organique, mais ne présente pas une grande différence. Cette différence s’explique par la composition distincte des blocs. Les niveaux de matière sèche et organique observés sont considérés comme relativement élevés. Les résultats obtenus pour la matière sèche se rapprochent de ceux rapportés par Montcho et al (2016), qui ont enregistré une valeur de 93,4 %, ainsi que par Babatoundé et al (2016), avec une valeur de 92,1 %. Par ailleurs, Montcho et al (2016) et Babatoundé et al (2016) rapportent des valeurs de matière organique très proches de nos résultats, avec respectivement 76,4 % et 80,3 %.

La teneur en matières minérales est élevée dans les quatre blocs, une variation qui s’explique par les différences de composition entre eux. Le bloc BMN1 présente une concentration plus importante en sel et en ciment par rapport au BMN2, tandis que les blocs BMN3 et BMN4 affichent des valeurs intermédiaires, en raison de leur teneur en pâte de margines. Nos résultats concernant les matières minérales sont en accord avec ceux rapportés par Montcho et al (2016) avec 23,5 %, Babatoundé et al (2016) avec 22,6 %, et Chehma et Senoussi (2010) avec 20,7 % pour le bloc 7.

Les quatre blocs se caractérisent également par une teneur élevée en matière azotée totale. Cette variation s’explique par la différence de composition entre les blocs, notamment le BMN 3, qui contient une proportion plus importante d’urée comparativement aux autres blocs. En ce qui concerne la valeur de matière azotée totale du BMN 1, elle est attribuable à sa teneur plus élevée en sel et en ciment. Les teneurs en matière azotée totale observées dans notre étude sont comparables à celles rapportées dans d’autres travaux, avec des valeurs entre 18,4 et 22,0 % (Asaolu 2012), et 22,3 % (Babatoundé et al 2016).

Caractéristiques physiques des blocs

La qualité physique des blocs est présentée dans le tableau 3 et la figure 1, où les blocs sont évalués après séchage en fonction de critères tels que la dureté, la cohésion, la couleur et l'odeur.

Figure 1. Blocs multi-nutritionnels après trois mois de séchage (photos originales)

Après seulement une semaine de séchage, les blocs 3 et 4 présentent une très bonne dureté ainsi qu’une excellente cohésion. En revanche, le bloc 2 atteint une dureté élevée avec une cohésion moyenne après deux semaines de séchage, puis une dureté accrue accompagnée d’une bonne cohésion après trois semaines. Contrairement à ces derniers, le bloc 1 affiche une dureté moyenne après un mois de séchage, avec une cohésion faible tout au long de la période de séchage. Cette différence s’explique par le fait que les blocs 3 et 4 contiennent de la pâte de margines qui, en présence de ciment, favorise une meilleure fusion des ingrédients, permettant ainsi aux blocs d’absorber l’eau du mélange plus rapidement que les autres. Pour les formules 2, 3 et 4, où l’eau a été remplacée par des margines liquides, le mélange de ciment et de sel avec les margines a également permis d’obtenir des mélanges plus homogènes, ce qui a eu un impact positif sur la dureté et la cohésion des blocs.

D’un point de vue pratique, une observation importante a été faite : l’urée se dissout plus complètement lorsqu’elle est mélangée seule ou avec du sel dans les margines, par rapport à son mélange avec du sel dans l’eau. Une dissolution plus homogène de l’urée avant son incorporation dans les blocs multi-nutritionnels offre une meilleure possibilité de contrôler l’apport d’urée par les animaux, réduisant ainsi les risques de toxicité liés à l’urée (Asaolu 2012).

Les blocs multi-nutritionnels ont présenté des couleurs variant du clair au foncé en fonction de l’inclusion des margines. Cette modification de couleur, passant du clair au foncé, est directement liée à la présence de margines de couleur marron foncée. La variation observée s’explique par l’ajout de quantités croissantes de margines, qu’elles soient sous forme liquide ou de pâte, dans les blocs.

Ces résultats sont en accord avec ceux obtenus par Chehma et Senoussi (2010) sur les blocs contenant des rebuts de dattes, ainsi qu’avec les travaux de Zogang et al 2012) sur les blocs à base de Tithonia diversifolia . En revanche, Asaolu (2012) a observé que les blocs multi-nutritionnels fabriqués à partir de Moringa ne deviennent durs et compacts qu’après une période d’au moins trois semaines.

À partir de ces résultats, les margines, qu’elles soient sous forme de pâte, liquide ou les deux combinées, sont recommandées pour la fabrication de blocs multi-nutritionnels. En effet, elles améliorent les propriétés physiques des blocs en augmentant leur dureté et la cohésion de leurs composants, tout en réduisant l’utilisation d’eau. De plus, les margines sont considérées comme un excellent solvant pour l’urée, ce qui renforce leur utilité dans la formulation de ces blocs.

Effet des blocs multi-nutritionnels sur la fermentation in vitro

Le tableau 4 présente les résultats enregistrées de pH, productions de gaz totale, méthane, d’ammoniaque (N-NH3), le nombre de protozoaires ciliés et la digestibilité de la matière sèche, pour les différentes mélanges du foin de triticale et des blocs nutritionnels à base de margines étudiés.

Après 24 heures de fermentation, les valeurs de pH sont statistiquement variables (p 0.01), ils sont comprises entre 6.96 et 7.00, le pH reste dans la zone de neutralité. Ceci est dû à l’efficacité de la solution tampon utilisée (Juul 1981).

L’ajout de BMN2, BMN3 et BMN4 entraîne une augmentation de la production totale de gaz de 10.0, 11.5 et 14.5 % respectivement. Les mélanges de foin avec les blocs 3 et 4 génèrent des quantités de gaz plus importantes par rapport aux autres blocs, car ces derniers contiennent à la fois de la pâte de margines et des margines liquides. En revanche, le bloc 2 produit moins de gaz, car il ne contient que des margines liquides. Toutefois, dans tous les cas, les trois blocs (2, 3 et 4) ont conduit à une augmentation de la production totale de gaz à partir du foin. Ces résultats suggèrent que les margines ont un effet positif sur l’augmentation de la production totale de gaz, particulièrement lorsqu’elles sont ajoutées simultanément sous forme de pâte et de liquide.

L’addition des blocs n’a aucun effet sur la production de CH ₄ pendant toute la durée de la fermentation. Cependant, l’ajout des blocs 2, 3 et 4 entraîne une réduction de la proportion de production de CH ₄ dans le gaz total. Les proportions de diminution enregistrées après 24 heures de fermentation sont de 6.5, 9.2 et 14.5%, respectivement. Ce résultat pourrait s’expliquer par le fait que les blocs 2, 3 et 4 contiennent des margines sous forme de pâte et de liquide, qui sont riches en composés phénoliques, notamment en tanins. La réduction de la production de méthane pourrait être attribuée à l’action combinée des tanins présents dans les margines et à l’effet indirect de la diminution des protozoaires ciliés (Nguyen et al 2020 ; Aouadi et Arhab 2020a). Il est bien établi que les bactéries méthanogènes sont généralement étroitement liées aux protozoaires ciliés (Mc Allister et al 1996 ; Krumholz et al 1983). L’élimination de ces protozoaires par complexation avec les tanins conduit inévitablement à une réduction de la méthanogenèse de 35 à 45 % (Blummel et Ørskov 1993 ; Martin et al 2006). Cela suggère que les tanins exercent un effet inhibiteur sur les archées méthanogènes.

L’inclusion des blocs 2 et 3 avec le foin de triticale entraîne une augmentation de la production d’ammoniaque (N-NH₃) de 5.70 % et 16.1 % respectivement. Cette augmentation pourrait être attribuée à la stimulation de la protéolyse ruminale et/ou à la teneur élevée en matières azotées totales des blocs (9.86 et10.7%, respectivement).

L’addition des blocs 2, 3 et 4 provoquent une diminution du nombre de protozoaires de 8.3, 11.1 et 13.9 %, respectivement. Cette réduction est principalement attribuée à l’effet des tanins contenus dans les margines sur les protozoaires. Ces molécules peuvent agir directement sur la faune ruminale en altérant leur métabolisme ou indirectement grâce à leurs propriétés antiméthanogéniques (Getachew et al 2000 ; Aouadi et Arhab 2020a ; Aouadi et Arhab 2020b).

L’inclusion des blocs 2, 3 et 4 avec le foin de triticale entraîne une augmentation de la digestibilité apparente de 4.5, 8.0 et 12.2 % respectivement. En revanche, le bloc 1 n’a aucun effet sur la digestibilité apparente. Ces résultats concordent avec les travaux de Babatoundé et al (2016), qui ont utilisé trois blocs multi-nutritionnels et quatre pierres à lécher disponibles au Bénin, enregistrant des valeurs de digestibilité comprises entre 42.6 % et 69.8 %. Pour les blocs 2, 3 et 4, l’augmentation observée pourrait être liée à la diminution du nombre de protozoaires, résultant des composés phénoliques présents dans les margines (sous forme liquide ou pâte) entrant dans leur composition. L’élimination des protozoaires entraîne une augmentation du nombre total de bactéries, ce qui s’explique par l’absence de prédation exercée par ces derniers (Jouany 1994 ; Aouadi et Arhab 2020a).

Conclusion

• Les blocs multi-nutritionnels contiennent des taux variables de matières sèche, organique, minérale et azotée totale, mais ne présente pas une grande différence. s’explique par les différences de composition entre eux.
  
  
• Après seulement une semaine de séchage, les blocs multi-nutritionnels 3 et 4 présentent une très bonne dureté ainsi qu’une excellente cohésion.
  
  
• Les margines, qu’elles soient sous forme de pâte, liquide ou une combinaison des deux, sont recommandées pour la fabrication de blocs multi-nutritionnels. En effet, elles améliorent les propriétés physiques des blocs en augmentant leur dureté et en renforçant la cohésion de leurs composants, tout en réduisant l’utilisation d’eau. Par ailleurs, les margines sont considérées comme un excellent solvant pour l’urée, ce qui accroît leur utilité dans la formulation de ces blocs.
  
  
• L’ajout des blocs multi-nutritionnels 2, 3 et 4 contenant des margines, qu’elles soient sous forme liquide, en pâte, ou les deux simultanément, lors d’une incubation in vitro du foin de triticale, a entraîné une augmentation de la production totale de gaz et de la digestibilité du substrat, tout en réduisant la population de protozoaires et en diminuant le pourcentage de méthane dans le gaz. Ces effets sont nettement plus marqués pour les blocs 3 et 4, qui contiennent à la fois des margines liquides et en pâte.

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